ЧАСТИЦА И ОБРАЗУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКИЕ ЧАСТИЦЫ
PARTICLE AND AEROSOL GENERATING SYSTEM COMPRISING SUCH PARTICLES

Настоящее изобретение относится к частицам, имеющим сердцевину из сусцепторного материала для индукционного нагрева. Настоящее изобретение относится также к генерирующей аэрозоль системе, содержащей такие частицы.
В генерирующих аэрозоль нагревательных системах, известных из уровня техники, табакосодержащий материал расходуемого элемента нагревается посредством нагревательного элемента для образования аэрозоля. Зачастую, контакт между нагревательным элементом и табакосодержащим материалом является неудовлетворительным. В результате возможен недостаточный нагрев, в частности передача и распределение тепла по всему количеству табачного материала. Это, в свою очередь, может привести к бесполезному расходу неиспользованного табачного материала.
Следовательно, было бы желательно иметь образующий аэрозоль субстрат, имеющий хороший тепловой контакт с нагревательным элементом. В частности, было бы желательно иметь образующий аэрозоль субстрат, выполненный с возможностью индукционного нагрева, обеспечивающий гибкость в отношении его применения в генерирующих аэрозоль устройствах.
Согласно аспекту настоящего изобретения, предложена частица, содержащая сердцевину из сусцепторного материала и первое покрытие, содержащее первый образующий аэрозоль субстрат. Сердцевина из сусцепторного материала покрыта первым покрытием, содержащим первый образующий аэрозоль субстрат.
Благодаря тому, что сердцевина из сусцепторного материала покрыта образующим аэрозоль субстратом, обеспечивается очень плотный и непосредственный физический контакт между субстратом и сусцепторным материалом. Таким образом, оптимизируется теплопередача от сусцептора на субстрат. Плотный контакт обеспечивает возможность достижения очень однородного температурного профиля по образующему аэрозоль субстрату в первом покрытии. Обеспечивается возможность предотвращения образования неиспользованного субстрата, например, на периферийных участках так называемых табачных заглушек. Также обеспечивается возможность уменьшения общего количества субстрата, благодаря эффективному использованию субстрата. Таким образом, снижается бесполезный расход материала или затраты. Еще одно преимущество состоит в том, что обеспечивается возможность предотвращения перегрева образующего аэрозоль субстрата и, как следствие, возможность предотвращения горения субстрата и уменьшения образующихся продуктов горения. Обеспечивается возможность сокращения количества тепловой энергии, что может быть особенно полезно с точки зрения продления времени работы устройства, или с точки зрения емкости батареи или размера батареи электронного нагревательного устройства. Благодаря улучшенной теплопередаче и большим площадям контакта, обеспечивается также возможность более быстрого прогрева образующего аэрозоль субстрата и, как следствие, сокращения времени выхода на режим и уменьшения энергии, требующейся для подготовки устройства к использованию.
Для использования частицы согласно настоящему изобретению в электронном нагревательном устройстве, например, полость стандартного индукционного нагревательного устройства может быть заполнена множеством частиц без необходимости в конструктивных изменениях устройства. В дополнение, благодаря тому, что образующий аэрозоль субстрат присутствует в форме частиц, обеспечивается возможность заполнения указанными частицами, по существу, полости любой формы. Полость может также быть заполнена частицами лишь частично. Таким образом обеспечивается возможность выбора и варьирования режима дозирования в соответствии с пожеланиями пользователя. Кроме того, обеспечивается возможность произвольного варьирования композиции из множества частиц, нагреваемых в нагревательном устройстве, для достижения конкретных ощущений от потребления. Конкретные ощущения от потребления могут варьироваться путем варьирования композиции из множества частиц.
Частицы согласно настоящему изобретению могут непосредственно использоваться в нагревательном устройстве без необходимости, например, в каких-либо дополнительных этапах обработки. Такими дополнительными этапами могут быть, например, сборка с другими элементами для образования генерирующей аэрозоль палочки или формирующий этап для установки в капсулу или в полость.
Частицы могут представлять собой гранулы или чешуйки, например, имеющие округлую или плоскую форму, с регулярными или нерегулярными формами или поверхностями. Гранулы могут представлять собой, например, шарики или зерна. Частица согласно настоящему изобретению может содержать одно или более покрытий. Частица может содержать сердцевину, содержащую одну сусцепторную частицу или более сусцепторных частиц.
В данном документе гранула определяется как элемент, имеющий форму, в которой какой-либо размер меньше, чем удвоенный любой другой размер. Форма может быть округлой, по существу округлой или угловатой. Поверхность гранулы может быть угловатой, неровной или гладкой.
Чешуйка определяется в данном документе как элемент с формой, имеющей один основной размер, который по меньшей мере в два раза больше, чем любой другой размер. Предпочтительно, чешуйка имеет по меньшей мере одну поверхность, которая является по существу плоской.
Предпочтительно, частица согласно настоящему изобретению имеет максимальный размер 6 мм, предпочтительно 4 мм, более предпочтительно 2 мм.
Предпочтительно, размер частицы, или наибольший размер частицы, если ее форма не является по существу округлой, составляет не менее чем 0,2 мм, предпочтительно не менее чем 0,5 мм.
Было показано, что такие размеры частиц обеспечивают значительную гибкость при заполнении полостей нагревательных устройств, причем эти полости могут иметь разные размеры или формы.
