CH718303B1 - Fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, metodo per preparare la stessa e relativo utilizzo. - Google Patents
Fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, metodo per preparare la stessa e relativo utilizzo. Download PDFInfo
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Abstract
Le realizzazioni forniscono una fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco e un metodo e un utilizzo della stessa. Nelle realizzazioni, la fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco della presente invenzione comprende carbonio infiammabile, carbonio ritardante di fiamma e un legante, in cui il carbonio ritardante di fiamma comprende grafite, il legante comprende colla di riso glutinoso e, in base al peso totale della fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, un contenuto di carbonio infiammabile, il carbonio ritardante di fiamma e il legante è rispettivamente del 40-75% in peso, del 10- 45% in peso e del 3-15% in peso. Il metodo per preparare la fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco della presente trattazione comprende le seguenti fasi: mescolare il carbone infiammabile, il carbone ritardante la fiamma, e il legante in un rapporto predefinito; estrudere e conformare un miscuglio risultante; ed asciugare una miscela risultante. La fonte di calore carbonacea e resistente al fuoco della presente trattazione può essere utilizzata per articoli per articoli da fumo senza combustione a caldo e viene incontro a diverse richieste relative ai fumatori.
Description
SETTORE DELLA TECNICA
[0001] La presente informativa appartiene al campo del combustibile carbonaceo formato e, più in particolare, riguarda in generale, un metodo per prepararla ed il suo uso.
STATO DELLA TECNICA
[0002] I nuovi prodotti di tabacco rappresenteranno il terzo grande cambiamento nell'industria del tabacco. Attualmente, i nuovi prodotti di tabacco possono essere suddivisi principalmente in tre categorie: sigarette elettroniche, prodotti di tabacco riscaldabile e prodotti di tabacco senza fumo. Il principio base dei prodotti di tabacco riscaldabile è che non è necessario bruciare ma solo riscaldare il tabacco tagliato per liberare la nicotina e le sostanze aromatizzanti in esso presenti, così da soddisfare le esigenze dei fumatori. Esistono due tipi principali di prodotti di tabacco riscaldato: prodotti a riscaldamento elettrico e prodotti a riscaldamento a combustibile. Comparativamente parlando, lo sviluppo della tecnologia a riscaldamento elettrico è relativamente evoluta ed i prodotti corrispondenti sono stati commercializzati prima nel mercato del tabacco estero, occupando una posizione dominante sul mercato. I prodotti a riscaldamento a combustibile sono ancora in fase di sviluppo ed i combustibili usati sono solidi, liquidi e gassosi, per la maggior parte combustibili solidi. Il combustibile solido è principalmente un materiale contenente carbonio. Una piccola sezione di barra di carbonio viene posta sulla testa della sigaretta riscaldata a carbone. Dopo che detta barra di carbonio viene accesa, il calore generato dalla sua combustione viene trasferito al tabacco dietro e questo rilascia fumo dopo essere stato riscaldato.
[0003] Rispetto alle sigarette elettriche a riscaldamento senza combustione, le sigarette a riscaldamento senza combustione con carbonio sono più simili nell'aspetto e nell'uso alle sigarette tradizionali e non richiedono alcuna ricarica o complicate apparecchiature ausiliarie. Reynolds ha iniziato per primo a studiare i prodotti di tabacco riscaldabili con barra di carbonio. Nel 1988, Reynolds ha sviluppato il primo prodotto al mondo di tabacco riscaldabile con carbonio, ossia il Premier, e successivamente ha lanciato Eclipse, revo e altri prodotti. Philip Morris e Japan Tobacco hanno seguito l'esempio e sviluppato prodotti di tabacco riscaldato con carbonio senza combustione. Tuttavia, finora sul mercato non sono stati venduti prodotti evoluti su larga scala. Per quanto riguarda la fonte di carbonio riscaldata non bruciata, le caratteristiche di combustione delle barre di carbonio giocano un ruolo chiave nell'esperienza di fumo del consumatore. Nelle relazioni sui brevetti esistenti, la barra di carbonio è costituita principalmente da varie materie prime carboniose, leganti, acceleranti la combustione e altri additivi ausiliari attraverso la composizione e la formatura per estrusione.
