ИЗДЕЛИЕ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, С ИЗОЛИРОВАННЫМ ИСТОЧНИКОМ ТЕПЛА
AEROSOL GENERATING PRODUCT WITH ISOLATED HEAT SOURCE

Настоящее изобретение относится к изделию, генерирующему аэрозоль, которое содержит субстрат, образующий аэрозоль, и горючий источник тепла, и к способу создания такого изделия, генерирующего аэрозоль.
В известном уровне техники предлагается ряд изделий, генерирующих аэрозоль, в которых табак нагревается, а не сгорает. Документ US 5065776 A описывает курительное изделие, которое включает в себя короткий углеродосодержащий горючий элемент, расположенный в теплообменной связи с физически отдельным средством, генерирующим аэрозоль. При этом изоляционная обертка, образованная из слоев табака и стекла, окружает горючий элемент. Документ US 4915117 A описывает сигарету, содержащую тонкий лист для удержания табака. Такой тонкий лист образован из керамического листа посредством термического разложения тканого или нетканого материала из керамического волокна при высокой температуре, при которой не производится вредных веществ во время выделения тепла при курении сигареты. Документ RU 2236801 C2 описывает курительное изделие, содержащее обертку, которая окружает материал для курения табака, при этом обертка содержит керамический материал. EP 245732 A2 описывает курительное изделие, которое выполнено с возможностью производства значительное количества аэрозоля без существенного термического разложения вещества для образования аэрозоля.
Одна из целей таких «нагреваемых» изделий, генерирующих аэрозоль, заключается в уменьшении содержания известных вредных компонентов дыма, которые образуются в результате сгорания и пиролитической деградации табака в сгораемых сигаретах. В нагреваемом изделии, генерирующем аэрозоль, одного известного типа аэрозоль генерируется в результате передачи тепла от горючего источника тепла к субстрату, образующему аэрозоль, который расположен смежно с горючим источником тепла. При генерировании аэрозоля летучие соединения выделяются из субстрата, образующего аэрозоль, в результате теплопередачи от горючего источника тепла и захватываются воздухом, втягиваемым через изделие, генерирующее аэрозоль. Когда происходит охлаждение высвобождаемых соединений, они конденсируются с образованием аэрозоля, вдыхаемого пользователем.
Температура горения горючего источника тепла, предназначенного для использования в нагреваемом изделии, генерирующем аэрозоль, не должна быть настолько высокой, чтобы привести к горению или термической деградации субстрата, образующего аэрозоль, в процессе использования нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль. Однако температура горения горючего источника тепла должна быть достаточно высокой, чтобы образовать достаточное количество тепла для высвобождения достаточного количества летучих соединений из субстрата, образующего аэрозоль, для создания подходящего аэрозоля, особенно во время первых затяжек.
В известном уровне техники, к которому относится настоящее изобретение, предлагается ряд горючих источников тепла для использования в нагреваемых изделиях, генерирующих аэрозоль. Температура горения горючих источников тепла для использования в нагреваемых изделиях, генерирующих аэрозоль, обычно составляет от приблизительно 600°С до приблизительно 800°С.
Известно об обертывании изоляционного элемента вокруг периферии горючего источника тепла нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, с целью уменьшения температуры поверхности нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль. Однако было обнаружено, что такие изоляционные элементы могут снижать температуру горючего источника тепла во время горения горючего источника тепла, потенциально снижая эффективность источника тепла при нагревании субстрата, образующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Этот эффект особенно заметен, когда изоляционный элемент по существу увеличивает длину горючего источника тепла. Такие изоляционные элементы также могут препятствовать устойчивому горению горючего источника тепла, таким образом, снижая продолжительность горения горючего источника тепла.
Было бы желательно создать изделие, генерирующее аэрозоль, которое имеет уменьшенную температуру поверхности вблизи источника тепла, приемлемый внешний вид и может быть легко и эффективно собрано. Также было бы желательным создание изделия, генерирующего аэрозоль, которое генерирует подходящий аэрозоль как во время первых затяжек, так и во время последних затяжек.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрено изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, горючий источник тепла и по меньшей мере один слой керамической бумаги, окружающий по меньшей мере часть длины горючего источника тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги содержит производное целлюлозы.
При применении горючий источник тепла может зажигаться с помощью внешнего источника тепла, такого как зажигалка, и может начать гореть. Горючий источник тепла может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, таким образом, летучие соединения субстрата, образующего аэрозоль, испаряются. Когда пользователь делает затяжку на изделии, генерирующем аэрозоль, воздух может втягиваться в изделие, генерирующее аэрозоль, и смешиваться с паром из нагретого субстрата, образующего аэрозоль, с образованием аэрозоля. Аэрозоль может втягиваться из изделия, генерирующего аэрозоль, и доставляться пользователю для вдыхания пользователем.
По меньшей мере один слой керамической бумаги, окружающий по меньшей мере часть длины горючего источника тепла, может изолировать горючий источник тепла. Это может уменьшить температуру поверхности изделия, генерирующего аэрозоль, в горючем источнике тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги может также пропускать достаточное количество воздуха через слой таким образом, чтобы по существу не препятствовать горению горючего источника тепла.
В контексте данного документа термин «бумага» применяют для описания тонкого мата или листа из волокон. Как правило, виды бумаги, описанные в данном документе, изготовлены из волокнистой массы, спрессованной в тонкий лист или мат. Бумага по настоящему изобретению может содержать тканые волокна. Однако, как правило, бумага по настоящему изобретению содержит нетканые волокна. Волокна бумаги по настоящему изобретению могут быть произвольным образом переплетены. Виды бумаги, описанные в данном документе, обычно являются тонкими. Иными словами, толщина или глубина мата или листа из волокон по существу меньше, чем другие размеры мата или листа, такие как длина и ширина мата или листа. Как правило, виды бумаги, описанные в данном документе, являются гибкими. Иными словами, виды бумаги, описанные в данном документе, можно сгибать или придавать им форму для обертывания их вокруг окружности горючего источника тепла так, чтобы бумага окружала по меньшей мере часть горючего источника тепла.
В контексте данного документа термин «керамическая бумага» применяют для описания бумаги, содержащей керамический материал. Иными словами, термин «керамическая бумага» применяют для описания тонкого мата или листа из волокон, содержащего керамический материал. В контексте данного документа термины «керамическая бумага» и «бумага из керамического волокна» применяют взаимозаменяемо.
Керамическая бумага по настоящему изобретению содержит волокна керамического материала. Керамическая бумага может содержать тканые волокна керамического материала. Керамическая бумага может содержать нетканые волокна керамического материала. Керамическая бумага может содержать волокнистый керамический материал, содержащий по меньшей мере одно из ватина на основе керамического волокна, набивки на основе керамического волокна и ваты на основе керамического волокна. В некоторых вариантах осуществления керамическая бумага может содержать только волокна керамического материала. Иными словами, в некоторых вариантах осуществления керамическая бумага может не содержать волокон из некерамического материала.
Керамическая бумага может содержать другие формы керамического материала, в том числе керамический материал в виде частиц. Керамическая бумага может содержать более одной формы керамического материала, например волокнистый керамический материал и керамический материал в виде частиц.
Керамический материал может включать любой подходящий керамический материал. Керамический материал может включать кристаллические керамические материалы. Керамический материал может включать полукристаллические керамические материалы. Керамический материал может включать некристаллические керамические материалы. Керамический материал может быть аморфным. Керамический материал может быть полукристаллическим. Керамический материал может быть кристаллическим.
В контексте данного документа термин «керамический материал» охватывает стекла. В контексте данного документа термин «стекло» используется для описания материалов, стеклование которых происходит при температуре стеклования. Как правило, термин «стекло» в контексте данного документа используется для описания некристаллических или аморфных твердых материалов. Однако термин «стекло» также включает материалы, содержащие кристаллические компоненты и некристаллические компоненты. Стекломатериалы, содержащие как кристаллические, так и некристаллические компоненты, могут назваться «стеклокерамическими» материалами.
Свойства стекломатериалов по настоящему изобретению могут быть определены способом образования стекла. В контексте данного документа термин «стекло» охватывает стекла, образованные посредством любого подходящего способа. Подходящие способы создания стекол включают: закалку из расплава; физическое осаждение из паровой фазы; реакции в твердой фазе, включая термохимическую и механохимическую реакции; реакции в жидкой фазе, такие как золь–гель метод; облучение кристаллических твердых тел, например, радиационную аморфизацию; а также аморфизацию под давлением (т. е. образование под действием высокого давления).
В некоторых вариантах осуществления керамический материал может включать стекло. Керамический материал может представлять собой стекло. Стекло может представлять собой стеклокерамический материал. Керамическая бумага может содержать стекловолокно. Керамическая бумага может содержать стеклокерамические волокна.
В некоторых вариантах осуществления керамический материал может не включать стекла. Иными словами, керамический материал может включать любые керамические материалы, кроме стекол. Керамический материал может не быть стекломатериалом. Керамический материал может не содержать стекловолокна. В этих вариантах осуществления керамический материал, как правило, включает кристаллические керамические материалы.
2
2
3
2
2
3
2
2
Керамический материал может содержать по меньшей мере одно из оксида, карбида, борида, нитрида и силицида. Например, керамический материал может содержать оксид металла. Керамическая бумага может содержать по меньшей мере одно из диоксида кремния (SiO), оксида кальция (CaO), оксида магния (MgO), оксида алюминия (AlO) и диоксида циркония (ZrO), все из которых считаются керамическими материалами. Например, керамическая бумага может содержать по меньшей мере одно из ваты на основе силиката щелочноземельного металла, ваты на основе алюмосиликата или поликристаллической ваты. Керамическая бумага может содержать по меньшей мере одно из оксида железа (FeO), оксида калия (KO), оксида натрия (NaO), все из которых считаются керамическими материалами.
Керамическая бумага может содержать любое подходящее количество волокнистого материала. Керамическая бумага может содержать по меньшей мере приблизительно 40 процентов по весу керамического материала; по меньшей мере приблизительно 50 процентов по весу керамического материала или по меньшей мере приблизительно 60 процентов по весу керамического материала. Керамическая бумага может содержать менее приблизительно 99,99 процента по весу керамического бумажного материала; или менее приблизительно 95 процентов по весу керамического материала. Например, керамическая бумага может содержать от приблизительно 50 процентов по весу керамического материала до приблизительно 99,99 процента по весу керамического материала.
Керамическая бумага может содержать неволокнистый материал. Неволокнистый материал может включать воду.
По меньшей мере один слой керамического материала согласно настоящему изобретению содержит связующее вещество на основе производных целлюлозы. Связующие вещества применяют в некоторых видах керамической бумаги для удержания керамического материала вместе. Предоставление связующего вещества также может улучшить механические свойства керамической бумаги. Например, связующее вещество может сделать керамическую бумагу менее ломкой и более гибкой. Это может преимущественно обеспечить возможность обертывания по меньшей мере одного слоя керамической бумаги вокруг по меньшей мере части горючего источника тепла.
В контексте данного документа термин «связующее вещество на основе производных целлюлозы» используется для описания связующего вещества, содержащего производное целлюлозы. В частности, связующее вещество на основе производных целлюлозы может содержать производное целлюлозы, которое создано за счет добавления к целлюлозе особой боковой группы.
