КУРИТЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ ИЗОЛИРОВАННЫЙ ГОРЮЧИЙ ИСТОЧНИК ТЕПЛА
SMOKING ARTICLE COMPRISING INSULATED COMBUSTIBLE HEAT SOURCE

Настоящее изобретение относится к курительному изделию, содержащему горючий источник тепла, имеющий переднюю часть, заднюю часть и образующий аэрозоль субстрат, расположенный по ходу потока после задней части горючего источника тепла.
В области техники, к которой относится изобретение, был предложен ряд курительных изделий, в которых табак нагревается, а не сгорает. Одна из целей таких «нагреваемых» курительных изделий состоит в уменьшении содержания вредных компонентов дыма, которые образуются в результате сгорания и пиролитической деградации табака в обычных сигаретах. В нагреваемом курительном изделии одного известного типа аэрозоль генерируется в результате передачи тепла от горючего источника тепла на образующий аэрозоль субстрат, расположенный по ходу потока после горючего источника тепла. В процессе курения летучие соединения высвобождаются из образующего аэрозоль субстрата в результате передачи тепла от горючего источника тепла и захватываются потоком воздуха, втягиваемым через курительное изделие. По мере охлаждения высвобожденных соединений они конденсируются с образованием аэрозоля, вдыхаемого пользователем.
Известно включение теплопроводного элемента вокруг по меньшей мере задней части горючего источника тепла и по меньшей мере передней части образующего аэрозоль субстрата нагреваемого курительного изделия при непосредственном контакте с этими частями с целью обеспечения достаточной передачи тепла за счет теплопроводности от горючего источника тепла к образующему аэрозоль субстрату, чтобы получить подходящий аэрозоль. Например, в WO-A2-2009/022232 раскрыто курительное изделие, содержащее горючий источник тепла; образующий аэрозоль субстрат, расположенный по ходу потока после горючего источника тепла; и теплопроводный элемент, окружающий при непосредственном контакте заднюю часть горючего источника тепла и смежную переднюю часть образующего аэрозоль субстрата.
Температура горения горючего источника тепла, предназначенного для использования в нагреваемом курительном изделии, не должна быть настолько высокой, чтобы привести к горению или термической деструкции образующего аэрозоль материала в процессе использования нагреваемого курительного изделия. Однако температура горения горючего источника тепла должна быть достаточно высокой, чтобы генерировалось достаточное количество тепла для высвобождения из образующего аэрозоль материала достаточного количества летучих соединений для образования подходящего аэрозоля, особенно в процессе первых затяжек.
В области техники, к которой относится настоящее изобретение, был предложен ряд горючих углесодержащих источников тепла для использования в нагреваемых курительных изделиях. Температура горения горючих углесодержащих источников тепла для использования в нагреваемых курительных изделиях обычно составляет от примерно 600°С до примерно 800°С.
Известно обертывание изоляционного элемента вокруг периферии горючего углесодержащего источника тепла нагреваемого курительного изделия с целью уменьшения поверхностной температуры нагреваемого курительного изделия.
Например, в US-A-4,714,082 раскрыто курительное изделие, содержащее горючий углесодержащий топливный элемент, генерирующее аэрозоль средство, теплопроводный элемент и периферийный изоляционный элемент из упругого несгораемого материала, такой как стекловолоконная оболочка. Изоляционный элемент окружает по меньшей мере часть топливного элемента и предпочтительно — по меньшей мере часть генерирующего аэрозоль средства.
В EP-A2-0 174 645 раскрыты курительные изделия, содержащие угольный топливный элемент, физически отделенное генерирующее аэрозоль средство, включающее субстрат с размещенным с нем материалом, образующим аэрозоль, теплопроводный элемент, который контактирует с частью топливного элемента и субстрата, и мундштучную часть. По меньшей мере часть топливного элемента предпочтительно оснащена периферийным изоляционным элементом, таким как оболочка из изоляционных волокон, который снижает радиальные потери тепла и способствует удержанию и направлению тепла от топливного элемента к генерирующему аэрозоль средству.
Включение отдельного изоляционного элемента, как раскрыто в US-A-4,714,082 и EP-A2-0 174 645, может привести к получению нагреваемого курительного изделия с поперечным сечением, которое непостоянно по длине курительного изделия. Это может неблагоприятно повлиять на внешний вид курительного изделия и затруднить надежное закрепление горючего углесодержащего источника тепла внутри нагреваемого курительного изделия. Включение отдельного изоляционного элемента, как раскрыто в US-A-4,714,082 и EP-A2-0 174 645, может также усложнить сборку нагреваемого курительного изделия.
Было бы желательно создание курительного изделия, имеющего уменьшенную поверхностную температуру вблизи источника тепла и приемлемый внешний вид и обеспечивающего возможность сборки более надежным образом.
Согласно настоящему изобретению обеспечен горючий источник тепла, имеющий переднюю часть и заднюю часть; образующий аэрозоль субстрат, расположенный по ходу потока после задней части горючего источника тепла; и обертку, окружающую переднюю часть и заднюю часть горючего источника тепла, при этом указанная обертка контактирует с задней частью горючего источника тепла, и вся передняя часть горючего источника тепла или ее часть имеет уменьшенный диаметр по сравнению с задней частью горючего источника тепла, так что обертка отделена воздушным зазором величиной по меньшей мере примерно 0,5 мм от всей или от части передней части горючего источника тепла.
В контексте данного документа термин «образующий аэрозоль субстрат» используется для описания субстрата, способного при нагреве высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Аэрозоли, генерируемые из образующих аэрозоль субстратов курительных изделий по изобретению, могут быть видимыми или невидимыми и могут содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, которые находятся в газообразном состоянии и при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
Образующий аэрозоль субстрат может иметь форму заглушки или сегмента, окруженного оберткой и содержащего материал, способный при нагревании высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Если образующий аэрозоль субстрат имеет форму такой заглушки или сегмента, то вся заглушка или сегмент, включая обертку, считается образующим аэрозоль субстратом.
В контексте данного документа термины «передний», «ближний» и «расположенный раньше по ходу потока», а также «задний», «дальний» и «расположенный дальше по ходу потока» используются для описания относительных положений компонентов или частей компонентов курительного изделия относительно направления, в котором пользователь втягивает дым курительного изделия при использовании последнего. Курительные изделия по изобретению содержат дальний конец, через который при использовании аэрозоль выходит из курительного изделия для доставки пользователю. Дальний конец курительного изделия может также именоваться мундштучным концом. При использовании пользователь затягивается на дальнем конце курительного изделия с целью вдыхания аэрозоля, генерируемого курительным изделием.
Горючий источник тепла расположен на дальнем (мундштучном) конце или вблизи него. Дальний конец курительного изделия находится по ходу потока позади переднего конца. Дальний конец может также именоваться задним по ходу потока концом курительного изделия, а ближний конец может также именоваться передним по ходу потока концом курительного изделия. Положение компонентов курительных изделий или их частей относительно друг друга описаны здесь как расположенные либо раньше по ходу потока ("передние", "расположенные спереди" или "до"), либо дальше по ходу потока ("задние", "расположенные позади" или "после"), исходя из их относительных положений между ближним (передним) концом и дальним (задним) концом курительного изделия.
Передняя часть горючего источника тепла находится на расположенном раньше по ходу потока конце горючего источника тепла. Расположенный передний конец горючего источника тепла представляет собой конец горючего источника тепла, наиболее удаленный от заднего (мундштучного) конца курительного изделия. Задняя часть горючего источника тепла находится на расположенном дальше по ходу потока конце горючего источника тепла. Этот расположенный дальше по ходу потока конец горючего источника тепла представляет собой конец горючего источника тепла, ближайший к заднему (мундштучному) концу курительного изделия.
В контексте данного документа термин «продольный» используется для описания направления между передним концом и противоположным ему задним концом курительного изделия.
В контексте данного документа термины «радиальный» и "поперечный" используются для описания направления, перпендикулярного направлению между передним концом и противоположным ему задним концом курительного изделия.
В контексте данного документа термин «длина» используется для описания максимального размера в продольном направлении курительного изделия. Иначе говоря, максимального размера в направлении между передним концом и противоположным ему задним концом курительного изделия.
Курительные изделия по изобретению включают воздушный зазор величиной по меньшей мере 0,5 мм между по меньшей мере частью передней части горючего источника тепла и оберткой. Включение воздушного зазора величиной примерно 0,5 мм между всей или частью передней части горючего источника тепла и оберткой обеспечивает преимущество, состоящее в изоляции горючего источника тепла и, как следствие, в снижении поверхностной температуры курительного изделия вблизи этого горючего источника тепла.
Вся передняя часть горючего источника тепла или ее часть в курительных изделиях по изобретению имеет уменьшенный диаметр по сравнению с задней частью горючего источника тепла. Уменьшенный диаметр всей передней части горючего источника тепла или ее части по сравнению с задней частью горючего источника тепла обеспечивает возможность контакта обертки с задней частью горючего источника тепла, несмотря на наличие воздушного зазора между всей передней частью горючего источника тепла или ее частью и оберткой. Таким образом обеспечено преимущество, состоящее в содействии удержанию горючего источника тепла внутри курительного изделия. Это также способствует обеспечению достаточной передачи тепла от горючего источника тепла на генерирующий аэрозоль субстрат для получения приемлемого аэрозоля.
В контексте данного документа термин «в контакте» используется для обозначения отсутствия воздушного зазора между оберткой и задней частью горючего источника тепла.
Обертка может быть радиально отделена от всей или от части передней части горючего источника тепла воздушным зазором величиной по меньшей мере примерно 1,0 мм.
Предпочтительно, обертка радиально отделена от всей или от части передней части горючего источника тепла воздушным зазором величиной от примерно 0,5 мм до примерно 1,5 мм. Обертка может быть радиально отделена от всей или от части передней части горючего источника тепла воздушным зазором величиной от примерно 1,0 мм до примерно 1,5 мм.
Предпочтительно, обертка радиально отделена от по меньшей мере 50% передней части горючего источника тепла воздушны зазором. Обертка может быть радиально отделена от по меньшей мере 60% передней части горючего источника тепла воздушным зазором.
Предпочтительно, задняя часть горючего источника тепла имеет по существу постоянное поперечное сечение. Более предпочтительно, задняя часть горючего источника тепла имеет по существу постоянное круглое поперечное сечение.
Предпочтительно, передняя часть горючего источника тепла имеет по существу постоянное поперечное сечение.
В некоторых вариантах передняя часть горючего источника тепла полностью или частично имеет уменьшенный диаметр по сравнению с задней частью горючего источника тепла так что обертка радиально отделена воздушным зазором от всей передней части горючего источника тепла. В некоторых предпочтительных вариантах передняя часть и задняя часть горючего источника тепла имеют по существу постоянное круглое поперечное сечение, и горючий источник тепла имеет по существу Т-образное продольное сечение.
В других вариантах лишь часть передней части горючего источника тепла имеет уменьшенный диаметр по сравнению с задней частью горючего источника тепла, так что обертка радиально отделена воздушным зазором лишь от части передней части горючего источника тепла. В некоторых вариантах передняя часть горючего источника тепла содержит множество расположенных через промежутки в окружном направлении продольных канавок с уменьшенным диаметром по сравнению с задней частью горючего источника тепла. В некоторых предпочтительных вариантах передняя часть горючего источника тепла имеет по существу постоянное звездообразное или зубцеобразное поперечное сечение, а задняя часть горючего источника тепла имеет по существу постоянное круглое поперечное сечение.
Предпочтительно, горючий источник тепла имеет длину от примерно 7 мм до примерно 17 мм, более предпочтительно — от примерно 7 мм до примерно 15 мм, наиболее предпочтительно — от примерно 7 мм до примерно 13 мм.
Предпочтительно, длина передней части горючего источника тепла составляет по меньшей мере 5 мм.
Предпочтительно, длина передней части горючего источника тепла составляет от примерно 5 мм до примерно 12 мм.
Предпочтительно, длина задней части горючего источника тепла составляет по меньшей мере 3 мм.
