ГОРЮЧИЙ ИСТОЧНИК ТЕПЛА ДЛЯ КУРИТЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ
COMBUSTIBLE HEAT SOURCE FOR SMOKING PRODUCT

Настоящее изобретение относится к горючему источнику тепла для использования в курительном изделии и к курительному изделию, включающему горючий источник тепла по изобретению.
В данной области предлагалось множество курительных изделий, в которых табак нагревается, но не сгорает. Одна задача таких нагреваемых курительных изделий заключается в том, чтобы уменьшить количество известных вредных компонентов дыма, которые выделяются при горении и пиролитическом разложении табака в традиционных сигаретах. Как правило, в нагреваемых курительных изделиях аэрозоль образуется за счет переноса тепла от горючего топливного элемента или источника тепла к физически отделенному производящему аэрозоль материалу, который может быть расположен внутри, вокруг или позади источника тепла. При использовании горючий источник тепла нагреваемого курительного изделия сгорает, и летучие соединения, выделяющиеся из аэрозоль-генерирующего материала за счет теплопереноса от горючего источника тепла, увлекаются потоком воздуха через нагреваемое курительное изделие. Когда выделяющиеся соединения охлаждаются, они конденсируются, образуя аэрозоль, который вдыхает потребитель.
Например, US-A-4,714,082 описывает курительные изделия, включающие высокоплотный горючий топливный элемент, физически отделенный аэрозоль-генерирующий элемент и теплопроводящий элемент. Теплопроводящий элемент находится в контакте с топливным элементом и производящим аэрозоль элементом вокруг по меньшей мере части их периферических поверхностей и проводит тепло от горящего топливного элемента к производящему аэрозоль элементу. В курительных изделиях по US-A-4,714,082 теплопроводящий элемент предпочтительно, отделен от горящего торца топливного элемента и образует проводящий контейнер, который заключает в себе аэрозоль-генерирующий элемент на протяжении всей его длины.
Международная патентная заявка WO-A2-2009/022232 описывает курительное изделие, содержащее горючий источник тепла, аэрозоль-генерирующий материал позади горючего источника тепла и теплопроводящий элемент, который окружает и находится в контакте с задней частью горючего источника тепла и с прилегающей передней частью аэрозоль-генерирующего материала. В курительном изделии согласно международной патентной заявке WO-A2-2009/022232 аэрозоль-генерирующий материал выступает по меньшей мере около на 3 мм дальше по ходу за пределы теплопроводящего элемента.
Предпочтительно, температура горения горючего источника тепла для использования в нагреваемом курительном изделии не должна быть настолько высокой, чтобы приводить к горению или термическому разложению образующего аэрозоль материала в процессе использование нагреваемого курительного изделия. Однако, кроме того, температура горения горючего источника тепла должна быть предпочтительно, достаточно высокой, чтобы производить достаточное количество тепла для выделения достаточного количества летучих соединений из образующего аэрозоль материала, чтобы производить приемлемый аэрозоль, особенно во время начальных затяжек. Чтобы предотвратить задержку между поджиганием потребителем горючего источника тепла и образованием приемлемого аэрозоля, горючий источник тепла должен быстро достигать надлежащей температуры горения после его поджигания.
Ранее в технике были предложены разнообразные горючие источники тепла на углеродной основе и на неуглеродной основе для использования в нагреваемых курительных изделиях. Горючие источники тепла на углеродной основе и на неуглеродной основе и способы изготовления таких источников тепла описаны, например, в US-A-5,076,297 и US-A-5,146,934.
Хотя в технике известны многочисленные горючие источники тепла на углеродной основе, такие источники тепла часто с трудом поджигаются с помощью желтого пламени традиционной сигаретной зажигалки. Кроме того, при использовании в нагреваемом курительном изделии известные горючие источники тепла на углеродной основе часто не производят достаточное количество тепла после их поджигания, чтобы выделять приемлемый аэрозоль во время начальных затяжек.
В данной области предлагалось использовать окисляющие вещества и другие добавки в горючих источниках тепла на углеродной основе для улучшения их свойств поджигания и горения. Однако такие добавки, как правило, присутствуют лишь в малых количествах относительно общего веса горючего источника тепла на углеродной основе. Например, согласно описанию в европейской патентной заявке EP-A1-0 627 174, окислители, такие как перхлораты, хлораты, нитраты и перманганаты, могут содержаться в описанных источниках тепла на углеродной основе в количестве, составляющем от около 0,05% до 10% и предпочтительно, от около 0,2% до 4% от веса источника тепла.
В настоящее время остается потребность в горючем источнике тепла, который производит достаточное количество тепла, чтобы образовывался приемлемый аэрозоль во время начальных затяжек нагреваемого курительного изделия, но не настолько большое количество тепла, чтобы в результате происходило горение или термическое разложение аэрозоль-генерирующего материала. Кроме того, существует потребность в таком горючем источнике тепла, который является механически и химически устойчивым при температуре и влажности окружающей среды, и который можно легко и быстро поджигать желтым пламенем традиционной сигаретной зажигалки.
По изобретению, предложен горючий источник тепла для курительного изделия, содержащий углерод и по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, в котором по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, присутствует в количестве, составляющем по меньшей мере около 20% от сухого веса горючего источника тепла. Горючий источник тепла имеет первый участок и противоположный второй участок, причем по меньшей мере часть горючего источника тепла между первым участком и вторым участком обернута в огнестойкую обертку, которая является теплопроводящей и/или по существу непроницаемой для кислорода. После поджигания первого участка горючего источника тепла температура второго участка горючего источника тепла увеличивается до первой температуры, и в процессе последующего горения горючего источника тепла второй участок горючего источника тепла поддерживает вторую температуру, которая является ниже, чем первая температура.
При упоминании в настоящем документе термин «вещество, содействующее горению» означает материал, который выделяет энергию и/или кислород в процессе горения горючего источника тепла.
При упоминании в настоящем документе термин «вещество, содействующее горению» означает материал, который выделяет энергию и/или кислород в процессе горения горючего источника тепла, причем скорость выделения энергии и/или кислорода материалом не ограничивается диффузией кислорода из окружающей среды. Другими словами, скорость выделения энергии и/или кислорода материалом в процессе горения горючего источника тепла, в основном, не зависит от скорости, с которой в материал может поступать кислород из окружающей среды. При упоминании в настоящем документе термин «вещество, содействующее горению» также означает элементарный металл, который выделяет энергию в процессе горения горючего источника тепла, причем температура горения этого элементарного металла составляет менее чем около 500°C и теплота горения элементарного металла составляет по меньшей мере около 5 кДж/г.
При упоминании в настоящем документе термин «вещество, содействующее горению» не включает соли щелочных металлов и карбоновых кислот (такие как цитратные соли щелочных металлов, ацетатные соли щелочных металлов и сукцинатные 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. Как подробно обсуждается ниже, даже в случае присутствия в большом количестве относительно общего веса горючего источника тепла, такие горючие соли щелочных металлов не выделяют достаточного количества энергии в процессе горения горючего источника тепла, чтобы производить приемлемый аэрозоль во время начальных затяжек.
При упоминании в настоящем документе термины «первый участок» и «второй участок» используются, чтобы обозначать две пространственно разделенные области горючего источника тепла.
При упоминании в настоящем документе термин «огнестойкая обертка» означает оберточный материал, который по существу не повреждается в процессе горения горючего источника тепла.
При упоминании в настоящем документе термин «обертывать» означает, что огнестойкая обертка расположена вокруг и в непосредственном контакте с периферией горючего источника тепла.
По изобретению предложено также курительное изделие, содержащее горючий источник тепла по изобретению.
В частности, по изобретению предложено курительное изделие, содержащее горючий источник тепла по изобретению и аэрозоль-генерирующий материал.
По изобретению, предлагается также курительное изделие, содержащее горючий источник тепла по изобретению и аэрозоль-генерирующий материал, расположенный позади горючего источника тепла, в котором первый участок горючего источника тепла представляет собой передний (расположенный раньше по ходу) конец горючего источника тепла, а второй участок горючего источника тепла представляет собой задний (расположенный дальше по ходу) конец горючего источника тепла.
При упоминании в настоящем документе термины «передний» и «задний» используются, чтобы описывать относительные положения компонентов или частей компонентов курительных изделий по изобретению относительно направления потока воздуха, втягиваемого через курительные изделия в процессе их использования.
Предпочтительно, по меньшей мере задняя часть горючего источника тепла обернута в огнестойкую обертку.
Предпочтительно, по меньшей мере задняя часть горючего источника тепла и по меньшей мере передняя часть аэрозоль-генерирующего материала обернута в огнестойкую обертку. Согласно таким вариантам выполнения, огнестойкая обертка расположена вокруг и в непосредственном контакте с периферией по меньшей мере задней части горючего источника тепла и периферией по меньшей мере передней части аэрозоль-генерирующего материала.
Предпочтительно, задняя часть аэрозоль-генерирующего материала не обернута в огнестойкую обертку.
Предпочтительно, передняя часть горючего источника тепла не обернута в огнестойкую обертку.
После поджигания их первого участка горючие источники тепла по изобретению претерпевают двухстадийный процесс горения. Во время начальной первой стадии горючие источники тепла по изобретению проявляют «повышение» температуры, и во время последующей второй стадии горючие источники тепла претерпевают устойчивое горение при меньшей температуре. Этот процесс двухстадийного горения отражает температурный профиль второго участка горючих источников тепла по изобретению. Во втором участке горючих источников тепла по изобретению температура первоначально увеличивается до первой «повышенной» температуры, и после температура уменьшается до второй «регулярной» температуры, которая является ниже, чем первая температура. Разность между первой температурой и второй температурой второго участка горючих источников тепла по изобретению определяет величину «повышения» температуры второго участка горючих источников тепла во время первой стадии горения горючих источников тепла.
Следует отметить, что второй участок горючих источников тепла по изобретению может сгорать или нет во время первой и второй стадий горения горючих источников тепла.
Первоначальное «повышение» температуры второго участка горючих источников тепла по изобретению происходит вследствие очень быстрого распространения тепла во всем объеме горючих источников тепла после поджигания их первого участка. Это очень быстрое распространение тепла можно происходить в результате цепной реакции, в которой зажженная часть горючих источников тепла инициирует поджигание прилегающей незажженной части горючих источников тепла.
При использовании курительных изделий по изобретению быстрое увеличение температуры второго участка горючих источников тепла по изобретению до первой «повышенной» температуры приводит к быстрому повышению температуры аэрозоль-генерирующего материала курительных изделий до уровня, при котором летучие органические соединения, придающие запах и вкус, выделяются из аэрозоль-генерирующего материала. Это обеспечивает, что курительные изделия по изобретению производят приемлемый для ощущения аэрозоль уже с первой затяжки. Последующее уменьшение температуры второго участка горючих источников тепла по изобретению до второй «регулярной» температуры обеспечивает, что температура аэрозоль-генерирующего материала курительных изделий не достигает уровня, при котором происходит горение или термическое разложение аэрозоль-генерирующего материала.
Регулирование температуры второго участка горючих источников тепла по изобретению таким способом, как описано выше, предпочтительно, позволяет изготавливать курительные изделия по изобретению, которые не только производят приемлемый для ощущения аэрозоль во время начальных затяжек, но в которых также по существу предотвращается горение или термическое разложение аэрозоль-генерирующего материала.
Горючие источники тепла по изобретению включают по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, причем это по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, присутствует в количестве, составляющем по меньшей мере около 20% от сухого веса горючего источника тепла.
Количество энергии и/или кислорода, которое производит по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, в процессе горения горючего источника тепла, должно быть достаточным, чтобы в результате этого горючий источник тепла претерпевал двухстадийный процесс горения, который описан выше.
Следует отметить, что количество по меньшей мере одного вещества, содействующего горению, которое должно присутствовать в горючем источнике тепла по изобретению, чтобы обеспечивать двухстадийный процесс, который описан выше, будет изменяться в зависимости от конкретного по меньшей мере одного вещества, содействующего горению, которое присутствует в горючем источнике тепла.
Как правило, чем больше количество энергии и/или кислорода, которое производит по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, в расчете на единицу своей массы, тем меньше количество по меньшей мере одного вещества, содействующего горению, которое должно присутствовать в горючем источнике тепла по изобретению, чтобы обеспечивать двухстадийный процесс горения, который описан выше.
Согласно некоторым вариантам выполнения по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, присутствует в количестве, составляющем предпочтительно, по меньшей мере около 25%, предпочтительнее по меньшей мере около 30%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере около 40% от сухого веса горючего источника тепла.
Предпочтительно, по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, присутствует в количестве, составляющем менее чем около 65% от сухого веса горючего источника тепла.
Согласно некоторым вариантам выполнения по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, присутствует в количестве, составляющем предпочтительно, менее чем около 60%, предпочтительнее менее чем около 55% от сухого веса горючего источника тепла, наиболее предпочтительно, менее чем около 50% от сухого веса горючего источника тепла.
Если не определены другие условия, температуры горючих источников тепла по изобретению, которые приведены в следующем описании настоящего изобретения, показывают собой температуры горючих источников тепла, которые измеряют в условиях изоляции. При упоминании в настоящем документе термины «изоляция» и «изолированный» используются для описания горючего источника тепла по изобретению, который отделен от остальной части курительного изделия по изобретению.
Температуры изолированных горючих источников тепла по изобретению, которые приведены в следующем описании, измеряют, используя термопару, вставленную на коротком расстоянии, составляющем от около 1 мм до около 2 мм, в дальней области второго участка горючего источника тепла.
