抽吸制品的改进

本发明的主题涉及香烟与同类的抽吸制品。

对提供具有低排量的支流烟气（sidestream    smoke）成份的香烟建议过多种途径。根据英国专利说明书2    094    130A，含有具有粘性流的透气率不超过3个科列斯特（Coresta）单位与Do/t比值从0.08到0.65cm/秒-其中Do表示氧透过纸里的氮的扩散系数，t表示香烟纸的厚度-的香烟纸的香烟，在支流烟气中具有低排量的总的不带水与烟碱的粒状物质（以下简称PMWNF）与烟碱。

在香烟的支流烟气中要取得低成份排量的另一途径是通过使用含有一种或多种降支流烟气的化合物的香烟纸。在英国专利说明书2    139    869A中公开了有关含有氢气化锂、氢氧化铝、氢氧化钙、甲酸钙、甲酸钠和乙酸钠的一种或多种化合物的香烟纸。从含有这种香烟纸的香烟发散出的支流烟气的总的粒状物质比含有常规香烟纸的类似香烟降低至少30%。使用降支流烟气化合物的另一个例子公开在美国专利说明书4，231，377中，香烟纸中含有氧化镁跟一种辅助剂结合在一起。

本发明的一个目的是提供改进的低支流烟气的香烟或类似的低支流烟气抽吸制品。

本发明提供一种抽吸制品，包含有一根抽吸物质的烟条，这烟条含有抽吸物质和包围着该抽吸物质的纸包皮，在该烟条内的该抽吸物质的密度在约100至约260mg/cm3的范围内，该抽吸物质含有至少约20%重量比的膨胀烟草（expanded tobacco），该包皮含有一种阻燃剂，而且该抽吸制品在标准机吸状态下被抽吸时提供不少于6口烟。

这里所用的“标准机吸状态”是指科列斯特标准机吸状态，每分钟吸两秒，吸进35cm3的一口烟。

本发明的抽吸制品在标准机吸状态下抽吸所产生的支流烟气的PMWNF总量每支抽吸制品最好应不超过约17mg，再好一些是不超过约15mg，更好是不超过约10mg。

本发明的抽吸制品在标准机吸状态下抽吸所产生的支流烟气的一氧化碳（CO）总量每支香烟最好应不超过约35mg，再好一些是不超过约30mg，更好是不超过约20mg。

本发明的抽吸制品在标准机吸状态下抽吸所产生的抽吸间隔中的抽吸物质消耗最好应不超总抽吸物质消耗、即在抽吸间隔中加上在抽吸过程中的抽吸物质消耗的约50%，再好一些是抽吸间隔中的抽吸物质消耗应不超过抽吸物质消耗的约40%，更好是应不超过总抽吸物质消耗的约30%。

在本发明的抽吸制品中，不是膨胀烟草的抽吸物质最好含有烟叶，常规烟芯烟丝形式为宜。烟叶可以是叶片与/或带梗烟草。不是膨胀烟草的抽吸物质可含有一种再造烟草或一种烟草代用品。

膨胀烟草可是叶片与/或带梗烟草。膨胀烟草最好是一种叶片烟草，一种对加工的烟草有效地提供高度膨胀的烟草膨胀工艺过程的产品。高膨胀工艺过程公开在、例如美国再颁专利30，693中与英国专利说明书1 570 270与2 160 408A中。使用高膨胀工艺过程可获得、通过填充值的提高、从约典型的75%到高达约125%的烟草膨胀值。经过高膨胀工艺过程处理的烟草可具有一个用波格瓦尔特（Borgwaldt）密度计测出的、例如从约100到约175mg/cm3的容积密度。

