ИЗДЕЛИЕ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО ИЗДЕЛИЯ, ГЕНЕРИРУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ, УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩИЕ АЭРОЗОЛЬ
AEROSOL-GENERATING ARTICLE AND A METHOD OF MAKING SUCH AN AEROSOL-GENERATING ARTICLE, AN AEROSOL-GENERATING DEVICE AND SYSTEM

Изобретение относится к изделию, генерирующему аэрозоль, и к способу изготовления такого изделия, генерирующего аэрозоль. Изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль, и системе, использующей изделие, генерирующее аэрозоль.
Известны различные изделия, генерирующие аэрозоль, для использования в электронных нагревательных устройствах. Изделие, генерирующее аэрозоль, содержит субстрат, образующий аэрозоль который нагревают нагревательным элементом в устройстве. Как правило, нагревательное лезвие вставляют в табачный штранг для нагревания штранга. Нагревательное лезвие обладает ограниченным нагревательным эффектом на периферические части штранга, тогда как центральные части подвержены перегреванию. Таким образом, при выбрасывании изделия, генерирующего аэрозоль, он может все еще содержать неиспользованный субстрат табака. Кроме того, вследствие недостаточного контакта между нагревательным элементом и субстратом, образующим аэрозоль, зачастую энергоэффективность является низкой.
Таким образом, существует необходимость в изделии, генерирующем аэрозоль, обеспечивающем сниженный расход материала. Кроме того, желательно было бы обеспечить способ эффективного изготовления изделий, генерирующих аэрозоль, обеспечивающих улучшенную энергоэффективность устройства, генерирующего аэрозоль, и системы, с которой используется изделие.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предусматривается изделие, генерирующее аэрозоль, имеющее продольное удлинение. Изделие содержит субстрат, генерирующий аэрозоль, проходящий вдоль продольного удлинения, и материал сусцептора, проходящий вдоль продольного удлинения. Субстрат, образующий аэрозоль, и материал сусцептора образуют экструдат, имеющий одинаковую форму поперечного сечения вдоль длины экструдата.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, и материал сусцептора проходят по существу вдоль всего продольного удлинения изделия, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно, они проходят вдоль по меньшей мере 75 процентов продольного удлинения, более предпочтительно - по меньшей мере 80 процентов вдоль продольного удлинения изделия, генерирующего аэрозоль. Субстрат, генерирующий аэрозоль, и материал сусцептора могут проходить вдоль всего продольного удлинения изделия, генерирующего аэрозоль. Таким образом, длина экструдата, образованного путем совместной экструзии субстрата, образующего аэрозоль, и материала сусцептора, предпочтительно соответствует по меньшей мере 75 процентам продольного удлинения изделия, генерирующего аэрозоль, более предпочтительно - по меньшей мере 80 процентам всего продольного удлинения изделия, генерирующего аэрозоль, или соответствует всему продольному удлинению изделия, генерирующего аэрозоль.
Изделие, генерирующее аэрозоль, или по меньшей мере часть изделия, ответственная за генерирование аэрозоля, то есть материал сусцептора, покрытый субстратом, образующим аэрозоль, изготавливают посредством процесса совместной экструзии. Как правило, в процессе экструзии материал формуют в непрерывную форму, «экструдат», такой как, например, волокно, лист, труба или т.п., путем формования материала через отверстие головки соответствующей формы. Характерной особенностью экструдатов является то, что поперечное сечение экструдата фиксируют по форме головки. Таким образом, в настоящем изобретении наружная форма, например, наружный диаметр, и внутренняя форма в случае полого экструдата, например, внутренний диаметр, фиксируется и идентична по всей длине экструдата.
Предпочтительно, поперечное сечение также одинаково по всей длине экструдата. Однако поперечное сечение может также варьироваться по всей длине экструдата в зависимости от расположения материала сусцептора в изделии, генерирующем аэрозоль, как будет описано более подробно ниже.
Экструзия представляет собой надежный и последовательный процесс изготовления, обеспечивающий массовое производство изделий, образующих аэрозоль. Например, непрерывное изделие, генерирующее аэрозоль, может быть образовано путем совместной экструзии субстрата, генерирующего аэрозоль, и материала сусцептора. Затем непрерывное изделие могут разрезать на отдельные изделия требуемой длины. Кроме того, процессы экструзии обеспечивают изготовление экструдатов с широким спектром форм поперечного сечения.
Процессы экструзии обеспечивают изготовление очень однородных изделий, генерирующих аэрозоль, с очень низкими допусками на изготовление. В частности, холодная экструзия, которую предпочтительно используют для изготовления изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению, обеспечивает очень малые допуски, хорошую поверхностную обработку экструдата и быструю скорость экструзии.
Коаксиальная экструзия материала сусцептора и субстрата, образующего аэрозоль, обеспечивает очень плотный и непосредственный физический контакт между субстратом и сусцептором. Таким образом, оптимизируется теплопередача от сусцептора к субстрату. Плотный контакт может привести к очень однородному температурному профилю в субстрате, образующем аэрозоль. Таким образом, общее количество субстрата может быть уменьшено за счет эффективного использования субстрата. Как следствие, могут снизить расходы на материал и затраты. Кроме того, может быть предотвращен перегрев субстрата, образующего аэрозоль, и, таким образом, может быть уменьшено или предотвращено сгорание субстрата и продуктов сгорания. Количество тепловой энергии может быть уменьшено, что, в частности, может иметь преимущество с точки зрения более длительного времени работы устройства или с точки зрения емкости батареи или размера батареи электронного нагревательного устройства. Улучшенная теплопередача и большие площади контакта могут также приводить к более быстрому нагреванию субстрата, образующего аэрозоль, и, таким образом, к более коротким периодам времени и меньшему количеству энергии, необходимой для готовности устройства к использованию.
В зависимости от конструкции и расположения сусцептора, а также от композиции и количества субстрата, образующего аэрозоль, режим дозирования можно выбирать и варьировать в соответствии с потребностями пользователя, например, для достижения конкретного восприятия потребителя. Конкретное восприятие потребителя может варьироваться путем изменения, например, расположения сусцептора, и в качестве дополнения или альтернативы, путем изменения, например, количества или композиции субстрата, образующего аэрозоль. Например, режим дозирования может быть выбран для получения эквивалента заданного количества затяжек, например, для одного или нескольких сеансов потребления. Таким образом, можно оптимизировать потребление и можно избежать или снизить расходы.
Эта изменчивость и гибкость индукционно нагреваемого изделия, образующего аэрозоль, обеспечивают широкий диапазон и индивидуальное удовлетворение требованиям потребителя.
Поскольку экструзия может быть выполнена очень последовательным и воспроизводимым образом, изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее или состоящее из экструдата материала сусцептора и субстрата, образующего аэрозоль, может иметь очень однородные профили доставки аэрозоля и, в качестве дополнения или альтернативы, воспроизводимые профили доставки аэрозоля. Таким образом, можно улучшить консистенцию в образовании аэрозоля между затяжками во время сеанса потребления, а также повторяемость между сеансами потребления. Кроме того, также при нагревании различных отдельных частей только изделия, генерирующего аэрозоль (сегментированное нагревание), то есть при нагревании сегментов только материала сусцептора, может быть обеспечено однородное или последовательное генерирование аэрозоля.
Устройства, генерирующие аэрозоль, для использования с изделием, генерирующим аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут быть приспособлены к индукционному нагреванию. Например, устройство может быть оснащено электронной схемой и нагрузочной схемой, содержащей индуктор. Таким образом обеспечивается возможность изготовления таких устройств, которые требуют меньшей мощности, чем устройства с традиционным нагревом, например содержащие нагревательные лезвия, и которые обеспечивают все преимущества бесконтактного нагрева (например, отсутствие ломких нагревательных лезвий, отсутствие нагара на нагревательном элементе, отделение электронной схемы от нагревательного элемента и субстратов, образующих аэрозоль, и простота очистки устройства). В частности, производительность устройства, используемого в комбинации с изделием, генерирующим аэрозоль, согласно настоящему изобретению, может быть увеличена за счет «свежего» нагревательного элемента, оснащенного каждым новым изделием, генерирующим аэрозоль. Никакой нагар, который отрицательно влияет на качество и постоянство потребительского опыта, не сможет накапливаться на нагревательных элементах.
Изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению может содержать элемент в виде полоски. Элемент в виде полоски расположен вдоль продольного удлинения изделия, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно, элемент в виде полоски расположен радиально снаружи материала сусцептора, преимущественно расположен между материалом сусцептора и субстратом, образующим аэрозоль. Элемент в виде полоски может быть встроен в субстрат, образующий аэрозоль. Предпочтительно, элемент в виде полоски проходит по всей длине экструдата.
Элемент в виде полоски может быть предусмотрен для поддержки и контроля процесса экструзии. Элемент в виде полоски может свести к минимуму или предотвратить удлинение экструдата во время и после изготовления изделия, генерирующего аэрозоль.
Предпочтительно, элемент в виде полоски предусмотрен в качестве непрерывного материала полоски для процесса экструзии. Элемент в виде полоски образован путем совместной экструзии субстрата, образующего аэрозоль, и материала сусцептора.
Предпочтительно, элемент в виде полоски имеет такую прочность на разрыв, что удлинение элемента в виде полоски составляет менее 1 миллиметра на метр при нагрузке 20 Ньютон, предпочтительно - менее 0,5 миллиметра на метр.
Предпочтительно, элемент в виде полоски имеет прочность на разрыв более 110 МПа, предпочтительно - более 200 МПа.
Элемент в виде полоски может, например, иметь круглое или плоское поперечное сечение. Круглое поперечное сечение может, например, иметь диаметр от 0,1 мм до 1,1 мм, предпочтительно от 0,2 мм до 0,5 мм. Плоское поперечное сечение может, например, иметь соотношение сторон от 1:2 до 1:10, с большим размером предпочтительно от 0,5 мм до 2,3 мм, предпочтительно - от 0,5 мм до 1,2 мм.
Как правило, всякий раз при упоминании значения по всей данной заявке следует понимать, что данное значение раскрыто однозначным образом. Тем не менее, следует также понимать, что по техническим соображениям значение не обязательно представляет собой точное значение. Значение может, например, включать диапазон значений, соответствующих точному значению плюс-минус 20 процентов.
Элемент в виде полоски может, например, представлять собой нить или шнур.
Элемент в виде полоски может содержать или быть выполнен из природных волокон, таких как, например, целлюлоза, хлопок, лен или бамбук.
Элемент в виде полоски может содержать или быть выполнен из металлических волокон, таких как, например, волокна из нержавеющей стали.
Элемент в виде полоски может содержать или быть выполнен из углеродных волокон, включающих волокна из графена или любую комбинацию волокнистых материалов, упомянутых выше.
3
3
3
3
Волокна могут иметь толщину в диапазоне от 5 мкм до 250 мкм, предпочтительно - от 20 мкм до 80 мкм. Волокна могут иметь плотность волокна в диапазоне от 0,3 г/см до 9 г/см, предпочтительно - от 0,3 г/см до 1 г/см для природных волокон. Если для элемента в виде полоски используется металл, элемент в виде полоски может быть выполнен из одной проволоки, например, проволоки из нержавеющей стали. Элемент в виде полоски из металла также может, например, представлять собой многопроволочную полоску, например, плетеную или сотканную согласно любой эталонной модели, что может обеспечить повышение прочности на разрыв, при этом предпочтительно удерживая удлинение в вышеуказанном нижнем диапазоне.
Субстрат, образующий аэрозоль, и материал сусцептора, и экструдат, образованный этими материалами, могут в основном иметь любую форму, которая может быть получена в процессе совместной экструзии. Предпочтительно, формы выбраны таким образом, чтобы обеспечить большие площади поверхности. Предпочтительно, формы представляют собой простые формы, обеспечивающие простые формы головок. Предпочтительно, форма экструдата является осесимметричной относительно продольной оси экструдата.
Субстрат, образующий аэрозоль, и материал сусцептора могут иметь полую, предпочтительно трубчатую форму, образующую полый, предпочтительно трубчатый экструдат. Полые формы обеспечивают большие площади поверхности и большие переходные области между материалом сусцептора и субстратом, образующим аэрозоль. В частности, полые формы могут обеспечивать внутреннюю и наружную части, образованные субстратом, образующим аэрозоль. Например, материал сусцептора полой формы может быть покрыт субстратом, образующим аэрозоль, на наружной части или на внутренней части или как на наружной, так и на внутренней частях материала сусцептора полой формы.
Предпочтительно, экструдат имеет цилиндрическую форму.
Термин «цилиндрический» в данном документе используется также для включения «по существу цилиндрический». Под термином «цилиндрический» подразумевается включения профилей, которые имеют форму цилиндра круглого, овального или эллиптического или по существу круглого, по существу овального или по существу эллиптического поперечного сечения. Несмотря на возможность существования различных комбинаций и расположений этих немного различающихся форм, в предпочтительном варианте осуществления изобретения все линейно расположенные сегменты имеют форму цилиндра, имеющего круговое поперечное сечение. В экструдатах цилиндрической формы, предпочтительно, материал сусцептора и субстрат, образующий аэрозоль, имеют цилиндрическую форму круглого поперечного сечения.
Материал сусцептора может быть непрерывным или прерывистым материалом, расположенным по всей длине экструдата.
Материал сусцептора может быть непрерывным материалом, оснащенным зазорами между материалом сусцептора. Зазоры могут быть расположены, предпочтительно, на равном расстоянии в материале сусцептора и по всей длине экструдата. Непрерывный материал сусцептора, оснащенный зазорами, может, например, быть спиральным, подобно материалу сусцептора, расположенному вдоль экструдата.
Прерывистый материал сусцептора может, например, быть представлен в виде отдельных сегментов сусцептора. По меньшей мере два сегмента сусцептора могут быть расположены вдоль продольного удлинения изделия, генерирующего аэрозоль, в продольном направлении на расстоянии друг от друга. То есть сегменты сусцептора включают зазор между соседними сегментами сусцептора.
Отличительные сегменты сусцептора и зазоры, расположенные в материале сусцептора, обеспечивают сегментированное нагревание субстрата, образующего аэрозоль. Сегментирование позволяет определить ограниченную площадь, подлежащую нагреванию, ограничивая соприкосновение с окружающими элементами и материалами. Зазоры в материале сусцептора могут предотвратить перегревание субстрата, образующего аэрозоль, в области между двумя соседними сегментами сусцептора. Отличительные сегменты сусцептора электрически изолированы друг от друга.
Размеры зазоров предпочтительно выбраны таким образом, чтобы не подвергать восприятие потребителя и связанные с ним доставки аэрозоля отрицательному влиянию, а также свести к минимуму или предотвратить растраты субстрата, образующего аэрозоль.
Один или несколько сегментов сусцептора могут быть нагреты одновременно. Сегменты могут быть последовательно нагреты в течение заданного времени и в соответствии с желаемой последовательностью.
Материал сусцептора можно нагревать, например, посредством набора индукционных катушек. Предпочтительно, набор индукционных катушек содержит одинаковое количество индукционных катушек, поскольку сегменты сусцептора содержатся в изделии, генерирующем аэрозоль, или поскольку части субстрата, образующего аэрозоль, должны быть нагреты. Затем каждая индукционная катушка предпочтительно предусмотрена для нагревания одного сегмента сусцептора.
Если сегментированное нагревание доступно в устройстве, генерирующем аэрозоль, материал сусцептора, в частности отдельные сегменты сусцептора изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению, могут быть нагреты секционированным образом. Это может быть, например, осуществлено последовательно, например, для достижения определенного сеанса потребления или, в качестве дополнения или альтернативы, для достижения последовательного образования аэрозоля в соответствии с одной, двумя или более затяжками.
