(57)【要約】【課題】端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源を製造する方法を提供する。【解決手段】第１の開口部及び反対側の第２の開口部を有する中空ダイ（１３０）を準備する段階と、中空ダイの第１の開口部を層状バリア材料（１６０）で覆う段階と、中空ダイに第１の開口部を通して第１のパンチ（１４０）を挿入することにより層状バリア材料からバリア（１１０）を打ち抜く段階と、中空ダイに第２の開口部を通して１つ又はそれ以上の粒子成分（１２０）を入れる段階と、中空ダイに第２の開口部を通して第２のパンチ（１５０）を挿入することにより、１つ又はそれ以上の粒子成分を圧縮して可燃性熱源（１００）を形成し、バリアを可燃性熱源の端面（１１２）に付着させる段階と、端面に付着したバリアを有する可燃性熱源を中空ダイから排出する段階とを備える。【選択図】図１（ａ）
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源を製造する方法であって、
第１の開口部及び反対側の第２の開口部を有する中空ダイを準備する段階と、
前記中空ダイの前記第１の開口部を層状バリア材料で覆う段階と、
前記中空ダイに前記第１の開口部を通して第１のパンチを挿入することによって前記層状バリア材料からバリアを打ち抜く段階と、
前記中空ダイに前記第２の開口部を通して１つ又はそれ以上の粒子成分を入れる段階と、
前記中空ダイに前記第２の開口部を通して第２のパンチを挿入することによって、前記１つ又はそれ以上の粒子成分を圧縮して可燃性熱源を形成し、前記バリアを前記可燃性熱源の端面に付着させる段階と、
前記端面に付着された前記バリアを有する前記可燃性熱源を前記中空ダイから排出する段階と、
を備える、可燃性熱源の製造方法。
【請求項２】
前記バリアと前記可燃性熱源の前記端面との間に接着剤を提供する段階をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接着剤は、前記ダイの前記第１の開口部を前記層状バリア材料で覆う前に前記層状バリア材料に塗布される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記接着剤を前記層状バリア材料にスプレーガン、ローラ、及びスロットガンの少なくとも１つを使用して塗布する段階を備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ又はそれ以上の粒子成分の少なくとも１つは炭素質である、請求項１から４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記１つ又はそれ以上の粒子成分の少なくとも１つは結合剤を含む、請求項１から４の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記結合剤は、前記バリアを前記可燃性熱源の前記端面に付着することを助長する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記バリアは、実質的に前記可燃性熱源の前記端面全体を横切ると共に少なくとも部分的に前記可燃性熱源の隣接する側面に沿って延びる、請求項１から７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のパンチは、平坦プロファイル又は凹状プロファイルを有する、請求項１から８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のパンチは、平坦プロファイル又は凹状プロファイルを有する、請求項１から９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記層状バリア材料は熱伝導性である、請求項１から１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記層状バリア材料の熱伝導率は、少なくとも約２００Ｗ/ｍＫである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記層状バリア材料は不燃性である、請求項１から１２の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記層状バリア材料は、実質的に空気不透過性である、請求項１から１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】
喫煙物品用可燃性熱源を製造するための、請求項１から１４の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野においてタバコを燃焼させるのではなく加熱する多数の喫煙物品が提案されてきた。このような「加熱式」喫煙物品の目的は、従来のシガレットでの燃焼及び熱分解劣化がもたらすタイプの公知の有害な煙成分を低減することである。
【０００３】
１つの公知タイプの加熱式喫煙物品において、エアロゾルは、可燃性熱源から該可燃性熱源の下流に設けられたエアロゾル形成基材への熱伝達により発生する。喫煙時、可燃性熱源からの熱伝達によって、エアロゾル形成基材から揮発性化合物が放出され、喫煙物品を通って引き込まれる空気中に取り込まれる。