由膨胀烟草构成的那部分抽吸物质的份额最好至少占30%重量比。

内行人清楚，如果膨胀烟草膨胀程度不高，由膨胀烟草构成的那部份抽吸物质的份额就可能需要接近、或等于100%。

这里所用的术语“阻燃剂”指的是一种物质，这种物质掺入一根抽吸物质烟条的纸包皮内或其上将降低该抽吸物质烟条的不抽吸时的闷烧速率。应当理解到“阻燃剂”指使用两种或多种这类的物质，也可以使用单一种这类的物质。硫酸铝铵、正磷酸氢二铵、正磷酸二氢铵与正磷酸二氢钠是可用作阻燃剂的物质，单独或合起来使用。其它的可用来作为达到本发明的目的的阻燃剂包括硼酸、硼酸铝、硼酸钙、溴化铵、溴化锂、溴化镁、氯化铵、氯化镁、氯化锌、磷酸铝、磷酸钙、硅酸钾、硫酸铝、硫酸钙、硫酸镁与碳酸钠。

用作阻燃剂的水溶性物质最好以水溶液方式施加到包皮纸上。如果用作阻燃剂的物质不是水溶性的，那该物质就要在造纸过程中以粉末形式作为填充料适当地加入纸料内。水溶性阻燃剂物质加到纸上的加料量以不超过约20%为宜。非水溶性的阻燃剂的加料量可达约30%。

用于本发明的抽吸制品的包皮纸除阻燃剂物质外可含有一种诸如例如氢氧化铝、氢氧化锂或氢氧化镁这类的降支流烟气的填充物质。

用于本发明的抽吸制品的包皮纸的透气率最好不超过约20个科列斯特单位。一种纸的透气率用科列斯特单位来表示，它是在一个1.0千帕斯卡的恒定压力差之下在一分钟内穿过一个平方厘米的纸的、以立方厘米计数的空气量。

固有多孔的香烟纸由互锁的纤维网状物组成，这些纤维通常基本上全部是或主要是纤维素纤维，其间散布着一种填充物、例如碳酸钙的颗粒。在纤维/填充物基材上的开口的宽度是1μm的数量级，比起纸的厚度（通常是20至50μm）小得多，并且通过这些开口的气流受粘滞力控制。但是，当纸在造纸过程完后穿孔，孔就比较大，通常尺寸跟纸的厚度同一数量级，并且通过这些孔的气流受惰性力控制。

因此应当观察到穿孔纸的透气率按科列斯特透气率测定方法来测定时，所得的透气率数值包含由粘性流穿过在造纸过程中固有的开口的透气率和由惰性流通过穿孔的透气率之和。虽然没有打孔，但纸张还会同样具有两种透气率成份，如果纸张除了具有小的粘性流孔以外还具有大一些的惰性流孔、所谓针孔的话。这种情况可以由、例如有缺陷的造纸技术所形成的。

通过一张纸的总气流可表示为：Q＝ZAP+Z′A（P）n其中Q是气流（cm3/分）A是面对流动空气的纸的面积（cm2）P是穿过纸的压力差（千帕斯卡）Z是由粘性流通过在造纸过程中固有的开口的纸的透气率，单位是科列斯特单位（cm/分/千帕斯卡）Z′是由惰性流通过穿孔与/或针孔的纸的透气率（cm/分/千帕斯卡）n是一个给定组的穿孔或针孔的常数，其中0.5≤n≤1.0，n的准确数值决定于穿孔或针孔的大小。

含有穿孔与/或针孔的纸的总透气率是（Z+Z′），同时一个给定的这类纸的Z与Z′的相对数值可以这样来求出，通过测量在一系列跨在纸上的压力差之下穿过纸的气流并通过在以上方程式中使用一个按纸上的穿孔/针孔的平均大小的n值对Q/P数据进行数字回归（regressing）来得出。

应当理解到上述关于按本发明的抽吸制品的包皮的20科列斯特单位的数值是指对粘性流的包皮的透气率。因此应当理解到如果包皮含有穿孔与/或针孔，可以想象按本发明的抽吸制品的包皮应有一个超过20科列斯特单位的总透气率、即用科列斯特透气率测定方法测定的透气率。

