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用于吸烟制品的基材材料的制作方法
来自 : www.xjishu.com/zhuanli/03/9211
发布时间：2021-03-24
专利名称：用于吸烟制品的基材材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及吸烟制品的改进，特别是那些使用烟草的吸烟制品。香烟、雪茄和烟斗是以各种形式使用烟草的常用吸烟制品。已经提出了许多吸烟产品来作为对各种常用吸烟制品的改进和替换。例如，许多文献提议的制品会产生一种有香味的蒸气和/或看得见的气溶胶。大部分这种制品采用了一燃料源，为的是产生气溶胶和/或对产生气溶胶的材料加热。例如，可见U.S.Patent No.4，714，082 to Banerjee et al.中引用的背景内容。
本发明涉及吸烟制品如香烟，特别是涉及用一个短燃料元件以及和与它分开的气溶胶发生元件的吸烟制品。这种类型的吸烟制品以及有用的和/或用于制备这些制品的材料、方法和/或设备，在下述专利及一专题著作中曾加以指述U.S.Pat.Nos.4，708，151 to Shelar;4，714，082 to Banerjee et al.;4，732，168 to Resce;4，756，318 to Clearman et al.;4，782，644 to Homer et al.;4，793，365 to Sens-abaugh et al.;4，802，562 to Homer et al.;4，827，950 to Banerjee et al.;4，870，748 to Hensgen et al.;4，881，556 to Clearman et al.;4，893.637 to Hancock et al.;4，893，639 to White;4，903，714 to Barnes et al.;4，917128 to Clearman et al.;4，928，714 to Shannon;4，938，238 to Hancock et al.;4，989，619 to Clearman et al.;5，027，837 to Clearman et al.，和5，038，802 to White et al.，以及专题著作“对用加热烟草代替燃着烟草的新香烟样品的化学和生物学研究”，R·J·雷诺兹烟草公司，1988(以下称为“RJR专著”)。这些吸烟制品能给吸烟者提供吸烟的快感，(例如，吸烟味觉，感觉，满足等)。在抽吸这种吸烟制品时，可见的侧流烟以及FTC焦油都产生得很少。
在上述专利和/或出版物中所描述的吸烟制品通常使用一燃料元件(用于产生热量)和一产生气溶胶的元件，这两者在物质的放置上不是合在一起，而是分开的。而且典型的结构是这两者是热交换关系。许多这种气溶胶发生元件就是含有一种或多种产生气溶胶物的基材或载体，产生气溶胶物例如多羟基醇如甘油。当燃料元件燃烧因而基材材料受热时，产生气溶胶物就挥发并散逸形成气溶胶。
以前使用的基材材料包括热稳定材料，当燃料元件燃烧时，它受热并不燃烧或显著分解，这种材料包括吸附剂炭，例如多孔级别的炭、石墨、活性炭，或非活性炭等。其它的热稳定材料包括无机固体，例如陶瓷、玻璃、氧化铝，蛭石、粘土如皂土等。
以前使用的其它基材材料包括纤维质材料，例如纸、香烟纸等。这种材料的特点是在基材中需用大量的气溶胶产生物以防止烧焦。大量气溶胶产生物的存在也促进了气溶胶产生物从吸烟制品的基材向其它元件的迁移。
对于吸烟制品特别是香烟，采用的基材最好是在常规的制造香烟的设备中便于处理，并能含有足够量的气溶胶产生物以保证一支香烟有10-12次以上的抽吸寿命。同样也希望在吸烟制品贮存过程中基材是稳定的，即气溶胶产生物不会向吸烟制品其它部分有显著的迁移。
吸烟制品特别是香烟的这些及其它所希望的性能可由本发明的吸烟制品提供，将叙述如下。
本发明发现，用作气溶胶产生物的多羟基醇(多元醇)如甘油、丙二醇等可藉使用某些粘合剂来稳定之。而且还发现了这些稳定的混合物对某些吸烟制品是有用的，特别是对例如使用短燃料元件以及与之在物质上分置的产生烟状气溶胶的气溶胶发生元件的香烟是有用的。
特别是本发明还发现了气溶胶产生物中可加入粘合剂形成一稳定的密切的混合物，从而使特别在长时间内例如在典型的贮存条件下，气溶胶产生物的迁移量最小。这种稳定的混合物可以喷雾，可以印刷，可以铸造，可以挤压还可进一步压实。这种混合物可与基材底层或基材材料一起使用，或单独作为用于吸烟制品的基材来使用。当受热时，例如由于吸烟制品的燃料元件的燃烧，气溶胶产生物就散逸形成气溶胶。
当不希望拘泥于理论时，可以认为在这里有用的气溶胶产生物同时可作为粘合剂的增塑剂。如同所有真正的增塑剂一样，气溶胶产生物对树脂状物质(即粘合剂)来说是一种相对不挥发的溶剂(室温下)，因此当它与粘合剂结合时，会提高其柔韧性，施工性或耐冲击性。关于这一点可见“增塑剂和增塑作用”，(John Wiley amp; Sons，纽约(1954)一书的第15章溶剂与增塑剂的工艺，可参见所引用的文献资料。
在本发明稳定的基材组合物中，粘合剂和气溶胶产生物的相对量依赖于基材材料的使用条件和场合。通常，气溶胶产生物与粘合剂之比约为3∶1至约40∶1。当这稳定的组合物用在切成填料上时，气溶胶产生物与粘合剂之比至少约为15∶1，优选地约为25-35∶1，最高比约40∶1。若制成铸造片材，最低比约为3∶1，优选比约为8∶1，最高比约为15∶1，当此稳定的混合物印在片状或网状基底上时，气溶胶产生物与粘合剂之比通常约为10∶1，最高比约为15∶1，最低比约为3∶1。
按本发明，一种优选的基底形式是使用一种切成填料作为基材底层，然后施加以含有气溶胶产生物和对其起稳定化作用的粘合剂的混合物。气溶胶/粘合剂混合物的量能足以提供完分量的气溶胶，使每支烟在抽吸过程中约有8-12次抽吸，优选地至少约占15%(重量)的经处理的基材。气溶胶产生物和粘合剂的混合物优选地施加于切成填料如烟草、再生烟草、体积膨胀型烟草、烟草纸等。典型的做法是含有这稳定的混合物的切成填料再制成棒条，用纸包裹起来。
此稳定的切成填料的基材可用一步法或二步法制备。在一步法中，将气溶胶产生物与粘合剂的稳定的混合物与足量的水(为喷雾提供合适的粘度)向切成填料喷雾施加之。然后，在能防止气溶胶产生物有明显损失的足够低的温度(例如达到约100℃)下，将经此处理的切成填料干燥去水。
在二步法中，将气溶胶产生物(如甘油)在一混合器中先喷在烟草上，然后在适于喷雾的粘度下再将粘合剂(如藻酸盐)水溶液喷雾上去，在施加粘合剂水溶液时，最好同时通过低温(例如达约100℃)加热烟草/气溶胶产生物的混合物，以除去过量的水，而气溶胶产生物不致有显著损失。切成填料基底的最终含水量应约为8至12%。
按本发明另一种优选的基材形式是使用片状或网状材料作为基材的底层，然后用气溶胶产生物和粘合剂的稳定的混合物的膜或涂层施加在其表面。通常此混合物含至少约15%(重量)的气溶胶产生物，优选地达约97%(重量)，粘合剂则至少约3%(重量)。气溶胶产生物/粘合剂的混合物的量应足以为吸烟过程中约8-12次抽吸提供充分的气溶胶输送量，优选地至少占整个基材的约15%(重量)。更优选地经稳定化处理的气溶胶产生物的量约为经处理基材的80到200%(重量)。已经涂层的片状材料可聚集制成棒条，并加外层包装。
已涂层的片状材料也可制成切成填料的形式再形成为棒条，加以外层包装。优选的片状材料可用含烟草的纸材料，它可含有木质纸浆或其它填料，以保证其实体性、强度、或稳定性。片或网也可用纸、箔如铝箔、编织的或未编织的网如玻璃纤维簇、膜如某种惰性塑料膜等，经涂层的片状材料另外还可切成股束，然后聚集起来制成棒条，如在Pryor et al.，U.S.Patent No.4，889，143和/或Raker，U.S.Patent No.5，025，814中所叙述的那样。
在本发明基材的一个实例中，基材的底层材料是玻璃纤维簇，并优选地制成截面为园环形的管子，稳定的气溶胶产生物/粘合剂的组合物则作为其芯子。稳定的混合物可通过任一熟练的技艺人员所掌握的方法加入之。在此环形管实例中，方法如注射或挤压都可使用。含有稳定的混合物的此玻璃簇环形管在使用它作为基材的吸烟制品所产生的温度下是热稳定的。
在本发明基材的一种优选的实例中，先制成烟草片或烟草网，例如可用再生烟草的或烟草的纸，然后这种片用例如喷雾法或印刷法覆以涂层。涂层膜的组成含甘油约20%(重量)至95%(重量)，优选地约50到90%(重量)，最优选约79%(重量)到85%(重量);含藻酸铵约1到25%(重量)，优选地约2%(重量)到20%(重量)，最优选地约6%(重量)到5%(重量)，例如可用Kelco Division of Mer-ck amp; Co.，Lnc.，San Diego，CA的产品Amoloid LV(低粘度)或Amoloid HV(高粘度)或Collatex A/RN(Kelco)。
这样制得的含有用藻酸铵稳定化的气溶胶产生物的烟草片可切碎供制成棒条之用，或制成切成填料棒条，以制备用于香烟和其它吸烟制品的基底，若需要的话，可将含有用藻酸铵或其它粘合剂稳定的气溶胶产生物的烟草片制成聚集状网或卷状网，这样制得的网可作为基底来使用。将片作为基材使用的其它改进方法对熟练的技艺人员来说是不难的。
对制备本发明基底有用的另一组合物是用含气溶胶产生物至少约15%(重量)，含粘合剂至少约3%(重量)，含一种或多种填料优选地达约82%(重量)的混合物，这个混合物可经铸造、挤压或其它方式制成片状或膜状材料，填料中最好包含某种形式的烟草。填料材料可选用或辅加一种无机材料如碳酸钙或其它无机盐。
通常，本发明的稳定的片状基材是下述组成的密切混合物，(ⅰ)含有约30到55%(重量)的烟草(例如，切碎的烟草片，磨碎的烟草片，烟草干片，烟草细末，烟草粉，烟草提取物或加工烟草的其它形式)，(ⅱ)含有约0到25%(重量)的一种或多种填料，可用无机填料如沉淀碳酸钙等，(ⅲ)含有约40%到50%(重量)的一种或多种气溶胶产生物(可用多元醇如甘油和/或丙二醇)，(ⅳ)还含有约5到8%(重量)的粘合剂，它使其它组份稳定化并阻止多元醇的迁移。特别优选的粘合剂是藻酸盐如藻酸铵。当将烟草材料用于此混和物时，采用一交联破坏剂即脱模剂以释放烟草中存在的天然粘合剂(如，扇贝类材料)是有好处的。这些释放的天然粘合剂随后用来稳定气溶胶产生物。若需要的话，可使用一种以上粘合剂，例如此释放的天然烟草粘合剂和加入的粘合剂(如藻酸盐)。
基材混合物还可包含任选的增香剂(如可可、甘草、有机酸、薄荷醇、烟草基香料等)。将增香剂优选地以液体或喷雾经干燥的形式加入，而有最好是在将气溶胶产生物加入粘合剂/水的混合物的同时或之后加入。另一做法是将增香剂在工艺过程的其它步骤中干混加入之。
此基材混合物可由水浆料铸造成片、挤压、模压或用其它方式制成所需的片状。这种基材可以聚集网的形式使用，或切碎并聚集制成棒条，或以切成填料形式来使用。这种基材既可作为香烟的唯一基材，也可与其它基材材料混合之后使用，或与之以另外的形式结合使用。所用的其它基材材料例如烟草切成填料或无机基材材料，最后形成的是一种不均匀的基材混合物或含有不同基材材料的片段。
在本发明的另一实例中，增香剂如薄荷醇可直接加入基材组合物中，直接加入薄荷醇的一种方法是先配成水浆料，此浆料中有粘合剂、气溶胶产生物、含薄荷醇的有机或无机填料。用于薄荷醇的特别优选的有机填料是活性炭，它经处理保留约1到50%(重量)，优选地约为5到30%(重量)的薄荷醇。这种碳/薄荷醇的混合物可将活性炭与固体薄荷醇研磨制备之。研磨过程中，薄荷醇蒸发(或升华)，活性炭则吸附和/或吸收薄荷醇。
碳/薄荷醇浆料通常含有约40到90%(重量)的一种或多种气溶胶产生物(可用多元醇如甘油和/或丙二醇)。浆料还含有约5到15%(重量)的粘合剂，以使其它组份稳定，并防止香料和/或气溶胶产生物的迁移。特别优选的粘合剂是藻酸盐如藻酸铵。
如上对于其它基材组合物所述的一样，浆料可铸在基材材料上，且在环境条件下空气干燥除去多余的水分。这种基材组合物可制成切成填料或制成聚集状网，这种以切成填料或聚集状网形式的组合物可再制成直径为7.5mm的用纸包裹的棒条并切成10mm长的段，作为基底使用。在浆料中也可引入其它组份如烟草、无机填料等。正如熟练技艺人所知，其处理方法可根据浆料的稠度改变，例如，稀薄的浆料可喷或印在基材的底层材料上，稍厚的浆料可铸成片状，更厚的浆料可挤压和/或压实制成合适的基材。
在使用藻酸铵作为稳定化粘合剂的那些优选的实例中，优选地加入一螯合剂如碳酸钾、乙酸钾、或其它已知的螯合剂，以适当控制藻酸盐的聚合过程。
本发明的基材材料不管其所用的形状、形式或组成如何，它在贮存过程中仍能将气溶胶产生物保留住，并在吸烟过程中将其逐渐释放出来。足能释放气溶胶产生物的温度是相当低的，其典型值约为180℃到200℃。由此使得吸烟制品所需的燃料量最小。
已发现，在稳定的混合物是采用喷雾法施加时，低粘度粘合剂是很适用的，而高粘度粘合剂则适用于稳定的混合物用铸造法或其它方法制成片或网状结构的情况。在持留能力上(即对气溶胶产生物的粘合即保留)，高粘度粘合剂和低粘度粘合剂之间并无显著的差别。正如熟练的技艺人从此揭示中将会看到，最优选的粘合剂是能有效地保留大量气溶胶产生物的粘合剂。
本发明优选的基材能提供烟草味，能保证气溶胶产生物至多有微量迁移，制备简单，而且便于采用常规设备加入到吸烟制品中。有使用这种基材的典型的香烟结构中，在抽吸香烟时此基材会放出充足量的气溶胶，以确保大量的抽吸次数，而且每次抽吸中有较高的气溶胶含量。在各种香烟结构中，采用了本发明的基底就可以不使用金属的导热体例如以前一些香烟中所用的铝导体结构，而且还可以不使用以前用于某些吸烟制品结构中的防止迁移的措施，这些措施例如是将气溶胶发生元件与燃料元件间隔开来等。本发明的基材不仅稳定，而且也比以前某些基材材料轻，而且能提供其它好处。
此处使用的术语“气溶胶”是指包括可见的和不可见的蒸汽、气体、颗粒等等，特别是指那些吸烟者看得见的呈“烟状”的组分，这些组分是通过燃料元件对于气溶胶产生元件中的材料加热，或在吸烟制品的其它地方形成的。
此处所用的术语“碳质的”是指主要含碳。
此处给出的所有重量百分数除非另有说明，都基于最终组合物的重量。
图1是一种用本发明制备的基材组合物的香烟的构型的截面图。
图1A是图1所示香烟的侧视图。
图2是使用本发明基材的香烟的另一实例的截面图说明。
图2A是用于图2所示香烟的燃料元件的顶视图。
图3是使用本发明基材的香烟的另一实例的截面图说明。
图3A是图3所示香烟的侧视图。
如上所述，本发明特别是涉及用于例如RJR专著香烟等吸烟制品的基材。这些吸烟制品在下述专利中有所叙述U.S.Patent Nos.4，793，365;4，928，714;4，714，082;4，756，318;4，854，331;4，708，151;4，732，168;4，893，639;4，827，950;4，858，630;4，938，238;4，903，714;4，917，128;4，881，556;4，991，596;和5，027，837;也可见欧洲公开专利No.342，538。
图1和1A图示一支香烟，它有一碳质燃料元件10，由玻璃纤维层30、34和烟草纸层32、36交替构成的夹套将燃料元件10环包。沿纵向装在燃料元件的后部并与其后部周围的一部分相接触的是套管12。套管中装有含稳定化气溶胶产生物的本发明的基材材料14，它是与燃料元件隔开的，其中有一段空隙16。套管12周围是一卷切成填料形式的烟草18。香烟的接嘴件(烟嘴)(mouthend piece)由两段组成，即烟草纸段20和低效聚丙烯过滤材料段22。如图所示，有几层纸23、25、27和29将香烟和/或其各个组件包成一体。
燃料元件燃烧所产生的热通过传导和对流传给套管中的基材。在抽吸香烟时，基材所含的气溶胶产生物蒸发，然后冷凝，形成烟状气溶胶，被抽吸流经吸烟制品，并从吸烟制品的其它组件中再吸收附加的烟草和其它香味，然后从烟嘴出来。
试参见图2和图2A的细节部分，这两个图分别图示了本发明香烟的一个优选实例和其对称的燃料元件。如图所示，香烟中有一个分段的燃料元件10，且凹置在一绝缘材料支撑夹套40内。绝缘支撑夹套40的材料是玻璃纤维。
如图2A所示，燃料元件10一般是圆筒状的，且其外表面上有若干个纵向延伸的槽11。燃料元件设计成分段型，它包括纵向排列的三段，即两个末端段42和44以及一个中间段46。当燃料元件定位于图2的香烟中时，末端段42或44中的一个作为燃烧段，另一末端段44或42则作为底层段，中间段46与两个末端段都通过两块截面积缩小的区域41和43所分开(即隔离)。
如图2所示，绝缘支撑夹套40环包着燃料元件10的表面，并延伸到超过燃料元件的两末端，这样燃料元件就隐置在绝缘支撑夹套内。这样的安放有助于夹套的支撑作用。优选的纤维(如，玻璃纤维)夹套在受到燃料元件燃烧时放出的热时会略有收缩，这样就进一步紧包位燃料元件并使它支撑在位。
位于燃料元件10纵向后部的是一气溶胶发生元件，它就是按前面所述方法制备的基材14。基材14内有一种或多种气溶胶产生物和香味组分，此组分因燃料元件燃烧受热而挥发。基材14位于香烟内，与燃料元件10的后端隔开一段距离。这种空间上的隔开关系有助于阻止气溶胶产生物从基材向燃料元件的迁移，并有助于防止基材烧焦或燃烧。
在绝缘支撑夹套40的周围是能渗透空气的包装纸13，包装纸可是一层或两层，这两层各具有不同的孔隙度和灰稳定性。从燃烧段42和隔离段41的交接处附近纵向延伸直至超过基材14，在包住燃料元件和基材的绝缘支撑夹套40的外面又包围着不燃烧的或有箔(例如铝或其它金属)衬的包装纸48。包装纸48优选地是无芯吸材料，它能防止基材14上的气溶胶产生物吸入燃料元件10和绝缘夹套40内，和/或防止前端组合件的其它组件受到沾污。这种包装纸还能最大程度地降低或防止周围空气(即径向的空气)流到纵向位于燃烧段后面的燃料元件的几段，因此有控制氧气的进入从而防止过度燃烧的作用。虽然是不可取地，包装纸48还可延伸到能包住燃料元件10的燃烧端(或超出此端)，并备有许多孔眼(没有图示出)，使受控制的径向空气流到燃料元件的燃烧段以供燃烧。
纵向位于基材14后部的是一空间50。空间50作为冷却和成核室，在其中由基材排出的热挥发性材料冷却形成气溶胶。空间50可全部或部分地(即图中的52)填以烟草或再生烟草(例如以切成填料的形式)，或填以其它烟草材料(例如烟草纸等)，为气溶胶提供附加的烟草香味。
位于香烟接嘴端的是一接嘴件，它由两部分组成，即(ⅰ)含有例如烟草纸的烟草柱体22和(ⅱ)含有过滤材料(例如由未编织的聚丙烯纤维构成的聚集状网)的低效过滤元件22。
本发明香烟的上述各个元件一般都是用纸包住的，各个段通过用纸包住而连结在一起。包基材的纸用一无芯吸纸是有利的。这些纸在图2中用数字23，25，27和29表示。
使用香烟时，吸烟者点燃燃料元件10(例如用一香烟打火机)，燃烧段42燃烧并产生热，在吸烟者抽吸的过程中，空气沿着燃烧段42(包括其下凹的槽11)的外围通过，并穿过支撑绝缘夹套40。吸入的空气由于与燃料元件的燃烧段接触并因从燃料元件中辐射出的热而提高温度，受热空气又藉对流将热传给基材14，此传递的热使基材中的气溶胶产生物和香味材料挥发。此挥发物质排出基材，然后在穿过空间50的过程中冷却，形成气溶胶。此气溶胶穿过烟草或烟草纸52和20，吸收附加的烟草香味，穿过滤纸材料22进入吸烟者的口中。由于燃料元件44的底层部分在抽香烟过程中是不燃烧的，因此燃料元件作为整体在香烟中将保留下来，不会从香烟中移位排出。当燃料元件自行熄灭不再产生热量时，香烟也就吸光了。
