CN104203013A - 多层可燃烧热源 - Google Patents

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Abstract

一种用于发烟制品的多层可燃烧热源(2，8)，包括：含有碳的可燃烧第一层(4，10)；以及与所述第一层直接接触的第二层(6，12)，所述第二层包括碳和至少一种点火辅助物，其中所述可燃烧第一层和所述第二层是松装密度为至少0.6g/cm3的纵向同心层，其中所述第一层(4，10)的成分不同于所述第二层(6，12)的成分。

Description

多层可燃烧热源
技术领域
本发明涉及一种用于发烟制品的多层可燃烧热源以及涉及包括多层可燃烧热源的发烟制品。
背景技术
在本领域中已经提出了许多加热烟草而不是燃烧烟草的发烟制品。这种“加热”发烟制品的一个目的是要减少传统香烟中的那种通过烟草的燃烧和热解而产生的公知的有害烟气成分。在一种公知的加热发烟制品中，通过从可燃烧热源到位于所述可燃烧热源下游的气雾形成基体的热传递来产生气雾。在发烟过程中，通过从可燃烧热源的热传递使挥发性化合物从所述气雾形成基体释放出来并携带在通过该发烟制品吸入的空气中。当释放出的化合物冷却时，它们凝结成由使用者吸入的气雾。
例如，WO-A2-2009/022232披露了一种发烟制品，其包括可燃烧热源、在所述可燃烧热源下游的气雾形成基体、以及围绕所述可燃烧热源的后部和所述气雾形成基体的相邻前部并与所述可燃烧热源的后部和所述气雾形成基体的相邻前部直接接触的热传导元件。
用在加热发烟制品中的可燃烧热源的燃烧温度不应该高到在该加热发烟制品使用期间导致气雾形成材料燃烧或热解的程度。然而，可燃烧热源的燃烧温度应该足够高以产生足够的热量来使足够的挥发性化合物从所述气雾形成材料释放出来，使得尤其在早期抽吸期间产生可接受的气雾。
用在加热发烟制品中的可燃烧热源应该包含足够的可燃烧材料来产生可接受的气雾，尤其是在随后的抽吸过程中。然而，所述可燃烧热源还应该在将其点火后快速地达到合适的燃烧温度以避免消费者点火所述可燃烧热源与产生可接受气雾之间存在延迟。
用在加热发烟制品中的可燃烧热源包括一个或多个点火辅助物以便于增强所述可燃烧热源的点火和燃烧特性，并因此提高早期抽吸期间产生的气雾的质量。然而，包括一个或多个点火辅助物减少了可燃烧热源中可燃烧材料的含量，并因此可以对随后抽吸过程中产生的气雾的质量造成不利影响。
提供一种用于在早期抽吸和随后的抽吸过程中提供可接受的气雾的发烟制品的可燃烧热源是所需的。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于发烟制品的多层可燃烧热源，包括：含有碳的可燃烧第一层；以及与所述第一层直接接触的第二层，所述第二层包括碳和至少一个点火辅助物，其中所述第一层和所述第二层是纵向同心的层，它们具有至少0.6g/cm3的松装密度，其中所述第一层的成分不同于所述第二层的成分。
根据本发明，还提供了一种发烟制品，其包括根据本发明的多层可燃烧热源；以及在所述多层可燃烧热源下游的气雾形成基体。
正如这里使用的，术语“直接接触”用于表示所述第二层与所述第一层接触并且在所述第一层与所述第二层之间没有介入层。
正如这里使用的，术语“点火辅助物”用于表示在所述可燃烧热源点火期间释放能量和/或氧气的材料，其中该材料释放能量和/或氧气的速率不受周围氧气散布的限制。换言之，在所述可燃烧热源点火期间该材料释放能量和/或氧气的速率很大程度上独立于周围氧气可以到达该材料的速率。正如这里使用的，术语“点火辅助物”还用于表示在所述可燃烧热源点火期间释放能量的单质金属，其中该单质金属的点火温度低于大约500℃，该单质金属的燃烧热至少约5KJ/g。
正如这里使用的，术语“点火辅助物”不包括羧酸的碱金属盐(比如碱金属柠檬酸盐、碱金属乙酸盐和碱金属琥珀酸盐)、碱金属卤盐(比如碱金属氯酸盐)、碱金属碳酸盐或碱金属磷酸盐，据信它们可以改变碳的燃烧。甚至在相对于可燃烧热源的总重量存在大量碱金属燃烧盐时，这些碱金属燃烧盐在可燃烧热源点火期间不释放足够的能量以在早期抽吸期间产生可接受的气雾。
正如这里使用的，术语“气雾形成基体”用于描述在加热时能够释放挥发性化合物的基体，该挥发性化合物可形成气雾。从根据本发明的发烟制品的气雾形成基体产生的气雾是可见的或者是不可见的并且可以包括蒸气(例如，基体的细小颗粒，它们处于气态，它们在室温下通常是液体或固体)以及气体和凝结蒸气的液滴。
正如这里使用的，术语“上游”和“前部”以及“下游”和“后部”用于描述根据本发明的发烟制品的各元件或者各元件的各部分相对于在其使用期间用户在该发烟制品上抽吸的方向的相对位置。根据本发明的发烟制品包括口端和相对的远端。在使用中，用户在该发烟制品的口端上抽吸。所述口端在所述远端的下游。所述多层可燃烧热源位于所述远端处或者靠近所述远端定位。
正如这里使用的，术语“纵向层”用于表示沿着一界面相接的层，所述界面沿着所述多层可燃烧热源的长度延伸。
正如这里使用的，术语“横向层”用于表示沿着一界面相接的层，所述界面横跨所述多层可燃烧热源的宽度延伸。
正如这里使用的，术语“长度”用于描述根据本发明的可燃烧热源和发烟制品在纵向方向上的尺寸。
正如下面进一步描述的，在根据本发明的多层可燃烧热源中包括含有碳的可燃烧第一层以及含有碳和至少一个点火辅助物的第二层在根据本发明的发烟制品的早期抽吸和随后的抽吸过程中允许提供不同的温度分布。这在早期抽吸和随后的抽吸过程中有利地方便了根据本发明的发烟制品产生可接受的气雾。
火焰和火花可以与在用于发烟制品的可燃烧热源中使用某些点火辅助物和其他添加剂有关。正如下面进一步描述的，在根据本发明的多层可燃烧热源中包括含有碳的可燃烧第一层以及含有碳和至少一个点火辅助物的第二层有利地使这些添加剂能够定位在所述多层可燃烧热源的消除或减少火焰和火花产生和/或可见的位置中。
正如下面进一步描述的，根据本发明的发烟制品可以包括封死的或未封死的多层可燃烧热源。
正如这里使用的，术语“封死的”用于描述其中通过发烟制品吸入的用于用户抽吸的空气不沿着所述多层可燃烧热源的任何空气流通道通过的根据本发明的发烟制品的多层可燃烧热源。
正如这里使用的，术语“未封死的”用于描述其中通过发烟制品吸入的用于用户抽吸的空气沿着所述多层可燃烧热源的一个或多个空气流通道通过的根据本发明的发烟制品的多层可燃烧热源。
正如这里使用的，术语“空气流通道”用于描述沿着多层可燃烧热源的长度延伸的通道，通过该通道可以将空气抽到下游用于由使用者抽吸。
所述可燃烧第一层的碳含量按干重计算至少大约5％。例如，所述可燃烧第一层的碳含量按干重计算至少大约10％、至少大约20％、至少大约30％或至少40％。
所述可燃烧第一层优选地具有按干重计算至少大约35％的碳含量，更优选地至少大约45％的碳含量，最优选地至少大约55％的碳含量。在某些优选实施方式中，所述可燃烧第一层优选地具有按干重计算至少大约65％的碳含量。
所述第二层包括碳和至少一种点火辅助物。
所述可燃烧第一层的碳含量优选地大于所述第二层的碳含量。
所述第二层优选地具有按干重计算小于或等于大约55％的碳含量，更优选地小于或等于大约45％的碳含量，最优选地小于或等于大约35％的碳含量。在某些优选实施方式中，所述第二层优选地具有按干重计算小于大约25％的碳含量。
所述第二层优选地具有按干重计算至少大约35％的点火辅助物含量，更优选地至少大约45％的点火辅助物含量，最优选地至少大约55％的点火辅助物含量。在某些优选实施方式中，所述第二层优选地具有按干重计算至少大约65％的点火辅助物含量。
在某些优选实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物。
在所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物的实施方式中，所述可燃烧第一层中的所述至少一种点火辅助物可以与所述第二层中的所述至少一种点火辅助物相同或不同。
在所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物的实施方式中，所述第二层的点火辅助物含量优选地多于所述可燃烧第一层的点火辅助物含量。
