CN1015864B - 具有改进烟嘴件的吸烟制品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有改进烟嘴件的吸烟制品。更具体地说它涉及一种香烟类吸烟制品，所述制品包括一燃料元件，一内容烟雾形成材料、物理分离的烟雾发生装置以及以烟嘴件形式对吸烟者传输由烟雾发生装置所产生烟雾的装置。烟嘴件含一种形成于多孔软化热塑塑料纤维或纤维丝的非织网状物，在烟雾发生装置和非织网状物段之间置有一隔离元件。

Description

本发明涉及一种吸烟制品，它有一燃料元件，一物理分离的烟雾发生装置和一改进的烟嘴件，在最佳实施例中还有一隔离元件，其中改进的烟嘴件具有用来对吸用者传输烟雾的一个非织热塑塑料纤维或纤维丝段，隔离元件将热塑塑料材料与烟雾发生装置隔开。更具体地说，本发明直接涉及一种至少用作吸烟制品烟嘴件一部分的一种非织软化多孔热塑塑料纤维的网状物。采用改进烟嘴件的吸烟制品有助于降低吸用者感觉到的烟雾温度而又不妨碍烟雾的传输。这样的吸烟制品也同时产生一种模拟烟雾烟的烟雾，而仅含极小量的不完全燃烧或热解产物。

香烟样的吸烟制品已被提议了好多年。举例来说，有雷纳等人的（Rainer    et    al.）第4，079，742号美国专利;雷（Ray）的第4，284，089美国专利;西格尔（Siegel）的第2，907，686号美国专利;埃利斯等人（Ellis    et    al.）的第3，258，015号和3，356，094号美国专利;莫西斯（Moses）的第3，516，417号美国专利;伯得等人（Boyd    et    al.）的第3，943，941号和4，044，777号美国专利;爱利斯曼等人（Ehre    tsmainn    et    al.）的第4，286，604号美国专利;哈特韦克等人（Hardwick    et    al.）的第4，326，544号美国专利;波特等人（Bolt    et    al.）的第4，340，072号美国专利;伯纳特（Bur-nett）的第4，391，285号美国专利;斯丹纳（Setiner）的等4，474，191号美国专利;以及第117，355号欧洲专利申请（西尔尼的）（Hearn）。

据本发明人所知，前面的吸烟制品没有一个取得商业上的成功， 同时也没有一个取得广泛的市场。这些吸烟制品在市场上的匿迹有多种原因，它包括烟制品开始和整个使用中产生不足的烟雾，味差，烟形成物和或香味剂热分解引起的怪味，相当大的热解产物和侧流烟以及外观欠佳。

因此，尽管经历几十年的专心和努力，市场上还没有一种吸烟制品能提供普通香烟烟雾具有的好处和优点而不会传输可观量的不完全燃烧以及热解产物。

1985年后期，一系列被授权或登记的外国专利揭示了新颖的吸烟制品，它提供普通香烟具有的好处和优点而不传输明显量的不完全燃烧或热解产物。最新的这种专利要属1985年9月13日发表的利比里亚第13985/3890号专利（Liberian    Patent    No.13985/3890）了。这个专利相应地公开于欧洲专利申请，公开期为1986年3月19日，公开号为第174，645号。

本发明涉及一种吸烟制品，它具有一燃料元件，一物理分离的烟雾发生装置以及一种用来将产生的烟雾传输给吸用者的改进的烟嘴件。所述烟嘴件包括一低效率形式的热塑塑料纤维或单纤维的非织网状物、一过滤器芯杆形式的热传播物质。烟嘴件也可含一位于热塑塑料烟雾发生装置之间的间隔元件。本发明改进的烟嘴件不同于诸如醋酸纤维素丝束之类普通的烟嘴件，使用它可以降低吸烟者感觉的烟雾温度，而不影响传输所需量的烟雾。

采用改进烟嘴件的吸烟制品最好是利用一种短的，即长度小于30毫米、最好是碳质燃料元件的香烟类型。烟雾发生装置最好与燃料元件成热传导交换的关系。本发明的烟嘴件最好有一非织软化多孔热塑塑料纤维圆柱形段的网状物，它收拢或折叠成近于10至40毫米长的普通过滤器芯杆的形状，长15至35毫米更好些，网状物与一长度接近5至30毫米，5至15毫米更好的折叠的或收拢的烟草纸隔离元件在一起， 隔离元件定位在所述非织网状物段和烟雾发生装置之间。

普通香烟的烟嘴件一般具有中等至高效率的过滤器材料，诸如醋酸纤维束之类。这些材料一般具有主要沿烟雾方向排列的纤维，其结果气体只穿过滤器的一小部分。人们注意到，以抽吸过滤嘴香烟为例，过滤嘴只有一部分变色，表示烟雾经这个部分穿过，这种隧道效应常常被吸烟者感觉为嘴唇或舌部的“热点”。

人们发现依本发明所述改进的烟嘴件，更具体的说是非织热塑塑料网状物成分，起着热吸收的作用，同时有助于减小感觉到的热点，它使吸烟中产生的烟雾分散到一大的表面积中、最好基本上分散到烟嘴件成份的整个表面。人们确信，由于增加了烟嘴件中，更具体地说在非织热塑塑料那部分中烟雾的停留时间，烟雾在大表面积上的分散将导致温度的显著下降。再者，不同于通常用于过滤大量各种不希望的烟草烟成份的普通的烟嘴件，利用本发明那种非织热塑塑料材料作烟嘴件的吸烟制品，它提供显著的温度降低而基本上不降低如甘油，香味成份和诸如此类的烟雾组成物的传输。换言之，这些材料的过滤效率基本上低于醋酸纤维丝那样的普通香烟过滤器的过滤效率，这对保持良好的传输本发明吸烟制品产生的烟雾是很重要的，这对允许使用较长的材料从而延长烟雾的停留及冷却也是重要的。

象非织热塑塑料材料那样理想的隔离元件最好是一种低过滤效率材料，同时起热吸收作用，这种作用不仅有助于降低吸用者感到的烟雾温度而且有助于避免非织热塑塑料材料不需要的分解或融化。