В дополнение, размеры частиц в указанном диапазоне обеспечивают возможность изготовления частиц, имеющих оптимизированное соотношение сусцепторного материала к образующему аэрозоль субстрату. Соотношение количества сусцепторного материала к количеству образующего аэрозоль субстрата может варьироваться. Тем не менее предпочтительно, чтобы такое соотношение являлось фиксированным в пределах определенного диапазона.
Соотношение количества сусцепторного материала к количеству образующего аэрозоль субстрата может составлять от 1:1 до 1:4, предпочтительно от 1:1,5 до 1:2,5. Под указанными соотношениями понимаются объемные соотношения.
Нахождение указанных соотношений в этом диапазоне является предпочтительным с точки зрения эффективного и, предпочтительно, однородного нагрева образующего аэрозоль субстрата и образования аэрозоля. Указанное соотношение может быть задано таким образом, чтобы при осуществлении нагрева обеспечивалась устойчивая доставка вещества, предпочтительно никотина, пользователю.
Сердцевина из сусцепторного материала может представлять собой сусцепторную частицу, такую как сусцепторная гранула или сусцепторная чешуйка. Сусцепторная частица может иметь, например, округлую или плоскую форму, а также иметь регулярную или нерегулярную форму или поверхность. Сусцепторная гранула может представлять собой, например, сусцепторный шарик или сусцепторное зерно.
В целом, сусцептор представляет собой материал, который способен поглощать электромагнитную энергию и преобразовывать ее в тепло. Когда сусцептор помещен в переменное электромагнитное поле, в нем обычно наводятся вихревые токи и происходят потери на гистерезис, что приводит к нагреву сусцептора. В частицах согласно настоящему изобретению переменное электромагнитное поле, генерируемое одним или более индукторами, например катушками индуктивности индукционного нагревательного устройства, нагревает сусцепторную сердцевину, которая затем переносит тепло на окружающее покрытие или покрытия из образующего аэрозоль субстрата, главным образом за счет теплопередачи, таким образом, чтобы образовался аэрозоль. Такой перенос тепла происходит наилучшим образом, если сусцептор находится в тесном тепловом контакте с табачным материалом и образователем аэрозоля в покрытии из образующего аэрозоль субстрата, как в настоящем изобретении. С помощью процесса нанесения покрытия образуется плотный контакт между сердцевиной из сусцепторного материала и первым покрытием из образующего аэрозоль субстрата.
Сусцептор может быть образован из любого материала, который может быть подвергнут индукционному нагреву до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из образующего аэрозоль субстрата, и который обеспечивает возможность изготовления сусцепторных частиц, таких как гранулы или чешуйки. Предпочтительные сусцепторы содержат металл или углерод. Предпочтительный сусцептор может содержать или состоять из ферромагнитного материала, например ферромагнитного сплава, ферритного железа или ферромагнитной стали, или нержавеющей стали. Подходящий сусцептор может представлять собой алюминий или содержать его. Предпочтительные сусцепторы могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов по Цельсию.
Предпочтительные сусцепторы представляют собой металлические сусцепторы, например, из нержавеющей стали. Тем не менее, сусцепторные материалы могут также содержать или быть изготовлены из графита, молибдена, карбида кремния, алюминия, ниобия, сплавов инконель (аустенитные суперсплавы на основе никеля-хрома), металлизированных пленок, керамики, например такой, как цирконий, металлов переходной группы, например таких как Fe, Co, Ni, или металлоидных компонентов, например таких как B, C, Si, P, Al.
Предпочтительно, сердцевина из сусцепторного материала представляет собой металлическую сусцепторную частицу.
Сусцептор может также представлять собой сусцептор из более материалов, и может содержать первый сусцепторный материал и второй сусцепторный материал. Первый сусцепторный материал может быть расположен в плотном физическом контакте со вторым сусцепторным материалом. Второй сусцепторный материал предпочтительно имеет температуру Кюри, которая ниже точки возгорания образующего аэрозоль субстрата. Первый сусцепторный материал предпочтительно используется, главным образом, для нагрева сусцептора, когда сусцептор размещен в пульсирующем электромагнитном поле. Может использоваться любой подходящий материал. Например, первый сусцепторный материал может представлять собой алюминий, или он может представлять собой материал на основе черных металлов, такой как нержавеющая сталь. Второй сусцепторный материал предпочтительно используется, главным образом, для указания на то, что сусцептор достиг конкретной температуры, и эта температура представляет собой температуру Кюри второго сусцепторного материала. Температура Кюри второго сусцепторного материала может использоваться для регулирования температуры всего сусцептора во время работы. Подходящие материалы для второго сусцепторного материала могут включать в себя никель и определенные сплавы никеля.
Благодаря применению сусцептора, имеющего по меньшей мере первый и второй сусцепторные материалы, обеспечивается возможность раздельного осуществления нагрева образующего аэрозоль субстрата и регулирования температуры нагрева. Предпочтительно, второй сусцепторный материал представляет собой магнитный материал, имеющий вторую температуру Кюри, которая по существу совпадает с требуемой максимальной температурой нагрева. Иначе говоря, предпочтительно, чтобы вторая температура Кюри была примерно такой же, что и температура, до которой должен быть нагрет сусцептор для генерирования аэрозоля из образующего аэрозоль субстрата.
Сусцепторные гранулы, такие как шарики и зерна, могут быть изготовлены из расплава исходного материала, например сплава, для создания металлических капель. При изготовлении шариков, которые являются по существу округлыми, но могут иметь сферическую или нерегулярную (угловатую) форму, указанным каплям может быть придана друга форма, и они могут быть просеяны через сито для получения конкретного гранулометрического диапазона.