在所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物的实施方式中，所述可燃烧第一层优选地具有按干重计算小于或等于大约60％的点火辅助物含量，更优选地小于或等于大约50％，最优选地小于或等于大约40％。在某些优选实施方式中，所述可燃烧第一层优选地具有按干重计算小于或等于大约30％的点火辅助物含量。
在某些优选实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物并且所述第二层包括碳和至少一种点火辅助物，其中所述第一层中碳与点火辅助物按干重计算的比率不同于所述第二层中碳与点火辅助物按干重计算的比率。
在一个特别优选的实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物并且所述第二层包括碳和至少一种点火辅助物，其中所述可燃烧第一层中碳与点火辅助物按干重计算的比率大于所述第二层中碳与点火辅助物按干重计算的比率。
用在根据本发明的多层可燃烧热源中的合适的点火辅助物在本领域中是公知的。
根据本发明的某些实施方式的多层可燃烧热源可以包括在所述多层可燃烧热源点火时释放能量的由单种元素或化合物构成的一种或多种点火辅助物。
例如，在某些实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括在所述多层可燃烧热源点火时与氧气进行放热反应的由单种元素或化合物构成的一种或多种高能材料。合适的高能材料的示例包括但不局限于铝、铁、镁和锆。
替代性地或者此外，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括含有两种或更多种元素或化合物的一种或多种点火辅助物，在所述多层可燃烧热源点火时所述两种或更多种元素或化合物彼此反应以释放能量。
例如，在某些实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括一种或多种灼热剂或灼热剂复合物，所述一种或多种灼热剂或灼热剂复合物包括诸如金属之类的还原剂和诸如金属氧化物之类的氧化剂，在所述多层可燃烧热源点火时所述还原剂与所述氧化剂彼此反应以释放能量。合适金属的示例包括但不限于镁，合适金属氧化物的示例包括但不限于氧化铁(Fe2O3)和氧化铝(Al2O3)。
在其他实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括一种或多种点火辅助物，所述一种或多种点火辅助物包括在所述多层可燃烧热源点火时经历放热反应的其他材料。合适金属的示例包括但不限于金属间化合物和双金属材料、金属碳化物和金属氢化物。
根据本发明的多层可燃烧热源优选地包括在所述多层可燃烧热源点火期间释放氧气的至少一种点火辅助物。
在某些实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳并且所述第二层包括碳和在所述多层可燃烧热源点火期间释放氧气的至少一种点火辅助物。
在某些优选实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和在所述多层可燃烧热源点火期间释放氧气的至少一种点火辅助物并且所述第二层包括碳和在所述多层可燃烧热源点火期间释放氧气的至少一种点火辅助物。
在这些实施方式中，在所述多层可燃烧热源点火时通过所述至少一种点火辅助物进行的氧气释放通过增加所述多层可燃烧热源的燃烧比率而在所述多层可燃烧热源燃烧的初始第一阶段间接导致了温度的“攀升(boost)”。这在所述多层可燃烧热源的温度分布中得到反映。
例如，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括在所述多层可燃烧热源点火时分解以释放氧气的一种或多种氧化剂。根据本发明的可燃烧热源可以包括有机氧化剂、无机氧化剂或者它们的组合。合适氧化剂的示例包括但不限于硝酸盐，比如硝酸钾、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钠、硝酸钡、硝酸锂、硝酸铝和硝酸铁；亚硝酸盐；其他有机和无机硝基化合物；氯酸盐，比如氯化钠和氯化钾；高氯酸盐，比如高氯酸钠；亚氯酸盐；溴酸盐，比如溴化钠和溴化钾；过溴酸盐；亚溴酸盐；硼酸盐，比如硼酸钠和硼酸钾；高铁酸盐，比如高铁酸钡；铁酸盐；锰酸盐，比如锰酸钾；高锰酸盐，比如高锰酸钾；有机过氧化物，比如过氧化苯甲酰和过氧化丙酮；无机过氧化物，比如过氧化氢、过氧化锶、过氧化镁、过氧化钙、过氧化钡、过氧化锌和过氧化锂；超氧化物，比如超氧化钾和超氧化钠；碘酸盐；高碘酸盐；亚碘酸盐；硫酸盐；亚硫酸盐；其他亚砜；磷酸盐；亚膦酸盐；亚磷酸盐；和phosphanites。
替代性地或者此外，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括在所述多层可燃烧热源点火时释放氧气的一种或多种氧气存储或隔离材料。根据本发明的多层可燃烧热源可以包括通过封装、物理吸附、化学吸附、结构变化或者它们的结合来存放和释放氧气的氧气存储或隔离材料。合适的氧气存储或隔离材料的示例包括但不限于：金属表面，比如金属银或金属金表面；混合金属氧化物；分子筛；沸石；金属有机框架；共价有机框架；尖晶石；和钙钛矿。
根据本发明的多层可燃烧热源可以包括由单种元素或化合物构成的一种或多种点火辅助物，所述一种或多种点火辅助物在所述多层可燃烧热源点火时释放氧气。替代性地或者此外，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括一种或多种点火辅助物，所述一种或多种点火辅助物包括两种或更多种元素或化合物，其在所述多层可燃烧热源点火时彼此反应，以释放氧气。
据本发明的多层可燃烧热源可以包括一种或多种点火辅助物，所述一种或多种点火辅助物在所述多层可燃烧热源点火时释放能量和氧气。例如，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括在所述多层可燃烧热源点火时放热分解以释放氧气的一种或多种氧化剂。
替代性地或者此外，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括在所述多层可燃烧热源点火时释放能量的一种或多种第一点火辅助物和在所述多层可燃烧热源点火时释放氧气的、不同于所述一种或多种第一点火辅助物的一种或多种第二点火辅助物。
在某些实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括至少一种金属硝酸盐，所述至少一种金属硝酸盐具有小于大约600℃的热分解温度，更优选地小于大约400℃的分解温度。优选地，所述至少一种金属硝酸盐具有大约150℃到大约600℃的分解温度，更优选地大约200℃到大约400℃的分解温度。
在这些实施方式中，当所述多层可燃烧热源暴露于传统的黄色火焰打火机或者其他点火设备时，所述至少一种金属硝酸盐分解以释放氧气和能量。这造成了所述多层可燃烧热源温度的初始升高并且还辅助所述多层可燃烧热源的点火。在所述至少一种金属硝酸盐的完全分解之后，所述多层可燃烧热源继续以较低的温度燃烧。
包括至少一种金属硝酸盐有利地导致了多层可燃烧热源不仅在其表面上的点处被点火而且开始在其内部被点火。
在使用中所述多层可燃烧热源在其点火时由于所述至少一种金属硝酸盐的分解而导致的温度的升高在所述多层可燃烧热源的温度升高到“攀升”温度中得到反映。在使用中，在根据本发明的发烟制品中，这有利地确保了足够的热量可用于从所述多层可燃烧热源传递到发烟制品的气雾形成基体，并因此便于在其早期抽吸期间产生可接受的气雾。
在所述至少一种金属硝酸盐分解之后，所述多层可燃烧热源的温度的后续降低在所述多层可燃烧热源的温度后续降低到“巡航(cruising)”温度中得到反映。在使用中，在根据本发明的发烟制品中，这有利地防止或减少了发烟制品的气雾形成基体的热分解或燃烧。