采用本发明改进烟嘴件的较佳吸烟制品至少能传输0.6毫克的烟雾，这是在FTC抽吸条件下含2秒钟35毫升抽吸、隔以58钞钟闷烧在头3次抽吸中所测得的湿总微粒物质（WTPM）。本发明实施例更好的情况能在头三次抽吸中传输1.5或更多毫克的烟雾。本发明实施例最佳的情况是在FTC抽吸条件下的头3次抽吸中能传输3或更 多毫克的烟雾。此外，在FTC抽吸条件下本发明较佳实施例至少在持续大约6次更好的情况是约10次以上抽吸中每次抽吸平均至少传输约0.8毫克的湿总微粒物质。

本发明较佳吸烟制品除上述优点外，它提供化学简单的一种烟雾，它主要由空气、碳氧化物、水、烟雾形成物、任何合用的香料或合用的易挥发材料以及微量其他材料组成。通过阿姆斯试验（AmesTest）这种烟雾也没有明显的致变物活性。另外，理想的吸烟制品实际上无烟尘，因此吸用者在吸用过程中无需进行烟尘的消除工作。

这里所用的仅适用本申请的“烟雾”定义为那些含蒸汽、气体、微粒以及诸如此类可见和不可见的，尤其是那些吸用者感觉得到的“烟样”组成物，这些“烟样”组成物是由于在烟雾发生装置或吸烟制品其他部分中的物质受燃料元件燃烧的热作用而产生的。照这样的定义，词语“烟雾”也含有挥发性的香味剂和/或药物学上的或是生理学上的活性剂，而不考虑它们是否产生一种可见烟雾。

这里所用的短语“导热交换关系”是指烟雾发生装置和燃料元件物理上的一种位置排列，由于这种排列基本上在燃料元件燃烧的整个过程中由于导热就将热量从燃烧的燃料元件传输到烟雾发生装置。导热交换关系可通过烟雾发生装置与燃料元件相接触也即紧靠燃料元件的燃烧部分加以实现。也可以采用一传导元件将热量从燃烧的燃料传输到烟雾发生装置的方法来实现。最好提供导热传输的上述两个方法同时使用。

这里所用的“碳质”意思是主要含的是碳。

这里所用的“绝缘元件”一词是指主要起绝缘物作用的任何材料。理想的情况是，在使用过程中这些材料不会燃烧，但它们可能含低燃烧的碳和类似材料、以及象低温度级玻璃纤维那样的在使用中会熔化的材料。适宜的绝缘体具有的热传导性约小于0.05克-焦耳 （秒）（平方厘米）（℃/厘米），约小于0.02更好，约小于0.005最好。参看阿克化学词典672页（Hackh′s    Chemical    Dictionary    672）（第4版，1969年）（4th.ed.，1969）和兰机化学手册10卷，272-274页（Lange′s    Handbook    of    Chemistry    10，272-274）（11版，1973）（11th    ed.，1973）。

采用本发明改进过滤器材料的吸烟制品将结合下列附图以及详细的说明作更具体的描述。

图1为采用本发明改进的过滤器材料的一最佳吸烟制品实施例的纵向图。

图1A图示了自点火端看过去的一最佳燃料元件通道处形。

图2图示了一供对照的吸烟制品的烟嘴件。图2A-2D为本发明构造的各种烟嘴件。

图3图示了采用图2烟嘴件吸烟制品排出的气体温度。

图4图示了用来形成本发明烟嘴件的一非织软化多孔热塑塑料网状物的一种较佳方法。

图5为将软化多孔热塑塑料网状物形成过滤器芯杆状圆柱形部分的一种方法的示意图。

图5A图示了用来将材料收拢或折叠成过滤器芯杆的一双圆锥系统。

图6图示了本发明烟嘴件唇部热流温度。

按本发明，在吸烟制品中采用一种改进的烟嘴件。所述烟嘴件特别适宜于具有一可燃烧的燃料元件和一物理分离的烟雾发生装置的吸烟制品，烟雾发生装置正如上面所述的EPO第174，645公开号以及EPO第212，234公开号中描述的那样。

通常，改进的烟嘴件含有一段由非织热塑塑料纤维或纤维丝网状物形成的部分，并且在热塑塑料纤维部分和烟雾发生装置之间可有一 隔离元件。

用来制作这种热塑塑料网状物的较佳装置，就软化发泡过程来说，正如伯丁等人（Burtine    tal）在第3，849，241号美国专利中所描述的那样，该专利1974年11月19日发表，在此揭示以供参考。

图4图示了普通进行的软化发泡过程。挤压机41由马达42驱动，它收入来自漏斗43的热塑塑料聚合物粉末44。挤压机心须加热从而使聚合物产生进入模子45所需的粘性。由末经挤压的聚合物通常垂直向下排出模子45，它与来自导管46的热空气自相反侧接触。当需要时，模子45可采用导管47进行电的或用其他装置加热。纤维48由气流输送到收集面49，形成网状织物50。收集面49可包含由所示轴52带动的旋转筒51，也可以是传动带、螺旋或其他在这一技术领域中已知的各种收集装置。

用普通的过滤器芯杆制造技术，诸如常被用作制造醋酸纤维丝的传统芯杆制作机之类，热塑塑料网状物可加工成圆柱形或其他相宜的形状。

图5图示了一种将网状物形成一过滤器芯杆的装置。如图5示意的那样，热塑塑料纤维网状物50被一滚筒53松卷并拉向一预制的圆锥形卷筒54，这样将平的网状物50“收拢”或“折叠”成适于进入过滤器芯杆制作机通道的一圆柱形状。所形成的圆柱55嵌入一包裹网状物的纸56（称芯杆包装纸），同时用刀销58将组合物切割成所要的长度57。进入附件前，用一涂器在芯杆包装纸的一边缘涂上一连串的粘剂。由于组合物通过所述附件，所形成的网状物被进一步压成一圆柱截面的杆，而在同时用芯杆包装纸56封住。当粘剂头接触到所包裹杆的重叠部分时，用一种密封闩装置封口。随后用切割机58将过滤器杆切割成长度57。

虽然对制造合格过滤器芯杆并非必须，在形成杆之前仍可对热塑 塑料网状物进行自身的预处理。象图5所示这样的两种处理可含一对用于碾平的开槽滚筒59和一种用如甘油或其他湿润剂对材料进行表面处理的液体敷料器60。

