专利名称：具有烟草/玻璃纤维燃料包裹纸的香烟的制作方法
技术领域：
本发明涉及如香烟之类的吸烟制品，尤其是涉及具有燃料元件、物理分离的烟雾发生装置、烟嘴件和包裹至少一部分燃料元件的隔热纤维包裹纸的香烟，这种吸烟制品能够提供吸烟者具有吸烟快感(例如，烟味、口感、满足感等)。
香烟、雪茄烟和烟斗是使用各种形式烟草的常用吸烟制品，对这些吸烟制品的许多改进和替换多年来在不断提出。
改变烟草主流烟雾成分的各种方法也已提出，例如，许多烟草代用品可以在美国专利第4，079，742号(Rainer等)中找到。另外，在20世纪70年代具有Cytrel和NSM商标的烟草代用品吸烟材料引入欧洲。
许多专利提出了据说能产生有香味的和/或可见烟雾的吸烟制品，这种制品的大多数使用易燃烧的燃料源，以提供烟雾和/或加热烟雾形成材料，例如，参见美国专利第4，714，082号(Banerjee等)中所引用的背景技术。
通过加热但不必燃烧烟草且不会传送相当数量的不完全燃烧产物而能够提供吸烟快感的吸烟制品在下面的美国专利中有描述，在此揭示以供参考4，708，151(Shelar)、4，714，082(Banerjee等)、4，732，168(Resce等)、4，756，318(Clearman等)、4，793，365(Sensabangh等)、4，819，665(Roberts等)、4，827，950(Banerjee等)、4，854，331(Banerjee等)、4，858，630(Banerjee等)、4，881，556(Clearman等)、4，893，639(White)，4，903，714(Barnes等)和4，938，238(Barnes等)。
这些吸烟制品使用用于产生热量的易燃燃料元件;和与燃料元件物理分离且成热交换关系设置的烟雾形成材料，烟雾发生装置一般包括如压实的颗粒等各种形式的烟草、烟草屑和烟草萃取物以及烟草香味改进剂和烟草香味助剂和如丙三醇之类的烟雾形成物。在吸烟时，由燃料元件所产生的热量使烟雾形成物挥发，由此提供象烟草产生的烟雾一样的烟雾。这种吸烟制品产生很少的可见侧流烟和低的FTC“焦油”含量。
在Clearman等人的美国专利第4，756，318号中，揭示了一种由短的燃料元件、物理分离的烟雾发生装置和烟嘴件组成的吸烟制品(香烟)，它包括包裹至少一部分烟雾发生装置的烟草套。如其中第15栏第60行至第16栏第35行所说明的，烟草套也可以包含玻璃纤维，可以片状的、带状的或管状的，含有玻璃纤维的烟草片用常用的造纸技术来制备，且加入这种材料中的玻璃纤维量约30%至约70%(重量成分比)。
明确希望改进如Clearman等人的专利中所述的吸烟制品，本发明提出了这种改进。
本发明提供改进的香烟和其他吸烟制品，其中含烟草材料的烟草层与不易燃烧的、最好是纤维状的隔热材料层一起使用，隔热材料最好为玻璃纤维。
本发明的最佳实施例利用基本上由烟草或烟草香料组成的、与一层或多层基本上由如玻璃纤维之类的纤维状隔热材料组成的交替间隔层，该层以这样一种方式设置，即烟草或其他香料传送给吸烟者，而没有许多烟草热解或裂解产物。本发明最好的烟草/玻璃纤维包裹纸由至少四层层压的片状材料组成，从吸烟制品的外部至内部依次为烟草-玻璃纤维-烟草-玻璃纤维。使用时，组合在造好的香烟中以四个围绕燃料元件的同心环的形式出现。
一般来说，本发明提供一种吸烟制品，它由(1)短的、易燃的燃料元件和(2)包裹至少一部分燃料元件外周的隔热包裹纸组成，隔热包裹纸由至少一层纤维状隔热材料和至少一层含烟草的材料组成。如果需要的话，烟雾发生装置可以沿纵向设置在燃料元件之后。
如上所述，在本发明的某些最佳实施例中，吸烟制品的燃料元件用烟草/玻璃纤维包裹纸周向包裹，包裹纸最好包括至少四层(1)第一玻璃纤维层(2)第一含烟草的薄片层;(3)第二玻璃纤维层;和(4)第二含烟草的薄片层。这种布置方式可以变化和/或改进，以改变由包裹纸所提供的烟草香料的特性。例如，为了增加所传送的香味，玻璃纤维层可以包括一些烟草、或一种或多种烟草或其他香料。同样，基本上由烟草或烟草香料组成的薄片(即含烟草的薄片)也可以包括玻璃纤维或其他纤维材料，以增加各层的结构整体性。各层的空间布置，即它们怎样叠合在燃料元件之上和/或互相叠合，也可以变化，以改进吸烟制品的性能。
通过采用本发明的烟草/玻璃纤维包裹纸，与没有这种结构(例如利用没有烟草或烟草香料的玻璃纤维隔热层)所产生的烟雾相比较，传送给吸烟者的烟雾香味大大增加。
烟雾香味的这种改进最好是在烟草基本上没有燃烧情况下获得的，而且可以认为最佳实施例的物理结构至少部分与达到该目的能力相对应。根据本发明生产的吸烟制品的香味类似于其中烟草作为燃料燃烧的吸烟制品，根据本发明产生的烟雾中含有的烟草的燃烧和不完全燃烧产物是很低的。