由于所述至少一种金属硝酸盐的分解而导致的温度升高的幅度和持续的时间可以有利地通过所述多层可燃烧热源中所述至少一种金属硝酸盐的性质、数量和位置来控制。特别地，通过在根据本发明的多层可燃烧热源的可燃烧第一层和第二层中设置不同量的至少一种金属硝酸盐，由于所述至少一种金属硝酸盐的分解导致的温度升高的幅度和持续的时间可以有利地被控制成在根据本发明的发烟制品早期抽吸期间产生可接受的气雾同时仍然在其随后的抽吸过程中提供可接受的气雾。
优选地，所述至少一种金属硝酸盐选自由硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钡、硝酸锂、硝酸铝和硝酸铁构成的组。
优选地，根据本发明的多层可燃烧热源包括至少两种不同的金属硝酸盐。在一个实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源包括硝酸钾、硝酸钙和硝酸锶。
在某些优选实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源包括至少一种过氧化物或超氧化物，所述至少一种过氧化物或超氧化物在小于大约600℃的温度下、更优选地是在小于大约400℃的温度下主动地放出氧气。
优选地，所述至少一种过氧化物或超氧化物在大约150℃到大约600℃的温度下主动地放出氧气，更优选地是在大约200℃到大约400℃，最优选地是在大约350℃的温度下。
在这些实施方式中，当所述多层可燃烧热源暴露于传统的黄色火焰打火机或其他点火设备时，至少一种过氧化物或超氧化物分解以释放氧气。这造成了所述多层可燃烧热源温度的初始升高并且还辅助所述多层可燃烧热源的点火。在所述至少一种过氧化物或超氧化物的完全分解之后，所述多层可燃烧热源继续以较低的温度燃烧。
包括至少一种过氧化物或超氧化物有利地导致了多层可燃烧热源不仅在其表面上的点处被点火而且开始在其内部被点火。
在使用中所述多层可燃烧热源在其点火时由于所述至少一种过氧化物或超氧化物的分解而导致的温度的升高在所述多层可燃烧热源的温度升高到“攀升”温度中得到反映。在使用中，在根据本发明的发烟制品中，这有利地确保了足够的热量可用于从所述可燃烧热源传递到发烟制品的气雾形成基体，并因此便于在其早期抽吸期间产生可接受的气雾。
在所述至少一种过氧化物或超氧化物分解之后，所述多层可燃烧热源的温度的后续降低也在所述多层可燃烧热源的温度后续降低到“巡航”温度中得到反映。在使用中，在根据本发明的发烟制品中，这有利地防止或减少了发烟制品的气雾形成基体的热分解或燃烧。
由于所述至少一种过氧化物或超氧化物的分解而导致的温度升高的幅度和持续的时间可以有利地通过所述多层可燃烧热源中所述至少一种过氧化物的性质、数量和位置来控制。特别地，通过在根据本发明的多层可燃烧热源的可燃烧第一层和第二层中设置不同量的至少一种过氧化物或超氧化物，由于所述至少一种过氧化物或超氧化物的分解导致的温度升高的幅度和持续的时间可以有利地被控制成在根据本发明的发烟制品早期抽吸期间产生可接受的气雾同时仍然在其随后的抽吸过程中提供可接受的气雾。
根据本发明的多层可燃烧热源中包括的合适的过氧化物和超氧化物包括但不局限于过氧化锶、过氧化镁、过氧化钡、过氧化锂、过氧化锌、过氧化钾和过氧化钠。
优选地，所述至少一种过氧化物选自由过氧化钙、过氧化锶、过氧化镁、过氧化钡以及它们的组合构成的组。
在某些实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳，所述第二层包括碳和至少一种过氧化物。
在某些优选实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和至少一种过氧化物，所述第二层包括碳和至少一种过氧化物，其中所述可燃烧第一层中碳与过氧化物按干重计算的比率不同于所述第二层中碳与过氧化按干重计算的比率。
在一个优选实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和至少一种过氧化物，所述第二层包括碳和至少一种过氧化物，其中所述可燃烧第一层中碳与过氧化物按干重计算的比率大于所述第二层中碳与过氧化物按干重计算的比率。
在某些特别优选的实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和过氧化钙，所述第二层包括碳和过氧化钙，其中所述可燃烧第一层中碳与过氧化钙按干重计算的比率不同于所述第二层中碳与过氧化钙按干重计算的比率。
在一个特别优选的实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和过氧化钙，所述第二层包括碳和过氧化钙，其中所述可燃烧第一层中碳与过氧化钙按干重计算的比率大于所述第二层中碳与过氧化钙按干重计算的比率。
根据本发明的多层可燃烧热源的层还可以包括一种或多种粘合剂。
所述一种或多种粘合剂可以是有机粘合剂、无机粘合剂或者它们的组合。合适的已知有机粘合剂包括但不限于：树胶，比如果阿胶；改性纤维素以及纤维素衍生物，比如甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟基丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素；小麦面粉；淀粉；糖；蔬菜油；以及它们的组合。
合适的已知无机粘合剂包括但不限于：粘土，比如皂土和高岭土；硅酸铝衍生物，比如水泥、碱激发硅酸铝；碱式硅酸铝，比如硅酸钠和硅酸钾；石灰石衍生物，比如石灰和熟石灰；碱土金属化合物以及衍生物，比如镁氧水泥、硫酸镁、硫酸钙、磷酸钙和磷酸二钙；以及铝化合物以及衍生物，比如硫酸铝。
在某些实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源的层可以由混合物形成，所述混合物包括：碳粉；改性纤维素，比如羧甲基纤维素；面粉，比如小麦面粉；和糖，比如从甜菜中获得的白砂糖。
在其他实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源的层可以由混合物形成，所述混合物包括：碳粉；改性纤维素，比如羧甲基纤维素；以及可选的皂土。
作为对一种或多种粘合剂的替代或者除了一种或多种粘合剂之外，根据本发明的多层可燃烧热源的层可以包括一种或多种添加剂以便于改善所述多层可燃烧热源的特性。合适的添加剂包括但不限于促进所述多层可燃烧热源固结的添加剂(例如烧结助剂)、促进所述多层可燃烧热源燃烧的添加剂(例如钾和钾盐，比如柠檬酸钾)以及促进通过所述多层可燃烧热源的燃烧而产生的一种或多种气体分解的添加剂(例如催化剂，比如CuO、Fe2O3和Al2O3)。
优选地，根据本发明的所述多层可燃烧热源的第一层和第二层是非纤维的。
根据本发明的多层可燃烧热源的第一层和第二层可以由一种或多种合适的含碳材料形成。合适的含碳材料在本领域中是公知的，包括但不限于碳粉。
根据本发明的多层可燃烧热源可以具有至少大约35％的总含碳量。例如，根据本发明的多层可燃烧热源可以具有按干重计算至少大约40％或至少大约45％的总含碳量。
在某些实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源可以是碳基多层可燃烧热源。正如这里使用的，术语“碳基”用于描述主要由碳构成的多层可燃烧热源。
根据本发明的碳基多层可燃烧热源可以具有按干重计算至少大约50％的碳含量，优选地至少大约60％，更优选地至少大约70％，最优选地至少大约80％。
根据本发明的多层可燃烧热源的第一层和第二层具有至少0.6g/cm3的松装密度。
根据本发明的多层可燃烧热源的第一层和第二层的松装密度可以通过每层的质量除以每层的体积来计算。
例如，在根据本发明的双层可燃烧热源的第一层和第二层通过压制成型的情况下，所述第一层和第二层的松装密度可以通过压制成每层的材料的质量除以每个形成的层的体积来计算。
替代性地，在根据本发明的双层可燃烧热源的第一层和第二层是通过挤出成型的情况下，第一层和第二层的松装密度可以通过以下方式来计算：移除其中一层并通过移除的材料的质量除以移除之前该层的体积来计算移除的层的密度，并且通过余下的层的质量除以该余下的层的体积来计算余下的层的密度。