按本发明的抽吸制品的抽吸物质烟条的长度最好不小于45mm，至少60mm更有利。该抽吸物质烟条最好在整个长度内截面形状与尺寸一致。如果本发明的抽吸制品的抽吸物质烟条跟普通的香烟与类似的抽吸制品一样，截面是均匀的圆的，那烟条的圆周长可在10到30mm的范围内。鉴于本发明的抽吸制品要在烟条周长是25±5mm时取得显著的并在商业上有用的降低支流烟气的优点，要在烟条周长低于25±5mm、直降到10mm的情况下取得这个优点就是很例外的。本发明的抽吸制品的烟条周长最好不小于12.5mm。

在标准机吸状态下抽吸时，本发明的抽吸制品有利地提供不少于7口烟，最好是不少于8口烟。

本发明的抽吸制品最好含有过滤咀或烟咀装置装在抽吸物质烟条的一端。

本发明的抽吸制品可装有排气装置。

可以想象在本发明的抽吸制品中，包皮所用的纸可以不是常规的纸例如可以是一种再造烟草薄片材料。

本发明现在以示例来描述以促进对本发明的理解。

图1示出一根带有部份打开的烟咀包皮的香烟。图2示意地示出用来测定放出的支流烟气成份的设备，图3至6示意地示出一个构成图2所示设备的一部份的鱼尾状通气筒;图4至6是分别沿图3的箭头A、B、C方向看的视图。

示例Ⅰ提供一根根据本发明制造的香烟1，它由一根长64mm、周长24.82mm的香烟烟条2和一个通过一件烟咀包皮4装在烟条2上的20mm长的乙酸纤维素过滤咀3所组成。烟条2含有裹在包围着的香烟纸包皮6内的全是叶片烟丝的烟芯5。烟芯5是80%经过用DIET过程的高膨胀工艺过程处理过的叶片烟丝。烟芯5的密度为159mg/cm3。包皮6的香烟纸的透气率为9科列斯特单位，单位重量为27.1g/M2。香烟纸含23.7%的碳酸钙填充物。一种含4份正磷酸二氢铵与1份正磷酸氢二铵的阻燃剂溶液施加到包皮6上以提供一个14%的填充率。

当如香烟1那样的香烟在标准机吸状态下被抽吸到香烟烟条剩下8mm长的烟蒂时，每支香烟的支流烟气的PMWNF与CO的平均总产生量分别为10.0mg与21.0mg。这种香烟的平均抽吸口数为8.6。

根据本发明制造的第二种香烟含有长64mm、周长24.87mm的香烟烟条和20mm长的乙酸纤维素过滤咀。香烟烟条含有含80%DIET膨胀烟草并具163mg/cm3的密度的全叶片烟丝烟芯。烟条用透气率为15科列斯特单位与单位重量为42g/M2的香烟纸包裹着。香烟纸含有一种分别在纸内占23.5%与16.0%的填充率的碳酸钙与氢氧化镁的混合物作为填充料。氯化镁作为阻燃剂以溶液状态施加在纸上以提供一个3.9%的氯化镁含量。

当这第二种香烟在标准机吸状态下被抽吸时，每支香烟的支流烟气的PMWNF与CO的平均总产生量分别为9.7mg与23.1mg。平均抽吸口数为9.5。

根据本发明制造的第三种香烟含有长64mm、周长24.82mm的香烟烟条和长20mm的乙酸纤维素过滤咀。香烟烟条含有含80%DIET膨胀烟草并具167mg/cm3的密度的全叶片烟丝烟芯。烟条用透气率为18科列斯特单位与单位重量为42g/M2的香烟纸包裹着。香烟纸含有一种分别在纸内占23.5%与16.0%的填充率的碳酸钙与氢氧化镁的混合物作为填充料。硫酸铝铵作为阻燃剂以溶液状态施加在纸上以提供一个2.6%含量的阻燃剂。

当这第三种香烟在标准机吸状态下被抽吸时，每支香烟的支流烟气的PMWNF与CO的平均总产生量分别为16.2mg与31.6mg。平均抽吸口数为8。

示例Ⅱ按本发明制造的第四种香烟含有长64mm、周长25mm的香烟烟条和长20mm的乙酸纤维素过滤咀。香烟烟条含有80%重量比的DIET膨胀烟草并具166mg/cm3的密度的全叶片烟丝烟芯。烟条用下面的表2上标号为‘A’的香烟纸包裹着。