本发明的隔热烟草/玻璃纤维包裹纸的长度最好仅约20毫米或更短，一般有足够的整体厚度，以当围绕燃料元件设置时提供一般香烟的标称周长(约24.5毫米)。整体厚度根据隔热烟草/玻璃纤维包裹纸的燃料元件的性能而定，约1.5至约5或6毫米，但与燃料元件和任何包裹纸或吸烟制品的燃料端的其他元件一起，最好厚度足够，以提供约8毫米的整体外径。
吸烟时，层压的烟草/玻璃纤维包裹纸中的烟草至少部分热解，和甚至可以在小范围内燃烧，由此将烟雾的独特香味，一种吸烟者从香烟中希望有的香味散入大气中。除了提供一般香烟的香味外，包裹纸中的烟草也将可察觉的烟草烟叶提供给由烟雾发生装置上的燃料元件的加热作用所产生的主流烟雾。
这样，本发明允许少量的烟草最好以片状形式加入隔热包裹纸，由此大大改进成品的香烟烟味。本叠合烟草-隔热层的使用被认为用以减少所含的烟草热解和/或燃烧，这样可以控制主流烟雾的含量，而同时改进主流味道和侧流香味。这根据本发明来完成，没有附加的异味和/或令人不快的香味。
如上所述，最佳的吸烟制品包括短的(即吸烟前长度小于约30毫米)、最好是碳质的易燃燃料元件。一般来说，燃料元件为挤出物，长度约9毫米，直径约4.5毫米，具有多个纵向延伸的通道，即限定通过燃料元件的内部纵向孔和/或位于燃料元件周缘上的槽。通道提供有助于燃料元件点燃且有助于在不完全燃烧时维持燃料元件燃烧的表面积。通道也帮助控制燃料元件的热量传送给烟雾发生装置。一般燃料元件的密度为约0.85至约1.25克/立方厘米。
本发明的最佳香烟型吸烟制品也包括烟草棍或一次装填的烟草量，正常以切碎的填充料形式。用如纸之类的包裹材料包裹，由此形成烟草杆。烟草棍最好围绕至少一部分烟雾发生装置。烟草可以是加工过的形式，如体积膨胀的切碎填充料或含水萃取的/体积膨胀的切碎填充料。烟草杆也可包括如玻璃纤维之类的隔热材料作为其一种成分。
最佳的吸烟制品的烟雾发生装置与燃料元件物理分离且沿纵向设置在燃料元件之后，烟雾发生装置最好封在封壳、包壳或外壳内，封壳、包壳或外壳是导热的或相反是耐热的且置于纵向延伸通过烟草杆的通道内。
用于烟雾发生装置的导热封壳、包壳或外壳(以后用封壳表示)包含一种或多种烟雾形成材料，这种烟雾形成材料可以包括任何形式的烟草，如烟草细末、喷雾干化的烟草萃取物或烟草香精;和烟草香味助剂，如糖、甘草和可可。这里可以使用的其他烟雾形成材料包括多元醇，如丙三醇、丙二醇和三甘醇，可蒸发产生可见的“烟状”烟雾。在封壳内的烟雾形成材料一般由如氧化铝颗粒、纤维状碳质材料、压实的(如压成丸状)烟草、碳、氧化铝或其混合物、或懂行人员知道的其他合适的材料之类的基质所携带。
最佳的吸烟制品也包括一用于将烟雾传送给吸烟者的烟嘴件，对于香烟来说，一般为管状。然而，烟嘴件可以分开提供，如以烟嘴的形式或作为烟斗。最佳吸烟制品的烟嘴件一般包括过滤芯杆段，最佳的过滤段呈现出低的过滤效率，以便抽吸时(即使用时)减少来自烟雾发生装置的烟雾通道对吸烟者嘴的干扰。烟嘴件最好也包括在烟雾发生装置和过滤段之间的含香味的材料段，该材料如松散聚集或折叠的烟草纸或含薄荷醇的折叠加碳薄片。
如这里所用的，术语“烟雾”意思包括蒸汽、气体、颗粒之类、可见的和不可见的，尤其是那些吸烟者感觉到的“烟样”组成物，这些组成物由燃料元件产生的热量作用在烟雾发生装置内所含的材料上或吸烟制品的其他部分上而形成的。
如这里所用的，短语“导热交换关系”是指烟雾发生装置和燃料元件一种物理上的位置排列，由此基本上在燃料元件的燃烧过程中，通过传导将热量从燃烧的燃料元件传送到烟雾发生装置。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;和/或通过采用传导元件将热量从燃烧的燃料传送到烟雾发生装置的方法来实现。最好是提供导热传送的两种方法同时使用。
如这里所用的，术语“碳质”意思是主要包含的是碳。在碳质材料中的碳含量一般大于约60%(重量百分比)，最好大于约70%(重量百分比)。
如这里所用的，术语“隔热材料”是指主要起隔热作用的任何材料。最好是，这些材料在使用时不燃烧，但可以包括慢慢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时会熔化的材料。这里所用的最好隔热材料是纤维状的，如玻璃纤维、碳纤维等。总起来说，这些材料经常仅用“玻璃纤维”归类。合适的隔热体具有的热传导性小于约0.05克-焦耳(秒)(平方厘米)(℃/厘米)，较好小于约0.02，最好小于约0.005。参看Hackh化学词典672页(第4版，1969年)和Lange化学手册第10卷，272-274页(第11版，1973)。
这里的术语“含烟草”用来描述一种含有烟草的材料，不限容量，不拘形式，包括烟草萃取物、喷雾干化的烟草萃取物、磨碎的烟叶、烟草碎屑或细末、撕碎或改形的烟叶或梗、膨化过的烟草和其它形式的加工过的烟草之类的材料。