【０００４】
例えば、国際公開特許２００９／０２２２３２号公報には、可燃性熱源と、可燃性熱源下流のエアロゾル形成基材と、可燃性熱源の後方部分の周りで直接接触すると共にエアロゾル形成基材の前方部分に隣接する熱伝導要素と、を備えた喫煙物品が開示されている。
【０００５】
加熱式喫煙物品の可燃性熱源は、この可燃性熱源の着火又は燃焼或いはこれらの両方の組み合わせを助長する１つ又はそれ以上の添加物を含むことができる。エアロゾルの形成を助長するために、加熱式喫煙物品のエアロゾル形成基材は、一般的に、グリセリン又は他のエアロゾル形成体のような多価アルコールを含む。
【０００６】
加熱式喫煙物品の可燃性熱源の下流端とエアロゾル形成基材の上流端との間にバリアを設けることができる。
【０００７】
バリアは、加熱式喫煙物品の貯蔵時及び使用時に、エアロゾル形成体がエアロゾル形成基材から可燃性熱源へ移動するのを防止又は抑制して、加熱式喫煙物品の使用時にエアロゾル形成体が分解するのを回避又は低減することができる。バリアは、本発明による喫煙物品の貯蔵時及び使用時に、エアロゾル形成基材の他の揮発性成分がエアロゾル形成基材から可燃性熱源へ移動するのを制限又は防止することもできる。
【０００８】
代替的に又は追加的に、バリアは、可燃性熱源の着火時又は燃焼時にエアロゾル形成基材が受ける温度を制限して、加熱式喫煙物品の使用時にエアロゾル形成基材が熱劣化又は燃焼するのを回避又は低減するのを助長することができる。
【０００９】
代替的に又は追加的に、バリアは、可燃性熱源の着火時及び燃焼時に形成された燃焼及び分解生成物が、使用中の加熱式喫煙物品を通って引き込まれる空気に入ることを防止又は抑制することができる。これは、可燃性熱源がその着火又は燃焼或いはこれらの両方の組み合わせを助長する１つ又はそれ以上の添加物を含む場合に特に好都合である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開特許２００９／０２２２３２号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源を製造する方法が提供される。本方法は、第１の開口部及び反対側の第２の開口部を有する中空ダイを準備する段階と、中空ダイの第１の開口部を層状バリア材料で覆う段階と、中空ダイに第１の開口部を通して第１のパンチを挿入することによって層状バリア材料からバリアを打ち抜く段階と、中空ダイに第２の開口部を通して１つ又はそれ以上の粒子成分を入れる段階と、中空ダイに第２の開口部を通して第２のパンチを挿入することによって１つ又はそれ以上の粒子成分を圧縮して可燃性熱源を形成し、バリアを可燃性熱源の端面に付着させる段階と、端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源を中空ダイから排出する段階と、を備える。
【００１２】
層状バリア材料から打ち抜かれたバリアは、中空ダイに第１の開口部を通して挿入された第１のパンチと、中空ダイに第２の開口部を通して入れられた１つ又はそれ以上の粒子成分との間の直接接触を防止する。これには、１つ又はそれ以上の粒子成分が第１のパンチに付着する可能性を排除又は低減する利点がある。以下で説明するように、これは１つ又はそれ以上の粒子成分が結合剤を含む場合に特に好都合である。
【００１３】
第１のパンチ上の１つ又はそれ以上の粒子成分の堆積又は蓄積を低減又は防止すると、本発明の方法によって作製される可燃性熱源の品質が改善する利点が得られる。
【００１４】
本明細書で使用する場合、用語「粒子成分」は、限定するものではないが、粉末又は顆粒を含む任意の流動可能な粒子状材料又は複数の粒子状材料の組み合わせを説明するために使用する。本発明の方法で使用する粒子成分は、種類が異なる２つ又はそれ以上の粒子状材料を含むことができる。代替的に又は追加的に、本発明の方法で使用する粒子成分は、組成が異なる２つ又はそれ以上の粒子状材料を含むことができる。
【００１５】
本明細書で使用する場合、用語「組成が異なる」は、異なる化合物から、複数の化合物の異なる組み合わせから、又は複数の化合物の同じ組み合わせの異なる調合物から形成された複数の材料又は複数の物質を指すために使用する。
【００１６】
本発明の方法は、端面に付着されたバリアを有する可燃性炭素質熱源を製造するために使用することができる。このような実施形態において、中空ダイに第２の開口部を通して入れられた１つ又はそれ以上の粒子成分の少なくとも１つは炭素質である。
【００１７】
本明細書で使用する場合、用語「炭素質」は、炭素を含有する可燃性熱源、粒子成分、及び粒子状材料を説明するために使用する。
【００１８】
本発明の方法は、中空ダイに第２の開口部を通して１つ又はそれ以上の炭素質粒子成分を入れる段階を備えることができる。
【００１９】
代替的に又は追加的に、本発明の方法は、中空ダイに第２の開口部を通して１つ又はそれ以上の非炭素質粒子成分を入れる段階を備えることができる。
【００２０】
本発明の方法で使用する炭素質粒子成分は、１つ又はそれ以上の適切な炭素含有材料から生成することができる。