Подходящие производные целлюлозы включают без ограничения карбоксиметилцеллюлозу (CMC), гидроксипропилметилцеллюлозу (HPMC), гидроксиэтилметилцеллюлозу (HEC), гидроксиэтилцеллюлозу, ацетилцеллюлозу, сложный эфир целлюлозы и простой эфир целлюлозы. Предпочтительно, связующее вещество на основе производных целлюлозы содержит карбоксиметилцеллюлозу.
Связующее вещество на основе производных целлюлозы может быть диспергировано в жидкости, например воде, в концентрации от приблизительно 0,01 процента по весу до приблизительно 20 процентов по весу.
Было обнаружено, что применение керамической бумаги, содержащей связующие вещества на основе производных целлюлозы, преимущественно удерживает керамические волокна вместе и обеспечивает преимущественные механические свойства, описанные выше. Кроме того, было обнаружено, что применение керамической бумаги, содержащей связующие вещества на основе производных целлюлозы, не вызывает неприятного запаха, если горючий источник тепла подожжен и сгорает.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может содержать любое количество связующего вещества на основе производных целлюлозы. По меньшей мере один слой керамической бумаги может содержать по меньшей мере приблизительно 0,01 процента по весу связующего вещества на основе производных целлюлозы, по меньшей мере приблизительно 1 процент по весу связующего вещества на основе производных целлюлозы, по меньшей мере приблизительно 5 процентов по весу связующего вещества на основе производных целлюлозы или по меньшей мере приблизительно 10 процентов по весу связующего вещества на основе производных целлюлозы. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один слой керамической бумаги может содержать не более приблизительно 40 процентов по весу связующего вещества на основе производных целлюлозы, не более приблизительно 30 процентов по весу связующего вещества на основе производных целлюлозы или не более приблизительно 15 процентов по весу связующего вещества на основе производных целлюлозы. По меньшей мере один слой керамической бумаги может содержать от приблизительно 0,01 процента по весу до приблизительно 40 весовых процентов по весу связующего вещества на основе производных целлюлозы. Керамическая бумага может содержать некерамический материал. Некерамический материал может включать полимерный материал. Некерамический материал может включать органический материал. Некерамический материал может включать неорганический материал.
Керамическую бумагу можно дополнительно армировать с помощью дополнительных средств, например, армирования твердыми частицами. Например, керамическую бумагу можно армировать с помощью частиц технического углерода. Керамическая бумага может дополнительно включать любые другие подходящие составляющие, в том числе без ограничения диоксид титана, тригидрат алюминия и пигменты, которые могут содержать железо и марганец.
Керамическая бумага может содержать любое подходящее количество некерамического материала. В некоторых вариантах осуществления керамическая бумага может содержать только керамический материал. Иными словами, в некоторых вариантах осуществления керамическая бумага может не содержать каких–либо некерамических материалов. Керамическая бумага может содержать приблизительно 0 процентов по весу некерамического материала. Керамическая бумага может содержать от 0 процентов по весу некерамического материала до приблизительно 25 процентов по весу некерамического материала. Керамическая бумага может содержать: по меньшей мере приблизительно 0,5 процента по весу некерамического материала; по меньшей мере приблизительно 2 процента по весу некерамического материала; по меньшей мере приблизительно 10 процентов по весу некерамического материала; по меньшей мере приблизительно 20 процентов по весу некерамического материала; по меньшей мере приблизительно 30 процентов по весу некерамического материала; или по меньшей мере приблизительно 40 процентов по весу некерамического материала; или по меньшей мере приблизительно 50 процентов по весу некерамического материала. Керамическая бумага может содержать менее приблизительно 40 процентов по весу некерамического материала; менее приблизительно 30 процентов по весу некерамического бумажного материала или менее приблизительно 15 процентов по весу некерамического материала.
В некоторых вариантах осуществления керамическая бумага может содержать волокна с низкой биоперсистентностью. В некоторых конкретных вариантах осуществления волокнистый материал керамической бумаги может состоять из волокон с низкой биоперсистентностью.
В контексте данного документа термин «биоперсистентность» относится к промежутку времени, в течение которого волокно в неизменном виде остается в легком и плевре (грудной клетке) дыхательной системы человека.
Подходящие кратковременные испытания для измерения биоперсистентности включают кратковременные эксперименты с вдыханием. Иллюстративный кратковременный эксперимент с вдыханием включает воздействие на грызунов определенного типа волокон в известной концентрации в течение 6 часов в день на протяжении 5 дней с последующими периодическими умерщвлениями для определения нагрузки легких волокнами. Такая процедура описана в Bernstein, D.M., C. Morscheidt, H.–G. Grimm, P. Thevenaz, and U. Teichert. 1996. Evaluation of soluble fibers using the inhalation biopersistence model, a nine–fiber comparison. Inhalation Toxicol. 8(4):345–385. Альтернативные подходящие кратковременные эксперименты для измерения биоперсистентности включают эксперименты с интратрахеальным вливанием, включающие введение дозы грызунам путем интратрахеального вливания известного количества волокна в солевом растворе и периодические умерщвления для определения нагрузки легких волокнами.
Результаты как кратковременных способов с вдыханием, так и способов с применением интратрахеального вливания могут быть выражены как период полувыведения взвешенного вещества (WT½) или как время, необходимое для удаления 90% волокон из легкого (T90).
Волокна могут рассматриваться как имеющие «низкую биоперсистентность» или являющиеся «низкобиоперсистентными», если кратковременное испытание на биоперсистентность с вдыханием продемонстрировало, что волокна длиннее 20 микрометров характеризуются периодом полувыведения взвешенного вещества, составляющим 10 дней или меньше, или кратковременное испытание на биоперсистентность с помощью интратрахеального вливания продемонстрировало, что волокна длиннее 20 микрометров характеризуются периодом полувыведения взвешенного вещества, составляющим 40 дней или меньше, как указано в приложении Q Директивы Европейской комиссии 97/69/EC от 5 декабря 1997 г. Волокна также можно рассматривать как имеющие «низкую биоперсистентность» или являющиеся «низкобиоперсистентными», если период полувыведения после интратрахеального вливания 2 мг тонкодисперсной суспензии для волокна с длиной 5 мкм, диаметром менее 3 мкм и отношением длины к диаметру, составляющим более 3:1 (WHO–волокна), составляет не более 40 дней, как указано в приложении Q2 Решения Европейской комиссии 1999/836/EC от 26 октября 1999 г. в отношении национальных стандартов, касающихся минеральной ваты, установленных Германией с отступлением от Директивы 97/69/EC.
Материал с низкой биоперсистентностью может быть удален или очищен из дыхательной системы человека с помощью механизма. Один иллюстративный механизм удаления материала из дыхательной системы представляет собой физическое перемещение, такое как с помощью мукоцилиарного транспорта. Другой иллюстративный механизм удаления материала из дыхательной системы представляет собой химическое растворение. Если растворимость материала в растворителе, присутствующем в дыхательной системе, является достаточно высокой, то материал можно рассматривать как «биорастворимый».
В некоторых вариантах осуществления керамическая бумага может содержать биорастворимые волокна. В некоторых конкретных вариантах осуществления волокнистый материал керамической бумаги может состоять из биорастворимых волокон.
В контексте данного документа термин «биорастворимый» применяют для описания материала, который является растворимым в биологической системе; в частности, его применяют для описания материала, который является растворимым в дыхательной системе человека. Биорастворимость материала в дыхательной системе человека может в значительной степени отличаться от растворимости материала в воде. В контексте данного документа считается, что биорастворимые волокна являются волокнами с низкой биоперсистентностью.
in vitro
В контексте данного документа вещество может считаться «биорастворимым», если результаты испытания на статическую растворимость  указывают на то, что по меньшей мере 0,1 г этого вещества растворяется в 100 мл растворителя, присутствующего в дыхательной системе человека. Подобным образом, вещество не может считаться биорастворимым, если результаты испытания на статическую растворимость указывают на то, что менее 0,1 г материала растворяется в 100 мл растворителя, присутствующего в дыхательной системе человека.
in vitro
Подходящее испытание на статическую растворимость  включает воздействие на образец вещества, подлежащего испытанию, подходящим растворителем при температуре 37°C в течение 24 часов. Через 24 часа степень растворения можно измерить путем определения состава жидкости для растворения или веса оставшегося образца. Например, элементный анализ с применением масс–спектрометрии с индуктивно связанной плазмой в отношении жидкости для растворения может применяться для расчета общей массы растворенного образца в жидкости для растворения.
in vitro
Подходящие растворители для применения в качестве растворителя, присутствующего в дыхательной системе человека, в испытаниях на статическую растворимость  включают физиологический солевой раствор и суррогаты растворителей дыхательной системы человека, такие как известные имитированные легочные жидкости (SLF). Известные подходящие SLF включают искусственную лизосомальную жидкость (ALF) с pH приблизительно 4,5, аналогичную жидкости, в которой вдыхаемые частицы будут вступать в контакт после фагоцитоза с помощью альвеолярных и интерстициальных макрофагов в легком, и раствор Gamble с pH приблизительно 7,4, аналогичный интерстициальной жидкости глубоко в легком.
in vitro
В контексте данного документа вещество также может считаться «биорастворимым», если испытания на динамическую растворимость  указывают на то, что вещество характеризуется постоянной скоростью растворения, составляющей по меньшей мере 150 нанограммов на квадратный сантиметр в час (нг/см²·ч.) в растворителе, присутствующем в дыхательной системе человека.
in vitro
in vitro
Подходящие испытания на динамическую растворимость  включают медленное протекание подходящего растворителя через образец исследуемого вещества и измерение растворения волокна с течением времени. Испытание проводили в течение длительного периода времени, например по меньшей мере три недели, для определения того, является ли растворение образца равномерным в течение длительного периода времени. Более конкретно, подходящий растворитель медленно перекачивают через образец волокна, который был нормализован относительно его площади поверхности, таким образом, чтобы свежий раствор постоянно подавался в образец. Конкретное подходящее испытание на динамическую растворимость  включает протекание подходящего растворителя при температуре 37 градусов Цельсия через образец, подлежащий испытанию, при скорости 5 мл в час в течение периода 1000 часов. Раствор собирали и анализировали в отношении концентрации элементов, выщелоченных из образца волокна. Раствор собирали несколько раз в течение периода испытания, например два раза в неделю, для определения того, является ли растворение образца равномерным или постоянным с течением времени.
Степень растворения можно измерять путем определения состава жидкости для растворения или веса оставшегося образца. Например, элементный анализ с применением масс–спектрометрии с индуктивно связанной плазмой в отношении жидкости для растворения может применяться для расчета общей массы растворенного образца в жидкости для растворения в конкретные промежутки времени. Поскольку площадь поверхности образца и расход растворителя известны и концентрация продукта выщелачивания определена из результатов измерения растворения, эти значения могут использоваться для определения скорости растворения с помощью известных способов. Скорость растворения может быть выражена в нанограммах на квадратный сантиметр в час (нг/см²ч.).
in vitro
in vitro
Подходящие растворители для применения в качестве растворителя, присутствующего в дыхательной системе человека, в испытаниях на динамическую растворимость  включают физиологический солевой раствор и SLF, как описано выше для испытания на статическую растворимость .
in vitro
Конкретное подходящее испытание на динамическую растворимость  описано in B. D. Law, W. B. Bunn & T. W. Hesterberg (2008) Solubility of Polymeric Organic Fibers and Manmade Vitreous Fibers in Gambles Solution, Inhalation Toxicology, 2:4, 321–339, DOI: 10.3109/08958379009145261.
