CN105124761A - 分段式抽吸制品 - Google Patents

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Abstract

一种卷烟包括点火端(14)和嘴端(18)。它可包括设置在点火端处的可抽吸段(22)。它还包括：嘴端部段(65)；设置在点火端与嘴端之间的气雾生成系统，该气雾生成系统包括：(i)与可抽吸段相邻的生热段(35)，包括构造成通过可抽吸材料的燃烧启用的热源(40)和可由织造、编织或两者的非玻璃材料形成的隔热层(42)，以及(ii)气雾生成段(51)，包括基材(55)，该基材可以是单体的和/或可包括缝合部分，气雾形成材料设置在生热段与嘴端之间，但与生热段和嘴端中的每个物理分开；一片外包裹材料(58)，它提供围绕气雾生成段的至少一部分、生热段以及可抽吸段的至少一部分的外裹件；这些段通过外裹件(64)连接在一起以提供卷烟杆；即，使用水松纸材料(78)连接到卷烟杆。

Description

分段式抽吸制品
本申请是名称为“分段式抽吸制品”、申请日为2012年12月26日、进入中国的申请号为201180031721.3、国际申请日为2011年4月27日、国际申请号为PCT/US2011/034040的分案申请。
技术领域
本发明涉及由烟草制成或源自烟草的产品，或要不然含有烟草，并用于人类消费。本申请具体涉及分段型抽吸制品的组分和构造。
背景技术
诸如卷烟之类的普通抽吸制品具有基本上圆柱形的杆形结构，并包括由卷烟纸包装起来的诸如烟丝(例如，切丝填料形式)那样的可抽吸材料装料、卷或柱体，由此，形成所谓的“可抽吸杆”“烟草杆”或“卷烟杆”。一般地，卷烟具有圆柱形的过滤元件，其以端部对端部的关系与烟草杆对准。较佳地，过滤元件包括被称之为“滤棒成型纸(plugwrap)”的纸质材料包围的增塑的醋酸纤维素束。较佳地，过滤元件用称之为“水松纸”的包围包裹材料附连到烟草杆的一端。为了用周围空气来稀释吸入的主烟流，还希望对水松材料和成型纸进行穿孔。Davis等人(Eds.)的“烟草制品，化学与技术(TobaccoProduction，ChemistryandTechnology)”(1999)中和授予Borschke等人的美国专利第7,503,330号中对卷烟及其各种组分进行了描述，其以参见的方式纳入本文。吸烟者通过点燃卷烟的一端并燃烧烟草杆来使用卷烟。然后，吸烟者在卷烟的相对端(例如，滤嘴端)上吸气，就可将主烟流吸入他/她嘴中。
采用碳燃料元件的某些类型的卷烟已由R.J.雷诺兹烟草公司(R.J.ReynoldsTobaccoCompany)在市场上以商标名“普勒米尔(Premier)”和“艾里普斯(Eclipse)”出售。例如可见，这些类型的卷烟在以下的文献中有描述：对加热替代燃烧的新型卷烟原型的化学和生物研究(ChemicalandBiologicalStudiesonNewCigarettePrototypesthatHeatInsteadofBurnTobacco),R.J.雷诺兹烟草公司专著(R.J.ReynoldsTobaccoCompanyMonograph)(1988)以及《吸入毒理学》(InhalationToxicology)，12:5，p.1-58(2000)。更近地，日本烟草公司在市场上以商标名“热力蒸汽(SteamHotOne)”销售的卷烟。还提出分段型卷烟的碳燃料元件可含有金属和金属氧化物超微细颗粒。参见例如Banerjee等人的美国专利申请公开第2005/0186941号，该专利整体以参见的方式纳入本文。
授予Banerjee等人的美国专利第5,285,798号、Banerjee等人的美国专利第7,290,549号以及Robinson等人的美国专利公开第2008/0092912号描述了抽吸制品的其他类型，诸如通过使烟草或加工后的烟草经受来自化学或电热源而产生香味烟雾的那些抽吸制品类型，这些专利整体以参见方式纳入本文。一种采用电能来产生热的类型的抽吸制品已由菲利普莫里斯有限公司(PhilipMorrisInc.)以商标名“阿可得(Accord)”在市场上销售。
采用除了切丝烟草填料之外的其它热源以产生烟草香味烟雾或带烟草香味的可见气雾的抽吸制品没有获得广泛的商业成功。但是，非常想要提供证明能够为吸烟者提供抽吸常规卷烟的多种益处和优点而又不传送大量的不完全燃烧和高温分解产物的抽吸制品。
发明内容
本发明的各实施例涉及抽吸制品，且具体涉及诸如卷烟的杆形抽吸制品。抽吸制品包括点火端(即上游端)和嘴端(即下游端)。抽吸制品还包括气雾生成系统，该气雾生成系统包括：(i)生热段，以及(ii)位于生热段下游的气雾生成区域或段。抽吸制品可用多种方式构造，包括与生热段相关的各种隔热构造，生热段可包括：可以是或不是织造和/或缝合粘结的一种或多种玻璃或非玻璃纤维材料，选自金属、陶瓷和陶瓷-金属复合物(例如金属陶瓷)的发泡整体材料，或者其它材料，这些材料还可包含在生热段与气雾生成段之间的缓冲区域内。
以下说明书中更详细阐述本发明的其它特征和优点。
附图说明
参考下面附图将更好地理解各实施例，附图仅是说明性的而不是限制。
图1和图2提供代表性抽吸制品的纵剖视图；
图3示出代表性的燃料元件；
图4A-4G示出代表性燃料元件和隔离件实施例；
图5示出包括可含有缝合在一起的多个层的基底的另一代表性抽吸制品实施例；
图6A-6D示出代表性的单块基底元件的实施例；以及
图7-9每一个示出含有单块基底的代表性抽吸制品的纵剖视图。
具体实施方式
参照图1和2示出涉及各种抽吸制品、其各部件的布置、以及这些抽吸制品结合外裹部件的方式的本发明的各方面和各实施例。同样的部件在所有附图中被给予相同的附图标记。对于各附图，夸大了各抽吸制品的各包装材料和外裹部件和抽吸制品部件。最佳地，包裹材料和外裹部件围绕抽吸制品和抽吸制品部件紧密包裹以提供紧密配合，并提供赏心悦目的外观。示例性抽吸制品结构可包括诸如纤维过滤元件、形成为隔热件或燃料元件的泡沫陶瓷单体之类的特征部分、以及Sebastian等人2009年8月24日提交的美国专利申请序列号第12/546,107中所揭示的其它特征，该专利申请全文以参见的方式纳入本文。
参照图1，示出卷烟形式的代表性抽吸制品10。该抽吸制品10具有杆形的形状，并包括点火端14和嘴端18。
在点火端14定位有纵向延伸、大致圆柱形的可抽吸点火端部段22，该可抽吸点火端部段22包含可抽吸材料26。代表性可抽吸材料26可以是植物类材料(例如呈切丝填料形式的烟草材料)。示例性圆柱形可抽吸点火端部段22包括由包裹纸材料30包括包裹或设置在包裹纸材料30内并由包裹纸材料30所包围的可抽吸材料26的填料或卷(例如烟草切丝填料)。这样，该圆柱形可抽吸点火端部段22的纵向延伸外表面由包裹材料30提供。较佳地，段22的两端敞开以露出可抽吸材料26。可抽吸点火端部段22可构造成可抽吸材料26和包裹材料30各沿其整个长度延伸。
位于可抽吸点火端部段22下游的是纵向延伸、大致圆柱形生热段35。生热段35包括由隔热部42所包围的热源40，隔热部42可同轴地被包裹材料45所围绕。热源40较佳地构造成通过可抽吸材料26的燃烧启用。抽吸材料的点火和燃烧较佳地为使用者提供理想的体验(至少关于味道和点燃抽吸制品10所花费的时间)。消耗可抽吸材料时产生的热最佳地足以点燃或是启用热源40。
热源40可包括可燃燃料元件，该可燃燃料元件具有大致圆柱形形状并可包含可燃含碳材料。含碳材料通常具有高含碳量。较佳的含碳材料主要由碳组成，通常基于干重而具有大于约60％、一般大于约70％、通常大于约80％、且常常大于约90％的含碳量。燃料元件可包含除了可燃含碳材料以外的组分(例如，诸如粉状烟草或烟草萃取物之类的烟草组分；调味剂；诸如氯化钠、氯化钾和碳酸钠之类的盐；热稳定石墨纤维；氧化铁粉末；玻璃细丝；碳酸钙粉；氧化铝颗粒；诸如氨盐的氨源；和/或诸如瓜耳胶、藻酸铵和藻酸钠之类的粘结剂)。代表性燃料元件具有约12mm的长度和约4.2mm的总外径。代表性燃料元件可使用粉碎的或粉末状含碳材料挤压或复合而成，并具有基于干重的大于约0.5g/cm3、经常大于约0.7g/cm3、且常常大于约1g/cm3的密度。参见例如授予Riggs等人的美国专利第5,551,451号和Borschke等人的美国专利申请公开第2009/0090373号中阐述的燃料元件成分、配方和设计的类型。下文参照图3描述燃料元件的特定实施例。
