NO169814B - Roeykeartikkel - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en langstrakt sigarettype-røykeartikkel omfattende et karbonholdig brenselselement for varmedannelse anvendt til å forflyktige et aerosoldannende materiale og fysisk atskilte aerosoldannelsesmidler inneholdende det aerosoldannende materiale, idet aerosoldannelsesmidlene er anordnet for å motta varme fra brenselselementet. Denne gir en aerosol som ligner tobakksrøyk, og som inneholder høyden en minimal mengde ufullstendig forbrente eller pyrolyse-produkter.

Mange røykeartikler er foreslått gjennom årene, spesielt gjennom de siste 2 0 til 30 år, men ingen av disse produkter har noen sinde nådd noen salgsuksess.

Til tross for årtider med interesse og anstrengelser er det fortsatt ingen røykeartikkel på markedet som gir de gleder og fordeler man finner med vanlig sigarett-røyking uten å gi betydelige mengder ufullstendig forbrente og pyrolyse-produkter.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en røykeartikkel som kan produsere betydelige mengder av aerosol, både i begynnelsen og gjennom produktets brukslevetid, uten nevneverdig termisk nedbrytning av aerosol-generator og uten nærvær av betydelig pyrolyse eller ufullstendig forbrente produkter, og fortrinnsvis uten nevneverdige mengder av sidestrøm-røyk. Røykeartikler ifølge foreliggende oppfinnelse kan gi brukeren følelsene og gevinstene ved sigarett-røyking uten å brenne tobakk.

Disse og andre fordeler oppnåes ved røykeartikkelen av den innledningsvis nevnte art, hvor det karbonholdige brenselselement har en lengde på mindre enn 3 0 mm før røyking, og en densitet på minst 0,5 g/cm .

Disse flyktige materialer trekkes så mot munnenden, spesielt under drag, og inn i forbrukerens munn liksom røyken fra en vanlig sigarett.

Fortrinnsvis er brenselselementet mindre enn ca. 20 mm langt, særlig mellom 5 mm og 20 mm før røykingen begynner,

og er utstyrt med en eller flere langsgående passasjer. Med fordel inneholder den aerosoldannende anordning et varmestabilt substrat som inneholder en eller flere aerosoldannelses-substanser. Fortrinnsvis oppnåes varmevekselforholdet mellom

brenselet og aerosol-generatoren ved anbringelse av et varmeledende element såsom en metallfolie som effektivt leder eller overfører varme fra brenning av brenselselementet til aerosol-dannelses-anordningen. Dette varmeledende element kommer fortrinnsvis i kontakt med brenselselementet og aerosoldannelses-anordningen rundt i det minste en del av deres omskrivende over-flater. I tillegg foreligger i det minste en del av brensels-elementet fortrinnsvis med et omsluttende isolasjonselement såsom en mantel av isolerende fibre, idet mantelen fortrinnsvis er elastisk og minst 0,5 mm tykt, hvilket reduserer radialt varmetap og hjelper til å bibeholde og rette varme fra brenselselementet mot aerosoldannelses-anordningen. Isolasjons-elementet går fortrinnsvis over i det minste en del av brensels-elementet og med fordel i det minste en del av aerosol-dannelsesanordningen.

Fordi det foretrukne brenselselement er relativt kort, er den varme, brennende ild konus alltid nær aerosoldannelses-anordningen, hvilket maksimaliserer varmeoverføring til denne og maksimaliserer den resulterende aerosolproduksjonen, spesielt i utførelsesformer som er utstyrt med et varmelederelement. Den foretrukne bruk av et relativt kort substrat eller bærer med lav masse som aerosoldannelses-anordning tett inntil det korte brenselselement øker også aerosolproduksjonen ved å minimalisere varmetapsvirkningen til substratet. Fordi den aerosoldannende substans er fysikalsk adskilt fra brenselselementet, utsettes det for betydelig lavere temperaturer enn de som foreligger i den brennende ild-konus, hvilket minimaliserer muligheten for termisk nedbrytning av aerosol-generatoren. Videre eliminerer den spesielt foretrukne bruk av et karbonholdig brenselselement som er i det vesentlige fritt for flyktig organisk materiale nærværet av betydelig pyrolyse eller ufullstendige forbrenningsprodukter og eliminerer dannelsen av betydelig sidestrøm-røyk.

Røykeartikkelen ifølge foreliggende oppfinnelse er normalt utstyrt med munnendestykke inneholdende elementer såsom en langstrakt passasje for avgivelse av flyktig materiale produsert av aerosoldannelses-anordningen til forbrukeren. Med fordel har artikkelen de samme samlede dimensjoner som en vanlig sigarett, og som et resultat strekker munnendestykke og aerosolavgivelses-anordningen seg normalt over mer enn halvparten av artikkelens lengde. Alternativt kan brenselselementet og aerosoldannelses-anordningen produseres uten et innebygget munnendestykke eller aerosolavgivelses-anordning for bruk med et separat, engangs eller på nytt brukbart munnendestykke.

Røykeartikkelen ifølge foreliggende oppfinnelse kan også inneholde en fylling eller plugg av tobakk som kan brukes for å tilføye aerosolen en tobakksmak. Fortrinnsvis er tobakken plassert ved munnenden av aerosoldannende anordninger, eller det kan være blandet med bæreren for den aerosoldannende substans. Smaksstoffer kan også innføres i artikkelen for å gi aerosolen som går til røykeren snart.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er i stand til å gi minst 0,6 mg aerosol, målt som fuktet totalt partikkelformet stoff, i de første tre drag ved røyking under FTC-røyke-betingelser. (FTC-røykebetingelser består av 2 sekunders drag (35 ml total-volum) adskilt ved 58 sekunder ulming). Enda sterkere foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er i stand til å gi 1,5 mg eller mer aerosol i de første tre drag. Helst er utførelsesformer av oppfinnelsen i stand til å gi 3 mg eller mer aerosol i de første tre drag ved røyking under FTC-røyke-betingelser. Videre de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen et gjennomsnitt på minst ca. 0,8 mg fuktet totalt partikkelformet stoff pr. drag i det minste ca. seks drag, fortrinnsvis minst ca. ti drag under FTC-røykebetingelser.

Røykeartikkelen ifølge foreliggende oppfinnelse er også i stand til å gi en aerosol som er kjemisk enkel, i det den hovedsakelig består av karbonoksyder, luft, vann og aerosolen som bærer alle ønskede smaksstoffer eller andre ønskede flyktige materialer og sporelementer av andre materialer. Aerosolen har fortrinnsvis ingen nevneverdig mutagen-aktivitet ifølge den foran omtalte Ames-test. I tillegg kan artikkelen gjøres praktisk talt askeløs, slik at brukeren ikke behøver å fjerne noen aske under bruk.

Som her brukt, og bare for formålet ved oppfinnelsen, er "aerosol" definert til å inneholde damper, gasser, partikler og lignende, både synlige og usynlige, og spesielt slike kompon-enter som røkeren opplever som "røyklignende" dannet ved virk-ning av varme fra det brennende brenselselement på substanser i aerosoldannelses-anordningen eller ellers i artikkelen. Slikt definert innbefatter "aerosol" også flyktige smaksmidler og/eller farmakologisk eller fysiologisk aktive midler, uavhengig av om de produserer en synlig aerosol.

Slik den her brukes defineres uttrykket "ledende varmevekselforhold" som fysikalsk anordning av aerosoldannelses-anordningen og brenselselementet hvorved varme overføres ved ledning fra det brennende brenselselement til aerosoldannelses-anordning, i det vesentlige gjennom brenselselementets brenntid. Ledende varmevekselforhold kan oppnåes ved å plassere aerosol-dannelses-anordningen i kontakt med brenselselementet og tett inntil den brennende del av brenselselementet, og/eller ved å anvende et ledende element for å føre varme fra den brennende brensel til aerosoldannelses-anordningen. Fortrinnsvis brukes begge metoder for å gi varmeledningsoverføring.

Slik det her brukes omfatter uttrykket "karbonholdig" anordning primært karbon.