当这第四种香烟在标准机吸状态下被抽吸时，每支香烟的支流烟气的PMWNF、总烟碱生物碱（TNA）与CO的平均总产生量分别为16.2mg、2.25mg与31.6mg。这第四种香烟的平均抽吸口数为7.2。

当包裹在透气率为50科列斯特单位的一种常规香烟纸内的、含有100%未经膨胀烟草的烟芯的第一种类似的对比香烟按刚述及的抽吸规范被抽吸时，每支香烟的支流烟气的PMWNF、TNA与CO的平均总产生量分别为31.3mg、4.80mg与64.7mg。这第一种对比香烟的平均抽吸口数为9.1。

当含有跟上述第四种香烟同样的烟芯和跟第一种对比香烟同样的常规香烟纸的第二种类似的对比香烟按同样的抽吸规范被抽吸时，每支香烟的支流烟气的PMWNF、TNA与CO的平均总产生量分别为19.1mg、3.67mg与35.0Mg。这第二种对比香烟的平均抽吸口数为6.2。

当第一种对比香烟的未经膨胀的烟芯用来作第三种类似的对比香烟的烟芯的100%、烟条包皮用纸A、并且这第三种对比香烟也按标准机吸状态被抽吸到剩下烟蒂长度8mm时，每支香烟的支流烟气的PMWNF、TNA与CO的平均总产生量分别为24.5mg、3.96mg与61.8mg。这第三种对比香烟的平均抽吸口数为11.3。

可以很快从抽吸对比香烟所得的结果计算出，在一个直接成线性比例的基础上，含有上面述及的含80%DIET膨胀烟草的烟芯与一种纸A的包皮的类似香烟、即如第四种香烟那样的香烟，每支香烟的支流烟气的PMWNF、TNA与CO的期望平均总产生量分别应为14.9mg、3.0mg与33.4mg。（例如PMWNF值是从24.5（1-0.39）计算出14.9，24.5是第三种对比香烟的PMWNF值而0.39是第一种对比香烟的PMWNF值减去第二种对比香烟的PMWNF值再除以第一种对比香烟的PMWNF值得出的，即PMWNF降低比。）但是，如前已述，第四种香烟的测出的支流烟气的TNA与CO的总的产生量分别为2.25mg与31.6mg。这就可以观察到作为按本发明制造的第四种香烟的支流烟气的TNA的平均总产生量比计算值低25%。同样，第四种香烟的支流烟气的CO的放出量比预期的低6%。换言之，按本发明制造的香烟具有明显的协合的支流烟气成份降低的效果。

表1给出本发明的香烟的平均总的支流烟气成份的产生量与抽吸口数的细节。含有标号A的纸的包皮的香烟是指以上述及的第四种香烟。其它的香烟都是类似的，不同的只是分别含有标号B到G的纸。这些其它的香烟也是按上述抽吸规范来抽吸的。

图2列出A到G的纸的细节。

在表1中在第5至第7行数值下面示出的字母‘S’表示一个协合的支流烟气成份降低的效果。从表1可观察到通过支流烟气成份降低来显示的协合作用是每一个含有纸A到G的包皮的香烟结构的一个特征。

表11    2    3    4    5    6    7    8每支香烟的预期支    每支香烟的测出支流烟气成份产生量    流烟气成份产生量纸    （mg）    （mg）    抽吸口数PMWNF    TNA    CO    PMWNF    TNA    COA    14.9    3.0    33.4    16.2    2.25    31.6    7.2S    SB    10.7    2.63    28.2    9.7    1.74    23.1    9.8S    SC    14.6    3.18    29.4    13.9    2.02    31.1    7.2SD    12.9    3.11    25.1    10.0    1.27    21.0    8.6S    SE    13.2    3.20    27.7    13.0    1.68    23.8    9.2S    SF    11.8    3.33    25.4    13.6    2.24    30.5    8.1SG    11.5    2.23    27.8    9.5    1.29    21.7    9.5S    S