При упоминании в настоящем документе термин «дальняя область» означает область второго участка горючего источника тепла, которая расположена на максимальном расстоянии от первого участка горючего источника тепла, в которой происходит поджигание.
Предпочтительно, первая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет по меньшей мере около 400°C.
Предпочтительно, первая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет менее чем или равняется около 1200°C.
Предпочтительно, первая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет от около 400°C до около 1200°C.
Вторая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет менее чем первая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению.
Предпочтительно, вторая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет по меньшей мере около 200°C.
Предпочтительно, вторая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет менее чем или равняется около 1000°C.
Предпочтительно, вторая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет от около 200°C до около 1000°C.
Предпочтительно, первая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет по меньшей мере около 400°C, и вторая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет по меньшей мере около 200°C.
Предпочтительно, первая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет менее чем или равняется около 1200°C, и вторая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет менее чем или равняется около 1000°C.
Предпочтительно, вторая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет от около 200°C до около 1000°C, что составляет менее чем первая температура второго участка горючих источников тепла. Предпочтительнее вторая температура второго участка горючих источников тепла по изобретению составляет от около 200°C до около 500°C, что составляет менее чем первая температура второго участка горючих источников тепла.
Первоначальное «повышение» температуры второго участка горючих источников тепла по изобретению предпочтительно, инициируется при низкой температуре путем поджигания первого участка горючих источников тепла с использованием низкоэнергетической зажигалки или другого устройства для поджигания.
Температура поджигания первого участка горючих источников тепла по изобретению составляет предпочтительно, от около 200°C до около 1000°C, предпочтительнее от около 300°C до около 800°C, наиболее предпочтительно, от около 300°C до около 500°C.
Согласно особенно предпочтительным вариантам выполнения изобретения, первый участок горючих источников тепла по изобретению можно поджигать, используя желтое пламя традиционной сигаретной зажигалки в течение 15 секунд или менее, предпочтительнее в течение 10 секунд или менее, наиболее предпочтительно, в течение 5 секунд или менее.
При упоминании в настоящем документе термин «зажженный» используется для обозначения того, что по меньшей мере часть первого участка горючего источника тепла устойчиво горит, и что это горение распространяется в другие части горючего источника тепла.
На температуру второго участка горючих источников тепла по изобретению не оказывает непосредственного влияния температура зажигалки или других зажигательных устройств, используемых для поджигания их первого участка.
После поджигания первого участка горючих источников тепла по изобретению температура второго участка горючих источников тепла предпочтительно, увеличивается до первой температуры со скоростью, составляющей от около 100°C в секунду до около 1000°C в секунду, предпочтительнее со скоростью, составляющей от около 400°C в секунду до около 800°C в секунду.
После поджигания первого участка горючих источников тепла по изобретению температура второго участка горючих источников тепла предпочтительно, увеличивается до первой температуры, составляющей от около L/20 секунд до около 2L секунд, предпочтительнее от около L/10 секунд до около L секунд, наиболее предпочтительно, от около L/10 секунд до около L/2 секунд. При упоминании в настоящем документе термин «L» означает расстояние в миллиметрах между первым участком горючих источников тепла по изобретению, в котором происходит поджигание, и противоположным вторым участком горючих источников тепла.
Например, если расстояние в миллиметрах между первым участком и вторым участком горючего источника тепла по изобретению составляет около 10 мм, после поджигания первого участка горючего источника тепла температуры второго участка горючего источника тепла предпочтительно, увеличивается до первой температуры в течение времени, составляющего от около 0,5 секунды до около 20 секундами, предпочтительнее от около 1 секундой до около 10 секундами, наиболее предпочтительно, от около 1 секундой до около 5 секундами.
Как описано выше, после быстрого увеличения до первой «повышенной» температуры температура второго участка горючих источников тепла по изобретению затем постепенно уменьшается до второй «регулярной» температуры. Предпочтительно, температура второго участка горючих источников тепла по изобретению уменьшается от первой температуры до второй температуры в течение времени, составляющего около 1 секундой до около 30 секундами, предпочтительнее от около 1 секундой до около 20 секундами, наиболее предпочтительно, от около 1 секундой до около 15 секундами. Согласно особенно предпочтительным вариантам выполнения изобретения, температура второго участка горючих источников тепла по изобретению уменьшается от первой температуры до второй температуры в течение времени, составляющего от около 1 секундой до около 10 секундами, предпочтительнее от около 1 секундой до около 5 секундами.
Предпочтительно, температура второго участка горючих источников тепла по изобретению остается по существу постоянной на уровне второй температуры по меньшей мере в течение около 3 минут, предпочтительнее по меньшей мере в течение 4 минут, наиболее предпочтительно, по меньшей мере в течение 5 минут.
При упоминании в настоящем документе термин «по существу устойчивый» используется для описания изменчивости температуры, составляющей менее чем или равной около 50°C.
Первая и вторая температуры второго участка горючих источников тепла по изобретению при измерении внутри курительных изделий по изобретению могут быть такими же, как первая и вторая температуры второго участка горючих источников тепла по изобретению при измерении в условиях изоляции.
Однако следует отметить, что при использовании в курительных изделиях по изобретению на температуру второго участка горючих источников тепла по изобретению могут влиять, например, состав, количество, форма, размеры и расположение аэрозоль-генерирующего материала и других компонентов курительных изделий. Следовательно, первая и вторая температуры второго участка горючих источников тепла по изобретению при измерении внутри курительных изделий по изобретению могут отличаться от первой и второй температур второго участка горючих источников тепла по изобретению при измерении в условиях изоляции.
Можно изготавливать горючие источники тепла по изобретению, имеющие различные формы и размеры в зависимости от их предполагаемого использования.
Предпочтительно, горючие источники тепла по изобретению показывают собой продолговатые горючие источники тепла. Первый участок продолговатых горючих источников тепла по изобретению представляет собой первый конец продолговатых горючих источников тепла, и второй участок продолговатых горючих источников тепла по изобретению представляет собой противоположный второй конец продолговатых горючих источников тепла.
Согласно предпочтительный вариант выполнения изобретения, предложен продолговатый горючий источник тепла для курительного изделия, содержащий углерод и по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, в котором по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, присутствует в количестве, составляющем по меньшей мере около 20% от сухого веса горючего источника тепла, причем этот продолговатый горючий источник тепла имеет передний конец и противоположный задний конец, при этом по меньшей мере часть продолговатого горючего источника тепла между передним концом и задним концом обернута в огнестойкую обертку, которая является теплопроводящей и/или по существу непроницаемой для кислорода, причем после поджигания переднего торца продолговатого горючего источника тепла температура заднего конца продолговатого горючего источника тепла повышается до первой температуры, и в процессе последующего горения продолговатого горючего источника тепла задний конец продолговатого горючего источника тепла поддерживает вторую температуру, которая ниже первой температуры.
Предпочтительно, продолговатые горючие источники тепла по изобретению имеют по существу стержнеобразную форму.
Предпочтительнее, продолговатые горючие источники тепла по изобретению являются по существу цилиндрическими. Первый участок цилиндрических горючих источников тепла по изобретению представляет собой первую торцевую поверхность цилиндрических горючих источников тепла, и второй участок цилиндрических горючих источников тепла по изобретению представляет собой противоположную вторую торцевую поверхность цилиндрических горючих источников тепла.
Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения, предложен цилиндрический горючий источник тепла для курительного изделия, содержащий углерод и по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, в котором по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, присутствует в количестве, составляющем по меньшей мере около 20% от сухого веса горючего источника тепла, причем данный цилиндрический горючий источник тепла имеет переднюю торцевую поверхность и противоположную заднюю торцевую поверхность, причем по меньшей мере часть цилиндрического горючего источника тепла между передней торцевой поверхностью и задней торцевой поверхностью обернута в огнестойкую обертку, которая является теплопроводящей и/или по существу непроницаемой для кислорода, при этом после поджигания передней торцевой поверхности цилиндрического горючего источника тепла температура задней торцевой поверхности цилиндрического горючего источника тепла увеличивается до первой температуры, и в процессе последующего горения цилиндрического горючего источника тепла задняя торцевая поверхность цилиндрического горючего источника тепла поддерживает вторую температуру, которая является ниже, чем первая температура.
Предпочтительно, продолговатые горючие источники тепла по изобретению имеют по существу круглое, овальное или эллиптическое поперечное сечение.
Предпочтительно, продолговатые горючие источники тепла по изобретению имеют диаметр, составляющий от около 5 мм до около 9 мм, предпочтительнее от около 7 мм до около 8 мм. При упоминании в настоящем документе термин «диаметр» означает максимальный поперечный размер продолговатых горючих источников тепла по изобретению.
Предпочтительно, продолговатые горючие источники тепла по изобретению являются по существу однородными по диаметру. Однако, в качестве альтернативы, продолговатые горючие источники тепла по изобретению могут иметь сужение, таким образом, что диаметр заднего конца продолговатых горючих источников тепла является больше, чем диаметр переднего конца продолговатых горючих источников тепла.
Предпочтительно, продолговатые горючие источники тепла по изобретению имеют длину, составляющую от около 7 мм до около 17 мм, предпочтительнее от около 11 мм до около 15 мм, наиболее предпочтительно, от около 11 мм до около 13 мм. При упоминании в настоящем документе термин «длина» означает максимальный продольный размер продолговатого горючего источника тепла по изобретению между его передним концом и задним концом.
Продолговатые горючие источники тепла по изобретению могут быть обернуты огнестойкой оберткой на протяжении по существу всей их длины. В качестве альтернативы, продолговатые горючие источники тепла по изобретению могут быть обернуты огнестойкой оберткой на протяжении только части их длины.
Предпочтительно, по меньшей мере задняя часть продолговатых горючих источников тепла по изобретению обернута в огнестойкую обертку.
Предпочтительно, передняя часть продолговатых горючих источников тепла по изобретению не обернута в огнестойкую обертку.
Горючие источники тепла по изобретению могут быть обернуты теплопроводящей огнестойкой оберткой.
При использовании курительных изделий по изобретению тепло, производимое в процессе горения горючих источников тепла по изобретению, обернутых теплопроводящей огнестойкой оберткой, можно направлять путем теплопередачи в аэрозоль-генерирующий материал курительных изделий через теплопроводящую огнестойкую обертку. Это может в значительной степени влиять на температуру второго участка горючих источников тепла. Отвод тепла, который осуществляется за счет теплопереноса через теплопроводящий материал, может в значительной степени снижать температуру второго участка горючих источников тепла. Это увеличивает разность между первой температурой и второй температурой второго участка горючих источников тепла, и, таким образом, увеличивается «повышение» температуры второго участка горючих источников тепла.
Согласно таким вариантам выполнения, при использовании отвода тепла, который осуществляется за счет теплопереноса через теплопроводящую огнестойкую обертку, эта огнестойкая обертка может поддерживать вторую температуру второго участка горючих источников тепла в значительной степени ниже температуры самовозгорания второго участка горючих источников тепла.
В качестве альтернативы или дополнения, горючие источники тепла по изобретению могут быть обернуты огнестойкой оберткой, ограничивающей или уменьшающей доступ кислорода по меньшей мере в часть горючих источников тепла, обернутую огнестойкой оберткой. Например, горючие источники тепла по изобретению могут быть обернуты по существу непроницаемой для кислорода огнестойкой оберткой.
Согласно таким вариантам выполнения по меньшей мере часть горючих источников тепла, обернутая непроницаемой для кислорода огнестойкой оберткой, по существу не имеет доступа к кислороду. Таким образом, согласно этим вариантам выполнения по меньшей мере часть горючих источников тепла, обернутая непроницаемой для кислорода огнестойкой оберткой, сама не сгорает в процессе второй стадия горения горючих источников тепла.
Предпочтительно, горючие источники тепла по изобретению обернуты в огнестойкую обертку, которая является одновременно теплопроводящей и непроницаемой для кислорода.
Подходящие огнестойкие обертки для использования по изобретению включают, без ограничения, обертки на основе металлической фольги, такие как, например, обертки на основе алюминиевой фольги, обертки на основе стальной фольги, обертки на основе железной фольги и обертки на основе медной фольги; обертки на основе фольги из металлического сплава; обертки на основе графитовой фольги; обертки на основе стеклянных волокон; обертки на основе керамических волокон; и определенные бумажные обертки.
Предпочтительно, горючие источники тепла по изобретению являются по существу однородными по составу.
Однако горючие источники тепла по изобретению могут, в качестве альтернативы, представлять собой композитные горючие источники тепла.
Предпочтительно, горючие источники тепла по изобретению имеют содержание углерода, составляющее по меньшей мере около 35%, предпочтительнее по меньшей мере около 40%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере около 45% от сухого веса горючего источника тепла.
Согласно некоторым вариантам выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, могут представлять собой горючие источники тепла на углеродной основе.
При упоминании в настоящем документе термин «источник тепла на углеродной основе» используется, чтобы описывать источник тепла, который состоит, в основном, из углерода.
Горючие источники тепла на углеродной основе по изобретению предпочтительно, имеют содержание углерода, составляющее по меньшей мере около 50%, предпочтительнее по меньшей мере около 60%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере около 80% от сухого веса горючего источника тепла на углеродной основе.
Предпочтительно, горючие источники тепла по изобретению имеют пористость, составляющую от около 20% до около 80%, предпочтительнее от около 40% до около 60%.
Горючие источники тепла по изобретению предпочтительно, включают по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, которое выделяет энергию в процессе поджигания первого участка горючих источников тепла.