优选地，根据本发明的多层可燃烧热源的第一层和第二层具有大约0.6g/cm3至大约1g/cm3的松装密度。
第一层的松装密度可以与第二层的松装密度相同或不同。
在所述第一层的松装密度不同于所述第二层的松装密度的情况下，所述第一层的松装密度与所述第二层的松装密度之差优选地小于或等于0.2g/cm3。
优选地，根据本发明的多层可燃烧热源具有大约0.6g/cm3到大约1g/cm3的松装密度。
优选地，根据本发明的多层可燃烧热源是细长的。更优选地，根据本发明的多层可燃烧热源基本是杆形的。
在特别优选的实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源基本上是圆柱形的。
优选地，根据本发明的多层可燃烧热源具有基本均匀的直径。然而，根据本发明的多层可燃烧热源可以替代性地是锥形的，使得所述多层可燃烧热源的第一端的直径大于其相对的第二端的直径。
优选地，根据本发明的多层可燃烧热源具有基本是圆形的或者基本是卵形的或者基本是椭圆形的横截面。最优选地，根据本发明的多层可燃烧热源具有基本是圆形的横截面。然而，在替代性实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源可以具有不同形状的横截面。例如，根据本发明的多层可燃烧热源可以具有基本是三角形的、正方形的、长菱形的、梯形的或者八角形的横截面。
优选地，根据本发明的多层可燃烧热源具有大约5mm到大约20mm的长度，更优选地大约7mm到大约15mm，最优选地大约7mm到大约13mm。
优选地，根据本发明的多层可燃烧热源具有大约5mm到大约10mm的直径，更优选地大约6mm到大约9mm，最优选地大约7mm到大约8mm。
正如这里使用的，术语“直径”表示根据本发明的多层可燃烧热源的最大横向尺寸。
根据本发明的多层可燃烧热源的可燃烧第一层和第二层是纵向同心层。
在某些优选实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源基本上是圆柱形的并且所述可燃烧第一层和第二层是纵向同心层。
在某些实施方式中，所述可燃烧第一层是外层，所述第二层是内层，所述第二层由所述可燃烧第一层包围。
在某些实施方式中，所述可燃烧第一层是环形外层，所述第二层是基本圆柱形的内层，所述第二层由所述可燃烧第一层包围。
在某些其他实施方式中，所述第二层是外层，所述可燃烧第一层是内层，所述可燃烧第一层由所述第二层包围。
在某些其他实施方式中，所述第二层是环形外层，所述可燃烧第一层是基本圆柱形的内层，所述可燃烧第一层由所述第二层包围。
在所述可燃烧第一层是外层以及所述第二层是由所述可燃烧第一层包围的内层的实施方式中，在所述多层可燃烧热源点火时，所述第二层可以有利地起到“引信(fuse)”的作用。此外，在这些实施方式中，与使用某些点火辅助物和其他添加剂相关联的火焰和火花的产生和可视性中的一个或两个可以有利地通过在所述多层可燃烧热源的第二层中包括这些添加剂来消除或减少，同时消除或减少了这些添加剂在可燃烧第一层中的存在。
在所述可燃烧第一层是环形外层以及所述第二层是由所述可燃烧第一层包围的基本圆柱形的内层的实施方式中，所述多层可燃烧热源例如可以具有大约5mm到大约10mm的直径，所述第二层例如可以具有大约0.5mm到大约9mm的直径。
在所述第二层是环形外层以及所述可燃烧第一层是由所述第二层包围的基本圆柱形的内层的实施方式中，所述多层可燃烧热源例如可以具有大约5mm到大约10mm的直径，所述可燃烧第一层例如可以具有大约0.5mm到大约9mm的直径。
根据本发明的多层可燃烧热源可以包括一个或多个附加层。
根据本发明的多层可燃烧热源可以包括一个或多个附加层，所述附加层具有与所述可燃烧第一层基本相同的成分。
替代性地或者此外，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括一个或多个附加层，所述附加层具有与所述第二层基本相同的成分。
替代性地或者此外，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括一个或多个附加层，所述附加层具有与所述可燃烧第一层和所述第二层不同的成分。
根据本发明的多层可燃烧热源可以包括基本平行于所述可燃烧第一层和所述第二层的一个或多个附加层。在这些实施方式中，所述可燃烧第一层、所述第二层和所述一个或多个附加层沿着基本平行的界面相接。
替代性地或者此外，根据本发明的多层可燃烧热源可以包括基本垂直于所述可燃烧第一层和所述第二层的一个或多个附加层。在这些实施方式中，所述可燃烧第一层沿着第一界面与所述第二层相接，所述一个或多个附加层沿着基本垂直于所述第一界面的第二界面彼此相接并与所述可燃烧第一层和所述第二层相接。
根据本发明的多层可燃烧热源还可以包括一个或多个附加的纵向层或者一个或多个附加的横向层，或者一个或多个附加的纵向层与一个或多个附加的横向层的组合。
根据本发明的多层可燃烧热源还可以包括一个或多个附加的同心层或者一个或多个附加的非同心层，或者一个或多个附加的同心层与一个或多个附加的非同心层的组合。
在某些优选的实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源还包括第三层，所述第三层包括碳和/或至少一种点火辅助物。
所述第三层可以是可燃烧的或者不可燃烧的。
所述第三层的成分可以与所述可燃烧第一层的成分基本相同或不同。优选地，所述第三层的成分不同于所述可燃烧第一层的成分。
所述第三层的成分可以与所述第二层的成分基本相同或不同。
在某些优选的实施方式中，所述第三层包括碳。
在所述第三层包括碳的实施方式中，所述可燃烧第一层的碳含量优选地大于所述第三层的碳含量。
在所述第三层包括碳的实施方式中，所述第二层的碳含量优选地大于或基本等于所述第三层的碳含量。
在所述第三层包括碳的替代性实施方式中，所述第二层的碳含量可以小于所述第三层的碳含量。
在所述第三层包括碳的实施方式中，所述第三层优选地具有按干重计算小于或等于大约55％的碳含量，更优选地小于或等于大约45％的碳含量，最优选地小于或等于大约35％的碳含量。在某些优选的实施方式中，所述第三层优选地具有按干重计算小于或等于大约25％的碳含量。
在某些优选的实施方式中，所述第三层包括至少一种点火辅助物。
在所述第三层包括至少一种点火辅助物的情况下，所述第三层中的所述至少一种点火辅助物可以与所述第二层中的所述至少一种点火辅助物相同或不同。
在所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物并且所述第三层包括至少一种点火辅助物的情况下，所述第三层中的所述至少一种点火辅助物可以与所述可燃烧第一层中的所述至少一种点火辅助物相同或不同。
在所述第三层包括至少一种点火辅助物的实施方式中，所述第三层的点火辅助物含量优选地大于或基本等于所述第二层的点火辅助物含量。
在所述第三层包括至少一种点火辅助物的替代性实施方式中，所述第三层的点火辅助物含量可以小于所述第二层的点火辅助物含量。
在所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物并且所述第三层包括至少一种点火辅助物的实施方式中，所述第三层的点火辅助物含量优选地大于所述可燃烧第一层的点火辅助物含量。
在所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物并且所述第三层包括至少一种点火辅助物的替代性实施方式中，所述第三层的点火辅助物含量可以小于所述可燃烧第一层的点火辅助物含量。
在所述第三层包括至少一种点火辅助物的实施方式中，所述第三层优选地具有按干重计算至少大约30％的点火辅助物含量，更优选地至少大约40％，最优选地至少大约50％。
在某些优选的实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物，所述第二层包括碳和至少一种点火辅助物，所述第三层包括碳和至少一种点火辅助物，其中按干重计算所述可燃烧第一层中碳与点火辅助物的比率不同于按干重计算所述第二层中碳与点火辅助物的比率。
