CN1017588B - 香烟型发烟制品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种香烟型发烟制品，最好使其形状酷似香烟，可产生象烟草发烟那样的烟雾。本制品最好包括密度大于0.5克/厘米的短的可燃燃料，一携带生烟物质的、分开的基质、自燃料的点火端凹进且包围基质的导热元件，至少围绕一部分燃料的弹性绝热套管以及围绕生烟物质至少一部分的可以选用的烟草套管。

Description

本发明涉及一种香烟型发烟制品，最好使其形状和香烟一样，可产生象烟草发烟那样的烟雾，其优点是所含不完全燃烧和热解的产物，比普通香烟通常所产生的少得多。

多年以来，尤其是近20-30年以来人们设想出了许多人造香烟，但是没有一种制品在商业上获得成功。

尽管关注和努力了几十年，可是在市场上仍没有一种既具有普通香烟的好处和优点，又不产生出普通香烟所产生的大量不完全燃烧和热解产物的发烟制品。

本发明的目的在于提供一种香烟型发烟制品，其形状和香烟一样，可产生象烟草发烟那样的烟雾，但所含不完全燃烧和热解的产物比普通香烟通常所产生的少得多。

本发明包括一种烟制品，其形状最好与香烟一样，它使用一种小而致密的可燃的燃料部分和包含一种或者多种生烟物质、结构上分开的烟雾发生装置（烟雾发生体，烟雾发生部分）。烟雾发生装置和燃料之间最好是传导性热交换关系，和（或）至少一部分燃料和一个弹性绝缘套管套住来减少辐射热的损失。当点燃时，燃料产生热量，便使烟雾发生装置里的生烟物质挥发。尔后，这些挥发性物质，尤其是在抽烟时，被吸向嘴边并且吸入吸烟者的口中，与普通抽香烟（吸烟）类似。

本发明中所使用的小燃料的长度小于大约30毫米，优先采用的长度小于大约20毫米，最短长度为3毫米，其密度至少大约为0.5克/厘米³，最好至少大约为0.7克/厘米³[测得值例如用汞置 换法测定（mercury    displacemnt）]燃料可用粉状或者再制的烟草和（或）烟草代用品模压或者挤压而成，最好含有可燃碳燃料最好还有一条或多条纵向通道，最好有5-9条或者更多的通道，这有助于控制自燃烧着的燃料到烟雾发生装置中的生烟物质的热传递。

烟雾发生装置最好包含一种基质或者载体，最好是一种热稳定材料且可承载着含有一种或多种生烟物质。燃料和烟雾发生装置之间的传导性热交换关系最好以一种诸如金属导体之类的导热件来达到，它接触燃料和烟雾发生装置并且有效地使热量从燃烧着的燃料传导或传递到烟雾发生装置。这种导热件最好以围绕它们的圆周表面至少一部分的形式接触燃料和烟雾发生装置，导热件最好和燃料点燃端离开一定距离，间距至少为大约3毫米，最好相距大约为5毫米，以避免妨碍燃料点燃和燃烧以及防止导热件的突出。更好的方式是导热件也至少把含有生烟物质的基质的一部分加以封闭。或者，另外用一个导热的容器封闭生烟物质。

另外，燃料最好至少一部分具有圆周绝热件，例如一种绝热纤维套。该绝热套最好是有弹性的，至少0.5毫米厚的不燃材料。这种元件减少辐射热损失且有助于保持热量以及把热量从燃料引向烟雾发生装置，还有助于降低燃料的着火事故。绝热件最好至少套住燃料的一部分以及烟雾发生装置的一部分，这有助于模拟通常香烟的感觉。用于隔离燃料和烟雾发生装置的材料可以相同，也可以不同。

因为燃料较短，所以炽热的燃烧着的焰锥始终离开烟雾发生装置很近，这有助于使热的传递及烟雾的产生达到最大，在具有多通道燃料导热元件和（或）绝热元件的实施例中尤其是如此。使用较高致密度的燃料，因为它有助于保证短小的燃料可以燃烧足够长的时间以模拟普通香烟的燃烧时间，以及保证它能够提供产生一定数量烟雾所需的足够的能量。因为生烟物质在结构上与燃料是分隔开的，所以生烟物质的温度比燃烧焰锥处的温度低得多，故而使生烟 物质热分解的可能性降至最小。

本发明的发烟制品通常有一个烟嘴，它包括诸如一个纵向通道之类的东西，以便把烟雾发生装置产生的挥发性烟雾传送给吸烟者。烟嘴最好包括一个弹性外层构件，如环形截面醋酸纤维束，有助于模拟通常香烟的感受。发烟制品的大小最好同通常香烟的大小相同，因此烟嘴和烟雾传送装置的长度通常是发烟制品长度的大约二分之一或二分之一以上。或者，燃料和烟雾发生装置在生产时可以没有烟嘴或者烟雾传送装置，以便和分开的、用了一次就抛弃的或可重新使用的烟嘴一起使用。

本发明的发烟制品还可包括一点烟草或白肋烟给烟雾增加一点烟草的情味。这烟草可以放置在烟雾发生装置和发烟制品的嘴端之间。烟草最好呈环形，放置在烟雾发生装置的圆周上，使其还起绝热元件作用，并有助于模拟通常香烟的香味和感受。烟草也可与生烟物质的基质混合或者用作生烟物质的基质。发烟制品中也可采用别的诸如增香剂之类物质，给烟雾以香味，或者改进传送给吸烟的烟雾。

