CN111954471A - 具有带热控制元件的包装材料的气溶胶生成制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于与具有加热元件(320)的气溶胶生成装置(310)一起使用的加热式气溶胶生成制品(10)(110)(210)，所述加热式气溶胶生成制品(10)(110)(210)包括：气溶胶生成基质条(20)；以及至少部分地限定所述气溶胶生成基质条(20)的包装材料(60)(160)(260)，所述包装材料(60)(160)(260)包括在至少一个表面上的热控制元件(62)(162)(262)。热控制元件(62)(162)(262)包括可热收缩材料的一个或多个周向带(66)(166)(266)，其中在将可热收缩材料加热到高于其收缩温度的温度时，可热收缩材料的一个或多个周向带中的每一个的内半径与在加热之前的相应的周向带的内半径相比减小至少20％。因此，气溶胶生成基质(20)的在所述热控制元件(62)(162)(262)下面的部分变形，使得所述气溶胶生成制品(10)(110)(210)的抽吸阻力(RTD)增大。收缩温度在约180摄氏度与约300摄氏度之间。

Description

具有带热控制元件的包装材料的气溶胶生成制品
本发明涉及并入了具有热控制元件的包装材料的加热式气溶胶生成制品，并且涉及包括此类加热式气溶胶生成制品的气溶胶生成系统。
气溶胶生成制品是本领域已知的，在所述气溶胶生成制品中的气溶胶生成基质(诸如，含烟草的基质)被加热而不是被燃烧。通常，在此类加热式吸烟制品中，通过将热量从热源传递到物理地分离的气溶胶生成基质或材料来生成气溶胶，所述气溶胶生成基质或材料可以定位成与热源接触，在热源的内部、周围或下游。在使用气溶胶生成制品期间，挥发性化合物通过从热源的热传递而从气溶胶生成基质中释放，并夹带在通过气溶胶生成制品抽吸的空气中。随着所释放的化合物冷却，所述化合物凝结以形成气溶胶。
许多现有技术的文献公开了用于消耗或抽吸加热式气溶胶生成制品的气溶胶生成装置。此类装置包括例如电加热式气溶胶生成装置，其中通过将热量从气溶胶生成装置的一个或多个电加热元件传递到加热式气溶胶生成制品的气溶胶生成基质来生成气溶胶。此类电加热式气溶胶生成装置的一个优点是它们显著减少侧流烟气。
在此类气溶胶生成装置中，加热元件通常被构造成在已被制造商选择的限定温度范围内加热气溶胶生成基质，以提供来自气溶胶生成制品的最佳气溶胶释放曲线。因此，气溶胶生成制品和气溶胶生成装置特别适用于彼此结合使用。
然而，在气溶胶生成制品意外或有意地与不兼容(非兼容)气溶胶生成装置一起使用的情况下，不太可能向消费者提供最佳气溶胶释放曲线。不兼容装置中的加热元件的构造通常不同于兼容装置的构造，因此气溶胶生成基质的加热形式可能不同。此外，在相同的温度范围内，加热器可能无法以相同的方式操作，因此，将不会在与兼容装置中的温度曲线相同的温度曲线下加热气溶胶生成基质。因此，从基质释放的气溶胶的特性将不符合制造商的预期。因此，消费者的体验可能因将气溶胶生成制品与不兼容装置一起使用而受到不利影响。
当在将气溶胶生成基质加热到比预期更高的温度的装置中使用气溶胶生成制品，使得基质的至少一部分过热时，可能会产生特别的问题。例如，当适于由内部加热元件加热的气溶胶生成制品改为用在从外部加热气溶胶生成制品的气溶胶生成装置中时，这种情况可能发生。在使用期间从外部加热基质的这种装置通常需要高得多的操作温度，因此至少基质的外部部分可能被加热到比使用内部加热元件提供的温度高得多的温度。