燃料元件40的另一实施例可包括以发泡工艺形成的泡沫碳单体。在另一实施例中，燃料元件40可与隔热层42共同挤压而成，由此缩短制造时间并降低费用。燃料元件的又一些实施例可包括授予Brooks等人的美国专利第4,922,901号或Takeuchi等人的美国专利申请公开第2009/0044818号中所描述的那些类型，每个文献以参见的方式纳入本文。
代表性隔热层42可包括玻璃细丝或纤维。隔热件42可用作辅助将热源40牢固地在抽吸制品10内保持在位的护套。隔热件42可设置为多层部件，包括非织造玻璃细丝的内层或垫47、重组烟草纸48的中间层以及非织造玻璃细丝49的外层。这些层可能同心定向或各自外裹和/或围绕热源。
在一个实施例中，隔热的内层47可包括织造、编织或织造且编织(诸如，例如所谓的3D织造/编织混合垫)的各种玻璃或非玻璃细丝或纤维。在织造情形中，内层47可形成为织造垫或管。织造或编织垫或管可提供对空气流动关于跨隔热层的均匀度的优越控制，包括对该层可能发生任何热相关变化时。本领域的技术人员会理解，与更易于具有会提供相比较不均匀和/或减小的空气流的不规则封闭和开放空间的非织造材料相比，织造、编织或混合材料可在细丝或纤维之间提供更规则或一致的空气空间/间隙。可模制、挤压、发泡或以其它方式形成各种其它隔热件实施例。下文参照图4A-4G描述燃料隔热结构的特定实施例。
较佳地，生热段35的两端敞开以将热源40和隔热件42暴露于相邻段。热源40和所围绕的隔热件42可构造成两种材料的长度是共同延伸的(即，隔热件42的端部与热源40的相应端平齐，且尤其是在生热段的下游端处)。可选地，尽管不是必然较佳地，隔热件42可稍微延伸超出热源40的任一端或两端(例如超出约0.5mm至约2mm)。此外，在抽吸制品10使用期间可抽吸点火端部段22燃烧时产生的烟可在吸烟者在嘴端18上抽吸时容易地通过生热段35。
生热段35较佳地与可抽吸点火端部段22的下游端相邻定位成使得这些段以首尾相接关系轴向对准，较佳地彼此邻抵但其间没有障碍物(除了敞开空气间隙)。生热段35和可抽吸点火端部段22的邻近关系提供适当的热交换关系(例如使得在可抽吸点火端部段22内燃烧可抽吸材料的作用用于点燃生热段35的热源)。当横向于抽吸制品的纵向轴线观察时，可抽吸点火端和生热段22、35的外部横截面形状和尺寸可彼此基本上相同(例如，看上去都具有圆柱形状，各具有基本上相同的直径)。
生热段35的横截面形状和尺寸在燃烧之前可以变化。较佳地，热源40的横截面面积占该段35的总横截面面积的约10％至约35％、通常约15％至约25％；而外部或围绕区域的横截面面积(包括隔热层42和相关的外部包围材料)占该段35的总横截面面积的约65％至约90％、经常约75％至约85％。例如，对于具有约24mm至约26mm周长的圆柱形抽吸制品来说，代表性热源40具有外径约2.5mm至约5mm、经常约3mm至约4.5mm的大致圆形横截面形状。
纵向延伸的圆柱形气雾生成段51位于生热段35的下游。气雾生成段51包括基材材料55，基材材料55又用作气雾形成剂或材料(未示出)的载体。例如，气雾生成段51可包括重组烟草材料，该重组烟草材料包括处理辅助剂、调味剂和丙三醇。
气雾生成段51的前述组分可设置在包裹材料58内并被包裹材料58包围。包裹材料58可构造成便于热量从抽吸制品10的点火端14(例如从生热段35)传递到气雾生成段51的部分。即，气雾生成段51和生热段35可构造成彼此热交换关系。热交换关系使得来自热源40的足够热量被供给到气雾形成区域以使气雾形成材料挥发以形成气雾。在某些实施例中，通过将这些段彼此靠近定位来实现热交换关系。热交换关系也可通过使导热材料从热源40附近延伸到被气雾生成段51占据的区域内或周围来实现。下文参照图5描述基材的特定实施例。
用于基材材料55的代表性包裹材料58可包括导热特性以将热量从生热段35传导到气雾生成段51，从而提供包含在其中的气雾形成组分的挥发。基材材料55可长约10mm至约22mm，对于某些实施例长约11mm至约12mm，且其它实施例范围高达约21mm。
可从切丝填料形式的芳香可口烟草的混合物来提供基材材料55。这些烟草又可用气雾形成材料和/或至少一种调味剂处理。可从切丝填料形式的经处理的烟草(例如使用流延片材或造纸类型过程制造的重组烟草)提供基材材料。某些流延片材结构可包括每10mm直线长度约270至约300mg的烟草。该烟草又可处理或加工成包含气雾形成材料和/或至少一种调味剂，以及燃烧延迟剂(例如磷酸氢二铵或其它盐)，将燃烧延迟剂构造成辅助防止生热段的点燃和/或烧焦。气雾生成段51的包裹材料58的金属内表面可用作气雾形成材料和/或至少一种调味剂的载体。
在其它实施例中，基材55可包括形成为柱塞部的烟草纸或非烟草集拢纸。柱塞部可装载有各种形式的气雾形成材料、调味剂、烟草萃取物等(例如微胶囊、液体、粉末)。燃烧延迟剂(例如磷酸氢二铵或其它盐)可应用于基材的至少远端/点火端部分以辅助防止生热段的点燃和/或烧焦。
在这些和/或其它实施例中，基材55可包括已经形成丸粒或珠的丸状烟草。从例如授予Banerjee等人的美国专利第5,105,831号已知丸状烟草。丸状烟草可包括约20至约50(重量)％粉末形式的烟草混合物，其带有丙三醇(约20至约30重量％)、碳酸钙(约40至约60重量％)以及粘结和调味剂。珠、丸粒或其它丸状形式可构造成适于配装在基材部内并提供最佳空气流和形成理想气雾的尺寸。
在这些或其它实施例中，基材55可包括开口内部66(如图2所示)。抽吸制品使用过程中，该开口区域可允许期间气雾凝结并改进由热量释放的挥发性材料的传输/气雾化。内部开口66的表面可用调味剂、烟草萃取物或其它材料涂敷或以其它方式处理，从而为行进穿过其中的气雾提供理想的味道和/或感官特性。
在又一些实施例中，基材55可包括挤压材料或由挤压材料构成。挤压基材可用本文参照其它挤压部分相同的方式形成。挤压基材可包括或可主要包括烟草、丙三醇、水和粘结材料，但某些配方可能不包括粘结剂。粘结剂可以是通常用于烟草配方的任何粘结剂，包括例如CMC(羧甲基纤维素)或瓜尔胶，或者其可包括磷酸氢二铵。在某些实施例中，单体基材可包括约10至约90重量％的烟草、约5至约50重量％的丙三醇、约1至约30重量％的水(干燥后)和约0至约10重量％的粘结剂。
在一个实施例中，粘结剂可以是这里标示为“T-1”的特制粘结剂。T-1粘结剂包括烟草、水和磷酸氢二铵。示例性T-1配方可包括约70至约80(重量)％的水，约1至约5％的DAP(磷酸氢二铵)以及约20至约30％的烟草。T-1可通过将这些组分在热水浴内组合并搅拌直到形成浓稠浆液为止来制成。可将该浆液干燥(例如在真空炉中)，然后磨碎并用作粘结剂。
为了进行挤压，该组分混合物可加载到一次投料压出机的桶内。桶的一端较佳地配装有用于将挤出物成形为塑料团的挤出模具。阴挤出模具可设有锥形表面以便于塑料团的顺利流动。这种模具可具有例如五个、七个、十个或更多槽并使得挤出物易于分离成长约5至50mm且直径约0.5至约5mm、质量约50至约1000mg的各段。一个或多个中心钢销可用于提供穿过挤出物的一个或多个相应中心通道(例如如以下图6A-6D所示)。示例性挤出基材具有的质量和密度构造成提供理想的香气分布和气流。挤出或其它单体基材可在其表面上具有零至约15个槽和穿过其本体的零至约14个纵向孔/通道。具有多个内部通道的基材可被挤出成具有蜂窝状、t字形、十字形或其它横截面几何形状。可使用约3000lbs.的模具压力进行挤压。湿的挤压棒较佳地放置在通风良好的托盘上约一小时，然后，可以小心地切成约5mm至约50mm的长度，同时较佳地优选保持挤出物的形状和轴向孔的完整性。
还应当理解，可使用与本文对挤压基材描述的相同配方和组分形成基材。但是，这种替代实施例可通过压入配合或模制/浇注来形成。因此，专业术语“整体基材”在本文中用于包括通过挤压或这些其它方法中的一种形成的基材。提到“挤压基材”应诠释为包括相同或大致类似成分的压入配合和/或模制/浇注基材，除非在上下文中将其排除。