表2纸标号    透气率    单位重量    填充料    阻燃剂（C.U.） （g/M2） （%重量比） （%重量比）A 12 46 23.5CaCO32.611.5MgO Al（NH4）（SO4）2B 12 46 23.5CaCO34.0MgCl211.5MgOC 12 46 23.5CaCO3一种混合11.5MgO    物的5.5D 9 27 23.7CaCO3一种混合物的14E 9 27 23.7CaCO310MgCl2F 9 27 23.7CaCO311NaH2PO4G 9 50 15CaCO36.9MgCl28.7Mgo在表2中跟纸C与D有关的阻燃剂是一种4份正磷酸二氢铵与1份正磷酸氢二铵的混合物。在表2中填充料的填充率是用对在阻燃剂加入前的纸的单位重量的百分比来表示，而阻燃剂的填充率则用对最终纸重的百分比来表示。在表2给出的纸A到G的透气率数值是在加入阻燃剂前界定的数值。但是，以水溶液形式加入阻燃剂对任何这些纸的透气率没有明显的影响。

示例Ⅲ根据本发明制造的香烟含有长64mm、周长17mm的香烟烟条和长20mm的乙酸纤维素过滤咀，过滤咀当然也是周长17mm。香烟烟条含有含80%DIET膨胀烟草并具181mg/cm的密度的全叶片烟丝烟芯。烟条用在图2中标号为‘G’的香烟纸包裹着。当这些烟在标准机吸状态下被抽吸时，每支香烟的支流烟气的PMWNF、TNA与CO的平均总产生量分别为5.6mg、0.73mg与25.6mg。平均抽吸口数为14.1。

当包裹在透气率为50科列斯特单位的一种常规香烟纸内的、含有100%未经膨胀的烟芯的第一种类似的对比香烟按标准机吸状态被抽吸时，每支香烟的支流烟气的PMWNF、TNA与CO的平均总产生量分别为18.5mg、3.29mg与42.4mg。平均抽吸口数为7.9。

当含有跟本发明的香烟同样的烟芯和跟第一种对比香烟同样的常规香烟纸的第二种类似的对比香烟按标准机吸状态被抽吸时，每支香烟的支流烟气的PMWNF、TNA与CO的平均总产生量分别为10.7mg、1.55mg、25.2mg。平均抽吸口数为5.1。

当用第一种对比香烟的未经膨胀的烟芯来作第三种类似的对比香烟的烟芯的100%、烟条包皮用纸G、并且这第三种对比香烟也按标准机吸状态被抽吸时，每支香烟的支流烟气的PMWNF、TNA与CO的平均总产生量分别为11.1mg、2.15mg与21.2mg。平均抽吸口数为14.1。

从对比香烟的支流烟气成份的放出量数值可以按示例Ⅱ中详细叙述的方法计算出，按本发明的香烟的支流烟气的PMWNF、TNA与CO的总产生量数值应期望分别是6.4mg、1.01mg与12.5mg。根据本发明的香烟的相应测出数值为5.6mg、0.73mg与25.6mg，可以观察到本发明的香烟在PMWNF与TNA方面呈现协合的支流烟气成份降低的效果。

示例Ⅳ在表3上标为香烟1的本发明的第一种香烟含有长64mm、标称周长为25mm的香烟烟条和长20mm的乙酸纤维素过滤咀。香烟烟条含有含80%重量比的DIET膨胀烟草并具175mg/cm的密度的全叶片烟丝烟芯。烟条用在表2中标号D的香烟纸包裹着。