Slik det brukes her vedrører uttrykket "isolasjonsmidler" alle materialer som primært virker som isolatorer. Fortrinnsvis brenner disse materialer ikke under bruk, men de kan inneholde langsomt brennende karboner og lignende materialer samt materialer som smelter sammen under bruk såsom lavtemperatur-kvaliteter av glassfibre. Isolatorene har en varmeledningsevne i g-kal/(sek.) (cm<2>) (°C/cm), på mindre enn ca. 0,05, fortrinnsvis mindre enn ca. 0,02, helst mindre enn ca. 0,005. Se Hackh's Chemical Dictionary, 34 (4de utg., 1969) og Lange's Handbook of Chemistry, 10, 272-274 (lite utg., 1973).

Røykeartikkelen ifølge foreliggende oppfinnelse er beskrevet i nærmere detalj i de medfølgende tegninger og den detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen som følger.

Fig. 1 til 9 er lengdesnitt av forskjellige utførelses-former av oppfinnelsen;

fig. IA er et tverrsnitt av utførelsesformen på fig. l sett

langs linjen 1A-1A i fig. 1;

fig. 2A er et lengdesnitt av et modifisert, smalnende brenselselement i utførelsesformen på fig. 2;

fig. 3A er et tverrsnitt av utførelsesformen på fig. 3 sett langs linjene 3A-3A i fig. 3; og

fig. 10 viser den gjennomsnittlige topptemperaturprofil for røykeartikkelen i eksempel 5 under bruk.

Den utførelsesform av oppfinnelsen som er illustrert i fig. 1, som fortrinnsvis har diameteren til en vanlig sigarett, inneholder et kort, brennbart karbonholdig brenselselement 10, inntil støten aerosoldannelses-anordning 12, og et foliekledd papir-rør 14, som danner munnendestykke 15 til artikkelen. I denne utførelsesform er brensels-elementet 10 et "blåserør" tjærekull, dvs. forkullet tre, som er utstyrt med fem langsgående huller 16. Se figur IA. Brenselselementet 10 som er ca. 20 mm langt, kan eventuelt være innpakket i sigarettpapir for å bedre antennelsen av tjærekull-brenselet. Dette papiret kan behandles med kjente brennstofftilsetninger.

Den aerosoldannende anordning 12 inneholder flere glasskuler 20 belagt med en aerosoldannende substans eller substanser såsom glycerol. Glasskulene holdes på plass av en porøs skive 22, som kan være laget av celluloseacetat. Denne skiven kan være utstyrt med en rekke kantgroper 24 som danner passasjer mellom skiven og det foliekledde rør 14.

Det foliekledde papirrør 14, som danner munnendestykket av artikkelen, omgir aerosoldannelses-anordningen 12 og den bakre, ikke-tennende ende av brenselselementet 10. Røret danner også en aerosol avgivelsespassasje 26 mellom aerosoldannelses-anordningen 12 og munnenden 15 av artikkelen.

Tilstedeværelsen av det foliekledde rør 14, som kobler den ikke-tennende ende av brenselet 10 til aerosolgeneratoren 12, øker også varmeoverføringen til aerosol-generatoren. Foliet hjelper også til å slukke ild-konusen. Når bare en liten mengde av det uforbrente brensel er tilbake, virker varmetapet gjennom folie som en varmesenkning som hjelper til å slukke ild-konusen.

Folien som brukes i denne artikkel er gjerne et aluminiumfolie med 0,0089 mm tykkelse, men tykkelsen og/eller typen av metall som anvendes kan varieres for å oppnå enhver ønsket varmeoverføringsgrad. Andre typer varmeledende elementer såsom Grafoil fra Union Carbide kan også anvendes.

Artikkelen som er illustrert i fig. 1 inneholder også en eventuell masse eller plugg av tobakk 28 for å gi aerosolen mer smak. Denne tobakksfylling 28 kan være plassert ved munnenden av skiven 22 som vist i fig. 1, eller den kan være plassert mellom glasskulene 20 og skiven 22. Den kan også plasseres i passasje 26 på et sted vekk fra aerosol-generatoren 12.

I utførelsesformen vist i fig. 2 er det korte brenselselement 10 en presset karbonstav eller plugg, ca. 20 mm lang, som er utstyrt med et aksialt hull 16. Alternativt kan brenselen være formet av karboniserte fibre og fortrinnsvis også utstyrt med et aksialt gjennomløp tilsvarende hullet 16. I denne utførelsesformen inneholder aerosoldannelses-anordningen 12 et termisk stabilt ledende karbonholdig substrat 3 0 såsom en plugg av porøst karbon, som er impregnert med en aerosoldannende substans eller substanser. Dette substratet kan være forsynt med et fakultativt aksialt gjennomløp 32 som vist i fig. 2. Denne utførelsesformen inneholder også en masse av tobakk 28 som fortrinnsvis er plassert på munnenden av substratet 30. For ut-seendets skyld inneholder artikkelen også et fakultativt meget porøst celluloseacetat-filter 34 som kan være forsynt med kantspor 36 for å gi gjennomløp for den aerosoldannende substans mellom filtret 34 og folierøret 14. Som vist i fig. 2A kan eventuelt antennelsesenden 11 av brenselselementet være smalnende for å lette antenneligheten.

Den utførelsesform av oppfinnelsen som er illustrert på fig. 3 inneholder et kort brennbart karbonholdig brenselselement 10 forbundet med aerosoldannelses-anordningen 12 ved en varmeledende stav 99 og et foliekledd papirrør 14, som også fører til munnenden 15 av artikkelen. I denne utførelses-formen kan brenselselementet 10 være blåsepipe-tjærekull eller en presset eller ekstrudert karbonstav eller plugg eller annen karbonholdig brenselskilde.

Aeorosoldannende midler 12 inneholder et termisk stabilt karbonholdig substrat 30 såsom en plugg av porøst karbon som er impregnert med en aerosoldannende substans eller substanser. Denne utførelsesform inneholder et tomrom 97 mellom brensels-elementet 10 og substratet 30. Den del av det foliekledde rør 14 som omgir dette tomrommet inneholder flere huller 100 på kanten som gjør det mulig at tilstrekkelig luft kommer inn i tomrommet til å gi passende trykkfall.

Som vist i fig. 3 og 3A inneholder den varmeledende anordning en ledende stav 99 og det foliekledde rør 14. Staven 99, fortrinnsvis dannet av aluminium, har minst ett, fortrinnsvis fra 2 til 5 kantspor 96 deri for å muliggjøre passasje av luft innen substratet. Artikkelen på fig. 3 har den fordel at luften som kommer inn i tomrom 97 inneholder mindre karbonoksydasjons-produkter fordi den ikke trekkes gjennom den brennende brensel.

Utførelsesformen som illustrert i fig. 4 inneholder et fiberaktig karbon-brenselselement 10 såsom karbonisert bomull eller rayon. Brenselselementet inneholder et eneste aksialt hull 16. Substratet 38 til aerosol-generatoren er et granulært, termisk stabilt karbon. En tobakksmasse 28 befinner seg umiddelbart bak substratet. Denne artikkelen er utstyrt med et celluloseacetat-rør 40 i stedet for det foliekledde røret til tidligere utførelsesformer. Dette røret 40 inneholder en ringformet del 42 av celluloseacetat-stry som omgir et fakultativt plast, for eksempel polypropylenrør 44. På munnenden 15 av dette elementet er det en celluloseacetat-filterplugg 45 med lav virkningsgrad. Artikkelens hele lengde er pakket inn i sigarett-type papir 46. En kork eller hvitt svertebelegg 48 kan brukes på munnenden for å simulere tupp. En foliestrimmel 50 befinner seg ved innsiden av papiret mot brenselsenden til artikkelen. Denne strimmelen går fortrinnsvis fra den bakre del av brenselselementet til munnenden av tobakksfyllingen 28. Den kan være i et stykke med papiret, eller være et separat stykke satt på før papir-innpakningen.

Utførelsesformen på fig. 5 ligner på den i fig. 4. Ved denne utførelsesformen er den aerosoldannende anordning 12 formet av en aluminiumsmakrokapsel 52 som er fylt med et granulært substrat eller, som vist på tegningen, en blanding av et granulært substrat 54 og tobakk 56. Makrokapselen 52 er krympet på sine ender 58, 60 for å inneslutte materialet og forhindre vandring av aerosol-generatoren. Den krympede ende 58 på brenselsenden støter fortrinnsvis mot bakre ende av brensels-elementet for å gi ledende varmeoverføring. Et tomrom 62 dannet av enden 58 hjelper også til å forhindre vandring av aerosol-danneren til brenselet. Langsgående passasjer 59 og 61 er anordnet for å muliggjøre passasje av luft og den aerosol-dannende substans. Makrokapselen 52 og brenselselementet 10 kan være forenet med et vanlig sigarettpapir 47 som illustrert på tegningen, med et perforert keramisk papir eller en foliestrimmel. Hvis sigarettpapir brukes, ved en strimmel 64 nær den bakre ende av brenselet være trykket eller behandlet med natriumsilikat eller andre kjente materialer som får papiret til å slukke. Hele lengden av artikkelen er pakket inn med vanlig sigarettpapir 46.

