BG61211B1

BG61211B1 - Горивен компонент за изделия за пушене и метод за получаването му

Info

Publication number: BG61211B1
Application number: BG97577A
Authority: BG
Inventors: Robert Meiring; Vernon Barnes; Max Cole; Keith Moser; Jeffrey Rogers
Original assignee: Japan Tobacco Inc.
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 1997-03-31
Also published as: FI931328A0; JPH067139A; CN1052390C; CA2527939C; RU2097997C1; HRP930490A2; SI9300148B; KR930019151A; PL171236B1; NO931087L; DE69325121T2; ECSP930918A; CO4130167A1; EP0562474A3; NO931087D0; UA35570C2; EG19960A; EP0562474B1; ES2133338T3; NO177882B

Abstract

1. Метод за непрекъснато формиране на горивен компонент за изделия за пушене, при който непрекъснато се екструдира горивна смес, образуваща екструдатс предварително определена форма, след което той се нарязва, характеризиращ се с това, че екструдатът непрекъснато се обвива със задържащ слой, койтосе свързва към него и се формира съставен елемент, като нарязването на екструдата се извършва след обвиването му със задържащия слой.

Description

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението се отнася до изделия за пушене като цигари и по-специално до горивни компоненти за такива изделия за пушене, до изделия за пушене като цигари, които включват горивни компоненти, получени съгласно изобретението, и до метод и устройство за изработване на такива компоненти и изделия.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Цигарите, пурите и лулите са популярни форми на изделия за пушене. Много продукти и изделия за пушене са предлагани като подобрения или алтернативи на популярните форми на изделия за пушене на тютюн. Примери за подобрени изделия за пушене са цигарите и лулите, описани в US патенти № № 4 793 365, 4 771 795, 4 756 318, 4 714 082 и 4 708 151, които най-общо съдържат горивен елемент, физически отделено средство, образуващо аерозол, и отделен мундщук.

В ЕР №№ 0174645 (А2) и 0212234(А2), които са включени за сравнение, са описани редица алтернативни форми на изделия за пушене, които обикновено включват: 1) патрон, в който се образува аерозолът, състоящ се от горивен елемент за получаване на топлина, пренасяща се към материала, образуващ аерозола, който може да съдържа вкусови средства за тютюн, 2) гилза или обвивка, обвиваща патрона, като за предпочитане гилзата се състои от изолиращ материал около горивния елемент и от материал, съдържащ тютюн около материала, образуващ аерозола, или алтернативно, изолиращ материал около целия патрон за образуване на аерозола и в даден случай 3) мундщук, който може да съдържа филтър. Найобщо патронът за образуването на аерозол представлява капсула, съдържаща материала, образуващ аерозола, с горивен елемент в единия край.

В US патент № 5 129 133 са описани екструдирани цигари, в които въглеродсъдържащият материал се екструдира около материа ла, образуващ аерозола, така че въглеродсъдържащият материал и материалът за образуване на аерозол са изтеглени едновременно по дължина с преграден слой между тях. Алтернативно, материалът, образуващ аерозола, може да обгръща въглеродсъдържащия материал с преграден слой между тях.

Преди това изобретение за изработването на цигари и други изделия за пушене, при които са използвани въглеродсъдържащи горивни елементи с отделено средство, образуващо аерозола, първо е необходимо отделно да се приготви въглеродсъдържащият горивен елемент и след това приготвеният горивен елемент да се вмъкне в цигарената структура при точно ориентиране. Горивният елемент обикновено се приготвя, като се прави водна паста от въглерод или въглеродсъдържащ материал, екструдира се през матрица, която има желаната форма на напречното сечение, екструдираната паста се втвърдява в свободностоящ въглеродсъдържащ щифт и втвърденият екструдат се нарязва на горивни елементи с желаната дължина.

Вмъкването на такъв горивен елемент в цигарата или друго изделие за пушене е сложен процес, който изисква ориентиране на горивния елемент, подаване на ориентирания горивен елемент към апарата, който ще свърже горивния елемент с физически отделеното средство, образуващо аерозола, обикновено чрез вкарване на ориентирания горивен елемент в отворения край на куха метална тръба, която съдържа субстрата, носещ материала, който образува аерозола. Свързаните горивен/аерозолен източник обикновено след това трябва да се ориентират, подават се към апарата за вмъкване и се вмъкват в останалата част на цигарената структура. Например US патент № 4 893 637 са описани устройство и метод за приготвяне на компоненти за изделия за пушене. Описан е метод за приготвяне на гилза или обвивка с подвижна опорна част, като опорната част, за предпочитане куха тръба, се обвива със свиваем и еластичен материал, като се използва нова устройство за изработване по непрекъснат начин на скоростна продукция. Приготвянето на пушещия механизъм включва вмъкване на горивния елемент/аерозолния източник в гилзата или обвивката и отстраняване на подвижната опорна част.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Изобретението се отнася до метод за непрекъснато формиране на горивен компонент, състоящ се от гилза или обвивка, обвиваща екструдираната горивна смес за използване при изделия за пушене, като например цигарен тип изделия за пушене.

Изобретението се отнася и до нови горивни компоненти и устройство за приготвяне на такива горивни компоненти, които решават много производствени трудности и осигуряват подобрени изделия за пушене.

