分段式抽吸制品的制作方法_3

文档序号:9401143阅读:来源:国知局
吸材料26被消耗,且热源40熄灭之后,停止使用抽吸制品(即抽吸 体验完成)。
[0050] 参照图2,示出卷烟形式的代表性抽吸制品10。抽吸制品10包括位于点火端14 处的生热段35、位于另一端(嘴端18)处的过滤段65、以及靠近点火端而位于这两段之间 的气雾生成段51 (可包含烟草)。图2的生热段35可包含由类似图1所示隔热件所包围的 大致圆柱形含碳热源。图2中抽吸制品10的各段的组分和尺寸一般与先前参照图1阐述 的方式类似,但没有远端/点火端处的可抽吸材料的填料,从而燃料元件直接点燃而不是 由点燃和燃烧的可抽吸材料来点燃。
[0051] 过滤元件65较佳地以先前参照图1阐述的一般方式使用水松纸材料78附连到烟 草杆。抽吸制品可选地可通过在嘴端区域18附近提供适当穿孔81而被空气稀释,如本领 域已知的。过滤件可包括例如通过Nelson等人的美国专利公开第2008/0029118号、Fagg 等人的美国专利公开第2008/0142028号、Stokes等人的美国专利公开第2008/0302373 号、Hutchens等人的美国专利公开第2009/028867号、以及Thomas等人的美国专利公开第 2009/009037号中所公开的方法来制造,每个公开以参见的方式纳入本文。
[0052] 香味可由气雾生成段51的基材材料55之内或之上的胶囊或微胶囊材料提供或 增强(为了说明目的,图1可被认为具有存在于其中的微胶囊)、包裹材料、过滤元件65 或能够保持和释放芳香剂的任何其它组分所具有的会不理想地改变香味的热降解性较佳 地为最少。也可使用与过滤件相关联的其它芳香组分;参见例如Fagg等人的美国专利第 5, 724, 997 号。
[0053] 参照图2描述的卷烟可用与R. J.雷诺兹烟草公司(R. J. Reynolds Tobacco Company)以"Eclipse"商标名在市场销售的卷烟相同的方式使用。也参见日本烟草公司 (Japan Tobacco Inc.)出售的"Steam Hot One"卷烟。
[0054] 可抽吸点火端部段的可抽吸材料最佳地包含相同形式的烟草。较佳的可抽吸材料 基于这些材料的干重而主要由烟草组成。即,这些材料大部分干重、包含这些材料的混合物 的大部分重量(包括各种材料或具有施加到其中或以其它方式包含在其中的添加剂的材 料的混合物)均由某些形式的烟草提供。那些材料可以全部由烟草材料制成,且不包含任 何非烟草填料、替代物或补充剂。可抽吸材料还可用卷烟制造中常用的烟草添加剂进行处 理,诸如加料和/或加香成分。参照Crooks等人的美国专利申请公开第2007/0215167号 阐述的示例和文献可理解这些烟草组分,该公开以参见的方式纳入本文。
[0055] 生热段的燃料元件可变化。在如下美国专利和美国专利申请中阐述了适当的 燃料元件及其代表性组分、设计和构造以及生产这些燃料元件和其部件的方式和方法: Banerjee 等人的第 4, 714, 082 号、Clearman 等人的第 4, 756, 318 号、Clearman 等人的第 4, 881,556 号、Clearman 等人的第 4, 989, 619 号、Farrier 等人的第 5, 020, 548 号、Clearman 等人的第 5, 027, 837 号、Banerjee 等人的第 5, 067, 499 号、Farrier 等人的第 5, 076, 297 号、Clearman等人的第5, 099, 861号、Banerjee等人的第5, 105, 831号、White等人的第 5, 129, 409 号、Best 等人的第 5, 148, 821 号、Clearman 等人的第 5, 156, 170 号、Riggs 等 人的第 5, 178, 167 