[0004] Una fonte combustibile a riscaldamento per articoli da fumo, come descritta nel brevetto cinese n. CN103619198B, comprende carbonio e almeno un coadiuvante di accensione selezionato entro un gruppo costituito da nitrati metallici, clorati, perossidi, materiali di termite, materiali intermetallici, magnesio, zirconio, e loro combinazioni. I leganti adottati comprendono uno o più leganti organici selezionati dal gruppo costituito da viscosa, metilcellulosa, carbossimetilcellulosa, idrossipropilcellulosa, idrossipropilmetilcellulosa, farina di frumento, amido, zucchero, olio di colza e loro combinazioni; uno o più leganti inorganici selezionati dal gruppo costituito da argille, derivati di silicato di alluminio, silicati di alluminio eccitati con alcali, silicati alcalini, derivati di calcare, composti di metalli alcalino terrosi e composti di alluminio. Come descritto nel brevetto cinese n. CN87101955A, un metodo per la preparazione di combustibile carbonaceo per articoli da fumo e prodotti che ne derivano, impiega la pirolisi ad alta temperatura dei materiali cellulosici come carta di legno duro, carta kraft o prodotti solidi ottenuti da legno, foglie di tabacco, noce di cocco, ecc. come fonte di carbonio, e il legante adottato viene formato mescolando, spremendo ed essiccando in sequenza SCMC, gomma, CMC, amido, alginato e alcol polivinilico.
[0005] Tuttavia, nel processo d'utilizzo effettivo, la barra di carbonio può presentare i seguenti problemi: 1) Le prestazioni di accensione della barra di carbonio devono essere migliorate. Sebbene la fonte di carbonio di alcune barre di carbonio abbia un alto contenuto di carbonio e un alto potere calorifico, le prestazioni di accensione non sono buone, tanto che è difficile accenderle con la stessa rapidità dei tradizionali prodotti di tabacco. 2) Il tempo di mantenimento del fuoco e il tempo di resistenza alla combustione delle barre di carbonio devono essere migliorati. Sebbene la fonte di carbonio scelta per alcune barre di carbonio sia infiammabile, la velocità di combustione è alta e il tempo per fumare breve. 3) Vi sono alcune sostanze nocive negli additivi. Alcune barre di carbonio scelgono come additivi nitrati, clorati, manganati e persino alcuni composti di metalli di transizione tossici e nocivi con effetti catalitici. Queste sostanze possono volatilizzarsi o essere rilasciate durante il processo di combustione delle barre di carbonio ed entrare nei polmoni umani causando danni. 4) Non esiste un chiaro requisito per la selezione della fonte di carbonio e per il metodo di composizione delle barre di carbonio. Alcune barre di carbonio usano un'unica fonte di carbonio, che non può soddisfare i requisiti di facile accensione e resistenza alla combustione allo stesso tempo; alcune barre di carbonio hanno una vasta gamma di fonti di carbonio e non ne tengono conto. Non esiste un indice di selezione e un metodo specifici per l'assegnazione della fonte, purché si tratti di un materiale in polvere contenente carbonio. 5) Alcune barre di carbonio vengono formate come leganti usando materie prime chimiche come alcol polivinilico, ecc., i rischi per la salute umana di questi leganti non vengono considerati; e 6) le prestazioni del fumo senza combustione a riscaldamento di carbonio devono essere migliorate e la barra di carbonio non può diventare rapidamente rovente dopo l'accensione, così che la quantità di fumo in fase iniziale di fumatura è troppo piccola, rendendo scadente l'esperienza del consumatore.
[0006] In base all'analisi di cui sopra, lo sviluppo di una fonte di calore carbonacea o di un combustibile a barra di carbonio rispettosi dell'ambiente con buone prestazioni di accensione, lungo tempo di mantenimento del fuoco e rapida estrazione del fumo è di grande importanza per l'evoluzione dei prodotti per il fumo a riscaldamento di carbonio senza combustione.
SINTESI DELL'INVENZIONE
[0007] La presente informativa ha lo scopo di fornire una fonte di calore carbonacea che possa essere usata nei prodotti per il fumo a riscaldamento senza combustione, in modo da soddisfare vari requisiti per il fumo, mirando alle carenze della tecnica nota; inoltre, come fonte di calore carbonacea può essere usato anche un tipo di materiale di carbonio impiegato come fonte di calore per riscaldare e cuocere i cibi nella vita quotidiana.
[0008] Per raggiungere lo scopo di cui sopra, in un aspetto, la presente informativa fornisce una fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, includente carbonio infiammabile, carbonio ritardante di fiamma e un legante, dove il carbonio ritardante di fiamma comprende grafite, il legante comprende colla di riso glutinoso e, in base al peso totale della fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, il contenuto di carbonio infiammabile, carbonio ritardante di fiamma e legante è del 40-75% in peso, del 10- 45% in peso e del 3-15% in peso.
[0009] In un altro aspetto, la presente informativa fornisce anche un metodo per la preparazione della suddetta fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, comprendente le seguenti fasi: (1) miscelare il carbonio infiammabile, il carbonio ritardante di fiamma e il legante nei rispettivi rapporti di contenuto; (2) estrudere e dare forma alla miscela risultante; e (3) essiccare detta miscela.