По специално изобретението се отнася до метод за непрекъснато формиране на горивен компонент, при който непрекъснато се екструдира горивна смес, образуваща екструдат с предварително определена форма, който след това се нарязва. Преди нарязване екструдатът непрекъснато се обвива със задържащ слой, който се свързва към екструдата, като се формира съставен елемент.

За предпочитане горивната смес се изпълнява от въглеродсъдържащ материал.

Методът може да включва и обвиване на съставния елемент за определяне на външния диаметър на съставния елемент.

Преди обвиване на екструдата последният може да се овлажни.

Задържащият слой може да се изпълни от стъклени влакна.

Изобретението се отнася още и до метод за непрекъснато формиране на горивен компонент за изделия за пушене, при който непрекъснато се екструдира смес, съдържаща въглеродсъдържащ материал за формиране на екструдат с предварително определена форма. Екструдатьт преди нарязване непрекъснато се обвива със свиваем еластичен слой материал за формиране на съставен елемент.

Съставният елемент може допълнително да се обвие с допълнителен слой за определяне на външния му диаметър.

Преди обвиване на екструдата той може да се навлажни.

Изобретението се отнася и до горивен компонент, съставен от екструдиран горивен елемент и разположен върху него изолационен слой. Изолационният слой е изпълнен от свиваем еластичен слой материал, който е обвит и прилепнал по външната повърхност на горивния елемент.

Горивният компонент може да съдържа и външна обвивка, която обвива еластичния слой.

За предпочитане е екструдираният горивен елемент да се изпълни от въглеродсъдържащ материал и да има дължина от около 12 до 16 mm.

Еластичният слой може да се изпълни от стъклени влакна.

Добри резултати се получават, ако еластичният слой съдържа преграда, която може да е релефна. Тази преграда може да е изпълнена от смачкана хартия, която може да е обработена допълнително. Преградата може да съдържа тютюн или тютюнев продукт.

Изобретението се отнася още и до изделие за пушене, съдържащо разположени един след друг горивен компонент, средство за образуване на аерозол и мундщук, обединени с общи обвиващи слоеве, при което горивният компонент е изпълнен от екструдиран горивен елемент и разположен върху горивния елемент изолационен слой. Изолационният слой е изпълнен от свиваем еластичен слой, който е обвит и прилепнал по външната повърхност на горивния елемент.

Еластичният слой може да е изпълнен от изолиращ материал или да съдържа изолиращ елемент.

Изобретението се отнася още и до устройство за производство на горивен материал, имащо екструдер. То съдържа още средство за измерване линейната скорост на екструдата, обвиващо средство за обвиване на екструдата, транспортиращо средство за транспортиране на екструдата от екструдера до обвиващото средство и средство за компенсиране скоростта на екструдата от екструдера и скоростта на обвиващото устройство.

Средството за измерване на линейната скорост на екструдата е свързано с входа на средство за компенсиране скоростта на обвиване на екструдата, при което средството за компенсиране скоростта на обвиване на екструдата е свързано с обвиващото средство.

Преди това изобретение се е смятало непрактично директното екструдиране на горивния елемент в горивния компонент по редица причини. Една от тях е, че горивната смес, когато се екструдира, има много малка механична якост, поради което не запазва своята структурна цялост. Това поставя високи изисквания към производствения процес, които трудно се преодоляват. Друга причина е свързана с вътрешната природа на екструзията. Екструдерите варират значително по производителност, дължаща се на разнообразието при смесването, реологията на материалите, преминаващи през матрицата, и други фактори. Типовете машини, използвани за сглобяване на горивните компоненти за изделия за пушене, изискват непрекъснато снабдяване с материал за постоянно производство. Едновременно с това трябва да се държи сметка за това произведеният горивен компонент да запазва своята структурна цялост, т.е. или преди, или след запалване горивният елемент да не изпада от обвивния слой или слоеве.

С изобретението се създава възможност горивните елементи да се екструдират директно, като процесът за производство на горивни компоненти е непрекъснат и високопроизводителен. Едновременно с това се преодоляват проблемите с изпадане на горивния елемент от горивния компонент, тъй като горивният елемент е свързан с обвивния задържащ слой.

Най-голямото предимство на изобретението е скоростта и продуктивността. Съгласно известните методи екструдатът трябва да минава през дълга серия средства за сушене, като въздушни слоеве за сушене, за да се изсушат сегментите от горивния материал, така че да могат да се обработват и съхраняват. Сегментите след това се събират, зареждат се на приспособления, които на свой ред се зареждат в машини за подаване на горивни елементи в машината за вмъкване, както е описано в US патент 4 782 644.

Новият метод е предназначен за масово производство на горивни компоненти, които след това могат да се свържат с другите части на изделията за пушене при добре известната технология за производство на цигари. При работа на пълен ход устройството за производство на горивни компоненти може да обработва 122 линейни метра за минута от екструдата. Нарязани в група по 4 или повече по изобретения метод могат да се произвеждат хиляди горивни компонента за минута.