换句话说，最好用图5A所示的双圆锥系统来代替单圆锥54。该系统在作为工作装置的锥体内已有一圆锥体。热塑塑料网状物材料以基本上无张力状态装入两圆间的环形空间，这样，在进口端，网状物材料环绕内锥部分包裹。这些圆锥体可相互移动，以到达过滤器芯杆所需的均匀度和硬度。

因大多数热塑塑料聚合物可用作制备网状物材料，这种材料制备热塑塑料纤维部分，所以理想的热塑塑料聚合物为聚烯烃，诸如全同立构聚丙烯和多聚酯（丁烯对酞酸盐）之类的材料。依照软化发泡热形成加工的特点，为了改变软化多孔网状物的构造，在其进行挤压时软化聚合物表面很容易将各种活性剂（如：碳化钙）结合到软化或多孔的聚合物内部。软化多孔的网状物形成后也很容易用干燥或液体状的附加剂进行已知的后处理，从而提供某些有机兴奋的和/或药用的特性。

这样的网状物的基本重量根据许多因素而变化，这些因素包含所采用形成网状物材料的加工方法以及具体所用的热塑塑料聚合物。就较佳软化多孔聚丙烯材料不说，基本重量最好约在0.5盎司/码²至1.0盎司/码²（oz/yd²）的范围。

这种网状物的抓拉的张力也可能不一样，但沿机器横向方向（CD）一般约在0.1至3.0磅，而在机器方向（MD）至少约有0.1磅。沿机器方向网状物张力的理想值约为0.7至2.4磅的范围，而沿机器横向方向约为0.5至2.3磅的范围。理想网状物的抓拉张力所提供的MD与CD的比率约在1∶1至4∶1的范围，而最好的范围为1∶1至2∶1。这种材料的抓拉张力是按方法5100一联邦政府 试验方法标准191A号（the    Method    5100-Federal    Test    Met    hods    Standard    No.191A）测定的，这种测试方法用的是可从应斯顿公司（Instron    Corporation）买到的一种应斯顿1122型号试验议器（Instron    Model    1122    Instrument）。张力通常取决于许多因素，它包括网状物的机器方向与横向机器方向的纤维方位，纤维软化程度以及纤维宽度的分布。

这种网状物的福雷泽（Frazier）气孔率通常约在100立方英尺/平方英尺/分（cu.ft./sq.ft./min）至1000立方英尺/平方英尺/分的范围，最好大约在150立方英尺/平方英尺/分至1000立方英尺/平方英尺/分的范围内（对-5层试样）。材料的福雷泽气孔率试验是用从福雷泽精密仪器公司（Frazier    Precision    Instrument    Company）买到的一种福雷泽空气渗透测试器进行测定。这些气孔率的测量反映了网状物的空气渗透度。除了所用的试样尺寸为8英寸×8英寸，以及一5层试样用20毫米空气喷嘴以外，所述测量步骤与方法5450，联邦政府试验方法标准第191A号（Method    5450，Federal    Test    Methods    Standard    No.191A）是一致的。福雷泽单位以每分钟试样的每平方英尺空气的立方英尺（in    cubic    feet    of    air    per    square    foot    of    specimen    per    minute）表示。

这种网状物的多孔面积百分比率一般约从10%至60%，最佳值约为14%至52%的范围内。所述多孔面积百分比率是对网状物多孔度的一种测量，可利用一种买自堪伯利奇仪器公司（Cambridge    Instruments）的坎弟米特970型号图形分析器（a    Quantimet    Model    970    image    analyzer）进行测量。这种器材在确定本发明网状物制成的圆柱体过滤特性方面很出色。

一种实验的多孔软化聚丙烯材料，它是适用于按本发明形成改进过滤器芯杆的特别理想的网状物材料，可从钦伯理-克拉克公司获 得，牌号为PP-100F。这种特殊材料的福雷泽渗透性约为600，抓拉张力约为1.3磅（MD）和0.7磅（CD），基本重量约为0.75盎司/码²。这种材料同时结合约占重量2%的甘油，以使材料易于形成一圆柱体。所用甘油或其他湿润剂的含量可在约0.5%和8%之间变化，约在1%和4%之间更好，约在1.5%和2.5%之间最为理想。这种材料在1987年1月16日递交的第003，980号美国专利中有更为详细的描述，揭示在此作为参考。

从性能和/或审美观考虑，本发明采用的热塑塑料部分的过滤器硬度变化范围可以很大，而又基本上不影响烟雾向吸用者的传输。然而，需要有一个触摸部分，具有普通醋酸纤维过滤器的香烟硬度。提高过滤器材料有许多方法，用钦伯理-克拉克有限公司PP-100-F牌号制备的热塑塑料段的硬度效果通过将一过滤器芯杆放置在一个19毫米直径的冲头下获得。所述冲头与过滤器接触同时记取最初未经压缩的直径。在此情况下一约27克的实际力施加到过滤器上，然后冲头加载100克重量。加载约10钞后，记取第二次直径数。硬度以百分比率报出，且通过将第二读数与第一读数比率乘100加以计算。一般情况下过滤器硬度会在约94%至99%范围，约在96%至98%的范围最为理想。

应用本发明改进烟嘴件的吸烟制品的总压力降最好与普通香烟相近或要来得小。烟嘴件自身的压力降会根据吸烟制品前端部分压力降落而变化。对于理想的吸烟制品，如在下文中实例Ⅰ中所描述的那些个，压力降一般比普通烟嘴件要小于约0.1至6.0厘米水/厘米过滤器长度，约0.5至4.5厘米水/厘米过滤器长度更好，约为0.7至1.5厘米水/厘米过滤器长度最好。过滤器的压力降是当水以1050立方厘米/分流速通过一过滤器芯杆时的水厘米压力降落。经对实际过滤器长度进行分段，这些压力降可规范为过滤器芯杆的单位长度。