Предпочтительно, длина задней части горючего источника тепла составляет от примерно 3 мм до примерно 6 мм.
Предпочтительно задняя часть горючего источника тепла имеет диаметр от примерно 5 мм до примерно 9 мм, более предпочтительно — от примерно 7 мм до примерно 8 мм.
Предпочтительно, задняя часть горючего источника тепла имеет по существу одинаковый диаметр с образующим аэрозоль субстратом.
Обертка может представлять собой внешнюю обертку. В контексте данного документа термин «внешняя обертка» используется для описания обертки, которая видна на внешней стороне курительного изделия.
В качестве альтернативы, обертка может представлять собой внутреннюю обертку. В контексте данного документа термин «внутренняя обертка» используется для описания обертки, которая не видна или лишь частично видна на внешней стороне курительного изделия. В таких вариантах курительное изделие дополнительно содержит один или более дополнительных слоев материала, наложенного на всю обертку или на ее часть. Например, курительное изделие может содержать дополнительную обертку, окружающую всю указанную обертку или ее часть.
Для облегчения поступления кислорода в переднюю часть горючего источника тепла, предпочтительно обеспечены одно или более впускных воздушных отверстий в обертке и (при наличии) в указанных дополнительных слоях материала, наложенного на обертку, вокруг передней части горючего источника тепла.
Предпочтительно, физическая целостность обертки поддерживается при температурах, достигаемых с помощью горючего источника тепла в процессе воспламенения и сгорания.
Обертка может содержать теплопроводный материал. Обертка может содержать любой подходящий теплопроводный материал или комбинацию материалов с подходящей теплопроводностью.
В таких вариантах обертка предпочтительно содержит один или более теплопроводных материалов, имеющих объемную теплопроводность от примерно 10 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)) до примерно 500 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)), более предпочтительно — от примерно 15 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)) до примерно 400 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)), при температуре 23°C и относительной влажности 50%, согласно измерению с использованиеммодифицированного метода нестационарного плоского источника (MTPS). Подходящие теплопроводные материалы включают, но без ограничения: металлические фольги, например такие, как алюминиевая фольга, стальная фольга, железная фольга и медная фольга; и фольги из металлических сплавов.
В качестве альтернативы или дополнительно, обертка может содержать теплоизоляционный материал. Обертка может содержать любой подходящий теплоизоляционный материал или комбинацию материалов. Подходящие теплоизоляционные материалы включают, но без ограничения: бумагу.
Обертка может быть выполнена из единственного слоя теплопроводного материала или единственного слоя теплоизоляционного материала.
В качестве альтернативы, обертка может быть выполнена из многослойного материала или слоистого материала, содержащего один или более слоев теплопроводного материала и один или более слоев теплоизоляционного материала. В таких вариантах один или более слоев теплопроводного материала могут содержать любой из теплопроводных материалов, перечисленных выше.
В некоторых предпочтительных вариантах обертка может быть выполнена из слоистого материала, содержащего внутренний в радиальном направлении слой теплоизоляционного материал, обращенный к задней части горючего источника тепла, и внешний в радиальном направлении слой теплопроводного материала.
В таких вариантах наличие обертки, содержащей комбинацию внутреннего в радиальном направлении слоя теплоизоляционного материала и внешнего в радиальном направлении слоя теплопроводного материала, обеспечивает преимущество, состоящее в теплопередаче от горючего источника тепла на образующий аэрозоль субстрат, ограничении потерь тепла при передаче от горючего источника тепла и изоляции горючего источника тепла.
В некоторых вариантах обертка может непосредственно контактировать с задней частью горючего источника тепла. В контексте данного документа термин «непосредственно контактировать» используется для обозначения контакта между двумя компонентами без какого-либо промежуточного материала таким образом, что поверхности компонентов соприкасаются друг с другом.
В других вариантах обертка может находиться в непрямом контакте с задней частью горючего источника тепла. В таких вариантах между оберткой и задней частью горючего источника тепла расположены один или более слоев материала.
Курительные изделия по изобретению могут содержать первый теплопроводный элемент, расположенный между задней частью горючего источника тепла и оберткой. В таких вариантах первый теплопроводный элемент расположен под частью обертки.
Первый теплопроводный элемент может окружать всю заднюю часть горючего источника тепла или ее часть. Предпочтительно, первый теплопроводный элемент расположен вокруг всей или части задней части горючего источника тепла и по меньшей мере передней части образующего аэрозоль субстрата. Первый теплопроводный элемент предпочтительно является огнестойким. В некоторых вариантах первый теплопроводный элемент ограничивает поступление кислорода. Иначе говоря, теплопроводный элемент ослабляет или противодействует поступлению кислорода через первый теплопроводный элемент к горючему источнику тепла.
В некоторых вариантах первый теплопроводный элемент может обеспечивать по существу воздухонепроницаемое соединение между горючим источником тепла и образующим аэрозоль субстратом. Это обеспечивает преимущество, состоящее в возможности предотвращения или ослабления легкого втягивания газообразных продуктов сгорания из горючего источника тепла в образующий аэрозоль субстрат через его периферию. Такое соединение обеспечивает также преимущество, состоящее в возможности минимизации или по существу предотвращения принудительной конвективной теплопередачи от горючего источника тепла на образующий аэрозоль субстрат посредством воздуха, втягиваемого вдоль периферийных поверхностей горючего источника тепла и образующего аэрозоль субстрата.
В некоторых вариантах первый теплопроводный элемент может окружать и непосредственно контактировать со всей или с частью задней части горючего источника тепла и по меньшей мере с передней частью образующего аэрозоль субстрата. В таких вариантах вся задняя часть горючего источника тепла или ее часть окружена первым теплопроводным элементом и находится в непосредственном контакте с ним, и по меньшей мере передняя часть образующего аэрозоль субстрата окружена первым теплопроводным элементом и находится в непосредственном контакте с ним. В таких вариантах первый теплопроводный элемент обеспечивает тепловую связь между горючим источником тепла и образующим аэрозоль субстратом курительных изделий по изобретению.
В некоторых вариантах образующий аэрозоль субстрат может быть окружен по всей длине первым теплопроводным элементом.
В других вариантах первый теплопроводный элемент может окружать лишь переднюю часть образующего аэрозоль субстрата. В таких вариантах образующий аэрозоль субстрат проходит дальше по ходу потока за пределы первого теплопроводного элемента.
В вариантах, в которых первый теплопроводный элемент окружает лишь переднюю часть образующего аэрозоль субстрата, этот образующий аэрозоль субстрат предпочтительно проходит по меньшей мере примерно на 3 мм дальше по ходу потока за пределы первого теплопроводного элемента. Более предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат проходит дальше по ходу потока за пределы первого теплопроводного элемента на расстояние от примерно 3 мм до примерно 10 мм. Тем не менее, образующий аэрозоль субстрат может проходить менее чем на 3 мм дальше по ходу потока за пределы первого теплопроводного элемента.
Предпочтительно, передняя часть образующего аэрозоль субстрата, окруженная теплопроводным элементом, имеет длину от примерно 1 мм до примерно 10 мм, более предпочтительно — длину от примерно 2 мм до примерно 8 мм, наиболее предпочтительно — длину от примерно 2 мм до примерно 6 мм.
Первый теплопроводный элемент содержит теплопроводный материал. Первый теплопроводный элемент может содержать любой подходящий теплопроводный материал или комбинацию материалов с надлежащей теплопроводностью.
Предпочтительно, первый теплопроводный элемент содержит один или более теплопроводных материалов, имеющих объемную теплопроводность от примерно 10 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)) до примерно 500 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)), более предпочтительно — от примерно 15 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)) до примерно 400 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)), при температуре 23°C и относительной влажности 50%, согласно измерениюмодифицированным методом нестационарного плоского источника (MTPS). Подходящие теплопроводные материалы включают, но без ограничения: обертки из металлической фольги, например такие, как обертки из алюминиевой фольги, стальные обертки, обертки из железной фольги и обертки из медной фольги; и обертки из фольги из металлического сплава.
Первый теплопроводный элемент может быть выполнен из единственного слоя теплопроводного материала. В качестве альтернативы, первый теплопроводный элемент может быть выполнен из многослойного или слоистого материала, содержащего по меньшей мере один слой теплопроводного материала в комбинации с одним или более другими теплопроводными слоями или нетеплопроводными слоями. В таких вариантах по меньшей мере один слой теплопроводного материала может содержать любой из теплопроводных материалов, перечисленных выше.
В некоторых вариантах первый теплопроводный элемент может быть выполнен из слоистого материала, содержащего по меньшей мере один слой теплопроводного материала и по меньшей мере один слой теплоизоляционного материала. В таких вариантах внутренний в радиальном направлении слой первого теплопроводного элемента, обращенный к задней части горючего источника тепла и по меньшей мере передней части образующего аэрозоль субстрата, может представлять собой слой теплопроводного материала, и внешний в радиальном направлении слой первого теплопроводного элемента, обращенный ко второму теплопроводному элементу, может представлять собой слой теплоизоляционного материала.
Предпочтительно, толщина первого теплопроводного элемента составляет от примерно 5 микрон до примерно 50 микрон, более предпочтительно — от примерно 10 микрон до примерно 30 микрон, и наиболее предпочтительно — примерно 20 микрон. В некоторых особо предпочтительных вариантах первый теплопроводный элемент содержит алюминиевую фольгу толщиной примерно 20 микрон.
В качестве альтернативы или в дополнение к первому теплопроводному элементу, расположенному под частью обертки, курительное изделие по изобретению может содержать второй теплопроводный элемент, наложенный на всю обертку или на ее часть.
В случае, если курительные изделия по изобретению содержат первый теплопроводный элемент и второй теплопроводный элемент, этот второй теплопроводный элемент предпочтительно окружает по меньшей мере часть первого теплопроводного элемента. Второй теплопроводный элемент предпочтительно наложен по меньшей мере на часть первого теплопроводного элемента. В таких вариантах по меньшей мере часть второго теплопроводного элемента радиально отделена от первого теплопроводного элемента посредством обертки.
В контексте данного документа термин «радиально отделенный» используется для обозначения того факта, что по меньшей мере часть второго теплопроводного элемента удалена от первого теплопроводного элемента в радиальном направлении таким образом, что отсутствует непосредственный контакт между по меньшей мере частью второго теплопроводного элемента и первым теплопроводным элементом.
Предпочтительно, весь или по существу весь второй теплопроводный элемент радиально отделен от первого теплопроводного элемента посредством обертки таким образом, что по существу отсутствует непосредственный контакт между первым теплопроводным элементом и вторым теплопроводным элементом. Таким образом обеспечено преимущество, состоящее в ограничении или ослаблении теплопередачи за счет теплопроводности от первого теплопроводного элемента ко второму теплопроводному элементу. В результате обеспечено преимущество, состоящее в том, что второй теплопроводный элемент сохраняет более низкую температуру, чем первый теплопроводный элемент.
В таких вариантах второй теплопроводный элемент обеспечивает преимущество, состоящее в снижении потерь тепла из первого теплопроводного элемента. При использовании температура второго теплопроводного элемента будет повышаться в процессе курения курительного изделия, в процессе генерирования тепла горючим источником тепла. Повышенная температура второго теплопроводного элемента уменьшает разницу температур между первым теплопроводным элементом, оберткой и любыми дополнительными промежуточными слоями материала таким образом, что обеспечена возможность снижения потерь тепла из первого теплопроводного элемента. Благодаря уменьшению потерь тепла из первого теплопроводного элемента, второй теплопроводный элемент обеспечивает преимущество, состоящее в содействии более эффективному поддержанию температуры первого теплопроводного элемента в пределах желаемого температурного диапазона.
Второй теплопроводный элемент содержит теплопроводный материал. Второй теплопроводный элемент может содержать любой подходящий теплопроводный материал или комбинацию материалов с надлежащей теплопроводностью.
