絕熱熱源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于吸煙制品的絕熱熱源和包括絕熱熱源的吸煙制品。
【背景技術(shù)】
[0002] 先前技術(shù)中已提出大量加熱而非燃燒煙草的吸煙制品。此類(lèi)"加熱式"吸煙制品的 一個(gè)目的是減少傳統(tǒng)香煙中燃燒和熱降解煙草產(chǎn)生的類(lèi)型的已知有害煙霧成分。在一種已 知類(lèi)型的加熱式吸煙制品中,通過(guò)將熱量從可燃熱源傳輸至位于可燃熱源下游的氣溶膠形 成基質(zhì)而產(chǎn)生氣溶膠。在吸煙過(guò)程中,通過(guò)來(lái)自可燃熱源的熱傳遞而從氣溶膠形成基質(zhì)釋 放揮發(fā)性化合物,并且所釋放的揮發(fā)性化合物被夾帶在被抽吸通過(guò)吸煙制品的空氣中。隨 著釋放的化合物冷卻,它們冷凝并形成供使用者吸入的氣溶膠。
[0003] 已知的是包括導(dǎo)熱元件,所述導(dǎo)熱元件圍繞并接觸可燃熱源的至少后部及加熱式 吸煙制品的氣溶膠形成基質(zhì)的至少前部,以便確保從可燃熱源傳輸足夠的傳導(dǎo)熱到氣溶膠 形成基質(zhì),從而獲得可接受的氣溶膠。例如,W0-A2-2009/022232公開(kāi)了一種吸煙制品,其 包括可燃熱源、位于可燃熱源下游的氣溶膠形成基質(zhì)以及圍繞并直接接觸可燃熱源的后部 及氣溶膠形成基質(zhì)的相鄰前部的導(dǎo)熱元件。
[0004] 用在加熱式吸煙制品中的可燃熱源的燃燒溫度不應(yīng)太高,否則會(huì)在使用加熱式吸 煙制品的過(guò)程中導(dǎo)致氣溶膠形成材料燃燒或熱降解。但是,可燃熱源的燃燒溫度應(yīng)足夠高 以產(chǎn)生足夠的熱量,從而從氣溶膠形成材料中釋放足夠的揮發(fā)性化合物以產(chǎn)生可接受的氣 溶膠,特別是在早期吸入階段。
[0005] 先前技術(shù)中已提出用于加熱式吸煙制品的各種可燃含碳熱源。用在加熱式吸 煙制品中的可燃含碳熱源的燃燒溫度通常介于約600°C和800°C之間。由于可燃含碳 熱源的較高的燃燒溫度,包括這種可燃含碳熱源的加熱式吸煙制品的易燃性(ignition propensity)可會(huì)泛太高。
[0006] 已知的是,在加熱式吸煙制品的可燃含碳熱源的周?chē)^熱件,以便降低加熱 式吸煙制品的易燃性。通過(guò)降低加熱式吸煙制品的表面溫度,包括包圍加熱式吸煙制品的 可燃含碳熱源的絕熱件降低了加熱式吸煙制品的易燃性。
[0007] 例如,US-A-4, 714, 082揭示了包括可燃含碳燃料元件、氣溶膠發(fā)生裝置、導(dǎo)熱元件 以及由彈性、非燃燒材料制成的外周絕熱構(gòu)件(例如玻璃纖維外套)的吸煙制品。絕熱構(gòu) 件包圍了燃料元件的至少一部分,并且有利地包圍氣溶膠發(fā)生裝置的至少一部分。
[0008] 包括如US-A-4, 714, 082中所揭示的非整體式絕熱構(gòu)件可導(dǎo)致加熱式吸煙制品的 橫截面沿著吸煙制品的長(zhǎng)度不恒定。這可能對(duì)加熱式吸煙制品的外觀有不利影響,并使得 難以將可燃含碳熱源可靠地固定在加熱式吸煙制品內(nèi)。包括非整體式的絕熱構(gòu)件還可能增 加組裝加熱式吸煙制品的復(fù)雜性。
[0009] 期望的是,提供一種用于這樣的吸煙制品的絕熱熱源:所述吸煙制品具有降低的 易燃性、可接受的外觀且可以以可靠方式組裝。
[0010] 還期望的是,提供一種用于這樣的吸煙制品的絕熱熱源:所述吸煙制品具有降低 的易燃性,并且在早期吸入和后期吸入過(guò)程中提供可接受的氣溶膠。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 根據(jù)本發(fā)明,提供一種用于吸煙制品的熱源,所述熱源具有上游端和相對(duì)的下游 端,并且包括:可燃碳芯;以及整體、不可燃且絕熱的外圍層。碳芯從熱源的上游端延伸至 熱源的下游端。外圍層從熱源的上游端僅部分沿?zé)嵩吹拈L(zhǎng)度延伸,并且外圍層圍繞碳芯的 上游部分。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明,還提供一種吸煙制品,所述吸煙制品包括:根據(jù)本發(fā)明的熱源;位于 熱源下游的氣溶膠形成基質(zhì);以及圍繞且與氣溶膠形成基質(zhì)的上游部分和熱源的碳芯的下 游部分直接接觸的導(dǎo)熱且阻燃的包裝材料。