使用本发明的隔热包裹纸的最佳吸烟制品能够传送至少0.6毫克的烟雾，这是在FTC吸烟条件下含2秒钟35毫升抽吸、隔以58秒钟闷烧在头3次抽吸中所测得的湿总微粒物质(WTPM)。更好的是，本发明的实施例能在头3次抽吸中传送1.5毫克或更多的烟雾。最好的是，本发明的实施例能在FTC抽吸条件下的头3次抽吸中能传送2毫克或更多的烟雾。此外，在FTC抽吸条件下本发明最佳实施例至少在持续大约6次，更好是至少约10次抽吸中每次抽吸平均至少传送0.2毫米的湿总微粒物质。
图1是本发明的香烟的纵向剖视图;
图1A是剖视图1中沿“1A-1A”线所示的香烟剖视图;
图1B是本发明的最佳燃料元件的前端视图(即点火端)，说明其中的通道形状和位置。
参见图1，香烟型吸烟制品10包括一具有多个纵向延伸的通道11(见图1A和1B)的燃料元件12;一物理分离的烟雾发生装置14，它包含一种或多种烟雾形成材料，设置在燃料元件之后，并且用导热封壳16包住。封壳16重叠于燃料元件的后部周缘，且用含烟草的套管20包住其至少一部分。如图所示，烟嘴件22由二部分组成，即(1)一段烟草纸26松弛地聚集的网状物，将香料加入烟雾中;和(2)一非织造的聚丙烯网状物，用作过滤元件28。可以任选，在烟嘴件中的封壳和烟草纸之间或其他地方可以包括一空隙(图中未示出)。
本发明的一种典型的香烟，具有大致圆形的横截面，周长约23毫米至28毫米，长度约70毫米至100毫米。
详细参见图1，燃料元件12通过导热封壳或包壳16依靠封壳或包壳与燃料元件周缘的后部重叠大约2毫米而定位，封壳的直径大至足以紧贴容纳和固定燃料元件，例如通过摩擦配合。
封壳最好用耐热材料制成，如薄金属(如铝)片。用这种方法，热量从燃烧的燃料元件通过封壳或包壳的壁有效地传至置于其内的烟雾形成材料。封壳大致是圆柱形管，其前端开口，用以容纳燃料元件的后部，其烟嘴端封闭。封壳的封闭端具有一个或多个小孔，以允许由燃料元件发生的热量所产生的蒸发烟雾形成材料通入烟嘴件。
参见图1和图1A，燃料元件12由多个含有烟草材料和纤维状隔热材料(最好为玻璃纤维)的同心环(或环状物)所包围。如图1A所示，最佳实施例包括一具有四个环状物的系统，该系统包括(1)第一玻璃纤维层100，靠近燃料元件12的外周缘;(2)第一含烟草的薄片材料102;(3)第二层玻璃纤维层104，靠近第一含烟草的薄片102;(4)第二含烟草薄片材料106;和外包裹纸108。
在本发明的香烟实施例中，纤维状隔热材料的厚度一般约为0.6至1.5毫米，最好约为1.2毫米。含有烟草的薄片材料的厚度一般约为0.09至0.17毫米，最好约为0.13毫米。对于其他吸烟制品，懂行人员按照需要改变每一部分的厚度。
再参见图1，烟雾发生装置14最好用一杆状、卷筒状或一些其他形式的烟草20包围，一般为切碎的填充料形式。在吸烟制品使用时该烟草段由燃料元件产生的热量加热，但不必燃料，由此导致烟草香烟味成分释放进入主流烟雾中。该烟草段也使香烟具有弹性，使得可以用现代高速香烟制造设备进行制造。
将烟雾形成材料保持在烟雾发生装置中的基质18可以具有各种方式。一种或多种形式的基质材料可以加入封壳或包壳16的一部分。例如基质可以包括(ⅰ)最好带有丙三醇和烟草萃取物且位于燃料元件的后面附近的氧化铝颗粒;(ⅱ)压成丸状或用其它方法压实的烟草、碳和/或氧化铝，它们包含一种或多种香料和/或烟草萃取物和丙三醇;和/或(ⅲ)带有丙三醇和烟草萃取物且用外接包裹纸包裹的聚集烟草纸。用作基质的其他材料对懂行人员来说是众所周知的。
如上所述，燃料元件和烟雾发生封壳或包壳的组合件可以由空隙24与烟嘴件22隔开，该空隙的尺寸范围从约5毫米至约30毫米，最好从约10毫米至约15毫米，可根据所需的烟嘴件其他部分的尺寸来调整。该空隙有二个基本作用，(1)它使流出烟雾发生装置的热气在到达吸烟者之前变冷和(2)它通过用作烟雾集结室有助于形成可见烟。或者，空隙可以不要，即如图所示的空隙可以用如香味添加料、低效过滤材料之类的材料充填。
烟嘴件22最好有一定的形状和体积，以便它可以用简单的外包裹纸与包括有套的燃料元件和封壳的前端组件对接。或者，烟嘴件的外层可以用如金属箔-衬纸管、模制的塑料、重磅纸或类似物的任何可买到的材料制造。
在管状烟嘴件22内，含烟草的薄片材料、或包含如薄荷醇之类的香料或一些其他香料的加碳薄片材料的卷筒26靠近空隙24设置，卷筒26最好用包裹纸包裹。而且在烟嘴件内，置于香烟最近嘴端的是低效过滤元件28，它包括如非织造的聚丙烯纤维的聚集网状物之类的过滤材料和外接的柱形包裹物。如果需要，过滤嘴纸可以包裹香烟的烟嘴件且将烟嘴件连接在前端组件上。另外，如果需要，用已知的激光或机械穿孔技术，可以将一圈空气稀释孔设置在香烟的最近嘴端区域。