В большинстве случаев сусцептор представляет собой материал, способный поглощать электромагнитную энергию и преобразовывать ее в тепло. Когда сусцептор помещен в переменное электромагнитное поле, в нем обычно наводятся вихревые токи и происходят потери на гистерезис, что приводит к нагреву сусцептора. Изменение электромагнитных полей, генерируемых одним или несколькими индукторами, например, индукционными катушками устройства для индукционного нагревания, нагревает сусцептор. Затем нагретый сусцептор передает тепло в окружающий субстрат, образующий аэрозоль, в основном путем передачи тепла с образованием аэрозоля. Такой перенос тепла происходит наилучшим образом, если сусцептор находится в тесном тепловом контакте, предпочтительно в прямом физическом контакте, например, с табачным материалом и веществом для образования аэрозоля субстрата, образующего аэрозоль. Вследствие процесса экструзии между сусцептором и субстратом, образующим аэрозоль, образована тесная переходная область.
Сусцептор может быть выполнен из любого материала, который может быть подвергнут индукционному нагреву до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительные сусцепторы содержат металл или углерод. Предпочтительный сусцептор может содержать или состоять из ферромагнитного материала, например ферритного железа, ферромагнитного сплава, такого как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, ферромагнитных частиц и феррита. Подходящий сусцептор может представлять собой алюминий или содержать его. Предпочтительные сусцепторы могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов Цельсия.
Предпочтительные сусцепторы представляют собой сусцепторы из металла, например, из нержавеющей стали. Однако материалы сусцептора могут также содержать или быть изготовлены из графита, молибдена, карбида кремния, алюминия, ниобия, сплавов Inconel (суперсплавов аустенита на основе никеля и хрома), металлизированных пленок, керамики, таких как, например, цирконий, переходные металлы, такие как, например, Fe, Co, Ni или компоненты металлоида, такие как, например, B, C, Si, P, Al.
Сусцептор может также представлять собой сусцептор из нескольких материалов, и он может содержать первый материал сусцептора и второй материал сусцептора. Первый материал сусцептора расположен в тесном физическом контакте со вторым материалом сусцептора. Второй материал сусцептора предпочтительно имеет температуру Кюри, которая ниже точки воспламенения субстрата, образующего аэрозоль. Первый материал сусцептора предпочтительно используется, главным образом, для нагрева сусцептора, когда сусцептор размещен во флуктуирующем электромагнитном поле. Может использоваться любой подходящий материал. Например, первый материал сусцептора может представлять собой алюминий или он может представлять собой ферритный материал, такой как нержавеющая сталь. Второй материал сусцептора предпочтительно используется, главным образом, для указания на то, что сусцептор достиг конкретной температуры, и эта температура представляет собой температуру Кюри второго материала сусцептора. Температура Кюри второго материала сусцептора может использоваться для регулирования температуры всего сусцептора во время работы. Подходящие материалы для второго материала сусцептора могут включать в себя никель и определенные сплавы никеля.
Благодаря обеспечению сусцептора, имеющего по меньшей мере первый и второй материалы сусцептора, обеспечивают возможность разделения нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и регулирования температуры при нагреве. Предпочтительно, второй материал сусцептора представляет собой магнитный материал, имеющий вторую температуру Кюри, которая по существу совпадает с требуемой максимальной температурой нагрева. Иначе говоря, предпочтительно, чтобы вторая температура Кюри была примерно такой же, что и температура, до которой должен быть нагрет сусцептор для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль.
Продольное удлинение или длина сусцептора в изделии, генерирующим аэрозоль, может, например, составлять от 4 мм до 20 мм, предпочтительно - от 4 мм до 14 мм. Боковое удлинение материала сусцептора или диаметр, например, может составлять от 4 мм до 9 мм, предпочтительно - от 4 мм до 7 мм.
Если материал сусцептора состоит из двух или более сегментов для сегментированного нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, длина сегментов может составлять в диапазоне от 0,7 мм до 10 мм. Зазор между соседними сегментами сусцептора может быть в три раза больше длины сегмента.
Материал сусцептора может представлять собой листовой материал, такой как, например фольга, сетка или полотно. Фольга может, например, представлять собой сплошную металлическую фольгу. Сетка или полотно может, например, представлять материал, выполненный из тканых, нетканых или плетеных волокон, например, ферромагнитных волокон.
2
2
2
2
Нетканый листовой материал может, например, быть выполнен из волокон нержавеющей стали для использования в медицине (например, марки 316 и 430). Преимущественно, диаметр волокна нетканых материалов составляет от 20 мкм до 0,7 мм. Нетканый листовой материал предпочтительно имеет ширину от 30 г/м до 220 г/м, предпочтительно - от 50 г/м до 100 г/м, и преимущественно толщину от 0,06 мм до 1,1 мм, предпочтительно - от 0,06 мм до 0,5 мм, более предпочтительно - от 0,075 мм до 0,25 мм.
При использовании плетеных проволок, таких как проволоки из нержавеющей стали, для плетения листового материала, в основном любой узор плетения может быть нанесен с целью получения аналогичной плотности, как описано для нетканых листовых материалов. Для плетеных листовых материалов предпочтительно используют волокна с диаметром от 20 мкм до 0,75 мм, более предпочтительно - от 80 мкм до 0,3 мм.
Тканые, нетканые или плетеные волокна, сетки и полотна в качестве материала сусцептора, используемого в изделии, генерирующем аэрозоль, согласно настоящему изобретению и во время экструзии изделия, позволяют субстрату, образующему аэрозоль, проникать в промежутки, в частности, для окружения волокон материала сусцептора во время и после экструзии. Таким образом, материал сусцептора будет встроен в субстрат, образующий аэрозоль, обеспечивая большую и прочную переходную область и хороший тепловой контакт.
Пористые материалы сусцептора, в целом, такие как сетка или полотно, имеющие небольшие или большие промежутки, облегчают встраивание материала сусцептора в субстрат, образующий аэрозоль.
«Субстрат, образующий аэрозоль» представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, способные образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут быть высвобождены путем нагревания или сгорания субстрата, образующего аэрозоль. В качестве альтернативы нагреванию или сгоранию, в некоторых случаях летучие соединения могут быть высвобождены посредством химической реакции или посредством механического воздействия, такого как воздействие ультразвуком. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения, например гомогенизированный материал растительного происхождения. Материал растительного происхождения может содержать табак, например гомогенизированный табачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. Субстрат, образующий аэрозоль, в качестве альтернативы может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин и другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Предпочтительно, субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой табакосодержащий субстрат, образующий аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен в виде суспензии.
Табакосодержащая суспензия и субстрат, образующий аэрозоль, изготовленные из табакосодержащей суспензии, содержат табачные частицы, частицы волокна, вещество для образования аэрозоля, связующее и, кроме того, например, ароматизаторы. Предпочтительно, субстрат представляет собой восстановленный табак, который образован из табакосодержащей суспензии.
Табачные частицы могут иметь форму табачной пыли, имеющей частицы с размером порядка от 30 микрометров до 250 микрометров, предпочтительно ― с размером порядка от 30 микрометров до 80 микрометров или от 100 микрометров до 250 микрометров, в зависимости от требуемой толщины покрытия.
Частицы волокна могут включать в себя табачные материалы из стебля, черешки или другой табачный растительный материал, и другие волокна на основе целлюлозы, такие как волокна древесины с низким содержанием лигнина. Частицы волокна могут быть выбраны, исходя из необходимости в получении достаточной прочности на разрыв для экструдированного субстрата по отношению к низкой доле включения, например, доле включения, составляющей приблизительно 2-15%. В качестве альтернативы, волокна, такие как растительные волокна, в том числе пенька и бамбук, могут использоваться либо вместе с вышеуказанными частицами волокна, либо в качестве их альтернативы.