Предпочтительно, второй теплопроводный элемент содержит один или более теплопроводных материалов, имеющих объемную теплопроводность от примерно 10 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)) до примерно 500 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)), более предпочтительно — от примерно 15 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)) до примерно 400 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅K)), при температуре 23°C и относительной влажности 50%, согласно измерениюмодифицированным методом нестационарного плоского источника (MTPS). Подходящие теплопроводные материалы включают, но без ограничения: обертки из металлической фольги, например такие, как обертки из алюминиевой фольги, стальные обертки, обертки из железной фольги и обертки из медной фольги; и обертки из фольги из металлического сплава.
В случае, если курительные изделия по изобретению содержат первый теплопроводный элемент и второй теплопроводный элемент, эти первый теплопроводный элемент и второй теплопроводный элемент могут содержать один и тот же теплопроводный материал или различные теплопроводные материалы.
В некоторых предпочтительных вариантах первый теплопроводный элемент и второй теплопроводный элемент содержат один и тот же теплопроводный материал. В некоторых предпочтительных вариантах первый теплопроводный элемент и второй теплопроводный элемент содержат алюминиевую фольгу.
В случае, если курительные изделия по изобретению содержат первый теплопроводный элемент и второй теплопроводный элемент, предпочтительно, чтобы второй теплопроводный элемент содержал один или более теплоотражающих материалов, таких как алюминий или сталь. В таких вариантах второй теплопроводный элемент при использовании обеспечивает преимущество, состоящее в отражении тепла, излучаемого от первого теплопроводного элемента, обратно к первому теплопроводному элементу. Благодаря этому дополнительно уменьшены потери тепла из первого теплопроводного элемента, так что обеспечена возможность лучшего регулирования температуры первого теплопроводного элемента и возможность поддержания горючего источника тепла при более высокой температуре.
В контексте данного документа термин «теплоотражающий материал» относится к материалу, обладающему относительно высокой теплоотражающей способностью и относительно низкой теплоизлучающей способностью таким образом, что в пропорциональном выражении количество излучения, отражаемого этим материалом от своей поверхности, больше количества излучения, эмитируемого этой поверхностью. Предпочтительно, материал отражает больше 50% падающего излучения, более предпочтительно — больше 70% падающего излучения, и наиболее предпочтительно — больше 75% падающего излучения.
В случае, если курительные изделия по изобретению содержат первый теплопроводный элемент и второй теплопроводный элемент, содержащие теплоотражающий материал, предпочтительно, чтобы весь или по существу весь второй теплопроводный элемент был радиально отделен от первого теплопроводного элемента посредством обертки для того, чтобы способствовать отражению тепла вторым теплопроводным элементом в направлении первого теплопроводного элемента.
Отражательная способность второго теплопроводного элемента может быть улучшена посредством оснащения этого второго теплопроводного элемента блестящей внутренней в радиальном направлении поверхностью, причем эта внутренняя в радиальном направлении поверхность представляет собой поверхность второго теплопроводного элемента, обращенную к внешней в радиальном направлении поверхности первого теплопроводного элемента.
Второй теплопроводный элемент может быть выполнен из единственного слоя теплопроводного материала. В качестве альтернативы, второй теплопроводный элемент может быть выполнен из многослойного или слоистого материала, содержащего по меньшей мере один слой теплопроводного материала в комбинации с одним или более другими теплопроводными слоями или нетеплопроводными слоями. В таких вариантах по меньшей мере один слой теплопроводного материала может содержать любой из теплопроводных материалов, перечисленных выше.
В некоторых вариантах первый теплопроводный элемент может быть выполнен из слоистого материала, содержащего по меньшей мере один слой теплопроводного материала и по меньшей мере один слой теплоизоляционного материала. В таких вариантах внутренний в радиальном направлении слой второго теплопроводного элемента, обращенный к обертке, может представлять собой слой теплоизоляционного материала, а внешний в радиальном направлении слой второго теплопроводного элемента может представлять собой слой теплопроводного материала.
В случае, если курительные изделия по изобретению содержат первый теплопроводный элемент и второй теплопроводный элемент, толщина второго теплопроводного элемента может быть по существу такой же, что и толщина первого теплопроводного элемента. В качестве альтернативы, первый теплопроводный элемент и второй теплопроводный элемент могут иметь отличную друг от друга толщину.
Предпочтительно, толщина второго теплопроводного элемента составляет от примерно 5 микрон до примерно 100 микрон, более предпочтительно — от примерно 5 микрон до примерно 80 микрон.
Предпочтительно, второй теплопроводный элемент содержит один или более слоев теплопроводного материала, имеющих толщину от примерно 2 микрон до примерно 50 микрон, более предпочтительно — от примерно 4 микрон до примерно 30 микрон.
В некоторых вариантах второй теплопроводный элемент может содержать алюминиевую фольгу, имеющую толщину примерно 20 микрон.
В некоторых предпочтительных вариантах второй теплопроводный элемент может содержать слоистый материал, содержащий внешний слой из алюминия, имеющий толщину от примерно 5 микрон до примерно 6 микрон, и внутренний слой из бумаги.
В случае, если курительные изделия по изобретению содержат первый теплопроводный элемент и второй теплопроводный элемент, положение и протяженность второго теплопроводного элемента относительно первого теплопроводного элемента, горючего источника тепла и образующего аэрозоль субстрата могут регулироваться с целью управления нагревом образующего аэрозоль субстрата в процессе курения.
Второй теплопроводный элемент может быть расположен вокруг передней части и/или задней части горючего источника тепла.
В случае, если обертка содержит единственный слой теплоизоляционного материала, второй теплопроводный элемент предпочтительно расположен вокруг передней части и задней части горючего источника тепла.
В качестве альтернативы или дополнительно, второй теплопроводный элемент может быть расположен вокруг по меньшей мере части образующего аэрозоль субстрата.
В некоторых вариантах образующий аэрозоль субстрат может упираться в заднюю часть горючего источника тепла.
В контексте данного документа термин «упираться» используется для описания образующего аэрозоль субстрата, находящегося в непосредственном контакте с задней частью горючего источника тепла или с негорючим, по существу воздухонепроницаемым барьерным покрытием, выполненным на задней поверхности задней части горючего источника тепла.
В других вариантах образующий аэрозоль субстрат может быть удален от задней части горючего источника тепла. Иначе говоря, между образующим аэрозоль субстратом и задней поверхностью горючего источника тепла может находиться промежуток или зазор.
Курительные изделия по изобретению могут дополнительно содержать одно или более первых впускных воздушных отверстий вокруг периферии образующего аэрозоль субстрата.
При использовании холодный воздух втягивается в образующий аэрозоль субстрат через первые впускные воздушные отверстия. Воздух, втягиваемый в образующий аэрозоль субстрат через первые впускные воздушные отверстия, проходит дальше по ходу потока от образующего аэрозоль субстрата через курительное изделие и выходит из курительного изделия через его задний конец.
В процессе выполнения затяжки пользователем холодный воздух, втягиваемый через одно или более первых впускных отверстий, обеспечивает преимущество, состоящее в возможности снижения температуры образующего аэрозоль субстрата курительных изделий по изобретению. Это обеспечивает возможность эффективного по существу предотвращения или ослабления резких скачков температуры образующего аэрозоль субстрата курительных изделий по изобретению в процессе выполнения затяжки пользователем.
В некоторых предпочтительных вариантах одно или более первых впускных воздушных отверстий находятся вблизи переднего по ходу потока конца образующего аэрозоль субстрата.
В качестве альтернативы или дополнительно, в случае, если образующий аэрозоль субстрат удален от задней части горючего источника тепла, курительные изделия по изобретению могут дополнительно содержать одно или более вторых впускных воздушных отверстий между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом. При использовании холодный воздух втягивается в пространство между горючим источником тепла и образующим аэрозоль субстратом через вторые впускные воздушные отверстия. Воздух, втянутый в пространство между горючим источником тепла и образующим аэрозоль субстратом через вторые впускные воздушные отверстия, проходит дальше по ходу потока через курительное изделие из пространства между горючим источником тепла и образующим аэрозоль субстратом и выходит из курительного изделия через его задний конец.
В процессе выполнения затяжки пользователем холодный воздух, втягиваемый через одно или более вторых впускных отверстий между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом, обеспечивает также преимущество, состоящее в возможности снижения температуры образующего аэрозоль субстрата курительных изделий по изобретению. Таким образом обеспечено преимущество, состоящее в возможности по существу предотвращения или ослабления резких скачков температуры образующего аэрозоль субстрата курительных изделий по изобретению в процессе выполнении затяжки пользователем.
В качестве альтернативы или дополнительно, курительные изделия по изобретению могут дополнительно содержать одно или более третьих впускных воздушных отверстий по ходу потока после образующего аэрозоль субстрата.
Следует понимать, что курительные изделия по изобретению могут содержать любую комбинацию из одного или более первых впускных воздушных отверстий, расположенных по окружности образующего аэрозоль субстрата, одного или более вторых впускных воздушных отверстий, расположенных между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом, и одного или более третьих впускных воздушных отверстий, расположенных по ходу потока после образующего аэрозоль субстрата.
Курительные изделия по изобретению могут дополнительно содержать негорючий, по существу воздухонепроницаемый барьер между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом.
В контексте данного документа термин «негорючий» используется для описания барьера, который является по существу негорючим при температурах, достигаемых с помощью горючего источника тепла в процессе его горения и воспламенения.
Первый барьер может упираться в заднюю часть горючего источника тепла и/или в образующий аэрозоль субстрат. В качестве альтернативы, первый барьер может быть удален от задней части горючего источника тепла и/или от образующего аэрозоль субстрата.
Первый барьер может быть приклеен или иным образом прикреплен к задней части горючего источника тепла и/или к образующему аэрозоль субстрату.
В некоторых предпочтительных вариантах первый барьер содержит негорючее, по существу воздухонепроницаемое первое барьерное покрытие, выполненное на задней поверхности задней части горючего источника тепла. В таких вариантах первый барьер предпочтительно содержит первое барьерное покрытие, выполненное по меньшей мере по существу на всей задней поверхности задней части горючего источника тепла. Более предпочтительно, первый барьер содержит первое барьерное покрытие, выполненное на всей задней поверхности задней части горючего источника тепла.
В контексте данного документа термин «покрытие» используется для описания слоя материала, который покрывает горючий источник тепла и зафиксирован на нем.
Первый барьер обеспечивает преимущество, состоящее в возможности ограничения температуры, действующей на образующий аэрозоль субстрат в процессе воспламенения и горения горючего источника тепла, и таким образом способствует предотвращению или снижению термической деградации или горения образующего аэрозоль субстрата в процессе использования курительного изделия. Это особенно полезно в тех случаях, когда горючий источник тепла содержит одну или более добавок, способствующих воспламенению горючего источника тепла.
Включение негорючего, по существу воздухонепроницаемого первого барьера между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом обеспечивает также преимущество, состоящее в возможности по существу предотвращения или ослабления миграции компонентов образующего аэрозоль субстрата курительных изделий по изобретению к горючему источнику тепла в процессе хранения курительных изделий.
В качестве альтернативы или дополнительно, включение негорючего по существу воздухонепроницаемого первого барьера между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом обеспечивает преимущество, состоящее в возможности по существу предотвращения или замедления миграции компонентов образующего аэрозоль субстрата курительных изделий по изобретению к горючему источнику тепла в процессе использования курительных изделий.
Включение негорючего по существу воздухонепроницаемого первого барьера между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом, может быть особенно полезно в тех случаях, когда образующий аэрозоль субстрат содержит по меньшей мере один образователь аэрозоля. В таких вариантах включение негорючей по существу воздухонепроницаемой первого барьера между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом обеспечивает преимущество, состоящее в возможности предотвращения или ослабления миграции по меньшей мере одного образователя аэрозоля из образующего аэрозоль субстрата к горючему источнику тепла в процессе хранения и использования курительного изделия. Таким образом обеспечено преимущество, состоящее в возможности по существу предотвращения или уменьшения разложения по меньшей мере одного образователя аэрозоля в процессе использования курительных изделий.
