BR112019018531A2

BR112019018531A2 - conjunto de susceptor em multicamadas para aquecimento indutivo de um substrato formador de aerossol

Info

Publication number: BR112019018531A2
Application number: BR112019018531A
Authority: BR
Inventors: Michael Rossoll Andreas; Fursa Oleg
Original assignee: Philip Morris Products Sa
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2020-04-14
Also published as: KR20190131104A; JP7173984B2; MX2019011328A; US20200093179A1; EP3599911B1; PH12019501691A1; RU2766213C2; CN110430770B; RU2019134806A3; KR102626542B1; CN110430770A; TW201836496A; AU2018244173A1; IL269648A; JP2020511984A; RU2019134806A; EP3599911A1; US11516893B2; AR111393A1; WO2018178219A1

Abstract

a presente invenção se refere a um conjunto de susceptor em multicamadas para o aquecimento indutivo de um substrato formador de aerossol que compreende pelo menos uma primeira camada e uma segunda camada intimamente acoplada com a primeira camada. a primeira camada compreende um primeiro material de susceptor. a segunda camada compreende um segundo material de susceptor que tem uma temperatura de curie inferior a 500°c. o conjunto do susceptor compreende adicionalmente uma terceira camada intimamente acoplada à segunda camada. a terceira camada compreende um material específico de compensação de tensão e uma espessura específica de camada para compensar diferenças na expansão térmica que ocorrem no conjunto de susceptor em multicamadas após um processamento do conjunto, de modo que pelo menos, em uma faixa de temperatura de compensação, uma deformação térmica geral do conjunto de susceptor seja essencialmente limitada às deformações no plano. a faixa de temperatura de compensação estende pelo menos de 20 k abaixo da temperatura de curie do segundo material de susceptor até a temperatura de curie do segundo material de susceptor.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para

CONJUNTO DE SUSCEPTOR EM MULTICAMADAS PARA

AQUECIMENTO INDUTIVO DE UM SUBSTRATO FORMADOR DE

AEROSSOL.

[001] A presente invenção refere-se a um conjunto de susceptor em multicamadas para aquecer indutivamente um substrato formador de aerossol, assim como um artigo gerador de aerossol, incluindo um conjunto de susceptor em multicamadas e um substrato formador de aerossol para ser aquecido.

[002] Os artigos geradores de aerossol que incluem um substrato formador de aerossol para formar um aerossol inalável após o aquecimento, são geralmente conhecidos de técnicas anteriores. Para aquecimento do substrato, o artigo gerador de aerossol pode ser recebido dentro de um dispositivo gerador de aerossol compreendendo um aquecedor elétrico. O aquecedor pode ser um aquecedor indutivo compreendendo uma fonte de indução. A fonte de indução gera um campo eletromagnético alternante, que induz correntes de Foucault geradoras de calor e/ou perdas de histerese em um susceptor. O susceptor está em proximidade térmica do substrato formador de aerossol a ser aquecido. Particularmente, o susceptor pode ser integrado no artigo em contato físico direto com o substrato formador de aerossol.

[003] Para controlar a temperatura do substrato, os conjuntos de susceptor de camada dupla foram propostos como compreendendo uma primeira e uma segunda camada feita de um primeiro e um segundo materiais do susceptor, respectivamente. O primeiro material do susceptor é otimizado em relação à perda de calor e, portanto, a eficiência do aquecimento. Em contraste, o segundo material do susceptor é usado como marcador de temperatura. Para isso, o segundo material do susceptor é escolhido tendo uma temperatura de

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Curie mais baixa que uma temperatura de Cure do primeiro material do susceptor, porém correspondente a uma temperatura de aquecimento predefinida do conjunto de susceptor. Em sua temperatura de Curie, a permeabilidade magnética do segundo susceptor cai para uma unidade que leva a uma mudança das suas propriedades magnéticas de ferromagnética para paramagnética, acompanhadas de uma mudança provisória de sua resistência elétrica. Assim, através do monitoramento de uma alteração correspondente da corrente elétrica absorvida pela fonte de indução, pode ser detectado quando o segundo material do susceptor atingiu sua temperatura Curie e, assim, quando a temperatura de aquecimento predefinida foi atingida.

[004] Quando tais conjuntos de susceptor de camada dupla fornecerem boa controlabilidade da temperatura de aquecimento, as deformações indesejadas da estrutura em camadas foram observadas durante ou após um processamento do conjunto. Da mesma maneira, as deformações indesejadas da estrutura em camadas também foram observadas durante o uso do conjunto para aquecimento indutivo do substrato formador de aerossol.

[005] Consequentemente, seria desejável ter um conjunto de susceptor em multicamadas para aquecimento indutivo de um substrato formador de aerossol com as vantagens de soluções anteriores da técnica, mas sem suas limitações. Em particular, seria desejável ter um conjunto de susceptor em multicamadas com estabilidade dimensional melhorada.

[006] De acordo com a invenção, é fornecido um conjunto de susceptor em multicamadas para o aquecimento indutivo de um substrato formador de aerossol, que compreende pelo menos uma primeira camada e pelo menos uma segunda camada acoplada intimamente com a primeira camada. A primeira camada compreende um primeiro material de susceptor. A segunda camada compreende um

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3/24 segundo material do susceptor que tem uma temperatura de Curie mais baixa que 500 Ό (grau Celsius).

[007] Preferencialmente, o primeiro material do susceptor é configurado para o aquecimento indutivo do substrato formador de aerossol e o segundo material do susceptor é configurado para monitorar uma temperatura do conjunto de susceptor. Para isso, o segundo material do susceptor, preferencialmente, corresponde a uma temperatura de aquecimento predefinida do conjunto de susceptor.