本发明的发烟制品产生可接受烟雾量所用的燃料比通常香烟少得多，无论是从体积来说还是从重量来说都是如此。而且，传送给吸烟者的烟雾中通常所含的热解物和不完全燃烧产物也较低，这是由于自烟雾发生装置出来的是末经分解的烟雾以及因为短而致密的燃料，尤其是实施例中具有多条纵向通道的燃料所产生的热解和（或）不完全燃烧产物比普通香烟少得多，即便燃料中包括烟草或者其他纤维物质也是如此。

本文所采用的且仅仅对本申请案适用的“烟雾”一词定义为包含烟雾、气体、微粒等等，有可见的和不可见的，尤其是吸烟者吸烟时在感觉上认为是像“烟”的那些组分，这些组分是由燃烧着的燃料发出的热量作用在包含在烟雾发生装置或本制品其他区域中的物质所 产生的。按照本文的定义，“烟雾”还包括挥发性增香剂和（或）药物上或生理上起作用的作用剂，不论其是否产生可见烟雾。

本文中所说的“传导性热交换关系”是指烟雾发生装置和燃料的结构上的配置，这种配置使热量通过传导在整个燃料燃烧期间从燃烧着的燃料传递到烟雾发生装置。传导性热交换关系可以这样达到，即使烟雾发生装置与燃料接触和紧靠燃料的燃烧部分，和（或）使用导热元件将热量从燃烧着的燃料传送到烟雾发生装置。最好两种传导性热传递方法都使用。

本文中所采用“绝热元件”一词，可应用于所有主要用作绝热的材料。最好在使用中，这些材料不会燃烧，但是它们可以包含慢燃的碳和类似的材料，尤其是在使用中会熔融的那些材料，例如低熔点玻璃纤维。合适的绝热体，其导热率小于大约0.05克一卡/（秒）（厘米²）（℃/厘米），最好小于大约0.02，最最好小于大约0.005。参见[Hackh's Chemical Dictionary，34（4th ed.，1969）和Lange's Handbook of Chemistry，10，272-274（11th ed.，1973）]。

本发明的发烟制品在使用寿命期间始终能够产生大量烟雾，还能够给与吸烟者以抽香烟的感受和好处。烟雾发生装置所产生的烟雾在没有什么热分解的情况下产生，它所给与吸烟者的热解和不完全燃烧产物在数量上要比普通香烟通常所给与的少得多。

以下，将结合附图对本发明的发烟制品作更详细的叙述。

附图说明：

图1到图9是本发明的各种实施例的纵向剖视图;

图1A是沿图1中1A-1A线截取的图1实施例的剖视图;

图2A是沿图2中2A-2A线截取的图2实施例的剖视图;

图6A是沿图6中6A-6A线截取的图6实施例的剖视图;

图7A、7B、7C和9A是说明适用于本发明一些实施例中的各种燃料的通道排列的端视图;

图8A是沿图8中8-8线截取的图8实施例的剖视图;

图8B上图8实施例中使用的金属容器的放大的端视图;

图9B是适用于本发明的实施例的最佳燃料通道的排列的纵向剖视图。

图1所示为本发明的实施例，最好具有普通香烟的尺寸大小，其中包括一个短的长约20毫米的可燃燃料10、一个紧接在后面的烟雾发生装置12以及一金属箔衬里的纸管14，纸管形成制品的烟嘴15。在此实施例中，燃料10由含有粉状或者重制的烟草和（或）烟草代用品以及少量可燃碳的混合物挤压或者模压而成，并且具有5个纵向延伸孔16。参见图1A。燃料10的点燃端可呈锥形或者直径减小，以易于点燃。

烟雾发生装置12包含一种多孔的碳块13，它具有一条或多条通道17并注入浸渍一种或多种生烟物质，例如三甘醇、丙二醇、甘油或者它们的混合物。

形成制品烟嘴的金属衬里纸管14环绕烟雾发生装置12和燃料10后部的非点火端，使衬箔纸管距燃料的点火端大约15毫米。纸管14还形成一条烟雾传送通道18，它在烟雾发生装置和制品嘴端咬嘴15之间。把燃料10的非点火端与烟雾发生装置12连接起来的衬箔纸管14提高了向烟雾发生装置的热传递。金属箔还有助于熄灭焰锥。当仅仅残留少量末燃燃料时，热量在箔上的损失起有助于熄灭焰锥的散热片作用。本制品中所用的金属箔是一种厚度为0.35密耳（0.0089毫米）的铝箔，但是所使用的热传导体的厚度和（或）类型可以不同，只要实质上能达到满足传热的要求就可以。

图1中所示的制品还包括一种任选的烟草块或者白肋烟20，以便为烟雾增加香味。如图1所示，烟草20可以放在碳块13的嘴端，也可以放置在通道18中离开烟雾发生装置12的某一位置上。为了外形上模拟香烟，制品可以包括一种低效醋酸纤维过滤嘴22，装在 嘴端15上或其附近。

图2中所示的本发明的实施例包括一短而易燃的燃料24，长约20毫米，靠导热杆26和衬箔纸管14与烟雾发生装置12相连，纸管14一直通到制品的嘴端15。烟雾发生装置12包含一种热稳定的含碳的基质28，例如一种多孔碳的插塞物，它用一种或多种生烟物质浸渍过。这个实施例在燃料24和基质28之间有一段空间30。围住这个空间的衬箔纸管14上有许多圆孔32，可使足够的空气进入空间，以提供适当的压降。

如图2和图2A所示，导热元件包括导热杆26和衬箔纸管14，这两者都与燃料点火端离开一定距离。杆26距点火端大约5毫米;纸管大约相距15毫米。杆26最好用铝做成并且其中至少有一条圆周槽，最好有2-5条，使空气通过基质。图2的制品具有这样的优点，即引入空间30的空气包含较少的氧化产物，因为该空气未经过燃烧着的燃料。