期望提供一种气溶胶生成制品的新型布置，其防止气溶胶生成制品与不兼容的气溶胶生成装置一起使用，尤其是防止气溶胶生成制品与将气溶胶生成基质加热到比预期更高的温度的不兼容装置一起使用。还期望提供气溶胶生成制品的这种新型布置，其不会不利地影响气溶胶生成制品在正常加热条件下在兼容装置中的使用。如果可以在不显著影响气溶胶生成制品的构造或用于生产气溶胶生成制品的方法和设备的情况下容易地提供气溶胶生成制品的这种新型布置，那么将是尤其期望的。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于与具有加热元件的气溶胶生成装置一起使用的加热式气溶胶生成制品，所述加热式气溶胶生成制品包括：气溶胶生成基质条；以及至少部分地限定所述气溶胶生成基质条的包装材料，所述包装材料包括在所述包装材料的至少一个表面上的热控制元件。热控制元件包括可热收缩材料的一个或多个周向带，其中在将可热收缩材料加热到高于其收缩温度的温度时，可热收缩材料的一个或多个周向带中的每一个的内半径与加热之前的相应的周向带的内半径相比减小至少20％。因此，气溶胶生成基质的在热控制元件下方的部分变形，使得气溶胶生成制品的抽吸阻力(RTD)增大。
根据本发明的第二方面，提供了一种气溶胶生成系统，其包括：如上文限定的根据本发明的第一方面的气溶胶生成制品；以及适于接收气溶胶生成制品的气溶胶生成装置。气溶胶生成装置包括被构造成在使用期间加热气溶胶生成材料条的加热器元件，其中加热器元件在使用期间被控制以在最大操作温度以下操作。气溶胶生成制品的热控制元件适于使得当加热元件在最大操作温度以下操作时，在使用气溶胶生成系统期间不超过可热收缩材料的收缩温度。
如本文所使用的，术语“加热式气溶胶生成制品”是指用于产生气溶胶的气溶胶生成制品，该气溶胶生成制品包含气溶胶生成基质，该气溶胶生成基质旨在被加热而不是燃烧以便释放可形成气溶胶的挥发性化合物。这些制品通常被称为“加热但不燃烧”产品。
如本文所使用的，术语“气溶胶生成基质”是指能够在加热时释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质。由本文描述的气溶胶生成制品的气溶胶生成基质生成的气溶胶可以是可见的或不可见的，并且可以包含蒸汽(例如，呈气态的物质的细颗粒，其在室温下通常为液体或固体)以及冷凝蒸汽的气体和液滴。
如本文所使用，术语“可热收缩材料带”是指在加热到高于“收缩温度”时快速收缩的材料的环形环或管。用于形成本发明的包装材料中的可热收缩材料的周向带的合适热收缩管材将对本领域技术人员是已知的，并且合适材料的示例在下文中提供。
如本文所使用，术语“抽吸阻力”(RTD)是指在22摄氏度和101千帕(760托)下以17.5毫升/秒的速率迫使空气通过受测试对象的全长所需的压力。抽吸阻力以毫米水柱单位(mmWG或mm H2O)表示并且根据ISO 6565:2011测量。
如本文所使用的，术语“条”是指具有大致多边形横截面并且优选地具有圆形、卵形或椭圆形横截面的大致圆柱形的元件。
如本文所用，术语“纵向”是指对应于气溶胶生成制品的主纵向轴线的方向，该方向在气溶胶生成制品的上游端与下游端之间延伸。在使用过程中，空气在纵向方向上被抽吸穿过气溶胶生成制品。术语“横向”是指垂直于纵向轴线的方向。
如本文所用，术语“上游”和“下游”描述气溶胶生成制品的元件或元件的部分相对于气溶胶在使用过程中输送通过气溶胶生成制品的方向的相对位置。
