绝热热源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于吸烟制品的绝热热源和包括绝热热源的吸烟制品。
【背景技术】
[0002] 先前技术中已提出大量加热而非燃烧烟草的吸烟制品。此类"加热式"吸烟制品的 一个目的是减少传统香烟中燃烧和热降解烟草产生的类型的已知有害烟雾成分。在一种已 知类型的加热式吸烟制品中，通过将热量从可燃热源传输至位于可燃热源下游的气溶胶形 成基质而产生气溶胶。在吸烟过程中，通过来自可燃热源的热传递而从气溶胶形成基质释 放挥发性化合物，并且所释放的挥发性化合物被夹带在被抽吸通过吸烟制品的空气中。随 着释放的化合物冷却，它们冷凝并形成供使用者吸入的气溶胶。
[0003] 已知的是包括导热元件，所述导热元件围绕并接触可燃热源的至少后部及加热式 吸烟制品的气溶胶形成基质的至少前部，以便确保从可燃热源传输足够的传导热到气溶胶 形成基质，从而获得可接受的气溶胶。例如，W0-A2-2009/022232公开了一种吸烟制品，其 包括可燃热源、位于可燃热源下游的气溶胶形成基质以及围绕并直接接触可燃热源的后部 及气溶胶形成基质的相邻前部的导热元件。
[0004] 用在加热式吸烟制品中的可燃热源的燃烧温度不应太高，否则会在使用加热式吸 烟制品的过程中导致气溶胶形成材料燃烧或热降解。但是，可燃热源的燃烧温度应足够高 以产生足够的热量，从而从气溶胶形成材料中释放足够的挥发性化合物以产生可接受的气 溶胶，特别是在早期吸入阶段。
[0005] 先前技术中已提出用于加热式吸烟制品的各种可燃含碳热源。用在加热式吸 烟制品中的可燃含碳热源的燃烧温度通常介于约600°C和800°C之间。由于可燃含碳 热源的较高的燃烧温度，包括这种可燃含碳热源的加热式吸烟制品的易燃性（ignition propensity)可會泛太高。
[0006] 已知的是，在加热式吸烟制品的可燃含碳热源的周围包裹绝热件，以便降低加热 式吸烟制品的易燃性。通过降低加热式吸烟制品的表面温度，包括包围加热式吸烟制品的 可燃含碳热源的绝热件降低了加热式吸烟制品的易燃性。
[0007] 例如，US-A-4, 714, 082揭示了包括可燃含碳燃料元件、气溶胶发生装置、导热元件 以及由弹性、非燃烧材料制成的外周绝热构件（例如玻璃纤维外套）的吸烟制品。绝热构 件包围了燃料元件的至少一部分，并且有利地包围气溶胶发生装置的至少一部分。
[0008] 包括如US-A-4, 714, 082中所揭示的非整体式绝热构件可导致加热式吸烟制品的 横截面沿着吸烟制品的长度不恒定。这可能对加热式吸烟制品的外观有不利影响，并使得 难以将可燃含碳热源可靠地固定在加热式吸烟制品内。包括非整体式的绝热构件还可能增 加组装加热式吸烟制品的复杂性。
[0009] 期望的是，提供一种用于这样的吸烟制品的绝热热源：所述吸烟制品具有降低的 易燃性、可接受的外观且可以以可靠方式组装。
[0010] 还期望的是，提供一种用于这样的吸烟制品的绝热热源：所述吸烟制品具有降低 的易燃性，并且在早期吸入和后期吸入过程中提供可接受的气溶胶。
【发明内容】
[0011] 根据本发明，提供一种用于吸烟制品的热源，所述热源具有上游端和相对的下游 端，并且包括：可燃碳芯；以及整体、不可燃且绝热的外围层。碳芯从热源的上游端延伸至 热源的下游端。外围层从热源的上游端仅部分沿热源的长度延伸，并且外围层围绕碳芯的 上游部分。
[0012] 根据本发明，还提供一种吸烟制品，所述吸烟制品包括：根据本发明的热源；位于 热源下游的气溶胶形成基质；以及围绕且与气溶胶形成基质的上游部分和热源的碳芯的下 游部分直接接触的导热且阻燃的包装材料。
[0013] 本文所用的术语"上游"和"前部"以及"下游"和"后部"用于说明吸烟制品的各 组件或各组件的各个部分相对于使用者在使用吸烟制品期间抽吸所述吸烟制品所沿着的 方向的相对位置。根据本发明的吸烟制品包括嘴端和相对的远端。在使用过程中，使用者 抽吸所述吸烟制品的嘴端。嘴端位于远端的下游。热源位于吸烟制品的远端处或接近吸烟 制品的远端。
[0014] 本文中使用的术语"碳质"用于说明包括碳的芯或层。
[0015] 本文中使用的术语"整体"用于说明与芯直接接触并且不借助外在粘合剂或其他 中间连接材料连接到芯的层。
[0016] 本文中使用的术语"外在粘合剂"用于说明不是芯或外围层的组成部分的粘合剂。
[0017] 本文中使用的术语"不可燃"用于说明在燃烧或点燃可燃碳芯的过程中在热源所 达到的温度下基本不可燃的层、阻障或材料。
[0018] 在点燃及燃烧芯的过程中，不可燃且绝热的外围层在该外围层所承受的温度下应 当稳定，并在点燃和燃烧芯的过程中应保持基本完整。