对于较佳的抽吸制品，气雾生成段51的两端开口以露出其基材材料55。在使用抽吸制品期间通过燃烧可抽吸点火端部段22产生的气雾的成分可在嘴端18上抽吸期间方便地穿过气雾生成段51。
生热段35和气雾生成段51共同形成气雾生成系统60。气雾生成段51与生热段35的下游端相邻定位成使得这些段51、35以首尾相接关系轴向对准。这些段可彼此抵靠，或以稍微间隔开的关系定位，这可包括缓冲区域53。当横向于抽吸制品10的纵向轴线观察时，这些段的外部横截面形状和尺寸会彼此实质上相同。这些部件的物理布置较佳地使得在使用抽吸制品10期间且在热源启用(例如燃烧)的整个时间，热量从热源40传递(例如通过包括传导和对流传热的方式)到相邻基材材料55。
缓冲区域53可减少潜在的气雾生成段51各部分的烧焦或其它热损坏情形。缓冲区域53可主要包括空的空气空间，或其可部分地或大致完全填充有诸如金属、有机物、无机物、陶瓷或聚合材料或其任意组合之类的非可燃材料。缓冲区域厚度可从约1mm至约10mm或更多，但经常厚度会约2mm至约5mm。
气雾生成系统60和可抽吸点火端部段22的各部件较佳地通过外裹材料64彼此附连并固定就位。例如，外裹材料64可包括包围着生热段35、气雾生成段51的外部纵向延伸表面的至少一部分、以及点火端部段22的与生热段相邻的至少一部分中的每一个的纸质包裹材料或层叠纸型材料。外裹材料64的内表面可固定到其通过适当粘合剂所围绕的各部件的外表面。较佳地，外裹材料64在可抽吸点火端部段22的长度的主要部分上延伸。
抽吸制品10较佳地包括定位在其嘴端18处的诸如过滤元件65的适当烟嘴部。过滤元件65较佳地与气雾生成段51的一端相邻地定位在卷烟杆的一端，使得过滤元件65和气雾生成段51以首尾相接关系地轴向对准、彼此抵靠而其间没有任何障碍物。较佳地，当横向于抽吸制品的纵向轴线观察时，这些段51、65的总体横截面形状和尺寸会彼此实质上相同。过滤元件65可包括过滤材料70，该过滤材料70沿其纵向延伸长度由围绕的滤棒成型纸材料72外裹。在一个实例中，过滤材料70包括塑化醋酸纤维素束，而在某些实例中，过滤材料还可包括在“达尔马提亚(Dalmatian)型”过滤嘴中整个醋酸纤维素束中作为离散填料设置或分散的约20至约80mg量的活性碳。过滤元件65的两端较佳地开口以允许气雾穿过其中。气雾生成系统60较佳地使用水松纸材料78附连到过滤元件65。过滤元件65还可包括Thomas等人的美国专利第7,479,098号、Dube等人的美国专利申请公开第2006/0272663号以及Ademe等人的美国专利申请公开第2009/0194118号中所述类型的可压碎调味胶囊76，这些文献全文以参见的方式纳入本文。
抽吸制品10可包括空气稀释装置，诸如一系列穿孔81，每个穿孔可以所示方式延伸穿过过滤元件水松纸材料78和滤棒成型纸材料72，和/或可延伸到或进入基材55。
抽吸制品10在燃烧之前的总体尺寸可变化。通常，抽吸制品10是周长约20mm至约27mm的圆柱形杆，总体长度约70mm至约130mm，通常约83mm至约100mm。可抽吸点火端部段22通常具有约3mm至约15mm的长度，但可长达约30mm。气雾生成系统60的总长度可从约20mm到约65mm不等。气雾生成系统60的生热段35可具有约5mm至约30mm的长度；且气雾生成系统60的气雾生成段51可具有约10mm至约60mm的总长。
用于制造可抽吸点火端部段22的可抽吸材料26的量可变化。通常，主要由烟草切丝填料制成的可抽吸点火端部段22包括基于干重的至少约20mg、一般至少约50mg、通常至少约75mg且常常至少100mg的烟草材料。可抽吸点火端部段22内可抽吸材料26的包裹密度较佳地小于燃料元件的密度(例如约100至约400mg/cm3)。较佳地，可抽吸点火端部段22主要包括可抽吸材料26，且不包括含碳燃料元件部件。
用在气雾生成段51内的气雾形成剂和基材材料55的组合量可变化。该材料较佳地可用于以约100至约400mg/cm3的包裹密度来填充气雾生成段51的适当部分(例如其包裹材料58内的区域)。
使用期间，吸烟者使用火柴或点烟器点燃抽吸制品10的点火端14，方式与点燃常规抽吸制品的方式类似。这样，可抽吸点火端部段22的可抽吸材料26开始燃烧。抽吸制品10的嘴端18被放置在吸烟者的嘴唇上。由燃烧可抽吸材料26产生的热分解产物(例如，烟草烟雾成分)被抽吸穿过抽吸制品10、穿过过滤元件65、并进入吸烟者口中。即，当被抽吸时，抽吸制品10产生可见的主气雾流，其是类似于燃烧烟草切丝填料的传统卷烟产生的主烟草烟流。
燃烧可抽吸点火端部段22加热生热段35的燃料元件40，使得其较佳地被点燃或以其它方式启用(例如开始燃烧)。气雾生成系统60内的热源40会燃烧，并由于两段之间的热交换关系而提供热量以使气雾生成段51内的气雾形成材料挥发。某些较佳热源40在启用期间不会经历体积减少，而其它热源可能以体积减少的方式降解。较佳地，气雾生成段51的组分不经受任何显著程度的热分解(例如碳化或燃烧)。被抽吸通过气雾生成区域51的空气中夹带有挥发性成分。这样形成的气雾将被抽吸通过过滤元件65并进入吸烟者口中。
在某些使用阶段，气雾生成段51内形成的气雾随着由于可抽吸点火端部段22内可抽吸材料26的热降解所形成的气雾(即烟雾)一起被抽吸通过过滤元件65并进入吸烟者口中，随着由于可抽吸点火端部段22内可抽吸材料26的热降解所形成的气雾(即烟雾)。因此，由抽吸制品10形成的主气雾流包括由烟草切丝填料的热分解以及挥发性气雾形成材料所产生的烟草烟雾。对于早期的抽吸(即，点燃期间和点燃后不久)，大部分主气雾流由可抽吸点火端部段22的热分解产生。对于后期抽吸(即，在可抽吸点火端部段22消耗之后且气雾生成系统60的热源40被点燃之后)，所提供的大部分主气雾流由气雾生成系统60产生。当可抽吸材料26被消耗，且热源40熄灭之后，停止使用抽吸制品(即抽吸体验完成)。
参照图2，示出卷烟形式的代表性抽吸制品10。抽吸制品10包括位于点火端14处的生热段35、位于另一端(嘴端18)处的过滤段65、以及靠近点火端而位于这两段之间的气雾生成段51(可包含烟草)。图2的生热段35可包含由类似图1所示隔热件所包围的大致圆柱形含碳热源。图2中抽吸制品10的各段的组分和尺寸一般与先前参照图1阐述的方式类似，但没有远端/点火端处的可抽吸材料的填料，从而燃料元件直接点燃而不是由点燃和燃烧的可抽吸材料来点燃。
过滤元件65较佳地以先前参照图1阐述的一般方式使用水松纸材料78附连到烟草杆。抽吸制品可选地可通过在嘴端区域18附近提供适当穿孔81而被空气稀释，如本领域已知的。过滤件可包括例如通过Nelson等人的美国专利公开第2008/0029118号、Fagg等人的美国专利公开第2008/0142028号、Stokes等人的美国专利公开第2008/0302373号、Hutchens等人的美国专利公开第2009/028867号、以及Thomas等人的美国专利公开第2009/009037号中所公开的方法来制造，每个公开以参见的方式纳入本文。
香味可由气雾生成段51的基材材料55之内或之上的胶囊或微胶囊材料提供或增强(为了说明目的，图1可被认为具有存在于其中的微胶囊)、包裹材料、过滤元件65或能够保持和释放芳香剂的任何其它组分所具有的会不理想地改变香味的热降解性较佳地为最少。也可使用与过滤件相关联的其它芳香组分；参见例如Fagg等人的美国专利第5,724,997号。
参照图2描述的卷烟可用与R.J.雷诺兹烟草公司(R.J.ReynoldsTobaccoCompany)以“Eclipse”商标名在市场销售的卷烟相同的方式使用。也参见日本烟草公司(JapanTobaccoInc.)出售的“SteamHotOne”卷烟。
可抽吸点火端部段的可抽吸材料最佳地包含相同形式的烟草。较佳的可抽吸材料基于这些材料的干重而主要由烟草组成。即，这些材料大部分干重、包含这些材料的混合物的大部分重量(包括各种材料或具有施加到其中或以其它方式包含在其中的添加剂的材料的混合物)均由某些形式的烟草提供。那些材料可以全部由烟草材料制成，且不包含任何非烟草填料、替代物或补充剂。可抽吸材料还可用卷烟制造中常用的烟草添加剂进行处理，诸如加料和/或加香成分。参照Crooks等人的美国专利申请公开第2007/0215167号阐述的示例和文献可理解这些烟草组分，该公开以参见的方式纳入本文。