根据本发明的气溶胶生成制品适合于在包括电加热式气溶胶生成装置的气溶胶生成系统中使用，所述电加热式气溶胶生成装置具有用于加热气溶胶生成基质的内部加热元件。例如，根据本发明的气溶胶生成制品在包括电加热式气溶胶生成装置的气溶胶生成系统中具有特定应用，所述电加热式气溶胶生成装置具有适于被插入到气溶胶生成基质条中的内部加热器叶片。在现有技术中，例如在欧洲专利申请EP-A-0 822 670中描述了这种类型的气溶胶生成制品。
如本文所使用的，术语“气溶胶生成装置”是指包括加热元件的装置，所述加热元件与气溶胶生成制品的气溶胶生成基质相互作用以生成气溶胶。
如上所述，根据本发明的气溶胶生成制品在限定气溶胶生成基质的包装材料的至少一个表面上并入了热控制元件，其中热控制元件包括可热收缩材料的一个或多个周向带。热控制元件提供了防止在不兼容装置中使用气溶胶生成制品的安全且有效的手段，所述不兼容装置将气溶胶生成制品加热到远高于期望的操作温度范围。因此，热控制元件提供了防止气溶胶生成制品过热的手段。
围绕气溶胶生成基质的外部将热控制元件定位在包装材料上使得特别对如上所述的由于使用具有在外部加热气溶胶生成基质的外围加热器的不兼容装置造成的气溶胶生成制品的过热进行响应。
热控制元件适于使得在对应于可热收缩材料的收缩温度的定义的阈值温度以上，可热收缩材料的一个或多个周向带的内半径显著降低以“激活”热控制元件。可热收缩材料的一个或多个带的径向收缩导致下面的气溶胶生成基质被压缩。下面的气溶胶生成基质的这种压缩和变形使消费者难以或不可能通过气溶胶生成制品抽吸空气，从而增加气溶胶生成制品的抽吸阻力(RTD)。这样，消费者将被警告其正试图将气溶胶生成制品与不兼容气溶胶生成装置一起使用的事实，且将不能继续抽吸气溶胶生成制品。
如下文更详细地论述的，选择具有适当收缩温度的形成热控制元件的带的可热收缩材料，所述适当的收缩温度将仅在气溶胶生成制品过热，即加热到预期的操作温度范围以上时达到或超过。换句话说，可热收缩材料的一个或多个带将仅在过大操作温度下收缩。当气溶胶生成基质被加热到由制造商确定的最大所需温度以上时，热控制元件被激活的阈值温度将对应于在并入热控制元件的包装材料的表面处达到的温度。
有利地，当在兼容的气溶胶生成装置中正常加热根据本发明的气溶胶生成制品时，热控制元件的存在将不会对消费者体验产生可察觉的影响。具体地说，热控制元件不应对气溶胶生成制品的RTD，或对在使用期间从下面的气溶胶生成基质产生的气溶胶的组成和性质产生影响。
包括可热收缩材料的一个或多个带的热控制元件可以方便地并入到限定气溶胶生成制品的气溶胶生成基质的包装材料中，而不影响制品的其他部件的布置。此外，热控制元件可以在将包装材料施加在气溶胶生成基质周围之前方便地并入到包装材料中。因此，包括热控制元件不应显著影响气溶胶生成制品的制造。因此，可使用现有的高速方法和设备有利地制造根据本发明的气溶胶生成制品。
如上所定义，可热收缩材料的一个或多个带的收缩使得每个带的内半径与加热气溶胶生成基质之前所述带的原始内半径相比减小至少约20％。这是为了确保气溶胶生成基质发生足够变形，以致气溶胶生成制品的RTD将受到激活热控制元件的显著影响。优选地，在加热到高于可热收缩材料的收缩温度的温度时，可热收缩材料的一个或多个周向带的内半径与加热之前的相应周向带的内半径相比减小至少约30％。
替代性地或者另外，在加热到高于可热收缩材料的收缩温度的温度时，可热收缩材料的一个或多个周向带的内半径与加热之前的相应周向带的内半径相比减小优选地不超过约50％。