Първоначалното предназначение на транспортьорите с въздушна възглавница е да се осигури минимално предаване на контакта между екструдера и обвиващо/нарязващото устрой ства, но едновременно с това те служат и като средство за изсушаване на екструдата. Поради тази причина при директния инжекционен начин на екструдиране съгласно изобретението е възможно горивният елемент да бъде с високо водно съдържание, напр. около 28 до около 30 %, когато се включва в горивния компонент. По-голяма част от сушенето се извършва, докато горивните елементи са в горивните компоненти с крайно влагосъдържание от около 2 до около 0 % тегл., за предпочитане около 4 до около 6 % тегл. Поради това повечето от съоръженията за сушене се избягват, също така и тавите, обработващото, подаващото съоръжение, машината за вмъкване и в действие целият процес за вмъкване.

Съществено се намалява екипировката за получаване и обработка, а получените продукти са по-добри. Фактът, че горивните елементи са свързани с обвивния материал, води до преодоляване възможността за изпадане на горивния елемент от горивния компонент. Намаляването на обработващите средства означава, че горивните елементи са подложени на намалено удряне, натрошаване, напукване при неспазване правилата на експлоатация, което подобрява качеството на целия продукт и намалява количеството на отпадъка.

Локализирането на горивните елементи в горивния компонент е по-стабилно в сравнение с това, получено при използване на процеса за вмъкване на елемента в изолиращата втулка. Така крайните продукти за пушене могат да се направят по-стабилни без трудности за пушача при опит за запалване на горивния елемент.

Включването на някакви количества тютюн в горивната смес и/или съдържание на някаква форма на тютюн, например нарязан пълнител, хартия за тютюн, тютюнев екстракт, в изолиращия слой, обвиващ горивния елемент, води до освобождаване на дим с подобрен вкус.

Произведеното от цигарите съгласно изобретението WTPM (общо влажно вещество) има малка или никаква измерима активност, измерена по теста на Ames. Например, за предпочитане има малка или никаква за- ι висимост доза-отговор между продуцираните WTPM с предпочитаните съгласно изобретението цигари и броя на ревертантните, срещащи се в стандартен тест за микроорганизми, на които са изложени продуктите. Съгласно заключенията от теста на Ames значителна зависимост доза-отговор сочи наличието на мутагенни вещества в изпитваните продукти / Ames et al., Mut. Res., 42,335 /1977/, 31, 347-364 /

1975/, Nagao et al., Mut. Res., 42,335 /1977/.

ПОЯСНЕНИЕ HA ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Фигура 1 е надлъжен разрез, илюстриращ едно изпълнение на горивен компонент за изделие за пушене, приготвено съгласно изобретението;

фигура 2 - изглед отзад на изпълнението от фиг.1;

фигура 3 - надлъжен разрез, илюстриращ едно изпълнение на цигара, при която се използва горивен компонент като този от фиг. 1 и 2;

фигура 4 - схематична илюстрация на едно изпълнение на устройство за приготвяне на горивни компоненти за изделия за пушене съгласно изобретението;

фигура 5 - схематична илюстрация на друго изпълнение на устройство за приготвяне на компоненти за изделия за пушене съгласно изобретението;

фигура 6 - схематична илюстрация на предпочитана система за напръскване, използвана с устройство, показано на фиг.4.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Съгласно изобретението горивните компоненти за изделия за пушене могат да се произведат по непрекъснат метод. Като се имат предвид чертежите и особено фиг.1, всеки горивен компонент 10 се състои от горивен елемент от екструдирана смес 12, обвита със и свързана към задържащ материал 15 и за предпочитане обвита с външна подобна на хартия обвивка 18. Компонентите обикновено имат диаметър от около 7-8 mm с дължина, която варира в зависимост от желаните топлинни характеристики на горивния елемент в изделието за пушене. Дължината за предпочитане се избира така, че след загасяне на горивния елемент, да остане част от него, която все още е свързана към задържащия слой. Горивни елементи с други диаметри и конфигурации могат лесно да се произведат.

За изпълненията съгласно изобретението се използва екструдирана смес 12, съдържаща въглеродсъдържащ горивен материал за горивния елемент, като горивният материал обикновено се приготвя от фиброцелулозен материал чрез пиролиза при около 400 до 900°С, за предпочитане от около 550 до 750°С в неокисляваща атмосфера. Пиролизираният материал се накълцва на къси влакна, смесва се със свързващото вещество, вода и други подходящи материали като натриев карбонат или друг източник на натрий за оптимални характеристики на запалителна способност и тлеене, аспарагин за оформяне на продуктите на пушека, вид тютюн за получаване на вкус или по желание други материали и след това се екструдира в желаната форма. Контролирането на количеството на натрия в горивото и използването на аспарагин са описани в US патент 5 178 167, цитиран тук за сравнение.

Конфигурацията на горивото и неговият състав зависят от характеристиките на горивния елемент, който се използва в изделието за пушене. Например, горивните елемент могат да се получат от смес, съдържаща 90 % тегл. пулп на Kraft от карбонизирана твърда дървесина, раздробена на частици със средна големина 12 μ и 10 % Kelco HV амониев алгинат като свързващо средство. Тази смес от въглерод на прах и свързващо средство за предпочитане се смесва заедно с воден разтвор на натриев карбонат в подходяща концентрация, като се образува смес за екструдиране, от която горивните елементи се приготвят в тяхната крайна форма, съдържащи от около 2 000 до около 20 000 ppm натрий (Na), измерен, като се използва индуктивно свързана атомноплазмена емисионна спектроскопия (ICP-AES).