如图1和2所示，基材位于燃料元件的后部，与燃料元件的后端相隔开，其间有一空气空间即间隔。这可以通过在制造过程中将基材贴合在绝缘夹套的内表面或在处于夹套内的燃料元件和基材之间提供间隔来实现的。这个间隔是为了防止从燃烧着的燃料元件后部发出的热气体使基材材料烧焦。这个间隔也有助于阻止气溶胶产生物从气溶胶发生元件向香烟的其它组件特别是燃料元件的迁移。燃料元件的后端与基材的前端之间的间隔视需要情况为1mm到10mm，优选地约2mm到5mm的间隔。
如图2所示，还在基材后部留有另一个空间，这个空间是气溶胶形成的区域，其长度优选地约为1到20mm。这个气溶胶形成区位于任何的烟草切成填料或烟草纸等区的前面，使气溶胶能通过并吸收烟草香味。
图3显示了另一种能采用本发明基材的香烟的实例。如图所示，一个多层的绝缘支撑夹套环包在燃料元件10的周围，其环包长度超出燃料元件的两端，这样燃料元件就隐置在绝缘支撑夹套内。如图3A所示，此多层绝缘夹套包含C-玻璃纤维和烟草纸的交替层，其安排是呈从燃料元件轴向外发射的同心环，这些层按下述次序(a)C-玻璃62，(b)烟草纸64，和(c)C-玻璃66，和最外层的包装纸13。
直接位于绝缘燃料元件10的后面，紧接着是一个气溶胶发生元件，它就是如本发明所述制备的基材14。在这一最优选的实例中，基材组合物的稳定化本性连同燃料元件10是隐置在绝缘夹套内的结构，都有助于气溶胶产生物由气溶胶发生元件出来向香烟的其它组件迁移，基材14含有一种或多种稳定的气溶胶产生物和任选的香味组分，它们因燃料元件燃烧产生的热而挥发出来。
能渗透空气的包装纸13可以只是一层，或是具有不同孔隙度和灰稳定性的两层。在距香烟点燃端约2到8mm处包裹住绝缘燃料元件的是一个不燃烧或有箔(例如铝或其它金属)衬的包装纸48。包装纸48优选地是无芯吸材料，它能防止基材14上的气溶胶产生物吸入燃料元件10和绝缘夹套内，和/或防止前端组合件中其它组件的沾污。这种包装纸还能最大稳度地降低或防止周围空气(即径向空气)流到纵向位于燃料元件前端后面的其它部分，因此有控制氧气的进入并防止过度燃烧的作用。虽然是不可取的，包装纸48还可延伸到能包住燃料元件10的燃烧端(或超出此端)，并备有许多孔眼(没有图示出)，使受控制的径向空气流到燃料元件的燃烧段，以供燃烧。
纵向位于基材14后面的是一烟草纸段68，这种烟草纸通常向由气溶胶发生元件产生并流过来的气溶胶提供烟草香味。
位于香烟接嘴端的是一个接嘴件，它由两部分组成，即(ⅰ)烟草棒条或卷，由例如烟草切成填料构成的烟草柱体20和(ⅱ)含有过滤材料(例如由未编织聚丙烯纤维制成的聚集状网)的低效过滤元件22。
本发明香烟的上述各个组件一般都是用纸包住的，各个段通过用纸包住而连结在一起。包基材的纸用无芯吸纸是有利的，这些纸在图3中用数字23，25，26和27表示。烟嘴用纸29则用来将接嘴件和前端组合件连接起来。
吸用香烟时，吸烟者点燃燃料元件10，例如用一香烟打火机。燃料即行燃烧产生热，在吸烟者抽吸过程中，空气沿燃烧着的燃料元件10的外围通过，并穿过支撑绝缘夹套。吸入的空气由于与燃料元件的燃烧段接触并因从燃料元件中辐射出的热而提高温度，受热空气又藉对流将热传给基材14，此传递的热使基材中的气溶胶产生物和香味材料挥发。挥发物质在它穿过基材的过程中形成气溶胶，然后气溶胶在吸烟过程中穿过其它组件，此气溶胶穿过烟草或烟草纸68和20，吸收附加的烟草香味，穿过过滤材料22，进入吸烟者的口中。
如图示的实例所述，气溶胶发生元件包含一载有气溶胶产生物的基材。本发明典型的基材包括一作为载体的底层材料和在此处通常称作基材组合物的稳定的气溶胶产生物。优选的基材组合物在吸烟制品不抽吸时能保留住气溶胶产生物，而在抽吸时将其释放。最优选的是在本发明的基材底层组合物和/或基材组合物中加入一些烟草。烟草的形式可以按需要而异，用于基材组合物中的可以是多于一种的烟草形式。
本发明的稳定的基材组合物包括气溶胶产生物(如甘油)和粘合剂。可将烟草提取物和/或烟草薄片加入基材组合物，也可以将基材组合物施加到烟草切成填料上或与之混合后使用。用于香烟和其它吸烟制品的基材是将最终的基材组合物和任选的底层或载体材料加以纸包装的形式提供的。
本发明可将一种或多种粘合剂与一种或多种气溶胶产生物结合制成稳定的基材组合物。优选的粘合剂包括藻酸盐如藻酸铵、藻酸丙二醇酯、藻酸钾和藻酸钠。这些藻酸盐特别是高粘度的藻酸盐，可与控制量的自由钙离子连合使用。
藻酸盐粘合剂在世界上有许多商品可用。提供这类商品的公司有American Roland Chemical Corp.，Farmingdale，NY;Belmont Chemicals，Inc.，Passaic，NJ;Colony Import amp; Export Corp.，Garden City，NY;Food Ingredients，Inc.，Fort Lee，NJ;Grinstead Products，Industrial Airport，KS;Gum Technology，Flushing，NY;Gumix Interna-tional，Fort Lee，NJ;Kelco，Inc.，San Diego，CA;Meer Corp.，North Bergen，NJ;Multi-Kem Corp.，Ridgefield NJ;National Stabilizers，Duarte，CA;Orion Group(USA)，Ltd.，San Jose，CA;Pacific Gate-way，San Francisco，CA;Penta Manufacturing Co.，Fairfield，NJ;Protan，Inc.，Portsmouth NH;Sanofi Bio-Indust.Inc.，Germantown，WI;Skymart Enterprises，San Gabriel，CA;Spice King Corp.，Culver City，CA;TIC Gums，Inc.，Belcamp，MD;Wego Chemical amp; Mineral Corp.，Great Neck，NY和Zumbro，Inc.，Hayfield，MN.
为此用途单独使用的或与其它粘合剂(如薄酸盐)混合使用的另一类优选的粘合剂是在烟草中天然存在的粘合剂(如果胶等)。此处所用的术语“天然烟草果胶粘合剂”是指“释放”的烟草果胶，它包括在烟草中从天然存在状态藉化学方式或其它方式释放出来的果胶。换句话说，释放出的果胶已不再是结合于烟草结构中的。因此，这一术语包括游离果胶酯酸或果胶酸，以及可溶性盐例如果胶酸和水溶性果胶酸的钠盐、钾盐和铵盐，不溶性盐例如果胶酸和水溶性果胶酸的钙盐和镁盐，具体是何物质取决于用怎样的方法从天然存在的不溶性来源中释放并获得它们。关于这方面的情况例如可见U.S.3，435，829 to Hind et al.，它列在本发明的参考资料目录中。
烟草可用能破坏材料内果胶的碱土金属交联键的试剂来处理。这种试剂通常称为“交联破坏剂”或“果胶释放剂”。一种优选的交联破坏剂是正磷酸氢二铵。
其它有用的粘合剂包括羟丙基纤维素如Aqualon Co.的Klucel H，羟丙基甲基纤维素。如Dow Chemical Co的Methocel K4MS，羟乙基纤维素如Aqualon Co的Natrosol 250 MRCS，甲基纤维素如Dow Chemical Co的Methocel A4M，羧甲基纤维素钠如Hercules lnc，的CMC 7HF和CMC 7H4F。其它可用的粘合剂包括淀粉(如谷类淀粉)，瓜耳胶，角叉胶，制槐豆胶，和黄原胶。
优选的气溶胶产生物的例子包括多羟基醇(如甘油、丙二醇、三甘醇和四甘醇)，单、二或多羧酸的脂族酯(如，硬脂酸甲酯，十二双酸二甲酯和十四双酸二甲酯)，Lonza，Inc，的Hystar TPF等以及它们的混合物。例如，将甘油，三甘醇和Hystar TPF可混合在一起制成气溶胶产生物。气溶胶产生物可作为粘合剂本身的一个组成部分(例如当粘合剂是藻酸丙二醇酯时)提供，也可以采用多种气溶胶产生物的组合。
根据上述可以认为在这领域中具有普通技术的人员就可以确定该用各种合适的气溶胶产生物和粘合剂的何种适当的组合，例如可以为一已选定的气溶胶产生物选择一能使之稳定的粘合剂，所选的粘合剂又能被该选定的气溶胶产生物所水解(或增塑)。
气溶胶产生物可包括挥发性的或其它的增香剂以及烟草香味改进剂。合适的增香剂有薄菏醇、香草醛、可可、甘草、有机酸、高果糖玉米浆等。烟草香味改进剂例如乙酰丙酸、乙酰丙酸的金属盐(如钠盐，钾盐，钙盐和镁盐)等都可使用。香烟制品其它适用的增香剂在Leffingwell等“用于香烟产品的烟草香味”(1972)一书和欧洲公开专利No.407，792中有描述。
无机材料视需要可作为填料加入本发明的基材组合物中。这类无机材料通常应是纤维状、薄片状、结晶状、无定形、空心状或颗粒状的。适用的无机填料有碳酸钙、硫酸钙颗粒、氧化镁、氢氧化镁、珍珠岩、合成云母、蛭石、粘土、热稳定碳纤维、氧化锌、片钠铝石、低密度碳酸钙、空心球、玻璃球、玻璃泡、热稳定碳微球、氧化铝，用一种碳质组分聚结的碳酸钙，用一种有机材料聚结的碳酸钙，经低密度处理的碳酸钙等等。
本发明基材组合物的典型提供方式是先制成含有气溶胶产生物，粘合剂和基材组合物的任何其它组分的水浆料。然后此组合物经熟练技艺人员掌握的任何方法加工制成香烟和其它吸烟制品所适用的基材。其中几种优选的方法包括(1)将气溶胶产生物/粘合剂的稳定的混合物喷在基材底层材料如烟草切成填料等的上面;(2)将气溶胶产生物/粘合剂的稳定的混合物印刷在或以其它方式膜覆在固体底层材料例如再生烟草纸、其它纸(例如含其它材料的纸浆)等的上面;(3)将含有气溶胶产生物/粘合剂的稳定的混合物和一种或多种填料如无机填料(如CaCO3)和/或有机填料(如烟草)的浆料铸成片然后干燥之，制成相对干的可使用的片;(4)将比较厚的浆料挤压成分散的有一定形状的颗粒，而其中或其上含有一个或多个通道，以增大其表面积;(5)制成致密产品，其方法是将挤压成的稳定的混合物经一步或多步处理(例如使用离心力)增加其致密度，可见U.S.Patent No.4，893，639 to White。
也可视需要将其它材料如乙酸钙、碳酸钾、PH控制剂、尿素、氨基酸、氯化钾和/或氢氟化钙加入铸造用的浆料中。通过喷雾、印刷、铸造、挤压和/或致密化处理来制备这类基材的方法和设备都是商业上现成有的，而且熟练的技艺人员不难掌握。
当藻酸铵粘合剂用于本发明的铸造片型组合物中时，优选地加入螯合剂。典型的做法是将螯合剂(如正磷酸氢二铵、柠檬酸钠、碳酸钾、柠檬酸钾、六偏磷酸钾、焦磷酸四钠等)以足以控制浆料中游离钙离子浓度的量加入到基材组合物浆料中。
在室温或稍高些的温度下将制得的基材材料干燥除去多余的水分，但不得除去需用的组分如气溶胶产生物、香味组分等。视需要钙盐的水溶液可施加于已形成的基材上面。
本发明最优选的基材组合物含有一些在制备过程中加入的烟草。烟草加入的类型很多，包括烟草提取物、烟草细末或粉尘、切碎或磨碎的烟草片，烟草干，体积膨胀型烟草填料和其它加工形式的烟草等，以及上述形式的结合。
特别适用的烟草类型是烟草切成填料(例如其宽度约为1/15英寸到1/40英寸，长度约为1/4英寸到3英寸的细丝或束丝)，烟草切成填料还可以用烟草片，体积膨胀型或膨化型的烟草片，经加工的烟草干包括切一卷加工的或切一膨化加工的烟草干，或者再生烟草材料的形式来提供。
可以使用的加工烟草在下述专利中描述U.S.Patent No.5，025，812 to Fagg et al.，或U.S.Patent Nos.5，065，775 to Fagg和5，131，414 to Fagg et al.再生烟草材料可用如U.S.Patent No.5，099，864 to Young et al.所述的片铸技术，或用如U.S.Patent Nos.4，962，774 to Thomasson et al.和4，987，906 to Young et al.，所述的造纸技术，或用如U.S.Patent No.4，821，749 to Toft et al.所述的挤压技术;或用如U.S.Patent 0.5，095，922 to Johnson et al.所述的体积膨胀技术获得。
上述作为基材制得的切成填料可以以包在圆筒形烟卷即烟草材料包装在纸中的形式加入香烟中。使用熟练技艺人员所熟知的香烟条制造技术和设备就可将烟草切成填料制成上述纸包的园筒形烟卷。
此处适用的另一种烟草形式是烟草纸，例如可将由Kimberly-Clark Corp提供的P-144-GNA烟草纸网按U.S.Patent No.4，807，809 to Pryor et al中实施例2的方法聚集制成圆筒状的段。
此处适用的另一种烟草形式是细分散烟草材料，包括烟草粉和细分散的烟草片，典型的做法是将细分散的烟草材料载置在位于气溶胶产生元件内的基材中。然而，细分散烟草材料也可加入燃料元件中。
此处适用的又一种烟草形式是烟草提取物。典型的烟草提取物制法是用一溶剂来萃取烟草材料，所用的溶剂如水、二氧化碳、六氟化硫、烃如己烷或乙醇、卤化碳如商业所用的氟利昂、以及其它有机和无机溶剂。烟草提取物包括将上述萃取液经喷雾干燥或冷却干燥后的产品、烟草香油，烟草香精和其它。制备合适烟草提取物的方法在下述专利中有描述U.S.Patent Nos.4，506，682 to Mueller，4，986，286 to Roberts et al.，5，005，593 to Fagg;5，060.669 to White et al.，5，121，757 to White et al.，和5，131，415 to Munoz et al.，和欧洲公开专利No.338，831同样有用的是如U.S.Patent No.5，016，654 to Beznasek et al.所述的有香味的烟草组合物。另一种烟草类型是经酶催化处理的烟草提取物。
本发明优选的基材组合物一般包含至少约15%，经常至少约20%，时常至少约25%，常常至少约30%，有时至少约40%(重量)的气溶胶产生物。典型的做法都是基材组合物含有达约70%，通常达约60%(重量)的气溶胶产生物。基材组合物含有约达20%，优选地约为3至15%(重量)的粘合剂，含有约达80%，特别优选地约为40到75%(重量)的填料组分。填料组分可以是有机填料(如烟草粉或磨碎的烟草片)和/或无机填料(如沉淀碳酸钙)。
也可以将为基材组合物提供足够香味的适量增香剂加入基材材料中，同样地，视需要也可将碳质材料(如热解的α-纤维素)加入基材材料中，通常达到约全部基材材料干重的10%(重量)。然而，这种碳质材料并不是基材材料的必要组分。基材材料可以不含此碳质材料。虽然大部分吸烟制品中并不必要，基材组合物可以制成是可燃的，和/或将它与其它可燃的基材材料混合。
本发明的一种优选基材因此是一个密切的混合物，含有(ⅰ)烟草(如切碎的烟草片、磨碎的烟草片、烟草干的碎段、烟草细末、烟草粉或烟草提取物或其它形式的加工烟草)，并可含有(ⅱ)无机填料。基材还包含比较高含量的稳定的气溶胶产生物(可用多元醇如甘油)和粘合剂，粘合剂的作用是将基材组合物的各组分保持在一起。特别优选的粘合剂是藻酸盐如藻酸铵。
这种含烟草的基材也可含有某些密切混入的增香剂(如可可、甘草、有机酸、薄菏醇等)。含烟草的基材可从水浆料铸造成片，或以挤压形式获得。这种含烟草基材可以是以再生烟草的形式，并可作为香烟的单一基材材料单独使用。或者，这种含烟草的基材可以与其它基材材料如烟草切成填料或无机基材材料在物质上混合起来或以其它方式结合起来使用。
本发明的另一种优选实例是将增香剂如薄荷醇直接加入基材组合物中。在一个实例中，稳定的片状基材是一个密切的混合物，含有约30到55%(重量)的烟草(如切碎的烟草片、磨碎的烟草片、烟草干碎段、烟草细末、烟草粉、烟草提取物、或其它形式的加工烟草)，含有约1到25%(重量)，优选地约为2到15%(重量)，最优选地约为5到8%(重量)的一种或多种有机填料如活性炭，非活性炭。优选的有机填料是活性炭，它优选地含有约1到50%(重量)的薄荷醇，更优选地是含有约5到30%(重量)的薄荷醇。基材还含约40到90%(重量)的一种或多种气溶胶产生物(可用多元醇如甘油和/或丙二醇)。基材又含约5到15%(重量)的粘合剂，它用来稳定其它组份，并阻止香味材料和/或气溶胶产生物的迁移。特别优选的粘合剂是藻酸盐如藻酸铵。
含薄荷醇的基材可由水浆料铸造成片，或以挤压形式获得。这种含薄荷醇的基材可用铸造法施加到再生烟草片上，或与其它基材材料如烟草切成填料或无机基材材料在物质上混合之或以其它方式结合使用。
如上所述，本发明的基材组合物可以以混合或其它方式施加到任一形式的烟草特别是切成填料上。烟草种类是可以不同的，包括烟熏白菜烟草、马里蓝和东方烟草、稀有的和特种的烟草、以及它们的混合物。这种烟草切成填料以下列形式提供体积膨胀型或膨化型的烟草片、经加工的烟草干碎段(如切-卷或切-膨化的)、再生烟草材料如(ⅰ)在U.S.Patent Nos.4，887，618 to Bernasek et al.，和4，941，484 to Clapp et al.中所述的脱蛋白质烟草材料，(ⅱ)在U.S.Patent Nos.3，353，541和3，420，241 to Hind et al.和3，386，449 to Hind，4，987，906 to Young et al.和5，099，864 to Young et al.，中所述的含磷酸盐的再生烟草材料，(ⅲ)在U.S.Patent No.4，962，774 to Thomasson et al.，和由Voges编的烟草百科全书P.389，TJI(1984)中所述的再生烟草材料(ⅳ)在U.S.Patent Nos.5，056，537 toBrown et al.和5，074，321 to Gentry et al.中所述的再生烟草材料，以及它们的混合物。
本发明的基材材料可以象在制造香烟的各步过程中常规做的那样喷洒施加之。例如，可象在香烟切成填料加工过程中进行的那样对基底材料施加增香剂。合适的增香剂包括香草醛、可可、甘草、薄荷醇等。香味改进剂也可施加于基底材料。乙酰丙酸类的香味改进剂可施加于基材组合物(例如其量约为0.01到2%，通常约为0.2到0.6%，基于基材材料的干重)。碳酸钾类的香味改进剂也可施加于基材材料(例如其量少于约5%，通常约为2到3%，基于基材材料的干重)。
气溶胶产生物和保湿剂如甘油和丙二醇可施加于配制后的基材材料。这种组分用通常对喷洒组分所用的方法(但可以任何所需的量)施加于基材组合物，当不拘泥于理论时，可以认为这种附加的喷洒组分在经历一段时间后通过基材上面或其中的粘合剂使之粘合或稳定化。
香烟(或吸烟制品)中的其余组件也可含有一种或多种类型的烟草，这是有利的。例如，烟草可加入和/或包住燃料元件。同样地，烟草可以各种方式加入香烟的接嘴件内，使得各种有香味的烟草组分能转移到气溶胶中。用于吸烟制品的这些不同段内的烟草类型和形式可以多种多样，包括烟熏白菜烟草、马里蓝和东方烟草、稀有的和特种的烟草、以及它们的混合物。
所用的燃料元件必须符合三个标准;(1)它们必须是易点燃的，(2)它们必须提供足够的热量以产生约5-15次，最好约8-12次抽吸的气溶胶;(3)它们对香烟不应产生有异味的或令人不快的气味。优选地由含碳和粘合剂或碳、烟草和粘合剂的可燃组合物制备燃料元件，但其它可燃组合物也可使用。
视需要也可将不燃烧的填料如碳酸钙、聚结碳酸钙等加入燃料组合物中，通过减少其中可燃物质的含量以便控制燃料元件燃烧时产生的热量。在燃料组合物中填料的含量一般少于约50%(重量)，优选地少于约30%(重量)，最优选地含约5到20%(重量)。可参见U.S.Patent No.5，105，836 to Gentry et al.。
此处所用的优选燃料元件主要含碳质材料。碳质材料的碳含量宜高于约60%(重量)，优选地高于约70%(重量)，最优选地高于约80%(重量)。香料、烟草材料、填料(如粘土或碳酸钙)、燃烧添加剂、燃烧改进剂等都可加入燃料元件中。