Fig. 6 illustrerer en annen utførelsesform med en presset karbon brenselsplugg 10. I denne utførelsesformen har brensels-elementet en smalnende antennelsesende 11 for lettere tenning og en smalnende bakre ende 9 for lettere innsetting i en rørformet folie-innpakning 66. Støtene mot bakre ende av brensels-elementet har man en aluminiumskive 68 med et midthull 70. En andre, fakultativ aluminiumskive 72 med hull 74 befinner seg på munnenden av aerosol-generatoren 12. Mellom ligger en sone 76 av et partikkelformet substrat en sone 78 av tobakk. Folie-innpakningen 66 hvori brenselselementet er montert går bakover forbi den andre aluminiumskiven 72. Denne utførelsesformen inneholder også en hul celluloseacetat-stav 42 med et innvendig polypropylen-rør 44 og en celluloseacetat-filterplugg 45. Hele artikkelens lengde er fortrinnsvis pakket inn med sigarettpapir 46.

Utførelsesformen som er vist i fig. 7 illustrerer bruken av et substrat 80 innstøpt i et stort hulrom 82 i brensels-elementet 10. I denne uttførelsesformen er brenselselementet fortrinnsvis formet av et ekstrudert karbon, og substratet 80 i alminnelighet et relativt stivt, porøst materiale. Hele artikkelens lengde er pakket inn i vanlig sigarettpapir 46. Denne utførelsesformen kan også inneholde en foliestrimmel 84 for å koble brenselselementet 10 til celluloseacetat-røret 40 og hjelpe å slukke brenselet.

Utførelsesformene som er vist i fig. 8 og 9 innbefatter en ikke-brennende isolasjons-mantel 86 rundt brenselselementet 10 for å isolere og konsentrere varmen i brenselselementet. Disse utførelsesformer hjelper også til å redusere enhver fare for ild fra den brennende ild-konus.

I utførelsesformen som er vist i fig. 8 befinner både brenselselement 10 og substrat 30 seg i en ringformet mantel eller rør 86 av isolerende fibre, såsom keramiske (for eksempel glass)) fibre. Ikke-brennende karbon eller grafitt-fibre kan brukes i stedet for keramiske fibre. Brenselselementet 10 er fortrinnsvis en ekstrudert karbonplugg med et hull 16. I den illustrerte utførelsesformen går antennelsesenden 11 litt forbi kanten av mantelen 86 for å lette antennelse. Substratet 30 er et fast porøst karbonmateriale, selvom andre typer av substratet kan brukes. Substratet og den bakre delen av brenselselementet er omgitt av et stykke av aluminiumfolie 87. Som illustrert er denne mantlede brensel/substrat-enhet koblet til et munnendestykke såsom det langstrakte celluloseacetat-røret 40 vist på tegningen, med en innpakning av vanlig sigarettpapir 46. Mantelen 86 strekker seg til substratets 30 munnende, men kan erstatte celuloseacetat-staven 42.

I utførelsesformen som er vist på fig. 9, brukes en aluminiums-makrokapsel 52 av den type som er vist i fig. 5 til å omgi et granulært substrat 54 og tobakk 56. Denne makrokapselen er fortrinnsvis plassert fullstendig inne i isolasjonsmantelen 86. I tillegg stikker antennelsesenden 11 av brenselselementet 10 ikke forbi den fremre ende av mantelen 86. Fortrinnsvis er makrokapselen og den bakre del av brenselselementet omgitt av et stykke aluminiumfolie på lignende måte som vist i fig. 8.

Alternativt er aluminiumsfoliet 52 som omgir substratet bare krympet på munnenden. I en slik utførelsesform kan den bakre ende av brenselselementet settes inn i en ende av folien og et polypropylen-rør kan tres over eller plasseres i tilslutning til munnenden av folien. Hele enheten innpakkes i glassfiber til en diameter som en vanlig sigarett.

Etter antennelse av en av de forannevnte utførelsesformer brenner brenselselementet for å gi den varme som brukes til å forflyktige den aerosoldannende substans eller substanser som foreligger i aerosoldannelses-anordningen. Disse flyktige materialer trekkes så mot munnenden, spesielt under drag, og inn i røkerens munn liksom røyken fra en vanlig sigarett.

Fordi brenselselementet fortrinnsvis er relativt kort, er den varme, brennende ild-konus alltid nær aerosoldannelses-legemet, hvilket maksimaliserer varmeoverføring til aerosol-dannelses-anordningen, og resulterende produksjon av aerosol, spesielt når det foretrukne varmeledningselement brukes. I tillegg har det foretrukne isolasjonselement tendens til å avgrense, rette og konsentrere varmen mot artikkelens midtre kjerne og derved øke varmen som overføres til den aerosol-dannende substans.

Fordi den aerosoldannende substans er fysisk adskilt fra brenselselementet, er det utsatt for betydelige lavere temperaturer enn det som foreligger i den brennende ild-konus. Dette minimaliserer muligheten for termisk nedbrytning av aerosol-danneren. Dette fører også til aerosolproduksjon under drag, men lite eller ingen aerosolproduksjon under ulming. I tillegg eliminerer bruken av de foretrukne karbonholdige brenselselementer og en fysisk adskilt aerosoldannelses-anordning forekomst av betydelig pyrolyse eller ufullstendige forbrenningsprodukter og unngår dannelse av betydelig sidestrømrøyk.

På grunn av den lille størrelsen og brennegenskapene til det foretrukne karbonholdige brenselselement som anvendes i foreliggende oppfinnelse, begynner brenselselementet normalt å brenne over i det vesentlige hele sin utsatte lengde i løpet av noen få drag. Således blir delen av brenselselementet nær aerosoldannelses-anordningen fort varm, hvilket øker varme-overf øringen til aerosoldannelses-anordningen betydelig, spesielt under de tidlig og mellomliggende drag. Fordi det foretrukne brenselselement er kort, er det aldri en lang del ikke-brennende brensel som virker som varmesenkning, slik det var vanlig i tidligere termiske aerosolartikler. Varme-overføring og derfor aerosolavgivelse økes også ved bruk av huller gjennom brenselen, hvilken trekker varm luft til aerosol-generatoren, spesielt under drag.

I de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen samvirker det korte karbonholdige brenselselement, varmelednings-elementet, isolasjonsanordningene og passasjene i brenselet med aerosol-generatoren å gi et system som er i stand til å produsere betydelige mengder aerosol etter praktisk talt hvert drag. Den tette nærhet av ild-konusen til aerosol-generatoren fører etter noen få drag sammen med isolasjonsanordningen til høy varmeavgivelse både under drag og under den relativt lange ulmeperiode mellom dragene.

Uten å ville være bundet av teori, antas at aerosol-dannelses-anordningene holdes på en relativ høy temperatur mellom dragene, og at den ytterligere varme som avgis under drag, hvilken økes betydelig av hullet eller hullene i brensels-elementet, primært brukes til å fordampe den aerosoldannende substans. Denne økede varmeoverføring gjør mer virkningsfull bruk av den tilgjengelige brenselsenergi, reduserer mengden av nødvendig brensel, og hjelper til å avgi tidlig aerosol. Videre antas med den ledende varmeoverføring som benyttes i foreliggende oppfinnelse å redusere karbon-forbrenningstemperaturen, hvilken man videre antar, reduserer CO/C02-forholdet i forbrenningsproduktene som oppstår fra brenselen. Se for eksempel G. Hagg, General Inorganic Chemistry, s. 592 (John Wiley & Sons, 1969).

Ved tilsvarende valg av brenselselement, isolasjons-mantel, papirinnpakning og varmeledningsanordning er det videre mulig å kontrollere forbrenningsegenskapene til brenselskilden. Dette gir anledning til å kontrollere varmeoverføring til aerosol-generatoren, som igjen henger sammen med antall drag og/eller mengden aerosol som leveres til røkeren.