Приблизително 30 % тегл. разтвор на Na₂CO₃ може да се прибави към сместа вместо част или всичката вода за приготвяне на различни смеси за екструдиране.

Други подходящи суровини за въглеродсъдържащи материали са въглен от обвивка на кокосов орех, като РХС въглени, подходящи като РСВ, и експерименталните въглени, налични като Lot В-11030-САС-5, Lot В-11250САС-115 u Lot 089-Al2-САС-45 от Calgon Carbon Corporation, Pittsburg, PA.

Въгленът от пулпа на твърда дървесина може да се получи например чрез карбонизиране на несъдържаща талк хартия от твърда дървесина на Grand Prairie Canadian Kraft под азот, повишаване на температурата на степени, достатъчно да се намали до минимум окислението на хартията, до крайната температура на карбонизиране поне 750°С. Полученият овъглен материал се охлажда под азот до по-малко от около 35°С и след това се раздробява на фин прах с големина на частиците средно от около 12 μ в диаметър (измерени, като се използва Microtrac).

Горивната смес се екструдира през матрица, която осигурява формата на напречното сечение на горивните елементи. Например, както е показано на фиг. 1-3, екструдираните горивни пръчки имат шест периферни прореза на равни разстояния или жлебове, всеки от които има дълбочина от около 0,762 mm и ширина от около 0,610 mm. За предпочитане вътрешната повърхност на жлебовете е закръглена, както е показано, за подобряване структурната цялост.

Както е описано по-горе, горивният елемент се задържа в горивния компонент съгласно изобретението със задържащи средства, изпълнени като задържащ слой. За предпочитане задържащите средства обвиват цялата надлъжна периферия на горивния елемент. Този слой може също да се простира след единия от двата или и двата края на горивния елемент, ефективно обособявайки горивния елемент, отделяйки го от другите компоненти на цигарата. Предпочитаната еластична природа на задържащите средства може да позволи частичното им разпростиране в някой от жлебовете по периферията на горивния елемент. Предпочитаните задържащи средства помагат също в задържане на топлината и ограничаване количеството на радиалния атмосферен въздух, който в противен случай тече към горивния елемент при употреба. Предпочитаните задържащи средства по този начин действат като изолиращ елемент.

Задържащият материал може да се състои от стъклени влакна (напр. Owens-Corning “С” glass), смес от тютюнев пълнеж/стъклени влакна, намачкана или нарязана хартия за тютюн, намачкана или нарязана копирна хартия, нарязан тютюнев пълнеж или подобни.

Както е показано на фиг.З, обичайното цигарен тип приспособление за пушене включва предпочитаните горивни компоненти съгласно изобретението и се състои от горивен компо нент 10, който е свързан по дължина със средствата, образуващи аерозол 20. Средствата, образуващи аерозол, както е показано се състоят от субстрат 21, който носи материала, образуващ аерозол, като глицерол и обвивка 22, напр. изолираща хартия. Средствата, образуващи аерозол 20, могат удобно да се обвият с покриваща или като тръба 23 твърда хартия, или друг подходящ материал. Средството, образуващо аерозол, се разполага в тръбата 23, така че да бъде на разстояние от нейните краища. В зависимост от дължината на субстрата празно пространство или разстоянието 26 може да съществува между субстрата и предния край на мундщука 30. Това пространство може да съдържа тютюн, като нарязан пълнеж или хартия за тютюн, ако се желае. За предпочитане аерозолният източник и горивният компонент са свързани заедно чрез друга покриваща хартия 25, която може да се простира от края за запалване на горивния компонент. Субстратът 21 и горивният елемент 12 за предпочитане са разделени чрез пространството 24, което помага за избягването на миграцията на материала, образуващ аерозол, и избягване прегряването на субстрата.

Цигарата освен това съдържа мундщук 30, приготвен от навита на руло хартия за тютюн или друг подходящ материал, свързан с филтър с ниска ефективност 35, приготвен например от полипропилен или друг подходящ материал.

За облекчаване на обработката рулото от хартия за тютюн 31 и филтърът 35 се обвиват с хартии 32 и 36 и тези два компонента могат да се обединят с обвивка 33.

Мундщукът 30 за предпочитане е свързан с предната част на края на цигарата с друга обвивка от хартия 37, както е показано на фиг.З.

Средството, образуващо аерозол, включва материал, образуващ аерозол (напр.глицерин) , тютюн в някаква форма (напр.тютюнев прах, тютюнев екстракт или тютюнев фин прах) и други материали, образуващи аерозол, и/или вкусови средства за тютюн като какао, сладък корен и захари. Материалът, образуващ аерозола, най-общо се носи от субстрата като намачкана хартия, намачкана хартия за тютюн или друга форма на субстрат.

Тютюневият материал може да обвива горивния елемент, субстрата и/или може да

I се употреби другаде в изделието за пушене съгласно изобретението.