【００２１】
本発明の方法は、喫煙物品の製造で使用する、端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源を製造するために使用できる利点があり、喫煙物品は、可燃性熱源と、該可燃性熱源下流のエアロゾル形成基材と、可燃性熱源の下流端とエアロゾル形成基材の上流端との間のバリアとを備える。
【００２２】
本明細書で用いる場合、用語「上流」及び「前方」、並びに「下流」及び「後方」は、可燃性熱源及び喫煙物品の使用中にこれらを通って引き込まれる空気の方向に対する、可燃性熱源及び喫煙物品の一部分、構成要素、又は構成要素の一部分の相対位置を説明するために使用する。
【００２３】
本明細書で用いる場合、用語「エアロゾル形成基材」は、加熱時に、エアロゾルを形成可能な揮発性化合物を放出できる基材を説明するために使用する。
【００２４】
本発明の方法により製造された端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源を備えた喫煙物品は、可燃性熱源の後方部分の周りで接触すると共に、エアロゾル形成基材の前方部分に隣接する熱伝導要素をさらに備えることが好ましい。熱伝導要素は、難燃性かつ酸素制限性であることが好ましい。
【００２５】
本発明の方法により製造された端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源を備えた喫煙物品は、エアロゾル形成基材の下流に拡張チャンバ及びマウスピースの一方又は両方をさらに備えることが好ましい。
【００２６】
層状バリア材料は不燃性であることが好ましい。本明細書で使用する場合、用語「不燃性」は、可燃性熱源が燃焼時又は着火時に到達する温度で実質的に不燃性であるバリア材料を説明するために使用する。
【００２７】
層状バリア材料は、実質的に空気不透過性であることが好ましい。本明細書で使用する場合、用語「実質的に空気不透過性」は、バリアを付着した可燃性熱源の端面から空気が引き込まれるのを実質的に防ぐバリア材料を説明するために使用する。
【００２８】
層状バリア材料は、低い熱伝導率又は高い熱伝導率を有することができる。特定の実施形態では、層状バリア材料は、熱伝導率が約０．１Ｗ/ｍＫから約２００Ｗ/ｍＫであることができる。層状バリア材料の熱伝導率は、少なくとも約２００Ｗ/ｍＫであることが好ましい。
【００２９】
層状バリア材料の厚さは、端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源を喫煙物品で使用する場合、良好な喫煙性能を実現するように選択することができる。特定の実施形態において、層状バリア材料の厚さは、約１０ミクロンから約５００ミクロンとすることができる。層状バリア材料の厚さは、約１０ミクロンから約３０ミクロンとすることが好ましく、約２０ミクロンとすることがより好ましい。
【００３０】
層状バリア材料の厚さは、顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、又は本技術分野で公知の他の適切な測定方法を用いて測定することができる。
【００３１】
層状バリア材料は、着火時及び燃焼時に可燃性熱源が到達する温度で実質的に熱的に安定し、バリアを形成するために打ち抜き可能な任意の適切な材料又は複数の材料の組み合わせで形成することができる。
【００３２】
層状バリア材料を形成するのに好ましい材料は、限定するものではないが、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、及び合金を含む。層状バリア材料は、アルミニウムから生成することが最も好ましい。特に好ましい実施形態では、バリア材料は、＞９９％純粋アルミニウムＥＮ  ＡＷ１２００、又はＥＮ  ＡＷ８０７９合金から形成される。
【００３３】
バリアは、実質的に可燃性熱源の端面全体を横切って延びることが好ましい。
【００３４】
バリアは、実質的に可燃性熱源の端面全体を横切り、少なくとも部分的に可燃性熱源の隣接する側面に沿って延びることがより好ましい。このような実施形態では、バリアは、可燃性熱源の端部を覆う「凸状キャップ」を形成する。これには「キャップ」で覆われた可燃性熱源の端面の周囲の構造的剛性が向上する利点がある。バリアと可燃性熱源との間の境界面に沿って可燃性熱源が崩壊するリスクが低くなる利点もある。
【００３５】
特定の実施形態では、バリアは、可燃性熱源の隣接する側面に沿って層状バリア材料の厚さの約５倍未満の距離だけ延び、層状バリア材料の厚さの約３倍未満の距離だけ延びることがより好ましい。
【００３６】
第１のパンチ及び第２のパンチのプロファイルは、同じとすること又は異なるものとすれことができる。
【００３７】
第１のパンチ及び第２のパンチの一方又は両方は、凹状プロファイルを有することができる。
【００３８】
もしくは、第１のパンチ及び第２のパンチの一方又は両方は、平坦形状を有することができる。
【００３９】
特定の好ましい実施形態では、第１のパンチは凹状プロファイルを有する。凹状プロファイルを有する第１のパンチを使用すると、バリアを付着した可燃性熱源の端面の周囲に丸みを帯びた又は切断した縁部を形成することを助長することができる。