[0013] 本文所用的術(shù)語(yǔ)"上游"和"前部"以及"下游"和"后部"用于說(shuō)明吸煙制品的各 組件或各組件的各個(gè)部分相對(duì)于使用者在使用吸煙制品期間抽吸所述吸煙制品所沿著的 方向的相對(duì)位置。根據(jù)本發(fā)明的吸煙制品包括嘴端和相對(duì)的遠(yuǎn)端。在使用過(guò)程中,使用者 抽吸所述吸煙制品的嘴端。嘴端位于遠(yuǎn)端的下游。熱源位于吸煙制品的遠(yuǎn)端處或接近吸煙 制品的遠(yuǎn)端。
[0014] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"碳質(zhì)"用于說(shuō)明包括碳的芯或?qū)印?br>[0015] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"整體"用于說(shuō)明與芯直接接觸并且不借助外在粘合劑或其他 中間連接材料連接到芯的層。
[0016] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"外在粘合劑"用于說(shuō)明不是芯或外圍層的組成部分的粘合劑。
[0017] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"不可燃"用于說(shuō)明在燃燒或點(diǎn)燃可燃碳芯的過(guò)程中在熱源所 達(dá)到的溫度下基本不可燃的層、阻障或材料。
[0018] 在點(diǎn)燃及燃燒芯的過(guò)程中,不可燃且絕熱的外圍層在該外圍層所承受的溫度下應(yīng) 當(dāng)穩(wěn)定,并在點(diǎn)燃和燃燒芯的過(guò)程中應(yīng)保持基本完整。
[0019] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"外圍層"用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的熱源的最外層。
[0020] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"絕熱層"用于說(shuō)明包括絕熱材料的層。
[0021] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"絕熱材料"用于說(shuō)明在23°C和50%相對(duì)濕度下使用改進(jìn)的瞬 態(tài)平面熱源(MTPS)方法測(cè)得的體導(dǎo)熱系數(shù)小于約50毫瓦每米開(kāi)(mWAm · K))的材料。
[0022] 優(yōu)選的是,不可燃且絕熱的外圍層包括使用激光脈沖法(laser flash method)測(cè) 得的體熱擴(kuò)散率小于或等于約每秒0.01平方厘米(cm2/s)的絕熱材料。
[0023] 優(yōu)選的是,在根據(jù)本發(fā)明的吸煙制品中使用時(shí),不可燃且絕熱的外圍層的外表面 不應(yīng)超過(guò)約350°C。
[0024] 絕熱的外圍層的透氣性應(yīng)足以允許足夠的氧氣到達(dá)可燃碳芯以維持可燃碳芯燃 燒。
[0025] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"長(zhǎng)度"用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的熱源和吸煙制品在其上游端和 下游端之間的最大縱向尺寸。
[0026] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"氣溶膠形成基質(zhì)"用于說(shuō)明能夠在加熱時(shí)釋放揮發(fā)性化合物 的基質(zhì),所釋放的揮發(fā)性化合物能夠形成氣溶膠。
[0027] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"導(dǎo)熱"用于說(shuō)明利用在23°C和50%的相對(duì)濕度下使用改進(jìn)的 瞬態(tài)平面熱源(MTPS)方法測(cè)得的體導(dǎo)熱系數(shù)至少為約IOW每米開(kāi)(WAm · K))的材料制 成的包裝材料。在某些實(shí)施例中,導(dǎo)熱且阻燃的包裝材料優(yōu)選使用在23 °C和50 %的相對(duì) 濕度下使用改進(jìn)的瞬態(tài)平面熱源(MTPS)方法測(cè)得的體導(dǎo)熱系數(shù)至少為約100W/米開(kāi)(W/ (m · K))、更優(yōu)選地至少為約200W/米?開(kāi)(W/(m · K))的材料制成。