在一个优选实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物，所述第二层包括碳和至少一种点火辅助物，所述第三层包括碳和至少一种点火辅助物，其中按干重计算所述可燃烧第一层中碳与点火辅助物的比率大于按干重计算所述第二层中碳与点火辅助物的比率。
在一个优选实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和至少一种点火辅助物，所述第二层包括碳和至少一种点火辅助物，所述第三层包括碳和至少一种点火辅助物，其中按干重计算所述可燃烧第一层中碳与点火辅助物的比率大于按干重计算所述第二层中碳与点火辅助物的比率，按干重计算所述第二层中碳与点火辅助物的比率大于或基本等于按干重计算所述第三层中碳与点火辅助物的比率。
在某些特别优选的实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和过氧化钙，所述第二层包括碳和过氧化钙，所述第三层包括碳和过氧化钙，其中按干重计算所述可燃烧第一层中碳与过氧化钙的比率不同于按干重计算所述第二层中碳与过氧化钙的比率。
在一个特别优选的实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和过氧化钙，所述第二层包括碳和过氧化钙，所述第三层包括碳和过氧化钙，其中按干重计算所述可燃烧第一层中碳与过氧化钙的比率大于按干重计算所述第二层中碳与过氧化钙的比率。
在一个特别优选的实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和过氧化钙，所述第二层包括碳和过氧化钙，所述第三层包括碳和过氧化钙，其中按干重计算所述可燃烧第一层中碳与过氧化钙的比率大于按干重计算所述第二层中碳与过氧化钙的比率，按干重计算所述第二层中碳与过氧化钙的比率大于或基本等于按干重计算所述第三层中碳与过氧化钙的比率。
在替代性实施方式中，所述可燃烧第一层包括碳和过氧化钙，所述第二层包括碳和过氧化钙，所述第三层包括碳和过氧化钙，其中按干重计算所述可燃烧第一层中碳与过氧化钙的比率大于按干重计算所述第二层中碳与过氧化钙的比率，按干重计算所述第二层中碳与过氧化钙的比率小于按干重计算所述第三层中碳与过氧化钙的比率。
所述第三层可以基本平行于所述可燃烧第一层和所述第二层。在这些实施方式中，所述可燃烧第一层、所述第二层和所述第三层沿着基本平行的界面相接。
替代性地，所述第三层可以基本垂直于所述可燃烧第一层和所述第二层。在这些实施方式中，所述可燃烧第一层沿着第一界面与所述第二层相接，所述第三层沿着基本垂直于所述第一界面的第二界面与所述可燃烧第一层和所述第二层相接。
所述第三层可以是纵向层或横向层。
所述第三层可以是同心层或非同心层。
在某些优选的实施方式中，所述第三层是非同心层。
在某些实施方式中，所述可燃烧第一层是纵向外层，所述第二层是纵向内层，所述第二层由所述可燃烧第一层包围，所述第三层是横向层。
在某些实施方式中，所述可燃烧第一层是环形纵向外层，所述第二层是基本圆柱形的纵向内层，所述第二层由所述可燃烧第一层包围，所述第三层是横向层。
在某些其他实施方式中，所述第二层是纵向外层，所述可燃烧第一层是纵向内层，所述可燃烧第一层由所述第二层包围，所述第三层是横向层。
在某些其他实施方式中，所述第二层是环形纵向外层，所述可燃烧第一层是基本圆柱形的纵向内层，所述可燃烧第一层由所述第二层包围，所述第三层是横向层。
在所述可燃烧第一层是环形纵向外层、所述第二层是由所述可燃烧第一层包围的基本圆柱形的纵向内层并且所述第三层是横向层的实施方式中，所述多层可燃烧热源例如可以具有大约5mm到大约10mm的直径，所述第二层例如可以具有大约0.5mm到大约9mm的直径，所述第三层例如可以具有大约1mm到大约10mm的长度。
在所述第二层是环形纵向外层、所述可燃烧第一层是由所述第二层包围的基本圆柱形的纵向内层并且所述第三层是横向层的实施方式中，所述多层可燃烧热源例如可以具有大约5mm到大约10mm的直径，所述可燃烧第一层例如可以具有大约0.5mm到大约9mm的直径，所述第三层例如可以具有大约1mm至大约10mm的长度。
为了制造根据本发明的多层可燃烧热源，可燃烧第一层的碳和任何其他组分、第二层的所述至少一种点火辅助物和任何其他组分以及(存在的情况下)所述第三层和多层可燃烧热源的任何其他附加层的组分混合并形成所需的形状。所述可燃烧第一层的组分、所述第二层的组分以及(存在的情况下)所述第三层和任何其他附加层的组分可以使用任何合适的已知陶瓷形成方法(比如流铸、挤出成型、注射成型和模具压缩或压制或者它们的组合)形成所需的形状。优选地，所述可燃烧第一层的组分、所述第二层的组分以及(存在的情况下)所述第三层和任何其他附加层的组分通过压制或挤出成型或者它们的组合形成所需的形状。
在某些实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源可以通过使用单种方法形成所述可燃烧第一层、所述第二层以及(存在的情况下)所述第三层和任何其他附加层来制造。
例如，根据本发明的多层可燃烧热源可以通过挤出成型形成所述可燃烧第一层、所述第二层以及(存在的情况下)所述第三层和任何其他附加层来制造。
替代性地，根据本发明的多层可燃烧热源可以通过压制形成所述可燃烧第一层、所述第二层以及(存在的情况下)所述第三层和任何其他附加层来制造。
在其他实施方式中，根据本发明的多层可燃烧热源可以通过使用两种或更多种不同的方法形成所述可燃烧第一层、所述第二层以及(存在的情况下)所述第三层和任何其他附加层来制造。
例如，在根据本发明的多层可燃烧热源包括第一可燃烧层、第二层和第三层并且所述可燃烧第一层和所述第二层是纵向层且所述第三层是横向层的情况下，根据本发明的多层可燃烧热源可以通过挤出成型形成所述可燃烧第一层和所述第二层并且通过压制形成所述第三层来制造。
优选地，所述可燃烧第一层的组分、所述第二层的组分以及所述第三层和任何其他附加层(存在的情况下)的组分可以形成圆柱形杆。然而，将会意识到的是所述可燃烧第一层的组分、所述第二层的组分以及所述第三层和任何其他附加层(存在的情况下)的组分可以形成其他所需的形状。
在形成之后，可以将圆柱形杆或其他所需的形状烘干以减少其湿气含量。
在所述多层可燃烧热源的一层或多层包括选自由过氧化物、灼热剂、金属间化合物、镁、铝和锌构成的组的至少一种点火辅助物的情况下形成的多层可燃烧热源优选地是非热解的。
在其他实施方式中，形成的多层可燃烧热源在足以使任何粘合剂(存在的情况下)碳化的温度下在非氧化气氛中热解并且基本消除了形成的多层可燃烧热源中的任何挥发性物质。在这些实施方式中，形成的多层可燃烧热源优选地在大约700℃到大约900℃的温度下在氮气气氛中热解。通过在形成干燥圆柱形杆或其他所需形状的组分的混合物中包括至少一种金属硝酸盐前体，然后通过用硝酸的水溶液处理热解形成的多层可燃烧热源随后将所述至少一种金属硝酸盐前体在原位转化成至少一种金属硝酸盐，可以将至少一种金属硝酸盐结合在根据本发明的多层可燃烧热源中。
所述至少一种金属硝酸盐前体可以是任何金属或含有金属的化合物，比如金属氧化物或金属碳化物，其与硝酸反应形成金属硝酸盐。合适的金属硝酸盐前体包括但不限于碳酸钙、碳酸钾、氧化钙、碳酸锶、碳酸锂和白云石(碳酸钙镁)。
优选地，硝酸水溶液的浓度按干重计算在大约20％到大约50％之间，更优选地按干重计算在大约30％到大约40％之间。此外，将所述至少一种金属硝酸盐前体转化成至少一种金属硝酸盐，用硝酸对根据本发明的含碳多层可燃烧热源的处理有利地通过增加其表面积增强了含碳多层可燃烧热源的孔隙率并且激活了碳结构。
根据本发明的发烟制品可以在所述多层可燃烧热源的下游端与所述气雾形成基体的上游端之间包括不可燃烧的基本不透气的阻挡物。
正如这里使用，术语“不可燃烧的”用于描述所述多层可燃烧热源燃烧或点火期间在所述多层可燃烧热源达到的温度下基本不可燃烧的阻挡物。
所述阻挡物可以抵靠所述多层可燃烧热源的下游端和/或所述气雾形成基体的上游端。
所述阻挡物可以粘结或以其他方式固附连到所述多层可燃烧热源的下游端和/或所述气雾形成基体的上游端。