[0010] In ancora un altro aspetto, la presente informativa fornisce anche un uso della suddetta fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco in articoli da fumo a riscaldamento senza combustione.
[0011] Rispetto alla tecnica nota, la barra di carbonio realizzata dalla fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco di questa informativa presenta almeno i seguenti notevoli vantaggi: (1) La colla di riso glutinoso preparata dal riso glutinoso naturale viene selezionata come legante principale e viene aggiunta una piccola quantità di legante inorganico per formare un legante composito, in modo tale da assicurare l'elevata resistenza e compattezza della barra di carbonio formata, e il legante è rispettoso dell'ambiente, tale che la barra di carbonio risulta sicura e non tossica; (2) Il carbonio infiammabile e il carbonio ritardante di fiamma vengono miscelati e, allo stesso tempo, dato che il carbonio infiammabile è facile da accendere mentre il carbonio ritardante di fiamma ha una forte resistenza al fuoco, questo può garantire il doppio vantaggio di infiammabilità e combustione delle barre di carbonio; (3) Come modificanti vengono usati sali di acidi organici di grado alimentare di potassio, sodio, calcio o ferro, mentre cloruri, nitrati, clorati e composti di metalli di transizione come Cu, Mn, Ce e Cr, comunemente usati nelle barre di carbonio, vengono scartati come acceleranti di combustione, così che i rischi per la salute fisica dei fumatori vengono ridotti; e (4) Il metodo di modifica della superficie riduce l'energia di attivazione della combustione sulla superficie della barra di carbonio, in modo tale che la superficie dei detta barra diventi rapidamente rovente dopo l'accensione, il che riduce il tempo di comparsa del fumo e migliora l'esperienza dei consumatori.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
[0012] I disegni allegati vengono usati per fornire un'ulteriore comprensione della presente informativa e costituiscono una parte della specifica e, insieme alle seguenti forme di realizzazione specifiche, vengono usati per spiegare detta informativa, senza costituire una limitazione ad essa. Nelle figure allegate: FIG. 1 è uno schema di processo relativo al metodo per la preparazione di una fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco secondo una forma di realizzazione della presente informativa; FIG. 2 è la curva TG termogravimetrica delle due fonti di carbonio della fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, secondo una forma di realizzazione della presente informativa; e FIG. 3 è una curva DTG termogravimetrica delle due fonti di carbonio della fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, secondo una forma di realizzazione della presente informativa.
DESCRIZIONE DELLE FORME DI REALIZZAZIONE
[0013] Di seguito verranno descritte in dettaglio le forme di realizzazione specifiche della presente informativa. Dovrebbe essere inteso che le forme di realizzazione specifiche qui descritte vengono usate solo per illustrare e spiegare la presente informativa, non per limitarla.
[0014] Gli estremi degli intervalli e qualsiasi valore presentato in questo documento non sono limitati a intervalli o valori precisi, che devono essere intesi come comprendenti valori prossimi a tali intervalli o valori. Per gli intervalli di valori, è possibile ottenere uno o più nuovi intervalli di valori combinandoli tra gli estremi di ciascun intervallo o tra gli estremi di ciascun intervallo ed i singoli valori o tra i singoli valori, gli intervalli combinati dovrebbero essere considerati come qui specificatamente indicato.
[0015] In un aspetto, la presente informativa fornisce una fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, comprendente carbonio infiammabile, carbonio resistente al fuoco e un legante, dove il carbonio resistente al fuoco include grafite e il legante include gomma di riso glutinoso, in base al peso totale della fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, il contenuto di ciascuno elemento, ossia il carbonio ritardante di fiamma, il carbonio resistente al fuoco e il legante è, rispettivamente, del 40-75% in peso, del 10-45% in peso e del 3-15% in peso.
[0016] Ad esempio, in una forma di realizzazione, il contenuto di carbonio infiammabile può essere del 45%, del 50%, del 55%, del 60%, del 65% o del 70% in peso in base al peso totale della fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco. Ad esempio, in una forma di realizzazione, il contenuto di carbonio ritardante di fiamma è del 15%, del 20%, del 25%, del 30%, del 35% o del 40% in peso. Ad esempio, in una forma di realizzazione, il contenuto del legante è del 5%, del 7%, del 9%, dell' 11% o del 13% in peso in base al peso totale della fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco.