[0028] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"阻燃"用于說(shuō)明在點(diǎn)燃和燃燒芯的過(guò)程中保持基本完整的包 裝材料。
[0029] 由根據(jù)本發(fā)明的吸煙制品的氣溶膠形成基質(zhì)產(chǎn)生的氣溶膠可為可見(jiàn)的或不可見(jiàn) 的,并可包含蒸汽(例如,處于氣態(tài)的物質(zhì)微粒,室溫下通常為液體或固體)以及氣體和冷 凝蒸汽的液滴。
[0030] 通過(guò)降低吸煙制品的表面溫度,包括整體、不可燃且絕熱的外圍層有助于降低包 括根據(jù)本發(fā)明的熱源的吸煙制品的易燃性。
[0031] 可燃碳芯沿?zé)嵩撮L(zhǎng)度從熱源的上游端延伸到熱源的下游端。整體、不可燃且絕熱 的外圍層從熱源的上游端僅部分沿著熱源的長(zhǎng)度延伸,并包圍可燃碳芯的上游部分。
[0032] 在用在根據(jù)本發(fā)明的吸煙制品中時(shí),在燃燒熱源的碳芯的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量通過(guò) 導(dǎo)熱、阻燃的包裝材料以傳導(dǎo)方式傳輸至熱源下游的氣溶膠產(chǎn)生基質(zhì)。比碳芯的外圍層短 的長(zhǎng)度允許導(dǎo)熱、阻燃的包裝材料直接接觸熱源的可燃碳芯的未被外圍層包圍的下游部 分。這有利地有助于實(shí)現(xiàn)從熱源到氣溶膠產(chǎn)生基質(zhì)的足夠高的熱傳導(dǎo),以產(chǎn)生可接受的氣 溶膠。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的熱源的預(yù)期用途,可以生產(chǎn)出形狀和尺寸不同的熱源。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的熱源的質(zhì)量可介于約300毫克和約500毫克之間,例如可以介于約 400暈克和約450暈克之間。
[0035] 優(yōu)選的是,根據(jù)本發(fā)明的熱源大致是圓柱形的。在這樣的實(shí)施例中,術(shù)語(yǔ)"外圍層" 用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的熱源徑向最外側(cè)的環(huán)形層。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的圓柱形熱源可以具有大致圓形的橫截面或大致橢圓形的橫截面。
[0037] 優(yōu)選的是,根據(jù)本發(fā)明的熱源的長(zhǎng)度介于約5毫米和約20毫米之間,更優(yōu)選的是 介于約7毫米和約15毫米之間,最優(yōu)選的是介于約11毫米和13毫米之間。
[0038] 優(yōu)選的是,根據(jù)本發(fā)明的熱源的直徑基本恒定。本文中使用的術(shù)語(yǔ)"直徑"用于說(shuō) 明根據(jù)本發(fā)明的熱源的最大橫向尺寸。
[0039] 在這樣的實(shí)施例中,碳芯的由外圍層包圍的上游部分直徑小于碳芯的未由外圍層 包圍的部分的直徑。直徑的差異約等于外圍層厚度的兩倍。
[0040] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"厚度"用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的熱源的層的最大橫向尺寸。
[0041] 優(yōu)選的是,根據(jù)本發(fā)明的熱源的直徑介于約5毫米和約10毫米之間,更優(yōu)選的是 介于約7毫米和約8毫米之間。
[0042] 優(yōu)選的是,外圍層的長(zhǎng)度比熱源的長(zhǎng)度小至少約2毫米,更優(yōu)選的是比熱源的長(zhǎng) 度小至少約3毫米。外圍層和熱源之間的長(zhǎng)度差異等于碳芯的未由熱源包圍的部分的長(zhǎng) 度。
[0043] 優(yōu)選的是,外圍層的長(zhǎng)度介于約3毫米和約18毫米之間,更優(yōu)選的是介于約4毫 米和約12毫米之間,最好的是介于約7毫米和約9毫米之間。
[0044] 優(yōu)選的是,外圍層的厚度小于或等于約1. 5毫米。更優(yōu)選的是,外圍層的厚度介于 約0. 5毫米和約1. 5毫米之間。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的熱源包括可燃碳芯,所述可燃碳芯含有作為燃料的碳。
[0046] 碳芯的碳含量按干重可至少為約5%。例如,碳芯的碳含量按干重可至少為約 10%