本发明制备的非织热塑塑料纤维段单位长度的过滤效率总的来说要比普通醋酸纤维过滤器小。这种材料的过滤器效率最好比用8.0/40k材料制成的低效率醋酸纤维丝过滤器要小，8.0/40k材料可以从卡列尼斯公司（Celanese    Corporation）得到。正如上述提及的那样，本发明的烟嘴件通过例如把抽吸时产生的烟雾扩散到较大表面积而有助于减小吸用者感觉到的烟雾温度。然而用本发明低效率材料也可加长使用非织热塑塑料纤维段的长度而又不影响所要的烟雾传输。这样增加了烟雾在烟嘴件中的停留时间，它同样有助于减少吸用者感觉到的烟雾温度。

烟嘴件所用的非织热塑塑料纤维段的长度可以有所变化，这主要取决于包括所要减少和吸用者感觉到的烟雾温度等许多因素。作为最佳的吸烟制品，本发明采用的烟嘴件热塑塑料部分的长度通常约在10至40毫米之间，长度约在15至35毫米更好，长度约为30毫米最好。

实际用于本发明的隔离元件可由多种材料制备，它包含普通香烟过滤器材料如醋酸纤维丝之类，烟草之类的材料，包烟纸以及包绕一管子的普通过滤器材料段。

用来构成隔离元件的理想材料为包烟纸。所述理想的包烟纸含有一再制烟草材料的网状物，再制烟草材料可从钦伯理·克拉克有限公司获得，牌号为P144-185-GAPF号再制的烟草纸。该材料约含60%的烟草，这种烟草主要形式为通气处理的/巴利烟草茎，还有35%的软木纸（根据干材料的重量）。纸片样材料的含水量最好约在11%至14%之间。所述材料的干拉伸应力约为1，600至3，300克/英寸，干的单位重量约为38至44克/平方米。这种材料用传统的造纸加工方法进行制造，方法包含加入2%甘油或其它湿润剂，约1.8%的碳化钾，约0.1%的香料以及约1%的商业胶料剂。所述商业胶料剂可从德拉瓦州，维明顿的黑克利斯公司（Hercules    Corp.，Wilmingto， Delaware）买到，名为阿夸批尔360×C作用胶料（Aquapel    360×CReactive    Size）。

用传统的芯杆制作技术，烟草片可制成一芯杆。但对于采用本发明烟嘴件的吸烟制品，最好用制造非织热塑塑料纤维段的双圆锥系统制造。

一般来说，隔离元件的长度与非织热塑塑料纤维部分的长度成反比变化。对于采用本发明烟嘴件的理想吸烟制器，其长度约在5和30毫米之间，约在5和15毫米之间更好，长度约为10毫米最好。

采用本发明改进烟嘴件较理想的香烟型吸烟制品在下列的专利申请中进行描述：

申请人    申请号    申请日

森洒伯等人    650.604    1984年9月14日

洒尼等人    684，537    1984年12月21日

弗利尔等人    769，532    1985年8月26日

培尼杰等人    939，203    1986年12月8日

森洒伯等人    EPO85111467.8    1985年9月11日

（86年3月19日公开）

培尼杰等人    EPO86109589.1    1985年9月14日

（87年3月4日公开）

揭示于此仅供参考。

一种较佳的香烟型吸烟制品在本说明书附图1中加以实施。参照图1，它图示了具有一个小的碳质燃料元件10的一种香烟型吸烟制品，燃料元件10有许多通道11，最好如图1A所示的那样排列有13个。这种燃料元件形成于一种经挤压的碳的混合物（最好出自碳化纸），羧甲基纤维素钠粘结剂（SCMC），K₂CO₃和水的混合物，正如上面列举的参考专利申请中已描述的混合物一样。

燃料元件10的周边8用诸如玻璃纤维之类的一种绝缘纤维弹性套16进行包绕。

一种金属质封壳12重叠于燃料元件10嘴端的一部分，并封装物理分离的烟雾发生装置，该烟雾发生装置含运载一种或多种烟雾形成材料的一种基质材料14。基质可具有特殊形状，如杆状或是如上述列举的参考专利申请中描述的其它形状。

封壳12被烟草套18围绕。两个槽样通道20设置在封壳嘴端的翻边管中心。

烟草套18的嘴端有一烟嘴件22，它最好具有一隔离元件24的圆柱形段和一传递给吸用者烟雾的非织热塑塑料纤维段26。吸烟制品或其一部分用一层或多层的30-36号香烟纸包裹。

点燃前面所述的吸烟制品，燃料元件燃烧产生的热量用以挥发烟草香味材料和在烟雾发生装置中任何附加的一种或多种烟雾发生物。由于较佳的燃料元件相对短而热，燃烧的火芯总是靠近烟雾发生装置和烟雾生成物，该装置最大程度地将热量传输到烟雾发生装置，尤其在采用较佳的热导元件时更是如此。

因燃料元件小尺寸和燃烧特性，它常常在几次抽吸中就烧遍几乎所有的外露长度。这样相邻烟雾发生器的燃料元件部分很快变热，它尤其在最初和当中抽吸过程中极大地增加了对烟雾发生器的热传输。由于较佳燃料元件很短，起热吸收的非燃烧燃料部分长度不会象以前的热烟雾制品通常的那么长。

由于烟雾形成物物理地从燃料元件分离，烟雾形成基质表现出比燃烧的燃料产生的温度要低，从而达到最小程度的热分解。

在最佳实施例中，短的碳质燃料元件，热传导元件以及绝缘装置与烟雾发生器结合，从而提供一种在每次抽吸能产生大量烟雾的系统。在几次抽吸后，火芯对烟雾发生器的接近度与绝缘装置一起导致在抽 吸期间以及抽吸间歇相对长的闷烧过程中都以高热量传输。

一般说来，最佳实施例中采用的可燃烧的燃料元件的直径不比普通香烟大（即，小于或等于8毫米），而且长度通常约小于30毫米。燃料元件有利的长度约为15毫米或更小，较佳长度约为10毫米或更小。燃料元件有利的直径约在2至8毫米之间，最好约在4至6毫米。这里所用的燃料元件的密度一般约在0.7克/毫升至1.5克/毫升的范围。密度值最好约大于0.85克/毫升。

形成燃料元件的理想材料为碳。这些燃料元件的含碳量较好的至少占重量的60%至70%，最好约占重量的80%或更高。高含碳量的燃料元件是好的，这是因为它们产生极少的热解和不完全燃烧产物，很少或者没有可见的侧流烟，极少的烟尘，并具有高的热容量。然而，如约占重量50%至60%的低碳量燃料元件是可以使用的，尤指采用一少量烟草，烟草萃取物或一不燃烧惰性填充料的场合。较佳燃料元件在上述参考的专利申请中进行更详细的描述。