При изготовлении зерен, которые являются по существу округлыми, но имеют угловатую форму, указанные капли могут быть раздроблены на угловатые частицы и просеяны через сито для достижения конкретного гранулометрического диапазона. Зерна могут также быть получены из промышленных отходов заводов по обработке нержавеющей стали, например из отходов, образующихся в результате изготовления медицинских инструментов или обработки медицинских сплавов. Указанные отходы могут быть обрезаны, раздроблены и просеяны через сито для получения конкретного гранулометрического диапазона.
Сусцепторные чешуйки могут быть изготовлены, например, посредством технологий измельчения с использованием различных исходных материалов, в том числе вторичных материалов, таких как описанные выше. Для изготовления чешуек, которые имеют по существу плоскую форму со сферической или нерегулярной сферической (угловатой) окружной формой, исходные материалы обрабатывают, например, на более этапах обработки для получения чешуек в определенном диапазоне толщины и внешнего размера. Предпочтительно, на этапе обработки обеспечивают, чтобы не происходила агломерация чешуек и их фрагментация на более мелкие частицы.
Размер сусцепторной гранулы, например шарика или зерна, может составлять от 0,2 мм до 2,4 мм, предпочтительно от 0,2 мм до 1,7 мм, более предпочтительно от 0,3 мм до 1,2 мм.
Максимальный размер сусцепторной чешуйки может составлять от 0,2 мм до 4,5 мм, предпочтительно от 0,4 мм до 3 мм, более предпочтительно от 0,5 мм до 2 мм.
Толщина сусцепторных чешуек может составлять от 0,02 мм до 1,8 мм, предпочтительно от 0,05 мм до 0,7 мм, более предпочтительно от 0,05 мм до 0,3 мм.
Предпочтительно, сердцевина из сусцепторного материала состоит из одной частицы. Тем не менее, сердцевина из сусцепторного материала может содержать более частиц, например две частицы. В случае, если сусцепторная сердцевина образована несколькими частицами, сумма размеров этих более частиц находится в пределах заданного гранулометрического диапазона, как указано выше.
Сусцепторная частица может быть частично или полностью пористой. Сусцепторная частица может быть сплошной или полой.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Предпочтительно, для получения сусцепторных частиц используются сусцепторные материалы, имеющие температуру плавления от 1450 градусов по Цельсию до 1500 градусов по Цельсию. Плотности частицы могут составлять от 5 г/см до 9 г/см, предпочтительно от 6 г/см до 8 г/см. Объемная плотность, которая зависит от размера частиц, может составлять от 2,8 г/см до 6,6 г/см, предпочтительно от 3,5 г/см до 4,7 г/см для шариков и чешуек. Объемная плотность зерен может находиться в более узком диапазоне плотности, составляющем от 3,1 г/см до 6,2 г/см, предпочтительно от 3,8 г/см до 4,1 г/см. Твердость сусцепторных шариков и чешуек может составлять от 30 HRC до 70 HRC (по шкале Роквелла), предпочтительно от 30 HRC до 50 HRC, а твердость сусцепторных зерен предпочтительно составляет от 30 HRC до 70 HRC, более предпочтительно от 40 HRC до 60 HRC.
Как правило, всякий раз при упоминании значения везде в данной заявке следует понимать, что данное значение раскрыто однозначным образом. Тем не менее, следует также понимать, что по техническим соображениям значение не обязательно представляет собой точное значение. Значение может, например, включать в себя диапазон значений, соответствующих точному значению плюс-минус 20 процентов.
Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой табакосодержащий образующий аэрозоль субстрат. Образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен в виде суспензии. В зависимости от способа образования покрытия для нанесения первого субстратного покрытия на сусцепторную сердцевину или, как будет дополнительно описано ниже, второго или дополнительного покрытия из образующего аэрозоль субстрата на предыдущее покрытие из образующего аэрозоль субстрата, влажность суспензии может изменяться.
Табакосодержащая суспензия и первое покрытие, содержащее первый образующий аэрозоль субстрат и образованное из табакосодержащей суспензии, или, при их наличии, второе или дополнительные покрытия, содержащие второй или дополнительные образующие аэрозоль субстраты, содержат табачные частицы, волоконные частицы, образователь аэрозоля, связующее, а также, например, ароматизаторы. Предпочтительно, покрытие представляет собой форму восстановленного табака, который образован из табакосодержащей суспензии.
Табачные частицы могут иметь форму табачной пыли, имеющей частицы с размером порядка от 30 микрометров до 250 микрометров, предпочтительно порядка от 30 микрометров до 80 микрометров или от 100 микрометров до 250 микрометров, в зависимости от требуемой толщины покрытия.
Волоконные частицы могут включать в себя табачные стеблевые материалы, черешки или другой табачный растительный материал, и другие волокна на основе целлюлозы, такие как древесные волокна с низким содержанием лигнина. Волоконные частицы могут быть выбраны, исходя из необходимости в получении достаточной прочности на разрыв для покрытия при их низком содержании, например при содержании приблизительно от 2 процентов до 15 процентов. В качестве альтернативы, волокна, такие как растительные волокна, в том числе пенька и бамбук, могут использоваться либо вместе с вышеуказанными волоконными частицами, либо в качестве их альтернативы.