在使用时，吸烟者点燃燃料元件12产生热量。所产生的热量通过传导和/或对流传送至包围燃料元件一端的封壳16，来自与基质18和烟雾形成材料相接触的封壳的热量，有助于烟雾形成材料的挥发。在吸烟者抽吸时，加热的空气流入封壳，与基质18相接触，该供给烟雾形成材料的附加热量使其挥发，挥发的材料通过在封壳端壁上的孔(图中未画出)流入封壳，然后吸入的空气和挥发的材料在通过烟嘴件上的通道时变冷。依靠特殊的烟雾形成材料，形成可见的似烟烟雾。更好地，吸入的空气和挥发的材料通过置于烟嘴件中的香料，从其中吸收香味成分，最后进入吸烟者的嘴中。
用于包裹燃料元件的烟草/玻璃纤维隔热包裹纸可以用该领域中懂行人员所知的常用技术进行制备，一个最佳的方法就是用约15毫米长的烟草/玻璃纤维隔热套材料外包燃料元件/封壳组件或元件。一种最佳的烟草/玻璃纤维隔热套由二层Owens-CorningC-玻璃纤维织物、夹在二层玻璃纤维之间的一片再制的烟草纸和包住外层玻璃纤维的第二片再制的烟草纸组成，一种最佳的再制的烟草纸是一种含有混合的烟草萃取物的纸片，由Kimberly-Chark公司称做P2674-157。成形前最佳的再制烟草纸的宽度为19毫米(内部)和26.5毫米(外部)。这种最佳的外套元件的最后直径约为7.5毫米。
最佳的同心烟草/玻璃纤维隔热套可以用在美国专利第4，893，637号(Hancock等)中描述的装置的改型体制造，在此揭示以供参考。改进的装置包括多个筒管，其上含有玻璃纤维和含烟草材料，其排列如这里所指出的，便于在玻璃纤维层之间夹入含烟草材料。懂行人员就会知道任何数量的玻璃纤维和/或烟草的不同交替层可以用该装置制备，只要简单地改变筒管的位置和/或其内容物即可。
或者，烟草和玻璃纤维通过湿法成网或气流成网工艺可以合并成一通用件。当烟草包括在混合物内时，最好用气流工艺，因为用湿法工艺烟草的香味成分可能消失。整体式的烟草/玻璃纤维织物的形成能够控制周向空气流通过材料进入燃料元件。除了包围燃料元件外，该整体式织物也可以包围烟雾发生装置中的导热封壳。
在这种整体式套中的烟草量可以从约1%至约99%(重量百分比)，较好从约40%至70%(重量百分比)，最好从约50%至60%(重量百分比)。用于形成整体式烟草/玻璃纤维包裹纸的最佳玻璃纤维是E-玻璃纤维，可从Oweas Corning公司买到。
如上所述，本发明的隔热套的制造，可以用该领域的普通懂行人员习知的常用的造纸技术制造。这些方法包括湿法成网工艺和气流成网工艺。
在湿法工艺中，烟草一般为切碎的填充料形式，在白水中与玻璃纤维混和，在混和物中烟草与玻璃纤维的比例范围约为4∶1至约1∶1。该混和物通入高位调浆箱，在其中压出水份以后，形成包括烟草和玻璃纤维的类织物纸片。
一般来说，烟草和玻璃纤维成份与供给造纸生产线的水和粘合剂混和，然后将水除去，在加热辊之间通过可以干燥纸片。湿强度添加剂可以用于增加套的强度。
在气流成网工艺中，切碎的烟草填充料和玻璃纤维首先切碎成小颗粒，以便用空气传送。然后通过空气移送将切碎的颗粒输送到转换器，在那里它们被混和，然后该均匀的混和物送到一个模子中，该模子的作用与湿法的高位调浆箱相当，在模子中通过施用真空，形成气流成网织物。随后气流成网织物可以用如SCMS之类的粘合剂进行处理，以提供结构上的整体性。或者，气流成网工艺可以分步进行，由此形成一层玻璃纤维和烟草织物中根据需要具有许多不同的层次。
气流法和/或湿法的烟草/玻璃纤维隔热套可以用于覆盖吸烟制品前端的整个长度，即覆盖燃料元件和烟雾发生装置。或者，这种套可以用来仅覆盖前端组件的一部分。
如上所述，本发明的吸烟制品包括一燃料元件，它产生的热量足以挥发烟雾发生装置内的烟雾形成材料。一种最佳的燃料元件用易燃材料制造，以这样的方式，燃料元件的密度大于约0.5克/立方厘米，经常小于约0.8克/立方厘米或更大，但一般小于约1.5克/立方厘米。另外，燃料元件的长度一般小于约20毫米，经常小于约15毫米，有代表性的约为9毫米。
燃料元件的易燃材料成分可以变化。较好的燃料元件包含碳，最佳的燃料元件主要是由碳质材料组成，较好的碳质燃料元件的含碳量高于约60%(重量百分比)，更好的高于约70%(重量百分比)。在碳质燃料元件的几个最佳实施例中，燃料元件包括碳、烟草和粘合剂的混和物(参见，如例1)。在碳质材料元件的其他最佳实施例中，燃料中没有加入烟草(参见，例如美国专利第4，854，331和4，917，128号)。
在燃料元件中除了有烟草外，其它成分如香料、烟草萃取物、填充料(如粘土或碳酸钙)、燃烧添加剂(如氯化钠，以改进闷烧发烟和用作阻发光剂)、燃烧改进助剂(如碳酸钾，以控制易燃性)、粘合剂之类的其他配料可以加入其中，碳质燃料元件的示范性组分在美国专利第4，714，082(Bauerjee等)和4，756，318(Clearman等)号中有陈述。
其它易燃燃料元件可以是粉碎的烟草材料、再制的烟草材料、热处理过或热分解的烟草材料、纤维素材料、改性纤维素材料等，示范性的易燃材料在美国专利第4，347，855(Lanzilotti等)、3，931，824(Miano等)、3，885，574(Borthwick等)和4，008，723(Borthwick等)号和Sittig的Noyes数据公司的《烟草代用品》(1976)一文中有陈述。