За предпочитане субстратът е монолитен субстрат. Когато субстратът е материал от типа на хартия, предпочита се той да се разположи в пространство, отделно от горивния елемент. Отделеното разполагане е желателно за намаляване контакта между горивния елемент и субстрата, като чрез това се предотвратява миграцията на материала, образуващ аерозол, към горивния елемент, като се ограничава и всякакво горене или изгаряне на хартиения субстрат. Пространството 24 може да се осигури с обособяването на горивния елемент в изолиращото и задържащо средство или чрез създаване на физическо пространство (напр. дупка) между горивния елемент и субстрата по време на производство.

Мундщукът 30 осигурява предаването на аерозол към устата на пушача. Обикновено мундщукът има тръбен профил и съдържа тютюневите материали (напр. цилиндричен пълнеж от смачкан тютюн) и филтърен елемент.

Подходяща горивна смес се състои от около 60 до около 99 % тегл. въглерод, от около 1 до около 20 % тегл. подходящо свързващо вещество, от около 1 до около 5 % тегл. освобождаващо амоняк съединение и от около 2 000 до около 20 000 ppm натрий (Na), измерен при използване на индуктивно свързана плазмена атомно-емисионна спектроскопия (ICP-AES). Съединения, способни да освобождават амоняк при условията на горене на горивния компонент, са съединения като карбамид, неорганични и органични соли (напр. амониев карбонат, амониев алгинат или моно-, диили триамониев фосфат), аминозахари (напр. пролинфруктоза или аспарагинфруктоза), аминокиселини, за предпочитане алфаминокиселини (напр. глутамин, глицин, аспарагин, пролин, аланин, цистеин, аспарагинова киселина, фенилаланин или глутаминова киселина), диили трипептиди, квартернерни амониеви съединения и подобни.

Тези горивни компоненти са описани подробно в US патент № 5 178 167, който е цитиран за сравнение.

Що се отнася до фиг.4, овлажнената смес може да се екструдира, като се използва екструдер 50 от бутален тип като НЕТ-120А от Hydramet American Inc.. Екструдираната смес 12 напуска матрицата като непрекъснат екст рудат с желана форма на напречно сечение и се опира върху транспортьор-въздушна възглавница 52. Екструдатьт 12 след това контактува с ролка 53, която може да бъде тахоме5 тьр за измерване на линейната скорост на изтичане на екструдата, чиято скорост може да се използва за управление на скоростта на средството за обвиване 60 като модифицирания KDF-2. Нормално екструдатьт образува 10 задържаща или забавяща извивка 55 между тахоролката 53 и направляващата ролка 54, за да се нагоди разликата в скоростите между компонентите на устройството, особено екструдера 50 и KDF-2 60. Задържащият матери15 ал 58 е предназначен за обвиване на екструдата със слой материал. За предпочитане задържащият слой се приготвя преди да се обвие около тези горивни елементи от материал, който помага за създаване на връзка с външ20 ната повърхност на горивните елементи. Когато задържащият слой е слой стъклени влакна, съдържащи например около 3 до около 5 % тегл. пектин, свързването може да се причини от напръскване на поне част от повърхността на 25 матата от стъклени влакна с вода достатъчно преди обвиването на горивния елемент, така че пектинът в стъклени влакна да се активира, за да се свърже горивният елемент.

Предпочитаният транспортьор с въздуш30 на възглавница 52 представлява канал с пластина с отвори в област, където се доставя въздух с ниско налягане за поддържане на екструдата при излизане от екструдера и при придвижването му, за да се съедини с материала 35 за увиване при влизане в KDF-2 машината.

Транспортьорът с въздушна възглавница може да се прекъсне, например като се използва направляващо колело за образуване на извивката 55 от екструдата, така че разликата в 40 скоростите на KDF-2 и екструдера да не разрушават екструдата. Средството за обвиване 60 за предпочитане е търговски достъпна машина за приготвяне на филтри на Hauni, Hamburg, с означението KDF-2. Средството за об45 виване обвива обвития със задържащ слой горивен елемент с покривна хартия и съставниί ят елемент се нарязва на предварително определени дължини.

Друго предпочитано изпълнение на ус50 тройството за приготвяне на горивните компоненти съгласно изобретението е показано схематично на фиг.5. Както е показано, смес та се екструдира в желаната форма, като се използва смесителен екструдер като двойновинтов смесителен екструдер 80. Подходящ екструдер от този тип е Baker-Perkins МР-50-35 DE XLT екструдер, за предпочитане снабден с винт, включващ серия помощни винтови сегменти, лопаткови сегменти и захранващи винтови сегменти.

След излизане от екструдера екструдатът 12 контактува с колело-тахометър 81, чиято линейна периферна скорост е прецизно измерена с подходящи средства. Например скоростта на въртене на тахколелото може да се измери с фотосензор (не е показан), поставен да регистрира върху зъбците на механизъм, свързан с тахколелото 81. Сигналите от сензора за скорост се предават чрез контролно устройство 82 към управлението, което регулира скоростта на устройството за обвиване и нарязване 100.

След напускане на тахколелото 81 екструдатът 12 попада в задържащата или забавяща извивка, която помага да се компенсира разликата в скоростта на продукция между екструдера и устройството за обвиване и нарязване.