Образователи аэрозоля, включаемые в суспензию для образования литого листа, могут быть выбраны на основе одной или более характеристик. С функциональной точки зрения, образователь аэрозоля создает механизм, который обеспечивает возможность его испарения и доставки никотина и/или ароматизатора в аэрозоль при нагреве до температуры, превышающей специфическую температуру испарения образователя аэрозоля. Разные образователи аэрозоля обычно испаряются при разных температурах. Образователь аэрозоля может быть выбран на основе его способности, например, сохранять стабильность при комнатной температуре или вблизи нее, но быть способным к испарению при более высокой температуре, например от 40 градусов по Цельсию до 450 градусов по Цельсию. Образователь аэрозоля также может иметь свойства увлажнителя, которые способствуют поддержанию желаемого уровня влажности в образующем аэрозоль субстрате, когда этот субстрат состоит из продукта на табачной основе, содержащего табачные частицы. В частности, некоторые образователи аэрозоля представляют собой гигроскопичный материал, который функционирует как увлажнитель, т.е. материал, который способствует поддержанию влажности субстрата, содержащего этот увлажнитель.
Один или более образователей аэрозоля могут быть смешаны для получения преимущества, обусловленного одним или более свойствами смешиваемых образователей аэрозоля. Например, триацетин может быть смешан с глицерином и водой, чтобы получить преимущество, обусловленное способностью триацетина переносить активные компоненты, и увлажняющими свойствами глицерина.
Образователи аэрозоля могут быть выбраны из следующего: полиолы, гликолевые простые эфиры, полиольные сложные эфиры, сложные эфиры и жирные кислоты, и может содержать одно или более из следующих соединений: глицерин, эритрит, 1,3-бутиленгликоль, тетраэтиленгликоль, триэтиленгликоль, триэтилцитрат, пропиленкарбонат, этиллаурат, триацетин, мезо-эритрит, смесь на основе диацетина, диэтилсуберат, триэтилцитрат, бензилбензоат, бензилфенилацетат, этилванилат, трибутирин, лаурилацетат, лауриновая кислота, миристиновая кислота и пропиленгликоль.
Типовой процесс получения суспензии для табакосодержащего образующего аэрозоль субстрата включает в себя этап приготовления табака. Для этого табак режут. Затем резаный табак смешивают с другими сортами табака и измельчают. Обычно другие сорта табака представляют собой такие сорта табака, как Virginia или Burley, или они могут представлять собой, например, табак, обработанный иным образом. Этапы смешения и измельчения могут быть переставлены местами. Волокна подготавливают отдельно и, предпочтительно, таким образом, чтобы использовать их для суспензии в форме раствора. Поскольку волокна присутствуют в суспензии, главным образом, для обеспечения стабильности покрытия, количество волокон может быть уменьшено, или они даже могут быть вообще исключены, благодаря тому, что покрытие из образующего аэрозоль субстрата стабилизируют посредством сердцевины из сусцепторного материала.
Затем смешивают раствор волокон, при его наличии, и приготовленный табак. Затем переносят суспензию в устройство нанесения покрытий или грануляции. После однократного или многократного нанесения покрытия с использованием одной и той же или разных суспензий, частицы сушат, предпочтительно с помощью тепла, и охлаждают после сушки.
Предпочтительно, табакосодержащая суспензия содержит гомогенизированный табачный материал, а также глицерин в качестве образователя аэрозоля. Предпочтительно, первое покрытие из образующего аэрозоль субстрата выполняют из табакосодержащей суспензии, описанной выше. Предпочтительно, второе и дополнительные покрытия из образующего аэрозоль субстрата образуют из табакосодержащей суспензии, описанной выше.
Предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат, окружающий сердцевину из сусцепторного материала, является пористым, чтобы обеспечить возможность выхода летучих веществ из субстрата. Благодаря образованию покрытия из образующего аэрозоль субстрата на сусцепторном материале, требуется нагрев лишь небольшого количества субстрата посредством одной сусцепторной сердцевины, по сравнению с образующими аэрозоль субстратами, нагреваемыми, например, посредством нагревательного лезвия. Таким образом, обеспечивается также возможность использования покрытий, не имеющих пористости или имеющих лишь малую пористость. Покрытие с малой толщиной может быть выбрано, например, таким, чтобы оно имело меньшую пористость, чем покрытие с большой толщиной.
Предпочтительно, первая толщина первого покрытия составляет от 0,05 мм до 4,8 мм, предпочтительно от 0,1 мм до 2,5 мм.
Частица согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать второе покрытие, содержащее второй образующий аэрозоль субстрат. Второе покрытие покрывает первое покрытие. Предпочтительно, вторая толщина второго покрытия составляет от 0,05 мм до 4 мм, предпочтительно от 0,1 мм до 1,3 мм.
Первое покрытие, содержащее первый образующий аэрозоль субстрат, и второе покрытие, содержащее второй образующий аэрозоль субстрат, могут быть идентичны. Предпочтительно, первое покрытие, содержащее первый образующий аэрозоль субстрат, и второе покрытие, содержащее второй образующий аэрозоль субстрат, отличаются по меньшей мере одним из следующего: состав, пористость, толщина покрытия и форма поверхности покрытия.
Путем выбора по меньшей мере двух, но отличных друг от друга образующих аэрозоль субстратов, обеспечивается возможность варьирования и регулирования образования аэрозоля для заданного индукционного нагревательного устройства. Также обеспечивается возможность варьирования и регулирования доставки разных веществ, например таких, как никотин или ароматизаторы, для данного индукционного нагревательного устройства. В частности, обеспечивается возможность создания генерирующей аэрозоль системы с индивидуальными рабочими характеристиками.
Частица может быть оснащена дополнительными покрытиями, содержащими дополнительные образующие аэрозоль субстраты. Предпочтительно, дополнительные покрытия отличаются от первого или второго покрытия. Предпочтительно, толщина дополнительных покрытий меньше, чем толщина первого или второго покрытия или предыдущего дополнительного покрытия.