[0017] Nelle forme di realizzazione della presente informativa, i diversi materiali carbonacei vengono distinti per la difficoltà di combustione, come qui usati, i termini „carbonio infiammabile“ e „carbonio ritardante di fiamma“ si riferiscono a materiali carbonacei con punti di accensione, rispettivamente, bassi e alti. Nello specifico, in una forma di realizzazione preferita, la temperatura massima (termogravimetrica) di picco di perdita di peso del carbonio infiammabile può essere 250-549°C (ad es., 300°C, 350°C, 400°C, 450°C o 500°C), come stabilito tramite analisi termogravimetrica e la temperatura di combustione completa può essere inferiore a 650°C. La temperatura massima di picco di perdita di peso della fonte di carbonio ausiliaria presente nel carbonio ritardante di fiamma può essere di 551-700°C (ad es., 600°C, 630°C, 660°C o 690°C) e la temperatura di combustione completa può essere inferiore a 800°C.
[0018] In un'altra forma di realizzazione preferita, il carbonio infiammabile può essere carbone di frutta, carbone di crisantemo, carbone di gambo di cotone o carbone di tabacco; il contenuto volatile è semi-coke superiore al 30% in peso (ad es., 35%, 37% o 40% in peso) ottenuto dalla pirolisi del carbone; o qualsiasi altra fonte di carbonio che soddisfi le condizioni di temperatura, o una loro combinazione.
[0019] In un'altra forma di realizzazione preferita, il carbonio ritardante di fiamma può comprendere inoltre una fonte di carbonio ausiliaria e, in base al peso totale del carbonio ritardante di fiamma, il contenuto di grafite è superiore al 50% in peso, o superiore al 60%, al 70%, all'80%, al 90% o al 95% in peso. La fonte di carbonio ausiliaria può essere carbone di bambù, carbone attivo, carbone wugang, carbone bianco o carbone binchotan; semi-coke ottenuto dalla pirolisi del carbone; o qualsiasi altra fonte di carbonio che soddisfi le condizioni di temperatura, o una loro combinazione.
[0020] Secondo la presente informativa, non vi è alcun requisito particolare circa le forme fisiche del carbonio infiammabile e del carbonio ritardante di fiamma, purché possano essere miscelati per formare una fonte di calore di carbonio infiammabile e resistente al fuoco. In una forma di realizzazione preferita, il carbonio infiammabile può essere polvere e la sua finezza può essere compresa tra 100 e 600 mesh; il carbonio ritardante di fiamma può essere in polvere e la sua finezza può essere di 200-1250 mesh.
[0021] Per quanto riguarda il legante della presente informativa, esso è composto principalmente da colla di riso glutinoso, un adesivo ecologico che viene formato usando puro riso glutinoso naturale o riso appiccicoso come materie prime attraverso processi di purificazione, macinazione ed essiccazione, garantendo così che il legante stesso sia ecologico, sicuro e non tossico. In una forma di realizzazione, il legante della presente informativa può contenere almeno il 90% in peso di gomma di riso glutinoso e inoltre può contenere anche lo 0-10% di minerali argillosi. In una forma di realizzazione preferita, detti minerali argillosi includono almeno uno tra caolino, mica e montmorillonite, e la finezza è di 200-1250 mesh. In una forma di realizzazione meglio preferita, il minerale argilloso può essere montmorillonite per uso alimentare.
[0022] In un altro aspetto, la presente informativa fornisce anche un metodo per la preparazione della sopra menzionata fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, che comprende le seguenti fasi: (1) miscelare il carbonio infiammabile, il carbonio ritardante di fiamma e il legante nel rapporto di contenuto, (2) estrudere e dare forma alla miscela risultante; e (3) essiccare detta miscela.
[0023] In una forma di realizzazione, il metodo della presente informativa può includere inoltre una fase di screening dei materiali carbonacei usati, prima della fase (1). Nello specifico, la fase di screening può includere l'analisi della composizione di base dei materiali carbonacei (più in particolare questa può essere analisi industriale, analisi elementare, analisi del potere calorifico o analisi del componente di cenere), l'analisi termica completa (più in particolare questa può essere analizzata tramite TG, curve DTG e punti dati caratteristici), valutazione e determinazione complete, ecc., in modo da verificare che il carbonio infiammabile e il carbonio ritardante di fiamma soddisfino le esigenze della presente informativa. In un'altra forma di realizzazione, la miscelazione della fase (1) del metodo della presente informativa può essere effettuata mediante miscelazione e agitazione a umido, ed il tempo di miscelazione non può essere inferiore a 5 minuti in modo che le materie prime vengano completamente miscelate.
[0024] Il materiale sagomato risultante può assumere varie forme date dall'utente attraverso la fase di estrusione e sagomatura secondo necessità. In una forma di realizzazione, il materiale sagomato può assumere la forma di una barra. In un'altra forma di realizzazione, le condizioni di estrusione e sagomatura possono includere una pressione di 2-10 MPa e una temperatura di 20-90°C. In un'altra forma di realizzazione, l'essiccazione può essere eseguita a un flusso d'aria a bassa temperatura di 20-60°C, in modo che il contenuto di umidità del materiale sagomato essiccato possa essere ridotto a meno del 10% in peso.