[008] Conforme usado neste documento, o termo intimamente acoplado se refere a um acoplamento mecânico entre duas camadas dentro do conjunto multicamadas, de modo que uma força mecânica possa ser transmitida entre as duas camadas, em particular, em um sentido paralelo à estrutura de camada. O acoplamento pode ser um acoplamento laminar, bidimensional, areai ou da área total, ou seja, um acoplamento através das superfícies opostas respectivas das duas camadas. O acoplamento pode ser direto. Em particular, as duas camadas, que estão intimamente acopladas entre si, podem estar em contato direto umas com as outras. Alternativamente, o acoplamento pode ser indireto. Em particular, as duas camadas podem ser indiretamente acopladas por meio de pelo menos uma camada intermediária.

[009] Preferencialmente, a segunda camada está disposta em cima e acoplada intimamente a, em particular, diretamente conectada com a primeira camada.

[0010] De acordo com a invenção, reconheceu-se que processar e operar um conjunto de susceptor em multicamadas em temperaturas diferentes pode causar deformações devido às diferenças específicas entre a expansão térmica dos diversos materiais de camada. Por exemplo, um processamento de um conjunto de susceptor de camada dupla, conforme descrito acima, pode compreender a conexão íntima

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4/24 de ambos os materiais de camada entre si em uma determinada temperatura. A conexão das camadas pode ser possivelmente seguida de um tratamento térmico do susceptor montado, tal como o recozimento. Durante uma mudança subsequente da temperatura, tal como durante um resfriamento do conjunto de susceptor, as camadas individuais não podem se deformar livremente devido à natureza conjunta do conjunto. Consequentemente, devido às características diferentes de dilatação térmica, uma camada pode exercer uma tensão compressiva ou de tração em uma outra camada, em particular, uma camada adjacente. Essa tensão compressiva ou de tração pode causar a tensão mecânica e deformações observadas, em particular, um dobramento fora de plano do conjunto de susceptor.

[0011] Para combater isso, o conjunto de susceptor, de acordo com a presente invenção, compreende adicionalmente uma terceira camada que é intimamente acoplada à segunda camada. A terceira camada compreende um material específico de compensação de tensão e espessura específica de camada para compensar diferenças na expansão térmica que ocorre no conjunto de susceptor em multicamadas após um processamento do conjunto, em particular, após acoplar infimamente as camadas umas às outras e/ou após um tratamento térmico do conjunto de susceptor em multicamadas, de modo que pelo menos em uma faixa de temperatura de compensação uma deformação térmica geral do conjunto de susceptor seja essencialmente limitada às deformações no plano, em que a faixa de temperatura de compensação se estende pelo menos a partir de 20 K abaixo da temperatura de Curie do segundo material do susceptor até a temperatura de Curie do segundo material do susceptor.

[0012] Conforme usado neste documento, o termo 'deformação' implica a mudança no formato e/ou tamanho do conjunto de susceptor a partir de uma configuração inicial ou não deformada à configuração

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5/24 deformada. Uma deformação no plano, também denominada tensão no plano, conforme referido neste documento, é restrita a um plano paralelo à estrutura de camada do conjunto de susceptor em multicamadas.

[0013] Conforme usado neste documento, o termo 'essencialmente limitado às deformações no plano' implica que ainda pode existir deformações fora do plano pequenas, porém insignificantes, em um sentido ortogonal à estrutura de camada do conjunto de susceptor em multicamadas. Contudo, quaisquer deformações fora do plano são limitadas de modo que uma curvatura em qualquer ponto na superfície do conjunto de susceptor seja menor que 5%, em particular, menor que 1%, preferencialmente menor que 0,5% da espessura do conjunto de susceptor. Preferencialmente, uma deformação térmica geral do conjunto de susceptor é limitada às deformações no plano pelo menos em uma faixa de temperatura de compensação.

[0014] Consequentemente, a terceira camada permite vantajosamente preservar o formato original desejado e, preferencialmente, também o tamanho original desejado do conjunto de susceptor em um sentido ortogonal à estrutura de camada do conjunto de susceptor em multicamadas.

[0015] Conforme usado neste documento, o termo 'espessura de camada' se refere às dimensões se estendendo entre o lado superior e inferior de uma camada. Da mesma maneira, o termo 'espessura do conjunto de susceptor' se refere à extensão máxima do conjunto de susceptor em um sentido ortogonal à estrutura de camada. Conforme usado neste documento, os termos 'material específico de compensação de tensão' e 'espessura específica de camada' se referem a um material de compensação de tensão e uma espessura de camada que são especificamente escolhidos para compensarem diferenças na expansão térmica que ocorre no conjunto de susceptor

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6/24 em multicamadas após um processamento do conjunto, de modo que pelo menos na faixa de temperatura de compensação uma deformação térmica geral do conjunto de susceptor seja essencialmente limitada às deformações no plano. O termo 'especificamente escolhidos', conforme referido neste documento, implica que o material de compensação de tensão e a espessura de camada da terceira camada são escolhidos em devida consideração ao primeiro e segundo materiais de susceptor e às espessuras da primeira e segunda camadas, assim como em devida consideração à natureza conjunta do conjunto e seu processamento, ou seja, histórico de processamento.

[0016] Conforme usado neste documento, um processamento do conjunto de susceptor em multicamadas pode compreender pelo menos um dentre acoplar intimamente os materiais de camada uns aos outros, ou um tratamento térmico do conjunto de susceptor em multicamadas, tal como o recozimento. Em particular, o conjunto de susceptor pode ser um conjunto de susceptor tratado com calor. De qualquer forma, durante um processamento, conforme referido neste documento, a temperatura das camadas ou do conjunto, respectivamente, é diferente da temperatura de operação do conjunto de susceptor quando usado para o aquecimento indutivo de um substrato formador de aerossol. Normalmente, as temperaturas durante a conexão íntima dos materiais de camada entre si e durante um tratamento térmico do conjunto de susceptor em multicamadas são maiores que as temperaturas de operação do conjunto de susceptor para aquecimento indutivo.