Разные свойства покрытий могут быть получены путем обеспечения покровных материалов, имеющих разные составы или разные количества одних и тех же материалов. Разные свойства могут также быть получены путем использования разных технологий нанесения покрытий. Разные технологии нанесения покрытий предпочтительно выбираются для получения разных поверхностей покрытий или плотностей субстрата в покрытиях. Например, технологии нанесения покрытий с помощью роторной камеры обычно обеспечивают более гладкие поверхности, в то время как оборудование для мокрой грануляции может быть предпочтительным для получения неровных поверхностей покрытий.
Частица согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать по меньшей мере один защитный слой. Защитный слой обеспечивает возможность, например, гарантирования или продления срока службы частицы. Дополнительно или в качестве альтернативы, защитный слой обеспечивает возможность оптимизации поведения частицы при использовании и испарении.
Защитный слой может представлять собой внешний защитный слой, защищающий материалы частицы и материалы ее покрытия от воздействий окружающей среды. Предпочтительно, внешний слой представляет собой влагозащитный слой. Предпочтительно, внешний защитный слой представляет собой самый внешний материал частицы.
Защитный слой может также представлять собой внутренний защитный слой, расположенный, например, между первым покрытием и вторым покрытием. Такой внутренний защитный слой может образовывать химический барьер между первым и вторым покрытиями или между любыми двумя покрытиями. Внутренний защитный слой может быть предпочтительным, если контакт между первым покрытием и вторым покрытием (или в целом между покрытиями, между которыми расположен внутренний защитный слой) должен быть допущен лишь при потреблении продукта.
Защитный слой может также использоваться для целей маркировки, например, путем добавления цвета к внешнему защитному слою.
Частицы согласно настоящему изобретению могут, по существу, быть покрыты одним или несколькими покрытиями посредством любых видов мокрой грануляции или сухой грануляции или мокрого нанесения покрытий или сухого нанесения покрытий. Мокрое или сухое нанесение покрытий может представлять собой, например, порошковое или суспензионное нанесение покрытий или роторное нанесение покрытий. Мокрая грануляция может представлять собой, например, групповую или непрерывную грануляцию в псевдоожиженной струе, грануляцию с распылением снизу или грануляцию с распылением сверху. Сухая грануляция может представлять собой, например, грануляцию продавливанием, сферонизационную грануляцию или роторную грануляцию. Сухая грануляция предпочтительно используется для изготовления частиц в форме гранул.
Предпочтительно, частицу согласно настоящему изобретению покрывают одним или двумя покрытиями согласно любому из вышеописанных способов.
Указанные способы нанесения покрытий представляют собой стандартные и надежные промышленные процессы, которые обеспечивают возможность массового производства покрытых частиц. Указанные процессы нанесения покрытий обеспечивают также возможность достижения высокой однородности производимой продукции и воспроизводимости характеристик частиц.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система. Генерирующая аэрозоль система содержит множество частиц, каждая из которых содержит сердцевину из сусцепторного материала и по меньшей мере одно покрытие, содержащее образующий аэрозоль субстрат. Указанное множество частиц предпочтительно включает в себя две частицы. Тем не менее, множество частиц предпочтительно включает в себя от более частиц до более десятков или более сотен частиц. Предпочтительно, количество частиц в указанном множестве частиц составляет максимум 200 частиц, например от 10 до 200 частиц или от 50 до 150 частиц.
Система дополнительно содержит источник питания, соединенный с нагрузочной схемой. Нагрузочная схема содержит индуктор, например одну или более катушек индуктивности, для индуктивной связи с сердцевиной из сусцепторного материала по меньшей мере некоторых частиц из указанного множества частиц. При наличии лишь одной катушки индуктивности осуществляется индуктивная связь этой единственной катушки индуктивности с указанным множеством частиц. При наличии более катушек индуктивности обеспечивается возможность нагрева каждой катушкой индуктивности различных частиц из указанного множества частиц или отдельных фрагментов совокупности, образованной множеством частиц. Благодаря наличию множества частиц, вся совокупность, образованная этим множеством частиц, является очень однородной. Таким образом обеспечивается возможность повышения стабильности образования аэрозоля между затяжками во время ощущений от потребления, а также воспроизводимость между ощущениями от потребления. В дополнение, при нагреве разных фрагментов совокупности (сегментированный нагрев), т.е. фрагментов указанного множества частиц, обеспечивается однородное или стабильное генерирование аэрозоля.
Генерирующая аэрозоль система может содержать генерирующее аэрозоль устройство. Устройство может содержать корпус устройства, имеющий полость, расположенную в корпусе устройства. Указанная полость заключает в себе указанное множество частиц. Устройство может дополнительно содержать крышку, закрывающую ближний конец указанной полости. При этом крышка содержит по меньшей мере одно отверстие для прохождения через крышку аэрозоля, генерируемого указанным множеством частиц в указанной полости. С другой стороны, указанное по меньшей мере одно отверстие имеет размер меньше, чем размер самой малой частицы из указанного множества частиц, и таким образом указанное множество частиц удерживается в указанной полости. Крышка может содержать множество отверстий, например нерегулярно или регулярно расположенных отверстий, например отверстий в пористом материале или промежутков, например, в решетке, сетке или полотне.