Екструдатьт след това влиза в транспортьор-въздушна възглавница 84 и се пренася до позиция 85, където горивният елемент се обвива със задържащия слой, образуван от овлажнения материал 90. Например горивният елемент може да се обвие с еластична мата на Owens-Corning С-стъклени влакна. Подробности относно свойствата на този материал са дадени на с.48-52 в монографията “Chemical and Biological Studies of New Cigarette Prototipes That Heat Instead of Bum Tobacco, R.J.Reynolds Tobacco Co. (1988)”.

В машината за обвиване и нарязване 100 слоят стъклени влакна от своя страна се обвива с хартия за обвиване, за предпочитане хартия, описана в US патент № 4 938 238, цитиран тук за сравнение.

Компонентите се приготвят чрез захранване с екструдат и преграден материал, например на машина 60 за приготвяне на филтри Hauni KDF-2 60, снабдена с устройство за оформяне, както е описано в US патент № 4 893 637. Съставният елемент се обвива с хартия, описана в US патент № 4 938 238, или друга цигарена хартия за обвиване в устройството за обвиване. След като обвивката 18 (фиг.2) се обвие и се залепи около еластичния слой 15, се фиксира диаметърът на съставния елемент. Режещото устройство е разположено напречно на устройството за обвиване за нарязване на обвитите съставни елементи на предварително определени дължини за по-нататъшното им обработване за приготвяне на изделия за пушене. Обикновено дължината е кратна на описания размер, използван за всяко изделие за пушене. Например, ако е използвана 10 mm дължина на компонента за всяко изделие за пушене, дължината на обвития съставен елемент може да бъде например 40 mm, давайки кратно от 4 горивни компонента, които след това могат да се нарежат и свържат със съответните субстрати, за да се приготви предният край на цигарата, която от своя страна може да се свърже с отделния мундщук, за да се приготви цигарата.

Както е показано на фиг.5, средството за свързване на задържащия материал или матата към повърхността на горивния елемент се състои от източник на свързващ индуциращ материал 91, тръбопровод 92 за пренасяне на материала в близост до матата, която се подава за обвиване около екструдата, и тръба с малък диаметър 93 за напръскване на свързващия индуциращ материал върху повърхността на преградния или обвиващ материал 90, преди да се обвие около екструдата. Разполагането на средството за прилагане на свързващия индуциращ материал зависи от количеството на свързващия индуциращ материал, което ще се използва, и задържащия период, необходим за съществено индуциране на свързването, така че връзките да се осъществяват с наличния контакт между горивния елемент и материала за обвиване.

Например, в случай на мата от стъклени влакна, съдържаща пектин, свързващият индуциращ материал е този, който активира пектина да образува връзките. Предпочитан свързващ материал е водата. Разполагането на средството за прилагане на свързващия индуциращ материал зависи от съдържанието на пектин в матата, скоростта на системата и т.н., така че матата от стъклени влакна се омокря с активиращ материал достатъчно време пре*· ди пектинът или друг свързващ материал да се активира по времето, когато трябва да се обвие около горивния елемент или малко след това. Количеството на водата, която се използва за активиране на преградния материал, е много малко, от порядъка на около 1 до около 3 % тегл. от горивния компонент.

Свързващото индуциращо средство може да се приложи към обвиващия материал, като се използва подаваща тръба и иглоподобен елемент със скорост на изтичане, контролирана чрез гравитационното подаване от източника на захранване при предварително определена височина или чрез измерване, или чрез други подходящи начини, лесно приложими от специалиста в областта.

По-подробна схема на подходящо устройство за прилагане на свързващ индуциращ материал е показан на фиг.6. Водата или друг свързващ индуциращ материал 112 се извежда от източника 110 и се разпръсква през тръба 111 с малък диаметър върху приспособление за разширяване на струята или разпределителна ролка 113. Разпределителната ролка 113 контактува с част от повърхността на задържащия слой, който ще допре повърхността на горивния елемент в крайния горивен компонент. Както е показано, ролката е разположена в контакт със задържащия слой 90, който се подава по дъгообразна повърхност 114 на средството за обвиване, както е описано в US патент № 4 893 637. На практика мястото за прилагане на свързващия индуциращ материал се определя от скоростта на екструдата и други фактори, както са отбелязани по-горе, така че да се приложи достатъчно свързващ индуциращ материал към обвиващия материал за достатъчен период от време, така че да може да се осъществи съответстващо свързване. Когато се използва мата от стъклени влакна, водата се поставя в контакт със задържащия слой за достатъчно време, за да се позволи активирането на пектина или друг образуващ връзка материал. За предпочитане повърхността на разпределителната ролка 113 е назъбена, за да улесни разпределението в свързващия индуциращ материал.

За да се образува връзка между екструдата и еластичния слой, еластичният слой, съдържащ активиращия се с вода свързващ материал, за предпочитане се омокря непосредствено преди да обвие горивния елемент. За предпочитане като омокрящо средство се използва вода за разтваряне или по друг начин активиране на свързващите материали върху повърхността на слоя материал за адхезия или свързване с повърхността на екструдата, като се изпари водата. Могат да се използват други подходящи разтворители в зависимост от състава на обвиващия слой, на свързващото средство и на екструдата. Може да се използва също допълнително свързващо средство в разтворителя или омокрящото средство, или върху повърхността на екструдата, за да се катализира адхезията или свързването. Например, пектин или NaCMC могат да се разтворят във водата, за да катализират или осигурят адхезията между еластичния слой и екструдата.