本发明实际使用的烟雾发生装置与燃料元件物理地分离。物理的分离意思是基质，容器或内含烟雾形成材料的腔体不与燃料元件或其一部分混合。这种配置有助于减少或消除烟雾形成基质的热分解以及出现侧流烟。尽管并非燃料元件的一部分，所述烟雾发生装置最好是靠近、连接或以其他方式接近燃料元件，以使燃料和烟雾发生装置成导热的热交换关系。所述导热热交换关系可通过提供一热传导元件，如一金属薄片嵌入燃料元件点火端那样来实现，这种元件有效地将热量从燃烧的燃料元件传导或传输到烟雾发生装置。

烟雾发生装置的位置离燃料元件点火端最好不超过15毫米。烟雾发生装置的长度可约在2至60毫米内变化，约在5至40毫米更好，约在20至40毫米最好。烟雾发生装置的直径可在约2至8毫米内变化，约在3至6毫米内最好。

理想的烟雾发生装置含一种或多种热稳定材料，它们带一种或多种烟雾形成物。这里采用的“热稳定”材料是一种能承受虽作控制但很高温度的材料，例如约为400℃至600℃的温度。这种材料可长久地靠近燃料而不会有显著的分解或燃烧。人们相信使用这样的材料有助于保持样品烟雾“烟”的化学性，这已被最佳实施例中缺少阿姆斯试验活性（Ames    test    activity）所证实。虽不是最佳情况，诸如会热破裂的微型封壳或固体的烟雾形成物之类能释放大量烟雾形成蒸汽的其他烟雾发生装置也属本发明范围。

可用作烟雾形成物的载体或基体的热稳定材料已为本领域技术人员所知。有用的载体应是多孔的，且在燃料加热中应该能够保留烟雾形成混合物并释放潜在的烟雾形成蒸汽。有用的热稳定材料含吸附碳，诸如多孔级碳，石墨，活化，或非活性碳之类，诸如联合碳化物公司得到的PC-25和PG-60（PC-25    and    PG-60    available    from    Union    Carbide    Corp.），卡尔根公司得到的SGL碳（SGL    carbon，available    from    Calgon，Corp.）。其他的适宜材料含无机固体，诸如陶瓷、玻璃、矾土、蛭石、膨润土那样的粘土或其混合物之类。碳和矾土基体是更理想的材料。

一特别使用的矾土基体是一种高表面积矾土（约280米²/克），就如从W.R.格雷斯&公司的戴韦森化学部（Davison Chemical Division of W.R.Grace & Co）得到的命名为SMR-14-1896的等级。这种矾土（-14至+20美国筛号）最好在一经增高的温度下烧结大约1小时，例如在大于1000℃的温度下，最好约在1400℃至1550℃温度，随后在使用前进行适当的冲洗和干燥。

本发明吸烟制品使用的一种或多种烟雾形成物必须能在燃烧燃料元件加热烟雾发生装置出现的温度下形成一种烟雾。这样理想的物质为非烟草，不含水的烟雾形成物，并且由氢、氧，碳组成，但也可包 含其它材料。这样的物质可成固体，半固体或液体状态。所述物质和/或基质混合物的沸点或升华点可高达500℃左右。具有这些性质的物质有：多羟基醇，如甘油、三乙烯乙二醇和丙烯基乙二醇之类，以及单、双脂肪或多羧酸，如甲基硬脂酸酯，十二双酸二甲酯（dodecandioate），二甲基十四双酸二甲酯（dimechyl    tetradodecandionate）之类以及其它一些物质。

理想的烟雾形成物是多羧醇或多羧酸醇的混合物。最好的烟雾形成体可从甘油，三乙烯乙二醇和丙烯基乙二醇中进行挑选。

当一基体材料用作载体时，烟雾形成物可通过已知的技术，在基体上或在基体内以一足以穿透的浓度或涂以材料进行扩散。举例来说，烟雾形成物可施以足够大的应力，或用倾斜，喷雾，蒸汽分解或类似的技术形成一种稀释溶液。固体的烟雾形成组成物可混入基质材料并且在形成最终基体前就完全散布开。

由于烟雾形成物的装载会从载体到载体以及从烟雾形成物到烟雾形成物有所不同，液态的烟雾形成物的含量一般约从20毫克至140毫克之间变化，最好约从40毫克至110毫克变化。基体载带的烟雾形成物应尽可能多地作为WTPM传输给使用者。约占重量2%以上，约占重量15%以上更好，约占重量20%以上最好的基体中所载带的烟雾形成物作为WTPM使输给使用者。

烟雾发生装置也可含一种或多种挥发香味剂，诸如薄荷醇，香草素，人造咖啡，烟草萃取物，尼古丁，液体之类以及给于烟雾香味的其它添加剂。它可含任何所需要的挥发固体或液体材料。换言之，这些挑选的添加剂可放在烟嘴件中或在选择的烟草料中。

一种特别理想的烟雾发生装置具有前述的矾土基体，它含喷雾干化烟草，乙酰丙酸或五乙酸酯右旋糖，一种或多种香味剂，和诸如甘油之类的烟雾形成物。

一种烟草料可用作燃料元件的底流烟。在这种情况下热蒸汽吹过烟草，从而从烟草中萃取和蒸馏挥发性的混合物，而没有燃烧或大量的热解。这样，吸烟者吸到一种含有自然烟草味道和香味的烟雾而没有普通香烟引起的许多种燃烧产物。

这里揭示的吸烟制品类可被用作或可改良作为药物传输的吸烟制品，它可用来传输挥发性的药物学上或生理学上的活性材料，诸如麻黄碱，奥西那林（metaproterenol），三丁灵（terbulaline）或类似的材料。

用作烟雾发生装置容器的热传导材料为一典型的金属薄片，诸如矾铝薄片之类，其厚度约从小于0.01毫米至约0.1毫米，或更薄。导热材料的厚度和/或类型可有所变化（如，来自联合碳化碳公司的格雷薄片（Grafoil），从而达到所需的热传输度。