Generelt er forbrenningselementene som kan anvendes i oppfinnelsen mindre enn ca. 30 mm lange. Med fordel er brenselselementet ca. 20 mm eller mindre, fortrinnsvis ca. 15 mm eller mindre langt. Med fordel ligger diameteren til brensels-elementet mellom ca. 3 og 8 mm, fortrinnsvis ca. 4 til 5 mm. Densiteten til brenselselementene som her anvendes har variert fra ca. 0,5 g/cm<2> til ca. 1,5 g/cm<2>. Fortrinnsvis er densiteten større enn 0,7 g/cm<2>, helst større enn 0,8 g/cm<2>. Fortrinnsvis er brenselet utstyrt med ett eller flere langsgående huller såsom hullene 11 i fig. 1 til 5. Disse huller gir porøsitet og øker tidlig varmeoverføring til substratet ved å øke mengdene av varme gasser som når substratet.

De foretrukne brenselselementer som her anvendes er primært formet av et karbonholdig materiale. Karbonholdige brenselselementer er fortrinnsvis fra ca. 5 til 15 mm, spesielt fra ca. 8 til 12 mm lange. Karbonholdige brenselselementer med disse egenskaper er tilstrekkelig til å gi brensel for minst ca. 7 til 10 drag, det normale antall drag man normalt får ved å røyke en vanlig sigarett under FTC-betingelser.

Fortrinnsvis er karboninnholdet til et slikt brenselselement minst 60-70 %, helst minst ca. 80 % eller mer av vekten. Utmerkede resultater er oppnådd med brenselselementer med karboninnhold på over ca. 85 vekt%. Brensel med høye karboninnhold foretrekkes fordi de gir minimal pyrolyse og ufullstendige forbrenningsprodukter, lite eller ingen synlig sidestrømrøyk, og minimal aske og har høy varmekapasitet. Imidlertid har brenselselementer med lave karboninnhold, for eksempel ca. 50-65 vekt%, innenfor omfanget av oppfinnelsen, spesielt når det brukes et ikke-brennende inert filter.

Også, om enn ikke foretrukket, kan andre brensels-materialer anvendes såsom tobakk, tobakksubstitutter og lignende, forutsatt at de danner og leder tilstrekkelig varme til aerosoldannelses-anordningen til å gi den ønskede aerosolmengde fra det aerosoldannende materiale som ovenfor omtalt. Densiteten til brenselet som brukes bør være over ca. 0,5 g/cm<2>, fortrinnsvis over ca. 0,7 g/cm<2>, hvilket er.høyere enn de densiteter som normalt brukes i vanlige røykeartikler. Når slike andre materialer brukes, foretrekkes det sterkt å bringe karbon inn i brenselet, fortrinnsvis i mengder på minst ca. 20-40 vekt%, eller minst ca. 50 vekt% og helst minst ca.

65-70 vekt%, idet resten består av andre brenselskomponenter innbefattet mulige bindemidler, forbrenningsmodifiserings-midler, fuktighet osv.

De karbonholdige materialer som brukes i eller som det foretrukne brensel kan stamme fra praktisk talt alle de tallrike karbonkilder som vil være kjent for en fagmann. Fortrinnsvis får man det karbonholdige materiale ved pyrolyse eller karbonisering av cellulose-materialer såsom tre, bomull, rayon, tobakk, kokosnøtter, papir og lignende, selv om karbonholdige materialer fra andre kilder kan brukes.

I de fleste tilfeller bør det karbonholdige brenselselement kunne tennes med vanlig sigarett-tenner uten bruk av et oksydasjonsmiddel. Forbrenningskarakteristikker av denne type kan generelt erholdes fra et cellulosemateriale som har vært pyrolysert ved temperaturer mellom ca. 400°C og 1000°C, fortrinnsvis mellom ca. 500°C og 950°C gjennom en inert atmosfære eller under et vakuum. Pyrolysetiden antas ikke å være kritisk så lenge temperaturen midt i den pyrolyserte masse har nådd det forannevnte temperaturområde i minst 5 minutter. Imidlertid antas en langsomt pyrolyse ved bruk av gradvis økende temperaturer gjennom flere timer å gi et jevnere materiale med et høyere karbonutbytte.

Men uønsket i de fleste tilfeller, ligger karbonholdige brenselselementer som krever tilsetning av et oksydasjons-middel for å gjøre dem antennelige med en sigarett-tenner innenfor omfanget av oppfinnelsen liksom karbonholdige materialer som krever bruk av en glødningsdemper eller annen type forbrennings-modifiserende middel. Slike forbrennings-modifiserende midler er beskrevet i mange patenter og publikasjoner og er kjent for en vanlig fagmann på området.

De fleste foretrukne karbonholdige brenselselementer som brukes i oppfinnelsen er idet vesentlige fri for flyktig organisk materiale. Med dette menes at brenselselementet ikke er forsettlig impregnert eller blandet med vesentlige mengder av flyktige organiske materialer såsom flyktige aerosoldannende eller smaksmidler, hvilket kunne nedbrytes i det brennende brensel. Imidlertid kan små mengder vann som er naturlig adsorbert av brenselet foreligger dette. På lignende måter kan små mengder aerosoldannende substanser bevege seg fra aerosol-dannelses-anordningen og således også være til stede i brensels-

elementet.

Et foretrukket karbonholdig brenselselement er en presset eller ekstrudert karbonmasse fremstilt fra karbon og et bindemiddel med vanlig trykkformings- eller ekstruderingsteknikker. Et foretrukket aktivert karbon for et slikt brenselselement er PCB-G, og et foretrukket ikke-aktivert karbon er PXC, begge kan kjøpes fra Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, PA. Andre foretrukne karboner for trykkforming og/eller ekstrud-ering fremstilles fra pyrolysert bomull eller pyrolysert papir.

Bindemidlene som kan brukes ved fremstilling av et slikt brenselselement er velkjente på området. Et foretrukket bindemiddel er natriumkarboksymetylcellulose (SCMC) som kan brukes alene, hvilket foretrekkes, eller i forbindelse med materialer såsom natriumklorid, vermikulitt, bentonitt, kalsiumkarbonat og lignende. Andre anvendelige bindemidler er gummier såsom guar-gummi og andre cellulosederivater såsom metylcellulose og karboksymetylcellulose (CMC).

Et stort spektrum av bindemiddelkonsentrasjoner kan anvendes. Fortrinnsvis er mengden bindemiddel begrenset for å minimalisere bindemidlets bidrag til uønskede forbrenningsprodukter. På den annen side må tilstrekkelig bindemiddel inngå til å holde brenselselementet sammen under fremstilling av bruk. Den anvendte mengde vil således avhenge av sammenhengningsevnen til karbonet i brenselselementet.

Om ønsket kan de forannevnte brenselselementer pyrolyseres etter dannelsen, for eksempel til ca. 650°C i 2 timer for å over-føre bindemidlet i karbon og derved danne et praktisk talt 100 % karbon-brenselselement.

Brenselselementene som brukes i foreliggende oppfinnelse kan også inneholde ett eller flere additiver for å forbedre brenningen, således opp til ca. 5 vekt% natriumklorid for å forbedre ulmingsegenskapene og som et gløderetarderingsmiddel. Også opp til ca. 5 %, fortrinnsvis 1 til 2 vekt% kaliumkarbonat kan inngå for å bedre antenneligheten. Additiver for å bedre fysikalske egenskaper såsom leirer, for eksempel kaoliner, serpentiner, attapulgitter og lignende kan også brukes.

Et annet karbonholdig brenselselement er en karbonfiber-brensel som kan fremstilles ved karbonisering av et fiberaktig forstadium såsom bomull, rayon, papir, polyakrylonitril og lignende. Generelt er pyrolyse ved fra ca. 650°C til 1000°C, fortrinnsvis ca. 950°C i 3 0 minutter i en inert atmosfære eller vakuum tilstrekkelig til å gi en egnet karbonfiber med gode brennegenskaper. Forbrenningsmodifiserende tilsetninger kan også settes til disse fiberaktige brensler.