Вещества для образования аэрозоля, включаемые в суспензию для образования субстрата, образующего аэрозоль, могут быть выбраны на основании одного или нескольких признаков. С функциональной точки зрения, вещество для образования аэрозоля предоставляет механизм, который обеспечивает возможность его испарения и доставки никотина или ароматизатора или обоих в аэрозоль при нагреве до температуры, превышающей специфическую температуру испарения вещества для образования аэрозоля. Различные вещества для образования аэрозоля обычно испаряются при различных температурах. Вещество для образования аэрозоля может быть выбрано на основе его способности, например, сохранять стабильность при комнатной температуре или около нее, но быть способным к испарению при более высокой температуре, например от 40 градусов Цельсия до 450 градусов Цельсия. Вещество для образования аэрозоля также может иметь свойства типа увлажнителя, которые способствуют поддержанию желаемого уровня влажности в субстрате, образующем аэрозоль, когда этот субстрат состоит из продукта на табачной основе, содержащего табачные частицы. В частности, некоторые вещества для образования аэрозоля представляют собой гигроскопичный материал, который функционирует как увлажнитель, т.е. материал, который способствует поддержанию влажности субстрата, содержащего этот увлажнитель.
Предпочтительно, содержание увлажнителя в табакосодержащем субстрате, образующем аэрозоль, находится в диапазоне от 15 процентов до 35 процентов.
Одно или более веществ для образования аэрозоля могут быть скомбинированы для получения преимущества, обусловленного одним или несколькими свойствами комбинируемых веществ для образования аэрозоля. Например, триацетин может быть соединен с глицерином и водой, чтобы получить преимущество способности триацетина передавать активные компоненты и увлажняющие свойства глицерина.
Содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, генерирующем аэрозоль, может составлять от 5 процентов до 30 процентов в пересчете на сухой вес. В предпочтительном варианте осуществления содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, генерирующем аэрозоль, составляет примерно 20 процентов в пересчете на сухой вес.
Вещества для образования аэрозоля могут быть выбраны из полиолов, гликолевых эфиров, полиольного эфира, сложных эфиров и жирных кислот и могут содержать одно или несколько из следующих соединений: глицерин, эритрит, 1,3-бутиленгликоль, тетраэтиленгликоль, триэтиленгликоль, триэтилцитрат, пропиленкарбонат, этиллаурат, триацетин, мезо-эритрит, смесь на основе диацетина, диэтилсуберат, триэтилцитрат, бензилбензоат, бензилфенилацетат, этилванилат, трибутирин, лаурилацетат, лауриновую кислоту, миристиновую кислоту и пропиленгликоль.
Типовой способ изготовления суспензии для табакосодержащего субстрата, образующего аэрозоль, включает этап получения табака. Для этого табак режут. Затем резаный табак смешивают с другими сортами табака и измельчают. Обычно другие сорта табака представляют собой такие сорта табака, как Virginia или Burley, или они могут представлять собой, например, табак, обработанный иным образом. Этапы смешения и измельчения могут быть переставлены местами. Волокна получают отдельно и, предпочтительно, таким образом, чтобы использовать их для суспензии в форме раствора. Поскольку волокна присутствуют в суспензии, главным образом, для обеспечения стабильности субстрата, количество волокон может быть уменьшено, или они даже могут быть вообще исключены, благодаря тому, что субстрат, образующий аэрозоль, стабилизируют с помощью сусцептора.
Затем раствор волокон, при его наличии, и полученный табак смешивают. Затем суспензию переносят в экструдер. После экструзии через соответствующую головку экструдера, экструдат далее высушивают, предпочтительно путем нагревания и охлаждения после высушивания.
Предпочтительно, табакосодержащая суспензия содержит гомогенизированный табачный материал, и содержит глицерин в качестве вещества для образования аэрозоля. Предпочтительно, субстрат, образующий аэрозоль, изготавливают из вышеописанной табакосодержащей суспензии.
Предпочтительно, субстрат, образующий аэрозоль, содержит вещество для образования аэрозоля.
Преимущественно, субстрат, образующий аэрозоль, является пористым для обеспечения выхода испаренных веществ из субстрата. Благодаря большим площадям контакта между сусцептором и субстратом, образующим аэрозоль, субстрат может иметь малую толщину, так что только небольшое количество субстрата должно нагреваться сусцептором по сравнению с субстратом, образующим аэрозоль, нагреваемым, например, нагревательным лезвием. Таким образом, также могут быть использованы субстраты, не имеющие пористости или имеющие только небольшую пористость. Например, из-за меньшей пористости может быть выбран субстрат с небольшой толщиной, чем субстрат с большой толщиной.
Толщина субстрата, образующего аэрозоль, может составлять от 0,1 мм до 4 мм, предпочтительно - от 0,2 мм до 2 мм.
Можно изменять композицию, плотность, пористость или толщину субстрата, образующего аэрозоль. Путем изменения субстрата, образующего аэрозоль, образование аэрозоля можно изменять и контролировать для заданного устройства для индукционного нагревания. Также можно изменять и контролировать доставку различных веществ, таких как, например, никотин или ароматизаторы, для заданного устройства для индукционного нагревания. В частности, может быть предусмотрена система, генерирующая аэрозоль, с индивидуальной производительностью.
Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать по меньшей мере один защитный слой. Защитный слой может, например, обеспечивать или увеличивать срок хранения изделия, генерирующего аэрозоль. В качестве дополнения или альтернативы, защитный слой может оптимизировать характер использования и испарения изделия, генерирующего аэрозоль.
Защитный слой может представлять собой наружный защитный слой, защищающий субстрат, образующий аэрозоль, от воздействия окружающей среды. Предпочтительно, наружный защитный слой представляет собой влагозащищенный слой.
Защитный слой также может быть использован с целью маркировки, например, путем добавления цвета на наружный защитный слой.
В изделии, генерирующем аэрозоль, согласно настоящему изобретению толщина стенки экструдата может составлять от 1 миллиметра до 7 миллиметров, предпочтительно - от 2 миллиметров до 4 миллиметров. Стенка экструдата может содержать материал плоского сусцептора, имеющий субстрат, образующий аэрозоль, предусмотренный на обеих сторонах материала плоского сусцептора. Таким образом, толщина слоя субстрата, образующего аэрозоль, может быть такой же небольшой, как, например, от 0,5 миллиметров до 2 миллиметров. Такие тонкие слои субстрата могут быть нагреты очень эффективным и однородным способом, не оставляя неиспользуемого материала субстрата.
Длина экструдата может составлять от 4 миллиметров до 20 миллиметров, предпочтительно - от 4 миллиметров до 14 миллиметров. Наружный диаметр экструдата может составлять, например, от 5 миллиметров до 10 миллиметров, предпочтительно - от 5 миллиметров до 7 миллиметров. Экструдат может представлять собой цилиндрический экструдат с наружным диаметром в заданном диапазоне. Наружный диаметр может также соответствовать наибольшему боковому или радиальному размеру нецилиндрического экструдата, боковой или радиальный размер которого перпендикулярен продольному удлинению или длине экструдата.
Экструдат может содержать плоскую или структурированную стенку.
Плоская стенка представляет собой минимальную площадь стенки соответствующей формы экструдата. Общую площадь поверхности стенки можно увеличивать при помощи структурированной стенки. Таким образом может быть увеличена площадь поверхности для образования аэрозоля и испарения. Также может быть увеличена общая площадь контакта между материалом сусцептора и субстратом, генерирующим аэрозоль. Увеличения площади контакта через такую структуру можно, например, достичь без изменения высоты экструдата или изделия, генерирующего аэрозоль, соответственно.
При структурированной стенке также может быть увеличено количество вещества, образующего аэрозоль, на изделие, также без увеличения толщины субстрата. Это позволяет улучшить восприятие потребителя или, в качестве дополнения или альтернативы, увеличить доставку аэрозоля во время потребления.
Предпочтительно, структура стенки представляет собой правильную структуру. Предпочтительно, структура приспособлена к размеру экструдата. Структура может покрывать расположение стенки экструдата.