[0017] A faixa de temperatura de compensação de 20 K abaixo da temperatura de Curie do segundo material de susceptor até a temperatura de Curie do segundo material de susceptor corresponde a uma faixa típica de temperaturas de operação do conjunto de susceptor usado para gerar um aerossol.

[0018] De modo vantajoso, a abrangência da faixa de temperatura

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7/24 de compensação também pode ser maior que 20 K. Consequentemente, a faixa de temperatura de compensação pode estender pelo menos de 50 K, em particular 100 K, preferencialmente 150 K abaixo da temperatura de Curie do segundo material de susceptor até a temperatura de Curie do segundo material de susceptor. Mais preferencialmente, a faixa de temperatura de compensação pode estender pelo menos da temperatura ambiente até a segunda temperatura de Curie. Da mesma maneira, a faixa de temperatura de compensação pode corresponder a uma faixa de temperatura entre 150Ό e a temperatura de Curie do segundo material de susceptor, em particular entre 100 Ό e a temperatura de Curie do segundo material de susceptor, preferencialmente entre 50 Ό e a tem peratura de Curie do segundo material de susceptor, mais preferencialmente entre a temperatura ambiente e a temperatura de Curie do segundo material de susceptor.

[0019] Ao se aproximar da segunda temperatura de Curie por baixo, a magnetização e, portanto, qualquer efeito de magnetostrição no segundo material de susceptor desaparecem. Portanto, um limite superior da faixa de temperatura de compensação corresponde preferencialmente à temperatura de Curie do segundo material de susceptor. Contudo, o limite superior da faixa de temperatura de compensação também pode ser maior do que a temperatura de Curie do segundo material de susceptor. Por exemplo, um limite superior da faixa de temperatura de compensação pode ser de pelo menos 5 K, em particular pelo menos 10 K, preferencialmente pelo menos 20 K a mais que temperatura de Curie do segundo material de susceptor.

[0020] Preferencialmente, um coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão é essencialmente igual a um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor. O termo 'essencialmente igual', conforme usado neste documento, implica

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8/24 que pode haver uma diferença pequena, porém insignificante, entre os coeficientes de expansão térmica do primeiro e terceiro materiais de camada. Contudo, qualquer diferença possível é limitada de modo que um coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão desvie por menos de ± 5%, em particular, menos de ± 1%, preferencialmente, menos de ± 0,5% a partir de um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor. Mais preferencialmente, um coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão é igual a um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor.

[0021] Em particular, o material de compensação de tensão da terceira camada pode até ser o mesmo que o primeiro material de susceptor da primeira camada.

[0022] Além disso, a espessura de camada da terceira camada pode ser essencialmente igual à espessura da camada da primeira camada. O termo 'essencialmente igual', conforme usado neste documento, implica que pode haver uma diferença pequena, porém insignificante, entre as espessuras de camada das primeira e terceira camadas. Contudo, qualquer diferença possível é limitada de modo que uma espessura de camada da terceira camada desvie por menos de ± 5%, em particular, menos de ± 1%, preferencialmente, menos de ± 0,5% a partir de uma espessura de camada do primeiro material de susceptor. Mais preferencialmente, a espessura de camada da terceira camada é igual à espessura de camada da primeira camada.

[0023] Em uma configuração preferencial do conjunto de susceptor, a espessura de camada da terceira camada é igual à espessura de camada da primeira camada e, o coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão é essencialmente igual a um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor, em particular, o material de compensação de tensão da terceira camada é

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9/24 o mesmo que o primeiro material de susceptor da primeira camada. De modo vantajoso, essa configuração preferencial fornece uma estrutura de camada simétrica em relação à expansão térmica.

[0024] Alternativamente, um coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão pode ser diferente de um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor, e preferencialmente também diferente de um coeficiente de expansão térmica do segundo material de susceptor. Consequentemente, um coeficiente de expansão térmica do segundo material de susceptor pode ser maior do que um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor e menor do que um coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão. Vice-versa, um coeficiente de expansão térmica do segundo material de susceptor pode ser menor do que um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor e maior do que um coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão. Nesses casos, uma compensação das diferenças na expansão térmica pode ser primeiramente alcançada escolhendo uma espessura de camada apropriada da terceira camada.

[0025] O material de compensação de tensão da terceira camada pode ser diferente do primeiro material de susceptor da primeira camada. Isso não exclui que um coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão seja essencialmente igual a um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor.

[0026] De acordo com a invenção, a terceira camada é intimamente acoplada à segunda camada. Nesse contexto, o termo 'intimamente acoplado' é usado da mesma forma conforme definido acima no que refere-se à primeira e segunda camadas.

[0027] Conforme usado neste documento, os termos 'primeira camada', 'segunda camada' e 'terceira camada' são apenas nominais

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10/24 sem especificar necessariamente uma ordem ou sequência específica das respectivas camadas.

[0028] Preferencial mente, a terceira camada está disposta sobre e intimamente acoplada à segunda camada, que por sua vez pode estar disposta sobre e intimamente acoplada à primeira camada.

[0029] Alternativamente, a terceira camada pode ser intimamente acoplada à segunda camada através da primeira camada. Nesse caso, a primeira camada pode ser uma camada intermediária entre a terceira camada e a segunda camada. Em particular, a segunda camada pode estar disposta sobre e intimamente acoplada à primeira camada, que, por sua vez, pode estar disposta e intimamente acoplada à primeira camada.

[0030] Preferencialmente, a primeira camada, a segunda camada e a terceira camada são camadas adjacentes do conjunto de susceptor em multicamadas. Nesse caso, a primeira camada, a segunda camada e a terceira camada podem estar em contato físico íntimo direto entre si. Em particular, a segunda camada pode estar imprensada entre a primeira camada e a terceira camada.