燃料元件的密度通常宜大于约0.5g/cc，更好大于约0.7g/cc，最好大于约1g/cc，但一般不超过2g/cc。燃烧前燃料元件的长度一般小于约25mm，时常小于约17mm，其典型长度约10-12mm或更短。
碳质燃料元件的实例组合物在下述专利中有描述Banerjee等人的美国专利No.4，714，082;以及欧洲公开专利No.236，992和407，792;它们正列在本发明的参考资料目录中。其它可例举的碳质材料是椰子壳碳如PXC碳和PCB碳，以及Calgon Carbon Corp.的Lot B-11030-CAC-5，Lot B-11250-CAC-115和Lot 089-A12-CAC-45等实验碳。
其它的燃料元件可从磨碎的烟草材料、再生烟草材料，经热处理或热解的烟草材料，纤维素材料改性的纤维素材料等获得，可例举的材料在下述专利及一书中有描述Miano美国专利等人的No.3，931，824.和Sittig，烟草取代物Noyes Data Corp.(1976)。
一种合适的燃料组合物含有约60到99%(重量)的碳，约1到20%(重量)的合适粘合剂，约1到5%(重量)的能释放氨的化合物，约2000到20，000ppm的钠(Na)。后者的测量方法是用电感耦合等离子原子发射光谱(ICP-AES)。在燃料组合物燃烧条件下能释放氨的化合物可用化合物如尿素、无机或有机盐(如碳酸铵、藻酸铵、或磷酸一、二或三铵)、氨基糖(如脯氨酸果糖或天冬氨酸果糖、氨基酸特别是α-氨基酸(如谷氨酰胺、甘氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、氨基丙酸、胱氨酸、天冬氨酸、苯基丙氨酸或谷氨酸)、二或三肽、季铵化合物等。
用于本发明吸烟制品的碳质燃料元件可以模制、机械加工、压制或挤压成所需的形状。用模制方法，可以使燃料元件中含有槽、沟、通道或空心区。
优选的挤压碳质燃料元件的制备方法是先将95份碳质材料、20份粘合剂和20份烟草(如烟草粉和/或烟草提取物)与充足的水(或Na2CO3水溶液)混合成一种可挤压的混合物，然后用柱杆式、螺旋式或活塞式挤压机将此混合物挤压成所需形状并含有所需数目的槽或空心区的的挤压物。
视需要燃料元件可至少部分地用一衬垫(例如至少一层纸)包住，它包围燃料元件周围的长度(见图2)。这样，衬垫就位于燃料元件和绝缘支撑材料内表面之间。这一层或两层衬垫最好沿着绝缘支撑材料内表面的一段延伸。更好的是衬垫完全包住燃料元件而且沿着绝缘支撑部件的全段延伸。最优选的衬垫是烟草纸(如烟草/木纸浆纸，可利用Kimberly-Clark的P-2831-189-AA)或含碳纸(如磺-木纸浆-烟草于纸，可利用Kimberly-Clark的P-2540-136E)。
当用于香烟时，燃料元件(有或无衬垫)用绝缘和/或支撑材料包住。绝缘支撑材料(ⅰ)应能使吸入的空气穿过，(ⅱ)其所处的位置和构型应能将燃料元件包住在位。在一些实例中，绝缘和/或支撑材料是压紧在燃料元件周围的，因此保证其中燃料元件定位良好并稳定，且仍是滑动配合。
在本发明的香烟中，燃料元件可隐置在绝缘和/或支撑夹套内。夹套的长度延伸超出燃料元件的两端，其实际长度则按所需的各种燃烧和传热特性来确定。夹套可与燃料元件的两端齐平，或可越出这两端约0.5mm到3mm，较好约1到2.5mm，最好约1.5到2mm。
包住燃料元件的绝缘和/或支撑材料的组分可以不同。这种材料宜用不燃烧或者虽燃烧但不致碎裂的材料。适用材料的例子包括玻璃纤维和在下述专利和专著中有描述的其它类型的材料White等人的美国专利No.5，105，838，欧洲公开专利No.336，690;RJR专著supra P48-52。
其它合适的绝缘和/或支撑材料的例子是玻璃纤维和烟草混合物，如在下述专利中有描述Clearman等人的美国专利No.4，756，318和Lawson等人的美国专利No.5，065，776和White等人的No.5，105，838。
其它合适的绝缘和/或支撑材料是聚集纸型材料，它螺旋形地包在或以其它方式绕在燃料元件的周围。合适的纸型材料包括经处理的纸，含碳质材料的纸，含烟草的纸，木纸浆纸，硫酸盐纸，木纸浆/碳酸钙的纸，含碳质材料、木纸浆、烟草和填料的纸，如在未审定的U.S.Patent No.5，105，836 to Gentry et al.中所述。纸型材料可聚集或卷曲聚集在燃料元件的周围;或使用Decoufle s.a.r.b的CU-10或CU20S棒条制造设备。连同Hauni-Werke的KDF-2棒条制造设备或使用在U.S.Patent No.4，807，809 to Pryor et al.中所述的设备聚集成一棒条;或沿着燃料元件的纵向轴包在燃料元件的周围;或制成纸型片构成的纵向延伸束，其制法是用此处列在本发明参考目录中的U.S.Patent Nos.4，889，143 to Pryor et al和5，025，814 to Raker所述类型的设备。
纸型片材料的例子可用P-2540-136-E碳纸和Kimberly-Clark Corp.的P-2674-157烟草纸，这种材料的纵向延伸束(如宽约1/32英寸的束)。燃料元件也可用烟草切成填料(如经约2%(重量)碳酸钙处理的烟熏烟草切成填料)包住。延伸束的数目和位置或聚集纸的聚集方式应能足够紧地保持、支撑或以其它方式将燃料元件固定在香烟内。
如图1-3所示，燃料元件周围的绝缘和/或支撑材料的外面是用包装纸包住的。这种包装纸可为一或二层，其空气渗透性和灰稳定性可以不同。具有这些性质的纸在U.S.Patent No.4，938，238 to-Barnes et al和U.S.Patent No.5，105，837 to Barnes et al中有描述。适用的包装纸的例子可用Kimberly-Clark Corp的P-850-63-5，这种包装纸的一部分再用第二层即外层包装纸包住。适用的外层包装纸的例子可用Kimberly-Clark Corp.的P-850-61-2。另一种适用的包装纸是Kimberly-Clark Corp.的P-3122-153。
最优选的外层包装纸是无燃烧倾向、很低的孔隙率和/或化学处理的纸，而且最好的是沿距香烟点燃端约2mm到8mm(最好约3mm到6mm)的长度上内层包装纸是裸露着的。外层包装纸还至少应包住气溶胶发生元件长度的一部分。外层包装纸的作用是有助于防止燃料元件显著地燃烧到其前端以外的区域。视必须或意愿，紧靠燃料元件所用的纸。特别是那些位于燃料元件不燃烧部分外面的包装纸可涂上燃烧阻滞剂，如氯化钙或正磷酸氢二铵的水溶液。
在本发明的大部分实例中，燃料元件和基材的组合(也称为前端组合件)后接一个接嘴件，虽然也可以将此燃料元件和基材的组合物与可重复使用单独烟嘴接起来使用，接嘴件为挥发的气溶胶产生物流入吸烟者口中提供通道;并也可进一步为挥发的气溶胶产生物提供香味。接嘴件的典型长度约为4mm到85mm。
接嘴件的长度应使(ⅰ)燃料元件的燃烧段远离吸烟者的手指;和(ⅱ)炽热挥发性气溶胶产生物在达到吸烟者口中之前有充分时间得以冷却。在接嘴件内紧靠气溶胶发生元件之后有一空间是很有必要的。例如，在紧靠气溶胶发生元件的后面和任何烟草切成填料，烟草纸或填料碎段的前面留有至少长约10mm的空间。
接嘴件内可以有一段聚集状烟草纸或烟草切成填料之类的东西。这一段可直接位于基材后面或与其隔开一段距离。可将聚集状碳纸段装在接嘴件内，特别是为了将薄荷醇香味引入气溶胶。合适的聚集状碳纸碎段在欧洲公开专利No.432，538中描述。视需要也可用一段与水溶性烟草提取物紧密接触的未编织的聚丙烯或聚酯的聚集状网。这种段在U.S.Patent Nos.5，076，295 to Saintsing和5，105，834 to Saintsing et al中有描述。
适用的接嘴件对气溶胶产生物来说通常是惰性的，它应使由于冷凝或过滤引起的气溶胶损失达到最小，并应能经受香烟制品在使用时的温度。可作为例子的接嘴件有增塑纤维素乙酸酯管(如可用American Filtrona Corp.的SCS-1)，聚酰亚胺管(可用E.J.dupont de Nemours的Kapton)纸板的或厚纸的管，铝箔的纸管。
管状接嘴件与香烟前端组合件(即燃料元件和基材的组合)是紧连着的。接嘴件的截面形状和截面尺寸最好与前端组合件实际上是一致的。前端组合件和接嘴件用一外包的烟嘴用纸连接起来。
吸烟制品的接嘴端最好装有一过滤元件，部分是美观的缘故。最好用不会明显影响气溶胶量的低效过滤元件。合适的过滤材料包括低效纤维素乙酸酯或聚丙烯屑，挡板模塑或空心模塑的聚丙烯材料，未编织聚丙烯材料的聚集网，或纤维素乙酸酯或纸的聚集网。可以使用U.S.Patent No.4，807，809 to Pryor et al.的实施例1中所述的过滤棒条成型机将未编织聚丙烯网(用Kimberly-Clark Corp的PP-100-F)聚集来获得合适的过滤元件。
吸烟制品的全长，或其任一部分长度，可用香烟纸包住。图1型香烟的优选的纸，如用于包裹热导体元件的纸，在吸用吸烟制品的过程中应该是不会明火燃烧的，即具有控制的闷烧性能，而且会产生灰。作为例举，这种类型的香烟纸在U.S.Patent No.4，779，631 to Durocher et al.和欧洲公开专利No.304，766中有描述。合适的包装纸可用Kimberly-Clark Corp的P-1981-152，P-1981-124和P-1224-63。合适的用于图2和图3型香烟的纸包括Kimberly-Clsrk\'s P-2831-189-AA和P-3122-153。烟嘴用纸可包住吸烟制品的烟嘴端。合适的烟嘴用纸是经“起不粘唇作用”的材料处理的无孔隙烟嘴用纸，这种纸对熟练技艺人来说是不难了解的。
本发明将进一步结合下述有助于理解本发明的实施例来说明，但这并不说明仅局限于这些实例。除另行说明外，此处用的所有百分数都是重量百分数。所有的温度以摄氏温度表示。
实施例1一般技术本发明的稳定的基材组合物通过下列的一般技术制备。
首先将粘合剂如藻酸铵和过量的水混合(水与粘合剂之比例如约70∶1(份))约5分钟，使粘合剂充分水合。其次，将气溶胶产生物，或这类材料混和物例如甘油和任选的增香剂加入到藻酸盐水浆料中，然后搅拌使之充分混和。如果藻酸铵作为粘合剂，可视需要将或多种螯合剂例如K2CO3溶液等加入浆料中。最后，加入若干种干配料(它们也可预先一起混和，若需要的话)例如CaCO3沉淀和/或烟草，连续搅拌以形成水浆料形式的密切的混和物。
最后的浆料可进一步用水稀释以形成可喷雾或可印刷的混和物。然后将这种混和物施加合适的基材底层材料例如烟草切成填料、烟草纸片等。如需要，未经稀释的浆料可铸造在合适的表面上，例如高密度聚乙烯片，其尺寸约2英寸×3英寸(50.8mm×76mm)，厚约0.010到0.080英寸(约0.25mm到2.0mm)，然后经空气干燥。
所得到的铸造片也可切碎，例如每英寸约32刀，然后以此切成填料的形式用作基材，或与烟草切成填料或其他基材材料混和形成最后的基材。
实施例2水浆料按下列配方制备薄酸铵 6.0%(重量)Kelco HV甘油 45.0%(重量)K2CO31.0%(重量)CaCO33.0%(重量)烟草(美国式共混) 45.0%(重量)
将该浆料以约0.04英寸(约1mm)的厚度铸造在聚乙烯片材上，空气干燥之，然后切割成如同烟草切成填料那样的条子。此基材材料用包装纸紧紧包住，然后切成直径7.5mm，长10或15mm的碎段，这两种长度的皆可作为基材使用。
实施例3这里的稳定的基材组合物是按两步方法制备。首先将30.5份的1∶1水甘油溶液喷洒在69.5份的再生烟草切成填料上，然后将这样处理过的烟草用实验用标准加热枪(型号HG-75/B，Master Appli-ance Corp of Racime，WI)在90℃空气温度下干燥足够时间，使最后的水分含量为约12-15%。
然后将含有99∶1的薄酸铵(Kelco Co.Amoloid LV)水溶液作为粘合剂溶液喷洒到上述处理干燥过的烟草上，以产生含有1份粘合剂和99份的烟草和甘油(以干重为基准)的基材产物。将它用标准加热枪在约90℃空气温度下干燥，以形成含有约8-12%最后水分含量的基材组合物。
实施例4这里的稳定的基材按一步法制备。将30份甘油和1份Amloild LV藻酸铵粘合剂(加以足够量的水制成可喷洒的混和物)喷洒在69份美国产混和烟草切成填料上。这样喷洒处理过的烟草然后用实验用标准加热枪在90℃空气温度下干燥足够时间，以形成含有约8-12%最后水分含量的基材组合物。
实施例5A.用实施例3的二步法步骤，但使用体积膨胀型的烟草作为基材底层材料，以生成含有30份甘油，1份Amoloid LV粘合剂和69份烟草的基材组合物。
B.用实施例4的一步法步骤，使用体积膨胀型的烟草作为基材底层材料，以生成含有30份甘油，1份Amoloid LV粘合剂和69份烟草的基材组合物。
实施例6水浆料按下列配方制备藻酸铵 11%(重量)Kelco HV甘油 89%(重量)将该浆料印在Kimberly-Clark\'s P3122-109-A16烟草纸片上，其最后重量约为140%。用热空气(温度直到90℃)干燥，除去过量的水分，以形成含有约8-12%最后水份含量的基材组合物。
此基材材料用包装纸包住，然后切割成直径7.5mm，长10和15mm的碎段，这两种长度的碎段皆可作为基材使用。
实施例7水浆料按下列配方制备藻酸铵 10%(重量)Kelco HV香料 18%(重量)甘油 72%(重量)将该浆料印在Kimberly-Clark\'s P3122-109-A16烟草纸片上，其最后载重量约为140%。用热空气(温度直到90℃)干燥除去过量的水分，以形成含有约8-12%最后水分的基材组合物。
此基材材料用包装纸包住，然后切割成直径7.5mm长10和15mm的碎段，这两种长度的碎段皆作为基材使用。
实施例8水浆料按下列配方制备藻酸铵 6%(重量)Kelco HV甘油 35%(重量)
CaCO323%(重量)烟草(美国式共混) 35%(重量)K2CO31%(重量)将浆料以约0.03英寸(约0.76mm)的厚度铸造在聚乙烯片材上，空气干燥之，然后切割成相似于烟草切成填料的条子，将该基材组合物用包装纸包裹成直径7.5mm的柱条，再切割成具有10或15长度的碎段，两种皆可作为基材。
实施例9水浆料按下列配方制备藻酸铵 9.8%(重量)Kelco HV甘油 39.0%(重量)CaCO320.0%(重量)烟草(美国式共混) 31.2%(重量)将浆料铸造成约0.04英寸(约1mm)的厚度，然后空气干燥之。将该基材组合物切割成切成填料或做成聚集状网。该组合物以切成填料或聚集状网的形式，用纸包裹制成直径7.5mm的柱条，然后切成10mm长的碎段，作为基材之用。
实施例10水浆料按下列配方制备藻酸铵 6.0%(重量)Kelco HV甘油 60.0%(重量)CaCO33.0%(重量)球磨烟草(美国式共混) 25.0%(重量)磷酸氢二铵 1.0%(重量)
香料(见实施例7) 5.0%将浆料铸造成约0.04英寸(约1mm)的厚度，然后空气干燥之。将该基材组合物切割成切成填料，然后做成具有7.5mm直径，10或27mm长度的柱条，这两种长度的皆可作为基材。
实施例11水浆料按下列配方制备甘油 80%(重量)Kelco HV 20%(重量)在两段纸(Kimberly-Clark\'s P1976-29-2)上用370%和375%(重量)的浆料(基于干重)铸造。铸造成的片材在50℃干燥过夜，然后可用卷、切割或切碎的方法制成条、用作基材。
实施例12水浆料按下列配方制备甘油 80%(重量)KelcoHV 20%(重量)在两段再生烟草片(Kimberly-Clark\'s P3122-109-A15)上用320%和240%(重量)的浆料(基于干重)铸造。铸造成的片在50℃干燥过夜，然后可用卷、切割或切碎的方法制成条，用作基材。
实施例13水浆料用下述配方制备甘油 80%(重量)Kelco HV 20%(重量)
在一铝箱段上用109%(重量)的浆料(基于干重)铸造;铸成的片在50℃下干燥过夜，然后可用卷、切割或碎切的方法制成条，用作基材。
实施例14水浆料用下述配方制备藻酸铵 13.5份(重量)Kelco HV甘油 81.0份(重量)含30%薄荷醇的PCG碳 5.5份(重量)通过球磨Calgon Carbon Corp.，Piffsburg，PA的PCB-G活性炭和30%(重量)的固体薄荷醇制得上述配方中的碳/薄荷醇混合物。在球磨此混合物的过程中会产生热，使薄荷醇蒸发，活性炭吸附和/或吸收薄荷醇蒸气。
将此浆料以约0.04英寸(约1mm)的厚度铸造在Kimberly Clark\'s No.P-3122-109-A16的纸上，然后在室温条件下空气干燥之以除去多余的水份。这种基材组合物可切碎成切成填料或制成聚集状网。这种切成填料或聚集状网形式的组合物再可制成直径为7.5mm用包装纸包的棒条，切成长10mm的段，作为基材使用。
实施例15含4份水比1份固体的水浆料用下述方法制备。
在180°F约82℃)下先将水加入高速剪切混合机中，再将61.3%(重量)(含10%的水)的烟草固体加入水中并充分混合。然后将3.8%(重量)的二铵磷酸盐加入混合物中，搅拌使之消化30-45分钟。然后将4.2%(重量)的30%氢氧化铵水溶液加入并再混合使之消化30-45分钟。最后，加入30.7%(重量)的甘油，将混合物再搅拌10-15分钟。
将所得浆料以0.03英寸(约0.76mm)铸造在不锈钢带上制成片材。令200°F(约93℃)的空气吹过片的上表面，同时令蒸气与不锈钢带的下表面接触。这种结合加热的方法使片干燥而不致除去气溶胶产生物。将片(膜)从带上揭下，可切碎为切成填料或制成聚集状网，用纸紧包然后切成直径7.5mm，长10-15mm的基材段。
实施例16与实施例15相同，但用下述配方甘油 47%(重量)烟草固体 47%(重量)磷酸二铵 3%(重量)30%氢氧化铵 3%(重量)实施例17含4份水比1份固体的水浆料用下述方法制备。
先将热至180°F(约82℃)的水加入高速剪切混合机，再将32%(重量)(含10%的水)的烟草固体加入水中并充分混合，然后将2%(重量)的磷酸二铵加入混合物中，搅拌30-45分钟。然后再加入2%(重量)的30%氢氧化铵水溶液并混合30-45分钟。
将4%(重量)的藻酸铵(Kelco HV)在180°F(约82℃)的水(固体与水之比为1∶15)中进行活化。
将60%(重量)的甘油加入上述的烟草浆料中，然后加入经活化的藻酸铵。此混合物在高速剪切下搅拌10-15分钟。
将此浆料以0.03英寸(约0.76mm)的厚度铸造在不锈钢带上，制成片材。令200°F(约93℃)下的空气吹过片的上表面，同时令蒸气与不锈钢带的下表面接触。这种结合加热的方法使片干燥而不致除去气溶胶产生物。将片(膜)从带上揭下，可切碎为切成填料或制成聚集状网，用纸紧包然后切成直径7.5mm，长10-15mm的基材段。
实施例18与实施例17相同，但用下述配方甘油 60%(重量)烟草固体 30%(重量)磷酸二铵 2%(重量)30%氧氢化铵 2%(重量)Kelco HV 6%(重量)实施例19图1的香烟燃料元件的制备由约72份具有平均颗粒直径为12微米的硬木纸浆碳，约20份含烟熏的白菜烟和东方烟的共混烟草粉(粉约200Tyler筛目)以及8份Hercules 7HF SCMC粘合剂，制得长9mm，直径4.5mm，表观(堆积)密度约1.02g/cc，一般为圆柱形的燃料元件。
硬木纸浆碳是通过下述方法制得的在氮的气氛下碳化不含滑石的加拿大大草原级的硬木牛皮纸，以逐步升温的方式升高温度使纸的氧化最小，达到最终的碳化温度至少为750℃。仍在氮气中冷却所得的碳材料至低于35℃，然后研磨成具有平均颗粒直径约12微米的细粉末。
将此硬木碳细粉与烟草粉、粘合剂羧甲基纤维素钠和足量的水混合制得捏塑体状的稠厚糊料混合物。