De aerosoldannende midler som brukes i oppfinnelsen er fysisk adskilt fra brenselselementet. Ved fysikalsk adskilt menes at substratet, beholderen eller kammeret som inneholder de aerosoldannende materialer ikke er blandet med, eller en del av det brennende brenselselement. Som tidligere bemerket hjelper denne anordning til å redusere eller eliminere termisk nedbrytning av den aerosoldannende substans og nærvær av sidestrøm-røyk. Selv om de aerosoldannende anordninger ikke er en del av brenselet, står de i varmeledende sammenheng med brensels-elementet, og støter fortrinnsvis til eller ligger nær brensels-elementet.

Fortrinnsvis inneholder de aerosoldannende anordninger ett eller flere termisk stabile materialer som inneholder en eller flere aerosoldannende substanser. Slik det her brukes er et termisk stabilt materiale et som kan motstå de høye temperaturer, for eksempel 400°C-600°C, som foreligger nær brenselet uten avsetning eller brenning. Bruken av et slikt materiale antas å hjelpe å opprettholde den enkle "røyk"-kjemien til aerosolen som bevises i mangelen på Ames-aktivitet i de foretrukne utførelsesformer. Om en ikke foretrukket ligger andre aerosol-dannende anordninger såsom varmebrytbare mikrokapsler eller faste aerosoldannende substanser innenfor oppfinnelsens ramme, forutsatt at de er i stand til å frigjøre tilstrekkelig aerosoldannende damper til å tilfredsstille lignende tobakksrøyk.

Termisk stabile materialer som kan brukes som et substrat eller bærer for den aerosoldannende substans er velkjente for en fagmann. Anvendelige substrater bør være porøse og må være i stand til å holde på en aerosoldannende forbindelse når den ikke er i bruk og i stand til å avgi en potensiell eller aerosoldannende damp ved oppvarming av brenselselementet.

Anvendelige termisk stabile materialer er termisk stabile adsorberende karboner såsom karboner av porøs kvalitet, grafitt, aktivert eller ikke-aktivert karboner og lignende. Andre egnede materialer er uorganiske faste stoffer såsom keramiske materialer, glass, aluminiumoksyd, vermikulitt, leire såsom bentonitt og lignende. De hyppigst foretrukne substrat-materialer er karbonfilter, fibre og matter, aktivert karboner og porøse karboner såsom PC-25 og PG-60 fra Union Carbide samt SGL-karbon fra Calgon.

Avhengig av de enkelte aerosoldannende anordninger som her anvendes kan sammensetningen og konfigurasjonen av disse generelt velges fra partikkelformede, fiberaktige, porøse blokker, faste blokker med en eller flere aksialt-gående passasjer gjennom seg og lignende. Substrater, spesielt partikkelformede, kan plasseres i en beholder, fortrinnsvis dannet av et metallfolie.

Aerosoldannende midler som brukes i oppfinnelsen befinner seg normalt ikke mer enn ca. 60 mm, fortrinnsvis ikke mer enn 30 mm, helst ikke mer enn 15 mm fra antennelsesenden av brenselselementet. Aerosol-generatoren kan variere i lengde fra ca. 2 mm til ca. 60 mm, fortrinnsvis fra ca. 5 mm til 40 mm og helst fra ca. 20 mm til 35 mm. Hvis et ikke-partikkelformet substrat brukes, kan være forsynt med en eller flere huller for å øke substratets overflateområde, og for å øke luftstrøm og varmeoverføring.

Den aerosoldannende substans eller substanser som brukes i oppfinnelsen må kunne danne en aerosol ved de temperaturer som foreligger i aerosoldannelses-anordningen ved oppvarming av det brennende brenselselement. Slike substanser vil fortrinnsvis bestå av karbon, hydrogen og oksygen, men de kan inneholde andre materialer. De aerosoldannende substanser kan foreligge i fast, halvfast eller flytende form. Kokepunktet til substansen og/eller blandingen av substanser kan variere opp til ca. 500°C. Substanser med slike egenskaper er flerverdige alkoholer såsom glycerol og propylenglykol, samt alifastiske estere av mono-, di- eller poly-karboksylsyrer såsom et metylstearat,

dodekandioat, dimetyltetradodekandioat og andre.

Fortrinnsvis vil de aerosoldannende substanser inneholde en blanding av en høytkokende substans med lavt damptrykk og en lavtkokende substans med høyt damptrykk. Ved tidligere drag vil således en lavtkokende substans gi det meste av begynnelses-aerosolen, mens når temperaturen i aerosol-generatoren øker, vil den høytkokende substans gi det meste av aerosolen.

De foretrukne aerosoldannende substanser er flerverdige alkoholer eller blandinger av flerverdige alkoholer. Spesielt foretrukne aerosol-generatorer er valgt fra glycerol, propylen-glykol, trietylenglykol eller blandinger derav.

Den aerosoldannende substans kan dispergeres på eller i aerosoldannelses-anordningen i en tilstrekkelig konsentrasjon til å gjennomtrenge eller belegge substratet, bæreren eller beholderen. For eksempel kan den aerosoldannende substans påføres i full styrke eller i en fortynnet løsning ved dypping, sprøyting, dampavsetning eller lignende teknikker. Faste aerosoldannende bestanddeler kan blandes med substratet og for-deles jevnt gjennom dette før dannelsen.

Skjønt fylling med aerosoldannende substans vil variere fra bærer til bærer og fra aerosoldannende substans til aerosoldannende substans kan mengden av flytende aerosol-dannende substanser generelt variere fra ca. 20 mg til ca.

120 mg, fortrinnsvis fra ca. 35 mg til 85 mg, og helst fra ca. 45 mg til 65 mg. Så mye som mulig av aerosol-generatoren som først satt på aerosoldannelses-anordningen bør avgis til brukeren som WTPM. Fortrinnsvis avgis over ca. 2 vekt%, eller over ca. 15 vekt% og helst over ca. 20 vekt% av aerosolen som først satt på aerosoldannelses-anordningen til røkeren som WTPM.

De aerosoldannende midler kan også inneholde ett eller flere flyktige smaksmidler såsom mentol, vanillin, kunstig kaffe, tobakksekstrakter, nikotin, kaffein, brennvin og andre midler som kan gi aerosolen smak. Den kan også inneholde ethvert annet ønskelig flyktig fast eller flytende materialer.

Som tidligere påpekt kan røykeartikkelen ifølge foreliggende oppfinnelse også inneholde en fylling eller plugg av tobakk som kan brukes for å gi aerosolen en tobakksmak. Fortrinnsvis plasseres tobakken i munnenden av aerosol-dannelses-anordningen, eller kan blandes med bæreren for aerosoldannelses-substansen. Smaksmidlet kan også innebygges i artikkelen for å gi aerosolen som avgis til røkeren smak.

Hvis en tobakkfylling anvendes, går varme damper gjennom tobakksjiktet for å ekstrahere og fordampe de flyktige bestanddeler i tobakken uten at tobakken behøver å brenne. Således mottar røkeren av denne røykeartikkel en aerosol som inneholder kvaliteten og smakene til naturlig tobakk uten forbrenningsproduktene som produseres av en vanlig sigarett.

Alternativt kan disse fakultative midler plasseres mellom den aerosoldannende anordning og munnenden, slik som i et separat substrat eller kammer i passasjen som fører fra den aerosoldannende anordning til munnenden, eller i den fakultative tobakksfylling. Om ønsket kan disse flyktige midler i stedet for en del eller all den aerosoldannende substans, slik at artikkelen avgir en ikke-aerosol smak eller annet materiale til røkeren.

Artikler av den her beskrevne type kan brukes eller kan modifiseres for bruk som medikament-avgivelsesartikler for avgivelse av flyktige farmakologiske eller fysikalske aktive materialer såsom efedrin, metaproterenol, terbutalin eller lignende.

Det varmeledende element som fortrinnsvis anvendes i foreliggende oppfinnelse er gjerne et metallfolie såsom aluminiumfolie varierende i tykkelse fra mindre enn ca. 0,01 mm til ca. 0,1 mm eller mer. Tykkelsen og/eller typen ledende materiale kan varieres for å oppnå praktisk talt enhver ønsket grad av varmeoverføring. Som vist i de illustrerte utførelsesformer kommer det varmeledende element fortrinnsvis i kontakt med eller overlapper en del av brenselselementet og den aerosoldannende anordning, og kan danne containeren som innelukker den aerosoldannende substans.