В зависимости от желаемых характеристик и качества курительного изделия, первый барьер может иметь низкую теплопроводность или высокую теплопроводность. В некоторых вариантах первый барьер может быть выполнен из материала, имеющего объемную теплопроводность от примерно 0,1 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅К)) до примерно 200 Ватт на метр-Кельвин (Вт/(м⋅К)), при температуре 23°С и относительной влажности 50%, согласно измерению с использованием модифицированного метода нестационарного плоского источника (MTPS).
Толщина первого барьера может быть надлежащим образом отрегулирована для обеспечения высокой характеристики курения. В некоторых вариантах первый барьер может иметь толщину от примерно 10 микрон до примерно 500 микрон.
Первый барьер может быть выполнен из одного или более подходящих материалов, которые по существу являются термически стабильными и негорючими при температурах, достигаемых с помощью горючего источника тепла в процессе воспламенения и горения. Подходящие материалы известны в уровне техники и включают, но без ограничения, глины (например, такие как бентонит и каолинит), стекла, минералы, керамические материалы, смолы, металлы и их комбинации.
2
3
Предпочтительные материалы, из которых может быть выполнен первый барьер, включают глины и стекла. Более предпочтительные материалы, из которых может быть выполнен барьер, включают медь, алюминий, нержавеющую сталь, сплавы, оксид алюминия (AlO), смолы и минеральные клеи.
В некоторых предпочтительных вариантах первый барьер содержит выполненное на задней поверхности задней части горючего источника тепла глиняное покрытие, содержащее в соотношении 50/50 смесь бентонита и каолинита. В других предпочтительных вариантах первый барьер содержит выполненное на задней поверхности задней части горючего источника тепла стеклянное покрытие, более предпочтительно — покрытие из спеченного стекла.
В некоторых особо предпочтительных вариантах первый барьер содержит выполненное на задней поверхности задней части горючего источника тепла алюминиевое покрытие.
Предпочтительно, барьер имеет толщину по меньшей мере примерно 10 микрон.
Из-за низкой воздухопроницаемости глин в вариантах, где первый барьер содержит глиняное покрытие, выполненное на задней поверхности задней части горючего источника тепла, глиняное покрытие более предпочтительно имеет толщину по меньшей мере примерно 50 микрон, и наиболее предпочтительно — от примерно 50 микрон до примерно 350 микрон.
В вариантах, в которых первый барьер выполнен из одного или более воздухонепроницаемых материалов, таких как алюминий, первый барьер может быть более тонким и предпочтительно будет иметь толщину меньше примерно 100 микрон, более предпочтительно — примерно 20 микрон.
В вариантах, где первый барьер содержит стеклянное покрытие, выполненное на задней поверхности задней части горючего источника тепла, это стеклянное покрытие предпочтительно имеет толщину меньше 200 микрон.
Толщина первого барьера может быть измерена с помощью микроскопа, сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) или любых других подходящих методов измерения, известных в уровне техники.
В случае, если первый барьер содержит первое барьерное покрытие, выполненное на задней поверхности задней части горючего источника тепла, это первое барьерное покрытие может быть нанесено таким образом, чтобы оно покрывало заднюю поверхность задней части горючего источника тепла и было зафиксировано на ней, посредством любых подходящих способов, известных в уровне техники, включая, но без ограничения, напыление, осаждение из паровой фазы, погружение, перенос материала (например, нанесение щеткой или приклеивание), электростатическое осаждение или любую их комбинацию.
Например, первое барьерное покрытие может быть выполнено путем предварительного формирования барьера с приблизительным размером и формой задней поверхности задней части горючего источника тепла, и его наложения на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла для покрытия по меньшей мере по существу всей задней поверхности задней части горючего источника тепла и фиксации на этой поверхности. В качестве альтернативы, первое барьерное покрытие может быть отрезано или подвергнуто другой машинной обработке после его наложения на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла. В одном предпочтительном варианте алюминиевая фольга наложена на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла путем приклеивания или прессования к горючему источнику тепла и отрезана или подвергнута другой машинной обработке, так чтобы алюминиевая фольга покрывает по меньшей мере по существу всю заднюю поверхность задней части горючего источника тепла, предпочтительно — всю заднюю поверхность задней части горючего источника тепла, и была зафиксирована на этой поверхности.
В другом предпочтительном варианте первое барьерное покрытие выполнено путем нанесения раствора или суспензии одного или более подходящих материалов покрытия на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла. Например, первое барьерное покрытие может быть нанесено на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла путем погружения этой задней поверхности задней части горючего источника тепла в раствор или суспензию одного или более подходящих покровных материалов, или путем нанесения щеткой или напыления раствора или суспензии, или путем электростатического осаждения порошка или порошковой смеси одного или более подходящих материалов покрытия на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла. В случае, если первое барьерное покрытие нанесено на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла путем электростатического осаждения порошка или порошковой смеси одного или более подходящих материалов покрытия на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла, предпочтительно, чтобы эта задняя поверхность задней части горючего источника тепла была предварительно обработана жидким стеклом перед электростатическим осаждением. Предпочтительно, первое барьерное покрытие наносят распылением.
Первое барьерное покрытие может быть выполнено путем однократного нанесения раствора или суспензии одного или более подходящих материалов покрытия на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла. В качестве альтернативы, первое барьерное покрытие может быть выполнено путем многократного нанесения раствора или суспензии одного или более подходящих материалов покрытия на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла. Например, первое барьерное покрытие может быть выполнено посредством одно-, двух-, трех-, четырех-, пяти-, шести-, семи- или восьмикратного последовательного нанесения раствора или суспензии одного или более подходящих материалов покрытия на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла.
Предпочтительно, первое барьерное покрытие выполнено посредством от однократного до десятикратного нанесения раствора или суспензии одного или более подходящих материалов покрытия на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла.
После нанесения раствора или суспензии одного или более материалов покрытия на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла, этот горючий источника тепла может быть высушен для формирования первого барьерного покрытия.
В случае, если первое барьерное покрытие выполнено посредством многократного нанесения раствора или суспензии одного или более подходящих материалов покрытия на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла, для этого горючего источника тепла может потребоваться сушка в промежутках между следующими друг за другом операциями нанесения раствора или суспензии.
В качестве альтернативы или дополнительно к сушке, после нанесения раствора или суспензии одного или более материалов покрытия на заднюю поверхность задней части горючего источника тепла материал покрытия на горючем источнике тепла может быть подвергнут спеканию для формирования первого барьерного покрытия. Спекание первого барьерного покрытия является особо предпочтительным в случае, если первое барьерное покрытие представляет собой стеклянное или керамическое покрытие. Предпочтительно, первое барьерное покрытие спекают при температуре от примерно 500°C до примерно 900°C, более предпочтительно — примерно при 700°C.
Курительные изделия по изобретению могут содержать несплошной горючий источник тепла. В контексте данного документа термин «несплошной» используется для описания горючего источника тепла, содержащего по меньшей мере один канал для воздушного потока, проходящий от передней поверхности передней части горючего источника тепла к задней поверхности задней части горючего источника тепла.
В контексте данного документа термин «канал для воздушного потока» используется для описания канала, проходящего вдоль длины горючего источника тепла, через который воздух может втягиваться в направлении дальше по потоку для вдыхания пользователем.
В курительных изделиях по изобретению, содержащих несплошной горючий источник тепла, нагрев образующего аэрозоль субстрата происходит за счет теплопроводности и принудительной конвекции.
Один или более каналов для воздушного потока могут включать один или более закрытых каналов для воздушного потока.
В контексте данного документа термин «закрытый» используется для описания каналов для воздушного потока, проходящих через внутреннюю часть несплошного горючего источника тепла и окруженных несплошным горючим источником тепла.
В качестве альтернативы или дополнительно, один или более каналов для воздушного потока могут включать один или более незакрытых каналов для воздушного потока. Например, один или более каналов для воздушного потока могут включать одну или более канавок или других незакрытых каналов для воздушного потока, проходящих вдоль внешней стороны задней части несплошного горючего источника тепла.
Один или более каналов для воздушного потока могут включать один или более закрытых каналов для воздушного потока или один или более незакрытых каналов для воздушного потока или их комбинацию.
В некоторых вариантах курительные изделия по изобретению включают один, два или три канала для воздушного потока, проходящих от передней поверхности передней части к задней поверхности задней части несплошного горючего источника тепла.
В некоторых предпочтительных вариантах курительные изделия по изобретению включают один канал для воздушного потока, проходящий от передней поверхности передней части несплошного горючего источника тепла к задней поверхности задней части несплошного горючего источника тепла.
В некоторых особо предпочтительных вариантах курительные изделия по изобретению содержат единственный, по существу центральный или осевой канал для воздушного потока, проходящий от передней поверхности передней части несплошного горючего источника тепла к задней поверхности задней части несплошного горючего источника тепла.
В таких вариантах диаметр единственного канала для воздушного потока предпочтительно составляет от примерно 1,5 мм до примерно 3 мм.
Следует понимать, что помимо одного или более каналов для воздушного потока, через которые воздух может втягиваться для вдыхания пользователем, курительные изделия по изобретению могут содержать несплошные горючие источники тепла, содержащие одно или более закрытых или блокированных трактов, через которые воздух не может быть втянут пользователем для вдыхания.
Например, курительные изделия по изобретению могут содержать несплошные горючие источники тепла, содержащие один или более каналов для воздушного потока, проходящих от передней поверхности передней части несплошного горючего источника тепла к задней поверхности задней части несплошного горючего источника тепла, и один или более закрытых трактов, проходящих от передней поверхности передней части несплошного горючего источника тепла лишь вдоль части горючего источника тепла по длине.
Включение одного или более закрытых воздушных трактов приводит к увеличению площади поверхности несплошного горючего источника тепла, на которую воздействует кислород из воздуха, и обеспечивает преимущество, состоящее в возможности облегчения воспламенения и непрерывного горения несплошного горючего источника тепла.
Если курительные изделия по изобретению содержат несплошной горючий источник тепла и негорючий, по существу воздухонепроницаемый первый барьер между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом, этот первый барьер должен быть выполнен таким образом, чтобы обеспечить возможность поступления воздуха в курительное изделие по одному или нескольким каналам для воздушного потока для его втягивания в направлении дальше по ходу потока через курительное изделие.
В качестве альтернативы или в дополнение к негорючему, по существу воздухонепроницаемому первому барьеру между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом, курительные изделия по изобретению, содержащие несплошной горючий источник тепла, могут содержать негорючий, по существу воздухонепроницаемый второй барьер между несплошным горючим источником тепла и одним или более каналами для воздушного потока.
Второй барьер между несплошным горючим источником тепла и одним или более каналами для воздушного потока обеспечивает преимущество, состоящее в возможности по существу предотвращения или снижения поступления продуктов горения и разложения, образующихся в процессе воспламенения и горения несплошного горючего источника тепла, в воздух, втягиваемый в курительные изделия по изобретению через один или более каналов для воздушного потока, во время прохождения втягиваемого воздуха через один или более каналов для воздушного потока. Это особенно полезно в случае, если несплошной горючий источник тепла содержит одну или более добавок, способствующих воспламенению или горению несплошного горючего источника тепла.
Включение негорючего, по существу воздухонепроницаемого второго барьера между несплошным горючим источником тепла и одним или несколькими каналами для воздушного потока обеспечивает также преимущество, состоящее в возможности по существу предотвращения или ослабления активации горения несплошного горючего источника тепла в процессе затяжки, выполняемой пользователем. Таким образом обеспечено преимущество, состоящее в возможности по существу предотвращения или ослабления резких скачков температуры образующего аэрозоль субстрата в процессе затяжки, выполняемой пользователем.
Благодаря предотвращению или ослаблению активации горения несплошного горючего источника тепла и, как следствие, предотвращению или ослаблению избыточных повышений температуры в образующем аэрозоль субстрате, обеспечено преимущество, состоящее в возможности предотвращения горения или пиролиза образующего аэрозоль субстрата в интенсивных режимах выполнения затяжек. Кроме того, обеспечено преимущество, состоящее в возможности минимизации или снижения влияния режима выполнения затяжек пользователем на состав вдыхаемого аэрозоля.