用柱塞式挤压机将此糊料挤压成燃料元件，使之在其圆柱体表面具有5个等距的纵向的沟或槽，各个沟或槽的深度约为0.032英寸，宽度约为0.016英寸。纵向延伸穿过燃料元件表面的这些通道的构型如图1A所示。将所得挤压物在空气中干燥之，以获得有弹性的挤压物。然后将挤压物切成9mm长，由此制制得燃料元件。
基材和套管组合件先用铝经拉伸制得一金属胶囊，其长度约为30mm，外径约为4.6mm，内径约为4.4mm。胶囊的一端(燃料元件的末端)是开口的;另一端除了有二个槽状的孔外是封口的。此胶囊的封口端再经整形使之具有直径约为4mm的一个孔，这样就将胶囊变成了套管。
由实施例3中所述的基材组合物可制得烟草切成填料棒条，其直径约4.4mm，长度约15mm，将此棒条置于套管内，且偏于其后部，距开口端(即前端)至少约4到5mm。
然后将燃料元件插入套管前端约2mm的深度，这样，燃料元件伸出套管开口端约7mm，而基材棒条距燃料元件的后端则约2到3mm。
绝缘夹套用绝缘夹套材料包住15mm长，直径为4.5mm的塑料管，包住的长度也为15mm长。在这些香烟实例中，绝缘夹套含有2层Owens-Corning C-玻璃簇，在经夹套成型机压制前每层约为1mm厚，压制后每层约为0.6mm厚。夹在两层C-玻璃簇之间的是一层再生烟草纸片，约0.13mm厚。将0.13mm厚的另一层再生烟草纸片包住外层玻璃簇。Kimberly-Clark公司标号为P2674-157的再生烟草纸片是一种含有共混烟草提取物的纸状片。在成型前，内层再生烟草片的宽度为19mm，外层再生烟草片的宽度为26.5mm，装上绝缘夹套的塑料管的最终直径约为7.5mm。
烟草卷由体积膨胀型共混的烟熏白菜烟草和东方烟草的切成填料组成的烟草卷，用Kimberly-Clark公司标号为P1487-125的纸包住，这样制成了直径约为7.5mm，长度约22mm的烟草卷。关于优选的体积膨胀型烟草加工过程可参见U.S.Patent No.5，095，922 to Johnson et al.。
前端组合件将绝缘夹套段和烟草卷(棒条)用Kimberly-Clark公司标号为P2674-190的纸紧包连接在一起，应包住由烟草纸和玻璃簇构成的夹套段的长度以及烟草卷的长度。对烟草卷的烟嘴端钻孔，使产生一个直径约为4.6mm的轴向通道。钻头尖的形状应使能进入绝缘夹套内的塑料管并与之啮口。将内部装有基材和燃料元件的套管组合件从已连在一起的绝缘夹套和烟草卷的前端插入，同时钻头和与它啮合的塑料管则从卷的烟嘴端退出，插入套管组合件直至其中的燃料元件的点燃端与绝缘夹套的前端齐平。这样所得的前端组合件总长约为37mm。
接嘴件接嘴件包括一个20mm长的疏松聚集烟草纸的圆柱形段和一个20mm长的末端织，熔吹聚丙烯聚集状网的圆柱形段，均各自有外层包装纸，这两种材料的段都是使用U.S.Patent No.4，807，809 to pryor et al.所述的设备将棒条切割获得的。
第一段的直径约7.5mm，它是利用Kimberly-Clark公司的P1440-GNA烟草纸疏松聚集成网，再用Kimberly-Clark公司P1487-184-2的纸塞包装之获得的。
第二段的直径也约7.5mm，它是利用Kimberly-Clark公司的PP-100未编织聚丙烯的聚集状网，再用Kimberly-Clark公司的P1487-184-2包装纸塞包装之获得的。
将这两段轴向地紧靠着连在一起，用Simpson纸公司，Vicksbur-g，Michigan的L-1377-196F纸包住这两段的长度连接起来。这样所得的接嘴件的长度约为40mm。
香烟的最终组合件将前端组合件与接嘴件轴向地靠着连在一起，务使前端组合件的内部有空的一端与接嘴件的聚集烟草纸段相邻接。将烟嘴用纸沿接嘴件的长度以及前组件的5mm长度(由它与接嘴件连接处算起)环包起来，这样将前组件与接嘴件连接之。
使用使用时，吸烟者用香烟打火机点燃燃料元件，燃料元件就燃烧起来。吸烟者将香烟的烟嘴(即接嘴件)端伸入其口中抽吸香烟。从燃料元件吸入的热空气穿过基材，使稳定的气溶胶产生物蒸发，将它从粘合剂中释放出来。当挥发物质被吸向吸烟者的口时，从烟草段吸取香味，冷却，形成有香味的、可见的烟状气溶胶，这种有烟草香味的可见气溶胶吸入吸烟者的口中。
实施例20图2的香烟燃料元件的制备实质上具有如图2所示构型的对称燃料元件如下述方法制备。
由约89.1份具有平均颗粒直径为12微米的硬木纸浆碳，10份藻酸铵(Amoloid HV，Kelco Co.)和0.9份Na2CO3制得长12mm，直径4.8mm，表观(堆积)密度约为1.02g/cc，一般为圆柱形在纵向上分成几节的燃料元件。
硬木纸浆碳是通过下述方法制得的在氮气氛下碳化不含滑石的加拿大大草原级的硬木牛皮纸，以逐步升温的方式升高温度使纸的氧化最小，达到最终的碳化温度至少为750℃。仍在氮气中冷却所得的碳材料至低于35℃，然后研磨成具有平均颗粒直径约为12微米的细粉末。
此硬木碳细粉与藻酸盐粘合剂干混，然后加入3%碳酸钠水溶液制得最终Na2CO3含量为0.9份(重量)的挤压混合物。
用一蜗杆式挤压机将上述制得的混合物挤压成燃料棒(每根长约24英寸)，它一般为直径4.8mm的圆柱形，在其表面具有纵向排列的6个等距的槽子(约1mm×1mm)，槽底为圆形，且每个槽子均通至圆柱体的两端。此挤压成的棒的初含水量约32-34%(重量)，在室温下干燥16小时，使其最终含水量约7-8%(重量)。
用具有金刚石刃缘的钢质切割砂轮，将此经干燥的圆柱形棒进行末端修整到22.5英寸长。将这些棒放入在一转筒表面上的一些纵向凹槽内，一个凹槽内放一根棒，且用薄橡皮条塞入固定之。令转筒旋转，并靠近一个与它纵向平行的上面装有若干个分隔放置的具有金刚石刃缘的钢质圆薄刀片的轴，作为例子的刀片可用Norton公司的1AIR直径为4英寸100到120粒度的砂刀片，这些刀片在轴上安装的位置应使每个棒条沿其长度加工产生这个燃料元件棒上的隔离段，并修整此棒到适合于下一步加工操作所需的长度。隔离段的尺寸通过轴的移动或使用摆动板来达到。转筒继续旋转，然后将棒从它上面释放出来。
然后将经过上述切割加工的棒放入在另一个转筒上的一些纵向凹槽内且用橡皮条固定之。令转筒旋转，并靠近一个与它纵向平行的上面装有若干个分置的具有金刚石刃缘的刀片，这些刀片在轴上安装的位置应使棒按所需的位置被切割成为许多单个的燃料元件。转筒继续旋转，释放下切割成的燃料元件，落入一收集箱内。
这样制得的燃料元件长为12mm，其两个末端段的长度为2.5mm，两个隔离段的长度各为1.5mm，中间段的长度为4.0mm。这样，隔离段的截面积约为末端段截面积的49%。每一个燃料元件重约165mg。
前端件的制备燃料元件用Owens-Corning C-玻璃纤维包住。关于这种材料性质详情可参见RJR专著，supra第48-52页。在此玻璃纤维上面再用Kimberly-Clark公司P-2831-189-AA包装纸包裹之，这样制成的前端件为圆柱形，其两端开口可容空气通过，其长度约16mm，周长约7.5mm。
基材在实施例1-13中说明的任一种基材在这里都可令人满意地使用。一个特别优选的基材如实施例9所述。
接嘴件用宽约27mm的纸卷制成长约63mm，直径约7.5mm的纸管。这种纸是76磅基重的纸，其厚度约为0.012英寸，可用Simpson纸公司的RJR-001。用水基的乙烯乙酸乙烯酯粘合剂将这种纸搭接成管。为防止气溶胶产生物任何可能的迁移，在管的内表面涂上Her-cules公司的Hercon 70，涂入管内约10mm深度，然后晾干。然后将氯化钙的水溶液(为防止燃烧)再次涂在管的内表面上，然后晾干。
将10mm长的基材插入纸管内的涂布端，使基材的前表面距纸管前端约3mm处。这样，基材就通过摩擦力稳定地固定在纸管内，将环包在包装纸内的10mm长的烟草切成填料段插进管的另一端。将这个烟草段继续推进，使它的后端进入管内并距纸管的烟嘴端约10mm。
将一圆柱状过滤元件插入纸管的与基材相反的另一端，使之紧靠烟草切成填料段。过滤元件的长约10mm，周长约24mm。此过滤元件用已知的香烟过滤嘴制造技术由三醋精增塑纤维素乙酸酯细丝(每约8.0旦;总共40，000旦)制得，并用纸塞包装之。
香烟组合件将接嘴件和前端件沿着它们的纵向排成一行，其方式是基材的前表面与燃料元件的后表面约3mm。前端件和接嘴件用包装纸环包起来连在一起，这里包装纸起着烟嘴用纸的作用。这种包装纸是一种低孔隙率纸，可用Kimberly-Clark公司的P-850-61-2，除了距前端件的点燃端3mm的长度外，纸应包住前端件其余的全长。
此香烟在抽吸时，在总共约10-12次抽吸时均能产生可见的气溶胶和烟草香味(即挥发的烟草组分)。当燃料元件烧至其燃烧部分遇到隔离段时，香烟即自引熄灭。
实施例21燃料元件的制备由约78.7份具有平均颗粒直径为12微米的硬木纸浆碳，10份藻酸铵(Amoloid HV，Kelco Co.)，1.0份Na2CO3，10份球磨的美国共混烟草和0.3份烟草提取物，制得长12mm，直径0.8mm，表现(堆积)密度约1.02g/cc的燃料元件。
硬木纸浆碳是通过下述方法制得的在氮气氛下碳化不含滑石的加拿大大草原级的硬木牛皮纸，以逐步升温的方式升高温度使纸的氧化最小，达到最终的碳化温度至少为750℃。仍在氮气下冷却所得的碳材料至低于35℃，然后研磨成具有平均颗粒直径约为12微米的细粉末。
将此硬木碳细粉与藻酸铵粘合剂和烟草干混，然后加入3%(重量)的Na2CO3水溶液，制得最终Na2CO3含量约为1.0份的挤压混合物。
用一蜗杆式挤压机将上述制得的混合物挤压成燃料棒(每根长约24英寸)，它一般为直径4.8mm的圆柱形，在其表面有纵向排列的6个等距的槽子(约1mm×1mm)，槽底为圆形的，且每个槽子均通至圆柱体的两端。此挤压成的棒的初含水量约32-34%(重量)，在室温下干燥16小时，使其最终含水量约7-8%(重量)，将这干燥过的圆柱形棒用具有金刚石刃缘的钢质切割砂轮切成12mm长。
绝缘夹套用绝缘夹套材料包住16mm长，直径为4.5mm的塑料管，包住的长度也为16mm长。在这些香烟实例中，绝缘夹套含有2层Owens-Corning C-玻璃簇，在经夹套成型机压制前每层约为1mm厚，压制后每层约为0.6mm厚，夹在两层C-玻璃簇之间的是一层再生烟草纸片Kimberly-Clark\'s P-2831-189-AA，约0.13mm厚。再用一层Kimberly-Clark的标号为P-3122-153的香烟纸包住其外层。所用的再生烟草纸片是一种含有共混烟草提取物的纸片，在成型前，内层再生烟草片的宽度为19mm，外层片的宽度为26.5mm，装上绝缘夹套的塑料管的最终直径约为7.5mm。
前端件将12mm长的燃料元件插入绝缘夹套，用力推出其中的16mm长的塑料管。这样，燃料元件位于夹套内，而燃料元件的每一端均在夹套内，且距夹套的两端均为2mm。
基材在实施例1-13中说明的任一种基材在这里都可令人满意地使用。一个特别优选的基材如实施例9所述。
纸管用宽约27mm，厚约0.012英寸的纸卷制成长约77mm，直径约7.5mm纸管。制网的纸是76磅基重的Simpson RJR-001纸。这种RJR-001纸用水基的乙烯乙酸乙烯酯粘合剂通过搭接制成管。在纸管的内表面涂上含有乙醇、磷酸、以及由Rohm和Haas取得的抗模防腐剂Kathon LX-1.5的水基乙烯乙酸乙烯酯粘合剂。将一长为37mm的铝箔包在外径约6.75mm的钢棒周围后，将它插入纸管，使铝箔管的一端与纸管的一端齐平。然后将钢棒取出，令铝箔管紧贴叠在纸管的内表面上。
香烟组合件将长为15mm，直径为7.5mm的基材插入纸管有箔衬的一端，使基材的前表面距纸管的前端约10mm。这样，基材就通过摩擦力稳定地固定在纸管内。将环包在包装纸内的长12mm，直径7.5mm的再生烟草纸段插进管的另一端。将这个烟草纸段继续推进使之紧靠基材的后端。然后，将环包在包装纸内的长20mm，直径7.5mm的烟草切成填料段插入纸管，使之紧靠再生烟草纸段。将长20mm，直径7.5mm的聚丙烯网过滤元件插入纸管，使之紧靠烟草切成填料段。再将前端件插入纸管的另一端，使绝缘夹套的内端紧靠基材的前端。前端件向外延伸露出纸管前端至少6mm。
此香烟在抽吸时，在总共约10-12次抽吸时产生可见的气溶胶和烟草香味(即挥发的烟草组分)，当燃料元件烧至其燃烧部分遇到隔离段时，香烟即自行熄灭。
本发明包括其优选的实例已详细描述。然而应该认识到，对于这一技术熟练的人员来说，要考虑到这里所揭示的内容，就可对本发明作改进和/或发展，但仍在本发明下述权利要求书精神的范围之内。
权利要求
1.一用作吸烟制品基材的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它含有由气溶胶产生物和稳定气溶胶产生物的粘合剂组成的混合物，其中气溶胶产生物和粘合剂之比约为3∶1到约40∶1。
2.如权利要求1所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有足量的水成为一在室温下可喷雾的组合物。
3.如权利要求1所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有足量的水成为一在室温下可印刷的组合物。
4.如权利要求1所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有足量的水成为一在室温下可挤压的组合物。
5.如权利要求1所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有足量的水成为一在室温下可铸造的组合物。
6.如权利要求5所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有一种或多种螯合剂。
7.如权利要求1，2，3，4，5或6所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中的气溶胶产生物对粘合剂有增塑作用。
8.如权利要求1，2，3，4，5或6所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中的粘合剂含有藻酸盐粘合剂。
9.如权利要求5所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有一种选自无机填料，有机填料，及其混合物的填料材料。
10.如权利要求9所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中有机填料材料含有烟草。
11.如权利要求9所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中填料材料含有由烟草和无机填料材料组成的混合物。
12.如权利要求9所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中有机填料材料含有碳。
13.如权利要求12所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中有机填料材料进一步含有薄荷醇。
14.如权利要求1，2，3，4，5，6，9，10，11，12或13所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中粘合剂含有一种或多种通过交联破坏剂释放的天然产生的烟草粘合剂。
15.如权利要求14所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中粘合剂进一步含有藻酸盐粘合剂。
16.如权利要求1，2或3所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有一个此稳定组合物施加于其上的底层材料，所述的底层材料选自有机基的和无机基的簇、网、片、切碎的或切成的填料材料。
17.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中底层材料是一选自铝箔、塑料膜或玻璃纤维簇的材料。
18.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中底层材料是一片状，簇状，网状，切碎或切成填料状的有机基的纸材料。
19.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中有机底层材料是一含木纸浆的纸。
20.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中有机底层材料是一含烟草的纸。
21.如权利要求1所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中气溶胶产生物是一种多羟基醇。
22.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中稳定的组合物含有一多羟基醇和用所述多羟基醇增塑的粘合剂，多羟基醇与粘合剂之比约为15∶1到约40∶1。
23.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中稳定的组合物包含一多羟基醇和一用所述多羟基醇增塑的粘合剂，其中多羟基醇与粘合剂之比约为3∶1到约15∶1。
24.一用于吸烟制品的基材，其特征在于它含有片状，簇状或网状形式的底层材料，所述的底层材料上面有一含稳定的气溶胶产生组合物的膜或涂层，所述组合物含有一由多羟基醇气溶胶产生物和粘合剂组成的混合物，其中气溶胶产生物与粘合剂的重量之比约为15∶3到97∶3。
25.如权利要求24所述的基材，其特征在于，其中被涂层的底层材料选自纸、金属箔和惰性塑料膜这些片材料。
26.一用于吸烟制品的基材，其特征在于采用一碳质燃料元件和与它分隔的气溶胶发生元件，所述的基材包含由下述密切混合物制成的铸造片(ⅰ)约30到约55%(重量)的烟草;(ⅱ)约0到约25%(重量)的一种或多种无机或有机材料;(ⅲ)约40到约50%(重量)的一种或多种多羟基醇气溶胶产生物;(ⅳ)约5到约8%(重量)的粘合剂。
27.如权利要求26所述的基材，其特征在于，它进一步含有螯合剂。
28.如权利要求26所述的基材，其特征在于，其中粘合剂含有一种或多种通过交联破坏剂释放的天然产生的烟草粘合剂。
29.香烟包含(a)在香烟抽吸前其长度小于约30mm的一碳质燃料元件;(b)纵向位于所述燃料元件后方的一基材，所述基材包含作为基材底层的片状或网状材料，所述底层上面有一含稳定的气溶胶产生组合物的膜或涂层，所述组合物含一由多羟基醇气溶胶产生物和粘合剂组成的混合物，其中气溶胶产生物与粘合剂的重量之比约为15∶3到97∶3;(c)一接嘴件。
全文摘要
本发明揭示了用于吸烟制品，特别是香烟的稳定的基材组合物。此稳定的基材组合物一般包含一由粘合剂和对粘合剂有增塑作用的气溶胶产生物组成的混合物，连同任选的填料和/或底层材料。在本发明的稳定的基材组合物中，粘合剂和气溶胶产生物的相对量主要取决于此基材组合物使用的条件与场合。气溶胶产生物与粘合剂之比一般为3∶1到40∶1。当此稳定的组合物是用于烟草切成填料之类的基底材料时，气溶胶产生物与粘合剂之比至少约为15∶1，优选地约为25—35∶1，最高约为40∶1。若此组合物是制成铸造片的，气溶胶产生物与粘合剂之比最少约为3∶1，优选地约为8∶1，最高约为10∶1。当此稳定的混合物是印在片状或网状基材上时，气溶胶产生物与粘合剂之比通常约为6∶1，最高约为10∶1，最低约为3∶1。
文档编号A24D1/00GK1072576SQ92114159
公开日1993年6月2日 申请日期1992年11月27日 优先权日1991年11月27日
发明者威廉·J·凯西Iii, 杰弗里·S·金特里, 阿尔瓦罗·G·帕拉, 阿胡·N·列克沃瓦, 丹尼斯·M·里格斯, 加里·R·谢拉, 肯尼思·W·斯威斯古德, 罗枘德·O·瓦戈纳, 杰弗里·A·威利斯, 沃尔特·R·D·扬Jr 申请人:R·J·雷诺兹烟草公司