Структурная стенка может, например, представлять собой волнистую стенку вместо круглой стенки трубчатого экструдата. Затем окружность формы экструдата описывает волнистую линию.
Изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению может содержать покровный материал. Покровный материал по меньшей мере частично покрывает изделие, генерирующее аэрозоль. Предпочтительно, покровный материал по меньшей мере частично покрывает наружную часть изделия, генерирующего аэрозоль, или экструдата изделия, генерирующего аэрозоль, соответственно. Преимущественно, покровный материал покрывает всю наружную часть экструдата. Покровный материал может покрывать только наружную часть экструдата. Покровный материал может также покрывать или частично покрывать внутреннюю часть экструдата.
Покровный материал может служить в качестве переходной области между изделием, генерирующим аэрозоль, и частями устройства или пользователем, или между субстратом, образующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, и частями устройства или пользователем.
Таким образом, нагревательный элемент можно поддерживать чистым, также после последовательного использования устройства. Удаление использованного изделия, генерирующего аэрозоль, можно также упростить, избегая или ограничивая прилипание использованного изделия к нагару на частях устройства. Кроме того, можно избежать прямого контакта экструдата с пальцами пользователя при держании изделия, генерирующего аэрозоль.
Покровный материал может улучшать механическую прочность изделия, образующего аэрозоль.
Покровный материал может в основном представлять собой любой вид материала, подходящего для использования в электронном нагревательном устройстве. Предпочтительно, покровный материал представляет собой материал, который не растворяет или не изменяет свои основные физические характеристики во время процесса нагревания при использовании устройства и не растворяется в воде или жидкостях.
Предпочтительно, покровный материал представляет собой тонкий листовой материал.
Предпочтительно, покровный материал является пористым. Пористость выбирается таким образом, чтобы обеспечить свободное высвобождение аэрозоля, испаряющегося из нагреваемого субстрата, образующего аэрозоль.
Покровный материал может представлять собой близко нанесенный слой материала или может представлять собой более свободно нанесенную обертку.
Например, покровный материал может быть представлен в форме пористого слоя материала, например, покрывающего наружную часть экструдата, предпочтительно покрывающую субстрат, образующий аэрозоль, расположенный на наружной стороне экструдата. Пористый слой материала может быть нанесен на экструдат, например, перед высушиванием субстрата, образующего аэрозоль, после экструзии.
Покровный материал может, например, быть представлен в форме оболочки, покрывающей наружную часть экструдата. Оболочка может проходить во внутреннюю часть полого экструдата, например, может быть сложена на противоположных концах изделия, генерирующего аэрозоль, во внутреннюю часть полого экструдата. Складывание любого типа покровного материала может фиксировать покровный материал с экструдатом, так что нет дальнейшей необходимости в крепежных средствах, таких как, например, клей или механические средства крепления.
Покровный материал в форме оболочки может быть также выполнен в виде элемента, придающего форму. Например, покровный материал может иметь форму цилиндра, покрывающего экструдат различной формы, например, звездообразной или треугольной формы. Таким образом, покровный материал обеспечивает цилиндрическую форму изделия, генерирующего аэрозоль.
2
2
2
2
Покровный материал может, например, представлять собой материал на основе целлюлозы, включая бумажные материалы, которые соответствуют нормам пищевой промышленности и напитков и, например, FDA. Покровный материал может представлять собой сигаретную бумагу, бумагу «для чайного пакетика» или пористый листовой материал, разрешенный для использования в медицине или пищевых продуктах и напитках, например, такой как бумажный или пластмассовый листовой материал. Подходящая бумага «для чайного пакетика» в качестве покровного материала в изделиях, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению может иметь плотность в диапазоне от 15 г/м до 25 г/м, предпочтительно от 18 г/м до 22 г/м (например, коммерчески доступный тип IMA 21, 23, 24 и 27 нетермосклеиваемая бумага «для чайного пакетика»).
Толщина покровного материала может, например, составлять в диапазоне от 10 микрометров до 50 микрометров, предпочтительно от 10 микрометров до 30 микрометров.
Длина изделия, генерирующего аэрозоль, может быть идентична длине экструдата. Длина изделия, генерирующего аэрозоль, может быть слегка больше, в частности, если изделие оснащено покровным материалом в форме оболочки. Длина изделия, генерирующего аэрозоль, может составлять от 5 миллиметров до 25 миллиметров, предпочтительно - от 5 миллиметров до 17 миллиметров.
Согласно аспекту настоящего изобретения предложено устройство, генерирующее аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит корпус устройства, содержащий опорный элемент, проходящий от проксимального конца корпуса устройства. Опорный элемент выполнен с возможностью приема изделия, генерирующего аэрозоль, предпочтительно полого изделия, генерирующего аэрозоль, при этом изделие содержит субстрат, образующий аэрозоль, и материал сусцептора, предпочтительно экструдат субстрата, образующего аэрозоль, и материал сусцептора, описанный в данном документе. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть установлено на опорном элементе.
Предпочтительно, изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению и как описано в данном документе, установлено на опорный элемент устройства. Однако также могут быть использованы различные изделия, генерирующие аэрозоль, подходящие для установки на опорном элементе в сочетании с устройством согласно настоящему изобретению. Например, могут быть использованы (полые трубчатые) индукционно нагреваемые изделия, генерирующие аэрозоль, при этом субстрат, образующий аэрозоль, и материал сусцептора объединены иным способом, например, путем покрытия материала сусцептора субстратом, образующим аэрозоль, или путем складывания материала сусцептора и субстрата друг с другом.
Опорный элемент может быть центрирующим элементом для поддержки позиционирования и самоцентрирования изделия, генерирующего аэрозоль, в устройстве, генерирующем аэрозоль. Опорный элемент может также поддерживать регулировку формы изделия, генерирующего аэрозоль, в случае деформированного изделия из-за неумелого хранения или обработки изделия.
Опорный элемент может также поддерживать сборку устройства, например, выравнивание мундштука с корпусом устройства.
Предпочтительно, размер опорного элемента приспособлен к форме и размеру изделия, генерирующего аэрозоль, которое подлежит установке на опорный элемент. Например, поперечный размер опорного элемента может быть выбран таким образом, чтобы оставить зазор между наружным диаметром опорного элемента и изделием, генерирующим аэрозоль. Такой зазор может, например, составлять в диапазоне от 0,4 мм до 0,7 мм. Зазоры в этом диапазоне размеров обеспечивают правильную посадку субстрата, генерирующего аэрозоль, гарантируя функциональность изделия и устройства.
Предпочтительно, опорный элемент имеет такую же длину или слегка больше, чем длина изделия, генерирующего аэрозоль. Например, длина опорного элемента может быть на несколько миллиметров длиннее, чем длина изделия, генерирующего аэрозоль. Например, длина опорного элемента может быть на от 1 мм до 3 мм больше длины изделия, генерирующего аэрозоль, с общей длиной изделия в вышеуказанном диапазоне длины.
Опорный элемент проходит на проксимальный конец корпуса устройства. Это обеспечивает беспрепятственный доступ к опорному элементу и поддерживает установку изделия, образующего аэрозоль, на опорном элементе. Опорный элемент может частично или полностью проходить на проксимальный конец корпуса устройства. Предпочтительно, опорный элемент проходит полностью на проксимальный конец корпуса устройства.
Продольная ось опорного элемента предпочтительно выровнена с продольной осью корпуса устройства, предпочтительно, так что продольная ось изделия, генерирующего аэрозоль, выровнена с продольной осью корпуса устройства при установке на опорный элемент.
Предпочтительно, опорный элемент имеет осесимметричную форму относительно продольной оси опорного элемента.
Предпочтительно, опорный элемент представляет собой штыреобразный элемент.