Биорастворимый материал может представлять собой любой подходящий биорастворимый материал. Подходящие биорастворимые материалы включают материалы на основе силиката щелочноземельного металла и высокоглиноземистые низкокремниевые материалы.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления волокнистый материал содержит волокна на основе силиката щелочноземельного металла. В некоторых особо предпочтительных вариантах осуществления волокнистый материал по сути состоит из волокон на основе силиката щелочноземельного металла. В некоторых особо предпочтительных вариантах осуществления волокнистый материал состоит из волокон на основе силиката щелочноземельного металла.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения керамическая бумага может содержать приблизительно 99,99 процента по весу волокнистого материала на основе силиката щелочноземельного металла, такого как вата на основе силиката щелочноземельного металла.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения керамическая бумага может содержать: от приблизительно 50 процентов по весу волокнистого материал на основе силиката щелочноземельного металла и приблизительно 99,99 процента по весу волокнистого материала на основе силиката щелочноземельного металла.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения керамическая бумага может содержать от приблизительно 60 процентов по весу диоксида кремния до приблизительно 70 процентов по весу диоксида кремния; от приблизительно 15 процентов по весу оксида кальция до приблизительно 35 процентов по весу оксида кальция; от приблизительно 4 процентов по весу оксида магния до приблизительно 20 процентов по весу оксида магния.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения керамическая бумага может содержать: менее приблизительно 40 процентов по весу оксида алюминия; менее чем приблизительно 10 процентов по весу органического материала и менее приблизительно 1 процента по весу влаги.
Составы, указанные выше, относятся к доле в процентах по весу различных компонентов после сжигания керамической бумаги.
Примеры видов керамической бумаги, содержащей биорастворимые керамические волокна, которые являются в настоящее время коммерчески доступными, включают: Superwool Fibre Paper, Superwool Fibre Flex Wrap, Superwool HT Fibre, Superwool Plus Fibre and Superwool Plus 332–E; все из которых доступны от Morgan Advanced Materials, plc. Также могут подходить виды керамической бумаги без связующего вещества, такие как Rescor 300 BL от Final Advanced Materials, или биорастворимая волокнистая бумага без связующего вещества от DL–Thermal. Могут быть подходящими некоторые виды керамической бумаги без связующего вещества, содержащие по меньшей мере одно из: биорастворимых волокон; волокон с низкой биоперсистентностью и волокон, содержащих по меньшей мере одно из: диоксида кремния, оксида кальция и оксида магния. Могут являться подходящими некоторые виды керамической бумаги без связующего вещества, содержащие волокна на основе силиката щелочноземельного металла.
В некоторых вариантах осуществления керамическая бумага может содержать одно или более из биорастворимых волокон и волокон с низкой биоперсистентностью. Примеры подходящих материалов, которые являются по меньшей мере одним из биорастворимых и с низкой биоперсистентностью, включают без ограничения диоксид кремния, оксид кальция и оксид магния. Особенно подходящие материалы, которые являются по меньшей мере одним из биорастворимых и с низкой биоперсистентностью, включают силикаты щелочноземельного металла.
Керамическая бумага может иметь низкую теплопроводность. Иными словами, керамическая бумага может быть хорошим теплоизолятором. Например, керамическая бумага может иметь теплопроводность от приблизительно 0,5 до 2 Вт/мК при температуре приблизительно 23°C. Такая низкая теплопроводность наблюдается, в частности, если керамическая бумага содержит тканый или нетканый волокнистый керамический материал. Это может быть обусловлено сравнительно открытой, высокопористой структурой керамической бумаги, содержащей волоконный керамический материал, который уменьшает теплопередачу за счет проводимости.
3
2
Керамическая бумага может иметь высокую воздухопроницаемость. Это может быть обусловлено сравнительно открытой, высокопористой структурой. По меньшей мере один слой керамической бумаги может быть достаточно воздухопроницаемым для обеспечения сгорания горючего источника тепла по существу беспрепятственно. Например, по меньшей мере один слой керамической бумаги может иметь воздухопроницаемость более приблизительно 4000 (см/(мин.*см).
По меньшей мере один слой керамической бумаги окружает по меньшей мере часть длины горючего источника тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги по настоящему изобретению может окружать по существу всю длину горючего источника тепла. Это может обеспечить изделию, генерирующему аэрозоль, преимущество от изоляционных свойств керамической бумаги, уменьшение температуры поверхности вблизи источника тепла во время применения и преимущество от воздухопроницаемости керамической бумаги, позволяя достаточному количеству окружающего воздуха достигать горючего источника тепла для того, чтобы горючий источник тепла по существу беспрепятственно зажигался и горел.
Керамическая бумага может иметь преимущественные механические свойства. Например, керамическая бумага может быть гибкой и поддающейся механической обработке благодаря армирующему эффекту керамического материала, в частности, керамических волокон, если они присутствуют. Керамическая бумага может обладать способностью поддаваться механической обработке, что упрощает формирование слоя керамической бумаги, окружающего по меньшей мере часть длины источника тепла.
В контексте данного документа термин «слой» используется для описания тела из материала, как правило, соответствующего форме горючего источника тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги может являться любым подходящим типом слоя, расположенным по окружности источника тепла. Подходящие типы слоев включают, помимо прочего, обертки и покрытия. В контексте данного документа термин «покрытие» используется для описания слоя материала, который покрывает источник тепла и приклеен к нему.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может находиться в непосредственном контакте с горючим источником тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги может быть расположен на расстоянии от горючего источника тепла.
По меньшей мере один слой керамической бумаги окружает по меньшей мере часть длины горючего источника тепла. Например, по меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать приблизительно половину длины горючего источника тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать более половины длины горючего источника тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать от приблизительно 60 процентов до приблизительно 100 процентов длины горючего источника тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать по меньшей мере приблизительно 70 процентов длины горючего источника тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать по меньшей мере приблизительно 80 процентов длины горючего источника тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать по меньшей мере приблизительно 90 процентов длины горючего источника тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать по существу длину горючего источника тепла.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать всю длину горючего источника тепла. В контексте данного документа термин «длина» применяют для описания размера компонента или части изделия, генерирующего аэрозоль, в продольном направлении изделия, генерирующего аэрозоль.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать приблизительно половину длины субстрата, образующего аэрозоль. Преимущественно по меньшей мере один слой керамической бумаги, окружающий субстрат, образующий аэрозоль, может снизить температуру поверхности изделия, генерирующего аэрозоль, в субстрате, образующем аэрозоль.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать горючий источник тепла на расположенном дальше по ходу потока конце горючего источника тепла. Это может преимущественно снизить температуру поверхности изделия, генерирующего аэрозоль, в части горючего источника тепла, расположенной ближе всего к пользователю при обычной эксплуатации изделия, генерирующего аэрозоль.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать горючий источник тепла на расположенном раньше по ходу потока конце горючего источника тепла.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать горючий источник тепла на расположенном раньше по ходу потока конце и на расположенном дальше по ходу потока конце.
Непокрытые части горючего источника тепла в данном документе могут называться как «открытые» части. По меньшей мере один слой керамической бумаги по настоящему изобретению может быть предусмотрен для покрытия или окружения «открытых» или непокрытых частей горючего источника тепла.
В некоторых вариантах осуществления часть горючего источника тепла может быть окружена по меньшей мере одним дополнительным слоем на расположенном раньше по ходу потока конце. По меньшей мере один дополнительный слой может быть слоем сигаретной бумаги. В этих вариантах осуществления расположенная раньше по ходу потока часть горючего источника тепла представляет собой открытую часть. Иными словами, расположенная раньше по ходу потока часть горючего источника тепла не закрыта по меньшей мере одним дополнительным слоем. В этих вариантах осуществления по меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать расположенную раньше по ходу потока часть горючего источника тепла. По меньшей мере один слой керамической бумаги может окружать горючий источник тепла от расположенного раньше по ходу потока конца по меньшей мере одного дополнительного слоя, окружающего расположенную раньше по ходу потока часть горючего источника тепла, до или вокруг расположенного дальше по ходу потока конца горючего источника тепла. Таким образом, в этих вариантах осуществления горючий источник тепла может быть окружен по существу вдоль своей длины посредством комбинации по меньшей мере одного дополнительного слоя на расположенном дальше по ходу потока конце и по меньшей мере одного слоя керамической бумаги на расположенном раньше по ходу потока конце. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один слой керамической бумаги и по меньшей мере один дополнительный слой могут перекрываться вдоль длины горючего источника тепла.
Горючий источник тепла, субстрат, образующий аэрозоль, и по меньшей мере один слой керамической бумаги могут быть выполнены с возможностью по существу предотвращать или подавлять подъем температуры субстрата, образующего аэрозоль, выше приблизительно 375°C во время горения горючего источника тепла. Например, горючий источник тепла, субстрат, образующий аэрозоль, и по меньшей мере один слой керамической бумаги могут быть подобраны с точки зрения формы, размера и расположения, чтобы по существу предотвращать или подавлять подъем температуры субстрата, образующего аэрозоль, выше приблизительно 375°C во время горения горючего источника тепла. Это может сохранить целостность субстрата, образующего аэрозоль. Например, если субстрат, образующий аэрозоль, содержит одно или более веществ для образования аэрозоля, то вещества для образования аэрозоля могут подвергаться пиролизу при температурах выше приблизительно 375°C. При еще более высоких температурах и в случае, если субстрат, образующий аэрозоль, содержит табак, например, табак может гореть.
Горючий источник тепла, субстрат, образующий аэрозоль, и по меньшей мере один слой керамической бумаги могут быть выполнены таким образом, что при горении горючего источника тепла, температура субстрата, образующего аэрозоль, на 2 мм от внутренней поверхности субстрата, образующего аэрозоль, составляет по меньшей мере приблизительно 100°C за период по меньшей мере приблизительно 6 минут.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может иметь любую подходящую толщину. Как правило, по меньшей мере один слой керамической бумаги является тонким слоем. Толщина по меньшей мере одного слоя керамической бумаги может составлять по меньшей мере приблизительно 0,25 миллиметра или по меньшей мере приблизительно 0,5 миллиметра. Толщина по меньшей мере одного слоя керамической бумаги может составлять менее приблизительно 10 миллиметров или менее приблизительно 5 миллиметров. По меньшей мере один слой керамической бумаги может иметь толщину от приблизительно 0,25 миллиметра до приблизительно 10 миллиметров или от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 5 миллиметров.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может дополнительно содержать один или более впускных отверстий для воздуха, таких как одно или более перфорационных отверстий. Одно или более впускных отверстий для воздуха могут дополнительно обеспечить увеличение воздухопроницаемости по меньшей мере одного слоя керамической бумаги.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения изделие, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит один или более проходов для потока воздуха по которым воздух может втягиваться через изделие, генерирующее аэрозоль, для вдыхания пользователем. Когда пользователь делает затяжку на изделии, генерирующем аэрозоль, воздух может втягиваться в изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или более проходов для потока воздуха.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может быть отделен от одного или более проходов для потока воздуха так, что при применении воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или более проходов для потока воздуха, не контактирует непосредственно с по меньшей мере одним слоем керамической бумаги.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один слой керамической бумаги может быть отделен от одного или более проходов для потока воздуха так, что воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или более проходов для потока воздуха, не контактирует непосредственно с по меньшей мере одним слоем керамической бумаги.