Isoleringselementer som kan brukes i foreliggende oppfinnelse omfatter generelt uorganiske eller organiske fibre såsom de laget av glass, aluminiumoksyd, silisiumdioksyd, glassaktige materialer, mineraler, karboner, silikoner, boron, organiske polymerer, cellulosematerialer og lignende innbefattet blandinger av disse materialer. Isolerende ikke-fibermaterialer såsom silika-aerogel, pearlitt, glass og lignende dannet i matter, strimler eller annen form, kan også brukes. Foretrukne isolasjonselementer er elastiske for å hjelpe til å simulere følelsen av en vanlig sigarett. Disse materialer virker primært som en isolasjons-mantel, bibeholder og retter en betydelig del av varmen som er dannet av brenselselementet mot aerosoldannelses-anordningen. Fordi den isolerende mantel blir varm nær det brennende brenselselement en viss grad, kan den også lede varme mot aerosol-dannelses-anordningen.

Vanlig foretrukne isolasjonsmaterialer er keramiske fibre såsom glassfibre. To spesielt foretrukne glassfibre kan kjøpes fra Manning Paper Company of Troy, New York under angivelsene Manniglas 1000 og Manniglas 1200. I alminnelighet er den isolerende fiber pakket over i det minste en del av brenselselementet og enhver annen ønsket del av artikkelen til en slutt-diameter fra ca. 7 til 8 mm. Således er den foretrukne tykkelse av isolasjonssjiktet fra ca. 0,5 mm til 2,5 mm, fortrinnsvis fra ca. 1 mm til 2 mm. Om mulig har glassfiber-materialene et lavt mykningspunkt, for eksempel under ca. 650°C er foretrukket.

Når isolasjonsanordningen er fiberaktig, anvendes fortrinnsvis en barriere ved munnenden av artikkelen. En slik barriere omfatter et ringformet element av høydensitets-celluloseacetat strie som støter til isolasjonsfiberen og som er tettet, fortrinnsvis ved munnenden, med for eksempel lim for å blokkere luftstrøm gjennom strien.

I de fleste utførelsesformer av oppfinnelsen vil brenn/- aerosoldannelses-kombinasjonen være fristet til et munnendestykke såsom et foliekledd papir eller celluloseacetat/plastrør illustrert i figurene, selvom et munnendestykke kan anordnes separat, for eksempel i form av en sigarettholder. Dette elementet av artikkelen gir gjennomløp som kanaliserer den for-dampede aerosoldannende substans inni munnen til røkeren. På grunn av lengden, fortrinnsvis ca. 50 til 60 mm eller mer, holder den også den varme ild-konus vekk fra munnen og fingrene til røkeren.

Egnede munnendestykker bør være inerte med hensyn til de aerosoldannende substanser, bør ha et vann eller væske tett innvendig sjikt, bør gi minimal aerosoltap ved kondensasjon eller filtrering, og bør kunne motstå temperaturer på grense-flaten til artikkelens andre elementer. Foretrukne munnendestykker er de foliekledde rør på figurene 1 til 3 og celluloseacetat-røret som anvendes i utførelsesformene på figurene 4 til 9. Andre egnede munnendestykker vil være åpenbare for en fagmann.

Munnendestykkene ifølge oppfinnelsen kan inneholde en eventuell "filter"-tupp, som brukes for å gi artikkelen utseende av den vanlige filtersigarett. Slike filtere inneholder lav-densitets-celluloseacetatfilter og hule eller avbøyde plast-filtere såsom de som er laget av polypropylen. I tillegg kan hele artikkelens lengde eller en del derav være pakket inn med sigarettpapir.

Aerosolen som produseres av de foretrukne artikler ifølge foreliggende oppfinnelse er kjemisk enkle, består hovedakelig av luft, karbonoksyder, aerosolen som bærer de ønskede smaksstoffer eller andre flyktige materialer, vann og spormengder av andre materialer. Det fuktige totale partikkelformede stoff (WTPM) fremstilt av de foretrukne artikler ifølge oppfinnelsen har ingen mutagen aktivitet målt med Ames-prøven, dvs. det er ikke noe nevneverdig doseavhengig forhold mellom WTPM i foreliggende oppfinnelse og antallet revertanter som opptrer i standardtest mikroorganismer utsatt for slike produkter. Ifølge Ames-prøven tyder en signifikant doseavhengig reaksjon på tilstedeværelsen av mutagene materialer i produktene som undersøket. Se Ames et al., Mut. Res., 31:347-364 (1975); Nagas et al., Mut. Res., 42:335 (1977).

En videre fordel ved de foretrukne utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse er den relative mangel på aske som produseres under bruk i sammenligning med aske fra en vanlig sigarett. Ettersom den foretrukne karbon-brenselskilde brennes, overføres den hovedsakelig til oksyder av karbon med relativ liten askedannelse, og det er således ikke noe behov for å kaste aske mens artikkelen brukes.

Røykeartikkelen ifølge foreliggende oppfinnelse vil illu-streres nærmere under henvisning til de følgende eksempler som bidrar til forståelsen av foreliggende oppfinnelse, men ikke må ansees som begrensende for denne. Alle her angitte prosent-deler, med mindre annet er angitt, er vekt%. Alle temperaturer er uttrykt i grader celsius og er ukorrigerte. I alle tilfeller har røykeartikkelen en diameter på ca. 7 til 8 mm, diameteren til en vanlig sigarett.

Eksempel 1

En røykeartikkel ble konstruert ifølge utførelsesformen på fig. 1. Brenselselementet var et 25 mm langt stykke av blåsepipe-tjærekull med 1,02 mm langsgående passasjer laget med nr. 60 drill-bitt. Tjærekullet veide 0,375 g. Brenselselementet var innpakket med vanlig behandlet sigarettpapir. Substratet var 500 mg glasskuler med 1,63 mm gjennomsnittlig diameter med to dråper, ca. 50 mg, glycerolbelegg på overflaten. Når de ble innpakket i røret, var dette substratet ca. 6,5 mm langt. Det foliekledde rør besto av et 0,0089 mm sjikt av aluminiumsfolie inne i et 0,108 mm sjikt av hvitt spiraltvunnet papir. Dette røret omga de bakre 5 mm av brenselselementet. Et kort (8 mm) stykke av celluloseacetat med fire spor rundt kanten ble brukt til å holde glasskulene mot brenselskilden. Et ytterligere celluloseacetat-filterstykke med spor 8 mm langt ble satt inn i munnenden av røret for å gi utseende av en vanlig sigarett. Artikkelens totale lengde var ca. 70 mm.

Modeller av denne typen ga betydelig aerosol ved tennings-draget, reduserte mengder av aerosol ved drag to og tre, og god avgivelse av aerosol ved drag fire til og med ni. Modeller av denne typen ga generelt ca. 5-7 mg fuktig totalt partikkelformet materiale (WTPM) ved maskinrøyking under FTC-røykeprosedyrer med et 35 ml dragvolum, en 2 sekunders dragvarighet, og en 60 sekunders dragfrekvens.

Eksempel 2

A. Fire røykeartikler ble konstruert med 10 mm lange pressende karbon-brenselselementer og glasskule-substrater. Brenselselementene ble formet fra 90 % PCB-G og 10 % SCMC ved ca. 2273 kg belastning med den smalnende antennelsesende illustrert i fig. 2A. Et eneste 1,02 mm hull ble formet ned gjennom midten av hvert element. Tre av de fire brenselskilder ble pakket med 8 mm brede strimler av vanlig sigarettpapir. Brenselselementene ble satt inn ca. 2 mm i 70 ml lange avsnitt av foliekledd rør beskrevet i eksempel 1. Glasskuler belagt med den angitte mengde glycerol i den følgende tabell, ble satt inn i den åpne ende av det foliekledde rør og ble holdt mot brenselselementet med 5 mm lange skummede polypropylen-filtere med en rekke langsgående kantriller. Et 5 mm langt celluloseacetat-filterstykke med lav virkningsgrad ble innsatt i munnenden av hver artikkel. Disse artikler ble maskinrøkt under FTC-røykbetingelser og det fuktige samlede partikkelformede materiale (WTPM) ble samlet på en rekke Cambridge-puter. Resultatet av disse eksperimentene er angitt i tabell I.

B. Tre røykeartikler i likhet med dem som er beskrevet i eksempel 2A ble konstruert med 20 mm lang blåsepipe tjærekulls-brenselselementer av den type som er beskrevet i eksempel 1. Disse artikler ble maskinrøkt under FTC-røykebetingelser, og ved WTPM'et ble samlet på en rekke Cambridge-puter. Resultatene av disse prøvene er rapportert i tabell II.