[0025] Secondo la presente informativa, al fine di ridurre l'energia di attivazione della combustione sulla superficie del combustibile carbonaceo, in modo che la superficie diventi rovente dopo essere stata accesa e il tempo per l'emissione del fumo venga ridotto, il metodo della presente informativa (con riferimento a FIG. 1) può inoltre comprendere le seguenti fasi: (4) modifica della superficie del materiale sagomato con un modificatore; e (5) ulteriore essiccazione del materiale sagomato modificato.
[0026] La fase di modifica della presente informativa può essere eseguita con vari metodi, come sciogliendo il modificatore in acqua per poi spruzzarlo sulla superficie del materiale sagomato; o immergendo il materiale sagomato in una soluzione acquosa del modificatore, ecc., e il rapporto in peso del modificatore rispetto all'acqua può essere di 0.2-2:100. In una forma di realizzazione preferita, i cloruri, nitrati, clorati e composti di metalli di transizione come Cu, Mn, Ce, Cr e altre barre di carbonio comunemente usate in passato vengono abbandonati e il modificatore della presente informativa può essere costituito da sali di acidi organici di grado alimentare di potassio, sodio, calcio e ferro, inclusi, ma non solo, ossalato, acetato, citrato, formiato, tartrato, malato. In un'altra forma di realizzazione preferita, l'essiccazione aggiuntiva può essere effettuata a un flusso d'aria a bassa temperatura di 50-105°C, in modo che il contenuto d'umidità del materiale sagomato essiccato possa essere ridotto a meno del 5% in peso; o può essere in co-essiccazione con flusso d'aria assistito da microonde a 50-105°C, in modo tale che il contenuto d'umidità del materiale sagomato essiccato possa essere inferiore al 5% in peso.
[0027] La presente divulgazione sarà descritta dettagliatamente di seguito per mezzo di esempi.
Esempio 1
[0028] Una specie di carbone e carbone di bambù vengono selezionati, polverizzati e macinati, quindi vengono messi in un setaccio a 100 maglie e viene adottato un analizzatore industriale per analizzare il contenuto di umidità, sostanze volatili, carbonio fisso e ceneri (Tavola 1). I risultati mostrano che il contenuto di ceneri del carbone di frutta è del 3.3%, il contenuto di ceneri del carbone di bambù è del 2.8%; il contenuto di elemento di carbonio è superiore all'85% e il contenuto di zolfo e azoto è inferiore allo 0.4%, come determinato da un analizzatore elementare. Il contenuto di ceneri del carbone e del carbone di bambù dopo la combustione è testato da XRF. Ciò mostra che i componenti principali dell'ossido sono biossido di silicio, ossido di calcio, ossido di magnesio, ossido di ferro e ossido di alluminio (Tavola 2). Il valore calorifico è di 28-30 MJ/kg analizzato dal calorimetro automatico. Le curve TG (FIG. 2) e DTG (FIG. 3) sono ottenute utilizzando l'analizzatore termico completo. Le temperature di burnout del carbone e del carbone di bambù risultano essere, rispettivamente, 559C° e 724°C e le temperature massime di picco di perdita di peso sono rispettivamente 510°C e 578°C. In base ai risultati del test di cui sopra, il carbone è selezionato come carbone infiammabile e il carbone di bambù è selezionato come fonte di carbonio ausiliaria del carbonio ritardante di fiamma.
Tabella 1
[0029] Carbone 3.3 86.5 0.01 0.28 30.1 Carbone di bambù 2.8 85.7 0.12 0.35 29.5
Tabella 2
[0030] Carbone 40.2 26.5 5.8 10.6 4.8 Carbone di bambù 37.1 11.7 1.5 3.0 3.2
[0031] Il carbone di 30 parti in peso di 100 maglie, il carbone di bambù di 15 parti in peso di 200 maglie, la polvere di grafite di 15 parti in peso di 1250 maglie, la polvere di montmorillonite di 1.5 parti in peso di 1250 maglie, la colla di riso glutinoso priva di acqua di 13.5 parti in peso di 200 maglie, e 25 parti in peso di acqua vengono miscelate e agitate uniformemente in un miscelatore, e fatte riposare per 10 minuti. La barra di carbonio viene estrusa da un estrusore a vite e la pressione di sagomatura dell'estrusione è 2 MPa e la temperatura è di 85°C e la barra di carbonio estrusa viene fatta asciugare al flusso dell'aria, la temperatura dell'aria viene mantenuta a 60°C, e il contenuto di umidità delle barre di carbonio dopo l'asciugatura è inferiore al 10%. 2 parti in peso di malato di potassio vengono sciolte in 100 parti in peso di acqua, quindi la barra di carbonio viene immersa nella soluzione per non meno di 2 secondi, quindi estratta; le goccioline sulla superficie della barra di carbonio vengono soffiate via; e quindi la barra di carbonio viene inserita nella camera di riscaldamento del microonde. La potenza del microonde è regolata per garantire che la temperatura dell'aria che fluisce nella camera di riscaldamento sia 105°C e il contenuto di umidità della barra di carbonio dopo l'asciugatura sia inferiore al 5%.