Второй барьер между несплошным горючим источником тепла и одним или более каналами для воздушного потока может быть приклеен или другим образом зафиксирован на несплошном горючем источнике тепла.
В некоторых предпочтительных вариантах второй барьер содержит негорючее, по существу воздухонепроницаемое второе барьерное покрытие, выполненное на внутренней поверхности одного или более каналов для воздушного потока. В таких вариантах второй барьер предпочтительно содержит второе барьерное покрытие, выполненное по меньшей мере по существу на всей внутренней поверхности одного или более каналов для воздушного потока. Более предпочтительно, второй барьер содержит второе барьерное покрытие, выполненное на всей внутренней поверхности одного или более каналов для воздушного потока.
В других вариантах второе барьерное покрытие может быть выполнено путем введения вкладыша в один или более каналов для воздушного потока. Например, в случае, если один или более каналов для воздушного потока включают один или более закрытых каналов для воздушного потока, проходящих через внутреннюю часть несплошного горючего источника тепла, в каждый из этих каналов для воздушного потока может быть вставлена негорючая, по существу воздухонепроницаемая полая трубка.
В зависимости от желаемых характеристик и качества курительного изделия, второй барьер может иметь низкую теплопроводность или высокую теплопроводность. Предпочтительно, второй барьер имеет низкую теплопроводность.
Толщина второго барьера может быть надлежащим образом отрегулирована для обеспечения высоких характеристик курения. В некоторых вариантах второй барьер может иметь толщину от примерно 30 микрон до примерно 200 микрон. В предпочтительном варианте второй барьер имеет толщину от примерно 30 микрон до примерно 100 микрон.
Второй барьер может быть выполнен из одного или более подходящих материалов, которые являются по существу термически стабильными и негорючими при температурах, достигаемых с помощью несплошного горючего источника тепла в процессе воспламенения и горения. Подходящие материалы известны в уровне техники и включают, но без ограничения, например: глины, оксиды металлов, такие как оксид железа, оксид алюминия, диоксид титана, кремнезем, кремнезем-оксид алюминия, диоксид циркония и оксид церия; цеолиты; циркония фосфат; и другие керамические материалы или их комбинации.
Предпочтительные материалы, из которых может быть выполнен второй барьер, включают глины, стекла, алюминий, оксид железа и их комбинации. При необходимости, в состав второго барьера могут быть включены каталитические ингредиенты, такие как ингредиенты, способствующие окислению монооксида углерода до диоксида углерода. Подходящие каталитические ингредиенты включают, но без ограничения, например, платину, палладий, переходные металлы и их оксиды.
В случае, если второй барьер содержит второе барьерное покрытие, выполненное на внутренней поверхности одного или более каналов для воздушного потока, это второе барьерное покрытие может быть нанесено на внутреннюю поверхность одного или более каналов для воздушного потока любым подходящим способом, таким как способы, описанные в US-A-5,040,551. Например, внутренняя поверхность одного или более каналов воздушного потока может быть опрыскана, смочена или окрашена раствором или суспензией барьерного покрытия. В некоторых предпочтительных вариантах второе барьерное покрытие нанесено на внутреннюю поверхность одного или более каналов для воздушного потока способом, описанным в WO-A2-2009/074870, в процессе экструзии горючего источника тепла.
В качестве альтернативы, курительные изделия по изобретению могут содержать сплошной горючий источник тепла. В контексте данного документа термин «сплошной» используется для описания горючего источника тепла, не содержащего каких-либо каналов для воздушного потока, проходящих от передней поверхности к задней поверхности горючего источника тепла.
При использовании воздух, втягиваемый для вдыхания пользователем через курительные изделия по изобретению, содержащие сплошной горючий источник тепла, не проходит через какие-либо каналы для воздушного потока вдоль сплошного горючего источника тепла. Отсутствие каких-либо каналов для воздушного потока, проходящих через сплошной горючий источник тепла, обеспечивает преимущество, состоящее в по существу предотвращении или ослаблении активации горения сплошного горючего источника тепла в процессе затяжки, выполняемой пользователем. Благодаря этому, по существу предотвращены или ослаблены резкие скачки температуры образующего аэрозоль субстрата в процессе затяжки, выполняемой пользователем.
Благодаря предотвращению или ослаблению активации горения сплошного горючего источника тепла и, как следствие, предотвращению или ослаблению избыточных повышений температуры в образующем аэрозоль субстрате, обеспечено преимущество, состоящее в предотвращении горения или пиролиза образующего аэрозоль субстрата при интенсивных режимах совершения затяжек. Кроме того, обеспечено преимущество, состоящее в возможности минимизации или уменьшения влияния режима совершения затяжек пользователем на состав вдыхаемого аэрозоля.
Включение сплошного горючего источника тепла обеспечивает также преимущество, состоящее в возможности по существу предотвращения или ослабления поступления продуктов горения и разложения и других материалов, образующихся при воспламенении и горении сплошного горючего источника тепла, в воздух, втягиваемый через курительные изделия по изобретению в процессе их использования. Это особенно полезно в случае, если сплошной горючий источник тепла содержит одну или более добавок для поддержки воспламенения или горения сплошного горючего источника тепла.
Курительные изделия по изобретению содержат одно или более впускных воздушных отверстий, расположенных по ходу потока после задней части горючего источника тепла. Как описано выше, курительные изделия по изобретению, содержащие сплошной горючий источник тепла, могут содержать одно или более из следующего: одно или более первых впускных воздушных отверстий, расположенных вокруг периферии образующего аэрозоль субстрата; одно или более вторых впускных воздушных отверстий, расположенных между задней частью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом; и одно или более третьих впускных воздушных отверстий, расположенных по ходу потока после образующего аэрозоль субстрата.
В курительных изделиях по изобретению, содержащих сплошной горючий источник тепла, передача тепла от сплошного горючего источника тепла к образующему аэрозоль субстрату происходит в основном за счет теплопроводности, и нагрев образующего аэрозоль субстрата за счет принудительной конвекции минимизирован или уменьшен. Таким образом обеспечено преимущество, состоящее в возможности поддержки минимизации или уменьшения влияния режима совершения затяжек пользователем на состав вдыхаемого аэрозоля курительных изделий по изобретению.
В курительных изделиях по изобретению, содержащих сплошной горючий источник тепла, особенно важно оптимизировать передачу тепла, обусловленную теплопроводностью, между горючим источником тепла и образующим аэрозоль субстратом. В таких вариантах особо предпочтительным является включение одного или более из следующих: обертки, содержащей слой теплопроводного материала; первого теплопроводного элемента; и второго теплопроводного элемента. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в поддержке достижения достаточно высокой теплопередачи за счет теплопроводности от источника тепла к образующему аэрозоль субстрату для обеспечения приемлемого аэрозоля.
Следует понимать, что курительные изделия по изобретению могут содержать сплошные горючие источники тепла, содержащие один или более закрытых или блокированных трактов, через которые воздух не может быть втянут пользователем для вдыхания.
Например, курительные изделия по изобретению могут содержать сплошные горючие источники тепла, содержащие один или более закрытых трактов, проходящих от передней поверхности на дальнем (заднем) по ходу потока конце сплошного горючего источника тепла только вдоль части длины сплошного горючего источника тепла.
Включение одного или более закрытых каналов увеличивает площадь поверхности сплошного горючего источника тепла, на которую воздействует кислород из воздуха, и обеспечивает преимущество, состоящее в возможности облегчения воспламенения и устойчивого горения сплошного горючего источника тепла.
Предпочтительно, горючий источник тепла представляет собой угольный источник тепла. В контексте данного документа термин «угольный» используется для описания горючего источника тепла, содержащего уголь. Предпочтительно, горючие угольные источники тепла для использования в курительных изделиях по изобретению имеют содержание угля по меньшей мере примерно 35 процентов, более предпочтительно — по меньшей мере примерно 40 процентов, наиболее предпочтительно — по меньшей мере примерно 45 процентов по сухому весу горючего источника тепла.
В некоторых вариантах горючие источники тепла по изобретению представляют собой горючие источники тепла на основе угля. В контексте данного документа термин «источник тепла на основе угля» используется для описания источника тепла, содержащего в основном уголь.
Горючие источники тепла на основе угля для использования в курительных изделиях по изобретению имеют содержание угля по меньшей мере примерно 50 процентов. Например, горючие источники тепла на основе угля для использования в курительных изделиях по изобретению могут иметь содержание угля по меньшей мере примерно 60 процентов, или по меньшей мере примерно 70 процентов, или по меньшей мере примерно 80 процентов по сухому весу горючего источника тепла на основе угля.
Курительные изделия по изобретению могут содержать горючие угольные источники тепла, выполненные из одного или более подходящих углесодержащих материалов.
При необходимости, с одним или более углесодержащими материалами могут комбинироваться одно или более связующих. Предпочтительно, одно или более связующих представляют собой органические связующие. Подходящие известные органические связующие включают, но без ограничения, камеди (например, гуаровую камедь), модифицированные целлюлозы и производные целлюлоз (например, метилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу и гидроксипропилметилцеллюлозу), муку, крахмалы, сахара, растительные масла и их комбинации.
В одном предпочтительном варианте горючий источник тепла выполнен из смеси угольного порошка, модифицированной целлюлозы, муки и сахара.
2
3
2
3
Вместо одного или более связующих или в дополнение к ним, горючие источники тепла для использования в курительных изделиях по изобретению могут содержать одну или более добавок для улучшения свойств горючего источника тепла. Подходящие добавки включают, но без ограничения, добавки для улучшения затвердевания горючего источника тепла (например, спекающие добавки), добавки для улучшения воспламенения горючего источника тепла (например, окислители, такие как перхлораты, хлораты, нитраты, пероксиды, перманганаты, цирконий и их комбинации), добавки для улучшения горения горючего источника тепла (например, калий и соли калия, такие как лимоннокислый калий) и добавки для улучшения разложения одного или более газов, образующихся в результате сгорания горючего источника тепла (например катализаторы, такие как CuO, FeO и AlO).
В случае, если курительные изделия по изобретению содержат первое барьерное покрытие, выполненное на задней поверхности горючего источника тепла, такие добавки могут быть включены в горючий источник тепла перед или после нанесения первого барьерного покрытия на заднюю поверхность горючего источника тепла.
В некоторых предпочтительных вариантах горючий источник тепла представляет собой горючий углесодержащий источник тепла, содержащий уголь и по меньшей мере одну добавку для воспламенения. В одном предпочтительном варианте горючий источник тепла представляет собой горючий углесодержащий источник тепла, содержащий уголь и по меньшей мере одну добавку для воспламенения, как описано в WO-A1-2012/164077.
В контексте данного документа термин «добавка для воспламенения» используется для описания материала, выделяющего энергию и/или кислород в процессе воспламенения горючего источника тепла, причем скорость выделения этим материалом энергии и/или кислорода не ограничена диффузией кислорода, содержащегося в окружающем воздухе. Иначе говоря, скорость выделения энергии и/или кислорода указанным материалом в процессе воспламенения горючего источника тепла является в значительной степени независимой от скорости поступления к материалу кислорода из окружающего воздуха. В контексте данного документа термин «добавка для воспламенения» используется также для описания элементарного металла, выделяющего энергию в процессе воспламенения горючего источника тепла, причем температура воспламенения элементарного металла ниже примерно 500°С, и теплота сгорания элементарного металла составляет по меньшей мере примерно 5 кДж/г.
В контексте данного документа термин «добавка для воспламенения» не распространяется на соли щелочных металлов карбоновых кислот (таких как лимоннокислые соли щелочных металлов, уксуснокислые соли щелочных металлов и янтарнокислые соли щелочных металлов), галогенидные соли щелочных металлов (такие как хлоридные соли щелочных металлов), карбонатные соли щелочных металлов или фосфатные соли щелочных металлов, которые, как считается, модифицируют горение углерода. Даже присутствуя в большом количестве относительно общей массы горючего источника тепла, эти соли щелочных металлов не высвобождают достаточно энергии в процессе воспламенения горючего источника тепла, чтобы создать приемлемый аэрозоль при первых затяжках.