В некоторых вариантах осуществления одна или более частей по меньшей мере одного слоя керамической бумаги могут быть закрыты, покрыты или инкапсулированы в материал по существу непроницаемый для волокон и частиц. Одна или более частей по меньшей мере одного слоя керамической бумаги, которые закрыты, покрыты или инкапсулированы в материал по существу непроницаемый для волокон и частиц, могут быть расположены вблизи воздуха, втягиваемого через изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или более проходов для потока воздуха. За счет закрытия, покрытия или герметизации можно изолировать воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или более проходов для потока воздуха, от волокон и частиц по меньшей мере одного слоя керамической бумаги.
В некоторых вариантах осуществления одна или более частей по меньшей мере одного слоя керамической бумаги могут быть закрыты слоем бумаги для изолирования по меньшей мере одного слоя керамической бумаги от одного или более проходов для потока воздуха. Слой бумаги может быть расположен на по меньшей мере одной из внутренней поверхности по меньшей мере одного слоя керамической бумаги и наружной поверхности по меньшей мере одного слоя керамической бумаги. Слой бумаги может располагаться как на внутренней, так и на наружной поверхностях по меньшей мере одного слоя керамической бумаги. Слой бумаги может содержать слоистую бумагу. Слой бумаги может быть выполнен в многослойной конфигурации с по меньшей мере одним слоем керамической бумаги. Слой бумаги может располагаться только на части по меньшей мере одного слоя керамической бумаги, смежного с проходом для потока воздуха.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может быть по существу устойчивым к горению. В контексте данного документа термин «устойчивый к горению» используется для описания материала, который остается по существу неповрежденным во время воспламенения и горения горючего источника тепла. Предоставление по меньшей мере одного слоя устойчивой к горению керамической бумаги, окружающего по меньшей мере часть длины горючего источника тепла, может преимущественно предотвратить выброс огня или дыма из слоя. Это может по существу предотвращать или подавлять нежелательные выбросы или неприятные запахи, выделяемые из слоя при горении горючего источника тепла.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения изделие, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит одну или более негорючих, по существу воздухонепроницаемых перегородок между горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль. Одна или более негорючих, по существу воздухонепроницаемых перегородок между горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль, изолируют горючий источник тепла от одного или более проходов для потока воздуха таким образом, что при применении воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или более проходов для потока воздуха, не контактирует непосредственно с горючим источником тепла.
Изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержит субстрат, образующий аэрозоль. В контексте данного документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» используется для описания субстрата, обладающего способностью к выделению летучих соединений при нагревании, которые могут образовывать аэрозоль. Аэрозоли, генерируемые из субстратов, образующих аэрозоль, в изделиях, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению, могут быть видимыми или невидимыми и могут содержать пары (например, тонкодисперсные частицы находящихся в газообразном состоянии веществ, которые при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым при комнатной температуре.
Субстрат, образующий аэрозоль, содержит по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля и по меньшей мере один материал, способный реагировать на нагревание испусканием летучих соединений.
По меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, при применении способствующее образованию плотного и устойчивого аэрозоля и являющееся по существу стойким к термической деградации при рабочей температуре изделия, генерирующего аэрозоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают в себя, например, многоатомные спирты, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицеринмоно–, ди– или триацетат, и алифатические сложные эфиры моно–, ди– или поликарбоновой кислоты, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Приведенные в качестве примера вещества для образования аэрозоля, предназначенные для применения в изделиях, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и глицерин.
Материал, способный выделять летучие соединения в ответ на нагрев, может представлять собой наполнитель из материала растительного происхождения, например, наполнитель из гомогенизированного материала растительного происхождения. Например, субстрат, образующий аэрозоль, может содержать один или более материалов, полученных из растений, включающий, но без ограничения: табак; чай, например, зеленый чай; мяту перечную; лавр; эвкалипт; базилик; шалфей; вербену и эстрагон. Материал растительного происхождения может содержать добавки, включая, но без ограничения, увлажнители, ароматизаторы, связующие вещества и их смеси. Материал растительного происхождения может состоять в основном из табачного материала, факультативно из гомогенизированного табачного материала.
Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут содержать субстраты, образующие аэрозоль, содержащие никотин. Например, изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержат субстраты, образующие аэрозоль, содержащие табак.
Субстрат, образующий аэрозоль, может быть окружен фицеллой фильтра.
Изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержит горючий источник тепла, расположенный так, чтобы нагревать субстрат, образующий аэрозоль, и отделенный от одного или более проходов для потока воздуха.
Горючий источник тепла может содержать тело из горючего материала. Тело из горючего материала может иметь по существу постоянный диаметр. Тело из горючего материала может иметь постоянный диаметр вдоль своей длины. Это может преимущественно упростить процессы, предусмотренные при производстве горючего источника тепла и изделия, генерирующего аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления тело из горючего материала может образовывать по существу круглоцилиндрическое тело, имеющее по существу постоянный диаметр вдоль своей длины.
Горючий источник тепла может представлять собой углеродсодержащий горючий источник тепла. В контексте данного документа термин «углеродсодержащий» используется для описания горючего источника тепла, содержащего углерод. Предпочтительно, углеродсодержащие горючие источники тепла для использования изделиях, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению имеют содержание углерода, составляющее по меньшей мере приблизительно 35 процентов, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 40 процентов, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 45 процентов в пересчете на сухой вес 30 горючего источника тепла.
Горючий источник тепла согласно настоящему изобретению может представлять собой горючий источник тепла на основе углерода. В контексте данного документа термин «источник тепла на основе углерода» используется для описания источника тепла, содержащего в основном углерод.
Горючие источники тепла на основе углерода для использования в изделиях, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут иметь содержание углерода, составляющее по меньшей мере приблизительно 50 процентов, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 60 процентов, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 70 процентов, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 80 процентов в пересчете на сухой вес горючего источника тепла на основе углерода.
Горючий источник тепла по настоящему изобретению отделен от одного или более проходов для потока воздуха через изделие, генерирующее аэрозоль. В контексте данного документа термин «проход для потока воздуха» используется для описания маршрута, вдоль которого воздух может втягиваться через изделие, генерирующее аэрозоль, для вдыхания пользователем. В контексте данного документа термины «раньше по ходу потока» и «дальше по ходу потока» используются для описания относительных направлений и положений компонентов изделия, генерирующего аэрозоль, в отношении направления потока воздуха через один или более проходов для потока воздуха, когда пользователь осуществляет затяжку на изделии, генерирующем аэрозоль.
Изоляция горючего источника тепла от одного или более проходов для потока воздуха изделия, генерирующего аэрозоль, может по существу предотвращать или подавлять активацию горения горючего источника тепла во время затяжки, выполняемой пользователем. Это может по существу предотвратить или снизить вероятность появления пиков температуры субстрата, образующего аэрозоль, во время осуществления затяжек пользователем. Это может по существу предотвращать или подавлять горение или пиролиз субстрата, образующего аэрозоль, при интенсивных режимах осуществления затяжек. Это может по существу предотвращать или подавлять изменения состава аэрозоля, генерируемого изделием, генерирующим аэрозоль, вследствие режима осуществления затяжек пользователем.
Изоляция горючего источника тепла от одного или более проходов для потока воздуха также может по существу предотвращать или подавлять попадание продуктов горения и разложения и других материалов, образующихся при воспламенении и горении горючего источника тепла, в воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или более проходов для потока воздуха.
Отделенный горючий источник тепла по настоящему изобретению может содержать сплошной источник тепла. В контексте данного документа термин «сплошной» используется для описания горючего источника тепла, в котором воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, для вдыхания пользователем, не проходит через каналы для потока воздуха вдоль горючего источника тепла. По существу, теплообмен между сплошным горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль, происходит преимущественно за счет кондуктивного теплообмена.
Вследствие отсутствия каналов для потока воздуха, проходящих через горючий источник тепла, конвективный теплообмен между горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль, сокращается или минимизируется. За счет снижения конвективного теплообмена между горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль, можно по существу предотвращать или подавлять скачки температуры субстрата, образующего аэрозоль, во время осуществления пользователем затяжки. Это может по существу предотвращать или подавлять горение или пиролиз субстрата, образующего аэрозоль, при интенсивных режимах осуществления затяжек. Это может по существу предотвращать или подавлять изменения состава аэрозоля, генерируемого изделием, генерирующим аэрозоль, вследствие режима осуществления затяжек пользователем. Это также может по существу предотвращать или подавлять попадание продуктов горения и разложения и других материалов, образующихся при воспламенении и горении горючего источника тепла, в воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или более проходов для потока воздуха.
Отделенный горючий источник тепла по настоящему изобретению может содержать несплошной источник тепла. В контексте данного документа термин «несплошной» используется для описания источника тепла, в котором воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, для вдыхания пользователем, проходит через один или более каналов для потока воздуха вдоль источника тепла. По существу, теплообмен между несплошным горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль, может происходить с помощью как кондуктивного теплообмена, так и конвективного теплообмена, вдоль одного или более каналов для потока воздуха.
В контексте данного документа термин «канал для потока воздуха» используется для описания канала, проходящего вдоль длины горючего источника тепла, через который воздух может втягиваться в направлении дальше по ходу потока для вдыхания пользователем. По существу, изделие, генерирующее аэрозоль, по настоящему изобретению может не содержать один или более каналов для потока воздуха.
Одна или более негорючих, по существу воздухонепроницаемых перегородок между горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль, может включать первую перегородку, которая примыкает к одному или обоим из ближнего конца горючего источника тепла и дальнего конца субстрата, образующего аэрозоль. Первая перегородка может способствовать изоляции горючего источника тепла от одного или более проходов для потока воздуха изделия, генерирующего аэрозоль. Первая перегородка может снизить максимальную температуру, которой подвергается субстрат, образующий аэрозоль, во время воспламенения или горения горючего источника тепла, и может по существу предотвращать или подавлять термическую деградацию или горение субстрата, образующего аэрозоль, во время применения изделия, генерирующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «негорючий» используется для описания материала, являющегося по существу негорючим при температурах, достигаемых горючим источником тепла во время его горения и воспламенения.
В контексте данного документа термин «воздухонепроницаемый» используется для описания материала, который по существу предотвращает или подавляет прохождение через него воздуха.