在一些实施方式中，所述阻挡物包括设置在所述多层可燃烧热源的后面上的阻挡物涂层。在这些实施方式中，优选地第一阻挡物包括至少设置在所述多层可燃烧热源的基本整个后面上的阻挡物涂层。更优选地，所述阻挡物包括设置在所述多层可燃烧热源的整个后面上的阻挡物涂层。
正如这里使用的，术语“涂层”用于描述覆盖并粘结到所述多层可燃烧热源的材料层。
所述阻挡物可以有利地限制所述多层可燃烧热源点火或燃烧期间所述气雾形成基体所暴露于的温度，从而有助于避免或减少发烟制品使用期间所述气雾形成基体的热分解或燃烧。
根据发烟制品的所需的特性和性能，所述阻挡物可以具有低的导热率或高的导热率。在某些实施方式中，所述阻挡物可以由在23℃下具有大约每米开尔文0.1W(W/(m·K))到大约每米开尔文200W(W/(m·K))的整体导热率和正如使用修改后的瞬态平面源(MTPS)方法测量的50％的相对湿度的材料形成。
所述阻挡物的厚度可以适当地调节以获得良好的发烟性能。在某些实施方式中，所述阻挡物可以具有大约10微米到大约500微米之间的厚度。
所述阻挡物可以由点火和燃烧期间在由所述多层可燃烧热源达到的温度下基本热稳定并且不可燃烧的一种或多种合适材料形成。合适的材料在本领域中公知的并且包括但不限于粘土(比如皂土和高岭土)、玻璃、矿物、陶瓷材料、树脂、金属以及它们的组合。
形成所述阻挡物的优选材料包括粘土和玻璃。形成所述阻挡物的更优选的材料包括铜、铝、不锈钢、合金、氧化铝(Al2O3)、树脂和矿物胶。
在一个实施方式中，所述阻挡物包括粘土涂层，该粘土涂层包括设置在所述多层可燃烧热源的后面上的皂土和高岭土的50/50混合物。在一个更优选实施方式中，所述阻挡物包括设置在所述多层可燃烧热源的后面上的铝涂层。在另一个优选实施方式中，所述阻挡物包括设置在所述多层可燃烧热源的后面上的玻璃涂层，更优选地是烧结的玻璃涂层。
优选地，所述阻挡物具有至少大约10微米的厚度。由于粘土对空气的微小的透气性，在所述阻挡物包括设置在所述多层可燃烧热源的后面上的粘土涂层的实施方式中，所述粘土涂层更优选地具有至少大约50微米的厚度，最优选地在大约50微米到大约350微米之间的厚度。在所述阻挡物是由对空气更不可渗透的一种或多种材料(比如铝)形成的实施方式中，所述阻挡物可以更薄，并且总体上优选地具有小于大约100微米的厚度，更优选地大约20微米的厚度。在所述阻挡物包括设置在所述可燃烧热源的后面上的玻璃涂层的实施方式中，所述玻璃涂层优选地具有小于大约200微米的厚度。所述阻挡物的厚度可以使用显微镜、扫描电子显微镜(SEM)或者本领域中公知的任何其他合适的测量方法测量。
在所述阻挡物包括设置在所述多层可燃烧热源的后面上的阻挡物涂层的情况下，可以通过本领域中公知的任何合适的方法施加所述阻挡物涂层以覆盖并粘结到所述多层可燃烧热源的后面，所述方法包括但不限于喷涂、蒸汽沉积、浸渍、材料转移(例如刷涂或胶粘)、静电沉积或者它们的任意组合。
例如，所述阻挡物涂层可以通过以所述多层可燃烧热源的后面的大致尺寸和形状预成型阻挡物并且将其施加到所述多层可燃烧热源的后面以覆盖并粘结到所述多层可燃烧热源的至少基本整个后面而制成。替代性地，第一阻挡物涂层在其施加到所述多层可燃烧热源的后面之后可以被切割或以其他方式加工。在一个优选实施方式中，通过胶粘将铝箔施加到所述多层可燃烧热源的后面或者将铝箔压制到所述多层可燃烧热源，并对其切割或以其他方式加工以便于所述铝箔覆盖并粘结到所述多层可燃烧热源的至少基本整个后面，优选地覆盖并粘结到所述多层可燃烧热源的整个后面。
在另一个优选实施方式中，所述阻挡物涂层通过将一种或多种合适涂层材料的溶液或悬浮液施加到所述多层可燃烧热源的后面而形成。例如，所述阻挡物涂层可以通过将所述多层可燃烧热源的后面浸渍在一种或多种合适涂层材料的溶液或悬浮液中、或者通过将溶液或悬浮液刷涂或喷涂、或者将一种或多种合适涂层材料的粉末或粉末混合物静电沉积到所述多层可燃烧热源的后面上而施加在所述多层可燃烧热源的后面。在通过将一种或多种合适涂层材料的粉末或粉末混合物静电沉积到所述多层可燃烧热源的后面上而将所述阻挡物涂层施加在所述多层可燃烧热源的后面的情况下，所述多层可燃烧热源的后面优选地在静电沉积之前用水玻璃预处理。优选地，所述阻挡物涂层通过喷涂施加。
所述阻挡物涂层可以通过将一种或多种合适涂层材料的溶液或悬浮液单次施加到所述多层可燃烧热源的后面来形成。替代性地，所述阻挡物涂层可以通过将一种或多种合适涂层材料的溶液或悬浮液多次施加到所述多层可燃烧热源的后面来形成。例如，所述阻挡物涂层可以通过将一种或多种合适涂层材料的溶液或悬浮液一次、两次、三次、四次、五次、六次、七次或八次连续地施加到所述多层可燃烧热源的后面来形成。
优选地，所述阻挡物涂层通过将一种或多种合适涂层材料的溶液或悬浮液一到十次施加到所述多层可燃烧热源的后面来形成。
在将一种或多种涂层材料的溶液或悬浮液施加到所述多层可燃烧热源的后面之后，可以将所述多层可燃烧热源烘干以形成所述阻挡物涂层。
在所述阻挡物涂层是通过将一种或多种合适涂层材料的溶液或悬浮液多次施加到所述多层可燃烧热源的后面来形成的情况下，在所述溶液或悬浮液的连续的施加之间可能需要对所述多层可燃烧热源进行烘干。
替代性地或者除了烘干之外，在将一种或多种涂层材料的溶液或悬浮液施加到所述多层可燃烧热源的后面之后，可以烧结所述多层可燃烧热源上的涂层材料以便于形成所述阻挡物涂层。阻挡物涂层的烧结尤其在阻挡物涂层是玻璃或陶瓷涂层的情况下是优选的。优选地，所述阻挡物涂层在大约500℃到大约900℃的温度下烧结，更优选地在大约700℃的温度下烧结。
在某些实施方式中，根据本发明的发烟制品可以包括没有任何空气流通道的多层可燃烧热源。根据这些实施方式的发烟制品的多层可燃烧热源在这里称作封死的多层可燃烧热源。
在根据本发明的包括封死的多层可燃烧热源的发烟制品中，从多层可燃烧热源到气雾形成基体的热传递主要是通过传导进行的并且将通过对流对气雾形成基体的加热最小化或减少。这有利地有助于将使用者抽吸方法对根据本发明的包括封死的多层可燃烧热源的发烟制品的主流气雾的成分的影响降到最低或者减小。
将会意识到的是根据本发明的发烟制品可以包括封死的多层可燃烧热源，该封死的多层可燃烧热源包括一个或多个封闭的或阻塞的通路，空气不可以通过该通路吸入用于用户抽吸。例如，根据本发明的发烟制品可以包括封死的多层可燃烧热源，该封死的多层可燃烧热源包括从该多层可燃烧热源的上游端面沿着该多层可燃烧热源的长度仅延伸一部分的一个或多个封闭的通路。
在这些实施方式中，包括一个或多个封闭的空气通路增加了所述多层可燃烧热源的暴露于空气中氧气的表面积并且可以有利地便于所述多层可燃烧热源的点火和维持燃烧。
在其他实施方式中，根据本发明的发烟制品可以包括具有一个或多个空气流通道的多层可燃烧热源。根据这些实施方式的发烟制品的多层可燃烧热源在这里称作未封死的多层可燃烧热源。
在根据本发明的包括未封死的多层可燃烧热源的发烟制品中，气雾形成基体的加热是通过传导和对流进行的。在使用中，当使用者在根据本发明的包括未封死的多层可燃烧热源的发烟制品上抽吸时，将空气通过所述一个或多个空气流通道沿着所述多层可燃烧热源吸到下游。吸入的空气通过所述气雾形成基体，然后朝向发烟制品的口端到达下游。
根据本发明的发烟制品可以包括未封死的多层可燃烧热源，该未封死的多层可燃烧热源包括沿着所述多层可燃烧热源的一个或多个围住的空气流通道。
正如这里使用，术语“围住的”用于描述由所述多层可燃烧热源沿着它们的长度围绕的空气流通道。
例如，根据本发明的发烟制品可以包括未封死的多层可燃烧热源，该未封死的多层可燃烧热源包括沿着所述多层可燃烧热源的整个长度穿过所述多层可燃烧热源的内部延伸的一个或多个围住的空气流通道。
替代性地或者此外，根据本发明的发烟制品可以包括未封死的多层可燃烧热源，该未封死的多层可燃烧热源包括沿着所述多层可燃烧热源延伸的一个或多个未围住的空气流通道。
例如，根据本发明的发烟制品可以包括未封死的多层可燃烧热源，该未封死的多层可燃烧热源包括至少沿着所述多层可燃烧热源的长度的下游部分、沿着所述多层可燃烧热源的外部延伸的一个或多个未围住的空气流通道。