EKSEMPEL 3

Å. Fire røykeartikler ble konstruert som vist i fig. 2 med et 10 mm presset karbon-brenselselement med den smalnende antennelsesende som er illustrert i fig. 2A. Brenselselementet var laget av 90 % PCB-G karbon og 10 % SCMC ved ca. 2273 kg belastning. Et 1,02 mm hull ble boret ned gjennom elementets sentrum. Substratet for aerosol-generatoren ble skåret og formet av PC-25, et porøst karbon solgt av Union Carbide Corporation, Danbury, CT. Substratet i hver artikkel var ca. 2,5 mm langt og ca. 8 mm i diameter. Det var belagt med gjennomsnittlig ca. 27 mg av en 1:1 propylen-glykol-glycerol-blanding. Det foliekledde munnendestykke-røret av samme type som brukt i eksempel 1 omsluttet de bakre 2 mm av brensels-elementet og substratet. En plugg av Burley-tobakk, ca. 100 mg, ble plassert mot munnenden av substratet. Et kort, ca. 5-9 mm avbøyd polypropylen-filterstykke ble plassert i munnenden av det foliekledde rør. En 32 mm lengde av et celluloseacetat-filter med et hult polypropylen-rør i kjernen ble plassert mellom tobakken og filterstykket. Totallengden til hver artikkel var ca. 78 mm.

B. Seks ytterligere artikler ble konstruert hovedsakelig som i eksempel 3A, men substratlengden ble øket til 5 mm, og et 1,02 mm hull ble boret gjennom substratet. I tillegg hadde ikke disse partiklene et celluloseacetat/polypropylen-rør. Ca. 42 mg av propylen-glykol-glycerol-blandingen ble satt på substratet.

I tillegg ble to plugger Burley-tobakk, ca. 100-150 mg hver, brukt. Den første ble plassert mot munnenden av substratet, og den andre ble plassert mot filterstykket.

C. Fire ytterligere artikler ble konsentrert hovedsakelig som i eksempel 3A, unntatt at en ca. 100 mg røyk-kanal herdet tobakk inneholdende ca. 6 vekt% diammoniummonohydrogen-fosfat ble brukt i stedet for pluggen av Burley-tobakk. D. Røykeartiklene fra eksempler 3A-C ble undersøkt ved bruk av standard Ames-prøven. Se Ames, et al., Mut. Res., 42:335 (1977), og 113:173-215 (1983). Prøvene 3A og C ble "røkt" på en vanlig sigarett-røykemaskin ved bruk av beting-elsene med et 35 ml dragvolum, en 2 sekunders dragvarighet og en 30 sekunders dragfrekvens i ti drag. Røykeartikkelen fra eksempel 3B ble røkt på samme måte, unntatt at en 60 sekunders dragfrekvens ble brukt. Bare en filterpute ble brukt for hver gruppe av artikler. Dette ga det følgende fuktige totale partikkelmateriale (WTPM) for de angitte grupper av artikler:

Filterputen for hver av de ovennevnte eksempler inneholdene det oppsamlede WTPM ble rystet i 30 minutter i DMSO for å oppløse WTPM'et. Hver prøve ble så fortynnet til en konsentrasjon på 1 mg/ml og brukt "as is" i Ames-målingen. Ved bruk av fremgangsmåten til Nagas et al., Mut. Res., 42:335-342

(1977), ble 1 mg/ml konsentrasjoner av WTPM blandet med S-9-aktiveringssystemet pluss de standardiserte Ames-bakterie-celler og inkubert ved 37°C i 20 minutter. Bakteriestammen som ble brukt i denne Ames-målingen var Salmonella typhimurium, TA 98. Se Purchase et al., Nature, 264:624-627 (1976). Blandingen ble så tilsatt agar og plater ble fremstilt. Agar-platene ble inkubert 2 dager ved 37°C, og de resulterende kulturer ble talt. Fire plater ble kjørt for hver fortynning, og standardavvikene til koloniene ble sammenlignet med en ren DMSO-kontroll kultur. Som vist i tabell III var det ingen mutagen aktivitet forårsaket av WTPM'et erholdt fra noen av de undersøkte røykeartikler. Dette kan bekreftes ved sammenligning med det midlere antall revertanter pr. plate med midlere antall revertanter oppnådd fra kontrollen (0 ug WTPM/plate). For mutagene prøver vil gjennomsnittstallet av revertanter pr. plate øke med økende doser.

Eksempel 3B Eksempel 3C

EKSEMPEL 4

Fem røykeartikler ble konstruert som vist i fig. 2. Hver artikkel hadde en 10 mm presset karbon-brenselskilde som beskrevet i eksempel 3A. Dette brenselselementet ble innsatt 3 mm i en ende av et 70 mm langt aluminiumsfolie-kledd rør av den type som er beskrevet i eksempel l. Et 5 mm langt karbon-fylt substrat, skåret fra rayon karbon-filt solgt av Fiber Materials, Inc., ble kontaktet mot brenselskilden. Dette substratet var belastet med et gjennomsnitt på ca. 97 mg av en 1:1 blanding av glycerol og propylenglykol, ca. 3 mg nikotin, og ca. 0,1 mg av en blanding av smaksstoffer. Et 5 mm langt stykke blandet tobakk ble satt mot munnenden av substratet. Et 5 mm langt celluloseacetat-filterstykke ble plassert i munnenden av det foliekledde rør.

Disse artikler ble maskinrøykt under FTC-betingelser.

Aerosolen fra disse artikler ble samlet på en eneste Cambridge-pute (133,3 mg WTPM), fortynnet i DMSO til en sluttkonsentrasjon på 1 mg WTPM pr. ml og undersøkt for Ames-aktivitet som beskrevet i eksempel 3D ved bruk av hver av de følgende stammer: Salmonella typhimurium TA 1535, 1537, 1538, 98 og 100. Som vist i tabell IV var det ingen mutagen aktivitet forårsaket av WTPM samlet fra de undersøkte artikler.

EKSEMPEL 5

En røykeartikkel ble bygget som vist i fig. 2 med en 10 mm presset karbonbrensel-plugg med en form vist i fig. 2A, men uten tobakk. Brenselselementet var laget av en blanding av 90 % PCB-G-aktivert karbon og 10 % SCMC som bindemiddel ved 2273 kg pålagt trykk. Brenselselementet ble forsynt med en 1,02 mm langsgående passasje. Substratet var en 10 mm lang porøs karbon-plugg laget av Union Carbide's PC-25. Det var forsynt med et 0,74 mm boret aksialt hull, og var belagt med 40 mg av en (1:1) blanding av propylenglykol og glycerol. Det foliekledde rør omga som i eksempel 1 bakre 2 mm av brenselselementet og dannet munnendestykke. Artikkelen hadde ikke en filtertipp, men var pakket inn med vanlig sigarettpapir. Hele lengden til artikkelen var 80 mm.

De gjennomsnittlige topptemperaturer for denne artikkel er vist for både "drag" og "ulming" i fig. 10. Som vist avtar temperaturen stadig mellom bakre ende av brenselselementet og munnenden. Dette garanterer at røkeren ikke får noen ubehagelig brennende følelse når han bruker produktet ifølge oppfinnelsen.

EKSEMPEL 6

En røykeartikkel ble konstruert ifølge utførelsesformen på fig. 3. Brenselselementet var et 19 mm langt stykke av blåsepipe tjærekull, men uten langsgående passasjer. Innstøpt 15 mm i brenselselementet var en 3,2 mm diameter aluminiumstav, 28 mm lang. Fire 9 mm x 0,64 mm kantriller, adsklt 90° ble skåret i den del av aluminiumstaven som gjennomgår i substratet. Substratet var Union Carbide PC-25 karbon 8 mm i lengde. Rillene i aluminiumstaven gikk ca. 0,5 mm forbi enden av substratet mot brenselet. Substratet var lagt med 150 mg glycerol. Det foliekledde rør, som var det samme som i eksempel 1, omga en del av brenselselementets bakre del. Et tomrom var tilbake mellom den ^ikke-brennende ende av brenselselementet og substratet. En rekke huller ble skåret gjennom det foliekledde rør i dette tomme område for å muliggjøre luftstrøm. En lignende røykeartikkel ble konstruert med en presset karbonbrensels-plugg.