Предпочтительно, крышка изготовлена из пористого материала, предпочтительно из воздухопроницаемого пористого материала, или в форме решетки, полотна или сетки. Размеры ячеек сетки составляют меньше, чем размеры частиц в указанной полости. Предпочтительно, размеры ячеек сетки составляют меньше, чем минимальный размер или протяженность частиц в указанной полости. Например, в случае использования частиц в форме чешуек, имеющих малую ширину, указанное по меньшей мере одно отверстие или более отверстий в крышке имеют величину меньше, чем наименьшее из следующего: толщина и ширина чешуек. Предпочтительно, в качестве крышки используются решетки или сетки, имеющие размер отверстий менее чем 6 мм, предпочтительно менее чем 4 мм, более предпочтительно менее чем 2 мм.
Крышка может представлять собой отдельный элемент, с помощью которого обеспечивается возможность закрывания указанной полости после ее заполнения. Крышка может также представлять собой встроенный элемент устройства. Например, крышка может быть встроена внутрь мундштука устройства. Например, крышка может образовывать дальний конец мундштука. Для заполнения указанной полости или для удаления использованных частиц из указанной полости обеспечивается возможность съема мундштука. После заполнения полости свежими частицами, например, индивидуально подобранным количеством частиц, обеспечивается возможность повторной установки мундштука на корпусе устройства, и система будет готова к использованию.
Крышка может быть изготовлена из любого материала, пригодного для использования в системе согласно настоящему изобретению и в генерирующих аэрозоль устройствах. Предпочтительно, крышка изготовлена из того же материала, что и мундштук, например выполнена как единое целое с мундштуком. Предпочтительно, крышка изготовлена из пластмассового материала, например полиэфирэфиркетона (PEEK), полиимидов, таких как Kapton, полиэтилентерефталата (PET), полиэтилена (PE), полипропилена (PP), полистирола (PS), фторированного этилен-пропилена (FEP), политетрафторэтилена (PTFE), эпоксидных смол, 5 полиуретановых смол и виниловых смол.
Все из множества частиц, заполняющих полость нагревательного устройства, могут быть идентичными частицами, т.е. частицами, имеющими, например, идентичные состав, форму, размеры или профили доставки аэрозоля. Тем не менее, множество частиц, заполняющих указанную полость, может включать в себя разные типы частиц. Разные типы частиц могут отличаться по меньшей мере одним из следующего: количество покрытий, например одно или два покрытия; размер частиц; форма частиц, сферическая или угловатая; форма или состав сусцепторного материала, например гранулы или чешуйки, имеющие одинаковую или разную поверхностную структуру или состав материала; толщина одного или более покрытий из образующих аэрозоль субстратов; пористость или состав одного или более покрытий из образующих аэрозоль субстратов; или они могут отличаться профилями доставки аэрозоля.
Благодаря этой вариативности и гибкости образующего аэрозоль продукта, выполненного с возможностью индукционного нагрева, обеспечивается возможность индивидуальной адаптации ощущений от потребления, что невозможно в других видах генерирующих аэрозоль изделий, имеющих, главным образом, «однокомпонентный» расходуемый элемент.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложено также генерирующее аэрозоль устройство, предназначенное для использования в генерирующей аэрозоль системе согласно настоящему изобретению. Устройство содержит корпус устройства, содержащий полость, расположенную в корпусе устройства. Указанная полость имеет внутреннюю поверхность, выполненную с возможностью вмещения множества частиц, содержащих сердцевину из сусцепторного материала и по меньшей мере покрытие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, предпочтительно множества вышеописанных частиц согласно настоящему изобретению. Устройство дополнительно содержит индуктор нагрузочной схемы, индуктивно связываемый с сердцевиной из сусцепторного материала указанного множества частиц во время функционирования. Устройство содержит также мундштук, имеющий дальний конец, закрывающий указанную полость. Дальний конец содержит решетку, сетку или полотно. Предпочтительно, указанная решетка, сетка или полотно образуют единое целое с мундштуком.
Дополнительные аспекты и преимущества устройства были описаны в отношении системы согласно настоящему изобретению и не будут описываться повторно.
Настоящее изобретение дополнительно описано в отношении вариантов его осуществления, проиллюстрированных нижеследующими графическими материалами, на которых:
на фиг. 1a-c показаны поперечные сечения сусцепторной гранулы до и после выполнения двух этапов нанесения покрытия из образующего аэрозоль субстрата;
на фиг. 2a-c показаны поперечные сечения сусцепторной чешуйки до и после выполнения двух этапов нанесения покрытия из образующего аэрозоль субстрата;
на фиг. 3 показаны покрытия из образующего аэрозоль субстрата с гладкими поверхностями;
на фиг. 4-7 показаны сусцепторные частицы в форме регулярных округлых частиц (фиг. 4); нерегулярных округлых частиц (фиг. 5); зерен (угловатой формы; фиг. 6); чешуек (фиг 7);
на фиг. 8 схематично показано генерирующее аэрозоль устройство, выполненное с возможностью индукционного нагрева, во время подготовки к использованию;
на фиг. 9 показано устройство по фиг. 8 в действии.
На фиг. 1a показано поперечное сечение частицы с сусцепторной сердцевиной в форме гранулы 10 с неровной поверхностью 100. На фиг. 1b частица 10 с сусцепторной сердцевиной покрыта первым покрытием из образующего аэрозоль субстрата 20. Это первое покрытие 20 также имеет неровную поверхность 200. На фиг. 1c первое покрытие 20 покрыто вторым покрытием 21 из образующего аэрозоль субстрата. При этом указанное второе покрытие 21 имеет неровную поверхность 210. Образующие аэрозоль субстраты первого покрытия и второго покрытия могут быть одинаковым или разными, например отличаться чем-либо одним или более из следующего: состав, плотность, пористость, толщина покрытия.