Например, горючие источники тепла по изобретению могут содержать один или более окислителей, которые разлагаются с высвобождением кислорода при воспламенении первой части горючих источников тепла. Горючие источники тепла по изобретению могут содержать органические окислители, неорганические окислители или их комбинацию.
Примеры подходящих окислителей включают, но без ограничения: нитраты, такие как, например, нитрат калия, нитрат кальция, нитрат стронция, нитрат натрия, нитрат бария, нитрат лития, нитрат алюминия и нитрат железа; нитриты; другие органические и неорганические нитросоединения; хлораты, такие как, например, хлорат натрия и хлорат калия; перхлораты, такие как, например, перхлорат натрия; хлориты; броматы, такие как, например, бромат натрия и бромат калия; перброматы; бромиты; бораты, такие как, например, борат натрия и борат калия; ферраты, такие как, например, феррат бария; ферриты; манганаты, такие как, например, манганат калия; перманганаты, такие как, например, перманганат калия; органические пероксиды, такие как, например, пероксид бензоила и пероксид ацетона; неорганические пероксиды, такие как, например, пероксид водорода, пероксид стронция, пероксид магния, пероксид кальция, пероксид бария, пероксид цинка и пероксид лития; супероксиды, такие как, например, супероксид калия и супероксид натрия; иодаты; периодаты; иодиты; сульфаты; сульфиты; другие сульфоксиды; фосфаты; фосфинаты; фосфиты и фосфаниты.
Несмотря на преимущество, состоящее в улучшении характеристик воспламенения и горения горючего источника тепла, включение добавок для воспламенения и горения может привести к увеличению количества нежелательных продуктов разложения и реакции в процессе использования курительного изделия. Например, разложение нитратов, включенных в горючий источник тепла для поддержки его воспламенения, может привести к образованию оксидов азота.
Включение негорючего, по существу воздухонепроницаемого первого барьера между задней поверхностью горючего источника тепла и образующим аэрозоль субстратом обеспечивает преимущество, состоящее в по существу предотвращении или ослаблении поступления таких продуктов разложения и реакций в воздух, втягиваемый через курительные изделия по изобретению.
В случае, если курительные изделия по изобретению содержат несплошной горючий источник тепла, включение негорючего, по существу воздухонепроницаемого второго барьера между одним или несколькими каналами для воздушного потока и несплошным горючим источником тепла обеспечивает преимущество, состоящее в возможности по существу предотвращения или ослабления поступления таких продуктов разложения и реакций в воздух, втягиваемый в курительные изделия по изобретению через один или более каналов для воздушного потока, во время прохождения втягиваемого воздуха по одному или нескольким каналам для воздушного потока.
Горючие углесодержащие источники тепла для применения в курительных изделиях по изобретению могут быть изготовлены согласно тому, как описано в уровне техники и известно специалистам с обычной квалификацией в данной области техники.
Горючие углесодержащие источники тепла для использования в курительных изделиях по изобретению предпочтительно выполнены путем смешивания одного или более углесодержащих материалов с одним или более связующими и другими добавками, если таковые присутствуют, и предварительным формованием полученной смеси для придания ей требуемой формы. Смесь одного или более углесодержащих материалов, одного или более связующих и необязательных других добавок может быть предварительно отформована для придания ей требуемой формы с использованием любых подходящих известных способов формования керамики, например таких, как шликерное литье, экструзия, литье под давлением и штамповка или прессование. В некоторых предпочтительных вариантах смесь предварительно формуют для придания ей требуемой формы посредством прессования или экструзии или их комбинации.
Предпочтительно, смесь одного или более углесодержащих материалов, одного или более связующих и других добавок предварительно формуют в виде продолговатого стержня. Однако следует понимать, что смесь одного или более углесодержащих материалов, одного или более связующих и других добавок может быть предварительно отформована в виде других желаемых форм.
После формования, в частности после экструзии, продолговатый стержень или другую желаемую форму предпочтительно сушат для уменьшения содержания влаги, а затем подвергают пиролизу в неокислительной атмосфере при температуре, достаточной для науглероживания одного или более связующих, если таковые присутствуют, и по существу удаления любых летучих веществ в продолговатом стержне или другой форме. Продолговатый стержень или другую желаемую форму подвергают пиролизу предпочтительно в атмосфере азота при температуре от примерно 700°C до примерно 900°C.
В некоторых вариантах включают по меньшей мере одну нитратную соль металла в состав горючего источника тепла путем включения по меньшей мере одного предшественника нитрата металла в смесь одного или более углесодержащих материалов, одного или более связующих и других добавок. Затем преобразуют на месте по меньшей мере один предшественник нитрата металла по меньшей мере в одну нитратную соль металла путем обработки пиролизованного предварительно отформованного цилиндрического стержня или другой формы водным раствором азотной кислоты. В одном из вариантов горючий источник тепла содержит по меньшей мере одну нитратную соль металла с температурой термического разложения меньше примерно 600°С, более предпочтительно — меньше примерно 400°С. Предпочтительно, температура разложения по меньшей мере одной нитратной соли металла составляет от примерно 150°С до примерно 600°С, более предпочтительно — от примерно 200°С до примерно 400°С.
В предпочтительных вариантах воздействие на горючий источник тепла обычного желтого пламени зажигалки или другого устройства для воспламенения должно привести к разложению по меньшей мере одной нитратной соли металла с выделением кислорода и энергии. Это разложение приводит к первоначальному повышению температуры горючего источника тепла, а также способствует воспламенению горючего источника тепла. После разложения по меньшей мере одной нитратной соли металла горючий источник тепла предпочтительно продолжает гореть при более низкой температуре.
Включение по меньшей мере одной нитратной соли металла обеспечивает преимущество, состоящее в инициировании воспламенения горючего источника тепла не только в месте, находящемся на его поверхности, но и внутри. Предпочтительно, по меньшей мере одна нитратная соль металла присутствует в горючем источнике тепла в количестве от примерно 20 процентов по сухому весу до примерно 50 процентов по сухому весу горючего источника тепла.
В других вариантах горючий источник тепла содержит по меньшей мере один пероксид или супероксид, активно выделяющий кислород при температуре ниже примерно 600°С, более предпочтительно — при температуре ниже примерно 400°С.
Предпочтительно, по меньшей мере один пероксид или супероксид активно выделяет кислород при температуре от примерно 150°С до примерно 600°С, более предпочтительно при температуре — от примерно 200°С до примерно 400°С, наиболее предпочтительно — при температуре примерно 350°С.
При использовании, воздействие на горючий источник тепла обычного желтого пламени зажигалки или другого устройства для воспламенения должно привести к разложению по меньшей мере одного пероксида или супероксида с выделением кислорода. Это вызывает первоначальное повышение температуры горючего источника тепла, а также способствует воспламенению горючего источника тепла. После разложения по меньшей мере одного пероксида или супероксида горючий источник тепла предпочтительно продолжает гореть при более низкой температуре.
Включение по меньшей мере одного пероксида или супероксида обеспечивает преимущество, состоящее в инициирование воспламенения горючего источника тепла не только в месте, находящемся на его поверхности, но и внутри.
Горючий источник тепла предпочтительно имеет пористость от примерно 20 процентов до примерно 80 процентов, более предпочтительно — от примерно 20 процентов до 60 процентов. В случае, если горючий источник тепла содержит по меньшей мере одну нитратную соль металла, это обеспечивает преимущество, состоящее в возможности диффузии кислорода в массе горючего источника тепла со скоростью, достаточной для поддержания горения, во время разложения по меньшей мере одной нитратной соли металла и продолжения горения. Еще более предпочтительно, горючий источник тепла имеет пористость от примерно 50 процентов до примерно 70 процентов, более предпочтительно — от примерно 50 процентов до примерно 60 процентов, согласно измерению с использованием, например, ртутной порометрии или гелиевой пикнометрии. Требуемая пористость может быть легко достигнута в ходе изготовления горючего источника тепла с помощью традиционных способов и технологии.
3
3
Предпочтительно, горючие углесодержащие источники тепла для использования в курительных изделиях по изобретению имеют кажущуюся плотность от примерно 0,6 г/см до примерно 1 г/см.
Предпочтительно, горючий источник тепла имеет массу от примерно 300 мг до примерно 500 мг, более предпочтительно — от примерно 400 мг до примерно 450 мг.
Курительные изделия по изобретению предпочтительно содержат образующий аэрозоль субстрат, содержащий по меньшей мере один образователь аэрозоля и материал, способный выделять летучие соединения при нагреве. Образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, включая, но без ограничения, увлажнители, ароматизаторы, связующие и их смеси.
Предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат содержит никотин. Более предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат содержит табак.
По меньшей мере один образователь аэрозоля может представлять собой любые подходящие известные соединения или смеси соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и при рабочей температуре курительного изделия по существу обладают стойкостью к термической деградации. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в уровне техники и включают, например, многоатомные спирты, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицеринмоно-, ди- или триацетат, и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновой кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительные образователи аэрозоля для использования в курительных изделиях по изобретению представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин.
Материал, способный эмитировать летучие соединения при нагреве, может представлять собой наполнитель из материала растительного происхождения. Материал, способный эмитировать летучие соединения при нагреве, может представлять собой наполнитель из гомогенизированного материала растительного происхождения. Например, образующий аэрозоль субстрат может содержать один или более материалов, полученных из растений, включая, но без ограничения: табак; чай, например зеленый чай; мяту перечную; лавр; эвкалипт; базилик; шалфей; вербену; и эстрагон.
Предпочтительно, материал, способный эмитировать летучие соединения при нагреве, представляет собой наполнитель из материала на основе табака, более предпочтительно — наполнитель из гомогенизированного материала на основе табака.
Образующий аэрозоль субстрат может иметь форму заглушки или сегмента, содержащего материал, способный эмитировать летучие соединения при нагреве и окруженный бумажной или другой оберткой. Как было указано выше, если образующий аэрозоль субстрат имеет форму такой заглушки или сегмента, вся эта заглушка или сегмент, включая любую обертку, считается образующим аэрозоль субстратом.
Предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат имеет длину от примерно 5 мм до примерно 20 мм, более предпочтительно — от примерно 8 мм до примерно 12 мм.
В предпочтительных вариантах образующий аэрозоль субстрат содержит заглушку из материала на основе табака, завернутую в фицеллу. В особо предпочтительных вариантах образующий аэрозоль субстрат содержит заглушку из гомогенизированного материала на основе табака, завернутую в фицеллу.
Курительные изделия по изобретению предпочтительно содержат мундштучную часть, расположенную по ходу потока после образующего аэрозоль субстрата. Мундштучная часть расположена на заднем конце курительного изделия.
Предпочтительно, мундштучная часть имеет низкую эффективность фильтрации, более предпочтительно — очень низкую эффективность фильтрации. Мундштучная часть может представлять собой односегментную или однокомпонентную мундштучную часть. В качестве альтернативы, мундштучная часть может представлять собой многосегментную или многокомпонентную мундштучную часть.
Мундштучная часть может включать фильтр, содержащий один или более сегментов, содержащих подходящие известные фильтрующие материалы. Подходящие фильтрующие материалы известны в уровне техники и включают, но без ограничения, ацетилцеллюлозу и бумагу. В качестве альтернативы или дополнительно, мундштучная часть может содержать один или более сегментов, содержащих абсорбенты, адсорбенты, ароматизаторы и другие модификаторы аэрозолей и добавки или их комбинации.
Курительные изделия по изобретению могут дополнительно содержать направляющий элемент для воздушного потока, расположенный между образующим аэрозоль субстратом и мундштучной частью. Направляющий элемент для воздушного потока образует тракт для воздушного потока и направляет воздух по меньшей мере от одного впускного воздушного отверстия вдоль указанного тракта для воздушного потока по направлению к мундштучному концу курительного изделия.