[0031] Alternativamente, o conjunto de susceptor pode compreender pelo menos uma camada adicional, em particular, pelo menos uma camada intermediária que está disposta entre dois respectivos da primeira camada, a segunda camada e a terceira camada.

[0032] Pelo menos uma da primeira camada ou a terceira camada pode ser uma camada de borda do conjunto de susceptor em multicamadas.

[0033] No que refere-se ao processamento do conjunto de susceptor, em particular, no que refere-se à montagem das diversas camadas, cada uma das camadas pode ser laminada, depositada, revestida, coberta ou soldada em uma camada adjacente respectiva.

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Em particular, qualquer uma dessas camadas pode ser aplicada em uma camada adjacente respectiva por pulverização, revestimento por mergulho, revestimento de rolo, galvanoplastia ou cobertura. Isso se mantém, em particular, para a primeira camada, a segunda camada e a terceira camada e - se presente - a pelo menos uma camada intermediária.

[0034] De qualquer forma, qualquer uma das configurações ou estruturas de camada descritas acima são abrangidas pelo termo intimamente acoplado, conforme usado neste documento e definido acima adicionalmente.

[0035] Conforme usado neste documento, o termo 'susceptor' se refere a um elemento que é capaz de converter a energia eletromagnética em calor quando submetido a um campo eletromagnético em mudança. Isso pode ser o resultado de perdas da histerese e/ou correntes de Foucault induzidas no material de susceptor, dependendo das suas propriedades elétricas e magnéticas. O material e a geometria para o conjunto de susceptor podem ser escolhidos para fornecer uma geração de calor desejada.

[0036] Preferencialmente, o primeiro material de susceptor também pode ter uma temperatura de Curie. Vantajosamente, a temperatura de Curie do primeiro material de susceptor é distinta de, particularmente mais alta do que, a temperatura de Curie do segundo material de susceptor. Consequentemente, o primeiro material do susceptor pode ter uma primeira temperatura de Curie e o segundo material do susceptor pode ter uma segunda temperatura de Curie. A temperatura de Curie é a temperatura acima da qual um material ferrimagnético ou ferromagnético perde o seu ferrimagnetismo ou ferromagnetismo, respectivamente e torna-se paramagnético.

[0037] Com pelo menos um primeiro e um segundo materiais de susceptor, seja com o segundo material de susceptor tendo uma

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12/24 temperatura de Curie e o primeiro material do susceptor não tendo uma temperatura de Curie ou o primeiro e o segundo matérias susceptores tendo cada um uma temperatura de Curie distinta, o conjunto de susceptor pode fornecer múltiplas funcionalidades, tal como aquecimento indutivo e controle da temperatura de aquecimento. Particularmente, estas funcionalidades podem ser separadas devido à presença de pelo menos dois susceptores diferentes.

[0038] Preferencialmente, o primeiro material de susceptor é configurado para aquecer o substrato formador de aerossol. Para isso, o primeiro material de susceptor pode ser otimizado em relação a perda de calor e, portanto, a eficiência do aquecimento. O primeiro material de susceptor pode ter uma temperatura de Curie em excesso de 400 Ό.

[0039] Preferencialmente, o primeiro material de susceptor é feito de um material anticorrosivo. Assim, o primeiro material de susceptor é vantajosamente resistente a todas as influências corrosivas, particularmente no caso em que o conjunto de susceptor é incorporado no artigo gerador de aerossol em contato físico direto com o substrato formador de aerossol.

[0040] O primeiro material de susceptor pode compreender um metal ferromagnético. Nesse caso, o calor pode não somente ser gerado pela corrente de Foucault, mas igualmente por perdas da histerese. Preferencialmente, o primeiro material de susceptor compreende ferro (Fe) ou uma liga de ferro tal como o aço ou uma liga de níquel de ferro. Em particular, o primeiro material de susceptor pode compreender aço inoxidável, por exemplo, aço inoxidável ferrítico. Pode ser particularmente preferido que o primeiro material de susceptor compreenda um aço inoxidável série 400, tal como o aço inoxidável da classe 410 ou classe 420 ou classe 430 ou um aço inoxidável de classes semelhantes.

[0041] O primeiro material do susceptor pode alternativamente

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13/24 compreender um material não magnético adequado, particularmente paramagnético, material condutor, tal como alumínio (Al). Em um material paramagnético, o aquecimento indutivo do material condutivo ocorre unicamente pelo aquecimento resistive devido as correntes de

Foucault.

[0042] Alternativamente, o primeiro material de susceptor pode compreender um material ferrimagnético não condutor, como uma cerâmica ferrimagnética não condutora. Nesse caso, o calor é gerado apenas por perdas de histerese.

[0043] Em contraste, o segundo material de susceptor pode ser otimizado e configurado para monitorar uma temperatura do conjunto de susceptor. O segundo material de susceptor pode ser selecionado para ter uma temperatura de Curie que corresponde essencialmente a uma temperatura de aquecimento predefinida máxima do primeiro material de susceptor. A temperatura de aquecimento máxima desejada pode ser definida como sendo aproximadamente a temperatura a qual o conjunto de susceptor deve ser aquecido a fim de gerar um aerossol a partir do substrato formador de aerossol. No entanto, a temperatura de aquecimento máxima desejada deve ser baixa o bastante para evitar um superaquecimento do local ou a queima do substrato formador de aerossol. Preferencialmente, a temperatura de Curie do segundo material de susceptor deve estar abaixo de um ponto de ignição do substrato formador de aerossol. O segundo material de susceptor é selecionado por ter uma temperatura de Curie detectável abaixo de 500Ό, preferencialmente igual ou inferior a 400 Ό , particularmente igual ou inferior a 370 Ό. Por exemplo, o segundo susceptor pode ter uma temperatura de Curie especificada entre 150 O e 400 Ό, particularmente entre 200 Ό e 400 Ό. Embora a tem peratura de Curie e a função do marcador da temperatura seja a propriedade primária do segundo material de susceptor, ela pode igualmente contribuir ao

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14/24 aquecimento do conjunto de susceptor.