本发明的吸烟制品所用的燃料元件最好经模压、加工、压力成形或挤压而成所希望的形状。最佳的挤压成形的碳质燃料元件可以通过将最多约95份碳质材料、最多约20份粘合助剂和最多约20份烟草(例如烟草细末和/或烟草萃取物)与足够的水混和以提供象稠粘的面团一样密实的膏体来制备，然后膏体可以顶杆或活塞型挤压机挤成具有所希望数量通道或空隙的所需形状。接着挤出的膏体可以干燥至水分约为2%至7%(重量百分比)。随后连续的挤出物按规定间距切断，以提供多个单一的燃料元件。
本发明的吸烟制品也包括一与燃料元件物理分离的烟雾发生装置。这样，烟雾发生装置既不与燃料元件混合，也不是燃料元件的一部分。烟雾发生装置与燃料元件之间是热交换关系，这样由燃烧的燃料元件产生的热量传送给烟雾发生装置，以加热烟雾形成材料且形成烟雾。
最佳的烟雾发生装置包括一用于携带烟雾形成材料的基质，最佳的基质是多孔的且在不用时能保持烟雾形成材料而当吸烟者抽吸吸烟制品时能释放烟雾形成材料。
这里使用的一种基质材料是一种热稳定材料(例如，能够承受约400℃至约600℃温度而不会分解或燃烧的材料)。这种材料的实例包括多孔碳、石墨、碳纤维、活性碳、非活性碳和陶瓷材料。合适的碳基质材料包括从Union Carbide公司买到的PC-25和PG-60;从宾夕法尼亚州的Pitlsburgh的Calgon Carbon公司可买到的SGL;和从American Kynol股份有限公司可买到的目录编号为CFY-0204-1、CN-157(HC)、CN-210(HC)、ACN-211-10和ACN-157-10。如从Union Carbide公司可买到的Smellrite TM之类的分子筛也可以作为这里所说的基质的部分或整体使用。其他合适的基质材料包括如从W.R.Crace & Co.可买到的D2-2600烧结的α氧化铝之类的α氧化铝颗粒。
另一种使用的基质具有由碳、烟草、氧化铝或其混合物形成的压实的颗粒的形式，最佳的压实的颗粒可以用从日本的Fuji Paudal KK买到的成丸机制造。见美国专利第4，893，639号(White)，其中的说明供这里参考。
这里使用的另一种基质具有纤维素材料的形式，如纸或烟草纸。这种基质一般制成一圆柱形段包括在外包裹纸内的纸质聚集网状物。这种圆柱形段由用美国专利第4，807，809号(Pryor等)中所描述的设备和技术制造的杆来构成。聚集形成基质的示范性纸如P144-B，从Kimberlg-Clark公司可买到。
可以代替上述固体基质的另一种基质是一种粘合、聚集和封装烟草颗粒、湿润剂和烟雾形成材料的凝固薄膜材料。这种材料可以通过将烟草、香料和其他配料与如明胶、藻朊酸盐、白朊、琼脂、酪朊、阿拉伯胶、果胶之类的胶体形成物相混和而形成。当加热时，该材料分解，释放出封装的成分，加入到或形成一似烟的烟雾。
一种以上的基质材料可以用于烟雾发生装置中。例如，带有一种或多种烟雾形成材料的氧化铝颗粒可以置于燃料元件之后，而带有另外的烟雾形成材料的聚集纸的圆柱形段可以置于氧化铝颗粒之后。
烟雾发生装置包括烟雾形成材料。烟雾形成材料是液体、半固体或固体形式，一般通过基质携带。最佳烟雾形成材料的例子包括多元醇(例如，丙三醇、丙二醇和三甘醇)、一元、二元或多元羧酸的脂族酯(例如，硬脂酸甲酯、二甲基十二双酸和二基甲四癸酸)等。合适的烟雾形成材料的另一些例子包括易挥发的香味添加剂和烟草香味改良剂。易挥发的香味添加剂包括香兰素、可可、甘草、有机酸、和糖等。烟草香味改良剂包括天冬酰胺、乙烯丙酸、和葡糖戊乙酸酯等。
如上所述，这里最好使用导热封壳或包壳，以促进燃料元件和烟雾发生装置之间的热交换。导热封壳最好用金属薄片或箔制成。一般来说，封壳或包壳壁厚从约0.01毫米至约0.2毫米。用于制造封壳的材料厚度、形状和/或类型可以变动以便达到所希望的热传送程度。最佳的导热件用薄铝片制成，将铝片深拉以形成长度约30毫米和外径约4.6毫米的圆柱形封壳。
虽然如烟嘴之类的烟嘴件可以分开来提供，但在本发明的最佳实施例中，包含基质和烟雾形成材料的导热封壳与烟嘴件相连。烟嘴件提供将挥发的烟雾形成材料送入吸烟者嘴中的通道，而且也可以将更多的香料提供给挥发的烟雾形成材料。烟嘴件的长度最好从30毫米至约85毫米，但它可以根据吸烟制品的需要或要求变化(更长或更短)。烟嘴件的长度最好是这样的(ⅰ)燃料元件的燃烧部分和热的导热件保持远离吸烟者的嘴和手指;且(ⅱ)热的挥发烟雾形成材料在传到吸烟者的嘴之前有足够的时间冷却。
合适的烟嘴件一般对于烟雾形成材料是不起化学作用的，通过渗透的凝聚作用使烟雾损失达到最小，而且在吸烟制品使用过程中能承受受到的温度。示范性的烟嘴件包括增塑的醋酸纤维管，如可从American Filtrona公司买到的SCS-1;聚酰亚胺管，如可从E.I.dupont de Nemours买到的Kapton;纸板或厚纸管;和衬铝箔纸管。