Согласно таким вариантам выполнения, выделение энергии указанным по меньшей мере одним веществом, содействующим горению, после поджигания первого участка горючих источников тепла, непосредственно вызывает «повышение» температуры во время первой стадии горения горючих источников тепла. Это отражает температурный профиль второго участка горючих источников тепла.
Как указано выше, при упоминании в настоящем документе термин «вещество, содействующее горению» не включает соли щелочных металлов и карбоновых кислот (такие как цитратные соли щелочных металлов, ацетатные соли щелочных металлов и сукцинатные соли щелочных металлов), галогенидные соли щелочных металлов (такие как хлоридные соли щелочных металлов), карбонатные соли щелочных металлов или фосфатные соли щелочных металлов. Как проиллюстрировано на Фиг.9, даже когда они присутствуют в большом количестве относительно общего веса горючего источника тепла, такие горючие соли щелочных металлов не выделяют достаточную энергию в процессе горения горючего источника тепла, чтобы вызывать «повышение» температуры во время первой стадии горения горючего источника тепла.
Горючие источники тепла по изобретению могут включать один или более веществ, содействующих горению, состоящих из одного элемента или соединения, которые выделяют энергию после поджигания первого участка горючих источников тепла. Например, согласно определенным вариантам выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, могут включать один или более энергетических материалов, состоящих из одного элемента или соединения, которые реагируют экзотермически с кислородом после поджигания первого участка горючих источников тепла. Примеры подходящих энергетических материалов включают, без ограничения, алюминий, железо, магний и цирконий.
2
3
2
3
В качестве альтернативы или дополнения, горючие источники тепла по изобретению могут включать один или более веществ, содействующих горению, включающих два или более элементов или соединений, которые реагируют друг с другом, выделяя энергию после поджигания первого участка горючих источников тепла. Например, согласно определенным вариантам выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, могут включать один или более термитных смесей или термитных композитных материалов, включающих восстанавливающее вещество, такое как, например, металл, и окисляющее вещество, такое как, например, оксид металла, которые реагируют друг с другом, выделяя энергию после поджигания первого участка горючих источников тепла. Примеры подходящих металлов включают, без ограничения, магний, и примеры подходящих оксидов металлов включают, без ограничения, оксид железа (FeO) и оксид алюминия (AlO).
Согласно другим вариантам выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, могут включать один или более веществ, содействующих горению, включающих другие материалы, которые претерпевают экзотермические реакции после поджигания первого участка горючих источников тепла. Примеры подходящих металлов включают, без ограничения, интерметаллические и биметаллические материалы, карбиды металлов и гидриды металлов.
Горючие источники тепла по изобретению предпочтительно, включают по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, которое выделяет кислород в процессе поджигания первого участка горючих источников тепла.
Согласно таким вариантам выполнения, выделение кислорода по меньшей мере одним веществом, содействующим горению, после поджигания первого участка горючих источников тепла косвенно вызывает «повышение» температуры во время первой стадии горения горючих источников тепла за счет увеличения скорости горения горючих источников тепла. Это отражает температурный профиль второго участка горючих источников тепла.
Например, горючие источники тепла по изобретению могут включать один или более окисляющих веществ, которые разлагаются с выделением кислорода после поджигания первого участка горючих источников тепла. Горючие источники тепла по изобретению могут включать органические окисляющие вещества, неорганические окисляющие вещества или их сочетание. Примеры подходящих окисляющих веществ включают, 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; надпероксиды, такие как, например, надпероксид калия и надпероксид натрия; йодаты; перйодаты; йодиты; сульфаты; сульфиты; другие сульфоксиды; фосфаты; фосфинаты; фосфиты; и фосфаниты.
В качестве альтернативы или дополнения, горючие источники тепла по изобретению могут включать один или более аккумулирующих или связывающих кислород материалов, которые выделяют кислород после поджигания первого участка горючих источников тепла. Горючие источники тепла по изобретению могут включать аккумулирующие или связывающие кислород материалы, которые аккумулируют и выделяют кислород посредством инкапсулирования, физической сорбции, химической сорбции, структурного изменения или и сочетания этих механизмов. Примеры подходящих аккумулирующих или связывающих кислород материалов включают, без ограничения, металлические поверхности, такие как, например, металлические серебряные или металлические золотые поверхности; смешанные оксиды металлов; молекулярные сита; цеолиты; металлоорганические каркасные структуры; ковалентные органические каркасные структуры; шпинели и перовскиты.
Горючие источники тепла по изобретению могут включать одно или более веществ, содействующих горению, состоящих из одного элемента или соединения, которые выделяют кислород после поджигания первого участка горючих источников тепла. В качестве альтернативы или дополнения, горючие источники тепла по изобретению могут включать один или более веществ, содействующих горению, включающий два или более элементов или соединений, которые реагируют друг с другом, выделяя кислород после поджигания первого участка горючего источника тепла.
Горючие источники тепла по изобретению могут включать одно или более веществ, содействующих горению, которые одновременно выделяют энергию и кислород после поджигания первого участка горючих источников тепла. Например, горючие источники тепла по изобретению могут включать один или более окисляющих веществ, которые экзотермически разлагаются, выделяя кислород после поджигания первого участка горючих источников тепла.
В качестве альтернативы или дополнения, горючие источники тепла по изобретению могут включать одно или более первых веществ, содействующих горению, которые выделяют энергию после поджигания первого участка горючих источников тепла, и одно или более вторых веществ, содействующих горению, которые отличаются от одного или нескольких первых веществ, содействующих горению, и которые выделяют кислород после поджигания первого участка горючих источников тепла.
Согласно одному варианту выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, включают по меньшей мере одну нитратную соль металла, имеющую температуру термического разложения, составляющую менее чем около 600°C, предпочтительнее менее чем около 400°C.
Предпочтительно, по меньшей мере одна нитратная соль металла, имеет температуру разложения, составляющую от около 150°C до около 600°C, предпочтительнее от около 200°C до около 400°C.
Согласно таким вариантам выполнения, когда на первый участок горючих источников тепла воздействует желтое пламя традиционной зажигалки или другое зажигательное устройство по меньшей мере одна нитратная соль металла разлагается, выделяя кислород и энергию. Это вызывает первоначальное повышение температуры горючих источников тепла и также способствует поджиганию горючих источников тепла. После полного разложения по меньшей мере одной нитратной соли металла горючие источники тепла продолжают горение при меньшей температуре.
Включение по меньшей мере одной нитратной соли металла предпочтительно, приводит к тому, что поджигание горючих источников тепла инициируется изнутри, а не только в точке на их поверхности. Предпочтительно, по меньшей мере одна нитратная соль металла распределяется по существу равномерно во всем объеме горючих источников тепла.
Как разъясняется выше, при использовании повышение температуры горючих источников тепла после поджигания их первого участка в результате разложения по меньшей мере одной нитратной соли металла отражается на увеличении температуры второго участка горючих источников тепла до первой «повышенной» температуры. При использовании в курительных изделиях по изобретению это предпочтительно, обеспечивает, что достаточное количество тепла передается от горючих источников тепла к образующему аэрозоль материалу курительных изделий, чтобы производить приемлемый аэрозоль во время начальных затяжек.
Как также разъясняется выше, постепенное уменьшение температуры горючих источников тепла после разложения по меньшей мере одной нитратной соли металла также отражается на последующем уменьшении температуры второго участка горючих источников тепла до второй «регулярной» температуры. При использовании в курительных изделиях по изобретению это предпочтительно, обеспечивает, что аэрозоль-генерирующий материал курительных изделий не подвергается термическому разложению и не сгорает.
Величину и продолжительность повышения температуры в результате разложения по меньшей мере одной нитратной соли металла можно предпочтительно, регулировать посредством природы и количества по меньшей мере одной нитратной соли металла в горючих источниках тепла.
Предпочтительно, по меньшей мере одна нитратная соль металла присутствует в горючих источниках тепла в количестве, составляющем от около 20% до около 50% от сухого веса горючих источников тепла.
Предпочтительно, по меньшей мере одна нитратная соль металла выбрана из группы, которую составляют нитрат калия, натрия нитрат, нитрат кальция, нитрат стронция, нитрат бария, нитрат лития, нитрат алюминия и нитрат железа
Предпочтительно, горючие источники тепла по изобретению включают по меньшей мере две различные нитратные соли металлов.
Согласно одному варианту выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, включают нитрат калия, нитрат кальция и нитрат стронция. Предпочтительно, нитрат калия присутствует в количестве, составляющем от около 5% до около 15% от сухого веса горючих источников тепла; нитрат кальция присутствует в количестве, составляющем от около 2% до около 10% от сухого веса горючих источников тепла; и нитрат стронция присутствует в количестве, составляющем от около 15% от веса до около 25% от сухого веса горючих источников тепла.
Согласно еще одному варианту выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, включают по меньшей мере один пероксид или надпероксид, который активно выделяет кислород при температуре, составляющей менее чем около 600°C, предпочтительнее при температуре, составляющей менее чем около 400°C.
Предпочтительно, по меньшей мере один пероксид или надпероксид активно выделяет кислород при температуре, составляющей от около 150°C до около 600°C, предпочтительнее от около 200°C до около 400°C, наиболее предпочтительно, при температуре, составляющей около 350°C.
При использовании, когда на первый участок горючих источников тепла воздействует желтое пламя традиционной зажигалки или другое зажигательное устройство по меньшей мере один пероксид или надпероксид разлагается, выделяя кислород. Это вызывает первоначальное повышение температуры горючих источников тепла и также способствует поджиганию горючих источников тепла. После полного разложения по меньшей мере одного пероксида или надпероксида, горючие источники тепла продолжают горение при меньшей температуре.
Включение по меньшей мере одного пероксида или надпероксида предпочтительно, приводит к тому, что поджигание горючих источников тепла инициируется изнутри, а не только в точке на их поверхности. Предпочтительно, по меньшей мере один пероксид или надпероксид распределяется по существу равномерно во всем объеме горючих источников тепла.
Как разъясняется выше, при использовании повышение температуры горючих источников тепла после поджигания их первого участка в результате разложения по меньшей мере одного пероксида или надпероксида отражается на увеличении температуры второго участка горючих источников тепла до первой «повышенной» температуры. При использовании в курительных изделиях по изобретению это предпочтительно, обеспечивает, что достаточное количество тепла передается от горючих источников тепла к образующему аэрозоль материалу курительных изделий, чтобы производить приемлемый аэрозоль во время начальных затяжек.
Как также разъясняется выше, постепенное уменьшение температуры горючих источников тепла после разложения по меньшей мере одного пероксида или надпероксида также отражается на последующем уменьшении температуры второго участка горючих источников тепла до второй «регулярной» температуры. При использовании в курительных изделиях по изобретению это предпочтительно, обеспечивает, что аэрозоль-генерирующий материал курительных изделий не подвергается термическому разложению и не сгорает.
Величину и продолжительность повышения температуры в результате разложения по меньшей мере одного пероксида или надпероксида можно предпочтительно, регулировать посредством природы и количества по меньшей мере одного пероксида в горючих источниках тепла.
По меньшей мере, один пероксид или надпероксид предпочтительно, присутствует в горючих источниках тепла в количестве, составляющем от около 20% до около 50% от сухого веса горючих источников тепла, предпочтительнее в количестве, составляющем от около 30% до около 50% от сухого веса горючих источников тепла.
Подходящие пероксиды и надпероксиды для использования в горючих источниках тепла по изобретению включают, без ограничения, пероксид кальция, пероксид стронция, пероксид магния, пероксид бария, пероксид лития, пероксид цинка, надпероксид калия и надпероксид натрия.
Предпочтительно, по меньшей мере один пероксид выбран из группы, которую составляют пероксид кальция, пероксид стронция, пероксид магния, пероксид бария и их комбинации. Включение по меньшей мере одного пероксида или надпероксида является особенно предпочтительным, когда горючие источники тепла по изобретению показывают собой горючие источники тепла на углеродной основе.
Горючие источники тепла по изобретению можно изготавливать, используя один или более подходящих углеродсодержащих материалов. Подходящие углеродсодержащие материалы хорошо известны в технике и включают, без ограничения, угольный порошок.
Если это желательно, один или более связующих материалов можно сочетать с одним или несколькими углеродсодержащими материалами. Один или более связующих материалов могут представлять собой органические связующие материалы, неорганические связующие материалы или их сочетание. Подходящие известные органические связующие материалы включают, без ограничения, следующие материалы: камеди, такие как, например, гуаровая камедь; модифицированные целлюлозы и производные целлюлозы, такие как, например, метилцеллюлоза, карбокси-метилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза и гидрокси-пропил-метилцеллюлоза; пшеничная мука; крахмалы; сахара; растительные масла; а также их сочетания.
Подходящие известные неорганические связующие материалы включают, без ограничения, следующие материалы: глины, такие как, например, бентонит и каолинит; алюмосиликатные производные, такие как, например, цемент, активированные щелочными металлами алюмосиликаты; силикаты щелочных металлов, такие как, например, силикаты натрия и силикаты калия; производные известняка, такие как, например, негашеная известь и гашеная известь; соединения и производные щелочноземельных металлов, такие как, например, магнезиальный цемент, сульфат магния, сульфат кальция, фосфат кальция и двухзамещенный фосфат кальция; а также соединения и производные алюминия, такие как, например, сульфат алюминия.
Согласно одному варианту выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, изготавливают из смеси, которая содержит следующие материалы: угольный порошок; модифицированная целлюлоза, такая как, например, карбоксиметилцеллюлоза; мука, такая как, например, пшеничная мука; и сахар, такие как, например, белый кристаллический сахар, полученный из свеклы.