По меньшей мере одно впускное воздушное отверстие предпочтительно выполнено между передним по ходу потока концом образующего аэрозоль субстрата и передним по ходу потока концом направляющего элемента для воздушного потока. Тракт воздушного потока предпочтительно содержит первую часть, проходящую от по меньшей мере одного впускного воздушного отверстия к образующему аэрозоль субстрату, и вторую часть, проходящую в продольном направлении от образующего аэрозоль субстрата к мундштучному концу курительного изделия. При использовании воздух, втягиваемый в курительное изделие через по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие, проходит через первую часть тракта воздушного потока к образующему аэрозоль субстрату и затем проходит к мундштучному концу курительного изделия через вторую часть тракта воздушного потока.
Направляющий элемент для воздушного потока может содержать по существу воздухонепроницаемое полое тело с открытыми концами. В таких вариантах внешняя часть по существу воздухонепроницаемого полого тела с открытыми концами образует первую часть тракта воздушного потока (или вторую часть тракта воздушного потока), а внутренняя часть по существу воздухонепроницаемого полого тела с открытыми концами образует вторую часть тракта воздушного потока (или первую часть тракта воздушного потока). Предпочтительно, внешняя часть по существу воздухонепроницаемого полого тела с открытыми концами образует первую часть тракта воздушного потока, а внутренняя часть по существу воздухонепроницаемого полого тела с открытыми концами образует вторую часть тракта воздушного потока.
В одном предпочтительном варианте, по существу воздухонепроницаемое полое тело с открытыми концами представляет собой цилиндр, предпочтительно прямой цилиндр круглого сечения.
В другом предпочтительном варианте по существу воздухонепроницаемое полое тело с открытыми концами представляет собой усеченный конус, предпочтительно усеченный прямой конус круглого сечения.
По существу воздухонепроницаемое полое тело с открытыми концами может упираться в образующий аэрозоль субстрат. В качестве альтернативы, по существу воздухонепроницаемое полое тело с открытыми концами может быть вытянуто до внутренней области образующего аэрозоль субстрата.
По существу воздухонепроницаемое полое тело может быть выполнено из одного или более подходящих воздухонепроницаемых материалов, которые являются по существу термически стабильными при температуре аэрозоля, образующегося в результате передачи тепла от источника тепла к образующему аэрозоль субстрату. Подходящие материалы известны в уровне техники и включают, но без ограничения, картон, пластмассу, керамику и их комбинации.
Предпочтительно, курительные изделия по изобретению дополнительно содержат элемент переноса или разделительный элемент между образующим аэрозоль субстратом и мундштучной частью.
Элемент переноса может упираться в образующий аэрозоль субстрат и/или в мундштучную часть. В качестве альтернативы, элемент переноса может быть удален от образующего аэрозоль субстрата и/или мундштучной части.
Включение элемента переноса обеспечивает преимущество, состоящее в возможности охлаждения аэрозоля, образующегося в результате теплопередачи от горючего источника тепла к образующему аэрозоль субстрату. Включение элемента переноса обеспечивает также преимущество, состоящее в возможности регулирования общей длины курительных изделий по изобретению до требуемого значения, например до такой же длины, что и у обычных сигарет, посредством надлежащего выбора длины элемента переноса.
Элемент переноса может иметь длину от примерно 7 мм до примерно 50 мм, например длину от примерно 10 мм до примерно 45 мм или от примерно 15 мм до примерно 30 мм. Элемент переноса может иметь другие значения длины, в зависимости от требуемой общей длины курительного изделия и наличия и длины других компонентов в курительном изделии.
Предпочтительно, элемент переноса содержит по меньшей мере одно трубчатое полое тело с открытыми концами. В таких вариантах, в процессе использования воздух, втягиваемый через курительное изделие, проходит через по меньшей мере одно трубчатое полое тело с открытыми концами во время своего прохождения дальше по ходу потока через курительное изделие из образующего аэрозоль субстрата к его заднему концу.
Элемент переноса может содержать по меньшей мере одно трубчатое полое тело с открытыми концами, выполненное из одного или более подходящих материалов, которые являются по существу термически стабильными при температуре аэрозоля, образующегося в результате теплопередачи от горючего источника тепла к образующему аэрозоль субстрату. Подходящие материалы известны в уровне техники и включают, но без ограничения, бумагу, картон, пластмассу, такую как ацетилцеллюлоза, керамический материал и их комбинации.
В качестве альтернативы или дополнительно, курительные изделия по изобретению могут содержать элемент охлаждения аэрозоля или теплообменник между образующим аэрозоль субстратом и мундштучной частью. Элемент охлаждения аэрозоля может содержать несколько каналов, проходящих в продольном направлении.
Элемент охлаждения аэрозоля может содержать собранный лист материала, выбранный из группы, состоящей из металлической фольги, полимерного материала и по существу непористой бумаги или картона. В некоторых вариантах элемент охлаждения аэрозоля может содержать собранный лист материала, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилентерефталата (ПЭТ), полимолочной кислоты (ПМК), ацетилцеллюлозы (АЦ) и алюминиевой фольги.

В некоторых предпочтительных вариантах элемент охлаждения аэрозоля может содержать собранный лист биологически разлагаемого полимерного материала, такого как полимолочная кислота (ПМК) или материалы марки Mater-Bi(имеющаяся в продаже на рынке серия сложных сополиэфиров на основе крахмала).
Курительные изделия по изобретению могут содержать один или более агентов модификации аэрозоля, расположенных по ходу потока после образующего аэрозоль субстрата. Например, одно или более из следующих: мундштучная часть, элемент переноса и элемент охлаждения аэрозоля в курительных изделиях по изобретению могут содержать один или более агентов модификации аэрозоля.
Подходящие агенты модификации аэрозоля, включают, но без ограничения: ароматизаторы и химически воспринимаемые агенты.
В контексте данного документа термин «ароматизатор» используется для описания любого агента, который при использовании придает вкус и/или аромат аэрозолю, генерируемому образующим аэрозоль субстратом курительного изделия.
В контексте данного документа термин «химически воспринимаемый агент» используется для описания любого агента, который при использовании воспринимается в ротовой или обонятельной полостях пользователя иным образом, чем восприятие посредством клеток вкусовых рецепторов или обонятельных рецепторов, или в дополнение к этому восприятию. Восприятие химически воспринимаемых агентов обычно происходит посредством «тройничной реакции» или посредством тройничного нерва, языкоглоточного нерва, блуждающего нерва или некоторой их комбинации. Обычно химически воспринимаемые средства дают горячее, пряное, охлаждающее или успокаивающее ощущение.
Курительные изделия по изобретению могут содержать один или более агентов модификации аэрозоля, представляющих собой как ароматизатор, так и химически воспринимаемый агент, расположенные по ходу потока после образующего аэрозоль субстрата. Например, одно или более из следующих: мундштучная часть, элемент переноса и элемент охлаждения аэрозоля в курительных изделиях по изобретению могут содержать ментол или другой ароматизатор, создающий охлаждающее химически воспринимаемое воздействие.
Сборка курительных изделий по изобретению может осуществляться с использованием известных способов и оборудования.
Настоящее изобретение будет далее описано лишь на примере, со ссылками на сопроводительные графические материалы, где:
На фиг. 1 показан перспективный вид первого сплошного горючего источника тепла для включения в курительное изделие по изобретению.
На фиг. 2 показан перспективный вид второго сплошного горючего источника тепла для включения в курительное изделие по изобретению; и
На фиг. 3 показан схематический вид в продольном сечении курительного изделия согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения, содержащего сплошной горючий источник тепла, показанный на фиг. 1.
Первый сплошной горючий источник 2 тепла, показанный на фиг. 1, содержит переднюю часть 2а с по существу постоянным круглым поперечным сечением и заднюю часть 2b с по существу постоянным круглым поперечным сечением. Как показано на фиг. 1, передняя часть 2а первого сплошного горючего источника 2 тепла имеет уменьшенный диаметр по сравнению с задней частью 2b сплошного горючего источника тепла. Первый сплошной горючий источник 2 тепла, показанный на фиг. 1, имеет по существу Т-образное продольное сечение.
Второй сплошной горючий источник 4 тепла, показанный на фиг. 2, содержит переднюю часть 4а с по существу постоянным круглым поперечным сечением и заднюю часть 4b с по существу постоянным круглым поперечным сечением. Как показано на фиг. 2, по окружности периферии передней части 4а второго сплошного горючего источника 4 тепла выполнено шесть расположенных через промежутки в окружном направлении продольных канавок 6 с уменьшенным диаметром по сравнению с задней частью 4b второго сплошного горючего источника 4 тепла. Передняя часть 4а второго сплошного горючего источника 4 тепла, показанного на фиг. 2, имеет по существу постоянное звездообразное или зубцеобразное поперечное сечение.
Показанное на фиг. 3 курительное изделие 8 согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения содержит первый сплошной горючий источник 2 тепла, показанный на фиг. 3, образующий аэрозоль субстрат 10, элемент 12 переноса, элемент 14 охлаждения аэрозоля, разделительный элемент 16 и мундштучную часть 18, которые выровнены соосно и упираются друг в друга.
Первый сплошной горючий источник 2 тепла имеет переднюю поверхность 20 и противоположную ей заднюю поверхность 22 и расположен на переднем конце курительного изделия 8. Как показано на фиг. 3, негорючий, по существу воздухонепроницаемый первый барьер 24 в форме диска из алюминиевой фольги расположен между задней поверхностью 22 сплошного горючего источника 2 тепла и образующим аэрозоль субстратом 10. Первый барьер 24 обеспечен на задней поверхности 22 первого сплошного горючего источника 2 тепла путем прессования диска из алюминиевой фольги к задней поверхности 22 первого сплошного горючего источника 2 тепла и упирается в заднюю поверхность 22 первого сплошного горючего источника 2 тепла и в образующий аэрозоль субстрат 10.
Образующий аэрозоль субстрат 10 расположен по ходу потока непосредственно после первого барьера 24, обеспеченного на задней поверхности 22 первого сплошного горючего источника 2 тепла. Образующий аэрозоль субстрат 10 содержит цилиндрическую заглушку из гомогенизированного материала 26 на основе табака, содержащего образователь аэрозоля, например такой, как глицерин, завернутый в фицеллу 28.
Элемент 12 переноса расположен по ходу потока непосредственно после образующего аэрозоль субстрата 10 и содержит цилиндрическую полую ацетилцеллюлозную трубку 30 с открытыми концами.
Элемент 14 охлаждения аэрозоля расположен по ходу потока непосредственно после элемента 12 переноса и содержит собранный лист биологически разлагаемого полимерного материала, например такого, как полимолочная кислота.
Разделительный элемент 16 расположен по ходу потока непосредственно после элемента 14 охлаждения аэрозоля и содержит цилиндрическую полую бумажную или картонную трубку 32 с открытыми концами.
Мундштучная часть 18 расположена по ходу потока непосредственно после разделительного элемента 16. Как показано на фиг. 3, мундштучная часть 18 расположена на заднем конце курительного изделия 8 и содержит цилиндрическую заглушку из подходящего фильтрующего материала 34, например такого, как ацетилцеллюлозный жгут с очень низкой эффективностью фильтрации, завернутый в фицеллу 36 фильтра.
Как показано на фиг. 1, курительное изделие 8 дополнительно содержит первый теплопроводный элемент 38 из подходящего материала, например такого, как алюминиевая фольга, окружающего и находящегося в непосредственном контакте с задней частью 2b первого сплошного горючего источника 2 тепла и передней частью 10a образующего аэрозоль субстрата 10. В показанном на фиг. 3 курительном изделии 8 согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения образующий аэрозоль субстрат 10 выходит дальше по ходу потока за пределы первого теплопроводного элемента 38. Иначе говоря, первый теплопроводный элемент 38 не окружает и не находится в непосредственном контакте с задней частью образующего аэрозоль субстрата 10. Тем не менее, следует понимать, что в других вариантах (не показаны), первый теплопроводный элемент 38 может располагаться вокруг образующего аэрозоль субстрата 10 в непосредственном контакте с ним по всей длине.
Как показано на фиг. 3, передняя часть 2а и задняя часть 2b первого сплошного горючего источника 2 тепла, образующий аэрозоль субстрат 10, элемент 12 переноса, элемент 14 охлаждения аэрозоля, разделительный элемент 16 и мундштучная часть 18 окружены оберткой 40 из теплоизоляционного материала, например такого, как сигаретная бумага.