EKSEMPEL 7

En røykeartikkel ble konstruert som vist i fig. 4 med en brenselkilde av karbonisert bomullsfiber. Fire bomullsstrimler ble flettet tett sammen med bomullstreng for å danne et rep med en diameter på ca. 10,2 mm. Dette materiale ble plassert i en nitrogenatmosfæreovn som var oppvarmet til 950°C. Det tok ca. 1 1/2 time og nå denne temperaturen, som så ble holdt i 1/2 time. Et 16 mm stykke ble skåret fra dette pyrolyserte materiale og brukt som brenselselement. Et 2 mm aksialt hull 16 ble laget gjennom elementet med en sonde. Brenselselementet ble satt 2 mm inn i et 20 ml langt foliekledd rør av den type som er beskrevet i eksempel 1. 100 mg Union Carbide PC-25 i granulær form som inneholdt 60 mg av en 1:1 propylenglykol-glycerol-blanding ble satt inn i det foliekledde rør. En 5 mm lang plugg av tobakk, ca. 60 mg, ble plassert umiddelbart bak det granulære substratet i det foliekledde rør. Et 48 mm langt ringformet celluloseacetat-rør med et innvendig 4,5 mm I.D. polypropylen-rør ble satt inn ca. 3 mm i det foliekledde rør. Et andre foliekledd rør, 50 mm langt, ble satt inn over celluloseacetat-røret inntil det støtte mot det 20 mm foliekledde rør. En 5 mm lang celluloseacetat-filterplugg ble satt inn i enden av dette andre foliekledde rør. Total-lengden var 84 mm. Ved tenning ga denne fremstilte artikkel betydelige mengder aerosol under de første seks drag med en tobakksmak.

EKSEMPEL 8

En røykeartikkel ble konstruert som vist i fig. 5 med et

15 mm langt fiberbrenselselement i det vesentlige som beskrevet i eksempel 7. Makrokapselen 52 ble formet fra en 15 mm langt stykke av 0,10 mm tykk aluminiumsfolie, som var krympet til en 12 mm lang kapsel. Denne makrokapselen ble fylt løst med 100 mg granulert PC-60, et karbon fra Union Carbide, og 50 mg blandet tobakk. Det granulære karbon ble impregnert med 60 mg av en 1:1 blanding av propylenglykol og glycerol. Makrokapselen, brenselselementet, og munnendestykket ble forenet med et 85 mm langt stykke vanlig sigarettpapir.

EKSEMPEL 9

En røykeartikkel ble konstruert ifølge utførelsesformen på fig. 6 med et 7 mm langt presset karbonbrenselselement inneholdende 90 % PXC-karbon og 10 % SCMC. Den langstrakte passasje var 1,02 mm i diameter. Denne brenselspluggen ble satt inn i et 17 mm langt aluminiumsfolie-kledd rør slik at 3 mm av brensels-elementet var inne i røret. En 8 mm diameter skive av 0,089 mm aluminiumsfolie med 1,24 mm diameter sentrumshull ble satt inn i den andre enden av røret og støter mot enden av brenselskilden.

Union Carbide PG-60 karbon ble granulert og siktet til en partikkelstørrelse på -6 til +10 mesh. 80 mg av dette materiale ble brukt som substrat, 80 mg av en 1:1 blanding av glycerol og propylenglykol ble satt på dette substratet. Impregnerte granulater ble satt inn i folierøret og hvilte mot folieskiven på enden av brenselskilden. 50 mg av den blandede tobakk ble plassert løst mot substrat-granulatet. En ytterligere folie-skive med et 1,24 mm midthull ble satt inn i folierøret på munnenden av tobakken. En lang hul celluloseacetat-stav med et hult polypropylen-rør som beskrevet i eksempel 7 ble satt inn 3 mm i det foliekledde rør. Et andre foliekledde rør ble satt inn over celluloseacetat-staven mot enden av det foliekledde

17 mm rør.

Denne modellen avga 11,0 mg aerosol i de første tre drag når den ble "røkt" under FTC-betingelser. Total aerosol-avgivelse for ni drag var 24,9 mg.

EKSEMPEL 10

En røykeartikkel med brenselselement og substrattormen fra fig. 7 ble laget ved bruk av et 15 mm langt ringformet presset karbonbrenselselement med en innvendig diameter på ca. 4 mm og en utvendig diameter på ca. 8 mm. Brenselen var laget av 90 % PCB-G aktivert karbon og 10 % SCMC. Substratet var et 10 mm langt stykke formet av Union Carbide PC-25 karbon med en utvendig diameter på ca. 4 mm. Substratet belagt med 55 mg av en 1:1 glycerol/propylenglykol-blanding ble satt inn i enden av brenselet nærmere munnenden til artikkelen. Denne brensel/sub-st rat-kombinasj onen ble satt inn 7 mm i et 70 mm foliekledd rør som hadde et kort celluloseacetat-filter på munnenden. Artikkelens lengde var ca. 77 mm.

Artikkelen avga betydelige mengder aerosol- i de første tre drag, og gjennom levetiden til brenselselementet.

EKSEMPEL 11

En modifisert utgave av røykeartikkelen på fig. 9 ble laget som følger: En 9,5 mm lang karbonbrenselskilde med en 4,5 mm diameter og en 1 mm i diameter langsgående passasje ble ekstrudert fra en blanding av 10 % SCMC, 5 % kaliumkarbonat og 85 % karbonisert papir blandet med 10 % vann. Blandingen hadde en deiglignende konsistens og ble ført til en ekstruder. Det ekstruderte materiale ble skåret i lengde etter tørking ved 80°C natten over. Makrokapselen var laget av et 22 mm langt stykke av 0,0089 mm tykk aluminium formet til en sylinder med 4,5 mm innvendig diameter. Makrokapselen ble fylt med (a) 70 mg vermikulitt inneholdende 50 mg av en 1:1 blanding av propylen-glykol og glycerol, og (b) 3 0 mg burley-tobakk som var blitt tilsatt 6 % glycerol og 6 % propylenglykol. Brenselskilden og makrokapselen ble forenet ved å sette brenselskilden ca. 2 mm inn i enden på makrokapselen. Et 35 mm langt polypropylen-rør med 4,5 mm innvendig diameter ble satt inn i den andre enden av makrokapselen. Brenselskilden, makrokapselen og polypropylen— røret ble således forenet til et 65 mm langt, 4,5 mm diameters segment. Dette segmentet ble innpakket i flere sjikt av Manniglas 1000 fra Manning Paper Company inntil man hadde nådd en omkrets på 24,7 mm. Enheten ble så kombinert med et 5 mm langt celluloseacetat-filter og pakket med sigarett-papir. Røyking under FTC-betingelser avga artikkelen 8 mg WTPM gjennom de første tre drag; 7 mg WTPM gjennom drag 4-6; og 5 mg WTPM gjennom drag 7-9. Total aerosol-avgivelse over de ni drag var 20 mg. Når artikkelen ble plassert horisontalt på et stykke silkepapir, hverken tente eller svidde den silkepapiret.

Claims (7)

1. Langstrakt, sigarettype-røykeartikkel omfattende et karbonholdig brenselselement for varmedannelse anvendt til å forflyktige et aerosoldannende materiale og fysisk atskilte aerosoldannelsesmidler inneholdende det aerosoldannende materiale, idet aerosoldannelsesmidlene er anordnet for å motta varme fra brenselselementet, karakterisert ved at det karbonholdige brenselselement (10) har en lengde på mindre enn 30mm før røyking, og en densitet på minst 0,5g/cm<3>.

2. Røykeartikkel ifølge krav 1, karakterisert ved at brenselselementet har flere langsgående passasjer.

3. Røykeartikkel ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at brenselselementet inneholder minst én passasje i form av et hull.

4. Røykeartikkel ifølge krav 1-3, karakterisert ved at brenselselementet har en lengde på mindre enn 20mm før røyking.

5. Røykeelement ifølge krav 4, karakterisert ved at brenselselementet har en lengde på mellom ca. 5mm og 20mm før røyking.

6. Røykeartikkel ifølge krav 1-5, karakterisert ved at brenselselementet har en densitet på mer enn ca. 0,7g/cm<3>.

7. Røykeartikkel ifølge krav 1-6, karakterisert ved at brenselselementet omfatter minst ca. 80 vekt% karbon.