【００４０】
凹状プロファイルを有する第１のパンチを使用すると、バリアと該バリアが付着された可燃性熱源の端面との間の気泡形成のリスクが低くなるという利点が得られる。凹状プロファイルを有する第１のパンチを使用すると、可燃性熱源の端部を覆う凸状キャップをバリアが形成するのを助長するという利点も得られる。
【００４１】
第１のパンチが凹状プロファイルを有する実施形態では、第１のパンチの凹状プロファイルの深さは、約０．２５ｍｍから約１ｍｍとすることができ、約０．４ｍｍから約０．６ｍｍとすることがより好ましい。
【００４２】
第１のパンチが凹状プロファイルを有する実施形態では、第１のパンチの凹状プロファイルの面取りした縁部は、約３０度から約８０度の角度とすることができる。
【００４３】
他の好ましい実施形態では、第１のパンチは平坦プロファイルを有する。
【００４４】
特定の好ましい実施形態では、第２のパンチは凹状プロファイルを有する。凹状プロファイルを有する第２のパンチを使用すると、バリアを付着した可燃性熱源の端面の反対側の可燃性熱源の端面の周囲に丸みを帯びた又は切断した縁部を形成することを助長することができる。
【００４５】
凹状プロファイルを有する第２のパンチを使用すると、第２のパンチと中空ダイとの間の粒子成分の蓄積を実質的に防止することにより、第２のパンチと中空ダイとの間の摩擦が低減する利点も得られ、実際、第２のパンチはスクレーパとして作用する。
【００４６】
第２のパンチが凹状プロファイルを有する実施形態では、第２のパンチの凹状プロファイルの深さは、約０．２５ｍｍから約１ｍｍとすることができ、約０．４ｍｍから約０．６ｍｍとすることがより好ましい。
【００４７】
第２のパンチが凹状プロファイルを有する実施形態では、第２のパンチの凹状プロファイルの面取りした縁部は、約３０度から約８０度の角度とすることができる。
【００４８】
中空ダイ、第１のパンチ、及び第２のパンチは円筒形であり、対応する実質的に円形断面であることが好ましい。もしくは、中空ダイ、第１のパンチ、及び第２のパンチは円筒形であり、対応する実質的に楕円形断面とすることができる。
【００４９】
第１のパンチは下側パンチであり、第２のパンチは上側パンチであることが好ましい。このような実施形態では、バリアは、下側パンチを中空ダイの下端に配置された第１の開口部を通して上向きに挿入することによって、層状バリア材料から打ち抜かれる。次に、１つ又はそれ以上の粒子成分は、上側パンチを中空ダイの上端に配置された第２の開口部を通して下向きに挿入することによって圧縮されて可燃性熱源を形成し、可燃性熱源の端面にバリアが付着される。
【００５０】
本方法は、端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源の製造品を第２の開口部を通して中空ダイから排出する段階を備えることが好ましい。
【００５１】
特定の実施形態において、中空ダイから第２の開口部を通して第２のパンチを除去して中空ダイ内で第１のパンチを第２の開口部に向かって移動させることによって、端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源の製造品を中空ダイから第２の開口部を通して排出する段階を備えることができる。
【００５２】
第１のパンチが下側パンチであり、第２のパンチが上側パンチである場合、本方法は、中空ダイから第２の開口部を通して上側パンチを除去して、中空ダイ内で下側パンチを第２の開口部に向かって上向きに移動させることによって、端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源の製造品を中空ダイの上端に位置する第２の開口部を通して排出する段階を備えることが好ましい。
【００５３】
他の実施形態では、本方法は、中空ダイから第２の開口部を通して第２のパンチを除去して、中空ダイを第１のパンチに向かって移動させることによって、端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源の製造品を中空ダイから第２の開口部を通して排出する段階を備えることができる。
【００５４】
本方法は、重力供給ホッパを使用して中空ダイに第２の開口部を通して１つ又はそれ以上の粒子成分を入れる段階を含むことが好ましい。特定の実施形態では、本方法は、１つ又はそれ以上の粒子成分を中空ダイ内に第２の開口部を通して入れるために、ホッパを第２の開口部の上方に前進させ、その後、ホッパを中空ダイの第２の開口部から除去する段階を備える。
【００５５】
特定の実施形態において、本方法は、ホッパを中空ダイの第２の開口部の上方に前進させる段階時に、中空ダイから第２の開口部を通して排出された、以前に製造された端面に付着されたバリアを有する可燃性熱源を取り除くためにホッパを使用する段階を備えることができる。
【００５６】
特定の実施形態では、ホッパは、１つ又はそれ以上の粒子成分を分配するための出口を備えることができ、この出口は、第２の開口部の上方になるまで中空ダイに対して実質的に密封される。
【００５７】
本明細書で使用する場合、用語「密封する」は、ホッパに収容した粒子成分がホッパから出口を通って出るのを防止することを意味するために使用する。