Частицы 1, показанные на фиг. 1b и 1с в форме гранул, образованных сусцепторной сердцевиной 10, покрытой одним или двумя покрытиями 20, 21 из образующего аэрозоль субстрата, представляют собой частицы 1 согласно настоящему изобретению, которые выполнены с возможностью индукционного нагрева и готовы к использованию в индукционном нагревательном устройстве.
Предпочтительно, сусцепторная гранула 10 представляет собой металлическую гранулу, изготовленную из металла или металлического сплава, например аустенитной или мартенситной нержавеющей стали. Предпочтительно, первое и второе покрытия 20, 21 из образующего аэрозоль субстрата представляют собой покрытия из табакосодержащего субстрата. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1b и 1c, толщина второго покрытия 21 составляет приблизительно половину от толщины первого покрытия 20.
Размеры частиц, а также покрытий, могут быть определены с помощью срединных окружностей 500, 550, 560, как показано в нижней части фиг. 1а-с. Сусцепторные гранулы, а также конечные гранулы 1 часто не имеют идеально округлой формы, так что для сусцепторных гранул 10 и конечных гранул 1 определяется средний диаметр 50, 55, 56 или средняя толщина 51, 52 покрытия.
Средний диаметр 50 для сусцепторной гранулы 10 может находиться в диапазоне от 0,1 миллиметра до 4 миллиметров, предпочтительно от 0,3 миллиметра до 2,5 миллиметра.
Средняя толщина 51 для первого покрытия 20 из образующего аэрозоль субстрата может находиться в диапазоне от 0,05 миллиметра до 4,8 миллиметра, предпочтительно от 0,1 миллиметра до 2,5 миллиметра.
Таким образом, средний диаметр 55 гранулы, содержащей одно покрытие 20 из образующего аэрозоль субстрата, может составлять от 0,2 миллиметра до максимум 6 миллиметров, предпочтительно от 0,5 миллиметра до 4 миллиметров.
Средняя толщина 52 для второго покрытия 21 из образующего аэрозоль субстрата может находиться в диапазоне от 0,05 миллиметра до 4 миллиметров, предпочтительно от 0,1 миллиметра до 1,3 миллиметра.
Таким образом, средний диаметр 56 гранулы, содержащей два покрытия 20, 21 из образующего аэрозоль субстрата, может составлять от 0,3 миллиметра до максимум 6 миллиметров, предпочтительно от 0,7 миллиметра до 4 миллиметров.
Хотя максимальный размер частицы составляет 6 миллиметров, предпочтительно 4 миллиметра, еще более предпочтительно 2 миллиметра, средний диаметр 55 показанной на фиг. 1b частицы, имеющей одно покрытие, обычно составляет меньше, чем средний диаметр 56 показанной на фиг. 1с частицы, имеющей два покрытия.
При использовании суспензии, содержащей табак и образователь аэрозоля, в качестве покрытия из образующего аэрозоль субстрата, предпочтительно используют способ грануляции в псевдоожиженной струе для массового производства частиц 1. В случае использования суспензии с низкой влажностью, для производства частиц предпочтительно могут использоваться способы порошковой грануляции. Предпочтительно, для изготовления гранул используют грануляторы с роторным нанесением покрытия.
На фиг. 2a показано поперечное сечение сусцепторной сердцевинной частицы в форме чешуйки 11. На фиг. 2b сусцепторная чешуйка 11 покрыта первым покрытием из образующего аэрозоль субстрата 22. На фиг. 2с первое покрытие 22 покрыто вторым покрытием 23 из образующего аэрозоль субстрата. Множество выполненных с возможностью индукционного нагрева чешуек 1, показанных на фиг. 2b или фиг. 2с, могут использоваться в индукционно нагреваемом устройстве для генерирования аэрозоля.
Диаметр 60 сусцепторной чешуйки может составлять от 0,2 миллиметра до 4,5 миллиметра, предпочтительно от 0,5 миллиметра до 2 миллиметров. Толщина 600 сусцепторной чешуйки может составлять от 0,02 миллиметра до 1,8 миллиметра, предпочтительно от 0,05 миллиметра до 0,3 миллиметра.
Толщина 61, 62 первого и второго покрытий 22, 23 из образующего аэрозоль субстрата может находиться в тех же самых диапазонах и в тех же самых предпочтительных диапазонах, что и толщина вышеописанных покрытий в случае гранул.
Таким образом, диаметр 65 чешуйки 1, покрытой одним образующим аэрозоль покрытием, как показано на фиг. 2b, может находиться в диапазоне от 0,3 миллиметра до максимум 6 миллиметров, предпочтительно от 0,7 миллиметра до 4 миллиметров. Толщина чешуйки 1, покрытой одним образующим аэрозоль покрытием 22, может находиться в диапазоне от 0,12 миллиметра до максимум 6 миллиметров, предпочтительно от 0,25 миллиметра до 4 миллиметров.
Диаметр 66 чешуйки 1, покрытой двумя образующими аэрозоль покрытиями 22, 23, как показано на фиг. 2с, может находиться в диапазоне от 0,4 миллиметра до максимум 6 миллиметров, предпочтительно от 0,9 миллиметра до 4 миллиметров. Толщина чешуйки 1, покрытой двумя образующими аэрозоль покрытиями, может находиться в диапазоне от 0,22 миллиметра до 6 миллиметров, предпочтительно от 0,45 миллиметра до 4 миллиметров.