Согласно еще одному варианту выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, изготавливают из смеси, содержащей угольный порошок, модифицированную целлюлозу, такую как, например, карбоксиметилцеллюлоза; и возможно, бентонит.
2
3
2
3
В качестве альтернативы или дополнения одного или нескольких связующих материалов, другие добавки можно также сочетать с одним или несколькими углеродсодержащими материалами, чтобы улучшать свойства горючих источников тепла. Подходящие добавки включают, без ограничения, добавки, которые способствуют консолидации горючих источников тепла (например, спекающие добавки, такие как карбонат кальция), добавки, которые улучшают горение горючих источников тепла (например, соединения калия и горючие соли щелочных металлов, например, соли калия, такие как хлорид калия и цитрат калия), а также добавки, которые способствуют разложению одного или нескольких газов, образующихся в результате горения горение горючих источников тепла, например, катализаторы, такие как оксид меди (CuO), оксид железа (FeO), порошок оксосиликата железа и оксид алюминия (AlO).
Один или более углеродсодержащих материалов предпочтительно, смешивают с одним или несколькими связующими материалами и другими добавками, если они используются, подвергают предварительному формованию, получая желательную форму. Смесь, включающую один или более углеродсодержащих материалов, один или более связующих материалов и другие добавки, можно подвергать предварительному формованию в желательную форму, используя любые подходящие известные способы формования керамических материалов, такие как, например, шликерное литье, экструзия, инжекционное формование, штамповочное уплотнение или прессование. Предпочтительно, смесь подвергают предварительному формованию в желательную форму путем прессования или экструзии.
Предпочтительно, смесь, включающую один или более углеродсодержащих материалов, один или более связующих материалов и другие добавки, подвергают предварительному формованию, изготавливая цилиндрический стержень. Однако следует отметить, что смесь, включающую один или более углеродсодержащих материалов, один или более связующих материалов и другие добавки, можно подвергать предварительному формованию, получая и другие желательные формы.
После формования цилиндрический стержень или другую желательную форму предпочтительно, высушивают, чтобы уменьшить ее влагосодержание.
Согласно первому варианту выполнения способа изготовления источника тепла, высушенный цилиндрический стержень подвергают пиролизу в неокислительной атмосфере при температуре, достаточной для обугливания одного или нескольких связующих материалов, если они присутствуют, и по существу полного удаления любых летучих веществ из цилиндрического стержня или другой формы.
Предпочтительно, цилиндрический стержень или другую желательную форму подвергают пиролизу в атмосфере азота при температуре, составляющей от около 700°C до около 900°C. По меньшей мере, одну нитратную соль металла можно вводить в горючие источники тепла по изобретению путем включения по меньшей мере одного предшественника нитрата металла в смесь, включающую один или более углеродсодержащих материалов, один или более связующих материалов и другие добавки, и последующего превращения по меньшей мере одного предшественника нитрата металла по меньшей мере в одну нитратную соль металла на месте использования, обрабатывая подвергнутый пиролизу предварительно сформованный цилиндрический стержень или другие формы водным раствором азотной кислоты.
По меньшей мере, один предшественник нитрата металла может представлять собой любой металл или металлосодержащие соединение, такое как, например, оксид металла или карбонат металла, который реагирует с азотной кислотой, образуя нитратную соль металла. Подходящие предшественники нитратных солей металлов включают, без ограничения, карбонат кальция, карбонат калия, оксид кальция, карбонат стронция, карбонат лития и доломит (двойной карбонат кальция и магния).
Предпочтительно, концентрация водного раствора азотной кислоты составляет от около 5% до около 50 мас.%, предпочтительнее от около 30% до около 40 мас.%. Кроме того, превращение по меньшей мере одного предшественника нитрата металла по меньшей мере в одну нитратную соль металла при обработке горючих источников тепла по изобретению азотной кислотой предпочтительно, повышает пористость горючих источников тепла, активирует структуру углерода за счет увеличения ее удельной поверхности и приводит к по существу равномерному распределению по меньшей мере одной нитратной соли металла во всем объеме горючих источников тепла.
Водный раствор азотной кислоты может дополнительно содержать одну или более растворимых в воде нитратных солей металлов, у которых температура термического разложения составляет менее чем около 400°C. Например, водный раствор азотной кислоты может дополнительно содержать нитрат калия. Кроме того, превращение по меньшей мере одного предшественника нитрата металла по меньшей мере в одну нитратную соль металла при обработке горючих источников тепла по изобретению азотной кислотой включающей одну или более по существу растворимых в воде нитратных солей металлов предпочтительно, насыщает горючие источники тепла одним или несколькими по существу растворимыми в воде нитратами.
В качестве альтернативы или дополнения по меньшей мере одну нитратную соль металла можно вводить в горючие источники тепла по изобретению путем непосредственного пропитывания подвергнутой пиролизу предварительно сформованной заготовки раствором, содержащим по меньшей мере одну нитратную соль металла.
Предпочтительно, горючие источники тепла по изобретению пропитывают водным раствором, содержащим по меньшей мере одну нитратную соль металла. Согласно особенно предпочтительно, варианту выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, пропитывают водным раствором, содержащим нитрат калия, нитрат кальция и нитрат стронция.
Горючие источники тепла по изобретению предпочтительно, пропитывают водными растворами, содержащими по меньшей мере одну нитратную соль металла. Предпочтительно, по меньшей мере одна нитратная соль металла имеет растворимость в воде, составляющую по меньшей мере около 30 г/100 мл при 25°C.
Однако следует отметить, что горючие источники тепла по изобретению можно, в качестве альтернативы, пропитывать неводными растворами, содержащими по меньшей мере одну нитратную соль металла.
Согласно второму варианту выполнения способа изготовления источника тепла, один или более углеродсодержащих материалов, один или более связующих материалов, другие добавки и по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, перемешивают и подвергают формованию, получая желательную форму, например, путем прессования или экструзии, не осуществляя стадию пиролиза. Этот способ предпочтительно, используют, когда по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, включает один или более материалов, выбранных из группы, которую составляют пероксиды, термитные смеси, интерметаллические материалы, магний, алюминий и цирконий.
Предпочтительно, горючие источники тепла по изобретению имеют массу, составляющую от около 300 мг до около 500 мг, предпочтительнее от около 400 мг до около 450 мг, перед пропитыванием раствором, содержащим по меньшей мере одну нитратную соль металла.
Пористость горючих источников тепла оказывает существенное влияние на их свойства поджигания и горения. Горючие источники тепла по изобретению предпочтительно, имеют пористость, составляющую от около 20% до около 80%, предпочтительнее от около 20% и 60%. Если в горючем источнике тепла содержится по меньшей мере одна нитратная соль металла, это предпочтительно, позволяет кислороду диффундировать в массу горючего источника тепла при достаточной скорости, чтобы поддерживать горение, в то время, когда разлагается по меньшей мере одна нитратная соль металла, и происходит горение.
Требуемую пористость можно легко обеспечивать в процессе изготовления горючих источников тепла по изобретению, используя традиционные способы и технологии, и ее можно измерять известным способом, используя ртутную порометрию и гелиевую пикнометрию.
Например, горючие источники тепла по изобретению, у которых пористость составляет от около 20% до около 80%, изготавливать, осуществляя пиролиз смеси, включающей углеродсодержащие материалы и одно или более подходящих известных порообразующих веществ. Подходящие известные порообразующие вещества включают, без ограничения, кукурузу, целлюлозные хлопья, стеараты, карбонаты, полиэтиленовые и полипропиленовые шарики, древесные гранулы и пробку.
В качестве альтернативы или дополнения, горючие источники тепла по изобретению можно обрабатывать кислотой, чтобы обеспечивать желательную пористость.
3
3
Предпочтительно, горючие источники тепла по изобретению имеют кажущуюся плотность, составляющую от около 0,6 г/см до около 1,0 г/см.
Горючие источники тепла по изобретению могут представлять собой «скрытые» горючие источники тепла. При упоминании в настоящем документе термин «скрытый горючий источник тепла» означает горючий источник тепла, в котором не содержатся какие-либо продольные воздушные проточные каналы. При упоминании в настоящем документе термин «продольный воздушный проточный канал» означает отверстие, проходящее через внутреннюю часть горючего источника тепла и распространяющееся на протяжении всей длины горючего источника тепла.
В качестве альтернативы, горючие источники тепла по изобретению могут включать по меньшей мере один продольный воздушный проточный канал. Например, горючие источники тепла по изобретению включают один, два или три продольных воздушных проточных канала. Согласно таким вариантам выполнения, горючие источники тепла, используемые в настоящем изобретении, предпочтительно, включают единственный продольный воздушный проточный канал, предпочтительнее единственный по существу центральный продольный воздушный проточный канал. Диаметр единственного продольного воздушного проточного канала предпочтительно, составляет от около 1,5 мм до около 3 мм.
Внутренняя поверхность по меньшей мере одного продольный воздушный проточный канал горючих источников тепла по изобретению может быть покрытой частично или полностью. Предпочтительно, покрытие распространяется на внутреннюю поверхность всех продольных воздушных проточных каналов.
Предпочтительно, покрытие включает слой твердого зернистого материала и является по существу воздухонепроницаемым. Предпочтительно, по существу воздухонепроницаемое покрытие имеет низкую теплопроводность. Покрытие может быть образовано из одного или нескольких подходящих материалов, которые имеют высокую термическую устойчивость и не горят при температуре горения горючих источников тепла. Подходящие материалы известны в технике и включают, например, глины, оксиды металлов, такие как оксид железа, оксид алюминия, диоксид титана, диоксид кремния, двойной оксид кремния и алюминия, диоксид циркония и диоксид церия, цеолиты, фосфат циркония и другие керамические материалы или их комбинации. Предпочтительные покровные материалы включают глины, стекла и оксид железа. Если это желательно, каталитические ингредиенты, такие как ингредиенты, которые способствуют окислению оксида углерода(II) до диоксида углерода, можно включать в покровный материал. Подходящие каталитические ингредиенты включают, например, платину, палладий, переходные металлы и их оксиды.
Предпочтительно, покрытие имеет толщину, составляющую от около 30 мкм до около 200 мкм, предпочтительнее от около 50 мкм до около 150 мкм.
Покрытие можно наносить на внутреннюю поверхность по меньшей мере одного продольного воздушного проточного канала горючих источников тепла, используя любой подходящий способ, такой как способы, описанные в US-A-5,040,551. Например, на внутреннюю поверхность каждого продольного воздушного проточного канала можно наносить покрытие, используя раствор или суспензию путем распыления, погружения или с помощью кисти. В качестве альтернативы, покрытие можно наносить путем вставления вкладыша в один или более продольных воздушных проточных каналов. Например, по существу воздухонепроницаемую полую трубку можно вставлять в каждый продольный воздушный проточный канал.
Согласно одному варианту выполнения, покрытие наносят на внутреннюю поверхность по меньшей мере одного продольного воздушного проточного канала горючих источников тепла, используя способ, описанный в международной патентной заявке WO-A2-2009/074870, когда горючие источники тепла изготавливают путем экструзии.
Если требуется, горючие источники тепла по изобретению могут включать один или более, предпочтительно, вплоть до шести включительно, продольных пазов, которые проходят на протяжении части или всей периферии горючих источников тепла. Если это желательно, горючие источники тепла по изобретению могут включать один или более продольных пазов и по меньшей мере один продольный воздушный проточный канал. В качестве альтернативы, горючие источники тепла по изобретению могут представлять собой скрытые горючие источники тепла, включающий один или более продольных пазов.
Горючие источники тепла по изобретению являются особенно подходящими для использования в курительных изделиях типа, описанного в международной патентной заявке WO-A-2009/022232. Однако следует отметить, что горючие источники тепла по изобретению можно также использовать в курительных изделиях, имеющих другие конструкции.
Курительные изделия по изобретению могут включать горючий источник тепла по изобретению и аэрозоль-генерирующий материал, находящийся непосредственно позади горючего источника тепла. Согласно таким вариантам выполнения, аэрозоль-генерирующий материал может примыкать к второму участку горючего источника тепла.
В качестве альтернативы, курительные изделия по изобретению могут включать горючий источник тепла по изобретению и аэрозоль-генерирующий материал, находящийся позади горючего источника тепла, в котором аэрозоль-генерирующий материал отделен от горючего источника тепла.
Предпочтительно, курительные изделия по изобретению включают горючий источник тепла по изобретению, обертнутый теплопроводящей и непроницаемой для кислорода огнестойкой оберткой.
Предпочтительно, по меньшей мере задняя часть горючего источника тепла курительных изделий по изобретению обернута в огнестойкую обертку.
Курительные изделия по изобретению могут включать горючий источник тепла по изобретению, обернутый в огнестойкую обертку на протяжении по существу всей его длины.
Однако предпочтительно, только задняя часть горючего источника тепла курительных изделий по изобретению обернута в огнестойкую обертку, таким образом, что передняя часть горючего источника тепла не обернута в огнестойкую обертку.
Предпочтительно, передняя часть горючего источника тепла, которая не обернута в огнестойкую обертку, составляет от около 4 мм до около 15 мм в длину, предпочтительнее от около 4 мм до около 8 мм в длину.
Предпочтительно, задняя часть горючего источника тепла, обернутая в огнестойкую обертку, составляет от около 2 мм до около 8 мм в длину, предпочтительнее от около 3 мм до около 5 мм в длину.
Предпочтительно, по меньшей мере задняя часть горючего источника тепла и по меньшей мере передняя часть аэрозоль-генерирующего материала курительных изделий по изобретению обернута в огнестойкую обертку. Согласно таким вариантам выполнения, огнестойкая обертка окружает и находится в непосредственном контакте с периферией по меньшей мере задней части горючего источника тепла и периферией по меньшей мере передней части аэрозоль-генерирующего материала курительных изделий. Как описано выше, если огнестойкая обертка является теплопроводящей, огнестойкая обертка, таким образом, обеспечивает термическое соединение между этими двумя компонентами курительных изделий.