[0044] É preferencial que o segundo material do susceptor esteja presente como uma camada densa. Uma camada densa tem uma maior permeabilidade magnética do que uma camada porosa, tornando mais fácil a detecção de ligeiras mudanças à temperatura de Curie.

[0045] Preferencialmente, o segundo material do susceptor compreende um metal ferromagnético como níquel (Ni). O níquel tem uma temperatura de Curie na faixa de aproximadamente 354Ό a 360Ό ou 627 K a 633 K, respectivamente, dependendo da natureza das impurezas. Uma temperatura de Curie nesta faixa é ideal porque é aproximadamente da mesma temperatura a qual o susceptor deve ser aquecido a fim de gerar um aerossol a partir do substrato formador de aerossol, mas ainda baixa o bastante para evitar o superaquecimento local ou queima do substrato formador de aerossol.

[0046] Alternativamente, o segundo material de susceptor pode compreender uma liga de níquel, em particular, uma liga de Fe-Ni-Cr. Vantajosamente, as ligas de Fe-Ni-Cr são anticorrosivas. Como exemplo, o segundo susceptor pode compreender uma liga comercial como Phytherm 230 ou Phytherm 260. A temperatura Curie destas ligas de Fe-Ni-Cr pode ser personalizada. Phytherm 230 tem uma composição (em % em peso = % em peso) com 50% em peso de Ni, 10% em peso de Cr e Fe restante. A temperatura de Curie de Phytherm 230 é 230Ό. Phytherm 260 tem uma composição com 50 % em peso de Ni, 9% em peso de Cr e Fe restante. A temperatura de Curie de Phytherm 260 é 260Ό.

[0047] Da mesma forma, o segundo material de susceptor pode compreender uma liga de Fe-Ni-Cu-X, em que X é um ou mais elementos retirados de Cr, Mo, Mn, Si, Al, W, Nb, V e Ti.

[0048] Em relação à terceira camada, o material de compensação de tensão, preferencialmente, pode ser o mesmo material que o primeiro

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15/24 material de susceptor da primeira camada. Consequentemente, ο material de compensação de tensão pode compreender um metal ferromagnético, preferencialmente, ferro (Fe) ou uma liga de ferro, tal como aço, ou uma liga de níquel de ferro. Em particular, o material de compensação de tensão pode compreender aço inoxidável, por exemplo, aço inoxidável ferrítico. Pode ser particularmente preferido que o material de compensação de tensão compreenda um aço inoxidável série 400, tal como o aço inoxidável da classe 410 ou classe 420 ou classe 430 ou um aço inoxidável de classes semelhantes. O material de compensação de tensão também pode compreender um material não magnético adequado, particularmente paramagnético, material condutor, tal como alumínio (Al). Alternativamente, o material de compensação de tensão pode incluir um aço inoxidável austenítico. Por exemplo, a terceira camada pode incluir X5CrNi 18-10 (de acordo com a nomenclatura EN (normas europeias), o número de material 1.4301, também conhecido como aço V2A) ou X2CrNiMo17-12-2 (de acordo com a nomenclatura EN (normas europeias), número de material 1.4571 ou 1.4404, também conhecido como aço V4A). Vantajosamente, devido às suas características paramagnéticas e alta resistência elétrica, o aço inoxidável austenítico apenas protege fracamente o segundo material de susceptor do campo eletromagnético a ser aplicado ao primeiro e segundo susceptores.

[0049] A espessura da camada da terceira camada pode estar em uma faixa de 0,5 a 1,5, em particular 0,75 a 1,25, vezes uma espessura da camada da primeira camada. Uma espessura da camada da terceira camada dentro dessas faixas pode demonstrar ser vantajosa para neutralizar ou até mesmo compensar diferenças na expansão térmica que ocorre no conjunto de susceptor em multicamadas durante ou após o processamento. Preferencialmente, a espessura da camada da terceira camada é igual a uma espessura de camada da primeira

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16/24 camada.

[0050] Conforme usado neste documento, o termo 'espessura' se refere às dimensões que se estendem entre a lateral superior e inferior, por exemplo, entre uma lateral superior e uma lateral inferior de uma camada ou uma lateral superior e uma lateral inferior do conjunto de susceptor em multicamadas. O termo 'largura' é usado neste documento para se referir a dimensões que se estendem entre dois lados laterais opostos. O termo 'comprimento' é usado neste documento para se referir às dimensões que se estendem entre a parte dianteira e a parte traseira ou entre outros dois lados opostos ortogonais aos dois lados laterais opostos que formam a largura. A espessura, largura e o comprimento podem ser ortogonais entre si.

[0051] O conjunto de susceptor em multicamadas pode ser um conjunto de susceptor alongado com um comprimento entre 5 mm e 15 mm, uma largura entre 3 mm e 6 mm e uma espessura entre 10 pm e 500 pm. Como exemplo, o conjunto de susceptor em multicamadas pode ser uma tira alongada, tendo um primeiro camada que é uma tira de aço inoxidável 430 com um comprimento de 12 mm, uma largura de 4 mm e 5 mm, por exemplo 4 mm e uma espessura entre 10 pm e 50 pm, como por exemplo 25 pm. O aço inoxidável 430 pode ser revestido com uma segunda camada de níquel como segundo material do susceptor, com uma espessura entre 5 pm e 30 pm, por exemplo 10 pm. Sobre a segunda camada, oposta à primeira camada, uma terceira camada pode ser revestida, a qual também é feita do aço inoxidável de classe 430 com a mesma espessura de camada que a primeira camada. Vantajosamente, essa configuração fornece uma estrutura de camada altamente simétrica no que refere-se à expansão térmica, mostrando essencialmente nenhuma deformação fora de plano.