Первая перегородка может примыкать к одному или обоим из ближнего конца горючего источника тепла и дальнего конца субстрата, образующего аэрозоль. Первая перегородка может быть приклеена или иным образом прикреплена к одному или обоим из ближнего конца горючего источника тепла и дальнего конца субстрата, образующего аэрозоль.
Первая перегородка может содержать первое барьерное покрытие, предусмотренное на внутренней поверхности горючего источника тепла. В таких вариантах осуществления первая перегородка может содержать первое барьерное покрытие, предусмотренное по меньшей мере по существу на всей внутренней поверхности горючего источника тепла. Первая перегородка может содержать первое барьерное покрытие, предусмотренное на всей внутренней поверхности горючего источника тепла. Первое барьерное покрытие может быть образовано и применено на внутренней поверхности горючего источника тепла с помощью любого подходящего способа, такого как способы, описанные в документе WO–A1–2013120855.
В зависимости от желаемых свойств и характеристик изделия, генерирующего аэрозоль, первая перегородка может иметь низкую теплопроводность или высокую теплопроводность. В определенных вариантах осуществления первая перегородка может иметь теплопроводность, составляющую от приблизительно 0,1 Вт/м⋅K до приблизительно 200 Вт/м⋅K.
Толщина первой перегородки может быть надлежащим образом отрегулирована для обеспечения хороших характеристик генерирования аэрозоля. В определенных вариантах осуществления первая перегородка может иметь толщину, составляющую от приблизительно 10 микрон до приблизительно 500 микрон.
Первая перегородка может быть выполнена из одного или более подходящих материалов, которые по существу являются термически стабильными и негорючими при температурах, достигаемых горючим источником тепла во время воспламенения и горения. Подходящие материалы известны из уровня техники и включают, но без ограничения, глины (например, такие как бентонит и каолинит), стекла, минералы, керамические материалы, смолы, металлы и их комбинации.
2
3
Материалы, из которых может быть выполнена первая перегородка, включают глины и стекла. Больше материалов, из которых может быть выполнена первая перегородка, включают медь, алюминий, нержавеющую сталь, сплавы, оксид алюминия (AlO), смолы и минеральные клеи.
Если первая перегородка содержит металл или сплав, такой как медь, алюминий, нержавеющая сталь, то первое барьерное покрытие может преимущественно выступать в качестве тепловой связи между горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль. Это может улучшить кондуктивную теплопередачу от горючего источника тепла к субстрату, образующему аэрозоль.
Изделие, генерирующее аэрозоль, дополнительно может содержать одно или более впускных отверстий для воздуха дальше по ходу потока от ближнего конца горючего источника тепла. В некоторых вариантах осуществления одно или более впускных отверстий для воздуха находится между ближним концом горючего источника тепла и ближним концом изделия, генерирующего аэрозоль. Одно или более впускных отверстий для воздуха могут быть расположены так, что воздух может втягиваться в один или более проходов для потока воздуха изделия, генерирующего аэрозоль, через одно или более впускных отверстий для воздуха без втягивания через горючий источник тепла. Это может по существу предотвращать или подавлять скачки температуры субстрата, образующего аэрозоль, во время осуществления затяжек пользователем.
Одно или более впускных отверстий для воздуха могут включать подходящие впускные отверстия для воздуха, через которые воздух может втягиваться в изделие, генерирующее аэрозоль. Например, подходящие впускные отверстия для воздуха включают отверстия, прорези, щели или иные отверстия. Количество, форма, размер и расположение впускных отверстий для воздуха могут быть надлежащим образом отрегулированы для обеспечения хороших характеристик генерирования аэрозоля.
Одно или более впускных отверстий для воздуха могут быть расположены на субстрате, образующем аэрозоль. Одно или более впускных отверстий для воздуха могут быть расположены между дальним концом субстрата, образующего аэрозоль, и ближним концом субстрата, образующего аэрозоль. Если одно или более впускных отверстий для воздуха расположены на субстрате, образующем аэрозоль, а субстрат, образующий аэрозоль, содержит фицеллу фильтра, то фицелла фильтра может иметь одно или более отверстий для пропускания воздуха в субстрат, образующий аэрозоль. Одно или более отверстий могут представлять собой прорези, щели или иные подходящие отверстия, через которые воздух может втягиваться в субстрат, образующий аэрозоль. Количество, форма, размер и расположение отверстий могут быть надлежащим образом отрегулированы для обеспечения хороших характеристик генерирования аэрозоля.
Горючий источник тепла может содержать один или более каналов для потока воздуха. Иными словами, горючий источник тепла может представлять собой несплошной горючий источник тепла. Один или более каналов для потока воздуха могут проходить вдоль длины горючего источника тепла. Один или более каналов для потока воздуха могут образовывать часть одного или более проходов для потока воздуха изделия, генерирующего аэрозоль.
Если горючий источник тепла содержит один или более каналов для потока воздуха в изделии, генерирующем аэрозоль, то одна или более негорючих, по существу воздухонепроницаемых перегородок между горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль, дополнительно может содержать вторую перегородку между горючим источником тепла и одним или более каналами для потока воздуха горючего источника тепла.
Вторая перегородка может улучшить изоляцию горючего источника тепла от одного или более проходов для потока воздуха изделия, генерирующего аэрозоль. Вторая перегородка может ограничивать максимальную температуру, действию которой подвергается субстрат, образующий аэрозоль, во время воспламенения или горения горючего источника тепла, и, таким образом, способствовать предотвращению или уменьшению термической деградации или горения субстрата, образующего аэрозоль, во время использования изделия, генерирующего аэрозоль.
Вторая перегородка может быть приклеена или иным образом прикреплена к горючему источнику тепла.
Вторая перегородка может содержать второе барьерное покрытие, предусмотренное на внутренней поверхности одного или более каналов для потока воздуха. Вторая перегородка может содержать второе барьерное покрытие, предусмотренное по меньшей мере по существу на всей внутренней поверхности одного или более каналов для потока воздуха. Вторая перегородка может содержать второе барьерное покрытие, предусмотренное на всей внутренней поверхности одного или более каналов для потока воздуха.
Второе барьерное покрытие может быть выполнено путем введения вкладыша в один или более каналов для потока воздуха. Например, если один или более проходов для потока воздуха предусматривают один или более каналов для потока воздуха, проходящих через внутреннюю часть горючего источника тепла, то в каждый из одного или более каналов для потока воздуха может быть вставлена негорючая, по существу воздухонепроницаемая полая трубка.
Вторая перегородка может преимущественно по существу предотвращать или подавлять поступление в воздух, втягиваемый дальше по ходу потока вдоль одного или более каналов для потока воздуха, продуктов горения и разложения, образующихся во время воспламенения и горения горючего источника тепла изделий, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению.
В зависимости от желаемых свойств и характеристик изделия, генерирующего аэрозоль, вторая перегородка может иметь низкую теплопроводность или высокую теплопроводность. Вторая перегородка может иметь низкую теплопроводность.
Толщина второй перегородки может быть надлежащим образом отрегулирована для обеспечения хороших характеристик генерирования аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления вторая перегородка может иметь толщину, составляющую от приблизительно 30 микрон до приблизительно 200 микрон. В одном варианте осуществления вторая перегородка имеет толщину от приблизительно 30 микрон до приблизительно 100 микрон.
Вторая перегородка может быть выполнена из одного или более подходящих материалов, по существу являющихся термически стабильными и негорючими при температурах, достигаемых горючим источником тепла во время воспламенения и горения. Подходящие материалы известны из уровня техники и включают, без ограничения, например: глины; оксиды металлов, такие как оксид железа, оксид алюминия, оксид титана, диоксид кремния, кремнезем–глинозем, диоксид циркония и оксид церия; цеолиты; фосфат циркония; и другие керамические материалы или их комбинации.
Материалы, из которых может быть выполнена вторая перегородка, включают глины, стекла, алюминий, оксид железа и их комбинации. При необходимости, в состав второй перегородки могут быть включены каталитические ингредиенты, такие как ингредиенты, способствующие окислению монооксида углерода до диоксида углерода. Подходящие каталитические ингредиенты включают, но без ограничения, например, платину, палладий, переходные металлы и их оксиды.
Если изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержат первую перегородку между расположенным дальше по ходу потока концом горючего источника тепла и расположенным раньше по ходу потока концом субстрата, образующего аэрозоль, и вторую перегородку между горючим источником тепла и одним или более каналами для потока воздуха вдоль горючего источника тепла, то вторая перегородка может быть образована из того же материала или материалов, что и первая перегородка, или другого материала или материалов.
Если вторая перегородка содержит второе барьерное покрытие, выполненное на внутренней поверхности одного или более каналов для потока воздуха, то второе барьерное покрытие может быть нанесено на внутреннюю поверхность одного или более каналов для потока воздуха любым подходящим способом, таким как способы, описанные в документах US–A–5,040,551 и WO–A1–2013120855.
Изделие, генерирующее аэрозоль, дополнительно может содержать один или более дополнительных слоев, окружающих по меньшей мере ближнюю часть горючего источника тепла и дальнюю часть субстрата, образующего аэрозоль. Один или более дополнительных слоев могут содержать по меньшей мере одно из: теплопроводного элемента для передачи тепла от горючего источника тепла субстрату, образующему аэрозоль; и слоя сигаретной бумаги.
Теплопроводный элемент может окружать только дальнюю часть субстрата, образующего аэрозоль. Теплопроводный элемент может окружать по существу длину субстрата, образующего аэрозоль. Теплопроводный элемент может непосредственно контактировать с по меньшей мере одним из: горючего источника тепла и субстрата, образующего аэрозоль. Теплопроводный элемент может не контактировать непосредственно как с горючим источником тепла, так и с субстратом, образующим аэрозоль.
Теплопроводный элемент может обеспечивать тепловую связь между горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль. Теплопроводный элемент может быть по существу устойчивым к горению.
Подходящие теплопроводные элементы могут включать: обертки из металлической фольги или обертки из фольги из сплава металлов. Обертки из металлической фольги могут включать: обертки из алюминиевой фольги, обертки из стальной фольги, обертки из железной фольги и обертки из медной фольги. Теплопроводный элемент может содержать алюминиевую трубку.
Ближняя часть горючего источника тепла, окруженная теплопроводным элементом, имеет длину от приблизительно 2 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров или длину от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 5 миллиметров.
Дальняя часть горючего источника тепла, не окруженная теплопроводным элементом, имеет длину от приблизительно 4 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров или длину от приблизительно 4 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров.