По меньшей мере, задняя часть горючего источника тепла и весь аэрозоль-генерирующий материал курительных изделий по изобретению могут быть обернуты огнестойкой оберткой.
Однако предпочтительно, только передняя часть аэрозоль-генерирующего материала курительных изделий по изобретению обернута в огнестойкую обертку, таким образом, что задняя часть аэрозоль-генерирующего материала не обернута в огнестойкую обертку.
Предпочтительно, задняя часть аэрозоль-генерирующего материала, не обернутая в огнестойкую обертку, составляет по меньшей мере около 3 мм в длину. Другими словами, аэрозоль-генерирующий материал предпочтительно, проходит по меньшей мере около на 3 мм дальше по ходу за пределы огнестойкой обертки.
Предпочтительно, аэрозоль-генерирующий материал имеет длину, составляющую от около 5 мм до около 20 мм, предпочтительнее от около 8 мм до около 12 мм. Предпочтительно, передняя часть аэрозоль-генерирующего материала, обернутая в огнестойкую обертку, составляет от около 2 мм до около 10 мм в длину, предпочтительнее от около 3 мм до около 8 мм в длину, наиболее предпочтительно, от около 4 мм до около 6 мм в длину. Предпочтительно, задняя часть аэрозоль-генерирующего материала, не обернутая в огнестойкую обертку, составляет от около 3 мм до около 10 мм в длину. Другими словами, аэрозоль-генерирующий материал предпочтительно, проходит на расстояние, составляющее от около 3 мм до около 10 мм, дальше по ходу за пределы огнестойкой обертки. Предпочтительнее аэрозоль-генерирующий материал проходит по меньшей мере около на 4 мм дальше по ходу за пределы огнестойкой обертки.
Предпочтительно, аэрозоль-генерирующий материал курительных изделий по изобретению включает по меньшей мере один образующее аэрозоль вещество и материал, способный выделять летучие соединения при воздействии нагревания. Аэрозоль может быть видимым или невидимым и включать пары, а также газы и жидкие капли сконденсировавшихся паров.
По меньшей мере, одно образующее аэрозоль вещество может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля, и которые имеют высокую устойчивость к термическому разложению при температуре эксплуатации. Подходящие образующие аэрозоль вещества являются хорошо известными в технике и включают, например, многоатомные спирты, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина, и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или многоосновные карбоновые кислоты, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительные образующие аэрозоль вещества для использования в курительных изделиях по изобретению показывают собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и наиболее предпочтительно, глицерин.
Предпочтительно, материал, способный выделять летучие соединения при воздействии нагревания, представляет собой смесь материалов на растительной основе, предпочтительнее смесь гомогенизированных материалов на растительной основе. Например, аэрозоль-генерирующий материал может включать один или более материалов, полученных из растений, включающих, но не ограничиваясь этим, следующие: табак, чай, например, зеленый чай, перечная мята, лавр, эвкалипт, базилик, шалфей, вербена и эстрагон. Материал на растительной основе может содержать добавки, включающие, но не ограничиваясь этим, следующие: увлажняющие вещества, ароматизирующие вещества, связующие материалы и их смеси. Предпочтительно, материал на растительной основе состоит, в основном, из табачного материала, наиболее предпочтительно, из гомогенизированного табачного материала.
Курительные изделия по изобретению предпочтительно, дополнительно включают расширительную камеру, расположенную позади аэрозоль-генерирующего материала. Включение расширительной камеры предпочтительно, обеспечивает дополнительное охлаждение образующегося аэрозоля посредством переноса тепла от горючего источника тепла к производящему аэрозоль материалу. Расширительная камера также предпочтительно, позволяет регулировать общую длину курительных изделий по изобретению на желательном уровне, например, получать длину, подобную длине традиционных сигарет, посредством соответствующего выбора длины расширительной камеры. Предпочтительно, расширительная камера представляет собой продолговатую полую трубку.
Курительные изделия по изобретению могут также дополнительно включать мундштук, расположенный позади аэрозоль-генерирующего материала и, если она присутствует, позади расширительной камеры. Мундштук может, например, включать фильтр, имеющий один или более сегментов. Фильтр может включать один или более сегментов, содержащие ацетат целлюлозы, бумагу или другие подходящие известные фильтровальные материалы. Предпочтительно, встроенный мундштук имеет низкую эффективность фильтрования, предпочтительнее очень низкую эффективность фильтрования. В качестве альтернативы или дополнения, фильтр может включать один или более сегментов, содержащих абсорбенты, адсорбенты, ароматизирующие вещества, и другие аэрозольные модификаторы и добавки, используемые в фильтрах для традиционных сигарет, или их комбинации.
Если это желательно, можно обеспечивать вентиляцию в месте, расположенном позади горючего источника тепла курительных изделий по изобретению. Например, если она присутствует, вентиляцию можно обеспечивать на протяжении всего встроенного мундштука курительных изделий по изобретению.
Курительные изделия по изобретению можно изготавливать, используя известные способы и устройства.
Далее настоящее изобретение будет подробно описано исключительно посредством примеров со ссылками на сопровождающие чертежи, в числе которых:
Фиг.1 - схематичное продольное сечение курительного изделия по изобретению;
Фиг.2a - график температуры заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно первому варианту выполнения после поджигания его переднего конца;
Фиг.2b - график температуры заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно первому варианту выполнения в процессе последующего горения горючего источника тепла;
Фиг.3a - график температуры аэрозоль-генерирующего материала курительного изделия согласно первому варианту выполнения в процессе горения его горючего источника тепла;
Фиг.3b - график коэффициента поглощения при 320 нм аэрозоля, производимого курительным изделием согласно первому варианту выполнения, как функцию числа затяжек;
Фиг.4a - график температуры заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно второму варианту выполнения после поджигания его переднего конца;
Фиг.4b - график температуры заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно второму варианту выполнения в процессе последующего горения горючего источника тепла;
Фиг.5a - график температуры аэрозоль-генерирующего материала курительного изделия согласно второму варианту выполнения;
Фиг.5b - график коэффициента поглощения при 320 нм аэрозоля, производимого курительным изделием согласно второму варианту выполнения, как функцию числа затяжек;
Фиг.6a - вид сверху переднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно третьему варианту выполнения; и
Фиг.6b - продольное сечение горючего источника тепла курительного изделия согласно третьему варианту выполнения;
Фиг.7 - график температуры заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно четвертому варианту выполнения после поджигания его переднего конца;
Фиг.8 - график температуры заднего конца горючих источников тепла следующих изделий: (i) курительное изделие согласно пятому варианту выполнения; (ii) курительное изделие согласно шестому варианту выполнения; (iii) первое сравнительное курительное изделие; и (iv) второе сравнительное курительное изделие после поджигания соответствующего переднего конца;
Фиг.9a - график температуры заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно седьмому варианту выполнения после поджигания его переднего конца;
Фиг.9b - график температуры заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно седьмому варианту выполнения в процессе последующего горения горючего источника тепла;
Фиг.10 - график температуры заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно восьмому варианту выполнения после поджигания его переднего конца;
Фиг.11 - график температуры заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно девятому варианту выполнения после поджигания его переднего конца; и
Фиг.12 - график температуры горючих источников тепла следующих изделий: (i) курительное изделие согласно девятому варианту выполнения; (ii) третье сравнительное курительное изделие; и (iii) четвертое сравнительное курительное изделие после поджигания соответствующего переднего конца; и
Фиг.13 - график температуры горючих источников тепла следующих изделий: (i) курительное изделие согласно четвертому варианту выполнения; (ii) пятое сравнительное курительное изделие; и (iii) шестое сравнительное курительное изделие после поджигания соответствующего переднего конца.
На графиках, представленных на Фиг.2a, 2b, 3a, 4a, 4b, 5a, 7, 8, 9a, 9b, 10, 11, 12 и 13, нулевой момент времени означает время первой затяжки.
Курительное изделие 2, показанное на Фиг.1, имеет полную длину, составляющую 70 мм и диаметр, составляющий 7,9 мм, причем оно включает горючий источник тепла 4 по изобретению, аэрозоль-генерирующий материал 6, продолговатую расширительную камера 8 и мундштук 10. Как показано на Фиг.1, горючий источник тепла 4, аэрозоль-генерирующий материал 6, продолговатая расширительная камера 8 и мундштук находятся в торцевом коаксиальном соединении, и их обертывает внешний оберточный материал из папиросной бумаги 12, имеющей низкую воздухопроницаемость.
Горючий источник тепла 4 составляет 11 мм в длину и 7,8 мм в диаметре и включает центральный воздушный проточный канал 16, имеющий круглое поперечное сечение, который проходит в продольном направлении через горючий источник тепла 4. По существу воздухонепроницаемое термостойкое частично спеченное стеклянное покрытие 14, имеющее толщину 80 мкм, нанесено на внутреннюю поверхность центрального воздушного проточного канала 16, который составляет 2 мм в диаметре.
3
Аэрозоль-генерирующий материал 6, который составляет 10 мм в длину и 7,8 мм в диаметре и имеет плотность 0,8 г/см, расположен непосредственно позади горючего источника тепла 4. Аэрозоль-генерирующий материал 6 включает цилиндрический штранг из гомогенизированного табачного материала 18, который включает глицерин в качестве образующего аэрозоль вещества, и его окружает фильтрующая штранговая обертка 20. Гомогенизированный табачный материал 18 состоит из ориентированных в продольном направлении волокон экструдированного табачного материала.
Огнестойкая обертка 22 в виде трубки из алюминиевой фольги, имеющая толщину 20 мкм, длину 9 мм и диаметр 7,8 мм, окружает и находится в контакте с задней частью 4b горючего источника тепла 4, составляющей 4 мм в длину и примыкающей к передней части 6a аэрозоль-генерирующего материала 6, составляющей 5 мм в длину. Как показано на Фиг.1, передняя часть 4a горючего источника тепла 4, составляющая 7 мм в длину, и задняя часть 6b аэрозоль-генерирующего материала 6, составляющая 5 мм в длину, не окружены огнестойкой оберткой 22.
Продолговатая расширительная камера 8, которая составляет 42 мм в длину и 7,8 мм в диаметре, расположена позади аэрозоль-генерирующего материала 6 и включает цилиндрическую открытую с обоих торцов трубку из картона 24. Мундштук 10 курительного изделия 2, который составляет 7 мм в длину и 7,8 мм в диаметре, расположен позади расширительной камеры 8 и включает цилиндрический штранг, который составляет жгут из ацетата целлюлозы 26, имеющий очень низкую эффективность фильтрования, и его окружает фильтрующая штранговая обертка 28. Мундштук 10 может быть окружен ободковой бумагой (не показано на чертеже).
При использовании потребитель поджигает горючий источник тепла 4 и затем втягивает воздух через центральный воздушный проточный канал 16 дальше по ходу по направлению к мундштуку 10. Передняя часть 6a аэрозоль-генерирующего материала 6 нагревается, главным образом, за счет передачи тепла через примыкающую негорящую заднюю часть 4b горючего источника тепла 4 и огнестойкую обертку 22. Втянутый воздух нагревается по мере того, как он проходит через центральный воздушный проточный канал 16, а затем нагревает аэрозоль-генерирующий материал 6 путем конвекции. При нагревании аэрозоль-генерирующего материала 6 он выделяет летучие и полулетучие соединения, включающие образующее аэрозоль вещество из аэрозоль-генерирующего материала 18, которые захватываются потоком нагретого воздуха по мере того, как он проходит через аэрозоль-генерирующий материал. Нагретый воздух и захваченные им соединения проходят далее через расширительную камеру 8, охлаждаются и конденсируются, образуя аэрозоль, который проходит через мундштук в полость рта потребителя около при температуре окружающей среды.
Для изготовления курительного изделия 2 прямоугольный кусок огнестойкой обертки 22 приклеивают к папиросной бумаге 12. Горючий источник тепла 4, штранг аэрозоль-генерирующего материала 6 и расширительную камеру 8 надлежащим образом ориентируют и располагают на папиросной бумаге 12 с прикрепленным огнестойкой оберткой 22. Папиросную бумагу 12 с прикрепленным огнестойкой оберткой 22 обертывают вокруг задней части 4b горючего источника тепла 4, аэрозоль-генерирующего материала 6 и расширительной камеры 8 и приклеивают. Мундштук 10 прикрепляют к открытому торцу расширительной камеры, используя известную технологию присоединения фильтров.
Сборку курительных изделий согласно первому варианту выполнения, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя горючие источники тепла согласно первому варианту выполнения, изготовленные в соответствии с примером 1.
Сборку курительных изделий согласно второму варианту выполнения, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя горючие источники тепла согласно второму варианту выполнения, изготовленные в соответствии с примером 2.
Сборку курительных изделий согласно третьему варианту выполнения, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя горючие источники тепла согласно третьему варианту выполнения, изготовленные в соответствии с примером 3.
Сборку курительных изделий согласно четвертому варианту выполнения, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя горючие источники тепла согласно четвертому варианту выполнения, изготовленные в соответствии с примером 4.
Сборку курительных изделий согласно пятому варианту выполнения, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя горючие источники тепла согласно пятому варианту выполнения, изготовленные в соответствии с примером 5.
Сборку курительных изделий согласно шестому варианту выполнения, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя горючие источники тепла согласно пятому варианту выполнения, изготовленные в соответствии с примером 5.