[0052] O conjunto de susceptor de acordo com a presente invenção pode ser configurado preferencialmente para ser conduzido por um

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17/24 campo eletromagnético alternante, particularmente de alta frequência.

Como referido neste documento, o campo eletromagnético de alta frequência pode estar na faixa entre 500 kHz a 30 MHz, particularmente entre 5 MHz a 15 MHz, preferencialmente entre 5 MHz e 10 MHz.

[0053] O conjunto de susceptor é preferencialmente um conjunto de susceptor de um artigo gerador de aerossol para aquecer indutivamente um substrato formador de aerossol que seja parte do artigo gerador de aerossol.

[0054] De acordo com a invenção, também é fornecido um artigo gerador de aerossol que compreende um substrato formador de aerossol e um conjunto de susceptor de acordo com a presente invenção e como descrito neste documento para o aquecimento indutivo do substrato.

[0055] Preferencialmente, o conjunto de susceptor está localizado dentro do substrato formador de aerossol.

[0056] Como usado neste documento, o termo 'substrato formador de aerossol' se refere a um substrato capaz de liberar compostos voláteis que podem formar um aerossol mediante o aquecimento do substrato formador de aerossol. O substrato formador de aerossol pode, convenientemente, ser parte de um artigo gerador de aerossol. O substrato formador de aerossol pode ser um substrato formador de aerossol sólido ou líquido. Em ambos os casos, o substrato formador de aerossol pode compreender ambos os componentes sólidos e líquidos. O substrato formador de aerossol pode compreender um material contendo tabaco, contendo compostos flavorizantes de tabaco voláteis, que são liberados do substrato mediante aquecimento. Alternativamente ou adicionalmente, o substrato formador de aerossol pode compreender um material sem tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender ainda um formador de aerossol. Exemplos de formadores de aerossol adequados são a glicerina e o

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18/24 propilenoglicol. O substrato formador de aerossol também pode compreender outros aditivos e ingredientes, como nicotina ou aromatizantes. O substrato formador de aerossol também pode ser um material semelhante a uma pasta, um sachê de material poroso compreendendo um substrato formador de aerossol ou, por exemplo, tabaco solto misturado com um agente gelificante ou agente viscoso, que podería incluir um formador de aerossol comum, como glicerina e que é comprimido ou moldado em um plugue.

[0057] O artigo gerador de aerossol é preferencial mente projetado para se engatar com um dispositivo gerador de aerossol operado eletricamente compreendendo uma fonte de indução. A fonte de indução ou indutor gera um campo eletromagnético variável para aquecimento do conjunto de susceptor do artigo gerador de aerossol quando localizado dentro do campo eletromagnético variável. Em uso, o artigo gerador de aerossol engata com o dispositivo gerador de aerossol de modo que o conjunto de susceptor esteja localizado dentro do campo eletromagnético variável gerado pelo indutor.

[0058] Vantagens e características adicionais do artigo gerador de aerossol de acordo com a presente invenção foram descritas em relação ao conjunto de susceptor de susceptor e não serão repetidas.

[0059] A invenção será descrita a seguir, apenas a título de exemplo, tendo como referência as figuras anexas, em que:

[0060] a Figura 1 mostra uma ilustração em perspectiva esquemática de uma modalidade exemplificativa de um conjunto de susceptor em multicamadas de acordo com a invenção;

[0061] a Figura 2 mostra uma ilustração esquemática da vista lateral do conjunto de susceptor de acordo com a Figura 1; e [0062] a Figura 3 mostra uma ilustração transversal esquemática da modalidade exemplificativa de um artigo gerador de aerossol de acordo com a invenção.

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19/24 [0063] A Figura 1 e a Figura 2 ilustram esquematicamente uma modalidade exemplificativa de um conjunto de susceptor 1 de acordo com a presente invenção que é configurada para o aquecimento indutivo de um substrato formador de aerossol. Como será explicado abaixo mais detalhadamente em relação à Figura 3, o conjunto de susceptor 1 é preferencialmente configurado para ser incorporado em um artigo gerador de aerossol, em contato direto com o substrato formador de aerossol a ser aquecido. O próprio artigo é adaptado para ser recebido dentro de um dispositivo gerador de aerossol que compreende uma fonte da indução configurada para gerar um campo eletromagnético alternante, particularmente de alta frequência. O campo flutuante gera correntes de Foucault e/ou perdas de histerese dentro do conjunto de susceptor 1, fazendo com que o mesmo aqueça. A disposição do conjunto de susceptor 1 no artigo gerador de aerossol e a disposição do artigo gerador de aerossol no dispositivo gerador de aerossol são tais que o conjunto de susceptor 1 é posicionado precisamente dentro do campo eletromagnético flutuante gerado pela fonte de indução.