生热段的燃料元件可变化。在如下美国专利和美国专利申请中阐述了适当的燃料元件及其代表性组分、设计和构造以及生产这些燃料元件和其部件的方式和方法：Banerjee等人的第4,714,082号、Clearman等人的第4,756,318号、Clearman等人的第4,881,556号、Clearman等人的第4,989,619号、Farrier等人的第5,020,548号、Clearman等人的第5,027,837号、Banerjee等人的第5,067,499号、Farrier等人的第5,076,297号、Clearman等人的第5,099,861号、Banerjee等人的第5,105,831号、White等人的第5,129,409号、Best等人的第5,148,821号、Clearman等人的第5,156,170号、Riggs等人的第5,178,167号、Shannon等人的第5,211,684号、Clearman等人的第5,247,947号、Clearman等人的第5,345,955号、Barnes等人的第5,469,871号、Riggs的第5,551,451号、Meiring等人的第5,560,376号、Meiring等人的第5,706,834号、以及Meiring等人的第5,727,571号的美国专利以及Banerjee等人的美国专利申请公开第2005/0274390号和第2010/0065075号，，这些文献以参见的方式纳入本文。
燃料元件通常包括含碳材料并可包括诸如石墨或氧化铝的成分以及高含碳量的含碳材料。含碳燃料元件包括在由R.J.雷诺兹烟草公司以“Premier”和“Eclipse”商标名在市场上销售的类型的卷烟内。也参见日本烟草公司(JapanTobaccoInc.)出售的“SteamHotOne”卷烟。在Riggs等人的美国专利第5,178,167号和Riggs等人的美国专利第5,551,451号中阐述了燃料元件的一些其它实施例，两者全文都以参见的方式纳入本文，但某些实施例可能缺少本文其中阐述的钠、石墨、和/或碳酸钙。某些燃料元件实施例可包括泡沫碳单体。在另一实施例中，燃料元件40可与隔热层42共同挤压而成，由此缩短制造时间并降低费用。
图3示出以上参照热源40所揭示类型的含碳燃料元件340的实例。参照其描述以下示例性实施例，但这些实施例也可应用于具有不同几何形状和/或下面成分的燃料元件。
在第一实施例中，燃料元件340可浸涂有两种或多种前体的混合物。例如将硝酸铜半五水合物(可从阿法埃莎(AlfaAesar)购得)与等重量的硝酸铈六水合物(可从阿法埃莎(AlfaAesar)购得)混合。然后可以将硝酸盐的混合物溶解在水中(50％w/w)。然后用该水溶液涂覆燃料元件340，将涂覆的燃料在约110℃下干燥过夜。
通过以每分钟5℃的升温速率加热到约400℃并保持约4小时而将处理过的燃料元件340在可编程BarnsteadTHERMOLYNE62700型炉中在氮气氛下进行热处理。六水硝酸铈向二氧化铈发生完全转换以及半五水硝酸铜向氧化铜发生转换的最低温度可使用来自耐驰仪器公司(NetzschInstruments,Inc.)的STA409PC型分析仪进行热重分析(TGA)来确定。两种转换通常在约300℃或以下进行。
燃料元件340可在环境条件下平衡，并插入到在结构上类似于图1所示的卷烟10。这样制备的卷烟10可在50/30/2抽吸条件(即2秒的持续时间50ml毫升的抽吸量，抽吸间隔28秒)和使用例如来自罗斯蒙特公司(RosemountInc.)的NGA2000通过非色散红外光谱仪(NDIR)测得的主气流中的CO下进行抽吸。与仅用水处理的控制相比，在由硝酸铈六水合物和硝酸铜半五水合物的混合物对燃料的处理之后进行的对燃料的热处理会产生主气流CO至少约65％(例如约68％)的减少。卷烟的尼古丁和焦油产量不会受到该改型的燃料元件的显著影响。相信CO的这种减少是由于两种金属氧化物的催化活性的协同效应产生的。可以进一步优化硝酸铜半五水合物与硝酸铈六水合物的比值，以使催化活性最大。在类似实施例的其它制备中，燃料元件340可顺次浸涂各水合物，或者各水合物可滴涂或通过使成品的燃料端进入水合物溶液而共同或顺次施加到成品。
在参照制造诸如图3所示燃料元件340的燃料元件描述的另一实施例中，可将两种或多种金属硝酸盐或其它金属氧化物前体混合并溶解在水中。然后可将该溶液施加到石墨。然后可干燥并和煅烧处理过的石墨，生成涂有金属氧化物的石墨。对金属氧化物和加工条件的适当选择可产生协同催化活性。在该申请的变型实施例中，可将前体溶液顺次添加到石墨，即如前所述将一种金属硝酸盐溶液添加到石墨、干燥并煅烧以将金属硝酸盐转化成金属氧化物。然后可将形成的涂有金属氧化物的石墨浸渍第二种金属氧化物前体溶液，然后干燥和煅烧。
在参照制造诸如燃料元件340的燃料元件所描述的又一实施例中，可将约7.5克的硝酸铈(III)六水合物(可从阿法埃莎(AlfaAesar)购得)和大约7.5克的铜(Ⅱ)硝酸半五水合物(可从阿法埃莎(AlfaAesar)购得)溶解在约7ml的水中。接着，可用金属硝酸盐溶液浸渍约18克的石墨粉末(可从高级石墨公司(SuperiorGraphiteInc.)购得)并在空气中干燥过夜。然后将处理过的石墨在可编程BarnsteadTHERMOLYNE62700炉中在氮气氛围中约300℃下煅烧约一个小时，其中升温速率可设置在约5℃/分钟。煅烧可导致这两种金属硝酸盐分解成其相应的金属氧化物。
然后可在杵研钵内磨碎涂有金属氧化物的石墨，并与约72克磨细的BKO碳粉末(可从巴纳公司(Barnaby)和苏特丽芙公司(Suttcliffe)购得)和约10克瓜尔胶组合。可在西格马(Sigma)叶片混合器(泰莱达公司(Teledyne))中以低速进行进一步混合约一小时。然后可添加水以通过混合约再两小时而将粉末转换成塑性团。较佳地将添加足够的水来确保塑性混合物具有足够的刚度以在挤压之后保持其形状。该塑性团在该阶段的含湿量通常约42至43％(w/w)。该塑性团较佳地在室温下、在密封容器内老化过夜。
为了进行挤压，可将该塑性混合物加载到一次投料压出机的桶内。桶的一端较佳地配装有用于使挤出物成形的挤出模具。阴挤出模具可设有锥形表面以便于塑料块的顺利流动。这种模具可具有例如五个或七个槽，且直径约4.2mm。可使用选配的中心钢销来提供穿过挤压物的中心通道(例如如以下图4B-4C所示)。可使用约3000lbs.的模具压力进行挤压。湿挤压棒较佳地放置在通风良好的托盘约一小时，然后，可以小心地切成约12mm的长度，同时较佳地优选保持挤出物的形状和轴向孔的完整性。然后将切割的燃料杆340在约室温下干燥过夜。与具有未处理控制燃料元件的卷烟相比，使用该实施例构造且在60/30/2抽吸条件下抽吸的卷烟10可提供其CO减少至少约50％(例如约56％)的主气雾流。
偶然地将金属氧化物前体溶液添加到石墨会致使金属氧化物凝聚在石墨表面上，致使催化活性降低。认为这种凝聚是由于石墨表面相对低的表面面积和疏水特性。在用前体溶液浸渍之前将碳添加到石墨会使金属氧化物的凝聚最少并致使较高的催化活性。在另一实施例中，可将约18克的石墨与约18克的研磨BKO碳混合。可将约15克的硝酸铜半五水合物溶解于约7.5ml的水中。然后可将石墨和碳的混合物用硝酸铜溶液均匀地浸渍，并在室温下干燥过夜。此后可将涂有碳的石墨混合物在氮气氛围中在约300℃下煅烧约1小时。可如前所述挤压并切割燃料元件。用这种由金属硝酸盐处理过的碳-石墨的混合物制成的卷烟会比使用未处理燃料元件的控制卷烟所产生主烟流减少至少约50％的CO。
与石墨相比，BKO磨碎碳具有较大表面面积，且因此具有对于金属氧化物催化剂前体溶液较大的吸收能力。这致使溶液高度均匀分散，而金属氧化物的凝聚最少，且因此致使金属氧化物催化剂的良好活性。
在又一实施例中，可将约7.5克的硝酸铜半五水合物溶解在7克的水中。用溶液浸渍约18克的BKO磨碎碳，并将该混合物在室温下干燥过夜。将处理过的碳在氮气氛围中在约300℃下煅烧1小时。将煅烧过的碳与其它燃料成分混合并如前所述挤压成燃料杆。与用未处理燃料元件形成的卷烟相比，用该燃料制备的卷烟会具有主气流CO的50％的减少。此外，用处理过的磨碎碳燃料形成的卷烟可能比用上述前体处理过石墨制成的燃料所生产的卷烟更容易点燃。