技术领域：
本发明涉及吸烟制品的改进，特别是那些使用烟草的吸烟制品。香烟、雪茄和烟斗是以各种形式使用烟草的常用吸烟制品。已经提出了许多吸烟产品来作为对各种常用吸烟制品的改进和替换。例如，许多文献提议的制品会产生一种有香味的蒸气和/或看得见的气溶胶。大部分这种制品采用了一燃料源，为的是产生气溶胶和/或对产生气溶胶的材料加热。例如，可见U.S.Patent No.4，714，082 to Banerjee et al.中引用的背景内容。
本发明涉及吸烟制品如香烟，特别是涉及用一个短燃料元件以及和与它分开的气溶胶发生元件的吸烟制品。这种类型的吸烟制品以及有用的和/或用于制备这些制品的材料、方法和/或设备，在下述专利及一专题著作中曾加以指述U.S.Pat.Nos.4，708，151 to Shelar;4，714，082 to Banerjee et al.;4，732，168 to Resce;4，756，318 to Clearman et al.;4，782，644 to Homer et al.;4，793，365 to Sens-abaugh et al.;4，802，562 to Homer et al.;4，827，950 to Banerjee et al.;4，870，748 to Hensgen et al.;4，881，556 to Clearman et al.;4，893.637 to Hancock et al.;4，893，639 to White;4，903，714 to Barnes et al.;4，917128 to Clearman et al.;4，928，714 to Shannon;4，938，238 to Hancock et al.;4，989，619 to Clearman et al.;5，027，837 to Clearman et al.，和5，038，802 to White et al.，以及专题著作“对用加热烟草代替燃着烟草的新香烟样品的化学和生物学研究”，R·J·雷诺兹烟草公司，1988(以下称为“RJR专著”)。这些吸烟制品能给吸烟者提供吸烟的快感，(例如，吸烟味觉，感觉，满足等)。在抽吸这种吸烟制品时，可见的侧流烟以及FTC焦油都产生得很少。
在上述专利和/或出版物中所描述的吸烟制品通常使用一燃料元件(用于产生热量)和一产生气溶胶的元件，这两者在物质的放置上不是合在一起，而是分开的。而且典型的结构是这两者是热交换关系。许多这种气溶胶发生元件就是含有一种或多种产生气溶胶物的基材或载体，产生气溶胶物例如多羟基醇如甘油。当燃料元件燃烧因而基材材料受热时，产生气溶胶物就挥发并散逸形成气溶胶。
以前使用的基材材料包括热稳定材料，当燃料元件燃烧时，它受热并不燃烧或显著分解，这种材料包括吸附剂炭，例如多孔级别的炭、石墨、活性炭，或非活性炭等。其它的热稳定材料包括无机固体，例如陶瓷、玻璃、氧化铝，蛭石、粘土如皂土等。
以前使用的其它基材材料包括纤维质材料，例如纸、香烟纸等。这种材料的特点是在基材中需用大量的气溶胶产生物以防止烧焦。大量气溶胶产生物的存在也促进了气溶胶产生物从吸烟制品的基材向其它元件的迁移。
对于吸烟制品特别是香烟，采用的基材最好是在常规的制造香烟的设备中便于处理，并能含有足够量的气溶胶产生物以保证一支香烟有10-12次以上的抽吸寿命。同样也希望在吸烟制品贮存过程中基材是稳定的，即气溶胶产生物不会向吸烟制品其它部分有显著的迁移。
吸烟制品特别是香烟的这些及其它所希望的性能可由本发明的吸烟制品提供，将叙述如下。
本发明发现，用作气溶胶产生物的多羟基醇(多元醇)如甘油、丙二醇等可藉使用某些粘合剂来稳定之。而且还发现了这些稳定的混合物对某些吸烟制品是有用的，特别是对例如使用短燃料元件以及与之在物质上分置的产生烟状气溶胶的气溶胶发生元件的香烟是有用的。
特别是本发明还发现了气溶胶产生物中可加入粘合剂形成一稳定的密切的混合物，从而使特别在长时间内例如在典型的贮存条件下，气溶胶产生物的迁移量最小。这种稳定的混合物可以喷雾，可以印刷，可以铸造，可以挤压还可进一步压实。这种混合物可与基材底层或基材材料一起使用，或单独作为用于吸烟制品的基材来使用。当受热时，例如由于吸烟制品的燃料元件的燃烧，气溶胶产生物就散逸形成气溶胶。
当不希望拘泥于理论时，可以认为在这里有用的气溶胶产生物同时可作为粘合剂的增塑剂。如同所有真正的增塑剂一样，气溶胶产生物对树脂状物质(即粘合剂)来说是一种相对不挥发的溶剂(室温下)，因此当它与粘合剂结合时，会提高其柔韧性，施工性或耐冲击性。关于这一点可见“增塑剂和增塑作用”，(John Wiley amp; Sons，纽约(1954)一书的第15章溶剂与增塑剂的工艺，可参见所引用的文献资料。
在本发明稳定的基材组合物中，粘合剂和气溶胶产生物的相对量依赖于基材材料的使用条件和场合。通常，气溶胶产生物与粘合剂之比约为3∶1至约40∶1。当这稳定的组合物用在切成填料上时，气溶胶产生物与粘合剂之比至少约为15∶1，优选地约为25-35∶1，最高比约40∶1。若制成铸造片材，最低比约为3∶1，优选比约为8∶1，最高比约为15∶1，当此稳定的混合物印在片状或网状基底上时，气溶胶产生物与粘合剂之比通常约为10∶1，最高比约为15∶1，最低比约为3∶1。
按本发明，一种优选的基底形式是使用一种切成填料作为基材底层，然后施加以含有气溶胶产生物和对其起稳定化作用的粘合剂的混合物。气溶胶/粘合剂混合物的量能足以提供完分量的气溶胶，使每支烟在抽吸过程中约有8-12次抽吸，优选地至少约占15%(重量)的经处理的基材。气溶胶产生物和粘合剂的混合物优选地施加于切成填料如烟草、再生烟草、体积膨胀型烟草、烟草纸等。典型的做法是含有这稳定的混合物的切成填料再制成棒条，用纸包裹起来。
此稳定的切成填料的基材可用一步法或二步法制备。在一步法中，将气溶胶产生物与粘合剂的稳定的混合物与足量的水(为喷雾提供合适的粘度)向切成填料喷雾施加之。然后，在能防止气溶胶产生物有明显损失的足够低的温度(例如达到约100℃)下，将经此处理的切成填料干燥去水。
在二步法中，将气溶胶产生物(如甘油)在一混合器中先喷在烟草上，然后在适于喷雾的粘度下再将粘合剂(如藻酸盐)水溶液喷雾上去，在施加粘合剂水溶液时，最好同时通过低温(例如达约100℃)加热烟草/气溶胶产生物的混合物，以除去过量的水，而气溶胶产生物不致有显著损失。切成填料基底的最终含水量应约为8至12%。
按本发明另一种优选的基材形式是使用片状或网状材料作为基材的底层，然后用气溶胶产生物和粘合剂的稳定的混合物的膜或涂层施加在其表面。通常此混合物含至少约15%(重量)的气溶胶产生物，优选地达约97%(重量)，粘合剂则至少约3%(重量)。气溶胶产生物/粘合剂的混合物的量应足以为吸烟过程中约8-12次抽吸提供充分的气溶胶输送量，优选地至少占整个基材的约15%(重量)。更优选地经稳定化处理的气溶胶产生物的量约为经处理基材的80到200%(重量)。已经涂层的片状材料可聚集制成棒条，并加外层包装。
已涂层的片状材料也可制成切成填料的形式再形成为棒条，加以外层包装。优选的片状材料可用含烟草的纸材料，它可含有木质纸浆或其它填料，以保证其实体性、强度、或稳定性。片或网也可用纸、箔如铝箔、编织的或未编织的网如玻璃纤维簇、膜如某种惰性塑料膜等，经涂层的片状材料另外还可切成股束，然后聚集起来制成棒条，如在Pryor et al.，U.S.Patent No.4，889，143和/或Raker，U.S.Patent No.5，025，814中所叙述的那样。
在本发明基材的一个实例中，基材的底层材料是玻璃纤维簇，并优选地制成截面为园环形的管子，稳定的气溶胶产生物/粘合剂的组合物则作为其芯子。稳定的混合物可通过任一熟练的技艺人员所掌握的方法加入之。在此环形管实例中，方法如注射或挤压都可使用。含有稳定的混合物的此玻璃簇环形管在使用它作为基材的吸烟制品所产生的温度下是热稳定的。
在本发明基材的一种优选的实例中，先制成烟草片或烟草网，例如可用再生烟草的或烟草的纸，然后这种片用例如喷雾法或印刷法覆以涂层。涂层膜的组成含甘油约20%(重量)至95%(重量)，优选地约50到90%(重量)，最优选约79%(重量)到85%(重量);含藻酸铵约1到25%(重量)，优选地约2%(重量)到20%(重量)，最优选地约6%(重量)到5%(重量)，例如可用Kelco Division of Mer-ck amp; Co.，Lnc.，San Diego，CA的产品Amoloid LV(低粘度)或Amoloid HV(高粘度)或Collatex A/RN(Kelco)。
这样制得的含有用藻酸铵稳定化的气溶胶产生物的烟草片可切碎供制成棒条之用，或制成切成填料棒条，以制备用于香烟和其它吸烟制品的基底，若需要的话，可将含有用藻酸铵或其它粘合剂稳定的气溶胶产生物的烟草片制成聚集状网或卷状网，这样制得的网可作为基底来使用。将片作为基材使用的其它改进方法对熟练的技艺人员来说是不难的。
对制备本发明基底有用的另一组合物是用含气溶胶产生物至少约15%(重量)，含粘合剂至少约3%(重量)，含一种或多种填料优选地达约82%(重量)的混合物，这个混合物可经铸造、挤压或其它方式制成片状或膜状材料，填料中最好包含某种形式的烟草。填料材料可选用或辅加一种无机材料如碳酸钙或其它无机盐。
通常，本发明的稳定的片状基材是下述组成的密切混合物，(ⅰ)含有约30到55%(重量)的烟草(例如，切碎的烟草片，磨碎的烟草片，烟草干片，烟草细末，烟草粉，烟草提取物或加工烟草的其它形式)，(ⅱ)含有约0到25%(重量)的一种或多种填料，可用无机填料如沉淀碳酸钙等，(ⅲ)含有约40%到50%(重量)的一种或多种气溶胶产生物(可用多元醇如甘油和/或丙二醇)，(ⅳ)还含有约5到8%(重量)的粘合剂，它使其它组份稳定化并阻止多元醇的迁移。特别优选的粘合剂是藻酸盐如藻酸铵。当将烟草材料用于此混和物时，采用一交联破坏剂即脱模剂以释放烟草中存在的天然粘合剂(如，扇贝类材料)是有好处的。这些释放的天然粘合剂随后用来稳定气溶胶产生物。若需要的话，可使用一种以上粘合剂，例如此释放的天然烟草粘合剂和加入的粘合剂(如藻酸盐)。
基材混合物还可包含任选的增香剂(如可可、甘草、有机酸、薄荷醇、烟草基香料等)。将增香剂优选地以液体或喷雾经干燥的形式加入，而有最好是在将气溶胶产生物加入粘合剂/水的混合物的同时或之后加入。另一做法是将增香剂在工艺过程的其它步骤中干混加入之。
此基材混合物可由水浆料铸造成片、挤压、模压或用其它方式制成所需的片状。这种基材可以聚集网的形式使用，或切碎并聚集制成棒条，或以切成填料形式来使用。这种基材既可作为香烟的唯一基材，也可与其它基材材料混合之后使用，或与之以另外的形式结合使用。所用的其它基材材料例如烟草切成填料或无机基材材料，最后形成的是一种不均匀的基材混合物或含有不同基材材料的片段。
在本发明的另一实例中，增香剂如薄荷醇可直接加入基材组合物中，直接加入薄荷醇的一种方法是先配成水浆料，此浆料中有粘合剂、气溶胶产生物、含薄荷醇的有机或无机填料。用于薄荷醇的特别优选的有机填料是活性炭，它经处理保留约1到50%(重量)，优选地约为5到30%(重量)的薄荷醇。这种碳/薄荷醇的混合物可将活性炭与固体薄荷醇研磨制备之。研磨过程中，薄荷醇蒸发(或升华)，活性炭则吸附和/或吸收薄荷醇。
碳/薄荷醇浆料通常含有约40到90%(重量)的一种或多种气溶胶产生物(可用多元醇如甘油和/或丙二醇)。浆料还含有约5到15%(重量)的粘合剂，以使其它组份稳定，并防止香料和/或气溶胶产生物的迁移。特别优选的粘合剂是藻酸盐如藻酸铵。
如上对于其它基材组合物所述的一样，浆料可铸在基材材料上，且在环境条件下空气干燥除去多余的水分。这种基材组合物可制成切成填料或制成聚集状网，这种以切成填料或聚集状网形式的组合物可再制成直径为7.5mm的用纸包裹的棒条并切成10mm长的段，作为基底使用。在浆料中也可引入其它组份如烟草、无机填料等。正如熟练技艺人所知，其处理方法可根据浆料的稠度改变，例如，稀薄的浆料可喷或印在基材的底层材料上，稍厚的浆料可铸成片状，更厚的浆料可挤压和/或压实制成合适的基材。
在使用藻酸铵作为稳定化粘合剂的那些优选的实例中，优选地加入一螯合剂如碳酸钾、乙酸钾、或其它已知的螯合剂，以适当控制藻酸盐的聚合过程。
本发明的基材材料不管其所用的形状、形式或组成如何，它在贮存过程中仍能将气溶胶产生物保留住，并在吸烟过程中将其逐渐释放出来。足能释放气溶胶产生物的温度是相当低的，其典型值约为180℃到200℃。由此使得吸烟制品所需的燃料量最小。
已发现，在稳定的混合物是采用喷雾法施加时，低粘度粘合剂是很适用的，而高粘度粘合剂则适用于稳定的混合物用铸造法或其它方法制成片或网状结构的情况。在持留能力上(即对气溶胶产生物的粘合即保留)，高粘度粘合剂和低粘度粘合剂之间并无显著的差别。正如熟练的技艺人从此揭示中将会看到，最优选的粘合剂是能有效地保留大量气溶胶产生物的粘合剂。
本发明优选的基材能提供烟草味，能保证气溶胶产生物至多有微量迁移，制备简单，而且便于采用常规设备加入到吸烟制品中。有使用这种基材的典型的香烟结构中，在抽吸香烟时此基材会放出充足量的气溶胶，以确保大量的抽吸次数，而且每次抽吸中有较高的气溶胶含量。在各种香烟结构中，采用了本发明的基底就可以不使用金属的导热体例如以前一些香烟中所用的铝导体结构，而且还可以不使用以前用于某些吸烟制品结构中的防止迁移的措施，这些措施例如是将气溶胶发生元件与燃料元件间隔开来等。本发明的基材不仅稳定，而且也比以前某些基材材料轻，而且能提供其它好处。
此处使用的术语“气溶胶”是指包括可见的和不可见的蒸汽、气体、颗粒等等，特别是指那些吸烟者看得见的呈“烟状”的组分，这些组分是通过燃料元件对于气溶胶产生元件中的材料加热，或在吸烟制品的其它地方形成的。
此处所用的术语“碳质的”是指主要含碳。
此处给出的所有重量百分数除非另有说明，都基于最终组合物的重量。
图1是一种用本发明制备的基材组合物的香烟的构型的截面图。
图1A是图1所示香烟的侧视图。
图2是使用本发明基材的香烟的另一实例的截面图说明。
图2A是用于图2所示香烟的燃料元件的顶视图。
图3是使用本发明基材的香烟的另一实例的截面图说明。
图3A是图3所示香烟的侧视图。
如上所述，本发明特别是涉及用于例如RJR专著香烟等吸烟制品的基材。这些吸烟制品在下述专利中有所叙述U.S.Patent Nos.4，793，365;4，928，714;4，714，082;4，756，318;4，854，331;4，708，151;4，732，168;4，893，639;4，827，950;4，858，630;4，938，238;4，903，714;4，917，128;4，881，556;4，991，596;和5，027，837;也可见欧洲公开专利No.342，538。
图1和1A图示一支香烟，它有一碳质燃料元件10，由玻璃纤维层30、34和烟草纸层32、36交替构成的夹套将燃料元件10环包。沿纵向装在燃料元件的后部并与其后部周围的一部分相接触的是套管12。套管中装有含稳定化气溶胶产生物的本发明的基材材料14，它是与燃料元件隔开的，其中有一段空隙16。套管12周围是一卷切成填料形式的烟草18。香烟的接嘴件(烟嘴)(mouthend piece)由两段组成，即烟草纸段20和低效聚丙烯过滤材料段22。如图所示，有几层纸23、25、27和29将香烟和/或其各个组件包成一体。
燃料元件燃烧所产生的热通过传导和对流传给套管中的基材。在抽吸香烟时，基材所含的气溶胶产生物蒸发，然后冷凝，形成烟状气溶胶，被抽吸流经吸烟制品，并从吸烟制品的其它组件中再吸收附加的烟草和其它香味，然后从烟嘴出来。
试参见图2和图2A的细节部分，这两个图分别图示了本发明香烟的一个优选实例和其对称的燃料元件。如图所示，香烟中有一个分段的燃料元件10，且凹置在一绝缘材料支撑夹套40内。绝缘支撑夹套40的材料是玻璃纤维。
如图2A所示，燃料元件10一般是圆筒状的，且其外表面上有若干个纵向延伸的槽11。燃料元件设计成分段型，它包括纵向排列的三段，即两个末端段42和44以及一个中间段46。当燃料元件定位于图2的香烟中时，末端段42或44中的一个作为燃烧段，另一末端段44或42则作为底层段，中间段46与两个末端段都通过两块截面积缩小的区域41和43所分开(即隔离)。
如图2所示，绝缘支撑夹套40环包着燃料元件10的表面，并延伸到超过燃料元件的两末端，这样燃料元件就隐置在绝缘支撑夹套内。这样的安放有助于夹套的支撑作用。优选的纤维(如，玻璃纤维)夹套在受到燃料元件燃烧时放出的热时会略有收缩，这样就进一步紧包位燃料元件并使它支撑在位。
位于燃料元件10纵向后部的是一气溶胶发生元件，它就是按前面所述方法制备的基材14。基材14内有一种或多种气溶胶产生物和香味组分，此组分因燃料元件燃烧受热而挥发。基材14位于香烟内，与燃料元件10的后端隔开一段距离。这种空间上的隔开关系有助于阻止气溶胶产生物从基材向燃料元件的迁移，并有助于防止基材烧焦或燃烧。
在绝缘支撑夹套40的周围是能渗透空气的包装纸13，包装纸可是一层或两层，这两层各具有不同的孔隙度和灰稳定性。从燃烧段42和隔离段41的交接处附近纵向延伸直至超过基材14，在包住燃料元件和基材的绝缘支撑夹套40的外面又包围着不燃烧的或有箔(例如铝或其它金属)衬的包装纸48。包装纸48优选地是无芯吸材料，它能防止基材14上的气溶胶产生物吸入燃料元件10和绝缘夹套40内，和/或防止前端组合件的其它组件受到沾污。这种包装纸还能最大程度地降低或防止周围空气(即径向的空气)流到纵向位于燃烧段后面的燃料元件的几段，因此有控制氧气的进入从而防止过度燃烧的作用。虽然是不可取地，包装纸48还可延伸到能包住燃料元件10的燃烧端(或超出此端)，并备有许多孔眼(没有图示出)，使受控制的径向空气流到燃料元件的燃烧段以供燃烧。
纵向位于基材14后部的是一空间50。空间50作为冷却和成核室，在其中由基材排出的热挥发性材料冷却形成气溶胶。空间50可全部或部分地(即图中的52)填以烟草或再生烟草(例如以切成填料的形式)，或填以其它烟草材料(例如烟草纸等)，为气溶胶提供附加的烟草香味。
位于香烟接嘴端的是一接嘴件，它由两部分组成，即(ⅰ)含有例如烟草纸的烟草柱体22和(ⅱ)含有过滤材料(例如由未编织的聚丙烯纤维构成的聚集状网)的低效过滤元件22。
本发明香烟的上述各个元件一般都是用纸包住的，各个段通过用纸包住而连结在一起。包基材的纸用一无芯吸纸是有利的。这些纸在图2中用数字23，25，27和29表示。
使用香烟时，吸烟者点燃燃料元件10(例如用一香烟打火机)，燃烧段42燃烧并产生热，在吸烟者抽吸的过程中，空气沿着燃烧段42(包括其下凹的槽11)的外围通过，并穿过支撑绝缘夹套40。吸入的空气由于与燃料元件的燃烧段接触并因从燃料元件中辐射出的热而提高温度，受热空气又藉对流将热传给基材14，此传递的热使基材中的气溶胶产生物和香味材料挥发。此挥发物质排出基材，然后在穿过空间50的过程中冷却，形成气溶胶。此气溶胶穿过烟草或烟草纸52和20，吸收附加的烟草香味，穿过滤纸材料22进入吸烟者的口中。由于燃料元件44的底层部分在抽香烟过程中是不燃烧的，因此燃料元件作为整体在香烟中将保留下来，不会从香烟中移位排出。当燃料元件自行熄灭不再产生热量时，香烟也就吸光了。
如图1和2所示，基材位于燃料元件的后部，与燃料元件的后端相隔开，其间有一空气空间即间隔。这可以通过在制造过程中将基材贴合在绝缘夹套的内表面或在处于夹套内的燃料元件和基材之间提供间隔来实现的。这个间隔是为了防止从燃烧着的燃料元件后部发出的热气体使基材材料烧焦。这个间隔也有助于阻止气溶胶产生物从气溶胶发生元件向香烟的其它组件特别是燃料元件的迁移。燃料元件的后端与基材的前端之间的间隔视需要情况为1mm到10mm，优选地约2mm到5mm的间隔。