Предпочтительно, изделие, генерирующее аэрозоль, установленное на штыреобразном элементе, представляет собой полое трубчатое изделие, генерирующее аэрозоль. Полое трубчатое изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать соэкструдированные субстрат, образующий аэрозоль, и материал сусцептора, как описано в данном документе. Однако полое трубчатое изделие, генерирующее аэрозоль, может также содержать трубчатый материал сусцептора, покрытый субстратом, образующим аэрозоль.
Предпочтительно, форма опорного элемента обеспечивает возможность прохождения воздушного потока в продольном направлении от расположенного выше по потоку конца в расположенный ниже по потоку конец изделия, образующего аэрозоль, между опорным элементом и изделием, генерирующим аэрозоль, установленным на опорном элементе.
Термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» используются для описания относительных положений элементов или частей элементов изделия, генерирующего аэрозоль, или устройства, генерирующего аэрозоль, относительно направления, в котором пользователь осуществляет затяжку из изделия, генерирующего аэрозоль, во время его использования. Соответственно, пользователь втягивает расположенный ниже по потоку конец изделия, генерирующего аэрозоль, так что воздух входит в расположенный выше по потоку конец изделия, генерирующего аэрозоль, и перемещается вниз по потоку к расположенному ниже по потоку концу.
Устройство дополнительно содержит мундштук, содержащий полость, имеющую внутреннюю поверхность, выполненную с такой формой, чтобы вмещать опорный элемент с изделием, генерирующим аэрозоль, установленным на опорном элементе по меньшей мере частично в полости.
Предпочтительно, длина полости мундштука равна или больше длины изделия, генерирующего аэрозоль, так что при размещении изделия, генерирующего аэрозоль, в полости мундштука, изделие, генерирующее аэрозоль, полностью помещено в полость мундштука.
Таким образом, изделие, генерирующее аэрозоль, установленное на опорном элементе, предпочтительно полностью покрыто мундштуком устройства.
Предпочтительно, полость мундштука является по существу цилиндрической. Предпочтительно полость мундштука имеет диаметр, практически равный или немного больший, чем диаметр изделия, генерирующего аэрозоль.
Внутренняя поверхность полости мундштука и опорный элемент в собранном состоянии устройства расположены на предопределенном расстоянии и рядом друг с другом.
Предопределенное расстояние выбрано так, чтобы обеспечить размещение изделия, генерирующего аэрозоль, на опорном элементе в полости. Предпочтительно, предопределенное расстояние выбрано так, чтобы оставить предопределенный воздушный путь между наружной частью изделия, генерирующего аэрозоль, и внутренней поверхностью полости мундштука.
Устройство, образующее аэрозоль, дополнительно содержит индуктор нагрузочной схемы, при этом индуктор индукционно связан с материалом сусцептора изделия, генерирующего аэрозоль, во время использования. Индуктор может быть представлен в форме одной или нескольких катушек. Индукционная катушка может, например, быть расположена вокруг полости, в которую помещено изделие, генерирующее аэрозоль. Предпочтительно, катушка встроена в часть стенки мундштука, окружающего полость.
Индукционная катушка также может быть расположена на проксимальном конце корпуса устройства, например, встроена в стенку корпуса устройства, например, если опорный элемент расположен в углублении корпуса. Затем углубление обеспечивает достаточно пространства для изделия, генерирующего аэрозоль, подлежащего размещению в углублении.
Мундштук представляет собой расположенный ниже всего по потоку элемент устройства, генерирующего аэрозоль. Пользователь контактирует с мундштуком для обеспечения прохождения аэрозоля, генерируемого изделием, генерирующим аэрозоль, через мундштук к пользователю. Мундштук может содержать фильтрующий сегмент. Фильтрующий сегмент может иметь низкую эффективность фильтрации частиц или очень низкую эффективность фильтрации частиц. Фильтрующий сегмент может представлять собой ацетилцеллюлозный штранг фильтра, изготовленный из ацетилцеллюлозного волокна.
Мундштук может содержать смесительную камеру для гомогенизации воздушного потока через мундштук перед выходом воздушного потока из мундштука. Смесительная камера расположена ниже по потоку относительно полости. Воздушный поток, проходящий через изделие, генерирующее аэрозоль, может захватывать испаренный аэрозоль и проходить через смесительную камеру предпочтительно в турбулентном потоке. Таким образом, камера обладает смесительным эффектом, приводящим к гомогенизации потока аэрозоля перед выходом потока аэрозоля из мундштука.
Мундштук может содержать элемент изменения воздушного потока, расположенный в воздушном пути в мундштуке. Элемент изменения воздушного потока расположен ниже по потоку относительно полости и выше по потоку относительно смесительной камеры или в ней. Элемент изменения воздушного потока может содержать один или несколько внутренних путей для прохождения воздушного потока. Воздушный поток, проходящий через изделие, генерирующее аэрозоль, например, на наружной части и в случае полого изделия, генерирующего аэрозоль, также через внутреннюю часть изделия, предпочтительно проходит через один или несколько внутренних путей элемента изменения воздушного потока.
Воздушный поток, проходящий через внутренние пути элемента изменения воздушного потока и через наружные пути, может объединяться в смесительной камере.
Элемент изменения воздушного потока может дополнительно представлять собой позиционирующий элемент для выравнивания опорного элемента и мундштука.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусматривается способ изготовления изделия, генерирующего аэрозоль. Способ включает этап коаксиального экструдирования субстрата, образующего аэрозоль, и материала сусцептора через отверстие головки экструдера, с образованием экструдата, имеющего фиксированную форму поперечного сечения. Экструдат содержит субстрат, образующий аэрозоль, и материал сусцептора.
Субстрат, образующий аэрозоль, обеспечивают в консистенции, подходящей для экструзии, например, в виде суспензии, образующей аэрозоль.
Способ согласно настоящему изобретению может дополнительно включать этап коаксиального экструдирования непрерывного материала полоски вместе с субстратом, образующим аэрозоль, и материалом сусцептора. Материал полоски, например, нить или шнур, предпочтительно расположен между субстратом, образующим аэрозоль, и материалом сусцептора и предусмотрен для контроля процесса экструзии субстрата, образующего аэрозоль, и материала сусцептора. Предпочтительно, материал полоски имеет минимальную прочность на разрыв с целью избегания или сведения к минимуму продольного удлинения экструдата во время экструзии или после экструзии.
В дополнительном этапе способа покрытия экструдата по меньшей мере частично покровным материалом, предпочтительно пористым покровным материалом, экструдат могут обеспечить защитой от механического воздействия и воздействия окружающей среды, а также механической стабилизацией. Предпочтительно, изделие, генерирующее аэрозоль, обеспечивают покровным материалом после экструзии.
Покровный материал могут предусматривать либо на внутренней, либо на наружной, либо как на внутренней, так и на наружной частях изделия, генерирующего аэрозоль, после осуществления этапа экструдирования субстрата, образующего аэрозоль, и материала сусцептора. В зависимости от варианта осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, покровный материал могут наносить на непрерывный экструдат перед разрезанием указанного экструдата на отдельные экструдаты желаемой длины. Покровный материал могут наносить перед или после этапа высушивания экструдированного субстрата, образующего аэрозоль.
Покровный материал могут наносить на экструдат путем обертывания экструдата и покрытия экструдата покровным материалом.
Дополнительные аспекты и преимущества способа согласно настоящему изобретению уже были описаны применительно к изделию, генерирующему аэрозоль, согласно настоящему изобретению и не будут описаны повторно.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система, генерирующая аэрозоль. Система содержит устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению и как описано в данном документе. Система также содержит изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, и материал сусцептора, при этом изделие, генерирующее аэрозоль, установлено на опорном элементе устройства, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно, изделие, генерирующее аэрозоль, используемое в системе согласно настоящему изобретению, представляет собой или содержит экструдат материала сусцептора и субстрат, образующий аэрозоль. Система дополнительно содержит источник питания, соединенный с нагрузочной схемой. Нагрузочная схема содержит индуктор, предназначенный для установления индукционной связи с материалом сусцептора изделия, генерирующего аэрозоль.