Сборку первых сравнительных курительных изделий, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя первые сравнительные горючие источники тепла, изготовленные в соответствии с примером 5.
Сборку вторых сравнительных курительных изделий, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя вторые сравнительные горючие источники тепла, изготовленные в соответствии с примером 5.
Сборку курительных изделий согласно седьмому варианту выполнения, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя горючие источники тепла согласно седьмому варианту выполнения, изготовленные в соответствии с примером 6.
Сборку курительных изделий согласно восьмому варианту выполнения, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя горючие источники тепла согласно восьмому варианту выполнения, изготовленные в соответствии с примером 7.
Сборку курительных изделий согласно девятому варианту выполнения, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя горючие источники тепла согласно девятому варианту выполнения, изготовленные в соответствии с примером 8.
Сборку третьих сравнительных курительных изделий, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя третьи сравнительные горючие источники тепла, изготовленные в соответствии с примером 9.
Сборку четвертых сравнительных курительных изделий, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя четвертые сравнительные горючие источники тепла, изготовленные в соответствии с примером 9.
Сборку пятых сравнительных курительных изделий, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя пятые сравнительные горючие источники тепла, изготовленные в соответствии с примером 10.
Сборку шестых сравнительных курительных изделий, имеющих структуру, которая показана на Фиг.1 и описана выше, осуществляли, используя шестые сравнительные горючие источники тепла, изготовленные в соответствии с примером 10.
Пример 1
3
Горючие источники тепла согласно первому варианту выполнения изготавливали путем смешивания 525 г угольного порошка, 225 г карбоната кальция (CaCO), 51,75 г цитрата калия, 84 г модифицированной целлюлозы, 276 г муки, 141,75 г сахара и 21 г кукурузного масла с 579 г деионизированной воды для получения водной суспензии.
Водную суспензию затем экструдировали через матрицу, причем центральное отверстие матрицы имело круглое поперечное сечение, диаметр которого составлял 8,7 мм, изготавливая цилиндрические стержни, у которых длина составляла около от 20 до 22 см, и диаметр составлял около от 9,1 до 9,2 мм. Единственный продольный проточный воздушный канал изготавливали в цилиндрических стержнях, используя сердечник, имеющий круглое поперечное сечение с внешним диаметром, составляющим около 2 мм, и установленный в центральном положении в отверстии матрицы. В процессе экструзии цилиндрических стержней стеклянную покровную суспензию прокачивали через питающий канал, проходящий через центр сердечника, изготавливая тонкое покрытие, толщина которого составляет около от 150 до 300 мкм, на внутренней поверхности единственного продольного проточного воздушного канала.
Цилиндрические стержни высушивали при температуре, составляющей около от 20 до 25°C, и относительной влажности, составляющей от 40 до 50%, в течение периода, составляющего от около 12 часов до около 72 часов, а затем подвергали пиролизу в атмосфере азота при 750°C в течение около 240 минут.
После пиролиза цилиндрические стержни разрезали и обрабатывали для получения определенного диаметра, используя шлифовальный станок, и изготавливали отдельные горючие источники тепла, у которых длина составляла около 11 мм, диаметр составлял около 7,8 мм, и сухая масса составляла около 400 мг.
3
Отдельные горючие источники тепла высушивали при 130°C в течение около одного часа и затем помешали в водный раствор азотной кислоты, концентрация которой составляла 38 мас.%, причем данный раствор был насыщен нитратом калия (KNO).
Около через 5 минут отдельные горючие источники тепла извлекали из раствора и высушивали при 130°C в течение около одного часа.
После высушивания отдельные горючие источники тепла снова помещали в водный раствор азотной кислоты, концентрация которой составляла 38 мас.%, причем данный раствор был насыщен нитратом калия (KNO3).
Около через 5 минут отдельные горючие источники тепла извлекали из раствора и высушивали при 130°C в течение около одного часа, затем при 160°C в течение около одного часа и, наконец, при 200°C в течение около одного часа.
Высушенные отдельные горючие источники тепла содержали вещество, содействующее горению, (нитрат калия), содержание которого составляло около 39% от сухого веса горючего источника тепла.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно первому варианту выполнения после поджигания переднего конца горючего источника тепла измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.2a.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно первому варианту выполнения в процессе последующего горения горючего источника тепла также измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.2b.
Температуру аэрозоль-генерирующего материала курительного изделия согласно первому варианту выполнения в процессе горения горючего источника тепла измеряли, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P2 на Фиг.1) на 2 мм позади горючего источника тепла. Результаты показаны на Фиг.3a.
Коэффициент поглощения аэрозоля, образующегося в процессе каждой затяжки курительного изделия согласно первому варианту выполнения измеряли, используя оптический спектрометр в ультрафиолетовом и видимом диапазонах с оптической ячейкой, предназначенной для записи данных в ближней инфракрасной области при 320 нм. Результаты, которые показывают плотность образующегося аэрозоля, показаны на Фиг.3b.
Для получения профилей, показанных на Фиг.2a-3b, горючие источники тепла курительных изделий согласно первому варианту выполнения поджигали, используя желтое пламя традиционной зажигалки. Затяжки по 55 мл (объем затяжки) затем производили в течение 2 секунд (продолжительность затяжки) каждые 30 секунд (частота затяжек), используя курительное устройство.
Пример 2
Горючие источники тепла согласно второму варианту выполнения изготавливали путем смешивания 639 г угольного порошка, 51,75 г цитрата калия, 195,5 г оксида меди (CuO), 111 г кукурузы, 84 г модифицированной целлюлозы, 276 г муки, 21 г кукурузного масла и 141,75 г сахара с 579 г деионизированной воды для получения водной суспензии.
Водную суспензию затем экструдировали через матрицу, причем центральное отверстие матрицы имело круглое поперечное сечение, диаметр которого составлял 8,7 мм, изготавливая цилиндрические стержни, у которых длина составляла около от 20 до 22 см, и диаметр составлял около от 9,1 до 9,2 мм. Единственный продольный проточный воздушный канал изготавливали в цилиндрических стержнях, используя сердечник, имеющий круглое поперечное сечение с внешним диаметром, составляющим около 2 мм, и установленный в центральном положении в отверстии матрицы. В процессе экструзии цилиндрических стержней стеклянную покровную суспензию прокачивали через питающий канал, проходящий через центр сердечника, изготавливая тонкое покрытие, толщина которого составляет около от 150 до 300 мкм, на внутренней поверхности единственного продольного проточного воздушного канала.
Цилиндрические стержни высушивали при температуре, составляющей около от 20 до 25°C, и относительной влажности, составляющей от 40 до 50%, в течение периода, составляющего от около 12 часов до около 72 часов, а затем подвергали пиролизу в атмосфере азота при 750°C в течение около 240 минут.
После пиролиза цилиндрические стержни разрезали и выравнивали, чтобы получить определенный диаметр, используя шлифовальный станок, и изготавливали отдельные горючие источники тепла, у которых длина составляла около 11 мм, диаметр составлял около 7,8 мм, и сухая масса составляла около 425 мг. Результаты элементного анализа горючих источников тепла показаны ниже в таблице 1:
Таблица 1
Элемент
Количество (мас.%)
Кальций
1
Калий
1,9
Медь
16,6
Углерод
80
2
Рентгеновский дифракционный анализ горючих источников тепла показал, что основная масса CuO восстановилась до металлической меди в процессе пиролиза, причем также присутствовали в незначительных количествах фазы CuO и CuO.
3
2
3
3
2
2
Отдельные горючие источники тепла высушивали при 130°C в течение около одного часа и затем помещали в водный раствор, содержащий 34 мас.% нитрата стронция (Sr(NO)), 16 мас.% нитрата калия (KNO) и 11 мас.% нитрата кальция (Ca(NO)×4HO), который предварительно нагревали до температуры, составляющей от около 80°C до около 85°C. Около через 15 минут отдельные горючие источники тепла извлекали из раствора и выдерживали в деионизированной воде в течение около от 5 до 30 секунд. Отдельные горючие источники тепла затем извлекали из деионизированной воды и высушивали, сначала при температуре окружающей среды в течение около одного часа и затем при 130°C в течение около одного часа.
Высушенные отдельные горючие источники тепла содержали вещество, содействующее горению, (нитрат стронция, нитрат калия и нитрат кальция), содержание которого составляло около 33% от сухого веса горючего источника тепла.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно второму варианту выполнения после поджигания переднего конца горючего источника тепла измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.4a.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно второму варианту выполнения в процессе последующего горения горючего источника тепла также измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией T1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.4b.
Температуру аэрозоль-генерирующего материала курительного изделия согласно второму варианту выполнения в процессе горения горючего источника тепла измеряли, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P2 на Фиг.1) на 2 мм позади горючего источника тепла. Результаты показаны на Фиг.5a.
Коэффициент поглощения аэрозоля, образующегося в процессе каждой затяжки курительного изделия согласно второму варианту выполнения измеряли, используя оптический спектрометр в ультрафиолетовом и видимом диапазонах с оптической ячейкой, предназначенной для записи данных в ближней инфракрасной области при 320 нм. Результаты, которые показывают плотность образующегося аэрозоля, показаны на Фиг.5b.
Для получения профилей, показанных на Фиг.4a-5b, передние концы горючих источников тепла курительных изделий согласно второму варианту выполнения поджигали, используя желтое пламя традиционной зажигалки. Затяжки по 55 мл (объем затяжки) затем производили в течение 2 секунд (продолжительность затяжки) каждые 30 секунд (частота затяжек), используя курительное устройство.
Фиг.2a и 4a показывают, что после поджигания температура задних концов горючих источников тепла курительных изделий согласно первому и второму вариантам выполнения изобретения, соответственно, быстро повышается до уровня, составляющего от около 650°C до около 750°C, в результате разложения содержащихся в них нитратных солей.
Согласно обоим вариантам выполнения, горение углерода в горючих источниках тепла распространяется в то же самое время, как разложение содержащихся в них нитратных солей, от переднего конца горючих источников тепла, где находится желтое пламя зажигалки, на протяжении всей длины горючих источников тепла. Это четко показывает изменение цвета на поверхности горючих источников тепла вследствие последующего движения дефлаграционного фронта от переднего конца к заднему концу горючих источников тепла.
После первоначального повышения температуры в результате разложения нитратных соли металлов температура заднего конца горючих источников тепла курительных изделий согласно первому и второму вариантам выполнения изобретения предпочтительно, снижается до температуры на уровне от около 200°C до около 350°C, как показано на Фиг.2b и Фиг.4b, соответственно.
Как показано на Фиг.3a и 3b и Фиг.6a и 6b, Первоначальное повышение температуры и быстрое поджигание горючих источников тепла курительных изделий согласно первому и второму вариантам выполнения изобретения в результате разложения содержащихся в них нитратных солей предпочтительно, быстро повышает температуру производящих аэрозоль материалов курительных изделий до уровня, на котором летучие органические соединения, придающие запах и вкус, образуются из производящих аэрозоль материалов в достаточных количествах, чтобы производить приемлемый для ощущения аэрозоль уже во время первой затяжки.
Кроме того, уменьшение температуры горючих источников тепла курительных изделий согласно первому и второму вариантам выполнения изобретения в результате разложения содержащихся в них нитратных солей предпочтительно, обеспечивает, что температура производящих аэрозоль материалов курительных изделий не достигает уровня, на котором происходит горение или термическое разложение производящих аэрозоль материалов.
Пример 3
Горючие источники тепла согласно третьему варианту выполнения изготавливали путем смешивания 750 г угольного порошка, 51,75 г цитрата калия, 84 г модифицированной целлюлозы, 276 г муки, 141,75 г сахара и 21 г кукурузного масла с 579 г деионизированной воды для получения водной суспензии.
Водную суспензию затем экструдировали через матрицу, причем центральное отверстие матрицы имело круглое поперечное сечение, диаметр которого составлял 8,7 мм, изготавливая цилиндрические стержни, у которых длина составляла около от 20 до 22 см, и диаметр составлял около от 9,1 до 9,2 мм. Единственный продольный проточный воздушный канал изготавливали в цилиндрических стержнях, используя сердечник, имеющий круглое поперечное сечение с внешним диаметром, составляющим около 2 мм, и установленный в центральном положении в отверстии матрицы. В процессе экструзии цилиндрических стержней стеклянную покровную суспензию прокачивали через питающий канал, проходящий через центр сердечника, изготавливая тонкое покрытие, толщина которого составляет около от 150 до 300 мкм, на внутренней поверхности единственного продольного проточного воздушного канала.
Цилиндрические стержни высушивали при температуре, составляющей около от 20 до 25°C, и относительной влажности, составляющей от 40 до 50%, в течение периода, составляющего от около 12 часов до около 72 часов, а затем подвергали пиролизу в атмосфере азота при 750°C в течение около 240 минут.
После пиролиза цилиндрические стержни разрезали и обрабатывали для получения определенного диаметра, используя шлифовальный станок, и изготавливали отдельные горючие источники тепла, у которых длина составляла около 11 мм, диаметр составлял около 7,8 мм, и сухая масса составляла около 425 мг и затем высушенный при 130°C в течение около одного часа.
Как показано на Фиг.6a и 6b, четыре разделенных равными расстояниями продольных паза, у которых длина составляла 9 мм при измерении от переднего конца горючего источника тепла, и диаметр составлял между 1,5 мм до около 1,8 мм, изготавливали на протяжении окружающей внешней поверхности каждого отдельного горючего источника тепла, используя электрическую дрель. Суспензию, содержащую 1 мас.% нитроцеллюлозы в качестве связующего материала и 66 мас.% циркония в ацетоне, помещали в каждый из продольных пазов на протяжении окружающей внешней поверхности отдельных горючих источников тепла, используя шприц.