图3中所示的实施例包括燃料10，长约10毫米，具有单个轴向孔16。这里也可以使燃料点火端呈锥形或者直径减少，以易于点燃。烟雾发生装置的基质38是一种充填有生烟物质的热稳定的碳粒或者刚玉粒。基质后面直接放置烟草块20。这种制品具有一根醋酸纤维管40，处于（代替）上述一些实施例中的衬箔纸管的位置。这种管40包含围绕聚丙烯、高熔点芳香族聚酰胺、聚酯薄膜等等中任选的塑料管44的环状弹性醋酸纤维束42。管的嘴15上为低效醋酸纤维过滤嘴45。

整个制品可以用香烟的烟纸46包住。为了模拟香烟过滤嘴，在嘴端可用滤嘴纸或者涂上白色油墨涂层。烟纸里侧上朝制品的燃料端设有箔带50。这种带最好搭接在燃料后面2-3毫处，并向烟草20的嘴端延伸。它可以与烟纸形成整体，或者可以是分开的，在包烟纸以前加上。

图4的实施例与图3相似。在本实施例中，燃料10的长度大约为15毫米，铝盒52构成烟雾发生装置12，盒内充满粒状基质或者如图4所示，充满粒状基质54和烟草56的混合物。盒52的两端58、60弯成边以包住物质并且制止生烟物质移动。靠燃料端的弯边端58最好紧挨着燃料的后端，以保证热的传导。

由末端58构成的空间62还有助于制止生烟物质向燃料移动。纵向通道59和61可为空气和生烟物质提供通路。盒52和燃料10可以用普通香烟纸47连接，如图所示，或者用多孔陶瓷纸、金属带或金属管连接。如果采用香烟纸，应当在接近燃料后端的带64上印制或者用硅酸钠或其他众所周知的使纸不燃的物质处理。如果采用金属箔，则最好应相距燃料的点火端大约8-12毫米。可以用普通香烟纸46在制品的整根长度上进行包裹。

图5中所示的实施例中用的是充满一种或多种生烟物质的基质66，它放入燃料10中的一个大空腔68里。在这种类型的实施例中，基质66通常是一种较硬的多孔物质。制品的整个长度可用普通香烟纸46包裹。本实施例还包括把燃料10与醋酸纤维管40连接和有助于熄灭燃料的箔带70。这种带与点火端相距大约5-10毫米。

图6到图8所示的实施例中包括一个弹性绝热套，它围绕或者外接燃料，起绝热作用和有助于使热量集中在燃料中。这些实施例还有助于降低燃烧焰锥着火的可能性，在某些情况下，有助于模似普通香烟的感受。

在图6的实施例中，燃料10有许多孔16并套有厚约0.5毫米的弹性套72，如图6A所示。这种套管由绝热纤维构成，例如陶瓷（如玻璃）纤维或者不燃性碳或石墨纤维。烟雾发生装置12内有一具有单个轴向孔17的多孔碳块13。

在图7的实施例中，弹性玻璃纤维绝热套管72围绕在燃料10和烟雾发生装置12的周围，最好是一种在使用时熔融的低熔点材 料。套管72上再用无孔纸73包裹，例如用Kimberly-Clark公司的P878-5纸。在这个实施例中，燃料的长度约为15-20毫米，最好具有3个或3以上的孔16，以增大经过燃料的空气流量。图7A、7B和7C所示为三种合适的通道的配置。

在这个实施例中，烟雾发生装置12包括一个金属容器74，里面装着粒状基质38和（或）致密的烟草76，其中之一或者两者都包含生烟物质。如图所示，容器74的开端75搭接在燃料10的后面3-5毫米处。或者，开端75也可以紧接在燃料10的后端。容器的另一端弯边形成壁78，壁上有许多通道，可使气体、烟草香味和（或）生烟物质通入烟雾传送通道18。

塑料管44与金属容器74的壁端78邻接或者最好搭接，一段弹性而致密的醋酸纤维束42围绕它。可将一层胶82或者其他物质加在纤维束42的燃料端上，密封纤维束和阻止气流的流过。在制品的嘴端装上一种低效过滤嘴45，在纤维束42和过滤嘴45上最好用普通的包烟草的裹纸85包裹。然后再用另一层香烟纸86把绝热套管72的后部和纤维束/过滤嘴部分连接起来。

在图7实施例的改型中，还可用绝热套管代替醋酸纤维束42，使套管从点火端延伸到过滤嘴45。对这类实施例来说，最好在与绝热套管的端邻接的过滤嘴的环形部分加一层胶，或者在绝热套管和过滤嘴之间设置一束短的环形纤维束，把胶加在每一端。

在图8所示的实施例中，燃料10的长度为10-15毫米，外套玻璃纤维绝热套管72，而烟雾发生装置外面有烟草套管88。本实施例中所采用的玻璃纤维的软化温度最好低于大约650℃，例如由Owens-Corning，Toledo，Ohio生产的试验纤维6432和6437，以便使其在使用中熔融。玻璃纤维套管和烟草套管各自都包上烟纸85，例如Ecusta    646，再包上香烟外包装纸89，例如Kimberly-Clark生产的780-63-5或者P878-16-2纸。本实施例中金属小盒90搭接 在燃料的后部3-4毫米，使其相距点火端大约6-12毫米，而小盒90的后部弯成叶瓣形，如图8B所示。在小盒的中心，其嘴端上有一条通道91。在小盒弯边和未弯边的部分之间的过渡点上有4条附加通道。或者，小盒的后部可以具有一个矩形或者正方形截面以代替叶瓣，也可以使用一个具有弯边嘴端的简单的管状小盒，有没有通道92都可以。