【００５８】
本方法は、第１の開口部を連続層状バリア材料で覆う段階を備えることが好ましい。連続層状バリア材料の幅は、中空ダイの幅の約１．５倍から約３倍であることが好ましい。
【００５９】
第１の開口部を連続層状バリア材料で覆うために、本方法は、連続層状材料をホッパが進退する方向と実質的に平行な方向に供給する段階を備えることができる。
【００６０】
しかしながら、本方法は、連続層状材料をホッパが進退する方向と実質的に直交する方向に供給する段階を備えることができる。
【００６１】
本方法は、層状バリア材料を打ち抜く段階時に、層状バリア材料を中空ダイに隣接して拘束する段階を備えることが好ましい。これにより層状バリア材料を打ち抜いて形成したバリアの品質が改善されるという利点がある。
【００６２】
層状バリア材料を拘束する段階は、第１のパンチを受け入れるための貫通孔を備えるプレートを使用して、層状バリア材料を中空ダイに第２の開口部に隣接して押し付ける段階を備えることが好ましい。
【００６３】
端面に付着されたバリアを有する複数の可燃性熱源を同時に製造するために、本方法は、各々が対応する第１のパンチ及び対応する第２のパンチを備えた複数の中空ダイを準備する段階を備えることができる。
【００６４】
複数の中空ダイは、単列又は複列に設けることができる。
【００６５】
もしくは、本発明の方法は、連続的に回転する複数のキャビティプレス又はいわゆる「タレットプレス」を使用して実施することができる。このような実施形態では、複数の中空ダイを中心軸の周りに回転させ、１つ又はそれ以上の粒子成分は、ホッパを使用して中空ダイに第２の開口部を通して入れる。次に、層状バリア材料を中空ダイに隣接して設けて第１の開口部を覆い、回転する複数のキャビティプレスの実質的に接線方向に供給する。第１のパンチは、層状バリア材料の垂直方向下方に配置され、第１のパンチは、層状バリア材料を打ち抜く段階で挿入される中空ダイに対して角度固定される。次に、形成されたバリアを有する可燃性熱を中空ダイから排出する。
【００６６】
好ましい実施形態では、本発明の方法は、バリアと可燃性熱源の端面との間に接着剤を提供する段階をさらに備える。バリアと可燃性熱源の端面との間に接着剤を提供すれば、バリアを可燃性熱源の端面に付着するのを助長するという利点が得られる。
【００６７】
好ましい実施形態では、接着剤は、ダイの第１の開口部を層状バリア材料で覆う前に層状バリア材料に塗布される。
【００６８】
接着剤は、限定するものではないが、スプレーガン、ローラ、スロットガン、又はこれらの組み合わせを含む適切な手段を使用して層状バリア材料に塗布することができる。
【００６９】
特に好ましい実施形態では、本発明の方法は、予め接着剤が塗布された層状バリア材料で中空ダイの第１の開口部を覆う段階を備える。
【００７０】
接着剤は、バリアを可燃性熱源の端面に永続的に付着させることができる任意の適切な接着剤とすることができる。接着剤は、可燃性熱源がその燃焼時又は着火時に到達する温度に耐えられることが好ましい。
【００７１】
接着剤は、ＰＶＡ（ポリ酢酸ビニル）接着剤であることが好ましい。
【００７２】
１つ又はそれ以上の粒子成分の少なくとも１つは、結合剤を含むことが好ましい。
【００７３】
１つ又はそれ以上の粒子成分は、１つ又はそれ以上の有機結合剤、１つ又はそれ以上の無機結合剤、或いは１つ又はそれ以上の有機結合剤及び１つ又はそれ以上の無機結合剤の組み合わせを含むことができる。
【００７４】
適切な有機結合剤としては、限定されるものではないが、例えばグアルゴムなどのゴム、例えばメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ハイドロキシプロピルセルロース及びハイドロキシプロピルメチルセルロースなどの変性セルロース及びセルロース誘導体、小麦粉、でんぷん、砂糖、植物油、及びこれらを組み合わせが挙げられる。
【００７５】
適切な無機結合剤としては、限定されるものではないが、例えばベントナイト及びカオリナイトなどの粘土、例えばセメントなどのアルミノケイ酸塩誘導体、例えばケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムなどのアルカリケイ酸塩、例えば石灰及び消石灰などの石灰石誘導体、例えばマグネシアセメント、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム及び第２リン酸カルシウムなどのアルカリ土類化合物及び誘導体、並びに例えば硫酸アルミニウムなどのアルミニウム化合物及び誘導体及びその組み合わせが挙げられる。
【００７６】
特定の実施形態では、１つ又はそれ以上の結合剤は、バリアを可燃性熱源の端面に付着するのを助長することができる。このような実施形態では、接着剤は、バリアと可燃性熱源の端面との間に提供すること又は提供しないことができる。
【００７７】