Слой сигаретной бумаги может окружать по меньшей мере ближнюю часть горючего источника тепла, длину субстрата, образующего аэрозоль, и любые другие компоненты изделия, генерирующего аэрозоль, расположенные вблизи субстрата, образующего аэрозоль. Слой сигаретной бумаги может окружать по существу длину горючего источника тепла. Если слой сигаретной бумаги окружает по существу длину горючего источника тепла, то слой сигаретной бумаги может быть обеспечен вентиляцией, такой как перфорационные отверстия, отверстия или прорези, на горючем источнике тепла для обеспечения прохождения воздуха через слой сигаретной бумаги к горючему источнику тепла. Количество, форма, размер и местоположение отверстий могут быть надлежащим образом отрегулированы для обеспечения хороших характеристик генерирования аэрозоля. Слой сигаретной бумаги может быть плотно обернут вокруг горючего источника тепла и субстрата, образующего аэрозоль, таким образом, что слой сигаретной бумаги захватывает и удерживает горючий источник тепла и субстрат, образующий аэрозоль, при сборке изделия, генерирующего аэрозоль.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может представлять собой радиально наружный слой. Если изделие, генерирующее аэрозоль, содержит один или более дополнительных слоев, то радиально наружный слой керамической бумаги может перекрывать по меньшей мере часть одного или более дополнительных слоев. Иными словами, один или более дополнительных слоев могут быть расположены между горючим источником тепла и по меньшей мере одним слоем керамической бумаги. Например, если изделие, генерирующее аэрозоль, содержит дополнительный слой, содержащий теплопроводный элемент, то теплопроводный элемент может представлять собой радиально внутренний слой, а по меньшей мере один слой керамической бумаги может представлять собой радиально наружный слой, окружающий по меньшей мере часть теплопроводного элемента.
В контексте данного документа термины «радиально наружный» и «радиально внутренний» используются для указания относительных расстояний компонентов изделия, генерирующего аэрозоль, от продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль. В контексте данного документа термин «радиальный» используется для описания направления, перпендикулярного продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль, проходящего в направлении между ближним концом и дальним концом изделия, генерирующего аэрозоль.
Один или более дополнительных слоев могут представлять собой радиально наружные слои. Один или более дополнительных слоев могут перекрывать по меньшей мере часть по меньшей мере одного слоя керамической бумаги.
По меньшей мере один слой керамической бумаги может быть зафиксирован или закреплен на одном или более других компонентах или частях изделия, генерирующего аэрозоль. По меньшей мере один слой керамической бумаги может быть зафиксирован на любом подходящем компоненте изделия, генерирующего аэрозоль. Например, по меньшей мере один слой керамической бумаги может быть зафиксирован на по меньшей мере одном из горючего источника тепла, субстрата, образующего аэрозоль, и одном или более дополнительных слоях. По меньшей мере один слой керамической бумаги может быть зафиксирован на одном или более компонентах изделия, генерирующего аэрозоль, с помощью любых подходящих средств. По меньшей мере один слой керамической бумаги может быть зафиксирован за счет использования адгезива. Подходящие адгезивы, такие как силикатный клей, могут иметь высокую термостойкость. Если один или более дополнительных слоев являются радиально наружными слоями, то один или более дополнительных слоев могут быть плотно обернуты вокруг по меньшей мере части по меньшей мере одного слоя керамической бумаги.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один слой керамической бумаги может быть неотделимым от горючего источника тепла. В контексте данного документа термин «неотделимый» используется для описания слоя, который непосредственно контактирует с горючим источником тепла и присоединен к горючему источнику тепла без помощи постороннего адгезива или другого промежуточного соединительного материала.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один слой керамической бумаги может быть образован из полоски керамической бумаги, имеющей противоположные концы. Полоска керамической бумаги может быть обернута вокруг горючего источника тепла таким образом, что противоположные концы полоски накладываются друг на друга. Наложенные друг на друга противоположные концы полоски могут быть скреплены друг с другом посредством использования адгезива или любых других подходящих средств. Это может зафиксировать по меньшей мере один слой керамической бумаги на горючем источнике тепла.
В некоторых вариантах осуществления промежуточный слой может быть расположен между по меньшей мере одним слоем керамической бумаги и по меньшей мере одним из горючего источника тепла, субстрата, образующего аэрозоль, и одним или более дополнительными слоями. Промежуточный слой может быть смежным с по меньшей мере одним слоем керамической бумаги. Промежуточный слой может контактировать с по меньшей мере одним слоем керамической бумаги. Промежуточный слой может располагаться радиально внутри по меньшей мере одного слоя керамической бумаги.
Промежуточный слой может являться адгезивным слоем. Адгезивный слой может содержать любой подходящий адгезив. Подходящие адгезивы, такие как силикатный клей, могут иметь высокую термостойкость. Адгезивный слой может располагаться между по меньшей мере одним слоем керамической бумаги и горючим источником тепла и может присоединять по меньшей мере один слой керамической бумаги к горючему источнику тепла. Адгезивный слой может располагаться между по меньшей мере одним слоем керамической бумаги и одним или более дополнительными слоями и может прикреплять по меньшей мере один слой керамической бумаги к одному или более дополнительным слоям. Адгезивный слой может располагаться между по меньшей мере одним слоем керамической бумаги и субстратом, образующим аэрозоль, и может присоединять по меньшей мере один слой керамической бумаги к субстрату, образующему аэрозоль.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один слой керамической бумаги может быть образован из полоски керамической бумаги, имеющей противоположные концы. Полоска керамической бумаги может быть обернута вокруг горючего источника тепла так, чтобы противоположные концы полоски состыковывались, но не накладывались друг на друга. Адгезивный слой может находиться на стороне полоски, обращенной к горючему источнику тепла, по меньшей мере на противоположных концах полоски. Адгезивный слой может присоединять полоску керамической бумаги к горючему источнику тепла, по меньшей мере на противоположных концах полоски.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать теплопроводный компонент, расположенный между горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль. Теплопроводный компонент может быть первой перегородкой, которая описана выше. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать теплопроводный компонент и первую перегородку. Теплопроводный компонент может быть выполнен из материала, схожего с материалом теплопроводного элемента. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать теплопроводный компонент и теплопроводный элемент. Предоставление по меньшей мере одного из теплопроводного элемента и теплопроводного компонента может улучшить кондуктивный теплообмен между горючим источником тепла и субстратом, образующим аэрозоль.
Изделие, генерирующее аэрозоль, дополнительно может содержать любые другие подходящие компоненты. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно из: перемещающего элемента; элемента, охлаждающего аэрозоль; разделительного элемента; и мундштука. Один или более дополнительных компонентов могут быть расположены соосно горючему источнику тепла и субстрату, образующему аэрозоль. Один или более дополнительных компонентов могут быть расположены вблизи субстрата, образующего аэрозоль. Один или более дополнительных компонентов могут быть расположены в любом подходящем порядке. Изделие, генерирующее аэрозоль, дополнительно может содержать: перемещающий элемент, смежный с ближним концом субстрата, образующего аэрозоль; элемент, охлаждающий аэрозоль, смежный с ближним концом перемещающего элемента; разделительный элемент, смежный с ближним концом элемента, охлаждающего аэрозоль; и мундштук, смежный с ближним концом разделительного элемента.
В контексте данного документа термины «ближний» и «дальний» используются для описания относительных положений компонентов или частей компонентов изделий, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Ближний конец компонента изделия, генерирующего аэрозоль, является концом этого компонента, находящимся наиболее близко к концу, подносимому ко рту, изделия, генерирующего аэрозоль, а дальний конец компонента изделия, генерирующего аэрозоль, является концом компонента, находящимся наиболее далеко от конца, подносимого ко рту, изделия, генерирующего аэрозоль. Как правило, горючий источник тепла расположен на дальнем конце изделия, генерирующего аэрозоль.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ формирования изделия, генерирующего аэрозоль, согласно первому аспекту настоящего изобретения. Способ включает: расположение горючего источника тепла для нагревания субстрата, образующего аэрозоль; и окружение по меньшей мере части длины горючего источника тепла по меньшей мере одним слоем керамической бумаги, содержащим связующее вещество на основе производных целлюлозы.
В некоторых вариантах осуществления стадия окружения по меньшей мере части длины горючего источника тепла по меньшей мере одним слоем керамической бумаги может включать: обеспечение полоски керамической бумаги, содержащей связующее вещество на основе производных целлюлозы, имеющей противоположные концы; оборачивание полоски вокруг горючего источника тепла таким образом, чтобы горючий источник тепла был окружен по меньшей мере одним слоем керамической бумаги; наложение друг на друга противоположных концов полоски; и соединение наложенных друг на друга концов с присоединением по меньшей мере одного слоя керамической бумаги к горючему источнику тепла.
Наложенные друг на друга концы полоски керамической бумаги могут быть скреплены друг с другом за счет использования любых подходящих средств. Например, наложенные друг на друга концы полоски керамической бумаги могут быть скреплены друг с другом с использованием адгезива. Подходящие адгезивы должны иметь высокую термостойкость и содержать силикатный клей.
В некоторых вариантах осуществления стадия окружения по меньшей мере части длины горючего источника тепла по меньшей мере одним слоем керамической бумаги может включать: обеспечение полоски керамической бумаги, содержащей связующее вещество на основе производных целлюлозы, имеющей противоположные концы; нанесение адгезивного слоя на одну сторону полоски по меньшей мере на каждый противоположный конец; расположение полоски с адгезивным слоем, обращенным к горючему источнику тепла; оборачивание полоски вокруг горючего источника тепла таким образом, чтобы по меньшей мере часть длины горючего источника тепла была окружена по меньшей мере одним слоем керамической бумаги; состыковывание противоположных концов полоски без наложения друг на друга противоположных концов; и прикрепление полоски на горючем источнике тепла посредством адгезивного слоя.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один слой керамической бумаги можно ламинировать дополнительным слоем, таким как слой сигаретной бумаги. По меньшей мере один слой керамической бумаги можно ламинировать дополнительным слоем до того, как по меньшей мере один слой керамической бумаги наносят на горючий источник тепла. Полоску многослойной бумаги, содержащую по меньшей мере один слой керамической бумаги и дополнительный слой можно обернуть вокруг горючего источника тепла таким же способом, как и полоску керамической бумаги. В некоторых вариантах осуществления многослойную бумагу можно расположить таким образом, что по меньшей мере один слой керамической бумаги обращен к горючему источнику тепла. Иными словами, по меньшей мере один слой керамической бумаги можно расположить радиально внутри дополнительного слоя. В некоторых вариантах осуществления многослойную бумагу можно расположить таким образом, что дополнительный слой обращен к горючему источнику тепла.
Хотя настоящее изобретение относится к керамической бумаге, связующее вещество на основе производных целлюлозы может применяться в качестве связующего вещества в других слоях, применяемых для окружения по меньшей мере части длины горючего источника тепла изделия, генерирующего аэрозоль. Cвязующее вещество на основе производных целлюлозы может применяться в слое любого волокнистого материала. Cвязующее вещество на основе производных целлюлозы может применяться в слое волокнистого материала, содержащего керамические волокна.
Cвязующее вещество на основе производных целлюлозы может применяться в слое фиброармированного аэрогеля.
В контексте данного документа термин «аэрогель» применяют для описания пеноматериала с открытыми порами. Аэрогель может быть мезопористого типа. Термин «мезопористый» относится к материалу, который имеет поры диаметром от приблизительно 2 нанометров до приблизительно 50 нанометров. Аэрогель может содержать сеть взаимосвязанных структур, причем сеть взаимосвязанных структур может быть наноструктурами. Аэрогель может иметь пористость, составляющую приблизительно 50 процентов или больше. Аэрогель может иметь пористость, составляющую приблизительно 90 процентов или больше. Аэрогель может быть создан за счет извлечения жидкого компонента из обычного геля. Под обычным гелем будет пониматься полутвердая коллоидная суспензия твердой суспензии, разведенной в жидкости.