一很松地聚集的烟草纸段可以加入烟嘴件中，该段可以直接位于包含烟雾形成材料的导热件之后。如果需要的话，聚集的碳纸段可以加入烟嘴件，这尤其是为了将薄荷醇香料送入烟雾。合适的聚集碳纸段在欧州专利申请第342，538号中有描述。
吸烟制品的最近嘴端最好包括过滤元件或“过滤嘴”，尤其是为了美学效果。最佳的过滤元件是不会明显也影响烟雾流量的低效过滤元件，合适的过滤材料包括低效醋酸纤维或聚丙烯纤维束、通过障板或中空模制聚丙烯材料。合适的过滤元件可以通过使用Pryor等人的美国专利第4，807，809号的例1中所描述的过滤杆形成装置聚集如从Kimberly-Clark公司可买到的PP-100-F的非织造聚乙烯网状物制成。另一种使用的过滤材料是高旦数(低密度)醋酸纤维，可以从Tennessee Eastman公司买到。
如上所述，本发明的吸烟制品含有许多形式的烟草。烟草的形式可以变化，一种以上形式的烟草经常加入特别的实施例中。例如，除了包裹燃料元件的烟草/玻璃纤维包裹纸以外，在燃料元件中也可以包含烟草。如上所述，烟草也可以用一种方法置于烟雾发生装置内和/或置于烟嘴件内，以便各种香的烟草成分通过烟嘴件传送至所吸取的烟雾中。烟草的类型可以变化，包括烘焙(flue-cured)烟草、白菜(Burley)烟草、马里兰(Maryland)烟草和东方(Oriental)烟草、稀有烟草和特殊烟草以及掺合剂。
烟草的一种形式是切碎的烟草填充料，如宽度约1/20英寸至约1/40英寸、长度约1/4英寸至约3英寸的烟草填充料束或碎片。切碎的烟草填充料可以由烟叶、加工过的烟草杆包括碾碎的和膨化过的烟杆或再制的烟草材料制成。切碎的填充料一般以圆柱形棍或一次装填的烟草材料量包在包裹纸内加入香烟内。切碎的填充料的杆或棍可以用懂行人员周知的香烟杆制造技术和装置加工。如果需要的话，切碎的烟草填充料也可以加入烟雾发生装置中。如上所述，这种切碎的填充料一般用于包裹本发明的最佳香烟中的烟雾发生装置。
广泛用于本发明的另一种烟草是烟草纸。除了其在燃料元件中的烟草/玻璃纤维包裹纸的用途以外，烟草纸，例如可从Kimberly-Clark公司买到的P144-B的烟草纸网状物之类，可以用美国专利第4，807，809号(Pryor等)的例2中所述的方法松卷成圆柱形段。该卷成的烟草纸圆柱形段可以加入(ⅰ)香烟的封壳或包壳内，作为烟雾形成材料的基质，和/或(ⅱ)香烟的烟嘴件内。如果需要的话，烟草纸可以衬在吸烟制品的烟嘴件内部。
这里所用的另一种烟草是细分的烟草材料，这种烟草包括烟草细末和细分的烟叶。一般来说，细分的烟草材料由置于香烟的封壳或包壳内基质所携带。然而，细分的烟草材料也可以加入燃料元件内。
这里所用的另一种烟草是烟草萃取物。萃取物可以由该领域内懂行人员所知的任何方法来得到。烟草萃取物一般通过用一种溶剂萃取烟草材料如水、二氧化碳、六氟化硫、一种烃如己烷或乙醇之类、一种卤化碳如市场上可买到的氟利昂之类或其他有机和无机溶剂。烟草萃取物可以包括喷雾干化烟草萃取物、冷冻干化烟草萃取物、烟草芳香油和烟草香精。用于提供合适的烟草萃取物的方法在美国专利第4，506，682号(Mueller)、欧州专利公开第326，370和338，831号;和1989年5月2日递交的美国专利申请序号第346，042号中有描述;这里用作参考。
一般来说，即使切碎的烟草填充料、烟草纸和过滤材料可置于香烟内的任何地方，但至少一种烟草萃取物由本发明的香烟的基质携带。而且，烟草萃取物可以加入燃料元件内。
吸烟制品的整体长度或其任何部分可以用香烟纸进行外包装。包裹导热件的最佳纸在吸烟制品使用时不应该明火燃烧，而应该具有有控制的徐燃性能且应该产生灰白色灰分。香烟纸的示范例在美国专利第4，779，631号(Durocher等)和欧州专利公开第304，766号中有描述。合适的包裹纸如从Kimberly-Clark公司可买到的P1981-152、P1981-124和P1224-63。过滤嘴纸可以包裹吸烟制品的最近嘴端。合适的过滤嘴纸包括用“不粘唇”材料处理过的无孔过滤嘴纸和懂行人员可得到的其他纸。
用于本发明的最佳香烟的燃料元件端的最佳包裹纸在1990年8月28日递交的、名称为“采用改进的包裹纸的吸烟制品”的、Barnes等人申请的、事务所流水号第39，160号的待批申请中有描述。
这里所述的包裹围绕燃料元件的至少一部分隔热材料的包裹纸由用阻燃剂处理过的高孔隙度纸组成，阻燃剂的分量要足以阻止大量纸纤维素在吸烟时烧掉。这在使用时保持香烟前端的完整性。该申请的描述在此仅作参考。
本发明将结合下列实例作进一步说明，实例将有助于理解本发明，但不认作是一种限制。除非另外特别说明，这里所述的所有百分比都是重量百分比，所有的温度都用摄氏温度表示。