Аспекты и преимущества системы согласно настоящему изобретению уже были описаны применительно к изделию, генерирующему аэрозоль, согласно настоящему изобретению и устройству, образующему аэрозоль, согласно настоящему изобретению и повторно описываться не будут.
Далее настоящее изобретение описано на основании вариантов его осуществления, которые проиллюстрированы следующими графическими материалами, на которых:
на фиг. 1 показан первый вариант осуществления трубчатого изделия, генерирующего аэрозоль, с фольгой сусцептора;
на фиг. 2 показан второй вариант осуществления трубчатого изделия, генерирующего аэрозоль, с пористым листом сусцептора;
на фиг. 3 представлено поперечное сечение изделия согласно фиг. 1 или фиг. 2;
на фиг. 4 показана экструзионная головка для изготовления структурированного трубчатого экструдата;
на фиг. 5 показан первый вариант осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, для сегментированного нагревания;
на фиг. 6 показан второй вариант осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, для сегментированного нагревания;
на фиг. 7, 8, 9 показаны три варианта осуществления изделий, генерирующих аэрозоль: плоский (фиг. 7), с покровным слоем (фиг. 8) и с оболочкой (фиг. 9);
на фиг. 10 показано звездообразное изделие, генерирующее аэрозоль (плоское);
на фиг. 11 показано изделие согласно фиг. 10 с оболочкой;
на фиг. 12-14 показаны опорный элемент и трубчатое изделие, генерирующее аэрозоль, в отдельном (фиг. 12 и фиг. 13) и собранном положении (фиг. 14);
на фиг. 15 показан увеличенный вид в сборе варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль;
на фиг. 16 проиллюстрирована система согласно фиг. 15 в действии.
На фиг. 1 и фиг. 2 показаны изделия 10, генерирующие аэрозоль, в форме полых трубок. Изделия 10 состоят из экструдата, содержащего материал 30, 31 сусцептора между субстратом 20, 21, образующим аэрозоль. Для лучшей иллюстрации внутренние компоненты изделия 10 показаны посредством поэтапного разрезания наружных компонентов. В настоящем изделии все такие разрезанные компоненты проходят вдоль всей длины изделия 10.
На фиг. 1 материал 30 сусцептора представляет собой фольгу сусцептора, например, металлическую фольгу. Фольга образует физический барьер между внутренней частью 21 и наружной частью 20 субстрата, образующего аэрозоль, во время и после экструзии.
На фиг. 2 материал 31 сусцептора представляет собой сетку или решетку сусцептора, например, выполненную из нетканых металлических волокон, таких как волокна из нержавеющей стали. Сетка обеспечивает возможность окружения субстратом, образующим аэрозоль, волокон во время и после экструзии изделия.
Элемент 4 в виде полоски в форме нити расположен между наружной частью субстрата 20, образующего аэрозоль, и материалом 30, 31 сусцептора. Элемент 4 в виде полоски проходит в продольном направлении в прямой линии вдоль экструдата. Элемент 4 в виде полоски имеет минимальную прочность на разрыв для ограничения удлинения изделия 10 во время процесса экструзии. Минимальная прочность на разрыв может, например, составлять 110 МПа.
Предпочтительно, оба субстрата 20, 21, образующие аэрозоль, представляют собой табакосодержащие субстраты. Они могут быть идентичными, так что для изготовления изделий 10 может быть получена только одна табачная суспензия.
На фиг. 3 показано поперечное сечение через изделие 10 согласно фиг. 1 и фиг. 2. Внутренний диаметр 101 полой трубки составляет в диапазоне от 4 мм до 7 мм. Наружный диаметр 102 полой трубки составляет в диапазоне от 5 мм до 7 мм. Соответственно, толщина 100 стенки трубки составляет в диапазоне от 1 мм до 3 мм. Внутренняя часть и наружная часть субстрата 21, 20, образующего аэрозоль, могут иметь одинаковую толщину и сусцептор 30, 31 может быть расположен в средине стенки при рассмотрении в радиальном направлении.
На фиг. 4 показана экструзионная головка для экструдирования изделий, генерирующих аэрозоль, имеющих структурированную стенку. Головка содержит наружную кольцевую трубку 51, коаксиально расположенную с внутренней трубкой 50, имеющей волнообразную структуру стенки. В этом варианте осуществления, в противном случае, плоские круглые стенки трубчатой экструзионной головки образуют правильную проходящую по окружности волну. Окружность формы полой трубки, изготовленной посредством такой экструзионной головки, описывает волнистую линию.
Боковая стенка трубчатого изделия, образующего аэрозоль, может быть плоской, например, как показано на фиг. 1 и фиг.2, или может быть структурированной. Предпочтительно, форма материала сусцептора приспособлена к соответствующей структуре боковой стенки.
Предпочтительно, структура приспособлена к размеру трубки.
На фиг. 5 и фиг. 6 показаны трубчатые изделия 10, генерирующие аэрозоль, которые приспособлены для сегментированного нагревания, например, для последовательного нагревания.
На фиг. 5 материал сусцептора предусмотрен в форме нескольких трубчатых сегментов 300 сусцептора. Отдельные сегменты 300 расположены на одинаковом расстоянии вдоль длины изделия и разделены зазорами 33. Каждый сегмент 300 может быть нагрет отдельно в течение заданного времени в соответствии с требуемой последовательностью. Зазор 33 обеспечивает, что тепло не рассеивается в окружающую область, а ограничивается частью изделия, расположенной рядом и соответствующей сегменту 300 нагретого сусцептора. Зазор 33 может также предотвратить перегревание области между сегментами, что может отрицательно повлиять на восприятие потребителя и связанную доставку аэрозоля. В то же время расходы могут быть сведены к минимуму путем нагревания части, необходимой только для желаемого образования аэрозоля. В варианте осуществления согласно фиг. 5 элемент 4 в виде полоски может поддерживать равноудаленное позиционирование отдельных сегментов 300 сусцептора при экструзии изделия 10.
На фиг. 6 материал сусцептора имеет форму спирали, расположенной вдоль изделия 10. Материал сусцептора представляет собой полосу 32 сусцептора, которая во время процесса экструзии непрерывно разматывается из бобины и размещается спирально вдоль оси экструзии (соответствующей продольной оси экструдированного изделия). Непрерывный зазор 34, образованный между намотанной полосой 32 сусцептора, обеспечивает определенное тепловое разделение между отдельными обмотками полосы 32. Несмотря на то, что вдоль полосы возможна определенная теплопередача, этот вариант осуществления упрощает процесс экструзии и снижает затраты на продукт.
В этом варианте осуществления элемент 4 в виде полоски может дополнительно поддерживать правильное позиционирование полосы 32 сусцептора.
На фиг. 7 показано изделие 10, генерирующее аэрозоль, представляющее собой полую трубку и состоящее из экструдата соэкструдированных материала сусцептора и субстрата, образующего аэрозоль. Длина изделия 10, в данном случае соответствующая длине экструдата, предпочтительно находится в диапазоне от 4 мм до 14 мм.
На фиг. 8 изделие, генерирующее аэрозоль, согласно фиг. 7 оснащено покровным слоем 60. Покровный слой 60 покрывает наружную часть изделия 11 или экструдат, соответственно. В зависимости от процесса нанесения покровного слоя, покровный слой 60 может покрывать или не покрывать торцевые стороны 600 полой трубки. Предпочтительно, покровный слой представляет собой тонкий пористый материал, например бумагу «для чайного пакетика». Предпочтительно, покровный слой 60 плотно расположен вокруг наружной части экструдата. Покровный слой 60 может быть нанесен, пока субстрат, образующий аэрозоль, еще не высушен после процесса экструзии.