На фиг. 3 показаны поперечные сечения сусцепторной гранулы 10 с неровной поверхностью 100, которая покрыта первым покрытием 20 из образующего аэрозоль субстрата и вторым покрытием 21 из образующего аэрозоль субстрата. Гранула 1, образованная после нанесения первого покрытия 20, имеет гладкую поверхность 200. Также и после нанесения второго покрытия 21 поверхность 210 второго покрытия является гладкой, обеспечивая гранулу 1, имеющую гладкую поверхность.
Из примеров, показанных на фиг. 1, 2 и 3, становится понятно, что поверхности сердцевинных частиц и разных покрытий могут быть неровными или гладкими независимо друг от друга, и они могут представлять собой результат требуемого производственного процесса или они могут выбираться в соответствии с требуемым результатом. Поверхностные характеристики могут выбираться независимо от состава, степени уплотнения или плотности покрытия. Становится также понятно, что могут быть также нанесены дополнительные покрытия из образующего аэрозоль субстрата, например третье или четвертое покрытие, однако в пределах гранулометрического диапазона, указанного в данном документе, т.е. при сохранении максимального размера частиц в диапазоне, указанном в данном документе.
В дополнение, между отдельными покрытиями или, предпочтительно, в качестве самого внешнего слоя частицы 1, может быть выполнен защитный слой. Предпочтительно, внешний защитный слой выполнен для защиты от влаги, но в сочетании с этим или в качестве альтернативы, он может использоваться в качестве маркировочного слоя. Например, конкретным цветом может обозначаться конкретный аромат или профиль образования аэрозоля при использовании в конкретном нагревательном устройстве.
На фиг. 4-7 показаны примеры сусцепторных частиц разных форм, которые пригодны в качестве сусцепторной сердцевины при изготовлении частиц согласно настоящему изобретению. На фиг. 4 показано множество сусцепторных частиц в форме сфер или шариков с регулярными размерами. На фиг. 5 показано множество сусцепторных частиц, представляющих собой сферы или шарики с нерегулярными размерами. На фиг. 6 показаны сусцепторные сердцевинные частицы в форме зерен. Сусцепторные частицы обычно имеют форму гранул, не имеющих какого-либо основного размера, при этом формы гранул являются угловатыми и нерегулярными (например, различные участки, имеющие плоскую поверхность, сочетаются с участками, имеющими округлую поверхность). На фиг. 7 показаны сусцепторные чешуйки. Чешуйки являются плоскими и обычно имеют две параллельных плоских стороны, но нерегулярную окружную форму.
Генерирующее аэрозоль устройство, выполненное с возможностью индукционного нагрева, показанное на фиг. 8 и фиг.9, содержит основной корпус 70 и мундштук 71. Основной корпус 70, предпочтительно трубчатой формы, содержит полость 701 для размещения множества выполненных с возможностью индукционного нагрева частиц 1, предпочтительно частиц, описанных в данном документе. Основной корпус 70 содержит также индуктор, в данном случае ― в форме катушки 703 индуктивности, для индукционного нагрева сусцепторной сердцевины частиц 1, расположенных в полости 701. Катушка 703 индуктивности расположена таким образом, что она окружает указанную полость в продольном направлении и обеспечивает возможность индукционного нагрева материала, расположенного в полости 701.
Основной корпус 70 содержит также батарею и систему управления питанием (не показаны).
Мундштук 71 образует ближний конец или расположенный дальше всего по ходу потока элемент устройства.
Дно полости 701, а также дно дистального конца мундштука 71 закрыты пористым элементом 700, 710, например пористым материалом, решеткой или сеткой. Пористые элементы 700, 710 (при установленном состоянии мундштука, как показано на фиг. 9) выполнены с возможностью удержания частиц 1 в полости 701 и обеспечения возможности прохождения воздушного потока через указанные пористые элементы и полость 701 внутрь мундштука 71 и через него.
Основной корпус 70 оснащен впускными воздушными каналами 702 для обеспечения возможности поступления воздуха 90 из окружающей среды в корпус 70 и прохождения внутрь полости 701. Здесь происходит захват воздухом 90 аэрозоля, образованного в указанной полости в результате нагрева частиц 1. Содержащий аэрозоль воздух 91 следует дальше по ходу потока и выходит из устройства через выпускное отверстие 711 мундштука 71 на ближнем конце мундштука; этот воздушный поток 90, 91 показан на фиг. 9.
Как показано на фиг. 8, для частиц 1 может быть предусмотрен резервуар 8. Резервуар 8 может содержать количество частиц, соответствующее одному заполнению полости 701 Предпочтительно, резервуар 8 содержит количество частиц, достаточное для многократного заполнения полости 701. Резервуар 8 может заключать в себе определенную смесь частиц 1 или он может заключать в себе одинаковые частицы. Благодаря наличию множества частиц в резервуаре 8, для пользователя обеспечивается возможность дозирования или смешения частиц в соответствии с его или ее предпочтениями.
При подготовке к использованию, обеспечивается возможность съема мундштука 71 с основного корпуса 70 для того, чтобы обеспечить свободный доступ к полости 701. Съем может представлять собой полное отсоединение мундштука 71 от корпуса 70, как показано в примере по фиг. 8. Съем может также представлять собой неполный съем, например, шарнирный поворот мундштука от корпуса, причем мундштук 71 остается соединенным с корпусом 70 посредством шарнира.
Затем полость 701 может быть заполнена требуемым количеством частиц 1. После повторной установки мундштука 71 на корпусе 70 устройство готово к использованию.