如图2所示，还在基材后部留有另一个空间，这个空间是气溶胶形成的区域，其长度优选地约为1到20mm。这个气溶胶形成区位于任何的烟草切成填料或烟草纸等区的前面，使气溶胶能通过并吸收烟草香味。
图3显示了另一种能采用本发明基材的香烟的实例。如图所示，一个多层的绝缘支撑夹套环包在燃料元件10的周围，其环包长度超出燃料元件的两端，这样燃料元件就隐置在绝缘支撑夹套内。如图3A所示，此多层绝缘夹套包含C-玻璃纤维和烟草纸的交替层，其安排是呈从燃料元件轴向外发射的同心环，这些层按下述次序(a)C-玻璃62，(b)烟草纸64，和(c)C-玻璃66，和最外层的包装纸13。
直接位于绝缘燃料元件10的后面，紧接着是一个气溶胶发生元件，它就是如本发明所述制备的基材14。在这一最优选的实例中，基材组合物的稳定化本性连同燃料元件10是隐置在绝缘夹套内的结构，都有助于气溶胶产生物由气溶胶发生元件出来向香烟的其它组件迁移，基材14含有一种或多种稳定的气溶胶产生物和任选的香味组分，它们因燃料元件燃烧产生的热而挥发出来。
能渗透空气的包装纸13可以只是一层，或是具有不同孔隙度和灰稳定性的两层。在距香烟点燃端约2到8mm处包裹住绝缘燃料元件的是一个不燃烧或有箔(例如铝或其它金属)衬的包装纸48。包装纸48优选地是无芯吸材料，它能防止基材14上的气溶胶产生物吸入燃料元件10和绝缘夹套内，和/或防止前端组合件中其它组件的沾污。这种包装纸还能最大稳度地降低或防止周围空气(即径向空气)流到纵向位于燃料元件前端后面的其它部分，因此有控制氧气的进入并防止过度燃烧的作用。虽然是不可取的，包装纸48还可延伸到能包住燃料元件10的燃烧端(或超出此端)，并备有许多孔眼(没有图示出)，使受控制的径向空气流到燃料元件的燃烧段，以供燃烧。
纵向位于基材14后面的是一烟草纸段68，这种烟草纸通常向由气溶胶发生元件产生并流过来的气溶胶提供烟草香味。
位于香烟接嘴端的是一个接嘴件，它由两部分组成，即(ⅰ)烟草棒条或卷，由例如烟草切成填料构成的烟草柱体20和(ⅱ)含有过滤材料(例如由未编织聚丙烯纤维制成的聚集状网)的低效过滤元件22。
本发明香烟的上述各个组件一般都是用纸包住的，各个段通过用纸包住而连结在一起。包基材的纸用无芯吸纸是有利的，这些纸在图3中用数字23，25，26和27表示。烟嘴用纸29则用来将接嘴件和前端组合件连接起来。
吸用香烟时，吸烟者点燃燃料元件10，例如用一香烟打火机。燃料即行燃烧产生热，在吸烟者抽吸过程中，空气沿燃烧着的燃料元件10的外围通过，并穿过支撑绝缘夹套。吸入的空气由于与燃料元件的燃烧段接触并因从燃料元件中辐射出的热而提高温度，受热空气又藉对流将热传给基材14，此传递的热使基材中的气溶胶产生物和香味材料挥发。挥发物质在它穿过基材的过程中形成气溶胶，然后气溶胶在吸烟过程中穿过其它组件，此气溶胶穿过烟草或烟草纸68和20，吸收附加的烟草香味，穿过过滤材料22，进入吸烟者的口中。
如图示的实例所述，气溶胶发生元件包含一载有气溶胶产生物的基材。本发明典型的基材包括一作为载体的底层材料和在此处通常称作基材组合物的稳定的气溶胶产生物。优选的基材组合物在吸烟制品不抽吸时能保留住气溶胶产生物，而在抽吸时将其释放。最优选的是在本发明的基材底层组合物和/或基材组合物中加入一些烟草。烟草的形式可以按需要而异，用于基材组合物中的可以是多于一种的烟草形式。
本发明的稳定的基材组合物包括气溶胶产生物(如甘油)和粘合剂。可将烟草提取物和/或烟草薄片加入基材组合物，也可以将基材组合物施加到烟草切成填料上或与之混合后使用。用于香烟和其它吸烟制品的基材是将最终的基材组合物和任选的底层或载体材料加以纸包装的形式提供的。
本发明可将一种或多种粘合剂与一种或多种气溶胶产生物结合制成稳定的基材组合物。优选的粘合剂包括藻酸盐如藻酸铵、藻酸丙二醇酯、藻酸钾和藻酸钠。这些藻酸盐特别是高粘度的藻酸盐，可与控制量的自由钙离子连合使用。
藻酸盐粘合剂在世界上有许多商品可用。提供这类商品的公司有American Roland Chemical Corp.，Farmingdale，NY;Belmont Chemicals，Inc.，Passaic，NJ;Colony Import amp; Export Corp.，Garden City，NY;Food Ingredients，Inc.，Fort Lee，NJ;Grinstead Products，Industrial Airport，KS;Gum Technology，Flushing，NY;Gumix Interna-tional，Fort Lee，NJ;Kelco，Inc.，San Diego，CA;Meer Corp.，North Bergen，NJ;Multi-Kem Corp.，Ridgefield NJ;National Stabilizers，Duarte，CA;Orion Group(USA)，Ltd.，San Jose，CA;Pacific Gate-way，San Francisco，CA;Penta Manufacturing Co.，Fairfield，NJ;Protan，Inc.，Portsmouth NH;Sanofi Bio-Indust.Inc.，Germantown，WI;Skymart Enterprises，San Gabriel，CA;Spice King Corp.，Culver City，CA;TIC Gums，Inc.，Belcamp，MD;Wego Chemical amp; Mineral Corp.，Great Neck，NY和Zumbro，Inc.，Hayfield，MN.
为此用途单独使用的或与其它粘合剂(如薄酸盐)混合使用的另一类优选的粘合剂是在烟草中天然存在的粘合剂(如果胶等)。此处所用的术语“天然烟草果胶粘合剂”是指“释放”的烟草果胶，它包括在烟草中从天然存在状态藉化学方式或其它方式释放出来的果胶。换句话说，释放出的果胶已不再是结合于烟草结构中的。因此，这一术语包括游离果胶酯酸或果胶酸，以及可溶性盐例如果胶酸和水溶性果胶酸的钠盐、钾盐和铵盐，不溶性盐例如果胶酸和水溶性果胶酸的钙盐和镁盐，具体是何物质取决于用怎样的方法从天然存在的不溶性来源中释放并获得它们。关于这方面的情况例如可见U.S.3，435，829 to Hind et al.，它列在本发明的参考资料目录中。
烟草可用能破坏材料内果胶的碱土金属交联键的试剂来处理。这种试剂通常称为“交联破坏剂”或“果胶释放剂”。一种优选的交联破坏剂是正磷酸氢二铵。
其它有用的粘合剂包括羟丙基纤维素如Aqualon Co.的Klucel H，羟丙基甲基纤维素。如Dow Chemical Co的Methocel K4MS，羟乙基纤维素如Aqualon Co的Natrosol 250 MRCS，甲基纤维素如Dow Chemical Co的Methocel A4M，羧甲基纤维素钠如Hercules lnc，的CMC 7HF和CMC 7H4F。其它可用的粘合剂包括淀粉(如谷类淀粉)，瓜耳胶，角叉胶，制槐豆胶，和黄原胶。
优选的气溶胶产生物的例子包括多羟基醇(如甘油、丙二醇、三甘醇和四甘醇)，单、二或多羧酸的脂族酯(如，硬脂酸甲酯，十二双酸二甲酯和十四双酸二甲酯)，Lonza，Inc，的Hystar TPF等以及它们的混合物。例如，将甘油，三甘醇和Hystar TPF可混合在一起制成气溶胶产生物。气溶胶产生物可作为粘合剂本身的一个组成部分(例如当粘合剂是藻酸丙二醇酯时)提供，也可以采用多种气溶胶产生物的组合。
根据上述可以认为在这领域中具有普通技术的人员就可以确定该用各种合适的气溶胶产生物和粘合剂的何种适当的组合，例如可以为一已选定的气溶胶产生物选择一能使之稳定的粘合剂，所选的粘合剂又能被该选定的气溶胶产生物所水解(或增塑)。
气溶胶产生物可包括挥发性的或其它的增香剂以及烟草香味改进剂。合适的增香剂有薄菏醇、香草醛、可可、甘草、有机酸、高果糖玉米浆等。烟草香味改进剂例如乙酰丙酸、乙酰丙酸的金属盐(如钠盐，钾盐，钙盐和镁盐)等都可使用。香烟制品其它适用的增香剂在Leffingwell等“用于香烟产品的烟草香味”(1972)一书和欧洲公开专利No.407，792中有描述。
无机材料视需要可作为填料加入本发明的基材组合物中。这类无机材料通常应是纤维状、薄片状、结晶状、无定形、空心状或颗粒状的。适用的无机填料有碳酸钙、硫酸钙颗粒、氧化镁、氢氧化镁、珍珠岩、合成云母、蛭石、粘土、热稳定碳纤维、氧化锌、片钠铝石、低密度碳酸钙、空心球、玻璃球、玻璃泡、热稳定碳微球、氧化铝，用一种碳质组分聚结的碳酸钙，用一种有机材料聚结的碳酸钙，经低密度处理的碳酸钙等等。
本发明基材组合物的典型提供方式是先制成含有气溶胶产生物，粘合剂和基材组合物的任何其它组分的水浆料。然后此组合物经熟练技艺人员掌握的任何方法加工制成香烟和其它吸烟制品所适用的基材。其中几种优选的方法包括(1)将气溶胶产生物/粘合剂的稳定的混合物喷在基材底层材料如烟草切成填料等的上面;(2)将气溶胶产生物/粘合剂的稳定的混合物印刷在或以其它方式膜覆在固体底层材料例如再生烟草纸、其它纸(例如含其它材料的纸浆)等的上面;(3)将含有气溶胶产生物/粘合剂的稳定的混合物和一种或多种填料如无机填料(如CaCO3)和/或有机填料(如烟草)的浆料铸成片然后干燥之，制成相对干的可使用的片;(4)将比较厚的浆料挤压成分散的有一定形状的颗粒，而其中或其上含有一个或多个通道，以增大其表面积;(5)制成致密产品，其方法是将挤压成的稳定的混合物经一步或多步处理(例如使用离心力)增加其致密度，可见U.S.Patent No.4，893，639 to White。
也可视需要将其它材料如乙酸钙、碳酸钾、PH控制剂、尿素、氨基酸、氯化钾和/或氢氟化钙加入铸造用的浆料中。通过喷雾、印刷、铸造、挤压和/或致密化处理来制备这类基材的方法和设备都是商业上现成有的，而且熟练的技艺人员不难掌握。
当藻酸铵粘合剂用于本发明的铸造片型组合物中时，优选地加入螯合剂。典型的做法是将螯合剂(如正磷酸氢二铵、柠檬酸钠、碳酸钾、柠檬酸钾、六偏磷酸钾、焦磷酸四钠等)以足以控制浆料中游离钙离子浓度的量加入到基材组合物浆料中。
在室温或稍高些的温度下将制得的基材材料干燥除去多余的水分，但不得除去需用的组分如气溶胶产生物、香味组分等。视需要钙盐的水溶液可施加于已形成的基材上面。
本发明最优选的基材组合物含有一些在制备过程中加入的烟草。烟草加入的类型很多，包括烟草提取物、烟草细末或粉尘、切碎或磨碎的烟草片，烟草干，体积膨胀型烟草填料和其它加工形式的烟草等，以及上述形式的结合。
特别适用的烟草类型是烟草切成填料(例如其宽度约为1/15英寸到1/40英寸，长度约为1/4英寸到3英寸的细丝或束丝)，烟草切成填料还可以用烟草片，体积膨胀型或膨化型的烟草片，经加工的烟草干包括切一卷加工的或切一膨化加工的烟草干，或者再生烟草材料的形式来提供。
可以使用的加工烟草在下述专利中描述U.S.Patent No.5，025，812 to Fagg et al.，或U.S.Patent Nos.5，065，775 to Fagg和5，131，414 to Fagg et al.再生烟草材料可用如U.S.Patent No.5，099，864 to Young et al.所述的片铸技术，或用如U.S.Patent Nos.4，962，774 to Thomasson et al.和4，987，906 to Young et al.，所述的造纸技术，或用如U.S.Patent No.4，821，749 to Toft et al.所述的挤压技术;或用如U.S.Patent 0.5，095，922 to Johnson et al.所述的体积膨胀技术获得。
上述作为基材制得的切成填料可以以包在圆筒形烟卷即烟草材料包装在纸中的形式加入香烟中。使用熟练技艺人员所熟知的香烟条制造技术和设备就可将烟草切成填料制成上述纸包的园筒形烟卷。
此处适用的另一种烟草形式是烟草纸，例如可将由Kimberly-Clark Corp提供的P-144-GNA烟草纸网按U.S.Patent No.4，807，809 to Pryor et al中实施例2的方法聚集制成圆筒状的段。
此处适用的另一种烟草形式是细分散烟草材料，包括烟草粉和细分散的烟草片，典型的做法是将细分散的烟草材料载置在位于气溶胶产生元件内的基材中。然而，细分散烟草材料也可加入燃料元件中。
此处适用的又一种烟草形式是烟草提取物。典型的烟草提取物制法是用一溶剂来萃取烟草材料，所用的溶剂如水、二氧化碳、六氟化硫、烃如己烷或乙醇、卤化碳如商业所用的氟利昂、以及其它有机和无机溶剂。烟草提取物包括将上述萃取液经喷雾干燥或冷却干燥后的产品、烟草香油，烟草香精和其它。制备合适烟草提取物的方法在下述专利中有描述U.S.Patent Nos.4，506，682 to Mueller，4，986，286 to Roberts et al.，5，005，593 to Fagg;5，060.669 to White et al.，5，121，757 to White et al.，和5，131，415 to Munoz et al.，和欧洲公开专利No.338，831同样有用的是如U.S.Patent No.5，016，654 to Beznasek et al.所述的有香味的烟草组合物。另一种烟草类型是经酶催化处理的烟草提取物。
本发明优选的基材组合物一般包含至少约15%，经常至少约20%，时常至少约25%，常常至少约30%，有时至少约40%(重量)的气溶胶产生物。典型的做法都是基材组合物含有达约70%，通常达约60%(重量)的气溶胶产生物。基材组合物含有约达20%，优选地约为3至15%(重量)的粘合剂，含有约达80%，特别优选地约为40到75%(重量)的填料组分。填料组分可以是有机填料(如烟草粉或磨碎的烟草片)和/或无机填料(如沉淀碳酸钙)。
也可以将为基材组合物提供足够香味的适量增香剂加入基材材料中，同样地，视需要也可将碳质材料(如热解的α-纤维素)加入基材材料中，通常达到约全部基材材料干重的10%(重量)。然而，这种碳质材料并不是基材材料的必要组分。基材材料可以不含此碳质材料。虽然大部分吸烟制品中并不必要，基材组合物可以制成是可燃的，和/或将它与其它可燃的基材材料混合。
本发明的一种优选基材因此是一个密切的混合物，含有(ⅰ)烟草(如切碎的烟草片、磨碎的烟草片、烟草干的碎段、烟草细末、烟草粉或烟草提取物或其它形式的加工烟草)，并可含有(ⅱ)无机填料。基材还包含比较高含量的稳定的气溶胶产生物(可用多元醇如甘油)和粘合剂，粘合剂的作用是将基材组合物的各组分保持在一起。特别优选的粘合剂是藻酸盐如藻酸铵。
这种含烟草的基材也可含有某些密切混入的增香剂(如可可、甘草、有机酸、薄菏醇等)。含烟草的基材可从水浆料铸造成片，或以挤压形式获得。这种含烟草基材可以是以再生烟草的形式，并可作为香烟的单一基材材料单独使用。或者，这种含烟草的基材可以与其它基材材料如烟草切成填料或无机基材材料在物质上混合起来或以其它方式结合起来使用。
本发明的另一种优选实例是将增香剂如薄荷醇直接加入基材组合物中。在一个实例中，稳定的片状基材是一个密切的混合物，含有约30到55%(重量)的烟草(如切碎的烟草片、磨碎的烟草片、烟草干碎段、烟草细末、烟草粉、烟草提取物、或其它形式的加工烟草)，含有约1到25%(重量)，优选地约为2到15%(重量)，最优选地约为5到8%(重量)的一种或多种有机填料如活性炭，非活性炭。优选的有机填料是活性炭，它优选地含有约1到50%(重量)的薄荷醇，更优选地是含有约5到30%(重量)的薄荷醇。基材还含约40到90%(重量)的一种或多种气溶胶产生物(可用多元醇如甘油和/或丙二醇)。基材又含约5到15%(重量)的粘合剂，它用来稳定其它组份，并阻止香味材料和/或气溶胶产生物的迁移。特别优选的粘合剂是藻酸盐如藻酸铵。
含薄荷醇的基材可由水浆料铸造成片，或以挤压形式获得。这种含薄荷醇的基材可用铸造法施加到再生烟草片上，或与其它基材材料如烟草切成填料或无机基材材料在物质上混合之或以其它方式结合使用。
如上所述，本发明的基材组合物可以以混合或其它方式施加到任一形式的烟草特别是切成填料上。烟草种类是可以不同的，包括烟熏白菜烟草、马里蓝和东方烟草、稀有的和特种的烟草、以及它们的混合物。这种烟草切成填料以下列形式提供体积膨胀型或膨化型的烟草片、经加工的烟草干碎段(如切-卷或切-膨化的)、再生烟草材料如(ⅰ)在U.S.Patent Nos.4，887，618 to Bernasek et al.，和4，941，484 to Clapp et al.中所述的脱蛋白质烟草材料，(ⅱ)在U.S.Patent Nos.3，353，541和3，420，241 to Hind et al.和3，386，449 to Hind，4，987，906 to Young et al.和5，099，864 to Young et al.，中所述的含磷酸盐的再生烟草材料，(ⅲ)在U.S.Patent No.4，962，774 to Thomasson et al.，和由Voges编的烟草百科全书P.389，TJI(1984)中所述的再生烟草材料(ⅳ)在U.S.Patent Nos.5，056，537 toBrown et al.和5，074，321 to Gentry et al.中所述的再生烟草材料，以及它们的混合物。
本发明的基材材料可以象在制造香烟的各步过程中常规做的那样喷洒施加之。例如，可象在香烟切成填料加工过程中进行的那样对基底材料施加增香剂。合适的增香剂包括香草醛、可可、甘草、薄荷醇等。香味改进剂也可施加于基底材料。乙酰丙酸类的香味改进剂可施加于基材组合物(例如其量约为0.01到2%，通常约为0.2到0.6%，基于基材材料的干重)。碳酸钾类的香味改进剂也可施加于基材材料(例如其量少于约5%，通常约为2到3%，基于基材材料的干重)。
气溶胶产生物和保湿剂如甘油和丙二醇可施加于配制后的基材材料。这种组分用通常对喷洒组分所用的方法(但可以任何所需的量)施加于基材组合物，当不拘泥于理论时，可以认为这种附加的喷洒组分在经历一段时间后通过基材上面或其中的粘合剂使之粘合或稳定化。
香烟(或吸烟制品)中的其余组件也可含有一种或多种类型的烟草，这是有利的。例如，烟草可加入和/或包住燃料元件。同样地，烟草可以各种方式加入香烟的接嘴件内，使得各种有香味的烟草组分能转移到气溶胶中。用于吸烟制品的这些不同段内的烟草类型和形式可以多种多样，包括烟熏白菜烟草、马里蓝和东方烟草、稀有的和特种的烟草、以及它们的混合物。
所用的燃料元件必须符合三个标准;(1)它们必须是易点燃的，(2)它们必须提供足够的热量以产生约5-15次，最好约8-12次抽吸的气溶胶;(3)它们对香烟不应产生有异味的或令人不快的气味。优选地由含碳和粘合剂或碳、烟草和粘合剂的可燃组合物制备燃料元件，但其它可燃组合物也可使用。
视需要也可将不燃烧的填料如碳酸钙、聚结碳酸钙等加入燃料组合物中，通过减少其中可燃物质的含量以便控制燃料元件燃烧时产生的热量。在燃料组合物中填料的含量一般少于约50%(重量)，优选地少于约30%(重量)，最优选地含约5到20%(重量)。可参见U.S.Patent No.5，105，836 to Gentry et al.。
此处所用的优选燃料元件主要含碳质材料。碳质材料的碳含量宜高于约60%(重量)，优选地高于约70%(重量)，最优选地高于约80%(重量)。香料、烟草材料、填料(如粘土或碳酸钙)、燃烧添加剂、燃烧改进剂等都可加入燃料元件中。
燃料元件的密度通常宜大于约0.5g/cc，更好大于约0.7g/cc，最好大于约1g/cc，但一般不超过2g/cc。燃烧前燃料元件的长度一般小于约25mm，时常小于约17mm，其典型长度约10-12mm或更短。