在烟草套管88的嘴端是一个烟嘴40，它包括环状醋酸纤维束42、塑料管44、低效过滤嘴45以及两层烟纸85和89。烟嘴40由一层外包的滤嘴纸86与已经有套管套住的燃料/小盒端相接合。如图所示，塑料管44的小盒端与小盒90相距一定距离。这样，流经通道92的高温烟雾穿过烟草套管88，使烟草中的挥发组分蒸发或者被提取出来，然后进入烟草套管与醋酸纤维束42邻接的通道18。

在这类具有低密度燃料绝热套管72的一些实施例中，有一些空气和气体流经套管72并进入烟草套管88。这样，从烟草套管88中提取烟草香味可以不必经过小盒中的圆周通道92。

在图9的实施例中，套管94包括烟草或者烟草和绝热纤维的掺和物，例如玻璃纤维。如图所示，烟草套管94正好延伸到金属容器96的嘴端后面。或者，它也可以在制品的整个长度上延伸，直至过滤嘴嘴端。在这类实施例中，容器96最好在其圆周上（最好有相隔180°的两条槽）设有一条或多条纵向槽，以便使从烟雾发生装置中来的烟雾流经围绕烟雾发生装置的环形烟草段，在进入通道18之前提取烟草香味。

如图所示，套管94的燃料端上的烟草是被压缩过的。这有助于减少流经烟草的空气，从而降低了烟草处燃烧的可能性。此外，容器96有助于使烟草熄火，起散热片作用。这种散热效果有助于抑制围绕小盒的烟草的燃烧，还有助于均匀地将热量分配到在烟雾发生装置周围的烟草，故而有助于释放烟草香味。另外，用诸如硅酸钠 等物质处理靠近燃料后端的香烟外包装纸85、89，有助于使烟草熄灭，以便使它的燃烧不过度地超过燃料的暴露部分之外。或者，也可以用燃烧变性处理烟草本身，以防止围绕烟雾发生体的烟草的燃烧。

当点燃上述的实施例中的任何一种制品时，燃料燃烧并产生用于使烟雾发生体中的生烟物质或别的一些物质挥发的热量，然后，这些挥发被抽向嘴端，尤其是的抽烟时，进入吸烟者的嘴里，类似于普通香烟的吸烟。

因为燃料较短，所以高温燃焰锥总是接近烟雾发生体，这使传递给烟雾发生体和任选的烟草料的热量以及最终产生的烟雾和任选的烟草香味达到最大，在应用优选的导热元件时尤其如此。因为燃料是短的，所以决不会有一长段未燃燃料起散热片作用，如以前的热烟雾制品中所常见的那样。小的燃料源还会使不完全燃烧或者热解的产物量减至最小，特别是那些含有碳和（或）多通道的实施例更是如此。

采用穿过燃料的通道可提高热的传递以及烟雾的传送，尤其是抽烟时，通道可将热空气引向烟雾发生部分。优选的导热元件也可提高传热，它与燃料的点火端相隔一定距离，以免妨碍燃料点火和燃烧，同时即便在用后也可避免任难看的突出。此外，优选绝热元件会使热量限制止、定向和集中到制品的中心，从而高增大递给生烟物质的热量。

因为生烟材料在结构上与燃料分开，所以它是处在比燃焰锥中存在的温度低得多的温度下。这使生烟物质的热分解和产生怪味的可能性减至最小。在吸烟时这也能产生烟雾，但是在闷烧时，自烟雾发生装置中产生的烟雾却是最少的。

在本发明的一些实施例中，短的燃料、凹进导热元件、绝热元件和（或）燃料中的通道与生烟部分相配合形成一个系统，该系统能 够在每次吸烟时产生大量烟雾和任选的烟草香味。在几次抽烟之后，焰锥与生烟部分非常邻近，加上导热元件、绝热元件和（或）燃料中的通道，在抽烟时和在抽烟之间较长的闷烧期间都能产生很大热量。

虽然，不想从理论上加以阐述，但是可以相信，在抽烟之间烟雾发生体是保持较高的温度的，并且，在抽烟时所发生的附加热量，因燃料中的通道而得以极大地增加。该热量主要用于使生烟物质挥发。这种增加的传热使可资利用的燃料能量得以有效地利用。减少了所需的燃料数量，还有助于较早发生烟雾。

此外，通过适当地选择燃料的组成（组份）、数量、尺寸、形状以及燃料通道的配置、绝热套管、外包装纸和（或）导热元件，就可能在很大的程度上控制燃料源的燃烧性质。这就有效地控制了传递到生烟体的热量，反过来又可以改变抽烟次数和（或）传送给吸烟者的烟雾量。

一般来说，本发明中可使用的可燃性燃料的长度大约小于30毫米。最好大约为20毫米或小于20毫米，最最好大约15毫米或小于15毫米。最短长度为3毫米。燃料的直径大约为8毫米或小于8毫米，更好些大约在3-7毫米之间，最好在大约4-6毫米之间。本发明中可以使用的燃料密度的测得值大约从0.5克/厘米³到大约1.5克/厘米³（例如用汞置换法测定）。密度以大于0.7克/厘米³为好，最好大于0.8克/厘米³。在大多数情况下，要求高密度物质，因为这有助于保证燃料有普通香烟那样长的燃烧时间，并保证供给的能量足以产生所要求的烟雾量。

本发明所使用的燃料最好用粉状烟草、重组烟草或者烟草代用品，例如改性的纤维素材料、降解的或预热解的烟草等等经模压或者挤压而成。合适的材料包括Lanzilotti等人的美国专利第4，347，855、Miano等人的美国专利第3，931，824号以及Borthwick等人的 美国专利第3，885，574号和第4008723号中和Sittig，Tobacco    Substi-tutes，Noyes    Data    Corp、（1976）中所揭示的那些材料。其他合适的可燃性材料，只要它们能有普通香烟那样长的燃烧时间和产生足够的热量使烟雾发生部份由生烟物质中形成要求数量的烟雾，就可以使用。