如图1所示的实施例，热传导元件最好与燃料元件的尾部接触或重叠，并可形成内封本发明烟雾发生基体的容器或封壳。热传导元件延伸出的长度最好不大于约一倍半的燃料元件长度。最理想的情况是，传热导元件与燃料元件尾部重叠或接触长度不大于约5毫米，2～3毫米更好。这种理想的凹入元件不会干扰燃料元件的点火或燃烧特性。这种元件当燃料元件烧耗到与起热吸收作用的传导元件接触时熄灭燃料元件。这些元件在燃料元件耗尽后也不会从吸烟制品的点火端伸出。

理想吸烟制品采用的绝缘元件最好是由一层或多层绝缘材料形成的一种弹性套。套至少厚约0.5毫米是有益的，最好至少厚约1毫米。该套延伸长度如不为燃料元件的总长，也约大于其一半的长度。最好情况是，该套同时基本上展延整个燃料元件的外周边以及烟雾发生装置的封壳。如图1所示实施例，可采用不同的材料对吸烟制品的这两个组成物进行绝缘。

目前特别用于燃料元件的较佳绝缘材料为诸如玻璃纤维之类的陶瓷纤维。理想的玻璃纤维为由俄亥俄州，多利多的殴文斯-康尼公司（Owens-Corning    of    Toledo，Ohio）产生的实验材料，牌号6432和6437，其软化点约为650℃。也可以使用其它适宜的绝缘材料，较好的不可燃无机材料。

为了达到最大的烟雾传输，否则的话它可能因穿入吸烟制品的空气而被稀释（即，向外扩散），可在自烟雾发生装置至嘴端包上一种无孔的纸。

这些所述纸已是香烟和/或纸技术领域共认的了，这样的纸混合物可用作不同的效用。本发明吸烟制品所用的较佳纸有带唇释放纸端的RJR阿枪8-0560-36纸（RJR    Archer′s    8-0560-36    Tipping    with    Lip    Release    Paper），由北卡罗来纳州阿卡斯塔的彼斯·森林公司（Ecusta    of    Pisgah    Forest，NC）制造的阿卡斯塔646芯杆包装纸（Ecusta′s    646    Plug    Wrap）和ECUSA    30637-801-12001纸，以及钦伯理-克拉克公司（Kimberly-Clark    Coporation′s）P1487-184-2和P850-1487-125纸。

本发明最佳吸烟制品所产生的烟雾化学上很简单，基本含空气，碳的氧化物，含任何所需香味料或其它理想挥发性材料的烟雾形成物，水和少量的其它材料。本发明最佳吸烟制品产生的WTPM经阿姆斯试验无致变活性，即：本发明最佳吸烟制品产生的WTPM和这种产品在标准试验显示的微生物逆转株数量之间没有明显的剂量关系。根据阿姆斯试验观点，一很大剂量相关反应就说明在被试验产品中存在致变材料。可参见阿姆斯等人在致变物研究杂志31期347-364页（1975年版）（Mut.Res.）内容，尼格等人在致变物研究杂志42期335页（1977版）的内容。

本发明最佳实施例的进一步益处在于与使用普通香烟相比吸用期 间产生的烟灰相对地减少了。当较佳的碳质燃料元件燃烧时，它基本转化为碳氧化物，只产生较少量的烟灰，这样在吸用中无需对烟灰进行处置。

本发明成香烟样吸烟制品采用的改进烟嘴件将结合下面实例作进一步的说明，这些实例有助于对本发明的理解，但并非对本发明加以限制。如无特别说明，这里所列的百分比均为重量百分比。所说的温度均为摄氏温度且未经修正。

实例1

图1所示的一种吸烟制品以如下方式制备。

A.燃料源的配备

视密度（按毛体积计算的密度）约为0.86克/毫升的燃料元件（长为10毫米，外径为4.5毫米）由碳（重量比90%），SCMC粘结剂（重量比10%）以及K₂CO₃（重量比1%）进行配制。

碳通过一种非云母的含大草原加拿大牛皮硬木纸类（grade    of    Grand    Praire    Canadian    Kraft    hard    wood    paper）的碳化进行配制，这种纸的碳化是在一种氮层下，温度以步进递增方法从每小时递增约10℃的速度到达最终750℃的碳化温度。

在氮环境下冷却到约低于35℃后，碳磨碎成负200号的一种筛号尺寸（mesh    size）。经研磨的碳接着加热到约850℃以上，以除去挥发性物质。

经再次在氮环境下冷却到约低于35℃后，碳磨成一种精制的粉末，该粉末的平均颗粒尺寸约为0.1至50微米。

这种精制粉末与荷坷利斯7HF，SCMC粘合剂（9份碳∶1份粘合剂），重量比1%的K₂CO₃以及足够的水混合，从而制成一种粘稠的生面团样的膏体。

来自这种膏体的燃料元件经挤压具有七个直径约为0.021英寸的中心孔和六个直径约为0.01英寸的外周孔。中心孔间网状物厚度或间隔约为0.008英寸，而外侧网状物厚度（外周和外周孔间的间隔）的平均值为0.019英寸，如图1A所示。

这些燃料元件形成后在氮环境下以900℃的温度烘焙三小时。

B.喷雾干化的萃取物

经通风处理的烟草渗和物磨成一种中度的粉尘，用水在一不锈钢容器中以每加仑水约有1至1.5磅烟草的浓度进行萃取。萃取在环境温度下进行，利用机械搅拌约1至3小时。混合物经离心法去除悬浮的固体，含水萃取物的喷雾干燥是通过连续的将这种水溶液抽吸到诸如安享欧一号（Anhydro    Size    No.1）普通喷雾干燥机中进行的，该喷雾干燥机的进口温度约为215°-230℃，在干燥机的出口收集干化的粉末材料。出口温度约在82℃～90℃范围内变化。

C.制备烧结矾土

出自W.R.格雷斯公司的一种具有-14至20（美国）筛号的高表面积矾土（表面积约为280米²/克）在约1400℃至1550℃均热温度下烧结大约一小时，用水冲洗并进行干燥。这种经烧结的矾土用一种两步序加工方法与表Ⅰ所示比例的混合物成分进行混合：