碳质燃料元件的实例组合物在下述专利中有描述Banerjee等人的美国专利No.4，714，082;以及欧洲公开专利No.236，992和407，792;它们正列在本发明的参考资料目录中。其它可例举的碳质材料是椰子壳碳如PXC碳和PCB碳，以及Calgon Carbon Corp.的Lot B-11030-CAC-5，Lot B-11250-CAC-115和Lot 089-A12-CAC-45等实验碳。
其它的燃料元件可从磨碎的烟草材料、再生烟草材料，经热处理或热解的烟草材料，纤维素材料改性的纤维素材料等获得，可例举的材料在下述专利及一书中有描述Miano美国专利等人的No.3，931，824.和Sittig，烟草取代物Noyes Data Corp.(1976)。
一种合适的燃料组合物含有约60到99%(重量)的碳，约1到20%(重量)的合适粘合剂，约1到5%(重量)的能释放氨的化合物，约2000到20，000ppm的钠(Na)。后者的测量方法是用电感耦合等离子原子发射光谱(ICP-AES)。在燃料组合物燃烧条件下能释放氨的化合物可用化合物如尿素、无机或有机盐(如碳酸铵、藻酸铵、或磷酸一、二或三铵)、氨基糖(如脯氨酸果糖或天冬氨酸果糖、氨基酸特别是α-氨基酸(如谷氨酰胺、甘氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、氨基丙酸、胱氨酸、天冬氨酸、苯基丙氨酸或谷氨酸)、二或三肽、季铵化合物等。
用于本发明吸烟制品的碳质燃料元件可以模制、机械加工、压制或挤压成所需的形状。用模制方法，可以使燃料元件中含有槽、沟、通道或空心区。
优选的挤压碳质燃料元件的制备方法是先将95份碳质材料、20份粘合剂和20份烟草(如烟草粉和/或烟草提取物)与充足的水(或Na2CO3水溶液)混合成一种可挤压的混合物，然后用柱杆式、螺旋式或活塞式挤压机将此混合物挤压成所需形状并含有所需数目的槽或空心区的的挤压物。
视需要燃料元件可至少部分地用一衬垫(例如至少一层纸)包住，它包围燃料元件周围的长度(见图2)。这样，衬垫就位于燃料元件和绝缘支撑材料内表面之间。这一层或两层衬垫最好沿着绝缘支撑材料内表面的一段延伸。更好的是衬垫完全包住燃料元件而且沿着绝缘支撑部件的全段延伸。最优选的衬垫是烟草纸(如烟草/木纸浆纸，可利用Kimberly-Clark的P-2831-189-AA)或含碳纸(如磺-木纸浆-烟草于纸，可利用Kimberly-Clark的P-2540-136E)。
当用于香烟时，燃料元件(有或无衬垫)用绝缘和/或支撑材料包住。绝缘支撑材料(ⅰ)应能使吸入的空气穿过，(ⅱ)其所处的位置和构型应能将燃料元件包住在位。在一些实例中，绝缘和/或支撑材料是压紧在燃料元件周围的，因此保证其中燃料元件定位良好并稳定，且仍是滑动配合。
在本发明的香烟中，燃料元件可隐置在绝缘和/或支撑夹套内。夹套的长度延伸超出燃料元件的两端，其实际长度则按所需的各种燃烧和传热特性来确定。夹套可与燃料元件的两端齐平，或可越出这两端约0.5mm到3mm，较好约1到2.5mm，最好约1.5到2mm。
包住燃料元件的绝缘和/或支撑材料的组分可以不同。这种材料宜用不燃烧或者虽燃烧但不致碎裂的材料。适用材料的例子包括玻璃纤维和在下述专利和专著中有描述的其它类型的材料White等人的美国专利No.5，105，838，欧洲公开专利No.336，690;RJR专著supra P48-52。
其它合适的绝缘和/或支撑材料的例子是玻璃纤维和烟草混合物，如在下述专利中有描述Clearman等人的美国专利No.4，756，318和Lawson等人的美国专利No.5，065，776和White等人的No.5，105，838。
其它合适的绝缘和/或支撑材料是聚集纸型材料，它螺旋形地包在或以其它方式绕在燃料元件的周围。合适的纸型材料包括经处理的纸，含碳质材料的纸，含烟草的纸，木纸浆纸，硫酸盐纸，木纸浆/碳酸钙的纸，含碳质材料、木纸浆、烟草和填料的纸，如在未审定的U.S.Patent No.5，105，836 to Gentry et al.中所述。纸型材料可聚集或卷曲聚集在燃料元件的周围;或使用Decoufle s.a.r.b的CU-10或CU20S棒条制造设备。连同Hauni-Werke的KDF-2棒条制造设备或使用在U.S.Patent No.4，807，809 to Pryor et al.中所述的设备聚集成一棒条;或沿着燃料元件的纵向轴包在燃料元件的周围;或制成纸型片构成的纵向延伸束，其制法是用此处列在本发明参考目录中的U.S.Patent Nos.4，889，143 to Pryor et al和5，025，814 to Raker所述类型的设备。
纸型片材料的例子可用P-2540-136-E碳纸和Kimberly-Clark Corp.的P-2674-157烟草纸，这种材料的纵向延伸束(如宽约1/32英寸的束)。燃料元件也可用烟草切成填料(如经约2%(重量)碳酸钙处理的烟熏烟草切成填料)包住。延伸束的数目和位置或聚集纸的聚集方式应能足够紧地保持、支撑或以其它方式将燃料元件固定在香烟内。
如图1-3所示，燃料元件周围的绝缘和/或支撑材料的外面是用包装纸包住的。这种包装纸可为一或二层，其空气渗透性和灰稳定性可以不同。具有这些性质的纸在U.S.Patent No.4，938，238 to-Barnes et al和U.S.Patent No.5，105，837 to Barnes et al中有描述。适用的包装纸的例子可用Kimberly-Clark Corp的P-850-63-5，这种包装纸的一部分再用第二层即外层包装纸包住。适用的外层包装纸的例子可用Kimberly-Clark Corp.的P-850-61-2。另一种适用的包装纸是Kimberly-Clark Corp.的P-3122-153。
最优选的外层包装纸是无燃烧倾向、很低的孔隙率和/或化学处理的纸，而且最好的是沿距香烟点燃端约2mm到8mm(最好约3mm到6mm)的长度上内层包装纸是裸露着的。外层包装纸还至少应包住气溶胶发生元件长度的一部分。外层包装纸的作用是有助于防止燃料元件显著地燃烧到其前端以外的区域。视必须或意愿，紧靠燃料元件所用的纸。特别是那些位于燃料元件不燃烧部分外面的包装纸可涂上燃烧阻滞剂，如氯化钙或正磷酸氢二铵的水溶液。
在本发明的大部分实例中，燃料元件和基材的组合(也称为前端组合件)后接一个接嘴件，虽然也可以将此燃料元件和基材的组合物与可重复使用单独烟嘴接起来使用，接嘴件为挥发的气溶胶产生物流入吸烟者口中提供通道;并也可进一步为挥发的气溶胶产生物提供香味。接嘴件的典型长度约为4mm到85mm。
接嘴件的长度应使(ⅰ)燃料元件的燃烧段远离吸烟者的手指;和(ⅱ)炽热挥发性气溶胶产生物在达到吸烟者口中之前有充分时间得以冷却。在接嘴件内紧靠气溶胶发生元件之后有一空间是很有必要的。例如，在紧靠气溶胶发生元件的后面和任何烟草切成填料，烟草纸或填料碎段的前面留有至少长约10mm的空间。
接嘴件内可以有一段聚集状烟草纸或烟草切成填料之类的东西。这一段可直接位于基材后面或与其隔开一段距离。可将聚集状碳纸段装在接嘴件内，特别是为了将薄荷醇香味引入气溶胶。合适的聚集状碳纸碎段在欧洲公开专利No.432，538中描述。视需要也可用一段与水溶性烟草提取物紧密接触的未编织的聚丙烯或聚酯的聚集状网。这种段在U.S.Patent Nos.5，076，295 to Saintsing和5，105，834 to Saintsing et al中有描述。
适用的接嘴件对气溶胶产生物来说通常是惰性的，它应使由于冷凝或过滤引起的气溶胶损失达到最小，并应能经受香烟制品在使用时的温度。可作为例子的接嘴件有增塑纤维素乙酸酯管(如可用American Filtrona Corp.的SCS-1)，聚酰亚胺管(可用E.J.dupont de Nemours的Kapton)纸板的或厚纸的管，铝箔的纸管。
管状接嘴件与香烟前端组合件(即燃料元件和基材的组合)是紧连着的。接嘴件的截面形状和截面尺寸最好与前端组合件实际上是一致的。前端组合件和接嘴件用一外包的烟嘴用纸连接起来。
吸烟制品的接嘴端最好装有一过滤元件，部分是美观的缘故。最好用不会明显影响气溶胶量的低效过滤元件。合适的过滤材料包括低效纤维素乙酸酯或聚丙烯屑，挡板模塑或空心模塑的聚丙烯材料，未编织聚丙烯材料的聚集网，或纤维素乙酸酯或纸的聚集网。可以使用U.S.Patent No.4，807，809 to Pryor et al.的实施例1中所述的过滤棒条成型机将未编织聚丙烯网(用Kimberly-Clark Corp的PP-100-F)聚集来获得合适的过滤元件。
吸烟制品的全长，或其任一部分长度，可用香烟纸包住。图1型香烟的优选的纸，如用于包裹热导体元件的纸，在吸用吸烟制品的过程中应该是不会明火燃烧的，即具有控制的闷烧性能，而且会产生灰。作为例举，这种类型的香烟纸在U.S.Patent No.4，779，631 to Durocher et al.和欧洲公开专利No.304，766中有描述。合适的包装纸可用Kimberly-Clark Corp的P-1981-152，P-1981-124和P-1224-63。合适的用于图2和图3型香烟的纸包括Kimberly-Clsrk\'s P-2831-189-AA和P-3122-153。烟嘴用纸可包住吸烟制品的烟嘴端。合适的烟嘴用纸是经“起不粘唇作用”的材料处理的无孔隙烟嘴用纸，这种纸对熟练技艺人来说是不难了解的。
本发明将进一步结合下述有助于理解本发明的实施例来说明，但这并不说明仅局限于这些实例。除另行说明外，此处用的所有百分数都是重量百分数。所有的温度以摄氏温度表示。
实施例1一般技术本发明的稳定的基材组合物通过下列的一般技术制备。
首先将粘合剂如藻酸铵和过量的水混合(水与粘合剂之比例如约70∶1(份))约5分钟，使粘合剂充分水合。其次，将气溶胶产生物，或这类材料混和物例如甘油和任选的增香剂加入到藻酸盐水浆料中，然后搅拌使之充分混和。如果藻酸铵作为粘合剂，可视需要将或多种螯合剂例如K2CO3溶液等加入浆料中。最后，加入若干种干配料(它们也可预先一起混和，若需要的话)例如CaCO3沉淀和/或烟草，连续搅拌以形成水浆料形式的密切的混和物。
最后的浆料可进一步用水稀释以形成可喷雾或可印刷的混和物。然后将这种混和物施加合适的基材底层材料例如烟草切成填料、烟草纸片等。如需要，未经稀释的浆料可铸造在合适的表面上，例如高密度聚乙烯片，其尺寸约2英寸×3英寸(50.8mm×76mm)，厚约0.010到0.080英寸(约0.25mm到2.0mm)，然后经空气干燥。
所得到的铸造片也可切碎，例如每英寸约32刀，然后以此切成填料的形式用作基材，或与烟草切成填料或其他基材材料混和形成最后的基材。
实施例2水浆料按下列配方制备薄酸铵 6.0%(重量)Kelco HV甘油 45.0%(重量)K2CO31.0%(重量)CaCO33.0%(重量)烟草(美国式共混) 45.0%(重量)
将该浆料以约0.04英寸(约1mm)的厚度铸造在聚乙烯片材上，空气干燥之，然后切割成如同烟草切成填料那样的条子。此基材材料用包装纸紧紧包住，然后切成直径7.5mm，长10或15mm的碎段，这两种长度的皆可作为基材使用。
实施例3这里的稳定的基材组合物是按两步方法制备。首先将30.5份的1∶1水甘油溶液喷洒在69.5份的再生烟草切成填料上，然后将这样处理过的烟草用实验用标准加热枪(型号HG-75/B，Master Appli-ance Corp of Racime，WI)在90℃空气温度下干燥足够时间，使最后的水分含量为约12-15%。
然后将含有99∶1的薄酸铵(Kelco Co.Amoloid LV)水溶液作为粘合剂溶液喷洒到上述处理干燥过的烟草上，以产生含有1份粘合剂和99份的烟草和甘油(以干重为基准)的基材产物。将它用标准加热枪在约90℃空气温度下干燥，以形成含有约8-12%最后水分含量的基材组合物。
实施例4这里的稳定的基材按一步法制备。将30份甘油和1份Amloild LV藻酸铵粘合剂(加以足够量的水制成可喷洒的混和物)喷洒在69份美国产混和烟草切成填料上。这样喷洒处理过的烟草然后用实验用标准加热枪在90℃空气温度下干燥足够时间，以形成含有约8-12%最后水分含量的基材组合物。
实施例5A.用实施例3的二步法步骤，但使用体积膨胀型的烟草作为基材底层材料，以生成含有30份甘油，1份Amoloid LV粘合剂和69份烟草的基材组合物。
B.用实施例4的一步法步骤，使用体积膨胀型的烟草作为基材底层材料，以生成含有30份甘油，1份Amoloid LV粘合剂和69份烟草的基材组合物。
实施例6水浆料按下列配方制备藻酸铵 11%(重量)Kelco HV甘油 89%(重量)将该浆料印在Kimberly-Clark\'s P3122-109-A16烟草纸片上，其最后重量约为140%。用热空气(温度直到90℃)干燥，除去过量的水分，以形成含有约8-12%最后水份含量的基材组合物。
此基材材料用包装纸包住，然后切割成直径7.5mm，长10和15mm的碎段，这两种长度的碎段皆可作为基材使用。
实施例7水浆料按下列配方制备藻酸铵 10%(重量)Kelco HV香料 18%(重量)甘油 72%(重量)将该浆料印在Kimberly-Clark\'s P3122-109-A16烟草纸片上，其最后载重量约为140%。用热空气(温度直到90℃)干燥除去过量的水分，以形成含有约8-12%最后水分的基材组合物。
此基材材料用包装纸包住，然后切割成直径7.5mm长10和15mm的碎段，这两种长度的碎段皆作为基材使用。
实施例8水浆料按下列配方制备藻酸铵 6%(重量)Kelco HV甘油 35%(重量)
CaCO323%(重量)烟草(美国式共混) 35%(重量)K2CO31%(重量)将浆料以约0.03英寸(约0.76mm)的厚度铸造在聚乙烯片材上，空气干燥之，然后切割成相似于烟草切成填料的条子，将该基材组合物用包装纸包裹成直径7.5mm的柱条，再切割成具有10或15长度的碎段，两种皆可作为基材。
实施例9水浆料按下列配方制备藻酸铵 9.8%(重量)Kelco HV甘油 39.0%(重量)CaCO320.0%(重量)烟草(美国式共混) 31.2%(重量)将浆料铸造成约0.04英寸(约1mm)的厚度，然后空气干燥之。将该基材组合物切割成切成填料或做成聚集状网。该组合物以切成填料或聚集状网的形式，用纸包裹制成直径7.5mm的柱条，然后切成10mm长的碎段，作为基材之用。
实施例10水浆料按下列配方制备藻酸铵 6.0%(重量)Kelco HV甘油 60.0%(重量)CaCO33.0%(重量)球磨烟草(美国式共混) 25.0%(重量)磷酸氢二铵 1.0%(重量)
香料(见实施例7) 5.0%将浆料铸造成约0.04英寸(约1mm)的厚度，然后空气干燥之。将该基材组合物切割成切成填料，然后做成具有7.5mm直径，10或27mm长度的柱条，这两种长度的皆可作为基材。
实施例11水浆料按下列配方制备甘油 80%(重量)Kelco HV 20%(重量)在两段纸(Kimberly-Clark\'s P1976-29-2)上用370%和375%(重量)的浆料(基于干重)铸造。铸造成的片材在50℃干燥过夜，然后可用卷、切割或切碎的方法制成条、用作基材。
实施例12水浆料按下列配方制备甘油 80%(重量)KelcoHV 20%(重量)在两段再生烟草片(Kimberly-Clark\'s P3122-109-A15)上用320%和240%(重量)的浆料(基于干重)铸造。铸造成的片在50℃干燥过夜，然后可用卷、切割或切碎的方法制成条，用作基材。
实施例13水浆料用下述配方制备甘油 80%(重量)Kelco HV 20%(重量)
在一铝箱段上用109%(重量)的浆料(基于干重)铸造;铸成的片在50℃下干燥过夜，然后可用卷、切割或碎切的方法制成条，用作基材。
实施例14水浆料用下述配方制备藻酸铵 13.5份(重量)Kelco HV甘油 81.0份(重量)含30%薄荷醇的PCG碳 5.5份(重量)通过球磨Calgon Carbon Corp.，Piffsburg，PA的PCB-G活性炭和30%(重量)的固体薄荷醇制得上述配方中的碳/薄荷醇混合物。在球磨此混合物的过程中会产生热，使薄荷醇蒸发，活性炭吸附和/或吸收薄荷醇蒸气。
将此浆料以约0.04英寸(约1mm)的厚度铸造在Kimberly Clark\'s No.P-3122-109-A16的纸上，然后在室温条件下空气干燥之以除去多余的水份。这种基材组合物可切碎成切成填料或制成聚集状网。这种切成填料或聚集状网形式的组合物再可制成直径为7.5mm用包装纸包的棒条，切成长10mm的段，作为基材使用。
实施例15含4份水比1份固体的水浆料用下述方法制备。
在180°F约82℃)下先将水加入高速剪切混合机中，再将61.3%(重量)(含10%的水)的烟草固体加入水中并充分混合。然后将3.8%(重量)的二铵磷酸盐加入混合物中，搅拌使之消化30-45分钟。然后将4.2%(重量)的30%氢氧化铵水溶液加入并再混合使之消化30-45分钟。最后，加入30.7%(重量)的甘油，将混合物再搅拌10-15分钟。
将所得浆料以0.03英寸(约0.76mm)铸造在不锈钢带上制成片材。令200°F(约93℃)的空气吹过片的上表面，同时令蒸气与不锈钢带的下表面接触。这种结合加热的方法使片干燥而不致除去气溶胶产生物。将片(膜)从带上揭下，可切碎为切成填料或制成聚集状网，用纸紧包然后切成直径7.5mm，长10-15mm的基材段。
实施例16与实施例15相同，但用下述配方甘油 47%(重量)烟草固体 47%(重量)磷酸二铵 3%(重量)30%氢氧化铵 3%(重量)实施例17含4份水比1份固体的水浆料用下述方法制备。
先将热至180°F(约82℃)的水加入高速剪切混合机，再将32%(重量)(含10%的水)的烟草固体加入水中并充分混合，然后将2%(重量)的磷酸二铵加入混合物中，搅拌30-45分钟。然后再加入2%(重量)的30%氢氧化铵水溶液并混合30-45分钟。
将4%(重量)的藻酸铵(Kelco HV)在180°F(约82℃)的水(固体与水之比为1∶15)中进行活化。
将60%(重量)的甘油加入上述的烟草浆料中，然后加入经活化的藻酸铵。此混合物在高速剪切下搅拌10-15分钟。
将此浆料以0.03英寸(约0.76mm)的厚度铸造在不锈钢带上，制成片材。令200°F(约93℃)下的空气吹过片的上表面，同时令蒸气与不锈钢带的下表面接触。这种结合加热的方法使片干燥而不致除去气溶胶产生物。将片(膜)从带上揭下，可切碎为切成填料或制成聚集状网，用纸紧包然后切成直径7.5mm，长10-15mm的基材段。
实施例18与实施例17相同，但用下述配方甘油 60%(重量)烟草固体 30%(重量)磷酸二铵 2%(重量)30%氧氢化铵 2%(重量)Kelco HV 6%(重量)实施例19图1的香烟燃料元件的制备由约72份具有平均颗粒直径为12微米的硬木纸浆碳，约20份含烟熏的白菜烟和东方烟的共混烟草粉(粉约200Tyler筛目)以及8份Hercules 7HF SCMC粘合剂，制得长9mm，直径4.5mm，表观(堆积)密度约1.02g/cc，一般为圆柱形的燃料元件。
硬木纸浆碳是通过下述方法制得的在氮的气氛下碳化不含滑石的加拿大大草原级的硬木牛皮纸，以逐步升温的方式升高温度使纸的氧化最小，达到最终的碳化温度至少为750℃。仍在氮气中冷却所得的碳材料至低于35℃，然后研磨成具有平均颗粒直径约12微米的细粉末。
将此硬木碳细粉与烟草粉、粘合剂羧甲基纤维素钠和足量的水混合制得捏塑体状的稠厚糊料混合物。
用柱塞式挤压机将此糊料挤压成燃料元件，使之在其圆柱体表面具有5个等距的纵向的沟或槽，各个沟或槽的深度约为0.032英寸，宽度约为0.016英寸。纵向延伸穿过燃料元件表面的这些通道的构型如图1A所示。将所得挤压物在空气中干燥之，以获得有弹性的挤压物。然后将挤压物切成9mm长，由此制制得燃料元件。