Esempio 2.
[0032] Il carbone di stelo di cotone e un semi-coke ottenuti per pirolisi a 700 °C dopo il lavaggio con un carbone ad alto contenuto volatile e basso contenuto di ceneri nella Cina occidentale, e sono polverizzati e macinati, quindi passati in un setaccio a 600 maglie. Il test e la determinazione vengono eseguiti utilizzando il metodo di screening del materiale carbonioso descritto nell'Esempio 1. Secondo i risultati del test, sia il carbonio di stelo di cotone che il semi-coke sono selezionati come carbonio infiammabile.
[0033] Il carbone da stelo di cotone da 40 parti in peso di 600 maglie, il semi-coke da 20 parti in peso di 600 maglie, la polvere di grafite da 15 parti in peso di 600 maglie, la colla di riso glutinoso senza acqua di 5 parti in peso di 600 maglie e l'acqua di 20 parti in peso vengono miscelate e agitate uniformemente nel miscelatore e fatte riposare per 20 minuti. La barra di carbonio viene estrusa dall'estrusore a vite e la pressione di sagomatura dell'estrusione è 8 MPa e la temperatura è di 85°C e la barra di carbonio estrusa viene fatta asciugare al flusso dell'aria, la temperatura dell'aria è mantenuta a 25 °C, il contenuto di umidità delle barre di carbonio dopo l'asciugatura è inferiore al 10%. 0.5 parti in peso di tartrato di sodio e potassio vengono sciolte in 100 parti in peso di acqua, quindi viene adottato uno spruzzatore per spruzzare la soluzione acquosa di tartrato di sodio e potassio sulla superficie della barra di carbonio, il numero di spruzzi non è inferiore a 1 volta. Dopo che la spruzzatura è stata completata, le goccioline sulla superficie della barra di carbonio vengono soffiate via. Quindi la barra di carbonio viene messa in un forno di asciugatura ad aria calda, la temperatura dell'aria calda viene adattata a 55°C e il contenuto di umidità della barra di carbonio dopo l'asciugatura è inferiore al 5%.
Esempio 3.
[0034] Il carbone attivo del guscio di noce di cocco e il carbone del tabacco ottenuti dalla pirolisi di alcuni scarti dell'industria del tabacco a 600°C vengono selezionati, polverizzati e macinati. Vengono messi in un setaccio a 400 maglie. Il test e la determinazione vengono eseguiti utilizzando il metodo di screening del materiale carbonioso descritto nell'Esempio 1. Secondo i risultati del test, sia il carbone attivo del guscio di noce di cocco è selezionato come fonte di carbone ausiliario per il carbone ritardante di fiamma, sia il carbonio del tabacco è selezionato come carbonio infiammabile.
[0035] Il carbone di tabacco in 40 parti in peso di 400 maglie, il carbone attivo in 6 parti in peso di 400 maglie, polvere di grafite in 14 parti in peso di 800 maglie, la colla di riso glutinoso senza acqua in 9.5 parti in peso di 400 maglie, caolino di 0.5 parti in peso di 200 maglie, 30 parti in peso di acqua vengono miscelate e agitate uniformemente nel miscelatore e lasciate riposare per 60 minuti. La barra di carbonio viene estrusa da un estrusore a vite. La pressione di formatura dell'estrusione è 3 MPa e la temperatura è 50°C e la barra di carbonio estrusa viene fatta asciugare al flusso dell'aria, la temperatura dell'aria è mantenuta a 40 °C, il contenuto di umidità delle barre di carbonio dopo l'asciugatura è inferiore al 10%. 1 parte in peso di ossalato di sodio viene disciolta in 100 parti in peso di acqua, quindi la barra di carbonio viene immersa nella soluzione per non meno di 2 secondi ed estratta, le goccioline sulla superficie della barra di carbonio vengono soffiate via, quindi la barra di carbonio viene messa in un forno di asciugatura ad aria calda, la temperatura dell'aria calda viene adattata a 85°C e il contenuto di umidità della barra di carbonio dopo l'asciugatura è inferiore al 5%.
Esempio 4.