Аэрогели, как правило, имеют очень низкую теплопроводность. Не желая ограничиваться теорией, кондуктивный теплообмен в аэрогелях замедляется вследствие их высокой пористости, тогда как конвективный теплообмен в аэрогелях замедляется вследствие небольшого диаметра пор. Небольшой диаметр пор ограничивает движение воздуха через аэрогель.
В контексте данного документа термин «фиброармированный аэрогель» относится к композитному материалу, содержащему матрицу аэрогеля, армированную волокнистым материалом.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 схематически показан первый вариант осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению, которое содержит сплошной горючий источник тепла;
на фиг. 2 показаны температурные профили изделий, генерирующих аэрозоль, подобных тем, что показаны на фиг. 1, в первом положении в изделиях;
на фиг. 3 показаны температурные профили изделий, генерирующих аэрозоль, подобных тем, что показаны на фиг. 1, во втором положении в изделиях;
на фиг. 4 показаны температурные профили изделий, генерирующих аэрозоль, подобных тем, что показаны на фиг. 1, в третьем положении в изделиях;
на фиг. 5 показаны температурные профили дополнительных изделий, генерирующих аэрозоль, подобных тем, что показаны на фиг. 1, в третьем положении в изделиях, при этом одно из изделий, генерирующих аэрозоль, содержит керамическую бумагу, содержащую биорастворимые волокна на основе силиката щелочноземельного металла, и
на фиг. 6 схематически показан второй вариант осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению, содержащего несплошной горючий источник тепла.
На фиг. 1 схематически показано изделие 2, генерирующее аэрозоль. Изделие 2, генерирующее аэрозоль, содержит горючий источник 3 тепла. Горючий источник 3 тепла содержит по существу круглоцилиндрическое тело из углеродсодержащего материала, имеющее длину приблизительно 10 миллиметров. Горючий источник 3 тепла представляет собой сплошной источник тепла. Иными словами, горючий источник 3 тепла не содержит никаких каналов для воздуха, проходящих через него.
Изделие 2, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит субстрат 4, образующий аэрозоль. Субстрат 4, образующий аэрозоль, расположен на ближнем конце горючего источника 3 тепла. Субстрат 4, образующий аэрозоль, содержит по существу круглоцилиндрический штранг табачного материала 18, окруженный фицеллой 19 фильтра.
Негорючая, по существу воздухонепроницаемая первая перегородка 6 расположена между ближним концом горючего источника 3 тепла и дальним концом субстрата 4, образующего аэрозоль. Первая перегородка 6 содержит диск из алюминиевой фольги. Первая перегородка 6 также образует теплопроводный компонент между горючим источником 3 тепла и субстратом 4, образующим аэрозоль, для проведения тепла от внутренней поверхности горючего источника 3 тепла к внешней поверхности субстрата 4, образующего аэрозоль.
Теплопроводный элемент 9 окружает ближнюю часть горючего источника 3 тепла и дальнюю часть субстрата 4, образующего аэрозоль. Теплопроводный элемент 9 содержит трубку из алюминиевой фольги. Теплопроводный элемент 9 непосредственно контактирует с ближней частью горючего источника 3 тепла и фицеллой 19 фильтра субстрата 4, образующего аэрозоль.
Изделие 2, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит различные другие компоненты, расположенные вблизи субстрата 4, образующего аэрозоль, включая: перемещающий элемент 11, расположенный на ближнем конце субстрата 4, образующего аэрозоль; элемент 12, охлаждающий аэрозоль, расположенный на ближнем конце перемещающего элемента 11; разделительный элемент 13, расположенный на ближнем конце элемента 11, охлаждающего аэрозоль; и мундштук 10, расположенный на ближнем конце разделительного элемента 13.
Компоненты изделия 2, генерирующего аэрозоль, обернуты в слой сигаретной бумаги 7. Слой сигаретной бумаги 7 окружает теплопроводный элемент 9, но не проходит за пределы дальнего конца теплопроводного элемента 9 по дальней части горючего источника 3 тепла.
Согласно настоящему изобретению изделие 2, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит слой керамической бумаги 5. Слой керамической бумаги 5 окружает по существу длину горючего источника 3 тепла и дальнюю часть слоя сигаретной бумаги 7, теплопроводный элемент 9 и субстрат 4, образующий аэрозоль. Иными словами, слой керамической бумаги 5 представляет собой радиально наружный слой на дальнем конце изделия 2, генерирующего аэрозоль.
Слой керамической бумаги 5 содержит от приблизительно 60 процентов по весу диоксида кремния до приблизительно 70 процентов по весу диоксида кремния; от приблизительно 16 процентов по весу оксида кальция до приблизительно 22 процентов по весу оксида кальция и от приблизительно 12 процентов по весу оксида магния до приблизительно 19 процентов по весу оксида магния. Слой керамической бумаги 5 также содержит оксид алюминия. Слой керамической бумаги 5 также содержит связующее вещество на основе производных целлюлозы. Связующее вещество на основе производных целлюлозы содержит CMC, диспергированную в воде при концентрации 8 весовых процентов.
Множество впускных отверстий 8 для воздуха расположены на субстрате 4, образующем аэрозоль, что позволяет окружающему воздуху втягиваться в изделие 2, генерирующее аэрозоль. Впускные отверстия 8 для воздуха содержат множество перфорационных отверстий в слое сигаретной бумаги 7 и нижнем слое фицеллы 19, которая окружает субстрат 4, образующий аэрозоль. Впускные отверстия 8 для воздуха расположены между внешней поверхностью и внутренней поверхностью субстрата 4, образующего аэрозоль.
Когда пользователь делает затяжку на мундштуке 10 изделия 2, генерирующего аэрозоль, окружающий воздух может втягиваться в изделие 2, генерирующее аэрозоль, через впускные отверстия 8 для воздуха. Воздух, втягивающийся в изделие 2, генерирующее аэрозоль, может проходить вдоль прохода для потока воздуха изделия 2, генерирующего аэрозоль, от впускных отверстий 8 для воздуха через субстрат 4, образующий аэрозоль, перемещающий элемент 11, охлаждающий элемент 12 и разделительный элемент 13 к мундштуку 10, и выходит из мундштука 10 для вдыхания пользователем. Основное направление потока воздуха через изделие 2, генерирующее аэрозоль, указано стрелками.
При применении пользователь может поджигать горючий источник 3 тепла за счет воздействия на горючий источник 3 тепла внешним источником тепла, таким как зажигалка. Горючий источник 3 тепла может зажигаться и гореть, а тепло может передаваться от горючего источника 3 тепла субстрату 4, образующему аэрозоль, посредством проведения через теплопроводный компонент 6 и теплопроводный элемент 9. Летучие соединения могут испаряться из нагреваемого субстрата 4, образующего аэрозоль. Пользователь может осуществлять затяжки на мундштуке 10 изделия 2, генерирующего аэрозоль, втягивая окружающий воздух в проход для потока воздуха изделия 2, генерирующего аэрозоль, через впускные отверстия 8 для воздуха. Пар из нагретого субстрата 4, образующего аэрозоль, может захватываться воздухом, втягиваемым через субстрат 4, образующий аэрозоль, и может втягиваться с воздухом в направлении мундштука 10. Когда пар втягивается в направлении мундштука 10, пар может охлаждаться для создания аэрозоля. Аэрозоль может вытягиваться из мундштука 10 и доставляться пользователю для вдыхания.
Будет понятно, что по существу воздухонепроницаемая первая перегородка 6 блокирует воздух, втягиваемый через горючий источник 3 тепла в субстрат 4, образующий аэрозоль. Таким образом, первая перегородка 6 по существу изолирует проход для потока воздуха изделия 2, генерирующего аэрозоль, от горючего источника 3 тепла.
В этом варианте осуществления слой керамической бумаги 5 проходит по малой части дальнего конца субстрата 4, образующего аэрозоль. Таким образом, слой керамической бумаги 5 находится на расстоянии от впускных отверстий 8 для воздуха. Это расстояние по существу изолирует слой керамической бумаги 5 от впускных отверстий 8 для воздуха таким образом, что воздух, втягиваемый через проход для потока воздуха изделия 2, генерирующего аэрозоль, не контактирует со слоем керамической бумаги 5.
Будет понятно, что в некоторых вариантах осуществления слой керамической бумаги может находиться в непосредственной близости с впускными отверстиями для воздуха. В этих вариантах осуществления части слоя керамической бумаги, которые находятся в непосредственной близости с впускными отверстиями для воздуха, могут быть покрыты материалами по существу непроницаемыми для волокон и частиц. Это может по существу изолировать части слоя керамической бумаги, которые находятся в непосредственной близости с впускными отверстиями для воздуха таким образом, что воздух, втягиваемый через проход для потока воздуха изделия, генерирующего аэрозоль, не контактирует со слоем керамической бумаги.
1
2
3
Были собраны экспериментальные данные для определения температуры горючих источников тепла и субстратов, образующих аэрозоль, различных изделий, генерирующих аэрозоль, подобных изделиям 2, генерирующим аэрозоль, показанным на фиг. 1 за период горения горючего источника тепла. Каждое из подвергнутых испытанию изделий, генерирующих аэрозоль, содержало разный слой материала, окружающий по существу длину горючего источника тепла. В ходе эксперимента в изделиях, генерирующих аэрозоль, образовывались отверстия глубиной 2 мм; при этом два из отверстий были образованы в горючем источнике тепла в положениях Tи T, показанных на фиг. 1, и одно из отверстий было образовано в субстрате, образующем аэрозоль, в положении T, показанном на фиг. 1. Термопару вставляли в каждое отверстие для обеспечения измерения температуры в каждом положении. В частности, собирали экспериментальные данные для изделий, генерирующих аэрозоль, содержащих слой керамической бумаги, окружающий по существу длину горючего источника тепла и не содержащих слоя материала, окружающего по существу длину горючего источника тепла. На фиг. 2–4 показаны графики экспериментальных измерений температуры за определенное время в трех различных местах разных изделий, генерирующих аэрозоль.
1
На фиг. 2 показана температура, измеренная в положении 2 миллиметров от дальнего конца горючего источника тепла, которое соответствует положению T, показанному на фиг. 1. Иными словами, на фиг. 2 показана температура на дальнем конце горючего источника тепла.
2
На фиг. 3 показана температура, измеренная в положении 5 миллиметров от дальнего конца горючего источника тепла, которое соответствует положению T , показанному на фиг. 1. Иными словами, на фиг. 3 показана температура в положении приблизительно посредине вдоль длины горючего источника тепла.
3
На фиг. 4 показана температура, измеренная в положении 11 миллиметров от дальнего конца горючего источника тепла, которое соответствует положению T по фиг. 1. Иными словами, на фиг. 4 показана температура на дальнем конце субстрата, образующего аэрозоль.
Все температурные профили были измерены с использованием электронных датчиков температур, внедренных приблизительно на 2 миллиметра вглубь релевантных компонентов изделий, генерирующих аэрозоль.