[0064] O conjunto de susceptor 1 de acordo com a modalidade mostrada na Figura 1 e na Figura 2 é um conjunto de susceptor de três camadas 1. O conjunto compreende uma primeira camada 10 como camada base compreendendo um primeiro material de susceptor. A primeira camada 10, ou seja, o primeiro material do susceptor é otimizado em relação a perda de calor e, portanto, a eficiência do aquecimento. Na presente modalidade, a primeira camada 10 compreende o aço inoxidável ferromagnético com uma temperatura de Curie superior a 400 Ό. Para controlar a temperatu ra de aquecimento, o conjunto de susceptor 1 compreende uma segunda camada 20 como a camada intermediária ou funcional sendo disposta em cima e acoplada diretamente à primeira camada. A segunda camada 20 compreende um segundo material de susceptor. Na presente

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20/24 modalidade, o segundo material de susceptor é níquel que tem uma temperatura de Curie na faixa de aproximadamente 354 Ό a 360 Ό ou 627 K a 633 K, respectivamente (dependendo da natureza das impurezas). Essa temperatura de Curie é vantajosa em relação a ambos dentre o controle de temperatura e o aquecimento controlado do substrato formador de aerossol. Uma vez que durante o aquecimento do conjunto de susceptor 1 alcança a temperatura de Curie do níquel, as propriedades magnéticas do segundo material de susceptor mudam de ferromagnética para paramagnética, acompanhadas de uma mudança temporária de sua resistência elétrica. Assim, através do monitoramento de uma alteração correspondente da corrente elétrica absorvida pela fonte de indução, pode ser detectado quando o segundo material do susceptor atingiu sua temperatura Curie e, assim, quando a temperatura de aquecimento predefinida foi atingida.

[0065] No entanto, o fato de que os primeiros e segundo materiais susceptores têm diferentes coeficientes de expansão térmica pode causar deformações indesejadas do conjunto de susceptor quando a primeira e segunda camadas 10, 20 são intimamente acopladas entre si. Isso será explicado a seguir. Durante algum estágio do processamento do conjunto de susceptor 1, a primeira e segunda camadas 10, 20 são conectadas entre si em uma determinada temperatura, tipicamente seguida por um tratamento térmico, tal como o recozimento. Durante uma mudança subsequente da temperatura, tal como durante um resfriamento do conjunto de susceptor 1, as camadas individuais 10, 20 não podem se deformar livremente devido à natureza conjunta do conjunto 1. Consequentemente como o material de níquel dentro da segunda camada 20 tem um coeficiente de expansão térmica maior do que um do aço inoxidável dentro da primeira camada 10, o conjunto de susceptor 1 pode estar sujeito à tensão mecânica e deformações após o resfriamento. Essas deformações podem estar

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21/24 presentes, em particular, no uso do conjunto de susceptor, ou seja, quando o conjunto de susceptor é acionado a uma temperatura dentro da faixa de temperaturas típicas de operação usadas para gerar um aerossol. As temperaturas típicas de operação podem estar próximas à temperatura de Curie do segundo material de susceptor.

[0066] A fim de combater a tensão mecânica indesejada e deformações, em particular, um dobramento fora do plano do conjunto de susceptor 1, o conjunto de susceptor 1, de acordo com a presente invenção, compreende adicionalmente uma terceira camada 30 que está intimamente acoplada à segunda camada 20. A terceira camada 30 compreende um material específico de compensação de tensão e uma espessura específica de camada T30 para compensar diferenças na expansão térmica que ocorrem no conjunto de susceptor em multicamadas após um processamento do conjunto, de modo que pelo menos em uma faixa de temperatura de compensação uma deformação térmica geral do conjunto de susceptor 1 seja essencialmente limitada às deformações no plano. A faixa de temperatura de compensação estende pelo menos de 20 K abaixo da temperatura de Curie do segundo material de susceptor até a temperatura de Curie do segundo material de susceptor. Consequentemente, a terceira camada permite vantajosamente preservar o formato original desejado e, preferencialmente, também o tamanho original desejado do conjunto de susceptor em um sentido ortogonal à estrutura de camada do conjunto de susceptor em multicamadas.

[0067] Na presente modalidade, a terceira camada compreende preferencialmente o mesmo material que a primeira camada, ou seja, um aço inoxidável ferromagnético. Adicionalmente, a espessura de camada T30 da terceira camada 30 é preferencialmente igual à espessura de camada T10 da primeira camada 10. Isso pode ser particularmente vantajoso para fornecer uma estrutura de camada

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22/24 altamente simétrica, mostrando essencialmente nenhuma deformação fora do plano.

[0068] No que refere-se à modalidade mostrada na Figura 1 e na Figura 2, o conjunto de susceptor 1 está na forma de uma tira alongada com um comprimento L de 12 mm e uma largura W de 4 mm. Todas as camadas têm um comprimento L de 12 mm e uma largura W de 4 mm. A primeira camada 10 é uma tira do aço inoxidável 430 com uma espessura T10 de 35 μιτι. A segunda camada 20 é uma tira do níquel com uma espessura T20 de 10 μιτι. A camada 30 é uma tira que também é feita de aço inoxidável de classe 430 e que também tem uma espessura T30 de 35 μιτι. A espessura total T do conjunto de susceptor 1 é 80 μιτι. O conjunto de susceptor 1 é formado por cladeamento da tira de níquel 20 à primeira tira de aço inoxidável 10. Depois disso, a terceira tira de aço inoxidável 30 é cladeada sobre a tira de níquel 20.

[0069] Como a primeira e a terceira camadas 10, 30 são feitas do aço inoxidável, as mesmas fornecem, de modo vantajoso, uma cobertura anticorrosiva para o material de níquel na segunda camada

20.

[0070] Alternativamente, a terceira camada 30 pode compreender um material e/ou uma espessura diferentes em comparação à primeira camada 10. Por exemplo, a terceira camada 30 pode compreender um aço inoxidável austenítico como material de compensação de tensão, tal como o aço V2a ou V24. Vantajosamente, devido às suas características paramagnéticas e alta resistência elétrica, o aço inoxidável austenítico apenas protege fracamente o material de níquel da segunda camada 20 do campo eletromagnético a ser aplicado ao mesmo.