На фиг. 9 изделие, генерирующее аэрозоль, согласно фиг. 7 оснащено оболочкой 61. Оболочка 61 представляет собой свободную обертку и покрывает наружную часть изделия или экструдат, соответственно. Оболочка представляет собой лист пористого материала, который складывается во внутреннее пространство трубки на каждом конце трубки. Таким образом, оболочка 61 автоматически покрывает торцевые стороны 600 полой трубки. Листовой материал для оболочки оснащен разрезами, так что каждая концевая часть трубки оснащена множеством направляющих внутрь клапанов 610. Предпочтительно, оболочка 61 свободно расположена вокруг экструдата и прикреплена к экструдату посредством складывания оболочки 61.
Свободная оболочка 61 может быть маркирована, например, для обозначения продукта без использования чернила, например, путем тиснения материала оболочки.
Длина изделия 12, включая оболочку, предпочтительно составляет в диапазоне от 5 мм до 17 мм.
Предпочтительно, оболочка 61 представляет собой тонкий пористый материал, например, бумагу «для чайного пакетика».
Изделия, генерирующие аэрозоль, изготовленные путем экструзии, необязательно должны иметь полую трубчатую форму.
На фиг. 10 и фиг. 11 показаны примеры изделий 13, 14, генерирующих аэрозоль, изготовленных путем экструзии и имеющих звездообразное поперечное сечение. Три полоски материала сусцептора образуют звездообразный сусцептор 35 с центром 350 и шестью клапанами сусцептора, проходящими в радиальном направлении от центра. Полоски сусцептора покрыты с обеих сторон субстратом 25, образующим аэрозоль.
На фиг. 11 звездообразное изделие 13, образующее аэрозоль, согласно фиг. 10 оснащено оболочкой 61, как описано выше и со ссылкой на фиг. 9. Оболочка 61 обеспечивает цилиндрическую трубчатую форму изделия 14.
На фиг. 12 показан опорный элемент 8 для удерживания и расположения по центру полого трубчатого изделия, образующего аэрозоль. В этом примере изделие, образующее аэрозоль, как показано на фиг. 13 в поперечном сечении, оснащено оболочкой 61. Опорный элемент 8 выполнен с возможностью удержания изделия 12 на опорном элементе и определения положения изделия 12 в устройстве, генерирующем аэрозоль. Опорный элемент 8 расположен в устройстве, предпочтительно проходя от проксимального конца корпуса устройства.
Опорный элемент 8 имеет в основном штыреобразную форму, имеющую расширенную среднюю секцию 80. Средняя часть 80 имеет форму, обеспечивающую возможность гладкого нанесения изделия 12, генерирующего аэрозоль, на опорный элемент. Поперечное сечение расширенной средней части имеет разный радиус и вид, представляющий собой четыре «листа». Листья расположены симметрично вокруг продольной оси опорного элемента 8.
Форма опорного элемента 8, в частности, расширенной средней секции 80, обеспечивает возможность прохождения воздушного потока между опорным элементом 8 и изделием 12. Становится очевидным, что для выполнения описанной функции средней части может быть предусмотрено и другое количество листов (например, только три или пять или более листов).
Опорный элемент 8 имеет заостренный кончик 81 и подошву 81. Кончик 81 упрощает установку и удержание изделия 12 на опорном элементе. Кончик 81 также служит с целью расположения по центру мундштука, как будет объяснено более подробно ниже. На фиг. 14 показаны изделие 12 и опорный элемент 8 в собранном состоянии. Сложенные клапаны 610 оболочки 61 изделия 12 скользят под выточкой кончика 81. Подошва 82 имеет коническую форму и обеспечивает конечную остановку изделия 12 при его скольжении по опорному элементу 8.
Для непустых изделий, генерирующих аэрозоль, таких как, например, показанные и описанные на фиг. 10 и 11, конструкция опорного элемента может быть соответствующим образом приспособлена. Например, опорный элемент может быть оснащен проходящими в продольном направлении штырями, проходящими между клапанами или другими проходящими в радиальном направлении элементами изделия, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 15 представлен покомпонентный и собранный вид варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль, с изделием 12, генерирующим аэрозоль, как показано на фиг. 9 и фиг. 13. Устройство, генерирующее аэрозоль, системы имеет в целом трубчатую форму и содержит основной корпус 70 и мундштук 71. Основной корпус 70 в основном содержит батарею и систему управления питанием (не показана).
Корпус 70 устройства содержит опорный элемент 8, проходящий от проксимального конца корпуса 70 устройства. Опорный элемент 8 описан подробно со ссылкой на фиг. 12 и фиг. 14.
Мундштук 71 образует проксимальный или расположенный наиболее ниже по потоку элемент устройства. Мундштук 71 содержит трубчатую полую дистальную часть 710, образующую и окружающую полость 701. Полость 701 предусмотрена для приема и покрытия изделия 12, образующего аэрозоль, когда система находится в собранном состоянии.
Мундштук 71 содержит индуктор в форме индукционной катушки 703 для индукционного нагревания материала сусцептора в изделии 12, генерирующем аэрозоль, установленном на опорном элементе 8. Индукционная катушка 703 встроена в стенки трубчатой дистальной части 710.
Если предусмотрено изделие, генерирующее аэрозоль, для сегментированного нагревания, например, как показано на фиг. 5 или 6, индукционная катушка может состоять из нескольких индукционных катушек 73, 74, 75, как указано на нижнем чертеже фиг. l5. Предпочтительно, каждая индукционная катушка далее предусмотрена для нагревания одного сегмента материала сусцептора.
Мундштук 71 содержит элемент 705 изменения воздушного потока для определенного управления воздушным потоком. Элемент 705 изменения воздушного потока расположен в мундштуке 71. В установленном положении мундштука элемент 705 изменения воздушного потока обеспечивает самоцентрирование и позиционирование мундштука 71 на опорном элементе 8. Элемент изменения воздушного потока содержит расположенную по центру выемку 708 на дистальном конце, которая взаимодействует с заостренным кончиком 81 опорного элемента. Тем самым, мундштук 71, опорный элемент 8 и изделие 12, генерирующее аэрозоль, соответственно, взаимно удерживаются и располагаются.
Элемент 705 изменения воздушного потока представляет собой конус, влияющий на воздушный поток 91 и смешивание воздушного потока 91 в смесительной камере 704 мундштука 71. Элемент 705 изменения воздушного потока прикреплен к мундштуку посредством пластин 706.
Элемент 705 изменения воздушного потока содержит каналы 707, проходящие через элемент изменения воздушного потока.
Мундштук 71 дополнительно оснащен радиально расположенными каналами 702 для впуска воздуха на дистальном конце мундштука для обеспечения входа воздуха 90 из окружающей среды в устройство и его прохождение между изделием 12, генерирующим аэрозоль, и стенкой мундштука, а также в изделии 12, генерирующем аэрозоль. Таким образом, воздух 90 захватывает аэрозоль, образованный путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль, изделия 12. Воздух 91, содержащий аэрозоль, проходит дальше вниз по потоку. Воздушный поток, проходящий через внутреннюю часть изделия 12, генерирующего аэрозоль, проходит через каналы 707 в элементе 705 изменения воздушного потока. Воздушный поток, проходящий вдоль наружной части изделия 12, генерирующего аэрозоль, проходит вдоль наружной части элемента 705 изменения воздушного потока. В смесительной камере 704 часть воздушного потока, проходящего через внутреннюю часть изделия 12 и через каналы 707 в элементе 705 изменения воздушного потока, объединяется с частью воздушного потока, проходящего через наружную часть изделия 12 и наружную часть элемента 705 изменения воздушного потока. Тщательно смешанный воздушный поток 91, содержащий аэрозоль, затем покидает мундштук 71 через выпускное отверстие 711 на проксимальном конце мундштука, при этом воздушный поток 90, 91 проиллюстрирован на фиг. 16.
Для подготовки системы к использованию мундштук 71 удаляется из корпуса 70, чтобы обеспечить открытый доступ к опорному элементу 8.
После установки изделия 12, образующего аэрозоль, на опорном элементе 8 ранее удаленный мундштук 71 может быть снова помещен на корпус 70 так, что устройство теперь готово к использованию.