На фиг. 2, 3 и 4 линия «SMAR», обозначенная номером 20, показывает температурный профиль изделия, генерирующего аэрозоль, с «открытым» горючим источником тепла. Иными словами, линия 22 «SMAR» показывает температурный профиль изделия, генерирующего аэрозоль, без слоя материала, окружающего по существу длину горючего источника тепла.
На фиг. 2, 3 и 4 линия «керамическая бумага 1», обозначенная номером 21, показывает температурный профиль изделия, генерирующего аэрозоль, со слоем керамической бумаги, окружающим по существу длину горючего источника тепла. Керамическая бумага, окружающая по существу длину горючего источника тепла, в испытании в отношении «керамической бумаги 1» представляла собой Superwool Plus Fibre, доступную от Morgan Advanced Materials, plc.
На фиг. 2, 3 и 4 линия «керамическая бумага 2», обозначенная номером 22, показывает температурный профиль изделия, генерирующего аэрозоль, со слоем керамической бумаги, окружающим по существу длину горючего источника тепла. Керамическая бумага, окружающая по существу длину горючего источника тепла, в испытании в отношении «керамической бумаги 2», представляла собой CFP Ceramic Fibre Paper, доступную от Ningbo Firewheel Thermal Insulation & Sealing Co., Ltd.
На фиг. 2, 3 и 4 линия «стеклянная бумага», обозначенная номером 23, показывает температурный профиль изделия, генерирующего аэрозоль, со слоем керамической бумаги, окружающим по существу длину горючего источника тепла. Керамическая бумага, окружающая по существу длину горючего источника тепла, в испытании в отношении «стеклянной бумаги» представляла собой керамическую бумагу, содержащую стекловолокно.
Желательно, чтобы изделия, генерирующие аэрозоль, имеющие слой материала, окружающий по существу длину изделия, генерирующего аэрозоль, демонстрировали температурные профили по существу подобные или превышающие температурный профиль 20 изделия, генерирующего аэрозоль, с открытым горючим источником тепла без слоя материала, окружающего по существу длину горючего источника тепла. Если горючий источник тепла имеет аналогичную или более высокую температуру, чем открытый горючий источник тепла, это указывает на то, что слой материала, окружающий по существу длину горючего источника тепла, по существу не подавляет горение горючего источника тепла.
Неожиданно, как показано на фиг. 2, 3 и 4, температурные профили 21, 22, 23 изделия, генерирующего аэрозоль, имеющего слой керамической бумаги, окружающий по существу длину горючего источника тепла, по существу подобны температурному профилю 20 изделия, генерирующего аэрозоль, без слоя материала, окружающего по существу длину горючего источника тепла во всех трех подвергнутых испытанию местах изделия, генерирующего аэрозоль, в течение большей части времени горения горючего источника тепла. Более того, температурные профили 21 и 22 изделия, генерирующего аэрозоль, имеющего слой керамической бумаги, окружающий по существу длину горючего источника тепла, на самом деле превышают температурный профиль 20 изделия, генерирующего аэрозоль, без слоя материала, окружающего по существу длину горючего источника тепла, в течение некоторых периодов времени во время сеанса генерирования аэрозоля.
Этот неожиданный результат указывает на то, что предоставление по меньшей мере одного слоя керамической бумаги, окружающего по существу длину горючего источника тепла, преимущественно по существу не препятствует горению горючего источника тепла. Фактически, предоставление слоя керамической бумаги может увеличить температуру горючего источника тепла в течение периодов времени во время горения горючего источника тепла.
3
На фиг. 5 показан график дополнительных экспериментальных данных, собранных, как описано выше, для трех конкретных изделий, генерирующих аэрозоль. Как и на фиг. 4, на фиг. 5 показана температура в дальнем конце субстрата, образующего аэрозоль, измеренная в положении 11 миллиметров от дальнего конца горючего источника тепла, который соответствует положению T на фиг. 1. Температурные профили были снова измерены с применением электронных датчиков температур, внедренных приблизительно на 2 миллиметра вглубь субстрата, образующего аэрозоль, изделий, генерирующих аэрозоль.
На фиг. 5 линия «SMAR», обозначенная номером 30, показывает температурный профиль изделия, генерирующего аэрозоль, с «открытым» горючим источником тепла. Иными словами, линия 22 «SMAR» показывает температурный профиль изделия, генерирующего аэрозоль, без слоя материала, окружающего по существу длину горючего источника тепла.
На фиг. 5 линия «стеклянная бумага», обозначенная номером 31, показывает температурный профиль изделия, генерирующего аэрозоль, со слоем керамической бумаги, окружающим по существу длину горючего источника тепла. Керамическая бумага, окружающая по существу длину горючего источника тепла, в испытании в отношении «стеклянной бумаги» представляла собой керамическую бумагу, содержащую стекловолокно. Керамическая бумага, содержащая стекловолокно, имела толщину приблизительно 1 миллиметр и длину приблизительно 5,5 миллиметра, проходящую от дальнего конца горючего источника тепла по всей длине горючего источника тепла и дальнего конца субстрата, образующего аэрозоль.
На фиг. 5 линия «биорастворимые волокна», обозначенная номером 32, показывает температурный профиль изделия, генерирующего аэрозоль, со слоем керамической бумаги, окружающим по существу длину горючего источника тепла. Керамическая бумага, окружающая по существу длину горючего источника тепла, в испытании в отношении «биорастворимого волокна» представляла собой Superwool Plus Fibre, доступную от Morgan Advanced Materials, plc. Superwool Plus Fibre содержит биорастворимые волокна на основе силиката щелочноземельного металла. Керамическая бумага, содержащая биорастворимые волокна, имеющие толщину приблизительно 0,5 миллиметра и длину приблизительно 5,5 миллиметра, проходящая от дальнего конца горючего источника тепла по всей длине горючего источника тепла и дальнего конца субстрата, образующего аэрозоль.
Неожиданно, как показано на фиг. 5, было обнаружено, что температурный профиль 32 изделия, генерирующего аэрозоль, имеющего слой керамической бумаги, содержащий биорастворимые волокна на основе силиката щелочноземельного металла, указывает на более высокую температуру после периода времени, составляющего около 200 секунд, чем как температурный профиль 30 изделия, генерирующего аэрозоль, без слоя материала, окружающего по существу длину горючего источника тепла, так и температурный профиль 31 изделия, генерирующего аэрозоль, со слоем керамической бумаги, содержащим стекловолокно, после периода 200 секунд.
Этот неожиданный результат указывает на то, что время курения можно увеличить с помощью предоставления изделия, образующего аэрозоль, со слоем керамической бумаги, содержащим биорастворимые волокна на основе силиката щелочноземельного металла, окружающим по существу длину горючего источника тепла, даже по сравнению с изделиями, имеющими слой керамической бумаги, содержащий стекловолокно, окружающий по существу длину горючего источника тепла.
Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению были подвергнуты испытанию путем наблюдения за их воздействием после помещения их на листы ватманской бумаги после зажигания источника тепла. Например, изделия, генерирующие аэрозоль, на 24 часа были подвергнуты условиям приблизительно 23°C ± 3°C и 55%±5% относительной влажности. Подвергнутые условиям изделия, генерирующие аэрозоль, были зажжены используя электрические зажигалки, и оставлены гореть в течение периода 2 минут. Через 2 минуты изделия, генерирующие аэрозоль, помещали на стопку листов ватманской бумаги на период 10 минут. Через 10 минут проверяли листы ватманской бумаги, при этом было обнаружено, что изделие, генерирующее аэрозоль, имеющее слой керамической бумаги, окружающий по существу длину горючего источника тепла, не образовало отверстие ни на одном листе ватманской бумаги, но оставило небольшой потемневший участок на верхнем листе бумаги. Этот результат показывает, что наличие слоя керамической бумаги, окружающего по существу длину горючего источника тепла, снижает температуру поверхности вблизи источника тепла.
На фиг. 6 схематически показан второй вариант осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Изделие 102, генерирующее аэрозоль, является по существу схожим с изделием 2, генерирующим аэрозоль, показанным на фиг. 1. Изделие 102, генерирующее аэрозоль, содержит горючий источник 103 тепла, субстрат 104, образующий аэрозоль, слой керамической бумаги 105 и слой сигаретной бумаги 107, расположенные схоже с соответствующими компонентами изделия 2, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 1. Однако горючий источник 103 тепла является несплошным горючим источником тепла. Несплошной источник 103 тепла содержит кольцеобразное тело 115 из углеродсодержащего материала, имеющее проход 116, проходящий между дальней торцевой поверхностью и ближней торцевой поверхностью. Проход 116 образует часть прохода для потока воздуха через изделие, генерирующее аэрозоль, и позволяет воздуху быть втянутым из ближнего конца изделия, генерирующего аэрозоль, через горючий источник 103 тепла и в субстрат 104, образующий аэрозоль. Слой керамической бумаги 105 находится на расстоянии от прохода для потока воздуха через изделие 102, генерирующее аэрозоль, таким образом, что воздух, втягиваемый через проход для потока воздуха, не контактирует со слоем керамической бумаги 105.
Негорючая, по существу воздухонепроницаемая первая перегородка 106 расположена между ближним концом горючего источника 103 тепла и дальним концом субстрата 104, образующего аэрозоль, и схожа с первой перегородкой 6, описанной выше в отношении фиг. 1. Однако в отличие от первой перегородки 6, описанной выше, первая перегородка 106 содержит отверстие 120, выровненное с проходом 116 для того, чтобы воздух проходил из прохода 116 в субстрат 104, образующий аэрозоль.
Негорючая, по существу воздухонепроницаемая вторая перегородка 117 нанесена на внутреннюю поверхность прохода 116. Вторая перегородка 117 изолирует прохождение воздуха через проход 116 от горючего источника 103 тепла и продуктов горения горючего источника тепла.
Так как горючий источник 103 тепла является несплошным источником тепла, изделие 102, генерирующее аэрозоль, не содержит впускных отверстий для воздуха, расположенных на субстрате 104, образующем аэрозоль. Когда пользователь делает затяжку на мундштуке изделия 102, генерирующего аэрозоль, окружающий воздух может втягиваться в изделие 102, генерирующее аэрозоль, через проход 116 через источник тепла 103. Воздух, втягивающийся в изделие 102, генерирующее аэрозоль, может проходить вдоль прохода для потока воздуха изделия 102, генерирующего аэрозоль, через проход 116, через субстрат 104, образующий аэрозоль, перемещающий элемент, охлаждающий элемент и разделительный элемент к мундштуку, а из мундштука пользователю для вдыхания. Основное направление потока воздуха через изделие 102, генерирующее аэрозоль, указано стрелками.
Будет понятно, что в некоторых вариантах осуществления также могут быть предоставлены другие впускные отверстия для воздуха в изделии, генерирующем аэрозоль, в дополнение к проходу для потока воздуха через горючий источник тепла.
Конкретные варианты осуществления, описанные выше, предназначены для иллюстрации настоящего изобретения. Однако могут быть также предложены другие варианты осуществления без выхода за рамки объема настоящего изобретения, определенного в формуле изобретения, и следует понимать, что вышеописанные конкретные варианты осуществления не предназначены для ограничения.