通常使用的含碳燃料元件用最天然的有机粘结剂挤压。某些常用的粘结剂包括藻酸铵、羧甲基纤维素、乙基纤维素和瓜耳胶。这些粘结剂提供良好的流动特性和改进的物理和机械特性以处理挤压物。但是，在燃烧时，被挤压的燃料可产生不利地影响烟雾的味道、方向和化学性质的挥发性有机复合物。如果在将挤压燃料用于卷烟中之前煅烧该挤压燃料，则这些挥发性有机复合物几乎可以消除。
因而，可挤压如下的某些燃料实施例，这些燃料使用(按重量计)约30％的碳酸钙、约10％的瓜尔豆胶、约10％的硝酸铜处理的石墨、以及约50％的碳形成。可如上所述用催化剂前体和挤压过程对石墨进行处理。可在氮气氛围下将挤压燃料在约500℃下煅烧约2小时。在对用煅烧过的燃料构造的卷烟的测试中，没有观察到对卷烟的焦油、尼古丁和一氧化碳的产量有显著影响，但注意到对于住气流和侧流烟雾的味道和芳香有显著改进。
燃料元件较佳地被隔热件或其它合适的材料所围绕或以其它方式围护。隔热件可构造和采用成在抽吸制品中将燃料元件支承、维持和保持在位。隔热件可附加地构造成被抽吸的空气和气雾可容易地穿过其中。在Pryor等人的第4,807,809号、Hancock等人的第4,893,637号、Barnes等人的第4,938,238号、Shannon等人的第5,027,836号、Lawson等人的第5,065,776号、White等人的第5,105,838号、Banerjee等人的第5,119,837号、Clearman等人的第5,247,947号、Banerjee等人的第5,303,720号、Clearman等人的第5,345,955号、Casey三世等人的第5,396,911号、White的第5,546,965号、Meiring等人的第5,727,571号、Wilkinson等人的第5,902,431号、Cook等人的第5,944,025号美国专利中阐述了隔热材料、隔热组件的各部件、生热段内代表性隔热组件的构造、用于隔热组件的包裹材料以及生产这些部件和组件的方式和方法的实例，这些专利以参见的方式纳入本文。各隔热组件已经包含在R.J.雷诺兹烟草公司(R.J.ReynoldsTobaccoCompany)以商标名“Premier”和“Eclipse”出售的卷烟类型以及日本烟草公司(JapanTobaccoInc.)出售的“SteamHotOne”卷烟中。
图4A-4G示出生热段的隔热件和燃料元件的不同实施例。在某些实施例中，隔热层可包括约40至约50(重量)％的烤烟烟片、约20至约25(重量)％的水溶性烤烟茎提取物、以及约20至约25(重量)％的木浆。在某些实施例中，该层可包括约20(重量)％碳纤维、或约20(重量)％的c-玻璃纤维。这样形成的较佳隔热层包括由约5至约15％的氯化铵(NH4Cl)的处理，或由约5％的NH4Cl和5％的碳酸氢钠的50/50的混合物的处理，这意味着复合物将存在于隔热层片上。可以变化的量来使用这些和其它阻燃材料。可在标准长网造纸机上制造这样形成的隔热件。这样形成的较佳隔热层片将包括约50至约150cfm的孔隙率、约80至约150gsm的基础重量、约2000至约3000gsm的拉伸强度。
隔热层42可包括构造成配合并纵向保持热源40的面向内的几何形状。该配合可通过热源和隔热材料的压配、共同挤压或本领域已知或开发的其它方法来实现。较佳的热源包括吸烟活动期间几乎不(如果有的话)经历体积减少的那些热源。某些热源会在点燃后纵向和/或周向降解和收缩，但是，对于包含互补形隔热元件的较佳实施例，包括点燃后大致保持体积的基体或其它成分的热源实施例是较佳的。
图4A-4B分别示出隔热材料442和热源440的端视图以及没有隔热材料442的热源440的立体图。这些元件构造成用燕尾连接互锁配合，其中表面面向内的隔热材料442包括具有张开的舌形突起442c的面向内的几何形状，张开的舌形突起442c构造成以燕尾形式与热源440的面向外的凹陷沟槽几何形状内的互补形的张开的沟槽440c配合。热源440面向外的几何形状包括构造成便于空气流动的大致细长的圆形沟槽440d。在一个实施例中，燕尾沟槽440c在其最窄部分处(在其外部热源表面的顶部/边缘处)仅为在沟槽最宽部分处的一半宽。应当理解，张开的舌部和沟槽可通过例如使燕尾元件的相对位置相反、将它们非纵向定向和/或提供其它相互配合舌部/沟槽几何形状而用不同方式构造。
图4C-4D分别示出热源740的端视图以及具有隔热材料742的热源740的纵剖视图。这些元件构造成互锁配合，隔热件在点火端714处形成保持唇部或肩部742a。即，隔热材料742的面向内的表面包括具有突起742a的面向内的几何形状，突起742a构造成围绕热源740的互补形点火端直径减小圆柱段740a而配合。热源740的面向外的几何形状可包括构造成便于空气流动的大致细长圆形外部沟槽740d。热源740可包括一个或多个大致中心纵向通道741。
图4E-4F分别示出大致截锥形热源840的立体图以及具有隔热材料842的热源840的纵剖视图。这些元件构造成与形成大致截锥形空间的隔热件842的面向内的几何形状配合，该大致截锥形空间容纳热源840并与热源840互补配合。热源840的面向外的几何形状可包括构造成便于空气流动的大致细长圆形外部沟槽840d。在多个实施例中，五个至八个这种沟槽可提供理想的空气流动。该实施例和其它各实施例可包括仅参考本文各其它实施例所描述的特征。例如，热源840可包括一个或多个大致中心纵向通道841。
图4G示出具有隔热材料942的热源940的纵剖视图。这些元件构造成与形成大致柱形空间的隔热件942的面向内的几何形状配合，该大致柱形空间容纳热源940并与热源940互补配合。热源940包括与点火端914相对的张开的基部940e，该张开的基部940e构造成将其纵向保持在隔热件942内。
在一个具体实例中，隔热材料可构造成包括约50(重量)％的烤烟烟片、约25(重量)％的水溶性烤烟茎提取物、以及约25(重量)％的木浆。在形成片之后，该材料可用约5至约15％的氯化铵(NH4Cl)、或约5％NH4Cl和5％的碳酸氢钠的50/50混合物进行处理。隔热材料可在标准长网造纸机上制造成片。片状隔热件可包括约50至约150cfm的孔隙率、约80至约150gsm的基础重量、约2000至约3000gsm的拉伸强度。
在另一实例中，隔热材料可构造成包括约40(重量)％的烤烟烟片、约20(重量)％的水溶性烤烟茎提取物、约20(重量)％的木浆、以及约20(重量)％的c-玻璃纤维。在形成片之后，该材料可用约5至约15％的氯化铵(NH4Cl)、或约5％NH4Cl和5％的碳酸氢钠的50/50混合物进行处理。隔热材料可在标准长网造纸机上制造成片。片状隔热件可包括约50至约150cfm的孔隙率、约80至约150gsm的基础重量、约2000至约3000gsm的拉伸强度。
在又一实例中，隔热材料可构造成包括约40(重量)％的烤烟烟片、约20(重量)％的水溶性烤烟茎提取物、约20(重量)％的木浆、以及约20(重量)％的碳纤维。在形成片之后，该材料可用约5至约15％的氯化铵(NH4Cl)、或约5％NH4Cl和5％的碳酸氢钠的50/50混合物进行处理。隔热材料可在标准长网造纸机上制造成片。片状隔热件可包括约50至约150cfm的孔隙率、约80至约150gsm的基础重量、约2000至约3000gsm的拉伸强度。
用于隔热件的火焰/燃烧延迟材料和添加剂可包括二氧化硅、碳、陶瓷、金属纤维和/或颗粒。当处理纤维素或诸如举例来说棉花之类的其它纤维时，硼酸或各种有机磷化合物可提供理想的阻燃性能。此外，各种有机物或金属纳米颗粒可赋予理想的阻燃特性，如磷酸氢二铵和/或其它盐也可以。其它有用的材料可包括有机磷复合物、硼砂、水合氧化铝、石墨、三聚磷酸钾、二季戊四醇、季戊四醇、以及多元醇。可使用诸如含氮的膦酸的盐类、磷酸一铵、聚磷酸铵、溴化铵、氯化铵、硼酸铵、乙醇硼酸铵(ethanolammoniumborate)、氨基磺酸铵、卤化有机复合物、硫脲、以及锑的氧化物的其它材料，但不是优选制剂。在用于隔热件、基材材料和其它部件阻燃剂、阻烧剂和/或阻烧焦剂材料的每个实施例中(无论是单独还是彼此和/或与其它材料组合)，最佳地提供理想的特性而没有不理想的漏气或熔融型特性。