可燃性炭素質熱源を作るために本発明による方法を使用する場合、１つ又はそれ以上の結合剤の代わりに又はそれに加えて、１つ又はそれ以上の粒子成分は、可燃性炭素質熱源の品質を改善するために１つ又はそれ以上の添加物を含むことができる。好適な添加剤は、限定されるものではないが、可燃性炭素質熱源の圧密化を促す添加剤（例えば焼結補助剤）、可燃性炭素質熱源の着火を促す添加剤（例えば、過塩素酸塩、塩素酸塩、硝酸塩、過酸化物などの酸化剤、過マンガン酸塩、ジルコニウム及びそれらの組み合わせ）、可燃性炭素質熱源の燃焼を促す添加剤（例えばカリウム、及び例えばクエン酸カリウムなどのカリウム塩）、及び可燃性炭素質熱源の燃焼により発生する１つ又はそれ以上のガスの分解を促す添加剤（例えば酸化銅（ＣｕＯ）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）及び酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などの触媒）を含む。
【００７８】
可燃性炭素質熱源を作るために本発明による方法を使用する場合、１つ又はそれ以上の粒子成分のうちの少なくとも１つは、着火補助剤を含むことが好ましい。特定の実施形態では、１つ又はそれ以上の粒子成分のうちの少なくとも１つは、炭素及び着火補助剤を含むことができる。
【００７９】
本明細書で使用する場合、用語「着火補助剤」は、可燃性炭素質熱源の着火時にエネルギ及び酸素の一方又は両方を放出する材料を示すのに使用し、材料によるエネルギ及び酸素の一方又は両方の放出の速度は、大気酸素の拡散律速ではない。換言すれば、可燃性炭素質熱源の着火時のエネルギ及び酸素の一方又は両方の放出の速度は、大気酸素が材料に到達することができる速度に殆ど左右されない。本明細書で使用する場合、用語「着火補助剤」は、可燃性炭素質熱源の着火時にエネルギを放出する元素金属を示すためにも使用し、元素金属の着火温度は約５００℃よりも低く、元素金属の燃焼熱は少なくとも約５ｋＪ／ｇである。
【００８０】
本明細書で使用する場合、用語「着火補助剤」は、カルボン酸のアルカリ金属塩（アルカリ金属クエン酸塩、アルカリ金属アセテート塩及びアルカリ金属コハク酸エステル塩など）、アルカリ金属ハロゲン化物塩（アルカリ金属塩化物塩など）、アルカリ金属炭酸塩又はアルカリ金属リン酸塩は含んでおらず、これらは炭素燃焼を変更すると考えられるからである。このようなアルカリ金属燃焼塩は、可燃性炭素質熱源の全重量に対して多量に存在しても、可燃性炭素質熱源の着火時には早期吸煙の間に許容できるエアゾルを生成するほど十分なエネルギを放出しない。
【００８１】
適切な着火補助剤の例としては、限定されるものではないが、可燃性炭素質熱源の着火時に酸素と発熱反応する例えばアルミニウム、鉄、マグネシウム及びジルコニウムなどのエネルギ材料、可燃性炭素質熱源の着火時に互いに反応してエネルギを放出する、例えば金属などの還元剤及び例えば金属酸化物などの酸化剤を含むテルミット又はテルミット化合物、可燃性熱源の着火時に発熱反応する、例えば金属間物質、二金属物質、金属炭化物及び金属水素化物などの材料、並びに可燃性炭素質熱源の着火時に分解して酸素を放出する酸化剤が挙げられる。
【００８２】
適切な酸化剤の例としては、限定されるものではないが、例えば硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸ナトリウム、硝酸バリウム、硝酸リチウム、硝酸アルミニウム及び硝酸鉄などの硝酸塩、亜硝酸塩、他の有機又は無機ニトロ化合物、例えば塩素酸ナトリウム及び塩素酸カリウムなどの塩素酸塩、例えば過塩素酸ナトリウムなどの過塩素酸塩、亜塩素酸塩、例えば臭素酸ナトリウム及び臭素酸カリウムなどの臭素酸塩、過臭素酸塩、亜臭素酸塩、例えばホウ素酸ナトリウム及びホウ素酸カリウムなどのホウ素酸塩、例えば鉄酸バリウムなどの鉄酸塩、フェライト、例えばマンガン酸カリウムなどのマンガン酸塩、例えば過マンガン酸カリウムなどの過マンガン酸塩、例えば過酸化ベンゾイル及び過酸化アセトンなどの有機過酸化物、例えば過酸化水素、過酸化ストロンチウム、過酸化マグネシウム、過酸化カルシウム、過酸化バリウム、過酸化亜鉛及び過酸化リチウムなどの無機過酸化物、例えば超酸化カリウム及び超酸化ナトリウムなどの超酸化物、ヨード酸塩、過ヨード酸塩、亜ヨード酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、他のスルホキシド、リン酸塩、ホスホン酸塩、亜リン酸塩及び亜ホスフィン酸エステルが挙げられる。
【００８３】
本発明の方法は、非貫通（ｂｌｉｎｄ）又は貫通（ｎｏｎ−ｂｌｉｎｄ）の可燃性熱源を製造するために使用することができる。
【００８４】
本明細書で使用する場合、用語「非貫通」は、可燃性熱源の長さに沿って延びて空気を引き込むことができる何らかの空気流チャネルを備えていない可燃性熱源を説明するために使用する。
【００８５】
本明細書で使用する場合、用語「貫通」は、可燃性熱源の長さに沿って延びて空気を引き込むことができる１つ又はそれ以上の空気流チャネルを備える可燃性熱源を説明するために使用する。
【００８６】
本発明の方法は、単一層を備えた可燃性熱源を製造するために使用することができる。もしくは、本発明の方法は、複数の層を備えた多層可燃性熱源を製造するために使用することができる。
【００８７】