[0071] A Figura 3 ilustra esquematicamente uma modalidade exemplificativa de um artigo gerador de aerossol 100 de acordo com a invenção. O artigo gerador de aerossol 100 compreende quatro

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23/24 elementos dispostos em alinhamento coaxial: um substrato formador de aerossol 102, um elemento de suporte 103, um elemento de refrigeração de aerossol 104 e um bocal 105. Cada um destes quatro elementos é um elemento substancialmente cilíndrico, cada um tendo substancialmente o mesmo diâmetro. Estes quatro elementos estão dispostos sequencialmente e são circunscritos por um invólucro externo 106 para formar uma coluna cilíndrica. Detalhes adicionais deste artigo gerador de aerossol específico, particularmente dos quatro elementos, são divulgados em WO 2015/176898 A1.

[0072] Um conjunto de susceptor alongado 1 está localizado dentro do substrato formador de aerossol 102, em contato com o substrato formador de aerossol 102. O conjunto de susceptor 1, como mostrado na Figura 3, corresponde ao conjunto de susceptor 1 de acordo com as Figuras 1 e 2. A estrutura da camada do conjunto de susceptor como mostrado na Figura 3 é ilustrada com grandes dimensões, mas não está em uma escala verdadeira para dimensionar em relação aos outros elementos do artigo gerador de aerossol. O conjunto de susceptor 1 tem um comprimento que é aproximadamente o mesmo que o comprimento do substrato formador de aerossol 102 e está localizado ao longo de um eixo radialmente central do substrato formador de aerossol 102. O substrato formador de aerossol 102 compreende uma folha agrupada do material de tabaco homogeneizado frisado circunscrita por um invólucro. A folha frisada do material de tabaco homogeneizado compreende glicerina como um formador de aerossol.

[0073] O conjunto de susceptor 1 pode ser inserido no substrato formador de aerossol 102 durante o processo usado para formar o substrato formador de aerossol, antes que o conjunto da pluralidade de elementos forme o artigo gerador de aerossol.

[0074] O artigo gerador de aerossol 100 ilustrado na Figura 3 é projetado para engatar com um dispositivo gerador de aerossol operado

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24/24 eletricamente. O dispositivo de gerador de aerossol pode compreender uma fonte de indução com uma bobina de indução ou um indutor para gerar um campo eletromagnético alternado, particularmente de alta frequência, no qual o conjunto de susceptor do artigo gerador de aerossol está localizado mediante engate do artigo gerador de aerossol com o dispositivo gerador de aerossol.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de susceptor em multicamadas para o aquecimento indutivo de um substrato formador de aerossol, caracterizado pelo fato de que o conjunto de susceptor compreende pelo menos:

uma primeira camada compreendendo um primeiro material de susceptor;

uma segunda camada intimamente acoplada à primeira camada compreendendo um segundo material de susceptor que tem uma temperatura de Curie inferior a 500 Ό;

uma terceira camada intimamente acoplada à segunda camada compreendendo um material específico de compensação de tensão e espessura específica de camada para compensar diferenças na expansão térmica que ocorre no conjunto de susceptor em multicamadas após acoplar infimamente as camadas umas às outras e/ou após um tratamento térmico do conjunto de susceptor em multicamadas, de modo que pelo menos em uma faixa de temperatura de compensação uma deformação térmica geral do conjunto de susceptor seja essencialmente limitada às deformações no plano, em que a faixa de temperatura de compensação se estende pelo menos a partir de 20 K abaixo da temperatura de Curie do segundo material do susceptor até a temperatura de Curie do segundo material do susceptor.
2. Conjunto de susceptor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão é essencialmente igual a um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor.
3. Conjunto de susceptor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material de

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2/3 compensação de tensão da terceira camada é igual ao primeiro material de susceptor da primeira camada.
4. Conjunto de susceptor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um coeficiente de expansão térmica do segundo material de susceptor é maior do que um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor e menor que um coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão.
5. Conjunto de susceptor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um coeficiente de expansão térmica do segundo material de susceptor é menor que um coeficiente de expansão térmica do primeiro material de susceptor e maior que um coeficiente de expansão térmica do material de compensação de tensão.
6. Conjunto de susceptor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1,2, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o material de compensação de tensão da terceira camada é diferente do primeiro material de susceptor da primeira camada.
7. Conjunto de susceptor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-6, caracterizado pelo fato de que o primeiro material de susceptor inclui o alumínio, ferro ou uma liga de ferro, em particular, um aço inoxidável de classe 410, 420, 430, ou 430.
8. Conjunto do susceptor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-7, caracterizado pelo fato de que o segundo material de susceptor inclui níquel ou uma liga de níquel, em particular, uma liga macia de Fe-Ni-Cr ou uma liga de Fe-Ni-Cu-X, onde X é um ou mais elementos tirados de Cr, Mo, Mn, Si, Al, W, Nb, V e Ti.
9. Conjunto de susceptor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-8, caracterizado pelo fato de que o material de compensação de tensão da terceira camada inclui um aço inoxidável

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3/3 austenítico.
10. Conjunto de susceptor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9, caracterizado pelo fato de que a espessura da camada da terceira camada está em uma faixa de 0,5 a 1,5, em particular 0,75 a 1,25, vezes uma espessura da camada da primeira camada, preferencialmente a espessura da camada da terceira camada é igual a uma espessura da camada da primeira camada.
11. Conjunto de susceptor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-10, caracterizado pelo fato de que a primeira camada, a segunda camada e a terceira camada são camadas adjacentes do conjunto de susceptor em multicamadas.
12. Conjunto de susceptor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-11, caracterizado pelo fato de que a terceira camada está disposta sobre e intimamente acoplada à segunda camada, e em que a segunda camada está disposta sobre e intimamente acoplada à primeira camada.
13. Artigo gerador de aerossol caracterizado pelo fato de que compreende um substrato formador de aerossol e um conjunto de susceptor, como definido em qualquer uma das reivindicações 1-12.
14. Artigo gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o conjunto de susceptor está localizado no substrato formador de aerossol.