通过上述工艺中的任一工艺所制成的隔热件织物较佳地具有足够的氧气扩散能力以在所期望的使用时间期间维持对诸如卷烟的抽吸制品点燃。因而，隔热件纤维较佳地其构造是多孔的。在编织、织造或织造和编织组合构造中，所需的孔隙率可以通过将组件机械构造成在纤维之间留下足够(理想尺寸的)间隙、以允许氧气扩散到热源来进行控制。对可能没有足够的空隙以促进均匀的持久燃烧的非制造织物，可通过本领域已知的方法在隔热件内穿孔来实现附加的孔隙率，这些方法包括例如热或冷针穿孔、火焰穿孔、压花、激光切割、钻孔、刀片切割、化学穿孔、冲孔和其它方法。缓冲区和隔热件中的每个可包括：织造、编织或其组合的非玻璃材料；发泡金属材料；发泡陶瓷材料；发泡陶瓷金属复合材料；以及它们的任意组合，且隔热件内的材料可与缓冲区内的材料相同或不同。
气雾形成材料可以改变，并且可以使用各种气雾形成材料的混合物，比如可以是调味剂(包括各种改变抽吸制品的主气雾流的感觉和/或感官特征或性质的各种材料)，包裹材料、嘴端件、过滤元件、滤棒成型纸、接装纸材料的各种组合和变型。参照Crooks等人的美国专利申请公开第2007/0215167号阐述了这些部件的代表类型，该公开以参见的方式纳入本文。
基材材料可包括有通常主要由烟草组成的某种形式的烟草，并可几乎完全由全烟草材料提供。基材材料的形式可以变化。在某些实施例中，采用实质上常规的填料形式(例如切丝填料)的基材材料。基材材料可以其它方式形成为所要求的构造。基材材料可采用授予Pryor等人的美国专利第4,807,809号中所总地阐述的技术类型，以集拢起来的卷材或片材的形式使用，该专利全文以参见的方式纳入本文。基材材料可采用授予Raker的美国专利第5,025,814号中所总地阐述的技术类型，用来形成为切成多个纵向延伸条带的卷材或片材的形式，该专利全文以参见的方式纳入本文。基材材料可具有松松地卷拢起来的片材的形式，以使螺旋形的空气通道纵向地延伸穿过气雾产生材料段。代表性类型的含有基材材料的烟草可由各种烟草类型的混合物制造；或由一种主要类型的烟草制造(例如，主要由白肋烟构成的模铸片型或纸型再造的烟草，或主要由东方烟草构成的流延片型或纸型再造的烟草)。
基材材料还可用烟草添加剂进行处理，添加剂是制造卷烟传统使用的类型，诸如加料和/或加香成分。参见例如Crooks等人的美国专利公开2004/0173229中阐述的部件类型，该公开全文以参见的方式纳入本文。
气雾形成材料与基材材料(例如，烟草材料)接触的方式可以变化。在制造这些材料过程中，气雾形成材料可施加到所形成的烟草材料上，或可包含在经加工的烟草中。气雾形成材料可溶解或分散在水成液体中、或其它合适的溶剂或液体载体中，并喷射到基材材料上。参见例如Nestor等人的美国专利申请公开第2005/0066986号，该专利全文以参见的方式纳入本文。相对于基材材料干重量所采用的气雾形成材料的数量可以变化。采用传统类型的自动化卷烟制造设备可能难于将包括过高水平气雾形成材料的材料加工成卷烟杆。
流延片材类型的材料可包含相对高水平的气雾形成材料。使用纸制类型的工艺制造的再造烟草可包括中等水平的气雾形成材料。烟草条和烟草切丝填料可包括较少量的气雾形成材料。可在本发明的范围内使用包括集拢、层叠、层叠金属/金属的、条状、诸如氧化铝珠的小珠、开孔泡沫、发泡整料、透气性基体以及其它材料在内的各种纸质和非纸质基材。参见例如各为Clearman的美国专利第5,183,062号、第5,203,355号和第5,588,446号，每个专利以参见的方式纳入本文。
在一个实施例中，基材可构造成用本文参照图5讨论的不包括流延片材构造的新型多层形式，图5是具有点火端514和嘴端517的卷烟510的纵剖视图。基材555(可用在诸如参照图1和图2所讨论的其它实施例中)包括可缝合在一起的多层结构。
大致圆柱形或其它形状的基材芯部563可对中定位在基材555内。芯部563可包括织物(可用丙三醇处理)，并可包括开口纵向通道566。第一外层593可围绕基材芯部563同轴(即大致环绕)设置。第一外层593可构造成包括诸如棉或人造丝的织物材料。织物较佳地用丙三醇进行处理，使得丙三醇吸收到织物内，该织物还可包括一种或多种阻燃剂、阻烧剂和/或阻烧焦剂。第一外层593可构造成包括具有一层或多层的多层结构的多层。
中间层592可围绕第一外层593大致同轴/同心设置。中间层592构造为一层芳香烟草纸592。烟草纸可用调味剂处理，调味剂包括已知用于处理切丝烟草、烟草纸的那些，且通常在烟草领域内以及尚待开发的制剂。较佳的调味剂将有助于提供包括理想味道和芳香的主气雾流。第二外层591可围绕中间层592同轴设置。像第一外层593一样，第二外层可构造成包括具有一层或多层的多层结构的多层。而且，其可由佳地用丙三醇进行处理、使得丙三醇吸收到织物内的织物构造，该织物还可包括一种或多种阻燃剂、阻烧剂和/或阻烧焦剂。
在这种实施例中，第一外层593、第二外层591和/或中间层592的至少一部分可使用诸如金属材料(包括例如铝)的基材导热材料缝合在一起。缝合是制造非织造织物领域中已知的(例如使用倒钩针以将纤维缠结或以其它方式粘结在一起以形成非织造织物或幅材)。缝合工艺可用于形成三层基材(例如图5中示意性示出的)，包括通过将两层或多层的一个或多个部分结合在一起的至少一层第一外层593、至少一层中间层592以及至少一层第二外层591。导热材料会有助于将热量从生热段535以构造成从基材555产生理想的芳香和味道的方式传递。该结构可能优于流延片材基材，流延片材基材可能经受烧焦和/或引入不理想的味道、味觉香味等。参照图5的实施例中描述的甘油和层状结构的存在将有助于减少焦烧并使与烧焦相关的不想要的味道和/或芳香最少。具有该基材和其它基材的实施例可用于在点火端包括可抽吸材料的卷烟(例如，如图1)。
在又一些实施例中，气雾生成段的基材部分可包括挤压而成的或其它单体材料或者可由挤压而成的或其它单体材料构成。挤压基材可用本文参照其它挤压部分相同的方式形成。挤压而成的或其它单体材料可包括或可主要由烟草、丙三醇、水和粘结材料组成。在某些实施例中，单体基材可包括约10至约90重量％的烟草、约5至约50重量％的丙三醇、约1至约30重量％的水(干燥和切割之前)和约0至约10重量％的粘结剂。其还可包括诸如碳酸钙和/或石墨的填料。
对于挤压来说，该组分混合物可加载到一次投料压出机的桶内。桶的一端较佳地配装有用于将挤出物成形为塑料块的挤出模具。阴挤出模具可设有锥形表面以便于塑料块的顺利流动。这种模具可具有例如一个、五个、七个、十个或更多(或更少)的槽并为挤压物提供约5至约10mm的外径，但该外径可更大，且基材可不一定具有圆形横截面。一个或多个中心钢销可用于提供一个或多个相应中心通道，一个或多个相应中心通道可包括多达14个或更多穿过该挤出物的这种通道(例如如以下图6A-6D所示和下文讨论的)。这些通道可呈圆形和/或多边形横截面，包括提供具有大致蜂窝横截面外观的单体基材。
示例性挤压而成的和其它单体基材所具有的质量和密度构造成提供理想的香气和气流。单体整体基材具有在其外表面上的零至至少1至约15个槽/沟槽和穿过其本体的零至约14个纵向孔/通道。某些较佳实施例可包括至少一个大致中心通道，该至少一个大致中心通道直径约0.025至约0.1英寸。通常，这些通道可具有小于0.001至约0.1英寸的内径。具有多个内部通道的基材可挤压成具有蜂窝几何形状。可使用约3000lbs.的模具压力进行挤压。湿挤压棒较佳地放置在通风良好的托盘上约一小时，然后，可以小心地切成约5mm至约50mm的长度，同时较佳地优选保持挤出物的形状和轴向孔的完整性。基材单元的干重范围从约50至约1000mg。
挤压、干燥和切割成所需长度之后，可使用手动组装方法或卷烟制造机(例如豪尼机器公司(HauniMaschinenbauAG)的KDF或Protus)将基材组装到诸如诸如Eclipse型卷烟的分段式抽吸制品中。较小直径的单体基材元件可通过包裹、粘结组合或以其它方式组装在一起以用于对于本文的其它基材实施例所描述的抽吸制品中。较佳的基材包裹材料包括箔纸、大规格纸，滤棒成型纸和/或卷烟纸。