例1基本上如图1所示的香烟按如下方式制备燃料源制备一大致圆柱形的燃料元件长度为9毫米，直径为4.5毫米，视密度(按毛体积计算的密度)约为1.02克/立方厘米，它由约72份颗粒平均直径尺寸为12微米的硬木浆碳、约20份包括白莱烟草、烘焙烟草和东方烟草的掺合烟草颗粒(颗粒约为200Tyler目)和8份Hercules 7HF SCMC粘合剂。
硬木浆碳通过在氮覆盖层下碳化非云母的含大草原加拿大牛皮硬木纸(a non-talc containing grade of Grand Prairie Canadian Kraft hardwood paper)、以步进递增从而足以减少纸的氧化作用的方法将温度增加至至少750℃的最后碳化温度来制备。形成的碳材料在氮气中冷却至低于35℃，然后磨成平均颗粒尺寸(直径)约12微米的精制粉末。
精制的粉末状硬木碳与烟草细末、羧基甲基纤维素钠粘合剂和足够的水混合，以提供粘稠的象生面团样膏体状的混合物。
用顶杆式挤压机将膏体挤成燃料元件，其中具有等间隔周向槽状通道，每一通道的深度约为0.032英寸，宽度约为0.016英寸，沿纵向延伸过燃料元件的通道形状如图1B所示。形成的挤出物在空气中干燥，以提供有弹性的挤出物，而且挤出物切成9毫米的长度，从而制成燃料元件。
基质的制备基质是一种由45份可从W.R.Crace & Co.买到的、平均颗粒尺寸(直径)为15微米的粉末状D2-2600烧结α氧化铝，15份颗粒尺寸(直径)为15微米的碳粉，10份约200Tyler目的掺合烟草细末，10份约200Tyler目的碎的混合烟草细末，19份丙三醇和1份香料组成的压实的颗粒材料。基质通过将上述成份的膏体挤在快速回转的圆盘上以形成小粒、大致为圆球状的基质材料而制成。该工艺和设备在美国专利第4，893，639号(White)中有描述。
壳组件中空的金属包壳采用金属拉伸工艺用铝制成。包壳的长度约为30毫米，外径约为4.6毫米，内径约为4.4毫米。包壳的一端是开口的，另一端除了具有两个槽样开口外是封闭的，开口的尺寸约为0.65毫米×3.45毫米，间隔约1.14毫米。
包壳中装入约340毫克的基质。然后，将燃料元件插入包壳的开口端，深度约为2毫米。这样燃料元件伸出包壳开口端约7毫米。
隔热套一长15毫米、直径为4.5毫米的塑性管用长也为15毫米的隔热套外包裹。在这些香烟实施例中，隔热套由二层Owens-Corning C-玻璃纤维织物组成，每一层在套形成机器压制前约1毫米厚，而在成形后，每一层约0.6毫米厚。夹在二层C-玻璃纤维之间是一片再制的烟草纸，厚约0.13毫米，第二片0.13毫米厚的再制的烟草纸外包在外层玻璃纤维外。Kimberly-Clark公司称之为P2674-157的再制烟草纸片是含掺合烟草萃取物的纸样薄片。在成形之前再制的烟草薄片的宽度内片为19毫米，外片为26.5毫米，制成的有套塑性管的最终直径约为7.5毫米。
烟草棍由白莱烟草、烘焙烟草和东方烟草切碎的填充料的体积膨胀过的混合物组成的烟草棍用Kimberly-Clark公司称之为P1487-125的纸包裹，由此形成直径约为7.5毫米和长度约为22毫米的烟草棍。见1990年4月5日递交的、名称为“一种最佳的体积膨胀过的烟草工艺”的美国专利申请号第07/505，339号。
前端组件隔热套段和烟草杆由Kimberly-Clark公司称作P2674-190的外包裹纸连接在一起，该包裹纸外包烟草/玻璃纤维套段和烟草杆的整长。在烟草杆的烟嘴端穿孔，以形成直径约为4.6毫米的纵向通道。将穿孔的顶部成形，以便塑性管引入且配合在隔热套中。在穿孔器和配合的塑性管从棍的烟嘴端取出的同时，壳组件从组合的隔热套和烟草杆的前端插入，壳组件一直插到燃料元件的点火端与隔热套的前端平齐。形成的前端组件的总长度约为37毫米。
烟嘴件烟嘴件包括20毫米长的松散聚集的烟草纸圆柱形段和20毫米长的非织造的、熔喷的聚丙烯聚集网状物的圆柱形段，每一段包括外包裹纸。每一段通过用在美国专利第4，807，809号(Pryor等)中描述的装置制备的再分杆构成。
第一段直径约为7.5毫米且用如可从Kimberly-Clark公司买到的P1440-GNA的烟草纸的松散聚集的网状物制成，网状物由如可从Kimberly-Clark公司买到的P1487-184-2的包烟纸包住。
第二段直径约为7.5毫米，且用如可从Kimberly-Clark公司买到的PP-100的非织造聚丙烯集聚的网状物制成，网状物由如可从Kimberly-Clark公司买到的P1487-184-2的包烟纸包住。
两段以首尾紧靠相连的关系轴向排成一直线，且通过用可从密执安州的Vicksburg的Simpson Paper公司买到的L-1377-196F的外包裹纸外包每段整长而连接在一起。烟嘴件长约40毫米。
香烟的最后组装前端组件与烟嘴件以首尾紧靠相连的关系轴向排成一直线，以便前端组件的包壳端紧靠烟嘴件的聚集的烟草纸段，前端组件通过用过滤嘴纸外包烟嘴件的整长的紧靠烟嘴件5毫米长的前端组件。