Обертка 40 наложена на первый теплопроводный элемент 38 и находится в непрямом контакте с задней частью 2а горючего источника 2 тепла. Как показано на фиг. 3, поскольку вся передняя часть 2b первого сплошного горючего источника 2 тепла имеет уменьшенный диаметр по сравнению с задней частью 2b горючего источника 2 тепла, обертка 40 радиально отделена воздушным зазором 42 от всей передней части 2а горючего источника тепла.
Курительное изделие может дополнительно содержать полосу ободковой бумаги (не показана), окружающую переднюю по ходу потока концевую часть обертки 40.
Курительное изделие 8 содержит также второй теплопроводный элемент 44 из подходящего материала, например такого, как алюминиевая фольга, окружающий переднюю часть 2а и заднюю часть 2b первого сплошного горючего источника 2 тепла, всю длину образующего аэрозоль субстрата 10 и всю длину элемента 12 переноса. Как показано на фиг. 3, второй теплопроводный элемент 44 наложен и находится в непосредственном контакте с задним по ходу потока концом обертки 40.
В обертке 40 и втором теплопроводном элементе вокруг передней части 2а горючего источника 2 тепла выполнено множество перфорационных отверстий 46.
Курительное изделие 8 согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения дополнительно содержит одно или более первых впускных воздушных отверстий 48 вокруг периферии образующего аэрозоль субстрата 10. Как показано на фиг. 3, в фицелле 28 образующего аэрозоль субстрата 10, обертке 40 и втором теплопроводном элементе 44 обеспечено круговое расположение первых впускных воздушных отверстий 48 для впуска холодного воздуха (показан пунктирными стрелками на фиг. 3) в образующий аэрозоль субстрат 10.
При использовании пользователь воспламеняет переднюю часть 2а первого сплошного горючего источника 2 тепла в курительном изделии 8 согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения и затем делает затяжку через мундштучную часть 18. Множество перфорационных отверстий 46, выполненных в обертке 40 и втором теплопроводном элементе вокруг передней части 2а первого сплошного горючего источника 2 тепла, обеспечивают достаточное поступление кислорода к передней части 2а первого сплошного горючего источника 2 тепла для поддержания его горения.
Когда пользователь осуществляет затяжку через мундштучную часть 18, холодный воздух (показан пунктирными стрелками на фиг. 3) втягивается в образующий аэрозоль субстрат 10 курительного изделия 8 через первые впускные воздушные отверстия 48. Передняя часть 10а образующего аэрозоль субстрата 10 нагревается за счет теплопроводности через заднюю поверхность 22 первого сплошного горючего источника 2 тепла, первый барьер 24 и первый теплопроводный элемент 38.
Нагрев образующего аэрозоль субстрата 10 за счет теплопроводности приводит к высвобождению глицерина и других летучих и полулетучих соединений из заглушки гомогенизированного материала 26 на основе табака. Соединения, высвобождаемые из образующего аэрозоль субстрата 10, образуют аэрозоль, который захватывается воздухом, втягиваемым в образующий аэрозоль субстрат 10 курительного изделия 8 через первые впускные воздушные отверстия 48, во время протекания через образующий аэрозоль субстрат 10. Втягиваемый воздух и захваченный аэрозоль (показаны штрихпунктирными линиями на фиг. 3) проходят дальше по ходу потока через внутреннюю область имеющей открытые концы цилиндрической полой ацетилцеллюлозной трубки 30 элемента 12 переноса, элемент 14 охлаждения аэрозоля и разделительный элемент 16, где они остывают и конденсируются. Охлажденный втягиваемый воздух и захваченный аэрозоль проходят дальше по ходу потока через мундштучную часть 18 и доставляются пользователю через задний конец курительного изделия 8 согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения. Негорючий, по существу воздухонепроницаемый первый барьер 24 на задней поверхности 22 первого сплошного горючего источника 2 тепла изолирует этот первый сплошной горючий источник 2 тепла от воздуха, втягиваемого через курительное изделие 8, таким образом, что при использовании воздух, втягиваемый через курительное изделие 8, непосредственно не соприкасается с первым сплошным горючим источником 2 тепла.
При использовании второй теплопроводный элемент 44 удерживает тепло внутри курительного изделия 8, способствуя поддержанию температуры первого теплопроводного элемента 38 в процессе курения. Это, в свою очередь, помогает поддерживать температуру образующего аэрозоль субстрата 10, способствуя продолжительной и более эффективной доставке аэрозоля. Кроме этого, второй теплопроводный элемент 44 проводит тепло вдоль образующего аэрозоль субстрата 10 за пределы переднего по ходу потока конца первого теплопроводного элемента 38, так что тепло распределяется через больший объем образующего аэрозоль субстрата 10. Это помогает обеспечить более равномерную доставку аэрозоля от затяжки к затяжке.
Воздушный зазор 42 между оберткой 40 и передней частью 2а первого сплошного горючего источника 2 тепла изолирует эту переднюю часть 2а первого сплошного горючего источника 2 тепла и таким образом снижает поверхностную температуру курительного изделия 8 вокруг передней части 2а первого сплошного горючего источника 2 тепла.
Курительное изделие согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения (не показано) имеет структуру, в значительной степени идентичную структуре показанного на фиг. 3 курительного изделия согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения. Тем не менее, курительное изделие согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения содержит второй сплошной горючий источник тепла, показанный на фиг. 2. В курительном изделии согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения обертка 40 радиально отделена воздушным зазором от шести расположенных через промежутки в окружном направлении продольных канавок 6, выполненных вокруг периферии первой части 4а второго сплошного горючего источника 4 тепла и имеющих уменьшенный диаметр по сравнению с задней частью 4b второго сплошного горючего источника 4 тепла.
Пример 1
Курительные изделия по изобретению были собраны вручную с использованием первых сплошных горючих источников тепла того типа, который показан на фиг. 1, с размерами, указанными в таблице 1. Для целей сравнения, курительные изделия с такой же структурой и размерами были собраны вручную с использованием сплошных горючих источников тепла такого же состава с по существу постоянным круглым поперечным сечением и с размерами, указанными в таблице 1.
Таблица 1
<b>Пример 1</b>
<b>Сравнительный пример</b>
<b>Сплошной горючий источник тепла</b>
Общая длина (мм)
13
13
Длина передней части (мм)
11
11
Диаметр передней части (мм)
5,8
7,8
Длина задней части (мм)
2
2
Диаметр задней части (мм)
7,8
7,8
<b>Воздушный зазор</b>
Воздушный зазор между оберткой и передней частью сплошного горючего источника тепла (мм)
1,0
0
Воздушный зазор между оберткой и задней частью сплошного горючего источника тепла (мм)
0
0
Как показано в таблице 1, благодаря уменьшенному диаметру передней части сплошного горючего источника тепла по сравнению с задней частью горючего источника тепла, в курительных изделиях по изобретению в примере 1 обертка радиально отделена воздушным зазором величиной примерно 1,0 мм от всей передней части сплошного горючего источника тепла. В отличие от этого, в курительных изделиях в сравнительном примере отсутствует воздушный зазор между оберткой и передней частью сплошного горючего источника тепла.
Была измерена поверхностная температура по окружности источников тепла курительных изделий по изобретению в примере 1 и в сравнительном примере. На верхней стороне стандартного фильтродержателя были размещены фильтры Ватман. Сплошные источники тепла курительных изделий поджигались с помощью зажигалки с желтым пламенем. Пламя убиралось, когда начиналось распространение горения. Цвет поверхности источников тепла изменялся после воспламенения вследствие перемещения фронта дефлаграции по ходу потока от переднего конца к заднему концу сплошных источников тепла. Через тридцать секунд после того, как фронт дефлаграции достиг заднего по ходу потока конца источника тепла, на верхней стороне десяти фильтров Ватман были горизонтально размещены курительные изделия. Эти курительные изделия были оставлены на фильтрах Ватман на 10 минут. Затем фильтры Ватман были сняты с фильтродержателя и был произведен анализ первого (самого верхнего), третьего, шестого и десятого (самого нижнего) фильтров Ватман на предмет распространения горения и глубины проникновения тепла.
Первый, третий, шестой и десятый фильтры для курительного изделия в сравнительном примере оказались промаркированы. В отличие от этого, третий, шестой и десятый фильтры для курительного изделия по изобретению в примере 1 оказались не промаркированы.
Пример 2
Курительные изделия по изобретению были собраны вручную с использованием вторых сплошных горючих источников тепла того типа, который показан на фиг. 1, с размерами, указанными в таблице 2. Для целей сравнения курительные изделия с такой же структурой и размерами были собраны вручную с использованием сплошных источников тепла такого же состава и с постоянным круглым поперечным сечением, имеющих размеры, указанные в таблице 2.
Таблица 2
<b>Пример 2</b>
<b>Сравнительный пример</b>
<b>Сплошной горючий источник тепла</b>
Общая длина (мм)
13
13
Длина передней части (мм)
9
9
Диаметр передней части (мм)
7,8
7,8
Максимальная глубина расположенных через промежутки в окружном направлении продольных канавок, выполненных вокруг периферии передней части сплошного горючего источника тепла (мм)
0,5
0
Длина задней части (мм)
4
4
Диаметр задней части (мм)
7,8
7,8
<b>Воздушный зазор</b>
Воздушный зазор между оберткой и расположенными через промежутки в окружном направлении продольными канавками, выполненными вокруг периферии передней части сплошного горючего источника тепла (мм)
0,5
0
Воздушный зазор между оберткой и задней частью сплошного горючего источника тепла (мм)
0
0
Как показано в таблице 1, благодаря уменьшенному диаметру множества расположенных через промежутки в окружном направлении продольных канавок, выполненных вокруг периферии передней части сплошного горючего источника тепла, по сравнению с задней частью сплошного горючего источника тепла, в курительных изделиях по изобретению в примере 2 обертка радиально отделена воздушным зазором величиной примерно 0,5 мм от части передней части сплошного горючего источника тепла. В отличие от этого, в курительных изделиях в сравнительном примере отсутствовал воздушный зазор между оберткой и передней частью сплошного горючего источника тепла.
Была измерена поверхностная температура по окружности горючих источников тепла курительных изделий по изобретению в примере 2 и курительных изделий в сравнительном примере. На верхней стороне стандартного фильтродержателя были размещены фильтры Ватман. Сплошные источники тепла курительных изделий поджигались с помощью зажигалки с желтым пламенем. Пламя убиралось, когда начиналось распространение горения. Цвет поверхности сплошных источников тепла изменялся после воспламенения вследствие перемещения фронта дефлаграции дальше по ходу потока от переднего конца к заднему концу сплошных источников тепла. Через тридцать секунд после того как фронт дефлаграции достиг заднего по ходу потока конца источника тепла, курительные изделия были размещены горизонтально на верхней стороне десяти фильтров Ватман. Курительные изделия были оставлены на фильтрах Ватман на 10 минут. Затем фильтры Ватман были сняты с фильтродержателя, и первый (самый верхний), третий, шестой и десятый (самый нижний) фильтры Ватмана были подвергнуты анализу на предмет распространения горения и глубину проникновения тепла.
Все фильтры, а именно первый, третий, шестой и десятый фильтры для курительного изделия в сравнительном примере оказались маркированными. В отличие от этого, шестой и десятый фильтры для курительного изделия по изобретению в примере 2 оказались немаркированными.
Результаты, полученные в примерах 1 и 2, показывают, что включение воздушного зазора величиной по меньшей мере 0,5 мм между всей или частью передней части горючего источника тепла и оберткой обеспечивает преимущество, состоящее в уменьшении поверхностной температуры курительных изделий по изобретению.
Вышеописанные варианты выполнения настоящего изобретения и примеры поясняют изобретение, но не ограничивают его. Возможны другие варианты выполнения настоящего изобретения, и следует понимать, что описанные здесь конкретные варианты выполнения настоящего изобретения и примеры не предназначены для ограничения.