Отдельные горючие источники тепла затем высушивали при 130°C в течение около одного часа.
Высушенные отдельные горючие источники тепла содержали вещество, содействующее горению, (цирконий), содержание которого составляло около 20% от сухого веса горючего источника тепла.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно третьему варианту выполнения после поджигания переднего конца горючего источника тепла измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно третьему варианту выполнения в процессе последующего горения горючего источника тепла также измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала.
В обоих случаях горючие источники тепла курительных изделий согласно третьему варианту выполнения поджигали, используя желтое пламя традиционной зажигалки. Затяжки по 55 мл (объем затяжки) затем производили в течение 2 секунд (продолжительность затяжки) каждые 30 секунд (частота затяжек), используя курительное устройство.
После поджигания температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно третьему варианту выполнения повышается до около 500°C в результате реакции кислорода и циркония в четырех продольных пазах, проходящих на протяжении окружности горючего источника тепла. Как проиллюстрировано представленной ниже схемой реакции, эта реакция является высокоэкзотермической и производит инертные частицы диоксида циркония:
2
2
Zr+O→ZrO+ΔΕ(-1081 кДж/моль)
Хотя, как показано на Фиг.6b, четыре продольных паза не проходят от переднего конца к заднему концу горючего источника тепла, они все же проходят под огнестойкой оберткой курительного изделия согласно третьему варианту выполнения. Согласно данному варианту выполнения, тепло, выделяющееся после поджигания переднего конца горючего источника тепла в результате реакции циркония и кислорода, таким образом, переносится непосредственно за счет теплопроводности к производящему аэрозоль материалу через огнестойкую обертку. Это предпочтительно, быстро повышает температуру аэрозоль-генерирующего материала курительного изделия согласно третьему варианту выполнения до уровня, на котором летучие органические соединения, придающие запах и вкус, образуются из производящих аэрозоль материалов в достаточных количествах, чтобы производить приемлемый для ощущения аэрозоль уже во время первой затяжки.
Экзотермическая реакция кислорода и циркония в четыре продольных пазах горючего источника тепла производит достаточное количество энергии, а также тепло переносится к производящему аэрозоль материалу курительного изделия через огнестойкую обертку, и энергия выделяется в виде излучения во всем объеме горючего источника тепла. Это инициирует горение углерода в горючем источнике тепла.
После первоначального повышения температуры в результате реакции кислорода и циркония, в которой образуется диоксид циркония, температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно третьему варианту выполнения предпочтительно, также снижается до температуры, составляющей от около 200°C до около 400°C в процессе последующего горения горючего источника тепла. Уменьшение температуры горючего источника тепла согласно третьему варианту выполнения после реакции кислорода и содержащегося в нем циркония предпочтительно, обеспечивает, что температура аэрозоль-генерирующего материала курительного изделия согласно третьему варианту выполнения не достигает уровня, на котором происходит горение или термическое разложение аэрозоль-генерирующего материала.
Согласно третьему варианту выполнения, который описан выше, цирконий помещают в четыре разделенных равными расстояниями продольных паза, расположенных на протяжении окружности горючего источника тепла. Однако следует отметить, что цирконий и другие материалы, которые выделяют энергию после поджигания переднего конца горючих источников тепла можно наносить или другим способом помещать в более чем четыре или менее чем четыре паза, расположенных на протяжении окружности горючих источников тепла по изобретению.
Кроме того, следует отметить, что горючие источники тепла по изобретению могут включать один или более материалов, которые выделяют энергию после поджигания переднего конца горючих источников тепла, в других положениях.
Пример 4
Горючие источники тепла согласно четвертому варианту выполнения изготавливали путем смешивания 135 г угольного порошка, 150 г пероксида кальция (чистота 75%) и 15 г карбоксиметилцеллюлозы со 180 г деионизированной воды для получения гранулированной смеси.
Гранулированную смесь затем экструдировали через матрицу, причем центральное отверстие матрицы имело круглое поперечное сечение, диаметр которого составлял 7,6 мм, изготавливая цилиндрические стержни, у которых длина составляла около от 20 до 25 см, и диаметр составлял около 7,8 мм. Единственный продольный воздушный проточный канал изготавливали в цилиндрических стержнях, используя сердечник, имеющий круглое поперечное сечение с внешним диаметром, составляющим около 2 мм, и установленный в центральном положении в отверстии матрицы. Глиняную покровную суспензию наносили на внутреннюю поверхность единственного продольного воздушного проточного канала, изготавливая тонкое покрытие, толщина которого составляет около от 150 до 300 мкм, на внутренней поверхности единственного продольного проточного воздушного канала.
Цилиндрические стержни высушивали при температуре, составляющей около от 20 до 25°C, и относительной влажности, составляющей от 40 до 50%, в течение периода, составляющего от около 12 часов до около 48 часов. После высушивания, цилиндрические стержни разрезали и изготавливали отдельные горючие источники тепла, у которых длина составляла около 13 мм, и диаметр составлял около 7,8 мм. Отдельные горючие источники тепла затем высушивали при 130°C в течение около одного часа. Высушенные отдельные горючие источники тепла имели массу, составляющую около 500 мг.
Высушенные отдельные горючие источники тепла содержали вещество, содействующее горению, (пероксид кальция), содержание которого составляло около 38% от сухого веса горючего источника тепла.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно четвертому варианту выполнения после поджигания переднего конца горючего источника тепла измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.7.
Для получения профиля, который показан на Фиг.7, передний конец горючего источника тепла курительного изделия согласно четвертому варианту выполнения поджигали, используя желтое пламя традиционной зажигалки. Затяжки по 55 мл (объем затяжки) затем производили в течение 2 секунд (продолжительность затяжки) каждые 30 секунд (частота затяжек), используя курительное устройство.
На Фиг.7 показано, что после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно четвертому варианту выполнения быстро повышается до температуры, составляющей от около 500°C до около 600°C, в результате разложения содержащегося в нем пероксида кальция.
Горение углерода в горючем источнике тепла распространяется в то же самое время, как разложение содержащегося в нем пероксида кальция, от переднего конца горючего источника тепла, где находится желтое пламя зажигалки, на протяжении всей длины горючего источника тепла. Это четко показывает изменение цвета на поверхности горючего источника тепла вследствие последующего движения дефлаграционного фронта от переднего конца к заднему концу горючего источника тепла.
После первоначального повышения температуры в результате разложения пероксида кальция, температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно четвертому варианту выполнения предпочтительно, снижается до температуры, составляющей менее чем около 375°C.
Первоначальное повышение температуры и быстрое поджигание горючего источника тепла курительного изделия согласно четвертому варианту выполнения в результате разложения содержащегося в нем пероксида кальция предпочтительно, быстро повышает температуру аэрозоль-генерирующего материала курительного изделия до уровня, на котором летучие органические соединения, придающие запах и вкус, образуются из аэрозоль-генерирующего материала в достаточных количествах, чтобы производить приемлемый для ощущения аэрозоль уже во время первой затяжки.
Кроме того, уменьшение температуры горючего источника тепла курительного изделия согласно четвертому варианту выполнения в результате разложения содержащегося в нем пероксида кальция предпочтительно, обеспечивает, что температура аэрозоль-генерирующего материала курительного изделия не достигает уровня, на котором происходит горение или термическое разложение аэрозоль-генерирующего материала.
Пример 5
Горючие источники тепла согласно пятому варианту выполнения и шестому варианту выполнения, содержащие вещество, содействующее горению, (пероксид кальция), содержание которого показано в таблице 2, изготавливали, как в примере 4, путем смешивания компонентов, показанных в таблице 2, для получения гранулированной смеси.
Первые сравнительные горючие источники тепла и вторые сравнительные горючие источники тепла, содержащие вещество, содействующее горению, (пероксид кальция), содержание которого показано в таблице 2, также изготавливали, как в примере 4, путем смешивания компонентов, показанных в таблице 2 для получения гранулированной смеси.
Температуру заднего конца горючих источников тепла следующих изделий: (i) курительное изделие согласно пятому варианту выполнения; (ii) курительное изделие согласно шестому варианту выполнения; (iii) первое сравнительное курительное изделие; и (iv) второе сравнительное курительное изделие после поджигания переднего конца горючих источников тепла измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.8.
Таблица 2
Горючий источник тепла
Пятый вариант выполнения
Шестой вариант выполнения
Первый сравнительный источник тепла
Второй сравнительный источник тепла
Угольный порошок (г)
45
55
60
65
Пероксид кальция (чистота 75%) (г)
50
40
35
30
Карбоксиметилцеллюлоза (г)
5
5
5
5
Деионизированная вода (г)
60
61
61
62
Содержание вещества, содействующего горению (пероксид кальция) (в процентах от сухого веса горючего источника тепла)
38
30
26
23
Для получения профилей, показанных на Фиг.8, передние концы горючих источников тепла следующих изделий: (i) курительное изделие согласно пятому варианту выполнения; (ii) курительное изделие согласно шестому варианту выполнения; (iii) первое сравнительное курительное изделие; и (iv) второе сравнительное курительное изделие поджигали, используя желтое пламя традиционной зажигалки. Затяжки по 55 мл (объем затяжки) затем производили в течение 2 секунд (продолжительность затяжки) каждые 30 секунд (частота затяжек), используя курительное устройство.
На Фиг.8 показано, что после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно пятому варианту выполнения, содержащего пероксид кальция, содержание которого составляет около 38% от сухого веса горючего источника тепла, быстро повышается до температуры, составляющей от около 650°C до около 750°C, в результате разложения содержащегося в нем пероксида кальция.
На Фиг.8 также показано, что после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно шестому варианту выполнения, содержащего пероксид кальция, содержание которого составляет около 30% от сухого веса горючего источника тепла, быстро повышается до температуры, составляющей от около 450°C до около 500°C, в результате разложения содержащегося в нем пероксида кальция.
Однако после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла первого сравнительного курительного изделия, содержащего пероксид кальция, содержание которого составляет около 26% от сухого веса горючего источника тепла, и температура заднего конца горючего источника тепла второго сравнительного курительного изделия, содержащего пероксид кальция, содержание которого составляет около 23% от сухого веса горючего источника тепла, не проявляет «повышения» температуры.
Как показано на Фиг.8, при уменьшении количества пероксида кальция в горючем источнике тепла уменьшается величина «повышения» температуры заднего конца горючего источника тепла, которое происходит после поджигания переднего конца горючего источника тепла. Как также показано на Фиг.8, при уменьшении количества пероксида кальция в горючем источнике тепла увеличивается время, которое требуется заднему концу горючего источника тепла для достижения «повышения» температуры после поджигания переднего конца горючего источника тепла.
Горючие источники тепла по изобретению должны включать по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, в количестве, составляющем по меньшей мере около 20% от сухого веса горючего источника тепла. Однако на Фиг.8 показано, что количество по меньшей мере одного вещества, содействующего горению, которое должно присутствовать, чтобы второй участок горючего источника тепла по изобретению обеспечивал требуемое повышение температуры после поджигания его первого участка, может составлять более чем около 20% от сухого веса горючего источника тепла в зависимости от конкретного по меньшей мере одного вещества, содействующего горению, которое содержится в горючем источнике тепла.
Пример 6
Горючие источники тепла согласно седьмому варианту выполнения изготавливали путем смешивания 180 г угольного порошка, 90 г пероксида кальция (чистота 75%), 15 г магния и 15 г карбоксиметилцеллюлозы со 180 г деионизированной воды для получения гранулированной смеси.
Гранулированную смесь затем экструдировали через матрицу, причем центральное отверстие матрицы имело круглое поперечное сечение, диаметр которого составлял 7,6 мм, изготавливая цилиндрические стержни, у которых длина составляла около от 20 до 25 см, и диаметр составлял около 7,8 мм. Единственный продольный воздушный проточный канал изготавливали в цилиндрических стержнях, используя сердечник, имеющий круглое поперечное сечение с внешним диаметром, составляющим около 2 мм, и установленный в центральном положении в отверстии матрицы. Глиняную покровную суспензию наносили на внутреннюю поверхность единственного продольного воздушного проточного канала, изготавливая тонкое покрытие, толщина которого составляет около от 150 до 300 мкм, на внутренней поверхности единственного продольного проточного воздушного канала.
Цилиндрические стержни высушивали при температуре, составляющей около от 20 до 25°C, и относительной влажности, составляющей от 40 до 50%, в течение периода, составляющего от около 12 часов до около 48 часов. После высушивания, цилиндрические стержни разрезали и изготавливали отдельные горючие источники тепла, у которых длина составляла около 13 мм, и диаметр составлял около 7,8 мм. Отдельные горючие источники тепла затем высушивали при 130°C в течение около одного часа. Высушенные отдельные горючие источники тепла имели массу, составляющую около 500 мг.
Высушенные отдельные горючие источники тепла содержали вещество, содействующее горению, (пероксид кальция и магний), содержание которого составляло около 28% от сухого веса горючего источника тепла.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно седьмому варианту выполнения после поджигания переднего конца горючего источника тепла измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.9a.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно седьмому варианту выполнения в процессе последующего горения горючего источника тепла также измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.9b.
Для получения профилей, показанных на Фиг.9a и 9b, передний конец горючего источника тепла курительного изделия согласно седьмому варианту выполнения поджигали, используя желтое пламя традиционной зажигалки. Затяжки по 55 мл (объем затяжки) затем производили в течение 2 секунд (продолжительность затяжки) каждые 30 секунд (частота затяжек), используя курительное устройство.