[0019] 本文中使用的术语"外围层"用于说明根据本发明的热源的最外层。
[0020] 本文中使用的术语"绝热层"用于说明包括绝热材料的层。
[0021] 本文中使用的术语"绝热材料"用于说明在23°C和50%相对湿度下使用改进的瞬 态平面热源（MTPS)方法测得的体导热系数小于约50毫瓦每米开（mWAm · K))的材料。
[0022] 优选的是，不可燃且绝热的外围层包括使用激光脉冲法（laser flash method)测 得的体热扩散率小于或等于约每秒0.01平方厘米（cm2/s)的绝热材料。
[0023] 优选的是，在根据本发明的吸烟制品中使用时，不可燃且绝热的外围层的外表面 不应超过约350°C。
[0024] 绝热的外围层的透气性应足以允许足够的氧气到达可燃碳芯以维持可燃碳芯燃 烧。
[0025] 本文中使用的术语"长度"用于说明根据本发明的热源和吸烟制品在其上游端和 下游端之间的最大纵向尺寸。
[0026] 本文中使用的术语"气溶胶形成基质"用于说明能够在加热时释放挥发性化合物 的基质，所释放的挥发性化合物能够形成气溶胶。
[0027] 本文中使用的术语"导热"用于说明利用在23°C和50%的相对湿度下使用改进的 瞬态平面热源（MTPS)方法测得的体导热系数至少为约IOW每米开（WAm · K))的材料制 成的包装材料。在某些实施例中，导热且阻燃的包装材料优选使用在23 °C和50 %的相对 湿度下使用改进的瞬态平面热源（MTPS)方法测得的体导热系数至少为约100W/米开（W/ (m · K))、更优选地至少为约200W/米?开（W/(m · K))的材料制成。
[0028] 本文中使用的术语"阻燃"用于说明在点燃和燃烧芯的过程中保持基本完整的包 装材料。
[0029] 由根据本发明的吸烟制品的气溶胶形成基质产生的气溶胶可为可见的或不可见 的，并可包含蒸汽（例如，处于气态的物质微粒，室温下通常为液体或固体）以及气体和冷 凝蒸汽的液滴。
[0030] 通过降低吸烟制品的表面温度，包括整体、不可燃且绝热的外围层有助于降低包 括根据本发明的热源的吸烟制品的易燃性。
[0031] 可燃碳芯沿热源长度从热源的上游端延伸到热源的下游端。整体、不可燃且绝热 的外围层从热源的上游端仅部分沿着热源的长度延伸，并包围可燃碳芯的上游部分。
[0032] 在用在根据本发明的吸烟制品中时，在燃烧热源的碳芯的过程中产生的热量通过 导热、阻燃的包装材料以传导方式传输至热源下游的气溶胶产生基质。比碳芯的外围层短 的长度允许导热、阻燃的包装材料直接接触热源的可燃碳芯的未被外围层包围的下游部 分。这有利地有助于实现从热源到气溶胶产生基质的足够高的热传导，以产生可接受的气 溶胶。
[0033] 根据本发明的热源的预期用途，可以生产出形状和尺寸不同的热源。
[0034] 根据本发明的热源的质量可介于约300毫克和约500毫克之间，例如可以介于约 400晕克和约450晕克之间。
[0035] 优选的是，根据本发明的热源大致是圆柱形的。在这样的实施例中，术语"外围层" 用于说明根据本发明的热源径向最外侧的环形层。
[0036] 根据本发明的圆柱形热源可以具有大致圆形的横截面或大致椭圆形的横截面。
[0037] 优选的是，根据本发明的热源的长度介于约5毫米和约20毫米之间，更优选的是 介于约7毫米和约15毫米之间，最优选的是介于约11毫米和13毫米之间。
[0038] 优选的是，根据本发明的热源的直径基本恒定。本文中使用的术语"直径"用于说 明根据本发明的热源的最大横向尺寸。
[0039] 在这样的实施例中，碳芯的由外围层包围的上游部分直径小于碳芯的未由外围层 包围的部分的直径。直径的差异约等于外围层厚度的两倍。
[0040] 本文中使用的术语"厚度"用于说明根据本发明的热源的层的最大横向尺寸。
[0041] 优选的是，根据本发明的热源的直径介于约5毫米和约10毫米之间，更优选的是 介于约7毫米和约8毫米之间。
[0042] 优选的是，外围层的长度比热源的长度小至少约2毫米，更优选的是比热源的长 度小至少约3毫米。外围层和热源之间的长度差异等于碳芯的未由热源包围的部分的长 度。
[0043] 优选的是，外围层的长度介于约3毫米和约18毫米之间，更优选的是介于约4毫 米和约12毫米之间，最好的是介于约7毫米和约9毫米之间。
[0044] 优选的是，外围层的厚度小于或等于约1. 5毫米。更优选的是，外围层的厚度介于 约0. 5毫米和约1. 5毫米之间。
[0045] 根据本发明的热源包括可燃碳芯，所述可燃碳芯含有作为燃料的碳。
[0046] 碳芯的碳含量按干重可至少为约5%。例如，碳芯的碳含量按干重可至少为约 10%