优选的燃料通常包括可燃性碳质材料，例如由诸如木头、棉花、人造丝、烟草、椰子、纸等纤维素材料的热解或者碳化所获得的材料。在多数情况下，都希望有可燃性碳，因为它具有高的热值，而且还因为它只产生最少量的不完全燃烧产物。燃料的碳含量最好大约为20%-40%（重量），或者更高一些。

实施本发明所使用的最优选的燃料是碳质燃料（亦即主要成份是碳的燃料），这种燃料已由1984年9月14日提交的，流水号为650，604和1985年8月26日提交的，流水号为769，532的共同待批申请案作了描述并提出了权利要求。碳质燃料是特别好的，因为它产生最少量的热解和不完全燃烧产物，几乎不产生或者不产生可见的侧流发烟以及产生最少量的灰，并且具有高的热值。在最佳实施例中，传送给吸烟者的烟雾经Ames试验测定（参见：Ames等人，Mut.Res.31：347-364（1975）;Nagas等人，Mut.Res，42：335（1977）]并没有值得注意的诱变活性。

为了提供适当的燃烧和发光特征，燃料中还可以结合燃烧添加剂或者燃烧改进剂。如果需要的话，燃料中还可以加入诸如硅藻土填料以及诸如羧基甲基纤维素钠（SCMC）粘结剂。为了在烟雾中加入烟草或者其他香昧，燃料中可以结合诸如烟草提取物等食用香料。

燃料最好设有一条或者多条纵向延伸通道。这些通道有助于控制从燃料到烟雾发生部份的热传递，这在传递足够的热量以产生足够的烟雾方面和在避免传递太多的热量以免生烟物质降解方面均是重要的。一般来说，这些通道提供了气孔，这样，由于到达基质的热 气量增加，所以早期传到基质的热量也增加。通道也起增大燃烧速率的作用。

通道一般有很多条，例如大约5-9条或者多于9条，特别通道之间间隔较宽的如图1A、7A和9A所示，能产生导致高烟雾发生（释放）的对流传热。多通道通常也使燃料易于点燃。

高的对流传热会引起主流中CO输出较高。为了降低CO含量，可以使用较少通道或者较高密度的燃料，但是这样往往又会使燃料较难点火和低对流传热，从而降低烟雾的传送速率和数量。然而，业已发现，如图7B所示，在通道紧密排列的情况下，至少在点火端它们烧管或者说合并形成一条通道，燃烧产物中的CO数量通常低于同样但宽间隔排列的通道。

燃料通道的最佳排列，结构以及数目应当可传送稳定而大量的烟雾，易于点火以及产生少的CO。本发明的各种实施例中对所用的碳质燃料的通道排列/结构和（或）数目进行了多种组合试验。一般来说，业已发现，燃料设有大约5-9条通道，并要较紧地排列，以致使它们烧掉时至少在燃料的点火端形成一条大通道的，看来最能接近地满足本发明中所用优选燃料的要求，尤其是对优选的碳质燃料是如此。然而相信，在实施本发明中如果使用各种非碳质燃料这种现象也会出现。

影响燃料时燃烧通道合并的速率的因素包括燃料的密度和组成，通道的尺寸、形状和数目、通道之间的距离及其排列。例如，对于具有7条直径约0.5毫米的通道的0.85克/厘米³碳质燃料来说，这些通道应当安置在芯体直径之内，亦即接触通道外边缘的最小圆的直径在大约1.6毫米到2.5毫米之间，以便使它们在燃烧时合并成单个通道。然而，当7条通道的每条直径增大到大约0.6毫米时，燃烧时合并的芯体直径增大到大约2.1毫米到大约3.0毫米。

图9B中所示的结构为本发明实施例中所用的另一种优选燃料通道排列。业已发现，这种排列特别有利于降低CO和点火。在这种优选排列中，燃料点火端的一短截上设有很多通道，最好大约为5-9条，这些通道合并成一个大的空腔97并延伸到燃料的嘴端。点火端的很多通道为易于点燃和早期烟雾传送提供与所要求的大的表面积。空腔的长度可以是燃料长度的大约30%到95%，最好大于50%，它有助于保证均匀地向烟雾发生部分传热和传送到主气流中去的CO比较低。

实施本发明所用的烟雾发生部分在结构上与燃料是分开的。结构上分开意味着基质、容器或者含有生烟物质的室与燃烧的燃料是不相混的或者是分开的。如上所述，这种排列有助于降低或消除生烟材料的热降解和出现侧流发烟。虽然不是燃料的一部分，烟雾发生部分与燃料最好处于传导热交换关系，而且最好邻接或者靠近燃料。采用诸如金属管或金属箔之类导热元件来达到传导热交换关系则更好，元件最好凹进或者与燃料的点火端相隔一定距离。

烟雾发生部分最好有一种或多种热稳定性材料携带一种或多种生烟材料。本发明所说的（所用的）热稳定性材料是一种能够够耐400℃-600℃高温的材料，它放在近燃料的地方而不会分解或燃烧。虽然不是优选，但是别的烟雾发生体，例如可热裂的致胶囊或者固体生烟物质也都在本发明的范围内，假如它们能够释放足够的象烟草发烟那样的生烟挥发物的话。

可用作生烟材料的基质或截体的热稳定性材料是一些本技术领域中所公知的材料。有用的基质应当是多孔的，并且在不使用时必须能保持生烟物质，而在被燃料加热时必须能释放烟状挥发物。基质，尤其是颗粒状基质，可以放在一个容器中，容器最好由导热材料构成。