В предпочитаните горивни компоненти съгласно изобретението горивният елемент е въглеродсъдържащ материал, съдържащ наймалко около 50 % тегл. елементен въглерод. Горивният компонент е с най-общо поне около 10 mm дължина, за предпочитане поне около 12 mm дължина. За предпочитане максималната дължина на горивния елемент е около 20 mm, за предпочитане около 16 mm или по-малко. За предпочитане е съществена дължина от горивния елемент да се подложи за горене и съществена част от горивния елемент да се разположи в изделието за пушене, така че да не изгаря, когато изделието се пуши. Това позволява връзката между съществена част от горивния елемент да остане ненарушена от топлината, получена при пушене. Така за 16 mm дължина на гориво, първите 6 mm могат да се подложат на изгаряне с кислородна преграда или елемент за отвеждане на топлината поставен така, че горивото нормално да изгасне само при приблизително 6 mm. Очаквано е пушенето на такива изделия за пушене да наруши връзката между горивния елемент малко след точката на намаляване интензивността на светене, напр. до 8 mm от началото на запаления край на горивния елемент. Все пак, връзките между горивния елемент и материала за обвиване ще го задържат, например тези между 8 и 16 mm от запаления край на горивния елемент, като по този начин се осъществява по същество осигуряване от изпадане на горивния елемент.

Горивният елемент съгласно изобретението може да се екструдира в голямо разнообразие от форми.

Материалите, полезни за свиваемия еластичен покривен слой 15 при прилагане на изобретението, могат да бъдат всякакъв материал, който може да се обвива около екс9 трудата 12, за да се осигури горивният компонент 10, имащ външна цилиндрична повърхност, която за предпочитане осигурява някаква еластичност при производството и при употреба. Еластичният материал за предпочитане е устойчив на топлина при условията на използване в изделието за пушене.

Пример за полезни материали са стъклени или керамични влакна, тютюн, еластомерни състави, прегради от намачкана хартия за обвиване и други подобни.

Когато се използва тютюн или хартия, съдържаща тютюн за получаване на еластичния слой, тютюнът може да освобождава аерозол, например аромати като тези, които се използват за получаване на компонента, образуващ аерозол съгласно изобретението.

За предпочитане материалите, използвани за приготвяне на задържащия слой в горивния компонент, съгласно изобретението са също изолиращи материали.

Както е използван тук терминът “изолиращ материал”, се отнася до всички материали, които действат по начало като изолатори. За предпочитане тези материали по същество не горят при употреба, но те могат да се стопят при употреба като стъклени влакна от нискотемпературна марка.

Подходящите изолатори са с коефициент на топлопроводимост в g-cal/ (sec) (cm²) (°C/ cm), по-малко от около 0,05, за предпочитане по-малко от около 0,02, и особено за предпочитане по-малко от около 0,005 (виж Hach’Chemical Dictionary, 34, 4th ed., 1969 u Lange’s Handbook of Chemistry, 10, 272-274 11th ed., 1973). Предпочитаните изолиращи материали формират слоя 15 най-общо с поне около 0,5 mm и особено за предпочитане с поне около 1,0 mm дебелина. Компонентите на изолиращия материал и/или задържащия материал, които обграждат горивния елемент, могат да варират. Предпочита се този материал, който има тенденция да не гори, или материал, който гори, но не се разпада. Примери за подходящи материали са стъклени влакна и други материали от типа на описаните в US патент № 5 105 838 на White et al., ЕР 336 690 u c. 48-52 от монографията “Chemical and Biological Studies of New Cigarette Prototypes That Heat Instead of Bum Tobacco, R. J. Reynolds Tobacco Co. (1988).

Горивният компонент 10 за предпочитане се покрива с един или повече слоеве от ци гарена хартия 18. Предпочитаните хартии не трябва открито да горят с пламък при изгарянето на горивния елемент. Освен това, хартията за предпочитане трябва да има контролируеми свойства на тлеене и трябва да образува сива, подобна на цигара, пепел.

Терминът “аерозол”, използван за целите на изобретението, включва пари, газове, частици и подобни, както видими, така и невидими, и особено тези компоненти, които се възприемат като “пушекоподобни” и образувани под действието на топлината от изгарянето на горивния елемент върху субстанции, съдържащи се в средствата, образуващи аерозол или където и да е в изделието. Така дефиниран, терминът “аерозол” включва също летливи вкусови средства и/или други летливи средства, без значение дали те произвеждат видим аерозол.

Както е използван тук, терминът “въглеродсъдържащ” се отнася до използване на поне 50 % въглерод в съдържанието на твърдия материал на горивния елемент или пастата, използвана за приготвянето му.

В описанието е използван и терминът “свързва” или “свързан” по отношение на материала на задържащия слой. Това означава, че материалът на задържащия слой е свързан със или залепен към външната повърхност на екструдирания горивен елемент така, че частта от задържащия материал, горивния елемент или средството, създаващо залепване или връзка, трябва да се прекъсне или разруши, за да се отдели задържащият материал от екструдата.