基材和套管组合件先用铝经拉伸制得一金属胶囊，其长度约为30mm，外径约为4.6mm，内径约为4.4mm。胶囊的一端(燃料元件的末端)是开口的;另一端除了有二个槽状的孔外是封口的。此胶囊的封口端再经整形使之具有直径约为4mm的一个孔，这样就将胶囊变成了套管。
由实施例3中所述的基材组合物可制得烟草切成填料棒条，其直径约4.4mm，长度约15mm，将此棒条置于套管内，且偏于其后部，距开口端(即前端)至少约4到5mm。
然后将燃料元件插入套管前端约2mm的深度，这样，燃料元件伸出套管开口端约7mm，而基材棒条距燃料元件的后端则约2到3mm。
绝缘夹套用绝缘夹套材料包住15mm长，直径为4.5mm的塑料管，包住的长度也为15mm长。在这些香烟实例中，绝缘夹套含有2层Owens-Corning C-玻璃簇，在经夹套成型机压制前每层约为1mm厚，压制后每层约为0.6mm厚。夹在两层C-玻璃簇之间的是一层再生烟草纸片，约0.13mm厚。将0.13mm厚的另一层再生烟草纸片包住外层玻璃簇。Kimberly-Clark公司标号为P2674-157的再生烟草纸片是一种含有共混烟草提取物的纸状片。在成型前，内层再生烟草片的宽度为19mm，外层再生烟草片的宽度为26.5mm，装上绝缘夹套的塑料管的最终直径约为7.5mm。
烟草卷由体积膨胀型共混的烟熏白菜烟草和东方烟草的切成填料组成的烟草卷，用Kimberly-Clark公司标号为P1487-125的纸包住，这样制成了直径约为7.5mm，长度约22mm的烟草卷。关于优选的体积膨胀型烟草加工过程可参见U.S.Patent No.5，095，922 to Johnson et al.。
前端组合件将绝缘夹套段和烟草卷(棒条)用Kimberly-Clark公司标号为P2674-190的纸紧包连接在一起，应包住由烟草纸和玻璃簇构成的夹套段的长度以及烟草卷的长度。对烟草卷的烟嘴端钻孔，使产生一个直径约为4.6mm的轴向通道。钻头尖的形状应使能进入绝缘夹套内的塑料管并与之啮口。将内部装有基材和燃料元件的套管组合件从已连在一起的绝缘夹套和烟草卷的前端插入，同时钻头和与它啮合的塑料管则从卷的烟嘴端退出，插入套管组合件直至其中的燃料元件的点燃端与绝缘夹套的前端齐平。这样所得的前端组合件总长约为37mm。
接嘴件接嘴件包括一个20mm长的疏松聚集烟草纸的圆柱形段和一个20mm长的末端织，熔吹聚丙烯聚集状网的圆柱形段，均各自有外层包装纸，这两种材料的段都是使用U.S.Patent No.4，807，809 to pryor et al.所述的设备将棒条切割获得的。
第一段的直径约7.5mm，它是利用Kimberly-Clark公司的P1440-GNA烟草纸疏松聚集成网，再用Kimberly-Clark公司P1487-184-2的纸塞包装之获得的。
第二段的直径也约7.5mm，它是利用Kimberly-Clark公司的PP-100未编织聚丙烯的聚集状网，再用Kimberly-Clark公司的P1487-184-2包装纸塞包装之获得的。
将这两段轴向地紧靠着连在一起，用Simpson纸公司，Vicksbur-g，Michigan的L-1377-196F纸包住这两段的长度连接起来。这样所得的接嘴件的长度约为40mm。
香烟的最终组合件将前端组合件与接嘴件轴向地靠着连在一起，务使前端组合件的内部有空的一端与接嘴件的聚集烟草纸段相邻接。将烟嘴用纸沿接嘴件的长度以及前组件的5mm长度(由它与接嘴件连接处算起)环包起来，这样将前组件与接嘴件连接之。
使用使用时，吸烟者用香烟打火机点燃燃料元件，燃料元件就燃烧起来。吸烟者将香烟的烟嘴(即接嘴件)端伸入其口中抽吸香烟。从燃料元件吸入的热空气穿过基材，使稳定的气溶胶产生物蒸发，将它从粘合剂中释放出来。当挥发物质被吸向吸烟者的口时，从烟草段吸取香味，冷却，形成有香味的、可见的烟状气溶胶，这种有烟草香味的可见气溶胶吸入吸烟者的口中。
实施例20图2的香烟燃料元件的制备实质上具有如图2所示构型的对称燃料元件如下述方法制备。
由约89.1份具有平均颗粒直径为12微米的硬木纸浆碳，10份藻酸铵(Amoloid HV，Kelco Co.)和0.9份Na2CO3制得长12mm，直径4.8mm，表观(堆积)密度约为1.02g/cc，一般为圆柱形在纵向上分成几节的燃料元件。
硬木纸浆碳是通过下述方法制得的在氮气氛下碳化不含滑石的加拿大大草原级的硬木牛皮纸，以逐步升温的方式升高温度使纸的氧化最小，达到最终的碳化温度至少为750℃。仍在氮气中冷却所得的碳材料至低于35℃，然后研磨成具有平均颗粒直径约为12微米的细粉末。
此硬木碳细粉与藻酸盐粘合剂干混，然后加入3%碳酸钠水溶液制得最终Na2CO3含量为0.9份(重量)的挤压混合物。
用一蜗杆式挤压机将上述制得的混合物挤压成燃料棒(每根长约24英寸)，它一般为直径4.8mm的圆柱形，在其表面具有纵向排列的6个等距的槽子(约1mm×1mm)，槽底为圆形，且每个槽子均通至圆柱体的两端。此挤压成的棒的初含水量约32-34%(重量)，在室温下干燥16小时，使其最终含水量约7-8%(重量)。
用具有金刚石刃缘的钢质切割砂轮，将此经干燥的圆柱形棒进行末端修整到22.5英寸长。将这些棒放入在一转筒表面上的一些纵向凹槽内，一个凹槽内放一根棒，且用薄橡皮条塞入固定之。令转筒旋转，并靠近一个与它纵向平行的上面装有若干个分隔放置的具有金刚石刃缘的钢质圆薄刀片的轴，作为例子的刀片可用Norton公司的1AIR直径为4英寸100到120粒度的砂刀片，这些刀片在轴上安装的位置应使每个棒条沿其长度加工产生这个燃料元件棒上的隔离段，并修整此棒到适合于下一步加工操作所需的长度。隔离段的尺寸通过轴的移动或使用摆动板来达到。转筒继续旋转，然后将棒从它上面释放出来。
然后将经过上述切割加工的棒放入在另一个转筒上的一些纵向凹槽内且用橡皮条固定之。令转筒旋转，并靠近一个与它纵向平行的上面装有若干个分置的具有金刚石刃缘的刀片，这些刀片在轴上安装的位置应使棒按所需的位置被切割成为许多单个的燃料元件。转筒继续旋转，释放下切割成的燃料元件，落入一收集箱内。
这样制得的燃料元件长为12mm，其两个末端段的长度为2.5mm，两个隔离段的长度各为1.5mm，中间段的长度为4.0mm。这样，隔离段的截面积约为末端段截面积的49%。每一个燃料元件重约165mg。
前端件的制备燃料元件用Owens-Corning C-玻璃纤维包住。关于这种材料性质详情可参见RJR专著，supra第48-52页。在此玻璃纤维上面再用Kimberly-Clark公司P-2831-189-AA包装纸包裹之，这样制成的前端件为圆柱形，其两端开口可容空气通过，其长度约16mm，周长约7.5mm。
基材在实施例1-13中说明的任一种基材在这里都可令人满意地使用。一个特别优选的基材如实施例9所述。
接嘴件用宽约27mm的纸卷制成长约63mm，直径约7.5mm的纸管。这种纸是76磅基重的纸，其厚度约为0.012英寸，可用Simpson纸公司的RJR-001。用水基的乙烯乙酸乙烯酯粘合剂将这种纸搭接成管。为防止气溶胶产生物任何可能的迁移，在管的内表面涂上Her-cules公司的Hercon 70，涂入管内约10mm深度，然后晾干。然后将氯化钙的水溶液(为防止燃烧)再次涂在管的内表面上，然后晾干。
将10mm长的基材插入纸管内的涂布端，使基材的前表面距纸管前端约3mm处。这样，基材就通过摩擦力稳定地固定在纸管内，将环包在包装纸内的10mm长的烟草切成填料段插进管的另一端。将这个烟草段继续推进，使它的后端进入管内并距纸管的烟嘴端约10mm。
将一圆柱状过滤元件插入纸管的与基材相反的另一端，使之紧靠烟草切成填料段。过滤元件的长约10mm，周长约24mm。此过滤元件用已知的香烟过滤嘴制造技术由三醋精增塑纤维素乙酸酯细丝(每约8.0旦;总共40，000旦)制得，并用纸塞包装之。
香烟组合件将接嘴件和前端件沿着它们的纵向排成一行，其方式是基材的前表面与燃料元件的后表面约3mm。前端件和接嘴件用包装纸环包起来连在一起，这里包装纸起着烟嘴用纸的作用。这种包装纸是一种低孔隙率纸，可用Kimberly-Clark公司的P-850-61-2，除了距前端件的点燃端3mm的长度外，纸应包住前端件其余的全长。
此香烟在抽吸时，在总共约10-12次抽吸时均能产生可见的气溶胶和烟草香味(即挥发的烟草组分)。当燃料元件烧至其燃烧部分遇到隔离段时，香烟即自引熄灭。
实施例21燃料元件的制备由约78.7份具有平均颗粒直径为12微米的硬木纸浆碳，10份藻酸铵(Amoloid HV，Kelco Co.)，1.0份Na2CO3，10份球磨的美国共混烟草和0.3份烟草提取物，制得长12mm，直径0.8mm，表现(堆积)密度约1.02g/cc的燃料元件。
硬木纸浆碳是通过下述方法制得的在氮气氛下碳化不含滑石的加拿大大草原级的硬木牛皮纸，以逐步升温的方式升高温度使纸的氧化最小，达到最终的碳化温度至少为750℃。仍在氮气下冷却所得的碳材料至低于35℃，然后研磨成具有平均颗粒直径约为12微米的细粉末。
将此硬木碳细粉与藻酸铵粘合剂和烟草干混，然后加入3%(重量)的Na2CO3水溶液，制得最终Na2CO3含量约为1.0份的挤压混合物。
用一蜗杆式挤压机将上述制得的混合物挤压成燃料棒(每根长约24英寸)，它一般为直径4.8mm的圆柱形，在其表面有纵向排列的6个等距的槽子(约1mm×1mm)，槽底为圆形的，且每个槽子均通至圆柱体的两端。此挤压成的棒的初含水量约32-34%(重量)，在室温下干燥16小时，使其最终含水量约7-8%(重量)，将这干燥过的圆柱形棒用具有金刚石刃缘的钢质切割砂轮切成12mm长。
绝缘夹套用绝缘夹套材料包住16mm长，直径为4.5mm的塑料管，包住的长度也为16mm长。在这些香烟实例中，绝缘夹套含有2层Owens-Corning C-玻璃簇，在经夹套成型机压制前每层约为1mm厚，压制后每层约为0.6mm厚，夹在两层C-玻璃簇之间的是一层再生烟草纸片Kimberly-Clark\'s P-2831-189-AA，约0.13mm厚。再用一层Kimberly-Clark的标号为P-3122-153的香烟纸包住其外层。所用的再生烟草纸片是一种含有共混烟草提取物的纸片，在成型前，内层再生烟草片的宽度为19mm，外层片的宽度为26.5mm，装上绝缘夹套的塑料管的最终直径约为7.5mm。
前端件将12mm长的燃料元件插入绝缘夹套，用力推出其中的16mm长的塑料管。这样，燃料元件位于夹套内，而燃料元件的每一端均在夹套内，且距夹套的两端均为2mm。
基材在实施例1-13中说明的任一种基材在这里都可令人满意地使用。一个特别优选的基材如实施例9所述。
纸管用宽约27mm，厚约0.012英寸的纸卷制成长约77mm，直径约7.5mm纸管。制网的纸是76磅基重的Simpson RJR-001纸。这种RJR-001纸用水基的乙烯乙酸乙烯酯粘合剂通过搭接制成管。在纸管的内表面涂上含有乙醇、磷酸、以及由Rohm和Haas取得的抗模防腐剂Kathon LX-1.5的水基乙烯乙酸乙烯酯粘合剂。将一长为37mm的铝箔包在外径约6.75mm的钢棒周围后，将它插入纸管，使铝箔管的一端与纸管的一端齐平。然后将钢棒取出，令铝箔管紧贴叠在纸管的内表面上。
香烟组合件将长为15mm，直径为7.5mm的基材插入纸管有箔衬的一端，使基材的前表面距纸管的前端约10mm。这样，基材就通过摩擦力稳定地固定在纸管内。将环包在包装纸内的长12mm，直径7.5mm的再生烟草纸段插进管的另一端。将这个烟草纸段继续推进使之紧靠基材的后端。然后，将环包在包装纸内的长20mm，直径7.5mm的烟草切成填料段插入纸管，使之紧靠再生烟草纸段。将长20mm，直径7.5mm的聚丙烯网过滤元件插入纸管，使之紧靠烟草切成填料段。再将前端件插入纸管的另一端，使绝缘夹套的内端紧靠基材的前端。前端件向外延伸露出纸管前端至少6mm。
此香烟在抽吸时，在总共约10-12次抽吸时产生可见的气溶胶和烟草香味(即挥发的烟草组分)，当燃料元件烧至其燃烧部分遇到隔离段时，香烟即自行熄灭。
本发明包括其优选的实例已详细描述。然而应该认识到，对于这一技术熟练的人员来说，要考虑到这里所揭示的内容，就可对本发明作改进和/或发展，但仍在本发明下述权利要求书精神的范围之内。
权利要求
1.一用作吸烟制品基材的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它含有由气溶胶产生物和稳定气溶胶产生物的粘合剂组成的混合物，其中气溶胶产生物和粘合剂之比约为3∶1到约40∶1。
2.如权利要求1所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有足量的水成为一在室温下可喷雾的组合物。
3.如权利要求1所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有足量的水成为一在室温下可印刷的组合物。
4.如权利要求1所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有足量的水成为一在室温下可挤压的组合物。
5.如权利要求1所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有足量的水成为一在室温下可铸造的组合物。
6.如权利要求5所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有一种或多种螯合剂。
7.如权利要求1，2，3，4，5或6所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中的气溶胶产生物对粘合剂有增塑作用。
8.如权利要求1，2，3，4，5或6所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中的粘合剂含有藻酸盐粘合剂。
9.如权利要求5所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有一种选自无机填料，有机填料，及其混合物的填料材料。
10.如权利要求9所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中有机填料材料含有烟草。
11.如权利要求9所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中填料材料含有由烟草和无机填料材料组成的混合物。
12.如权利要求9所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中有机填料材料含有碳。
13.如权利要求12所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中有机填料材料进一步含有薄荷醇。
14.如权利要求1，2，3，4，5，6，9，10，11，12或13所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中粘合剂含有一种或多种通过交联破坏剂释放的天然产生的烟草粘合剂。
15.如权利要求14所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中粘合剂进一步含有藻酸盐粘合剂。
16.如权利要求1，2或3所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，它进一步含有一个此稳定组合物施加于其上的底层材料，所述的底层材料选自有机基的和无机基的簇、网、片、切碎的或切成的填料材料。
17.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中底层材料是一选自铝箔、塑料膜或玻璃纤维簇的材料。
18.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中底层材料是一片状，簇状，网状，切碎或切成填料状的有机基的纸材料。
19.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中有机底层材料是一含木纸浆的纸。
20.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中有机底层材料是一含烟草的纸。
21.如权利要求1所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中气溶胶产生物是一种多羟基醇。
22.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中稳定的组合物含有一多羟基醇和用所述多羟基醇增塑的粘合剂，多羟基醇与粘合剂之比约为15∶1到约40∶1。
23.如权利要求16所述的稳定的气溶胶产生组合物，其特征在于，其中稳定的组合物包含一多羟基醇和一用所述多羟基醇增塑的粘合剂，其中多羟基醇与粘合剂之比约为3∶1到约15∶1。
24.一用于吸烟制品的基材，其特征在于它含有片状，簇状或网状形式的底层材料，所述的底层材料上面有一含稳定的气溶胶产生组合物的膜或涂层，所述组合物含有一由多羟基醇气溶胶产生物和粘合剂组成的混合物，其中气溶胶产生物与粘合剂的重量之比约为15∶3到97∶3。
25.如权利要求24所述的基材，其特征在于，其中被涂层的底层材料选自纸、金属箔和惰性塑料膜这些片材料。
26.一用于吸烟制品的基材，其特征在于采用一碳质燃料元件和与它分隔的气溶胶发生元件，所述的基材包含由下述密切混合物制成的铸造片(ⅰ)约30到约55%(重量)的烟草;(ⅱ)约0到约25%(重量)的一种或多种无机或有机材料;(ⅲ)约40到约50%(重量)的一种或多种多羟基醇气溶胶产生物;(ⅳ)约5到约8%(重量)的粘合剂。
27.如权利要求26所述的基材，其特征在于，它进一步含有螯合剂。
28.如权利要求26所述的基材，其特征在于，其中粘合剂含有一种或多种通过交联破坏剂释放的天然产生的烟草粘合剂。
29.香烟包含(a)在香烟抽吸前其长度小于约30mm的一碳质燃料元件;(b)纵向位于所述燃料元件后方的一基材，所述基材包含作为基材底层的片状或网状材料，所述底层上面有一含稳定的气溶胶产生组合物的膜或涂层，所述组合物含一由多羟基醇气溶胶产生物和粘合剂组成的混合物，其中气溶胶产生物与粘合剂的重量之比约为15∶3到97∶3;(c)一接嘴件。
全文摘要
本发明揭示了用于吸烟制品，特别是香烟的稳定的基材组合物。此稳定的基材组合物一般包含一由粘合剂和对粘合剂有增塑作用的气溶胶产生物组成的混合物，连同任选的填料和/或底层材料。在本发明的稳定的基材组合物中，粘合剂和气溶胶产生物的相对量主要取决于此基材组合物使用的条件与场合。气溶胶产生物与粘合剂之比一般为3∶1到40∶1。当此稳定的组合物是用于烟草切成填料之类的基底材料时，气溶胶产生物与粘合剂之比至少约为15∶1，优选地约为25—35∶1，最高约为40∶1。若此组合物是制成铸造片的，气溶胶产生物与粘合剂之比最少约为3∶1，优选地约为8∶1，最高约为10∶1。当此稳定的混合物是印在片状或网状基材上时，气溶胶产生物与粘合剂之比通常约为6∶1，最高约为10∶1，最低约为3∶1。
文档编号A24D1/00GK1072576SQ92114159
公开日1993年6月2日 申请日期1992年11月27日 优先权日1991年11月27日
发明者威廉·J·凯西Iii, 杰弗里·S·金特里, 阿尔瓦罗·G·帕拉, 阿胡·N·列克沃瓦, 丹尼斯·M·里格斯, 加里·R·谢拉, 肯尼思·W·斯威斯古德, 罗枘德·O·瓦戈纳, 杰弗里·A·威利斯, 沃尔特·R·D·扬Jr 申请人:R·J·雷诺兹烟草公司
本文链接： http://belmontchemicals.immuno-online.com/view-677220.html
发布于 ： 2021-03-24
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