号、Shannon 等人的第 5, 211,684 号、Clearman 等人的第 5, 247, 947 号、 Clearman 等人的第 5, 345, 955 号、Barnes 等人的第 5, 469, 871 号、Riggs 的第 5, 551,451 号、Meiring等人的第5, 560, 376号、Meiring等人的第5, 706, 834号、以及Meiring等人的 第5, 727, 571号的美国专利以及Banerjee等人的美国专利申请公开第2005/0274390号和 第2010/0065075号,,这些文献以参见的方式纳入本文。
[0056] 燃料元件通常包括含碳材料并可包括诸如石墨或氧化铝的成分以及高含碳量的 含碳材料。含碳燃料元件包括在由R.J.雷诺兹烟草公司以"Premier"和"Eclipse"商 标名在市场上销售的类型的卷烟内。也参见日本烟草公司(Japan Tobacco Inc.)出售的 "Steam Hot One"卷烟。在Riggs等人的美国专利第5, 178, 167号和Riggs等人的美国专 利第5, 551,451号中阐述了燃料元件的一些其它实施例,两者全文都以参见的方式纳入本 文,但某些实施例可能缺少本文其中阐述的钠、石墨、和/或碳酸钙。某些燃料元件实施例 可包括泡沫碳单体。在另一实施例中,燃料元件40可与隔热层42共同挤压而成,由此缩短 制造时间并降低费用。
[0057] 图3示出以上参照热源40所揭示类型的含碳燃料元件340的实例。参照其描述 以下示例性实施例,但这些实施例也可应用于具有不同几何形状和/或下面成分的燃料元 件。
[0058] 在第一实施例中,燃料元件340可浸涂有两种或多种前体的混合物。例如将硝酸 铜半五水合物(可从阿法埃莎(Alfa Aesar)购得)与等重量的硝酸铈六水合物(可从阿法 埃莎(Alfa Aesar)购得)混合。然后可以将硝酸盐的混合物溶解在水中(50% w/w)。然 后用该水溶液涂覆燃料元件340,将涂覆的燃料在约IKTC下干燥过夜。
[0059] 通过以每分钟5°C的升温速率加热到约400°C并保持约4小时而将处理过的燃料 元件340在可编程Barnstead THERM0LYNE62700型炉中在氮气氛下进行热处理。六水硝酸 铈向二氧化铈发生完全转换以及半五水硝酸铜向氧化铜发生转换的最低温度可使用来自 耐驰仪器公司(Netzsch Instruments, Inc.)的STA409PC型分析仪进行热重分析(TGA)来 确定。两种转换通常在约300°C或以下进行。
[0060] 燃料元件340可在环境条件下平衡,并插入到在结构上类似于图1所示的卷烟10。 这样制备的卷烟10可在50/30/2抽吸条件(即2秒的持续时间50ml毫升的抽吸量,抽吸 间隔28秒)和使用例如来自罗斯蒙特公司(Rosemount Inc.)的NGA 2000通过非色散红 外光谱仪(NDIR)测得的主气流中的CO下进行抽吸。与仅用水处理的控制相比,在由硝酸 铈六水合物和硝酸铜半五水合物的混合物对燃料的处理之后进行的对燃料的热处理会产 生主气流CO至少约65% (例如约68%)的减少。卷烟的尼古丁和焦油产量不会受到该改 型的燃料元件的显著影响。相信CO的这种减少是由于两种金属氧化物的催化活性的协同 效应产生的。可以进一步优化硝酸铜半五水合物与硝酸铈六水合物的比值,以使催化活性 最大。在类似实施例的其它制备中,燃料元件340可顺次浸涂各水合物,或者各水合物可滴 涂或通过使成品的燃料端进入水合物溶液而共同或顺次施加到成品。
[0061] 在参照制造诸如图3所示燃料元件340的燃料元件描述的另一实施例中,可将两 种或多种金属硝酸盐或其它金属氧化物前体混合并溶解在水中。然后可将该溶液施加到石 墨。然后可干燥并和煅烧处理过的石墨,生成涂有金属氧化物的石墨。对金属氧化物和加工 条件的适当选择可产生协同催化活性。在该申请的变型实施例中,可将前体溶液顺次添加 到石墨,即如前所述将一种金属硝酸盐溶液添加到石墨、干燥并煅烧以将金属硝酸盐转化 成金属氧化物。然后可将形成的涂有金属氧化物的石墨浸渍第二种金属氧化物前体溶液, 然后干燥和煅烧。