В описанието са показани предпочитаните изпълнения на изобретението. Трябва да се отбележи, че специалистите в тази област при разглеждане на описанието могат да направят модификации и/или подобрения на изобретението, както е заявено в следващите претенции.

Claims

Патентни претенции

1. Метод за непрекъснато формиране на горивен компонент за изделия за пушене, при който непрекъснато се екструдира горивна смес, образуваща екструдат с предварително определена форма, след което екструдатът се нарязва, характеризиращ се с това, че екструдатът непрекъснато се обвива със задържащ слой, който се свързва към екструдата и се формира съставен елемент, като нарязването на екструдата се извършва след обвиването му със задържащия слой.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че горивната смес е въглеродосъдържаща.
3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че включва и обвиване на съставния елемент на определяне на външния диаметър на съставния елемент.
4. Метод съгласно претенции 1 или 2, характеризиращ се с това, че включва и овлажняване на екструдата преди обвиването му.
5. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че задържащият слой се състои от стъклени влакна, съдържащи пектин.
6. Метод за непрекъснато формиране на горивен компонент за изделия за пушене, при който непрекъснато се екструдира смес, съдържаща въглеродсъдържащ материал за формиране на екструдат с предварително определена форма, след което екструдагьт се нарязва, характеризиращ се с това, че екструдатът непрекъснато се обвива със свиваем еластичен слой за формиране на съставен елемент, като нарязването на екструдата се извършва след обвиването му с еластичния слой.
7. Метод съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че включва и обвиване на съставния елемент за определяне на външния диаметър, преди да се нареже.
8. Метод съгласно претенция 6 или 7, характеризиращ се с това, че преди обвиване на екструдата той се навлажнява.
9. Горивен компонент за изделия за пушене, съставен от екструдиран горивен елемент и разположен върху него изолационен слой, характеризиращ се с това, че изолационният слой /15/ е изпълнен от свиваем еластичен слой материал, който е обвит и прилепнал по външната повърхност на горивния елемент /12/.
10. Горивен компонент съгласно претенция 9, характеризиращ се с това, че съдържа и външна обвивка /18/, която обвива еластичния слой /15/.
11. Горивен компонент съгласно претенция 9, характеризиращ се с това, че екструдираният горивен елемент /12/ е от въглеродсъдържащ материал.
12. Горивен компонент съгласно претен ция 11, характеризиращ се с това, че екструдираният горивен елемент /12/ е с дължина от около 12 до 16 mm.
13. Горивен компонент съгласно претенция 9, характеризиращ се с това, че еластичният слой /15/ се състои от стъклени влакна.
14. Горивен компонент съгласно претенция 9, характеризиращ се с това, че еластичният слой /15/ съдържа преграда от смачкана хартия.
15. Горивен компонент съгласно претенция 14, характеризиращ се с това, че преградата е релефна.
16. Горивен компонент съгласно претенция 9, характеризиращ се с това, че еластичният слой /15/ съдържа тютюн.
17. Горивен компонент съгласно претенция 14, характеризиращ се с това, че смачканата хартия от преградата на еластичния слой /15/ е обработена.
18. Горивен компонент съгласно претенция 17, характеризиращ се с това, че преградата съдържа тютюн или тютюнев продукт.
19. Горивен компонент съгласно претенции 17 или 18, характеризиращ се с това, че преградата е релефна.
20. Изделие за пушене, съдържащо разположени последователно един след друг горивен компонент, средство за образуване на аерозол и мундщук, обединени с общи обвиващи слоеве, при което горивният компонент е изпълнен от екструдиран горивен елемент и разположен върху горивния елемент изолационен слой, характеризирайте с това, че изолационният слой /15/ е изпълнен от свиваем еластичен слой от материал, който е обвит и прилепнал по външната повърхност на горивния елемент /12/.
21. Изделие за пушене съгласно претенция 20, характеризиращо се с това, че еластичният слой /15/ се състои от изолиращ материал.
22. Изделие за пушене съгласно претенция 21, характеризиращо се с това, че еластичният слой /15/ съдържа изолиращ елемент.
23. Устройство за производство на горивен компонент, имащо екструдер, характеризиращо се с това, че съдържа още средство за измерване линейната скорост /81/ на екструдата /12/, обвиващо средство /60, 100/ за обвиване на екструдата /12/, транспортиращо средство /52, 84/ за транспортиране на екструдата /12/ от екструдера /50, 80/ към обвиващото средство /60, 100/ и средство за компенсиране скоростта /55, 82/ на екструдата /12/ от екструдера /50, 80/ и скоростта на обвиващото средство /60, 100/.
24. Устройство съгласно претенция 23, характеризиращо се с това, че средството за измерване на линейната скорост /81/ на екструдата /12/ е свързано с входа на средство за компенсиране /82/ на скоростта на обвиване на екструдата /12/, което средство за компенсиране /82/ е свързано с обвиващото средство /60, 100/.
25. Устройство съгласно претенция 23,

5 характеризиращо се с това, че транспортиращото средство /52, 84/ представлява транспортьор с въздушна възглавница.