На Фиг.9a показано, что после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно седьмому варианту выполнения быстро повышается до температуры, составляющей от около 600°C до около 700°C, в результате разложения содержащегося в нем пероксида кальция и экзотермической реакции кислорода и содержащегося в нем магния.
Горение углерода в горючем источнике тепла распространяется в то же самое время, как разложение содержащегося в нем пероксида кальция и реакция кислорода и содержащегося в нем магния, от переднего конца горючего источника тепла, где находится желтое пламя зажигалки, на протяжении всей длины горючего источника тепла. Это четко показывает изменение цвета на поверхности горючего источника тепла вследствие последующего движения дефлаграционного фронта от переднего конца к заднему концу горючего источника тепла.
После первоначального повышения температуры в результате разложения пероксида кальция и реакции кислорода и магния температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно седьмому варианту выполнения предпочтительно, снижается до температуры, составляющей от около 250°C до около 400°C как показано на Фиг.9b.
Первоначальное повышение температуры и быстрое поджигание горючего источника тепла курительного изделия согласно седьмому варианту выполнения в результате разложения содержащегося в нем пероксида кальция и реакции кислорода и содержащегося в нем магния предпочтительно, быстро повышает температуру аэрозоль-генерирующего материала курительного изделия до уровня, на котором летучие органические соединения, придающие запах и вкус, образуются из аэрозоль-генерирующего материала в достаточных количествах, чтобы производить приемлемый для ощущения аэрозоль уже во время первой затяжки.
Кроме того, уменьшение температуры горючего источника тепла курительного изделия согласно седьмому варианту выполнения в результате разложения содержащегося в нем пероксида кальция и реакция кислорода и содержащегося нем магния предпочтительно, обеспечивает, что температура аэрозоль-генерирующего материала курительного изделия не достигает уровня, на котором происходит горение или термическое разложение аэрозоль-генерирующего материала.
Пример 7
3
Горючие источники тепла согласно восьмому варианту выполнения изготавливали путем смешивания 525 г угольного порошка, 225 г карбоната кальция (CaCO), 51,75 г цитрата калия, 84 г модифицированной целлюлозы, 276 г муки, 141,75 г сахара и 21 г кукурузного масла с 579 г деионизированной воды для получения водной суспензии.
водную суспензию затем экструдировали через матрицу, причем центральное отверстие матрицы имело круглое поперечное сечение, диаметр которого составлял 8,7 мм, изготавливая цилиндрические стержни, у которых длина составляла около от 20 до 22 см, и диаметр составлял около от 9,1 до 9,2 мм. Единственный продольный проточный воздушный канал изготавливали в цилиндрических стержнях, используя сердечник, имеющий круглое поперечное сечение с внешним диаметром, составляющим около 2 мм, и установленный в центральном положении в отверстии матрицы. В процессе экструзии цилиндрических стержней стеклянную покровную суспензию прокачивали через питающий канал, проходящий через центр сердечника, изготавливая тонкое покрытие, толщина которого составляет около от 150 до 300 мкм, на внутренней поверхности единственного продольного проточного воздушного канала.
Цилиндрические стержни высушивали при температуре, составляющей около от 20 до 25°C, и относительной влажности, составляющей от 40 до 50%, в течение периода, составляющего от около 12 часов до около 72 часов, а затем подвергали пиролизу в атмосфере азота при 750°C в течение около 240 минут.
После пиролиза цилиндрические стержни разрезали и обрабатывали для получения определенного диаметра, используя шлифовальный станок, и изготавливали отдельные горючие источники тепла, у которых длина составляла около 11 мм, диаметр составлял около 7,8 мм, и сухая масса составляла около 400 мг.
3
Отдельные горючие источники тепла высушивали при 130°C в течение около одного часа и затем помешали в водный раствор азотной кислоты, концентрация которой составляла 38 мас.%, причем данный раствор был насыщен нитратом калия (KNO).
Около через 5 минут отдельные горючие источники тепла извлекали из раствора и высушивали при 130°C в течение около одного часа.
3
После высушивания отдельные горючие источники тепла помещали в водный раствор хлората натрия (NaClO), концентрация которого составляла 0,98 моль/л.
Около через 30 секунд отдельные горючие источники тепла извлекали из раствора и высушивали в течение 10 минут при комнатной температуре, а затем при 120°C в течение около одного часа.
Высушенные отдельные горючие источники тепла содержали вещество, содействующее горению, (нитрат кальция, нитрат калия и хлорат натрия), содержание которых составляло от около 30% до около 40% от сухого веса горючего источника тепла.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно восьмому варианту выполнения после поджигания переднего конца горючего источника тепла измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.10.
Для получения профиля, который показан на Фиг.10, передний конец горючего источника тепла курительного изделия согласно восьмому варианту выполнения поджигали, используя желтое пламя традиционной зажигалки. Затяжки по 55 мл (объем затяжки) затем производили в течение 2 секунд (продолжительность затяжки) каждые 30 секунд (частота затяжек), используя курительное устройство.
На Фиг.10 показано, что после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно восьмому варианту выполнения быстро повышается до температуры, составляющей от около 650°C до около 700°C, в результате разложение содержащихся нем нитратных солей металлов и хлоратной соли металла.
После первоначального повышения температуры в результате разложения нитратные соли металлов и хлоратная соль металла температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно восьмому варианту выполнения снижается до температуры, составляющей менее чем около 500°C.
Пример 8
2
3
Горючие источники тепла согласно девятому варианту выполнения изготавливали путем смешивания 35 г угольного порошка, 35,9 г оксида железа (FeO), 16,4 г магния, 6 г бентонита и 6,7 г карбоксиметилцеллюлозы с 73,3 г деионизированной воды для получения гранулированной смеси. Гранулированную смесь затем экструдировали через матрицу, причем центральное отверстие матрицы имело круглое поперечное сечение, диаметр которого составлял 7,6 мм, изготавливая цилиндрические стержни, у которых длина составляла около от 20 до 25 см, и диаметр составлял около 7,8 мм.
Цилиндрические стержни высушивали при температуре, составляющей около от 20 до 25°C, и относительной влажности, составляющей от 40 до 50%, в течение периода, составляющего от около 12 часов до около 48 часов. После высушивания, цилиндрические стержни разрезали и изготавливали отдельные горючие источники тепла, у которых длина составляла около 11 мм, и диаметр составлял около 7,8 мм. Отдельные горючие источники тепла затем высушивали при 130°C в течение около одного часа. Высушенные отдельные горючие источники тепла имели массу, составляющую около 400 мг.
2
3
Высушенные отдельные горючие источники тепла содержали вещество, содействующее горению, (оксид железа (FeO) и магний), содержание которого составляло около 52% от сухого веса горючего источника тепла.
Температуру заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно девятому варианту выполнения после поджигания переднего конца горючего источника тепла измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.11.
Для получения профиля, который показан на Фиг.11, передний конец горючего источника тепла курительного изделия согласно девятому варианту выполнения поджигали, используя желтое пламя традиционной зажигалки. Затяжки по 55 мл (объем затяжки) затем производили в течение 2 секунд (продолжительность затяжки) каждые 30 секунд (частота затяжек), используя курительное устройство.
2
3
На Фиг.11 показано, что после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно девятому варианту выполнения быстро повышается до температуры, составляющей от около 1000°C до около 1100°C в результате экзотермической реакции содержащихся в нем оксида железа (FeO) и магния.
2
3
После первоначального повышения температуры в результате экзотермической реакции содержащихся в нем оксида железа (FeO) и магния температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно девятому варианту выполнения снижается до температуры, составляющей менее чем около 500°C.
Пример 9
2
3
Третьи сравнительные горючие источники тепла и четвертые сравнительные горючие источники тепла, содержащие вещество, содействующее горению, (оксид железа (FeO) и магний), содержание которого показано в таблице 2 изготавливали, как в примере 8, путем смешивания компонентов, показанных в таблице 3 для получения гранулированной смеси.
температура заднего конца горючих источников тепла следующих изделий: (i) курительное изделие согласно девятому варианту выполнения; (ii) третье сравнительное курительное изделие; и (iii) четвертое сравнительное курительное изделие после поджигания переднего конца горючих источников тепла измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.12.
Для получения профилей, показанных на Фиг.12, передние концы горючих источников тепла следующих изделий: (i) курительное изделие согласно девятому варианту выполнения; (ii) третье сравнительное курительное изделие; и (iii) четвертое сравнительное курительное изделие поджигали, используя желтое пламя традиционной зажигалки. Затяжки по 55 мл (объем затяжки) затем производили в течение 2 секунд (продолжительность затяжки) каждые 30 секунд (частота затяжек), используя курительное устройство.
Таблица 3
Горючий источник тепла
Третий сравнительный источник тепла
Четвертый сравнительный источник тепла
Угольный порошок (г)
40
45
Оксид железа (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) (г)
32,6
29,3
Магний (г)
14,9
13,4
Бентонит (г)
6
6
Карбоксиметилцеллюлоза (г)
6,5
6,3
Деионизированная вода (г)
73,3
73,3
Содержание вещества, содействующего горению (оксид железа (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) и магний) (в процентах от сухого веса горючего источника тепла)
48
43
2
3
2
3
На Фиг.12 показано, что после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно девятому варианту выполнения, содержащего оксид железа (FeO) и магний, содержание которых составляет около 52% от сухого веса горючего источника тепла, быстро повышается до температуры, составляющей от около 1000°C до около 1100°C в результате экзотермической реакции содержащихся в нем оксида железа (FeO) и магния.
2
3
2
3
Однако после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла третьего сравнительного курительного изделия, содержащего оксид железа (FeO) и магний, содержание которых составляет около 48% от сухого веса горючего источника тепла, и температура заднего конца горючего источника тепла четвертого сравнительного курительного изделия, содержащего оксид железа (FeO) и магний, содержание которых составляет около 43% от сухого веса горючего источника тепла, не проявляют «повышения» температуры.
2
3
Как показано на Фиг.12, при уменьшении содержания оксида железа (FeO) и магний горючего источника тепла уменьшается величина «повышения» температуры заднего конца горючего источника тепла, которая получается после поджигания переднего конца горючего источника тепла.
Горючие источники тепла по изобретению должны включать по меньшей мере одно вещество, содействующее горению, в количестве, составляющем по меньшей мере около 20% от сухого веса горючего источника тепла. Однако на Фиг.12 показано, что количество по меньшей мере одного вещества, содействующего горению, которое должно присутствовать, чтобы второй участок горючего источника тепла по изобретению обеспечивал требуемое повышение температуры после поджигания его первого участка, может составлять более чем около 20% от сухого веса горючего источника тепла в зависимости от конкретного по меньшей мере одного вещества, содействующего горению, которое содержится в горючем источнике тепла.
Пример 10
Пятые сравнительные горючие источники тепла и шестые сравнительные горючие источники тепла изготавливали, как в примере 4, путем смешивания компонентов, показанных в таблице 4 для получения гранулированной смеси.
Таблица 4
Горючий источник тепла
Пятый сравнительный источник тепла
Шестой сравнительный источник тепла
Угольный порошок (г)
285
135
Карбоксиметилцеллюлоза (г)
15
15
Цитрат калия (г)
-
150
Деионизированная вода (г)
180
75
Содержание горючей соли щелочного металла (цитрат калия) (в процентах от сухого веса горючего источника тепла)
-
50
Температуру заднего конца горючих источников тепла следующих изделий: (i) курительное изделие согласно четвертому варианту выполнения; (ii) пятое сравнительное курительное изделие; и (iii) шестое сравнительное курительное изделие после поджигания переднего конца горючих источников тепла измеряли в курительном изделии, используя термопару, прикрепленную к поверхности курительного изделия в положении (показанном линией P1 на Фиг.1) на 1 мм спереди от соответствующего аэрозоль-генерирующего материала. Результаты показаны на Фиг.13.
Для получения профилей, показанных на Фиг.13, передние концы горючих источников тепла следующих изделий: (i) курительное изделие согласно четвертому варианту выполнения; (ii) пятое сравнительное курительное изделие; и (iii) шестое сравнительное курительное изделие поджигали, используя желтое пламя традиционной зажигалки. Затяжки по 55 мл (объем затяжки) затем производили в течение 2 секунд (продолжительность затяжки) каждые 30 секунд (частота затяжек), используя курительное устройство.
Фиг.13 показывает, что после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла курительного изделия согласно четвертому варианту выполнения, содержащего пероксид кальция, содержание которого составляет около 38% от сухого веса горючего источника тепла, быстро повышается до температуры, составляющей от около 750°C до около 800°C, в результате разложения содержащегося в нем пероксида кальция,
Однако после поджигания температура заднего конца горючего источника тепла пятого сравнительного курительного изделия, в котором не содержится вещество, содействующее горению, и температура заднего конца горючего источника тепла шестого сравнительного курительного изделие, содержащего горючую соль щелочного металла соль (цитрат калия), содержание которого составляло около 50% от сухого веса горючего источника тепла, не проявляли «повышения» температуры.
Как показано на Фиг.13, при отсутствии по меньшей мере одного вещества, содействующего горению, в количестве, составляющем по меньшей мере около 20% от сухого веса горючего источника тепла, второй участок горючего источника тепла не проявляет «повышения» температуры после поджигания его первого участка.
Как также показано на Фиг.13, даже при содержании в количестве, которое составляет значительно больше, чем по меньшей мере около 20% от сухого веса горючего источника тепла, горючие цитратные соли щелочных металлов не выделяют достаточную энергию после поджигания первого участка горючего источника тепла, чтобы производить «повышение» температуры его второго участка.