有用的热稳定材料包括热稳定吸附性碳，例如多孔度碳、石墨、 活性或非活性碳等等。其他合适的材料包括无机固体，例如陶瓷、玻璃、刚玉、蛭石、粘土如膨润土等等。优选的碳基质材料包括多孔碳，例如可采用Union    Carbide生产的PC-25和PG-60以及Calgon生产的SGL碳。优选的刚玉基质可采用Davidson    Chemical    Division    of    W.R    Grace    &CO.，生产的SMR-14-1896，它是在高于大约1000℃的高温下烧结而成，在使用之前要洗涤和干燥。

业已发现，适合的粒状基质还可由碳、烟草或者碳和烟草的混合物，用日本Fuji    Paudal    KK制造，商品名为“Marumerizer”的机器以一步法制成致密的颗粒来构成。这种装置已在德国专利第1，294，351号和美国专利第3，277，520号（目前再颁为第27214号）以及日本公告说明书第8684/1967中公开描述。

本发明中所用的烟雾发生体与燃料点火端的间隔，以不大于大约40毫米为好，以不大于30毫米为更好，以不大于20毫米为最好。烟雾发生体的长度可在大约2毫米到大约60毫米中选取，以大约5毫米到40毫米为好，以大约20毫米到35毫米为最好。烟雾发生体的直径可以从大约2毫米到大约8毫米中选取，以大约3-6毫米为最好。如果要使用非颗粒状基质，则可在基质上设置一个或多个孔，增大基质的表面积，以及增加气流和传热。

本发明中所用的生烟物质必须能够在被燃料加热时在烟雾发生体中所处的温度下生成烟雾。这种物质最好由碳、氢和氧组成，但是它们可以包括其他物质。生烟物质可以呈固体状、半固体状或者液体状。该物质和（或）这些物质的混合物的沸点可以高达大约500℃。具有这些性质的物质包括多元醇，例如甘油和丙二醇以及单，二或多元羧酸的脂肪族酯，例如硬脂酸甲脂、十二酸盐、4-十二酸二甲酯等等。

优选的生烟物质是多元醇或者多元醇的混合物。特别优选的生烟物质是甘油、丙二醇、三甘醇或者它们的混合物。

可以将生烟物质分散在烟雾发生体上或者里面，浓度要足以渗入或涂复基质、载体或容器。例如，生烟物质可以纯态施加或者用稀释溶液以浸渍、喷雾、蒸发沉积或者相似的方法施加。固体生烟组分可以在成形之前与基质混合并使之均匀地分布。

虽然生烟物质的用量视载体和生烟物质的不同而各不相同，但是液体生烟物的数量一般在大约20毫克到大约120毫克之间，从大约35毫克到大约85毫克为好些，从大约45毫克到大约65毫克为最好。应当将尽可能多的由烟雾发生体携带的生烟物质作为WTPM总湿粒状物传送给吸烟者。作为总湿粒状物传送给吸烟者的由烟雾发生体携带的生烟物质量，一般在大约2%（重量）以上，更好在大约在15%（重量）以上，最好在大约20%（重量）以上。

烟雾发生体也包括一种或多种挥发性香味剂，例如薄荷脑、香兰素、人造咖啡、烟草提取物、尼古丁、咖啡碱、蒸馏酒以及其他把香味带到烟雾中的媒介物。还可以包括任何其他所要求的挥发性固体或液体物质。或者，这些任选的媒介物可以放置在烟雾发生体与嘴端之间，例如在把烟雾发生体引向嘴端的通道中的分开的基质或小室里，或者在任选的烟草料中。如有要求，可以用这些挥发剂代替部分或者全部生烟物质，以致使该制品把无烟香味或者其他物质传送给吸烟者。

一种特别优选的烟雾发生体包括上述的刚玉基质，其中包含喷雾干燥的烟草提取物、烟草香味变性剂，例如乙酰丙酸，一种或多种香味剂以及生烟物质，例如甘油。可以使这种基质与致密的烟草粒混合，例如在上述“Marumerizer”生产的烟粒，烟草粒还可用生烟物质浸渍。

本文所揭示的这类制品可以用作药物传送制品，或者为用于此而稍作改进，例如传送挥发性的具有药理或者生理作用的物质，比如麻黄碱。间羟舒喘宁、间羟异丙肾上腺素等。

如实施例所示，本发明的发烟制品还可包括放在燃料后面的烟草料或板烟或者包含烟草的物质，把烟草香味加到烟雾中。在这种情况下，高温烟雾通过烟草而抽出，挥发烟草中的挥发物，而没有燃烧或者大量热解。如图8和9所示，一种优选烟草料放置位置是在烟雾发生体的圆周四周，这样可增大向烟草传热，尤其是那些在生烟物质和圆形烟草套管之间使用传热元件或者传热客器的实施例中。这些实施例中的烟草还起到生烟体的绝热元件的作用，并有助于模拟普通香烟的感受和香味。另一种烟草料的优选放置位置是在烟雾发生体中，此处可以使烟草或致密烟草粒与生烟物质的基质混合，或者用于代替基质。

含有烟草的物质可以包含普通技术人员可以得到的任何烟草，例如白肋烟（Burley）、烤烟（Flue    Cured）、土耳其烟（Turkish），重制烟草，挤压的或致密的烟草混合物，包含烟草的薄片等等的。最好用烟草掺和物，以便配成较多的香味。含有烟草的物质还可以包含普通烟草添加剂，例如填料、调香物，增强剂，例如玻璃纤维、湿润剂等等。