[0036] Il carbone di frutta, il carbone di crisantemo, il carbone di wugang, il carbone di antracite privato della cenere cotti in un forno a carbone vengono selezionati, polverizzati e macinati, quindi passati in un setaccio a 500 maglie. Il test e la determinazione vengono eseguiti utilizzando il metodo di screening del materiale carbonioso descritto nell'Esempio 1. Secondo i risultati del test, sia il carbone della frutta che il carbone del crisantemo sono selezionati come carbonio infiammabile; e sia il carbone di wugang che il carbone di antracite privato della cenere sono selezionati come fonti di carbonio ausiliarie per il carbone ritardante di fiamma.
[0037] Il carbone di frutta di 27 parti in peso di 500 maglie, il carbone di crisantemo di 27 parti in peso di 500 maglie, la polvere di grafite di 10.5 parti in peso di 500 maglie, il carbone di wugang di 3 parti in peso di 500 maglie , il carbone antracite privato della cenere di 4.5 parti in peso di 500 maglie, 20 parti in peso di acqua, 6 parti in peso di 500 maglie di colla di riso glutinoso senza acqua, 1 parte in peso di polvere di mica di 500 maglie, e 1 parte in peso di polvere di montmorillonite di 500 maglie vengono miscelate e agitate in un miscelatore e fatte riposare per 5 minuti. La barra di carbonio viene estrusa dall'estrusore a vite e la pressione di sagomatura dell'estrusione è di 10 MPa e la temperatura è di 70°C e la barra di carbonio estrusa viene asciugata al flusso dell'aria, la temperatura dell'aria viene mantenuta a 50°C, il contenuto di umidità delle barre di carbonio dopo l'asciugatura è inferiore al 10%. 1 parte di citrato di potassio e 1 parte di acetato ferrico vengono disciolte in 100 parti di acqua, quindi viene adottato uno spruzzatore per spruzzare la soluzione sulla superficie della barra di carbonio e il numero di spruzzi non è inferiore a 1 volta. Dopo che la spruzzatura è stata completata, le goccioline sulla superficie della barra di carbonio vengono soffiate via, quindi la barra di carbonio viene messa nella camera di riscaldamento del microonde, la potenza del microonde viene adattata per garantire che la temperatura dell'aria che fluisce nella camera di riscaldamento sia di 80°C e il contenuto di umidità della barra di carbonio dopo l'asciugatura sia inferiore al 5%.
[0038] Le barre di carbone da 4-5 mm preparate negli Esempi 1-4 su menzionati sono selezionate per eseguire una prova di combustione nell'aria per determinare se la fonte di calore del carbonio della presente divulgazione abbia le prestazioni in termini di infiammabilità e resistenza alla combustione. I risultati dei test specifici di ciascun parametro sono riportati nella seguente Tavola 3. Tra questi, il „tasso di combustione superficiale (cm/min)“ è il tasso di spostamento della linea di combustione rovente sulla superficie della barra di carbonio, ovvero quanto più veloce è il tasso di combustione superficiale, tanto più facile è la combustione, e il „tasso di combustione complessiva (cm/min)“ si riferisce al reciproco del tempo di combustione per unità di lunghezza della barra di carbonio, ovvero, quanto più lento è il tasso di combustione complessiva, tanto più lungo è il tempo di combustione.
Tabella 3
[0039] Es. 1 Si < 9s > 1 cm/min < 0.25 cm/min Es. 1 Si < 6s > 1 cm/min < 0.25 cm/min Es. 1 Si < 7s > 1 cm/min < 0.35 cm/min Es. 1 Si < 5s > 1 cm/min < 0.4 cm/min
[0040] Si può vedere dai risultati di Tavola 3 che la fonte di calore di carbonio della presente divulgazione può essere rapidamente accesa da una sorgente di fuoco nell'aria e avere un elevato tasso di combustione superficiale nell'aria (ossia, ha infiammabilità), e avere un basso tasso di combustione complessiva nell'aria (ossia ha una resistenza alla combustione), che soddisfa pienamente i vari requisiti per il fumo. Di conseguenza, quando viene utilizzato per prodotti da fumo che non bruciano, l'esperienza dell'utente può essere notevolmente migliorata.
[0041] Le forme di realizzazione preferite della presente divulgazione sono descritte in dettaglio sopra, ma la presente divulgazione non si limita ai dettagli specifici delle forme di realizzazione su menzionate. Nell'ambito del concetto tecnico della presente divulgazione, varie semplici modifiche possono essere apportate alle soluzioni tecniche della presente divulgazione. Tutte queste semplici modifiche rientrano nell'ambito di protezione della presente divulgazione.