在某些实施方式中，根据本发明的发烟制品可以包括未封死的多层可燃烧热源，该未封死的多层可燃烧热源包括一个、两个或三个空气流通道。在某些实施方式中，根据本发明的发烟制品包括未封死的多层可燃烧热源，该未封死的多层可燃烧热源包括穿过所述多层可燃烧热源的内部延伸的单个空气流通道。在某些特别优选的实施方式中，根据本发明的发烟制品包括未封死的多层可燃烧热源，该未封死的多层可燃烧热源包括穿过所述多层可燃烧热源的内部延伸的单个基本在中心的或者轴向的空气流通道。在这些实施方式中，所述单个空气流通道的直径优选地在大约1.5mm到大约3mm之间。
在根据本发明的发烟制品包括阻挡物且所述阻挡物包括设置在未封死的多层可燃烧热源的后面上的阻挡物涂层并且所述未封死的多层可燃烧热源包括沿着所述多层可燃烧热源的一个或多个空气流通道的情况下，所述阻挡物涂层应该允许通过所述一个或多个空气流通道将空气吸到下游。
在根据本发明的发烟制品包括未封死的多层可燃烧热源的情况下，该发烟制品还可以在所述多层可燃烧热源与所述一个或多个空气流通道之间包括不可燃烧的基本不透气的阻挡物，以将所述未封死的多层可燃烧热源与通过该发烟制品吸入的空气隔离。
在一些实施方式中，所述阻挡物可以粘结或者以其他方式附连到所述多层可燃烧热源。
优选地，所述阻挡物包括设置在所述一个或多个空气流通道的内表面上的阻挡物涂层。更优选地，所述阻挡物包括设置在所述一个或多个空气流通道的至少基本整个内表面上的阻挡物涂层。最优选地，所述阻挡物包括设置在所述一个或多个空气流通道的整个内表面上的阻挡物涂层。
替代性地，所述阻挡物涂层可以通过将衬里插入到所述一个或多个空气流通道中来提供。例如，在根据本发明的发烟制品包括未封死的多层可燃烧热源并且所述未封死的多层可燃烧热源包括穿过所述多层可燃烧热源的内部延伸的一个或多个空气流通道的情况下，可以将不可燃烧的基本不透气的中空管插入到所述一个或多个空气流通道的每个中。
所述阻挡物可以有利地基本防止或阻止燃烧和在根据本发明的发烟制品的所述多层可燃烧热源点火和燃烧期间形成的分解产品进入沿着所述一个或多个空气流通道吸到下游的空气中。
所述阻挡物还可以有利地基本防止或阻止在使用者抽吸期间激发根据本发明的发烟制品的多层可燃烧热源的燃烧。
根据发烟制品的所需的特性和性能，所述阻挡物可以具有低的导热率或高的导热率。优选地，所述阻挡物具有低的导热率。
所述阻挡物的厚度可以适当地调节以获得良好的发烟性能。在某些实施方式中，所述阻挡物可以具有大约30微米到大约200微米之间的厚度。在一个优选实施方式中，所述阻挡物具有大约30微米到大约100微米之间的厚度。
所述阻挡物可以由在点火和燃烧期间所述多层可燃烧热源达到的温度下基本热稳定和不可燃烧的一种或多种合适的材料形成。合适的材料在本领域中是公知的并且包括但不限于例如：粘土；金属氧化物，比如氧化铁、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、硅铝、氧化锆和二氧化铈；沸石；磷酸锆；和其他陶瓷材料或者它们的组合。
可以形成所述阻挡物的优选材料包括粘土、玻璃、氧化铝、氧化铁以及它们的组合。如果需要，可以在阻挡物中结合催化剂成分，比如促进一氧化碳氧化成二氧化碳的成分。合适的催化剂成分包括但不限于例如铂、钯、过渡金属以及它们的氧化物。
在根据本发明的发烟制品在多层可燃烧热源的下游端与气雾形成基体的上游端之间包括阻挡物并且在所述多层可燃烧热源与沿着所述多层可燃烧热源的一个或多个空气流通道之间包括阻挡物的情况下，这两阻挡物可以由相同或不同的一种或多种材料形成。
在所述多层可燃烧热源与所述一个或多个空气流通道之间的阻挡物包括设置在所述一个或多个空气流通道内表面上的阻挡物涂层的情况下，可以通过任何合适的方法将该阻挡物涂层施加到所述一个或多个空气流通道的内表面，比如在US-A-5,040,551中描述的方法。例如，所述一个或多个空气流通道的内表面可以用阻挡物涂层的溶液或悬浮液喷涂、浸湿或者涂抹。在一个优选实施方式中，当挤出成型所述多层可燃烧热源时通过WO-A2-2009/074870中描述的方法将阻挡物涂层施加到所述一个或多个空气流通道的内表面。
根据本发明的发烟制品的多层可燃烧热源和气雾形成基体可以基本彼此抵接。替代性地，根据本发明的发烟制品的多层可燃烧热源和气雾形成基体可以彼此纵向间隔。
优选地，根据本发明的发烟制品还包括围绕在所述多层可燃烧热源的后部和所述气雾形成基体的相邻前部并与所述多层可燃烧热源的后部和所述气雾形成基体的相邻前部直接接触的热传导元件。所述热传导元件优选地是阻燃的并且是限制氧气的。
在这些实施方式中，与某些点火辅助物和其他添加剂的使用相关联的火焰和火花的发生和/或可视性可以通过在由第一热传导元件围绕的所述多层可燃烧热源的后部中包括这些添加剂而被有利地消除或减少。
例如，在所述可燃烧第一层是环形纵向外层、由所述可燃烧第一层包围的所述第二层基本是圆柱形的纵向内层以及所述第三层是横向层的情况下，所述第三层可以定位在所述多层可燃烧热源的后部并且这些添加剂可以包含在所述第三层中。
所述热传导元件围绕所述多层可燃烧热源的后部和所述气雾形成基体的前部的外周并且与它们的外周直接接触。所述热传导元件提供在根据本发明的发烟制品的这两个元件之间的热联接。
用在根据本发明的发烟制品中的合适的热传导元件包括但不限于：金属箔包裹件，比如铝箔包裹件、钢包裹件、铁箔包裹件和铜箔包裹件；以及金属合金箔包裹件。
优选地，由所述热传导元件围绕的多层可燃烧热源的后部长度在大约2mm到大约8mm之间，更优选地长度在大约3mm到大约5mm之间。
优选地，不由所述热传导元件围绕的多层可燃烧热源的前部长度在大约4mm到大约15mm之间，更优选地长度在大约4mm到大约8mm之间。
优选地，所述气雾形成基体具有大约5mm到大约20mm之间的长度，更优选地在大约8mm到大约12mm之间的长度。
在某些优选实施方式中，所述气雾形成基体超出所述热传导元件向下游延伸至少大约3mm。
优选地，由所述热传导元件围绕的气雾形成基体的前部长度在大约2mm到大约10mm之间，更优选地长度在大约3mm到大约8mm之间，最优选地长度在大约4mm到大约6mm之间。优选地，不由所述热传导元件围绕的气雾形成基体的后部长度在大约3mm到大约10mm之间。换言之，所述气雾形成基体优选地超出所述热传导元件向下游延伸大约3mm到大约10mm。更优选地，所述气雾形成基体超出所述热传导元件向下游延伸至少大约4mm。
在其他实施方式中，所述气雾形成基体可以超出所述热传导元件向下游延伸小于3mm。
在另外的实施方式中，所述气雾形成基体的整个长度可以由所述热传导元件围绕。
优选地，根据本发明的发烟制品包括气雾形成基体，该气雾形成基体包括响应于加热能够释放挥发性化合物的材料和至少一种气雾形成物。
优选地，响应于加热能够释放挥发性化合物的材料主要是植物基材料，更优选地主要是均质的植物基材料。例如，所述气雾形成基体可以包括从植物获得的一种或多种材料，包括但不限于：烟草；茶，例如绿茶；薄荷；月桂；桉树；紫苏；鼠尾草；马鞭草；和龙蒿。所述植物基材料可以包括添加剂，包括但不限于湿润剂、芳香剂、粘合剂以及它们的混合物。优选地，所述植物基材料主要由烟草材料组成，最优选地是均质烟草材料。
所述至少一种气雾形成物可以是任何合适的已知化合物或化合物混合物，在使用中，其便于浓厚稳定的气雾的形成，在发烟制品的操作温度下其基本是抗热分解的。合适的气雾形成物在本领域中是众所周知的，包括例如多元醇；多元醇的酯，比如单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯或三乙酸甘油酯；以及一元羧酸、二元羧酸或多羧酸的脂族酯，比如二甲基十二烷二酸和十四烯二酸二甲酯。用在根据本发明的发烟制品中的优选的气雾形成物是多元醇或者它们的混合物，比如三甘醇、1,3-丁二醇，最优选地是丙三醇。
根据本发明的发烟制品优选地还包括在所述气雾形成基体下游的膨胀室。包括膨胀室有利地实现了通过从所述多层可燃烧热源到所述气雾形成基体的热传递产生的气雾的进一步冷却。通过对所述膨胀室的长度的合适的选择，所述膨胀室还有利地使根据本发明的发烟制品的总长度能够被调节到所需的值，例如近似于传统香烟的长度。优选地，所述膨胀室是细长中空管。