图6A示出包括多个外部沟槽602的大致圆柱形带槽/带沟槽的单体基材元件600。图6B示出包括穿过其长度纵向延伸的多个外部沟槽612和中心孔614的带沟槽单体基材元件610。如图6A-6B所示，各沟槽/槽不必彼此形状相同。图6C示出包括中心孔624的大致圆柱形不带沟槽的单体基材元件620(应当理解，在某些实施例中“中心孔”可能实际上偏离中心)。图6D示出不带沟槽的单体基材元件630，包括构造成蜂窝状形式并穿过其长度延伸的中心孔634和多个孔/通道636。
在一个实施例中，抽吸制品可用本文参照图7描述的单体基材763构成，图7是具有点火端714和嘴端718的卷烟710的纵剖视图。单体基材736(可用在诸如参照图1、2和5描述的其它实施例中)可通过适当的挤压方法形成并被显示为具有纵向延伸穿过其中的中心孔795。切割成一定长度的单体基材可包括卷烟总长的约1/16至约5/8，经常是其约1/10至约1/2(例如85mm或130mm长卷烟中10mm、12mm或50mm长的基材元件)。卷烟本体的基材段755包括设置在基材767与过滤件770之间的中空间隔管767。过滤件770示出为用滤棒成型纸772和水松纸778的叠置层构成。基材763和管767由包裹材料758围绕，包裹材料758可构造成例如导热材料(例如箔纸)、大规格纸、滤棒成型纸或卷烟纸。圆柱形包围包裹材料764(诸如卷烟纸或大规格纸)可设置成连接生热段735、中心基材段755和过滤段765。生热段735和其它部件可如构造成在本发明范围内实践的该实施例和其它实施例中在此和它处所述那样构造。
在另一实施例中，抽吸制品可用本文参照图8描述的细长单体基材863构成，图8是具有点火端814和嘴端818的卷烟810的纵剖视图。细长单体基材863(可用在其它实施例中)可通过任何适当的挤压方法形成并示出具有纵向延伸穿过其中的中心孔895。过滤件870示出为用滤棒成型纸872和水松纸878的叠置层构成。基材836由包裹材料858围绕，包裹材料858可构造成例如导热材料(例如箔纸)、大规格纸、滤棒成型纸或卷烟纸。圆柱形包围包裹材料(诸如卷烟纸或大规格纸)可设置成连接生热段835、中心基材段855(在该实施例中主要由基材构成)和过滤段865。生热段835和其它部件可如构造成在本发明范围内实践的该实施例和其它实施例中在此和它处所述那样构造。
在一个实施例中，抽吸制品可用本文参照图9描述的单体基材963构成，图9是具有点火端914和嘴端918的卷烟910的纵剖视图。单体基材963(可用在其它实施例中)可通过任何适当的挤压方法形成并示出为具有纵向延伸穿过其中的中心孔995。卷烟本体包括设置在基材967与过滤件970之间的烟草杆969。过滤件970示出为用滤棒成型纸972和水松纸978的叠置层构成。由基材963和烟草杆969形成的基材段955由包裹材料958围绕，包裹材料958可构造成例如导热材料(例如箔纸)、大规格纸、滤棒成型纸或卷烟纸。圆柱形包围包裹材料(诸如卷烟纸或大规格纸)可设置成连接生热段935、中心基材段955和过滤段965。生热段935和其它部件可如构造成在本发明范围内实践的该实施例和其它实施例中在此和它处所述那样构造。
在其它实施例中，可使用挤压而成的或其它单体基材来代替参照例如图1和2所讨论的基材。例如，在一个实施例中，图1的基材55可用具有一个或多个内部纵向通道和/或一个或多个外部沟槽的单体基材代替。可使用包括本领域已知的非蜂窝粗栓材料制成的穿孔过滤件、以及都在本发明范围内的现在已知和将来的其它过滤件构造的各种其它过滤件设计。卷烟的用挤压而成的或其它单体基材制造的其它部分也可根据本领域的状态进行改进，且仍在本发明的范围内实施。在以下实例中，整体基材包括约20至约60重量％的烟草、约20至约35重量％的丙三醇、约1至约20重量％的水以及约1至约4重量％的粘结剂。
实例1-抽吸制品中的挤压基材
在一个实施例中，约83-85mm长度的抽吸制品使用约12毫米长度的热源、根据本文所述的工艺挤压而成且长度约10mm的基材、基材与过滤件之间长度约50mm的中空/空管以及约10mm长的醋酸纤维素过滤件构成。示例性挤压基材形成有十个外部槽和0.032英寸的中心孔，且其包括以下组分：
组分 质量(g) 重量％
烤烟烟片 15 11.8％
白肋烟草 9 7.1％
土耳其烟草 6 39.4％
CaCo3 50 39.4％
丙三醇 40 31.5％
CMC(粘结剂) 2 1.6％
水 5 3.9％
可参照图7所示卷烟710的构造来理解实例1的抽吸制品的物理结构。
实例2-抽吸制品中的挤压基材
在另一实施例中，抽吸制品使用约12mm长的热源、根据本文所述工艺挤压且长度约50mm的基材以及约10mm长的醋酸纤维素过滤件构成，在基材与过滤件之间有最小间隔。示例性挤压基材形成有十个外部槽和0.032英寸的中心孔，且其包括以下组分：
组分 质量(g) 重量％
烤烟烟片 50 14.4％
白肋烟草 30 8.6％
土耳其烟草 20 5.8％
CaCo3 100 28.8％
丙三醇 80 23.1％
CMC(粘结剂) 12 3.5％
水 55 15.9％
可参照图8所示卷烟810的构造来理解实例2的抽吸制品的物理结构。
实例3-抽吸制品中的挤压基材
在另一实施例中，抽吸制品使用约12mm长的热源、根据本文所述工艺挤压且长度约10mm的基材、基材与过滤件之间长度约50mm的烟草杆以及约10mm长的醋酸纤维素过滤件构成。示例性挤压基材形成有十个外部槽和0.032英寸的中心孔，且其包括以下组分：
组分 质量(g) 重量％
烤烟烟片 15 11.8％
白肋烟草 9 7.1％
土耳其烟草 6 4.7％
CaCo3 50 39.4％
丙三醇 40 31.5％
CMC(粘结剂) 2 1.6％
水 5 3.9％
可参照图9所示卷烟910的构造来理解实例3的抽吸制品的物理结构。
实例4-抽吸制品中的挤压基材
在另一实施例中，抽吸制品使用约12mm长的热源、根据本文所述工艺挤压且长度约50mm的基材以及约10mm长的醋酸纤维素过滤件构成，在基材与过滤件之间有最小间隔。示例性挤压基材形成有十个外部槽和0.032英寸的中心孔，且其包括以下组分：
组分 质量(g) 重量％
烤烟烟片 100 28.8％
白肋烟草 60 17.3％
土耳其烟草 40 11.5％
CaCo3 0 0％
丙三醇 80 23.1％
CMC(粘结剂) 12 3.5％
水 55 15.9％
可参照图8所示卷烟810的构造来理解实例4的抽吸制品的物理结构。
实例5-抽吸制品中的挤压基材
在另一实施例中，抽吸制品使用约12mm长的热源、根据本文所述工艺挤压且长度约50mm的基材以及约10mm长的醋酸纤维素过滤件构成，在基材与过滤件之间有最小间隔。示例性挤压基材形成有十个外部槽和0.032英寸的中心孔，且其包括以下组分：
组分 质量(g) 重量％
烤烟烟片 100 28.0％
白肋烟草 60 16.8％
土耳其烟草 40 11.2％
石墨 10 2.8％
丙三醇 80 22.4％
CMC(粘结剂) 12 3.4％
水 55 15.4％
可参照图8所示卷烟810的构造来理解实例5的抽吸制品的物理结构。
实例6和7-具有T-1粘结剂的基材
在另一实例中，两种基材根据本文所述的工艺形成，且它们包括如下组分：
实例8和9-具有DAP的基材
在另一实例中，通过在加热混合器中将以下组分组合、然后挤压、压配或模制/浇铸而形成两种基材。各基材可包括以下组分的混合物：
组分 重量％(实例8) 重量％(实例9)
烟草 59.5％ 36.8％
DAP 2.1％ 2.0％
丙三醇 24.6％ 23.9％
水 13.8％ 16.4％
CaCO3 --- 20.9％
本发明的卷烟可进行空气稀释或通风使得用于空气稀释卷烟的空气稀释度的量可约10％至约80％。如这里所使用的，术语“空气稀释度”是指通过空气稀释装置吸入的空气体积与通过卷烟吸入并从卷烟嘴端部分流出的空气和气雾的总体积之比(表达为百分比)。较高的空气稀释度水平可用来减小气雾形成材料进入主气雾流内的转移效率。
本发明卷烟的较佳实施例在抽吸时产生可接受数量的抽吸。在标准抽吸条件下进行机器抽吸时，这种卷烟通常提供多于约6次抽吸，且一般多于约8次抽吸。在标准抽吸条件下进行抽吸时，这种卷烟通常提供少于约15次抽吸，且一般少于约12次抽吸。标准抽吸条件为2秒期间的35ml的抽吸量，抽吸间隔为58秒。