也可以把香味剂以及香味变性剂加到烟草料中。

实施本发明中所使用最好的导热元件典型的是金属管（如铝）、金属带或者金属箔，厚度从小于大约0.01毫米到大约0.2毫米或更大。可以改变导热材料（例如Union    Carbide制作的别的金属或者Grafoil）的厚度、形状和（或）类型，以达到实际上任何要求的传热程度。一般来说，导热元件应当凹得足够进，以免妨碍燃料点火，但是要在早、中吸烟期提供传导传热，则又要靠燃火端足够近。

如实施例中所示，传热元件最好接触或者搭接在燃料的后部和至少烟雾发生体的一部分，并使元件凹进或者与燃料端相距一定距离，间隔至少大约3毫米或大于3毫米，最好为大约5毫米或大于5毫米。导热元件的延伸最好不大于燃料长度的大约一半。导热元件 更好是搭接或者别种方式的接触不大于燃料的后部大约5毫米。这类优选的凹进元件不会妨碍燃料的点火或燃烧。优选的凹进的导热元件还有助于在燃料燃烧到靠近导热体的接触点时，由于起了散热片作用使燃料熄灭，即使燃料已被消耗之后也不凸出。

导热元件最好还构成一个导热容器，内装生烟物质。或者，可以提供一个分开的导热容器，尤其是使用粒状基质或者半液态生烟物质的实施例中。导热容器除了用作生烟物质容器之外，还改善生烟物质和优选的圆形烟草套管上的热量分布，并有助于防止生烟物质向制品的别的构件移动。容器还通过改变把生烟物传送到烟嘴所经过的通道的数目、尺寸和（或）位置来为制品提供一种装置来控制压降。此外，在烟雾发生体的圆周四周具有烟草套管的实施例中，容器可以设有圆周通道或者槽，以控制和使挥发物流经烟草。使用容器还由于减少了必需元件的数目和（或）制作步骤而使制品的制作简化。

在实施本发明中可使用的绝热元件最好由一层或多层绝热材料做成一个弹性套管。这种套管的厚度为0.5毫米是有利的，好一些至少为1毫米，更好些为大约1.5毫米到大约2毫米。套管最好延伸到大于燃料长度的一半。更好地是延伸到燃料的整个外圆周和烟雾发生体的全部或一部分。如图8的实施例中所示，可以使用不同的材料使制品的两个构件绝热。

本发明中可用的绝热元件通常包括无机或者有机纤维，例如由以下这些材料做成的，玻璃、刚玉、二氧化硅、玻璃状材料、矿棉、碳、硅、硼、有机聚合物、纤维素等等，还包括这些材料的混合物。还可以应用非纤维绝热材料，例如硅补强剂、珍珠岩、玻璃等等形成垫、带或者其他形状。优选的绝热元件是弹性的，有助于模拟普通香烟的感受。优选的绝热材料在使用中应当熔融，其软化温度应低于大约650-700℃。优选的绝热材料在使用中还要不燃。然而，可以使用 缓燃碳和类似材料。这些材料主要用作绝热套管，使燃料燃烧所形成的极大部分热量都保持和引向烟雾发生体。因为绝热套管近燃烧的燃料处会变热，所以以它也可以把热传向烟雾发生体。

最近优选的燃料绝热材料包括陶瓷纤维，例如玻璃纤维。两种合适的玻璃纤维可从纽约Troy的Manning    Paper公司购得商品名为Manninglas    1000和Manninglas    1200。优选的玻璃纤维材料具有低的软化点，例如低于大约650℃，采用ASTM    C338-73试验方法测定。优选的玻璃纤维包括Toledo.Ohio的Owens-Corning厂生产的试验材料，名称为6432和6437，其软化点大约为640℃，在使用中熔融。

几种市场上可购得的无机纤维均用诸如PVA粘接剂制作，它能在处理过程中保持结构的牢固性。在加热时具有刺鼻香味的粘接剂应当去除，例如在使用之前，在空气中加热到大约650℃，保持长达大约15分钟。如有要求，可以将大约3%（重量）的果胶加到纤维中，为套管增加机械强度，而没有刺鼻的香味。

或者，可以用松散装填或者紧密装填的烟草全部地或部分地取代绝热材料。用烟草作为绝热套管的部分或者全部的代用品除了作绝热以外，还起到把烟草香味加到主流烟雾中和产生烟草侧流芳香的作用。在优选的烟草套包围烟雾发生体的实施例中，该套管当作一种非燃性绝热体，还把烟草香味提供给主流烟雾中。在烟草围绕燃料的实施例中，烟草最好仅消耗到燃料消耗的程度，亦即消耗到燃料与烟雾发生体之间的接触点。如图9实施例所述，这可以通过把烟草压缩在燃料的周围以及（或）采用一种传导散热片的方法来达到。还可以用有助于熄灭在它搭接烟雾发生体的位置处的烟草的材料处理香烟外包装纸和（或）烟草。

当绝热元件包括除了烟草之外纤维材料时，在绝热元件和制品嘴端之间可使用一个障碍物。一种这样的障碍物包括一个与纤维绝 热体邻接的致密醋酸纤维束环件，在每端均用胶密封，封闭流经该束的空气。

在本发明的多数实施例中，燃料/烟雾发生体的组合体将加上烟嘴，例如图中所示的衬箔纸或者醋酸纤维/塑料管，烟嘴也可以分开提供，例如，以烟嘴的形式。制品的这种烟嘴提供了通道，使挥发性生烟物质进入吸烟者的嘴中。由于它有一定的长度，最好为大约35-50毫米或者更长，所以还可使高温焰锥远离吸烟者的嘴和手指，在烟到达吸烟者之前，有足够长时间使高温烟雾生成和冷却。