[0062] 在参照制造诸如燃料元件340的燃料元件所描述的又一实施例中,可将约7. 5克 的硝酸铈(ΠΙ)六水合物(可从阿法埃莎(Alfa Aesar)购得)和大约7. 5克的铜(II ) 硝酸半五水合物(可从阿法埃莎(Alfa Aesar)购得)溶解在约7ml的水中。接着,可用金 属硝酸盐溶液浸渍约18克的石墨粉末(可从高级石墨公司(Superior Graphite Inc.)购 得)并在空气中干燥过夜。然后将处理过的石墨在可编程Barnstead THERM0LYNE 62700 炉中在氮气氛围中约300°C下煅烧约一个小时,其中升温速率可设置在约5°C /分钟。煅烧 可导致这两种金属硝酸盐分解成其相应的金属氧化物。
[0063] 然后可在杵研钵内磨碎涂有金属氧化物的石墨,并与约72克磨细的BKO碳粉末 (可从巴纳公司(Barnaby)和苏特丽芙公司(Suttcliffe)购得)和约10克瓜尔胶组合。 可在西格马(Sigma)叶片混合器(泰莱达公司(Teledyne))中以低速进行进一步混合约一 小时。然后可添加水以通过混合约再两小时而将粉末转换成塑性团。较佳地将添加足够的 水来确保塑性混合物具有足够的刚度以在挤压之后保持其形状。该塑性团在该阶段的含湿 量通常约42至43% (w/w)。该塑性团较佳地在室温下、在密封容器内老化过夜。
[0064] 为了进行挤压,可将该塑性混合物加载到一次投料压出机的桶内。桶的一端较佳 地配装有用于使挤出物成形的挤出模具。阴挤出模具可设有锥形表面以便于塑料块的顺 利流动。这种模具可具有例如五个或七个槽,且直径约4. 2mm。可使用选配的中心钢销来 提供穿过挤压物的中心通道(例如如以下图4B-4C所示)。可使用约30001bs.的模具压 力进行挤压。湿挤压棒较佳地放置在通风良好的托盘约一小时,然后,可以小心地切成约 12mm的长度,同时较佳地优选保持挤出物的形状和轴向孔的完整性。然后将切割的燃料杆 340在约室温下干燥过夜。与具有未处理控制燃料元件的卷烟相比,使用该实施例构造且 在60/30/2抽吸条件下抽吸的卷烟10可提供其CO减少至少约50% (例如约56% )的主 气雾流。
[0065] 偶然地将金属氧化物前体溶液添加到石墨会致使金属氧化物凝聚在石墨表面上, 致使催化活性降低。认为这种凝聚是由于石墨表面相对低的表面面积和疏水特性。在用前 体溶液浸渍之前将碳添加到石墨会使金属氧化物的凝聚最少并致使较高的催化活性。在另 一实施例中,可将约18克的石墨与约18克的研磨BKO碳混合。可将约15克的硝酸铜半五 水合物溶解于约7.5ml的水中。然后可将石墨和碳的混合物用硝酸铜溶液均匀地浸渍,并 在室温下干燥过夜。此后可将涂有碳的石墨混合物在氮气氛围中在约300°C下煅烧约1小 时。可如前所述挤压并切割燃料元件。用这种由金属硝酸盐处理过的碳-石墨的混合物制 成的卷烟会比使用未处理燃料元件的控制卷烟所产生主烟流减少至少约50%的C0。
[0066] 与石墨相比,BKO磨碎碳具有较大表面面积,且因此具有对于金属氧化物催化剂前 体溶液较大的吸收能力。这致使溶液高度均匀分散,而金属氧化物的凝聚最少,且因此致使 金属氧化物催化剂的良好活性。
[0067] 在又一实施例中,可将约7. 5克的硝酸铜半五水合物溶解在7克的水中。用溶液浸 渍约18克的BKO磨碎碳,并将该混合物在室温下干燥过夜。将处理过的碳在氮气氛围中在 约300°C下煅烧1小时。将煅烧过的碳与其它燃料成分混合
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