表Ⅰ

铝    68.0%

甘油    19.0%

喷雾堤化萃取物    7.0%

香叶外壳    6.0%

总计100.0%

香味外壳是几种香味制剂的一混合物，它模拟香烟雾的味道。这里所采用的一种这样的材料可从瑞士，日内瓦的范孟尼切获得（Firmenich    of    Geneva，Switzerland），牌号为T69-22（designation    T69-22）。

在第一步序中，喷雾干化的烟草萃取物混合以足够的水而形成一种稀浆。接着这种稀浆通过混合供以上述描述过的矾土载体，直到所述稀浆被矾土均匀地吸收为止。然后经处理的矾土被干燥到水份的含量减低到约占重量的1%。在第二步序中，这种经处理的矾土与所列成份的其它组合物进行混合，一直混合到所述液体被基本吸入矾土载体为止。

D.组装

构成图1吸烟制品的封壳用深度拉制的铝制备。所述封壳平均壁厚约0.004英寸（0.01毫米），长约30毫米，外径约4.5毫米。容器的尾部除了具有两个槽样开口外是包封的，所述槽开口（每个尺寸约0.65×3.45毫米，间隔约为1.14毫米）可使烟雾形成物具有进入吸用者的道通。封壳中装入了大约325毫克上述描述过的烟雾发生基体。按上述那样制备的一燃料元件插入填满的封壳开口端，深度约为3毫米。

E.绝缘套

燃料元件一封壳组合物用一种长10毫米的欧文斯-康宁6437（Owens-Corning    6437）玻璃纤维套（具有软化点约为650℃），由重量比为3%的果胶粘合剂在燃料元件端套封，达到直径约为7.5毫米。所述玻璃纤维套而后用一种内包装材料钦伯理·克拉克（Kimberly    Clark）牌号为P780-63-5的实验纸进行包封。

F.烟草套

用一种钦伯理·克拉克的P1487-125外包装纸将外径为7.5毫米的烟草杆（长为28毫米）包装，烟草杆经插入一探头而被改良，从而其长度方向具有一个直径约为4.5毫米的通道。

G.组装

经装套的燃料元件一封壳组合物插入烟草杆的通道，一直到玻璃纤维套碰到烟草为止。玻璃纤维和烟草部分用一种外包装材料结合在一起，这种外包装材料包绕燃料元件/绝缘套/内包装纸组合体同时也包绕经包封的烟草杆。所述外包装纸为一种钦伯理·克拉克牌号为P1768-65-2纸。

图1所示的那种烟嘴件由两部分组合而成;（1）一种长为10毫米，直径为7.5毫米紧邻封壳的隔离元件，它用一种可以钦伯理-克拉克有限公司牌号为P144-185-GAPF获得的烟草纸材料进行制备，用钦伯理·克拉克的P850-186-2纸进行多层包封。（2）长30毫米，直径7.5毫米圆柱形非织软化多孔的热塑塑料聚丙烯网状物部分，这种网状物用钦伯理-克拉克有限公司P1487-184-2纸多层包覆，可以从钦伯理-克拉克有限公司牌号PP-100-F获得。烟嘴件的两个部分这样制备：使得烟草纸和热塑塑料纤维网状物与上述的双圆锥系统直通，这两部分用一种钦伯理-克拉克有限公司P850-186-2外包装纸包装在一起。

所述结合的烟嘴件部分用一种欧卡斯塔30637-801-12001端纸（Ecusta′s    30637-801-12001    tipping    paper）的最终包装纸与装套的燃料元件-封壳部分结合起来。

这样制备的吸烟制品所产生的类似烟草烟的烟雾没有任何不理想 的异味，这种异味是由于烟雾形成材料灼热或热分解所致。经这样制备的制品在所谓的人控条件下进行吸用，这种人控条件具有2秒钟期间50毫升抽吸容量，隔以28钞钟的闷烧，至少持续约六次抽吸。从图6中可看出，用烯克利伯斯的手提式辐射温度计（a    Cyclops    portadiation    Thermometer）在离烟嘴件大约4毫米处测出的唇部热气流温度低于或等于人体温度。换言之，对这种吸烟制品产生的烟雾，吸烟者没有在吸用未带改良烟嘴件的类似吸烟制品时的那种讨厌的“热感”。

实例Ⅱ

类似实例Ⅰ所述的吸烟制品，用图2和图2A-2D描述的烟嘴件按下列方式构成。图2图示的吸烟制品用作图2A-2D吸烟制品的一对照物，图2A-2D所示的吸烟制品具有与本发明一致的烟嘴件。

A.燃料元件的配制

大草原加拿大（GPC）牛皮纸（非云母级）由硬木制成，可从田纳西州，曼弗斯的伯克纤维素公司（Buckeye    Cellulose    Corp，Memphis，TN）获得，这种牛皮纸被切碎并置于一个直径为9″，深度为9″的不锈钢炉子内。所述炉子内腔用氮洗涤，同时炉温升至200℃并保温2个小时。接着炉内温度以每小时升高5℃的速度升至350℃，并在350℃温度上保温2小时。炉的温度随即以每小时升高5℃的速度升至750℃，从而进一步热解纤维素。炉子再次保温2小时从而保证碳的均匀加热。而后炉子冷却到室温，同时碳用一种“太利斯特”（“Trost”）磨机磨碎成一种精制的粉末（小于400筛号）。这种粉末状的碳（CGPC）具有的振实密度为0.6克/毫升，氢加氧的水平为4%。

9份这种碳粉末与1份的SCMC粉末混合，加入重量比为1%的K₂CO₃，同时加水制成一种稠稀浆，这种稀浆而后注成片并加以干燥。干燥的片再磨成一种精制粉末，同时加入足够的水制成塑性混合物，这种塑性混合物的粘性足以在经挤压后保持其形状，举例来说，一个球状的混合物在一天内只有很少的流动倾向。这种塑性混合物接着装入一室温间隔式挤压机。用于成形压出物的凹形挤压冲模具有锥形表面，便于塑性物的光滑流动。一低压（每平方英寸小于5吨或每平方米小于7.03×10⁶公斤）作用于塑性物上迫使它通过4.6毫米直径的凹模。（制成的）湿杆可连夜在室温下干燥。为了确保杆的彻底干燥，杆接着被放入80℃的烘箱中达2小时。这种经干化的杆密度为0.85克/毫升，直径为4.5毫米，外圆度接近3%。