合适的烟嘴应该是对生烟物质不起化学作用的，内层应能防水或者液体，烟雾的冷凝或者渗漏损失应最小，并且应能经得起与制品别的元件交界处的温度。优选的烟嘴包括上述许多实施例中所使用的醋酸纤维管，它作为弹性的外元件，有助于模拟制品嘴端部分，使具有普通香烟的感受。其他合适的烟嘴很多，显然对本技术领城的人来说，都是熟知的。

本发明的制品中用的烟嘴可以包括一种任选的“过滤嘴”，它为本制品提供类似普通过滤香烟的外形。这种过滤嘴包括低效醋酸纤维过滤嘴和空心的或有阻挡的塑料过滤嘴，例如用聚丙烯制的。这种过滤嘴不阻碍烟雾的传送。

本制品的整根长度或者其任何部分可以用香烟纸作外包装。燃料端上优选的纸不应在燃料燃烧时冒火焰。另外，纸应当具有可控制闷烧的性能并且应当产生象香烟那样的灰色的灰。

在使用绝热套管的实施例中，其中纸远离套上套管的燃料处燃烧，传热达到最大，因为流向燃料的空气不受限制。然而，可以把纸设计得在暴露于燃烧燃料的热量下时保留全部完整或者部分完整。这种纸限制空气向燃烧着的燃料流动，从而有助于控制燃料燃烧时的温度和控制以后向烟雾发生体的传热。

为了降低燃料的燃烧速率和温度，并保持低的CO/CO₂比，可以使用处理成有孔的无孔或者零孔纸例如上面穿了孔的不能燃烧的云母纸，作为外包装层。这种纸控制热量传送，尤其是在中间吸烟期（亦即吹烟第4-第6次）。

为了减少经制品渗出的径向（即外面）空气从而使烟雾传送达到最大，从烟雾发生体到嘴端可以用无孔纸。

为了产生不同的功能效果，可以使用香烟纸领域中熟知的纸和这些纸的组合纸。本发明的制品中所用的优选纸包括Pisgah    Forest，North    Carolina的Ecusta制作的Ecusta    01788和646板烟包装纸以及Kimeberly-Clark的KC-63-5、P878-5、P878-16-2和780-63-5纸。

本发明的优选实施例能够传送至少0.6毫克的烟雾，这是以在FTC吸烟条件下吸烟时，头3次吸烟中所测得的总湿粒状物（WTP-M：wet    total    particulate    matter）为准的。[FTC发烟条件由2秒吸烟（35毫升总体积）中间隔开58秒闷烧所组成]本发明的更好的实施例能够在头3次吸烟中传送1.5毫克或更多的烟雾。本发明的最好的实施例能够在FTC吸烟条件下在头3次吸烟中传送3毫克或更多的烟雾。此外，本发明的优选的实施例可在FTC吸烟条件下在至少大约6次吸烟中，最好在至少大约10次吸烟中每次平均传送至少在FTC吸烟条件下，大约0.8毫克的总的湿粒状物。

Claims (18)

1、一种香烟型发烟制品，它包括一在所说发烟制品的点火端上的燃料元件，一包含生烟物质且在燃料元件之后纵向设置的烟雾发生体，还可包含一使热量从燃料元件传给烟雾发生体的导热元件，其特征在于所说的烟雾发生体置于燃料元件和制品的嘴端之间，环形含烟草物质围绕至少一部分烟雾发生体。

2、根据权利要求1所述的发烟制品，其特征在于环形含烟草物质基本上由烟草组成。

3、根据权利要求1所述的发烟制品，其特征在于环形含烟草物质包括绝热物质。

4、根据权利要求1所述的发烟制品，其特征在于环形含烟草物质围绕一部分燃料元件。

5、根据权利要求3或4所述的发烟制品，其特征在于至少一部分环形含烟草物质包括烟草和玻璃纤维的混合物。

6、根据权利要求4所述的发烟制品，其特征在于围绕烟雾发生体的部分环形含烟草物质基本上由烟草组成，而围绕燃料元件的部分环形含烟草物质包括烟草和绝热纤维的混合物。

7、根据权利要求1所述的发烟制品，其特征在于导热元件中包含烟雾发生体，环形含烟草物质围绕至少一部分导热元件。

8、根据权利要求5所述的发烟制品，其特征在于导热元件包含烟雾发生体，环形含烟草物质围绕至少一部分导热元件。

9、根据权利要求1所述的发烟制品，其特征在于燃料元件是碳质的，且包括一条或一条以上沿整个长度延伸的纵向通道。

10、根据权利要求7所述的发烟制品，其特征在于燃料元件是碳质的，且包括一条或一条以上沿整个长度延伸的纵向通道。

11、根据权利要求9所述的发烟制品，其特征在于燃料元件有许多纵向通道，所说的许多通道排列得如此紧密，以致于在燃料元件燃烧过程中它们至少在燃料元件的点火端合并成单条通道。

12、根据权利要求10所述的发烟制品，其特征在于燃料元件有许多纵向通道，所说的许多通道排列得如此紧密，以致于在燃料元件燃烧过程中它们至少在燃料元件的点火端合并成单条通道。

13、根据权利要求11或12所述的发烟制品，其特征在于在燃烧之前，至少有5条纵向通道通过燃料元件。

14、根据权利要求1所述的发烟制品，其特征在于燃烧之前燃料元件的长度为3到30毫米。

15、根据权利要求5所述的发烟制品，其特征在于燃烧之前燃料元件的长度为3到30毫米。

16、根据权利要求7所述的发烟制品，其特征在于燃烧之前燃料元件的长度为3到30毫米。

17、根据权利要求9所述的发烟制品，其特征在于燃烧之前燃料元件的长度为3到30毫米。

18、根据权利要求13所述的发烟制品，其特征在于燃烧之前燃料元件的长度为3到30毫米。

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