例えば、二層可燃性熱源を製造するために、本発明の方法は、第２の開口部を通して中空ダイに第１の粒子成分及び第２の粒子成分を入れる段階と、二層可燃性熱源の第１の層を形成するために第１の粒子成分を圧縮する段階と、二層可燃性熱源の第２の層を形成するために第２の層を圧縮する段階を備えることができる。
【００８８】
本明細書で使用する場合、用語「層」及び「複数の層」は、本発明の方法により製造された多層可燃性熱源の境界面に沿って互いに接触する別個の部分を指すために使用する。「層」及び「複数の層」という用語の使用は、本発明の方法により製造された多層可燃性熱源の何らかの特定の絶対的又は相対的な寸法を有する別個の部分に限定されない。具体的には、本発明の方法により製造された多層物品の複数の層は、層状にすること又は非層状にすることができる。
【００８９】
本発明の方法により製造された可燃性熱源の見掛け密度は、約０．８ｇ／ｃｍ3から約１．１ｇ／ｃｍ3とすることが好ましい。
【００９０】
本発明の方法により製造された可燃性熱源の質量は、約３００ｍｇから約５００ｍｇとすることができ、約４００ｍｇから約４５０ｍｇとすることがより好ましい。
【００９１】
本発明の方法により製造された可燃性熱源は、細長いことが好ましい。本発明の方法により製造された可燃性熱源は、実質的にロッド形状であることがより好ましい。
【００９２】
特に好ましい実施形態では、本発明の方法により製造された可燃性熱源は、実質的に円筒形である。例えば、本発明の方法は、実質的に円形断面又は実質的に楕円形断面の円筒形可燃性熱源を製造するために使用することができる。
【００９３】
本発明の方法により製造された可燃性熱源の長さは、約２ｍｍから約２０ｍｍとすることが好ましく、約３ｍｍから約１５ｍｍとすることがより好ましくは、約９ｍｍ及び約１１ｍｍとすることが最も好ましい。
【００９４】
本明細書で使用する場合、用語「長さ」は、本発明の方法により製造された可燃性熱源の長手方向の最大寸法を指す。
【００９５】
本発明の方法により製造された可燃性熱源の直径は、約５ｍｍから約１０ｍｍとすることができ、約７ｍｍから約８ｍｍとすることがより好ましく、約７．８ｍｍとすることが最も好ましい。
【００９６】
本明細書で使用する場合、用語「直径」は、本発明の方法により製造された可燃性熱源の最大横断寸法を表わす。
【００９７】
本発明の方法により製造された可燃性熱源は、直径が実質的に均一であることが好ましい。しかしながら、代替的に、本発明の方法は、可燃性熱源の第１の端部の直径が反対側の第２の端部の直径よりも大きくなるようにテーパ付けされた可燃性熱源を製造するために使用することができる。例えば、本発明の方法は、バリアが付着した可燃性熱源の端面の直径が反対側の端面の直径よりも大きくなるようにテーパ付けさた可燃性熱源を製造するために使用することができる。
【００９８】
本発明は、以下に例示的に添付図面を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１ａ】本発明による方法によって端面に付着したバリアを有する可燃性熱源の製造方法を概略的に示す。
【図１ｂ】本発明による方法によって端面に付着したバリアを有する可燃性熱源の製造方法を概略的に示す。
【図１ｃ】本発明による方法によって端面に付着したバリアを有する可燃性熱源の製造方法を概略的に示す。
【図２ａ】本発明による方法によって製造されたバリアが端面に付着した可燃性熱源の概略的な長手方向断面図を示す。
【図２ｂ】本発明による方法によって製造されたバリアが端面に付着した可燃性熱源の上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１００】
簡潔には、実質的に円形断面で、不燃性で実質的に空気不透過性のバリア１１０が端面１１２に付着された円筒形の可燃性熱源１００は、炭素及び増粘剤のような結合剤を含む炭素質粒子成分１２０を圧縮することによって製造され、開放した上端及び下端を有する中空ダイ１３０、下側パンチ１４０、及び上側パンチ１５０を備えたダイセットを使用して製造される。
【０１０１】
バリア１１０は、連続した層状バリア材料１６０を下側パンチ１４０で打ち抜くことによって形成される。次に、粒子成分１２０は、開放上端から中空ダイ１３０内に入れられて上側パンチ１５０を使用して圧縮され、可燃性熱源１００を形成するようになっており、燃性熱源１００の端面１１２にはバリア１１０が付着される。
【０１０２】
可燃性熱源を製造するために使用するダイセットは、以下のように配置する。下側パンチ１４０を中空ダイ１３０の垂直方向下方に設けて、下側パンチ１４０の長手方向軸と中空ダイ１３０の長手方向軸とが整列するように配置する。上側パンチ１５０を中空ダイ１３０の垂直方向上方に設けて、上側パンチ１５０の長手方向軸と中空ダイ１３０の長手方向軸とが整列するように配置する。下側パンチ１４０及び上側パンチ１５０は、それらの軸と平行な方向で中空ダイに対して相対的に移動可能である。
【０１０３】
粒子成分１２０の供給物を収容し、出口１８０を有するホッパ１７０は、中空ダイ１３０の垂直方向上方に設けられる。ホッパ１７０は、中空ダイ１３０の長手方向軸と平行な方向で中空ダイ１３０に対して移動可能である。
【０１０４】