在表3中标为香烟2的本发明的第二种香烟类似于刚述及的第一种香烟，不同的只是烟条烟芯的密度为195mg/cm和烟条包皮是在表2中标号C的那种香烟纸。

具有烟条烟芯密度为280mg/cm并含有透气率为50科列斯特单位的常规香烟纸包皮的常规香烟用来作对比香烟。

表3示出按标准机吸状态抽吸对比香烟和本发明的第一与第二种香烟的结果。从这些结果可观察到尽管本发明的香烟的抽吸口数跟对比香烟的抽吸口数相近，但本发明的香烟的支流烟气成份产生量比起该对比香烟就降低相当多。例如本发明的第一种香烟就降低了70%。也可观察到在闷烧过程中、即抽吸间隔中所消耗的烟草对在抽吸过程中所消耗的烟草的比例本发明的香烟也比该对比香烟显著地降低。

测量烟草在抽吸过程中与在抽吸间隔中的消耗量是用一个燃烧速度监测装置来进行，其细节刊登在英国，SO4    5PE，南安普敦，迪布顿·帕辽，北道的N.与D.J.福斯特，安贝利亚出版的烟草专利信息公报第88/29-30号上。

表3支流烟气降低（%）    烟草消耗（%）香烟    抽吸口数PMWNF    CO    抽吸    闷烧对比    8.8    -    -    32    681    8.6    70    69    80    202    8.0    60    50    60    40

图2所示的用来测定上述的支流烟气成份的放出量的设备含有一个菲尔特朗拿（Filtrona）302线性吸烟机7，它的抽吸口标号为8。在吸烟机的每一个抽吸口上垂直地设置一个跟抽吸口结合的、端部敞开的玻璃鱼尾状通气筒，标号为9。在图3上a与b的尺寸分别为410mm和80mm。在图4上内尺寸（直径）c为24mm而尺寸d为22mm。横跨设置在通气筒9上面的是一个预先称好重量的剑桥（Cambridge）过滤垫10。标记为10′的是一个用于测量主流烟气成份的放出量的剑桥过滤垫。一根管子11从过滤垫10的上端伸展到一个气体流量计12上，一根管子13从流量计12伸展到一个气泵14上。一个含有一个内气体循环泵（未示出）的红外一氧化碳分析仪17通过进口管与出口管15、16连接到管子13上。

在图2的设备的工作中，为了测定在吸烟机7的抽吸口8上的一支香烟18的支流烟气成份的放出量，泵14设定来提供一个每分钟2.0升的流率通过通气筒、管子11与13。在香烟18按标准机吸状态在抽吸口8的抽吸过程中，从香烟18发散出来的支流烟气上升通过通气筒9到达过滤垫10。没有沉积在垫10上或在通气筒9的内壁上的那部份烟气流经管子11、13，其中的一个子样品通过进、出口管15、16流经一氧化碳分析仪17。

当香烟18与两支同样的香烟在抽吸口8抽吸完毕以后，将垫10重新称重。从所测得的重量减去垫10的原重，得出沉积在垫10上的总颗粒物质（TPM）的重量。然后垫10用一种提取溶剂、例如2-丙醇来提取。所得提取物用气相色谱法进行分析以测定沉积在垫10上的烟碱与水的份量。将这样测得的烟碱与水的重量之和从上述用重力法测得的沉积在垫10上的TPM中减去，就得出沉积的PMWNF的重量。

用一种提取溶剂例如2-丙醇来清洗通气筒9的内部。一部份这样取得的提取物用气相色谱法进行分析以测定沉积在通气筒9内壁上的烟碱的份量。这样测出的烟碱的重量加到沉积在垫10上的烟碱的重量，就得出从三支香烟产生的支流烟气的烟碱的总重量，这个重量除以3就得出每支香烟的支流烟气的烟碱的重量。

从清洗通气筒9所得的提取物的其它部份用一种紫外技术进行分析，一部份上述的从垫10取得的提取物用作一个标准来测定沉积在通气筒9内壁上的PMWNF的份量。用这样的方法测出的PMWNF的重量加到上述的沉积在垫10上的PMWNF的重量上，就得到从这三支香烟产生的支流烟气的PMWNF的总重量，这个重量除以3就得出每支香烟的支流烟气的PMWNF的重量。

每支香烟的支流烟气的CO产生量从分析仪17得出的数据进行测定。