干化的、经挤压的杆切割成10毫米长，杆的长度方向钻道7个孔。

有的燃料元件在不重新研磨或干燥碳粉末稀浆混合物的方式下制成。在这种制品中，燃料元件直接从碳粉末混合物制备的一种粘稠的、生面团样膏体中挤压制出。

B.喷雾干燥的萃取物

烟草（巴利经风干处理的，土耳其，等）（Burley，Flue    Cured，Turkish，etc）磨碎成一种中度的粉尘，同时用水在一不锈钢容器中以每加仑水约有1至1.5磅烟草的浓度进行萃取。萃取在环境温度下进行利用机械搅拌约1至3小时。混合物经离心作用去除悬浮的固体。含水萃取物的喷雾干燥是通过连续的将这种水溶液抽吸到诸如安享掘欧一号（Anhydro    Size    No.1）普通喷雾干燥机中进行的。该喷雾干燥机的进口温度约为215°～230℃。在干燥机的出口收集化的粉末材料，出口温度约在82℃～90℃范围内变化。

C.基体的制备

出自W.R.格雷斯公司的高表面积矾土（表面积＝280米²/克）具有从-14至20（美国）筛号的尺寸，这种矾土约在1400℃均热温度下烧结大约一小时并进行冷却。矾土用水冲洗并进行干燥。经烧结的矾土（640毫克）用含107毫克的喷雾干燥通风处理的烟草萃取物进一步进行处理，干燥到水份含量约占重量的1%。这种材料接着用一种233毫克甘油和17毫克香料成份的混合物进行处理，这种物质可从瑞士，日内瓦的范孟尼切获得，牌号为T69-22。

D.组装

装基体的金属容器是长30毫米螺旋形绕制的铝管，这种管子可从纳曼得有限公司（Niemand，INC.）获得，其直径约为4.5毫米。另外，也可使用厚约4密耳（mil）（0.1016毫米），长约32毫米，外径约4.5毫米的由铝管制备的一深度拉制的封壳。这些管的一端卷起来封住封壳的嘴口。经包封的封壳端具有两个槽口样开口（各尺寸约为0.65×3.45毫米，间隔约为1.14毫米）可使烟雾形成物质具有进入吸用者的通道。约170毫克改良矾土装满所述每个容器。金属容器装满后，通过将燃料元件插入容器开口端约2毫米，使每个容器连接一个燃料元件。

E，绝缘套

燃料元件-封壳组合体在燃料元件端部用一长10毫米的欧文斯-康宁6437玻璃纤维套（软化点约为650℃）由4%的果胶粘合剂套封，到达外径约为7.5毫米。而后再用P878-63-5纸包卷。

F.烟草套

直径为7.5毫米的烟草杆（长28毫米）外卷一种646衬套包装纸（例如，由一种无过滤器香烟改制），这种烟草杆经用一探头改良具有一纵向通道（直径约为4.5毫米）。

G.组装

经装套的燃料元件-封壳组合体插入烟草杆通道直到玻璃纤维套碰到烟草为止。玻璃纤维和烟草部分用钦伯理-克拉克有限公司P878-16-2纸包裹。

图2所示，一围经646衬套包装纸包装的空心醋酸纤维素管（长30毫米）与一产自希莱尼斯公司（长10毫米）低效率的8.0/40k过滤器元件结合，然后再用RJR阿枪有限公司产生的带唇部释放纸端部8-0560-36的6460衬套包装纸包裹。

所述组合的烟嘴件部分用少量的白纸和粘胶将装套的燃料元件-封壳部分连接起来。

具有依照本发明结构烟嘴的吸烟制品图示在图2A～2D中。这些吸烟制品相似于图2所示的所谓对照的吸烟制品。图2A中的烟嘴件有10毫米的抽吸烟草段和30毫米的一种非织网状的软化多孔聚丙烯纤维段，聚丙烯纤维材料类似于上述的钦伯理-克拉克有限公司的PP-100-F材料。图2B中的烟嘴件具有10毫米长的醋酸纤维管段，衔接30毫米长的上述聚丙烯材料部分。图2C与图2B相似，只是两段的长度都为20毫米。图2D中具有长10毫米的抽吸烟草段，10毫米长的醋酸纤维管部分和一长20毫米的聚丙烯材料段。

这些制品是在人控条件下进行抽吸，2秒钟抽吸期内含有50毫升抽吸容量，并间隔28钞钟的闷烧。制品的出口气体温度如图3所示。这些温度通过放置在烟嘴件端约1毫米处一热电偶进行测量。从图3中 可看出，按本发明采用的烟嘴件的吸烟制品其出口气体温度与所述对照吸烟制品相比一般要低些。出口气体温度的降低相应地减少吸用者感觉到的烟雾“热感”。

Claims (6)

1、一种香烟类吸烟制品，它包括一烟雾发生材料，所述烟雾发生材料通过抽吸时的热量作用产生模拟烟雾烟的烟雾且包括一成圆柱形过滤器芯杆形状的烟嘴件，所述烟嘴件由热塑纤维组成，其特征在于，所述烟嘴件中的圆柱形过滤器芯杆由非织网状物形状的热塑纤维组成。

2、如权利要求1所述的香烟类吸烟制品，其特征在于，所述烟嘴件还包括一在烟雾发生材料和由非织网状物形状的热塑纤维组成的过滤器芯杆之间的隔离元件。

3、如权利要求2所述的香烟类吸烟制品，其特征在于，所述隔离元件是一群选自烟草、含纸烟草、醋酯纤维素和醋酯纤维的环绕一管子的材料。

4、如前述任一权利要求所述的香烟类吸烟制品，其特征在于，所述非织网状物中的热塑纤维包括聚烯烃纤维或聚酯纤维。

5、如前述任一权利要求所述的香烟类吸烟制品，其特征在于，所述非织网状物中的热塑纤维包括聚丙烯纤维。

6、如前述任一权利要求所述的香烟类吸烟制品，其特征在于，所述圆柱形过滤器芯杆通过使一热塑纤维的非织网状物通过一圆锥形卷筒而将网状物收拢成一圆柱状而制成。

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