図１（ａ）には、下側パンチ１３０、上側パンチ１５０、及び中空ダイ１３０から後退したホッパ１７０が示されている。ボビン（図示せず）から下側パンチ１４０と中空ダイ１３０との間に連続層状バリア材料１６０が供給されて中空キャビティ１３０の下側開放端を覆うようになっている。可燃性熱源１００の端面１１２にバリア１１０を付着させるのを助けるために、層状バリア材料１６０の中空ダイ１３０に対向する表面に接着剤（図示せす）を供給する。
【０１０５】
バリア１１０を形成するために、下側パンチ１４０は、図１（ａ）に矢印で示す方向で中空ダイ１３０に向かって上向きに前進する。連続層状バリア材料１６０がバリア１１０を形成するための打ち抜き位置にあるように、連続層状バリア材料１６０は、下側パンチ１４０に取り付けたプレート（図示せず）によって拘束される。下側パンチが中空ダイに向かって上向きに前進する際に、プレートは、層状バリア材料１６０に係合して中空ダイ１３０の開放下端に拘束する。プレートは、層状バリア材料１６０に係合すると中空ダイ１３０に対する移動を停止し、下側パンチ１４０は、上向きに前進し続けてプレート及び中空ダイ１３０に対して移動する。下側パンチは、下側開放端から中空ダイ１３０に入る際に、連続層状バリア材料１６０からバリア１１０を打ち抜く。図１（ａ）に示すように、下側パンチ１４０は、随意的に凹状断面プロファイルを有する。これにより、下側パンチ１４０による連続層状バリア材料１６０の切断が助長され、実際、凹状プロファイルは、下側パンチ１４０にナイフ状縁部を提供し、バリア１１０を形成するために連続層状バリア材料１６０をより簡単に切断することができる。バリア１１０の形成時、ホッパは、図１（ａ）に矢印で示す方向で中空ダイ１３０の開放上端に向かって前進する。
【０１０６】
図１（ｂ）では、ホッパ１７０は、出口１８０が中空ダイ１３０の開放上端の上方に位置決めされるように配置される。この位置では、ホッパは、内部に収容された粒子成分１２０の供給物の一部を中空ダイ１３０に分配する。開放上端から中空ダイ１３０に十分な量の粒子成分１２０が入り、単一の可燃性熱源１００を形成するようになっている。
【０１０７】
ホッパ１７０は、十分な量の粒子成分１２０を中空ダイ１３０内に分配すると、図１（ｂ）に矢印で示す方向に後退して中空ダイ１３０から離れる。ホッパ１６０が中空ダイ１３０の開放上端から離れる際に、上側パンチ１５０は、図１（ｂ）に矢印で示す方向で中空ダイ１３０の開放上端に向かって下向きに前進する。
【０１０８】
上側パンチ１５０は、上方開放端から中空ダイ１３０内に入る際に、中空ダイ内で粒子成分１２０を圧縮し、可燃性熱源１００を形成して可燃性熱源１１０の端面１１２にバリア１１０を付着させるようになっている。図１（ａ）に示すように、上側パンチ１５０は、随意的に凹状断面プロファイル有する。これは粒子成分１２０を上側パンチ１５０と中空ダイ１３０との間の境界面から遠ざかるように移動させるので、上側パンチが開放上端から中空ダイ１３０に入る際に、上側パンチ１５０と中空ダイ１３０との間の摩擦が低減し、実際、凹状プロファイルは、中空ダイの内面に沿ってスクレーパとして作用する。圧縮段階が完了すると、パンチは垂直方向に後退する。
【０１０９】
図１（ｃ）は、上側パンチ１５０の後退動作を示す。上側パンチ１５０が後退する際に、中空ダイ１３０は、下側パンチ１４０に対して下降する。このようにして、端面１１２に付着したバリア１１０を有する可燃性熱源１００の製造品は、中空ダイ１３０から排出される。中空ダイ１３０が下降する際に、ホッパは、中空ダイ１３０の上面を横切って前進する。ホッパが前進する際に、その前縁は排出された、端面１１２に付着したバリア１１０を有する可燃性熱源１００の製造品を作業領域から取り除く。このようにして、連続的な段階が得られる。
【０１１０】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、端面１１２に付着したバリア１１０を有する可燃性熱源１００の製造品を示す。これから分かるように、バリアは、可燃性熱源１００の端面１１２全体を横切ると共に可燃性熱源１００の隣接する側面１４４に部分的に沿って延び、可燃性熱源１００の端部を覆う「凸状キャップ」を形成する。凸状キャップの形状は、下側パンチ１４０の凹状プロファイルの形状と実質的に一致する。
【０１１１】
前述した特定の実施形態及び実施例は例示的であり本発明を限定するものではない。本発明の他の実施形態を考えることができ、本明細書に説明した実施形態及び実施例は限定的でないことに留意されたい。
【符号の説明】
【０１１２】
１００  可燃性熱源
１１０  バリア
１２０  粒子成分
１３０  中空ダイ
１４０  下側パンチ
１５０  上側パンチ
１６０  層状バリア材料
１７０  ホッパ
【図１（ａ）】
2015519912.tif 000003
【図１（ｂ）】
2015519912.tif 000004
【図１（ｃ）】
2015519912.tif 000005
【図２（ａ）】
2015519912.tif 000006
【図２（ｂ）】
2015519912.tif 000007
【国際調査報告】
2015519912.tif 000008
2015519912.tif 000009