用法在使用时，吸烟者用香烟打火机点燃燃料元件，将燃料元件烧着。吸烟者将香烟的烟嘴端放入他/她的唇间和抽吸香烟。具有烟草香味的可见烟雾被吸入吸烟者的嘴中。
例2大致如图1所示的香烟按如下方法制备燃料源的制备燃料源如例1一样制备。
基质的制备基质如例1一样制备。
壳组件壳组件如例1一样制备隔热套组装的燃料元件/封壳组件组合在燃料元件端用长为15毫米的隔热套材料外包裹。隔热套具有二层材料，第一层是Owens-Corning C-玻璃纤维织物，第二层是再制的烟草纸。C-玻璃纤维织物放在烟草纸上面，在其上放置壳组件。隔套通过以螺旋方式将两薄片绕卷壳组件形成，类似于“胶棍(jelly-roll)”。套好的燃料元件的最终直径约为7.5毫米。
烟草棍一由白莱烟草、烘焙烟草和东方烟草切碎的填充料的体积膨胀过的掺合物组成的烟草棍用Kimberly-Clark公司称为P1487-125的纸包裹，由此形成直径约为7.5毫米和长度约为22毫米的烟草棍。一针管插入烟草杆一端形成一穿过烟草杆直径约为4.5毫米的纵向通道。
前端组件隔热壳组件的包壳部分被插入烟草杆的通道内，直到隔热套紧靠烟草杆的一端。然后，外包裹的隔热套部分和烟草杆通过Kimberly-Clark公司称为P2674-190的包裹纸连接在一起，包裹纸外包烟草/玻璃纤维套部分和烟草杆的整长。隔热的前端组件的长度约为37毫米。
烟嘴件烟嘴件包括一20毫米长的松散聚集的烟草纸圆柱形段和一20毫米长的非织造的、熔喷的聚丙烯聚集网状物的圆柱形段，每一段包括外包裹纸。每一段通过用在美国专利第4，807，809号(Pryor等)中描述的装置制备的再分杆构成。
第一段直径约为7.5毫米且用如可从Kimberly-Clark公司买到的P1440-GNA的烟草纸的聚集的网状物制成，网状物由如可从Kimberly Clark公司买到的P1487-184-2的包烟纸包住。
第二段直径约为7.5毫米，且用如可从Kimberly-Clark公司买到的PP-100的非织造聚丙烯集聚的网状物制成，网状物由如可从Kimberly-Clark公司买到的P1487-184-2的包烟纸包住。
两段以首尾紧靠相连的关系轴向排成一直线，且通过用可从密执安州的Vicksburg的Simpson Paper公司买到的L-1377-196F的外包裹纸外包每段整长而连接在一起。烟嘴件长约40毫米。
香烟的最后组装前端组件与烟嘴件以首尾紧靠相连的关系轴向排成一直线，以便前端组件的包壳端紧靠烟嘴件的聚集的烟草纸段，前端组件通过用过滤嘴纸外包烟嘴件的整长和紧靠烟嘴件5毫米长的前端组件。
用法在使用时，吸烟者用香烟打火机点燃燃料元件，将燃料元件烧着。吸烟者将香烟的烟嘴端放入他/她的唇间和抽吸香烟。具有烟草香味的可见烟雾被吸入吸烟者的嘴中。
本发明已结合最佳实施例进行了详细地描述。然而，显然该技术领域内的懂行人员在研究了本揭示后，可对本发明作出修改和/或改进，但仍在后面权利要求中陈述的本发明的范围和实质内。
权利要求
1.一种吸烟制品，包括(a)一易燃的燃料元件；和(b)一外包燃料元件的至少一部分外周的隔热包裹纸，其特征在于隔热包裹纸包括至少二个分开和不同的部分；(a)至少有一纤维状隔热材料层，和(b)至少有一含烟草的材料层。
2.如权利要求1所述的吸烟制品，其特征在于，在隔热包裹纸中使用至少二层纤维状隔热材料。
3.如权利要求2所述的吸烟制品，其特征在于，纤维状隔热材料层还包括烟草。
4.如权利要求2所述的吸烟制品，其特征在于，隔热包裹纸包括一第二层含烟草材料层。
5.如权利要求4所述的吸烟制品，其特征在于，至少有一层含烟草层是薄片状的。
6.如权利要求5所述的吸烟制品，其特征在于，烟草薄片材料夹在二层纤维状隔热材料层之间。
7.如权利要求6所述的吸烟制品，其特征在于，二层含烟草材料层都是薄片状的。
8.如权利要求6所述的吸烟制品，其特征在于，纤维状隔热材料是玻璃纤维。
9.如权利要求6所述的吸烟制品，其特征在于，玻璃纤维和烟草材料的排列从燃料元件向外为烟草、玻璃纤维、烟草、玻璃纤维。
10.如前述任一权利要求所述的吸烟制品，其特征在于，易燃的燃料元件是碳质的。
全文摘要
本发明揭示了如香烟之类的吸烟制品，它包括与物理分离的烟雾发生装置成热交换关系设置的、短的(约9毫米长)碳质燃料元件。外包燃料元件的是烟草/玻璃纤维隔热包裹纸，最好由至少四层组成，从燃料元件的周向起依次为(1)第一玻璃纤维层，(2)第一含烟草薄片；(3)第二玻璃纤维层；和(4)第二含烟草薄片。
文档编号A61M15/06GK1059265SQ9110536
公开日1992年3月11日 申请日期1991年7月30日 优先权日1990年8月29日
发明者杰里·韦恩·劳森, 威廉·詹姆斯·凯西，Iii 申请人:R·J·雷诺兹烟草公司