本发明卷烟产生的气雾是包括诸如蒸汽、气体、悬浮颗粒等的含有空气的成分的气雾。可从某种形式的燃烧烟草(以及可选地燃烧以产生热量的其它成分)、通过加热烟草和烧焦烟草(或以其它方式使烟草经受某种形式的焖烧)使烟草热分解；以及通过使气雾形成剂蒸发而产生气雾成分。这样，气雾可含有挥发性的成分、燃烧产物(例如，二氧化碳和水)、不完全燃烧产物以及高温热解的产物。
也可通过燃烧某种形式烟草(和可选的是燃烧产生热量的其它成分)产生的施加在定位成与燃烧的烟草和燃烧的其它成分保持热交换的关系是基材上的热量作用来产生气雾成分。气雾成分也可由于生热段对气雾生成段的作用通过气雾产生系统产生。在某些实施例中，气雾生成段的各成分具有这样的总体组成并定位在抽吸制品内，以在正常使用情况下使这些组分往往不经受很大程度热解(例如，由于燃烧、阴燃或高温热解)。
示出各实施例的附图不一定是按比例的。某些附图可能具有为了强调而放大的某些细节，且任何不同数量和比例的部件不应诠释为限制、除非一个或多个权利要求这样指定。本领域的技术人员会理解在可在本发明的范围内实施此未明确说明的各实施例，包括本文对不同实施例所描述的特征可彼此和/或与目前已知或将来开发的技术组合，而仍保持在在此提出的权利要求书的范围内。因此意味着前述详细说明应认为是说明性的而非限制。而且，应当理解，以下权利要求书，包括所有等同物用于定义本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种卷烟，包括：
点火端和嘴端；
嘴端件段，所述嘴端件段设置在所述嘴端；
气雾生成系统，所述气雾生成系统设置在所述点火端与所述嘴端件段之间，所述气雾生成系统包括：
生热段，所述生热段设置在所述点火端并具有包括热源和阻燃材料的隔热层的长度，所述热源构造成通过所述点火端的点燃而启用，所述隔热层围绕所述热源设置；
气雾生成段，所述气雾生成段包含气雾形成材料，所述气雾生成段具有一定长度且设置在所述生热段与所述嘴端之间，但与所述生热段和所述嘴端在物理上分开，其中所述气雾生成段包括基材，所述基材包括：
中心芯部，
围绕所述芯部同轴设置的丙三醇处理纤维的第一外层，
围绕所述第一外层同轴设置的中间层，所述中间层包括芳香烟草纸，以及
围绕所述中间层同轴设置的丙三醇处理纤维的第二外层，其中所述第一层、中间层和第二层中的至少一部分用基材导热材料缝合在一起；以及
一片外包裹材料，所述一片外包裹材料定向成提供如下外裹件：(i)在所述气雾生成段长度的至少一部分上围绕所述气雾生成段以及(ii)在所述生热段的长度上围绕所述生热段；这些段通过所述外裹件连接在一起以提供卷烟杆；以及
所述嘴端件段使用水松纸材料而连接到所述卷烟杆。
2.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，所述基材第一外层包括多层。
3.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，所述基材第二外层包括多层。
4.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，所述生热段和所述气雾生成段以彼此热交换关系设置，且所述隔热件提供围绕所述热源的至少一部分的隔热层。
5.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，所述基材导热材料包括铝。
6.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，所述第一外层和所述第二外层中的至少一个包括人造丝。
7.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，所述第一外层和所述第二外层中的至少一个包括棉。
8.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，还包括所述生热段与所述气雾生成段之间的缓冲区。
9.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，所述隔热层还包括c-玻璃纤维。
10.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，所述隔热层包括碳纤维材料。
11.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，还包括：可抽吸段，所述可抽吸段设置在所述点火端，所述可抽吸段具有一定长度且包括由包裹材料所围绕的可抽吸材料。
12.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，所述中心孔包括开口空间。
13.如权利要求1所述的卷烟，其特征在于，所述热源包括含碳的发泡结构。
14.一种卷烟，包括：
点火端和嘴端；
可抽吸段，所述可抽吸段设置在所述点火端，所述可抽吸段具有一定长度且包括由包裹材料所围绕的可抽吸材料；
气雾生成系统，所述气雾生成系统设置在所述点火端与所述嘴端之间，所述气雾生成系统包括：
生热段，所述生热段与所述可抽吸段相邻，所述生热段具有一定长度并包括构造成通过所述可抽吸材料的燃烧启用的热源和围绕所述热源设置的阻燃材料的隔热层；
气雾生成段，所述气雾生成段包含气雾形成材料，所述气雾生成段具有一定长度且设置在所述生热段与所述嘴端之间，但与所述生热段和所述嘴端在物理上分开，其中所述气雾生成段包括基材，所述基材包括：
中心芯部，
围绕所述芯部同轴设置的丙三醇处理纤维的第一外层，
围绕所述第一外层同轴设置的中间层，所述中间层包括非流延片材芳香烟草纸，以及
围绕所述中间层同轴设置的丙三醇处理纤维的第二外层，其中所述第一层、中间层和第二层中的至少一部分用金属基材导热材料缝合在一起；以及
一片外包裹材料，所述一片外包裹材料定向成提供如下外裹件：(i)在所述气雾生成段长度的至少一部分上围绕所述气雾生成段，(ii)在所述生热段的长度上围绕所述生热段以及(iii)在所述可抽吸段的至少一部分上围绕所述可抽吸段；这些段通过所述外裹件连接在一起以提供卷烟杆；以及
所述嘴端件段使用水松纸材料而连接到所述卷烟杆。
15.如权利要求14所述的卷烟，其特征在于，所述基材第一外层和所述第二外层中的至少一个包括多层。
16.如权利要求14所述的卷烟，其特征在于，所述生热段和所述气雾生成段以彼此热交换关系设置，且所述隔热件提供围绕所述热源的至少一部分的隔热层。
17.如权利要求14所述的卷烟，其特征在于，所述基材导热材料包括铝。
18.如权利要求14所述的卷烟，其特征在于，所述第一外层和所述第二外层中的至少一个包括人造丝。
19.如权利要求14所述的卷烟，其特征在于，所述第一外层和所述第二外层中的至少一个包括棉。
20.一种卷烟，包括：
点火端和嘴端；
可抽吸段，所述可抽吸段设置在所述点火端，所述可抽吸段具有一定长度且包括由包裹材料所围绕的可抽吸材料；
气雾生成系统，所述气雾生成系统设置在所述点火端与所述嘴端之间，所述气雾生成系统包括：
生热段，所述生热段与所述可抽吸段相邻，所述生热段具有一定长度并包括构造成通过所述可抽吸材料的燃烧启用的热源和围绕所述热源设置的阻燃材料的隔热层；
气雾生成段，所述气雾生成段包含气雾形成材料，所述气雾生成段具有一定长度且设置在所述生热段与所述嘴端之间，但与所述生热段和所述嘴端在物理上分开，其中所述气雾生成段包括基材，所述基材包括：
中心芯部，
围绕所述芯部同轴设置的丙三醇处理纤维的第一外层，所述第一外层包括多层，
围绕所述第一外层同轴设置的中间层，所述中间层包括非流延片材芳卷烟草纸，以及
围绕所述中间层同轴设置的丙三醇处理纤维的第二外层，所述第二外层包括多层，其中所述第一层、中间层和第二层中的至少一部分用金属基材导热材料缝合在一起；以及
一片外包裹材料，所述一片外包裹材料定向成提供如下外裹件：(i)在所述气雾生成段长度的至少一部分上围绕所述气雾生成段，(ii)在所述生热段的长度上围绕所述生热段以及(iii)在所述可抽吸段的至少一部分上围绕所述可抽吸段；这些段通过所述外裹件连接在一起以提供卷烟杆；以及
所述嘴端件段使用水松纸材料连接到所述卷烟杆。
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