[0042] In più, andrebbe notato che le caratteristiche tecniche specifiche descritte nelle suddette forme di realizzazione specifiche possono essere combinate in qualsiasi modo opportuno, a meno che non siano incoerenti. Al fine di evitare ripetizioni non necessarie, nella presente descrizione non sono descritte varie possibili combinazioni.
[0043] Inoltre, le varie forme di realizzazione della presente divulgazione possono anche essere combinate arbitrariamente, purché non violino lo spirito della presente, esse devono anche essere considerate come contenuti divulgati nella presente divulgazione.
Claims (13)
1. Fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, includente carbonio infiammabile, carbonio ritardante di fiamma e un legante, in cui
il carbonio ritardante di fiamma comprende grafite, il legante comprende colla di riso glutinoso e, in base al peso totale della fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco, un contenuto di carbonio infiammabile, carbonio ritardante di fiamma e legante è del 40-75% in peso, del 10- 45% in peso e del 3-15% in peso;
una temperatura di picco di perdita di peso massima del carbone infiammabile è 250-549°C come determinato dall'analisi termogravimetrica, e una temperatura di combustione completa è al di sotto dei 650°C;
il carbonio infiammabile è selezionato nel gruppo carbone di frutta, carbone di crisantemo, carbone di gambo di cotone e carbone di tabacco; semi-coke ottenuto dalla pirolisi del carbone con un contenuto volatile superiore al 30% in peso; o una loro combinazione;
Come modificanti vengono usati sali di acidi organici di grado alimentare di potassio, sodio, calcio o ferro, così che i rischi per la salute fisica dei fumatori vengono ridotti.
2. Fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco secondo la rivendicazione 1, in cui,
il carbone infiammabile è polvere, con una dimensione compresa tra 100 e 600 mesh.
3. Fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco secondo la rivendicazione 1, in cui,
il carbone ritardante la fiamma inoltre comprende una fonte di carbone ausialiario, e un contenuto della grafite è maggiore del 50% in peso sulla base del peso totale del carbonio ritardante la fiamma;
la fonte di carbonio ausiliaria è selezionata tra carbone di bambù, carbone attivo, carbone wugang, carbone bianco o carbone binchotan; semi-coke ottenuto dalla pirolisi del carbone con un contenuto volatile minore del 30%; o una loro combinazione;
misurata da un'analisi termogravimetrica, una temperatura di picco di perdita di peso massima della fonte di carbonio ausiliario nel carbone ritardante la fiamma è compresa tra 551 e 700°C come determinato dall'analisi termogravimetrica, e una temperatura di combustione completa è al di sotto degli 800°C.
4. Fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco secondo la rivendicazione 1, in cui,
il carbone ritardante la fiamma è polvere con una dimensione compresa tra 200 e 1250 mash.
5. Fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco secondo la rivendicazione 1, in cui,
inoltre il legante comprende tra lo 0 e il 10% in peso di minerali di argilla sulla base del peso totale del legante.
6. Fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco secondo la rivendicazione 5, in cui,
i minerali di argilla comprendono almeno uno tra caolino, mica e montmorillonite, e con una sottigliezza compresa tra 200 e 1250 mesh.
7. Metodo per preparare la fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco secondo ciascuna delle rivendicazioni da 1 a 6, comprendente le seguenti fasi:
1) miscelare il carbonio infiammabile, il carbonio ritardante di fiamma e il legante nei rispettivi rapporti di contenuto;
2) estrudere e dare forma alla miscela risultante; e
3) essiccare detta miscela.
8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui,
le condizioni dell'estrusione e della conformazione comprendono una pressione tra 2 e 10 MPa e una temperatura compresa tra 20 e 90°C.
9. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui,
l'asciugatura e eseguita con un flusso di aria a bassa temperatura tra 20 e 60°C in modo da ridurre il contenuto di umidità di un materiale conformato asciutto a meno del 10% in peso.
10. Metodo secondo la rivendicazione 7, comprendente inoltre le fasi relative a:
4) modificare una superficie del materiale conformato con un modificatore, e
5) sottoporre un materiale conformato modificato ad una asciugatura addizionale.
11. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui,
il modificatore è un sale acido organico commestibile di potassio, sodio, calcio oppure ferro, comprendendo ma non essendo comunque limitato, a ossalato, acetato, citrato, formato, tartrato oppure malato.
12. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui,
l'asciugatura addizionale è eseguita a un flusso d'aria a bassa temperatura tra 50 e 105°C, per ridurre il contenuto di umidità di un materiale conformato essiccato a meno del 5% in peso.
13. Uso della fonte di calore carbonacea infiammabile e resistente al fuoco secondo ciascuna delle rivendicazioni da 1 a 6 in articoli da fumo senza combustione a caldo
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