根据本发明的发烟制品还可以包括在所述气雾形成基体下游和所述膨胀室(存在的情况下)下游的烟嘴。优选地，所述烟嘴具有低的过滤效率，更优选地具有非常低的过滤效率。所述烟嘴可以是单段或者单元件烟嘴。替代性地，所述烟嘴可以是多段或多元件喷嘴。
所述烟嘴例如可以包括由醋酸纤维素、纸或其他合适的已知过滤材料制成的过滤嘴。替代性地或者此外，所述烟嘴可以包括一段或多段，包括吸收剂、吸附剂、芳香剂和其他气雾改性剂和添加剂或者它们的组合。
优选地，根据本发明的发烟制品包括外包裹件，该外包裹件至少限定所述多层可燃烧热源的后部、所述气雾形成基体以及所述发烟制品的所述气雾形成基体下游的任何其他元件。优选地，所述外包裹件基本是不透气的。根据本发明的发烟制品可以包括由任何合适材料或者材料的组合形成的外包裹件。合适的材料在本领域中是众所周知的，包括但不限于香烟纸。当组装所述发烟制品时，所述外包裹件应该夹紧所述发烟制品的所述热源和气雾形成基体。
关于本发明的一个方面描述的特征还可应用于本发明的其他方面。特别地，关于根据本发明的多层可燃烧热源描述的特征还可以应用于根据本发明的发烟制品，并且反之亦然。
附图说明
将参照附图通过示例进一步描述本发明，其中：
图1是根据本发明的第一实施方式的多层可燃烧热源的透视图；
图2是根据本发明的第二实施方式的多层可燃烧热源的透视图；
图3a示出了在根据本发明的发烟制品的多层可燃烧热源燃烧期间在示例1中描述的所述发烟制品的气雾形成基体的温度曲线；
图3b示出了在示例1中描述的由根据本发明的发烟制品产生的320nm气雾下吸收率与抽吸数量的关系曲线；
图4a示出了在根据本发明的发烟制品的多层可燃烧热源燃烧期间示例2中描述的所述发烟制品的气雾形成基体的温度曲线；以及
图4b示出了在示例2中描述的由根据本发明的发烟制品产生的320nm气雾下吸收率与抽吸数量的关系曲线。
具体实施方式
图1中示出的根据本发明的第一实施方式的多层可燃烧热源2基本是圆柱形的双层可燃烧热源，其包括可燃烧第一层4和第二层6。如图1中所示，所述第二层6是环形纵向外层，所述可燃烧第一层4是由所述第二层6包围的基本是圆柱形的纵向内层。所述环形纵向外部第二层6的内径基本等于基本是圆柱形的纵向内部可燃烧第一层4的直径。
图2中示出的根据本发明的第二实施方式的多层可燃烧热源8基本是圆柱形的三层可燃烧热源，其包括可燃烧第一层10、第二层12和第三层14。如图2中所示，所述可燃烧第一层10是环形纵向外层，所述第二层12是由所述可燃烧第一层10包围的基本是圆柱形的纵向内层，所述第三层14是基本是圆柱形的横向层。所述环形纵向外部可燃烧第一层10的内径基本等于基本是圆柱形的纵向内部第二层12的直径。所述环形纵向外部可燃烧第一层10的外径基本等于基本是圆柱形的横向第三层14的直径。
示例1
根据本发明的发烟制品通过手使用图1中示出的根据本发明第一实施方式的双层可燃烧热源组装，所述可燃烧热源具有表1中示出的成分。所述发烟制品组装成所述双层可燃烧热源邻接并抵靠所述气雾形成基体。
为了对比的目的，用手使用具有表1中示出的成分的单层可燃烧热源组装出相同构造和尺寸的发烟制品。
表1
使用在所述可燃烧热源下游2mm的位置处附接到发烟制品表面的热电偶测量所述可燃烧热源燃烧期间所述发烟制品的气雾形成基体的温度。在图3a中示出了结果。
使用UV-可见光学分光计测量发烟制品每次抽吸过程中产生的气雾的吸收率，该分光计具有光室，该光室用于记录320nm下UV区域附近的数据。在图3b中示出了表示产生的气雾的密度的结果。
为了产生图3a和3b中示出的分布，使用传统黄色火焰打火机对发烟制品的可燃烧热源点火。然后使用发烟机每30秒(抽吸频率)在2秒(抽吸持续时间)中获得55ml的抽吸量(抽吸体积)。
如图3a中所示，在早期抽吸期间，包括根据本发明的双层可燃烧热源的根据本发明的发烟制品的气雾形成基体的温度近似于包括单层热源的发烟制品的气雾形成基体的温度，其中所述单层热源具有与根据本发明的双层可燃烧热源的第二层相同的成分。
同样如图3a中所示，在随后的抽吸过程中，包括根据本发明的双层可燃烧热源的根据本发明的发烟制品的气雾形成基体的温度显著高于包括单层热源的发烟制品的温度，其中所述单层热源具有与根据本发明的双层可燃烧热源的第二层相同的成分。
示例2和3
根据本发明的发烟制品通过手使用图2中示出的根据本发明的第二实施方式的三层可燃烧热源组装，该可燃烧热源具有表2中示出的成分。所述发烟制品组装成所述双层可燃烧热源的第三层邻接并抵靠所述气雾形成基体。
使用在所述三层可燃烧热源下游2mm的位置处附接到发烟制品表面的热电偶测量所述三层可燃烧热源燃烧期间所述发烟制品的气雾形成基体的温度。在图4a中示出了结果。
使用UV-可见光学分光计测量发烟制品每次抽吸过程中产生的气雾的吸收率，该分光计具有光室，该光室用于记录320nm下UV区域附近的数据。在图4b中示出了表示产生的气雾的密度的结果。
为了产生图4a和4b中示出的分布，使用传统黄色火焰打火机对发烟制品的三层可燃烧热源点火。然后使用发烟机每30秒(抽吸频率)在2秒(抽吸持续时间)中获得55ml的抽吸量(抽吸体积)。
如图4a中所示，在早期抽吸和随后的抽吸过程中，包括根据本发明的三层可燃烧热源的根据本发明的发烟制品的气雾形成基体的温度是基本恒定的。
表2
上面描述的实施方式是示例性的，并不是要限制本发明。可以做出本发明的其他实施方式而不脱离其精髓和范围，应该理解的是这里描述的具体实施方式和示例并不是限定性的。
特别地，虽然上面已经参照描述双层和三层可燃烧热源的实施方式和示例阐述了本发明，但是将会意识到的是还可以生产包括四层或更多层的根据本发明的多层可燃烧热源。

Claims (15)

1.一种用于发烟制品的多层可燃烧热源，包括：
含有碳的可燃烧第一层；以及
与所述第一层直接接触的第二层，所述第二层包括碳和至少一种点火辅助物，
其中所述第一层和所述第二层是松装密度为至少0.6g/cm3的纵向同心层，并且其中所述第一层的成分不同于所述第二层的成分。
2.根据权利要求1所述的多层可燃烧热源，其中所述第一层和所述第二层具有0.6g/cm3到大约1.0g/cm3的密度。
3.根据权利要求1或2所述的多层可燃烧热源，其中所述第一层的松装密度不同于所述第二层的松装密度，其中所述第一层的松装密度与所述第二层的松装密度之差小于或等于0.2g/cm3。
4.根据权利要求1，2或3所述的多层可燃烧热源，其中所述第一层和所述第二层是不含纤维的。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的多层可燃烧热源，其中所述第一层还包括至少一种点火辅助物。
6.根据权利要求5所述的多层可燃烧热源，其中按干重计算的所述第一层中碳与点火辅助物的比率不同于按干重计算的所述第二层中碳与点火辅助物的比率。
7.根据权利要求6所述的多层可燃烧热源，其中按干重计算的所述第一层中碳与点火辅助物的比率大于按干重计算的所述第二层中碳与点火辅助物的比率。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的多层可燃烧热源，其中所述第一层是外层，所述第二层是由所述第一层包围的内层。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的多层可燃烧热源，还包括：
第三层，所述第三层包括碳和/或至少一种点火辅助物。
10.根据权利要求8所述的多层可燃烧热源，其中所述第三层的成分不同于所述第一层的成分。
11.根据权利要求9或10所述的多层可燃烧热源，其中所述第三层的成分不同于所述第二层的成分。
12.根据权利要求9或10所述的多层可燃烧热源，其中所述第三层的成分与所述第二层的成分相同。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的多层可燃烧热源，其中所述第三层基本平行于所述第一层和第二层。
14.根据权利要求9-12中任一项所述的多层可燃烧热源，其中所述第三层基本垂直于所述第一层和第二层。
15.一种发烟制品，包括：
根据权利要求1-14中任一项所述的多层可燃烧热源；以及
位于所述多层可燃烧热源下游的气雾形成基体。
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