这些径向收缩的值对应于带在气溶胶生成基质上的合适位置时的收缩。由带实现的收缩程度可取决于下面的气溶胶生成基质的性质，并且气溶胶生成基质将在一定程度上抵抗收缩。由带独立于气溶胶生成基质实现的收缩程度例如可根据“收缩率”定义，通常将较高。
如上所述，由于下面的气溶胶生成基质的压缩，可热收缩材料的一个或多个周向带的径向收缩具有增大气溶胶生成制品的RTD的效应。RTD的增大应足够大，使得消费者可检测到，以提醒他们气溶胶生成制品的非预期使用。例如，RTD的增大可以为至少30mm H2O或至少50mm H2O，这取决于在正常操作条件下提供的RTD。
优选地，RTD增加到使消费者非常困难或优选地基本上不可能继续通过气溶胶生成制品抽吸空气的水平。优选地，RTD因此增加至高于约130mm H2O，更优选地高于约140mmH2O，最优选地高于约150mm H2O。
RTD可以增加至约300mm H2O。替代性地，RTD可以增大至约250mm H2O。替代性地，RTD可以增大至约200mm H2O。替代性地，RTD可以增大至约180mm H2O。RTD的此上限足以使气溶胶生成制品基本上不可用，就这种意义而言，RTD的此上限使消费者非常难以通过气溶胶生成制品抽吸空气。
优选地，在激活热控制元件之前气溶胶生成制品的RTD在约80mm H2O与约90mm H2O之间。
形成热控制元件的可热收缩材料的一个或多个周向带可设置在包装材料的内表面上、包装材料的外表面上或包装材料的内表面和外表面两者上。在某些实施例中，可能优选的是，在包装材料的内表面上设置热控制元件，以最大限度地减少可热收缩材料的带对消费者的可见性。
每个周向带优选地由施加到包装材料的适当表面的可热收缩材料层提供。例如，可热收缩材料可以在包装材料的制造期间通过层合并入到包装材料的表面上。可热收缩材料层将在包装材料围绕气溶胶生成基质周向包裹时形成限定气溶胶生成基质的带或环。优选地，每个带围绕气溶胶生成基质一直在周向上延伸，以形成环形带或环，使得带的收缩对下面的气溶胶生成基质的压缩效应被最大化。
优选地，形成每个周向带的可热收缩材料层具有小于约0.5毫米、更优选地小于约0.3毫米且更优选地小于约0.2毫米的径向厚度。选择相对薄的可热收缩材料层可有利地优化热控制元件的热敏感性。此外，可最大限度地减少并入热控制元件对气溶胶生成制品的总尺寸的影响。
替代地或另外，形成每个周向带的可热收缩材料层的径向厚度为至少约0.05毫米。这确保了可以由可热收缩材料带提供足够的压缩力，以实现气溶胶生成制品的RTD的所需增加。
优选地，包括可热收缩材料的一个或多个周向带的热控制元件沿着气溶胶生成基质条的长度的至少约50％延伸，更优选地沿着所述长度的至少约75％延伸。在一些实施例中，热控制元件沿着气溶胶生成基质的长度的100％延伸。这基于对热控制元件的最上游部分与热控制元件的最下游部分之间的纵向距离(包括带之间设置的任何空间)的测量。
替代地或另外，包括可热收缩材料的一个或多个周向带的热控制元件优选地覆盖气溶胶生成基质条的外表面积的至少约60％，更优选地至少约75％，并且最优选地至少约90％。这基于对由热控制元件覆盖的在热控制元件的最上游部分与热控制元件的最下游部分之间的总面积(包括带之间设置的任何空间)的测量。
通过沿着并围绕气溶胶生成基质条提供热控制元件的足够的覆盖，可在可热收缩材料带收缩时实现气溶胶生成基质的充分变形，以在激活热控制元件时引起RTD的所需增加。
可热收缩材料的一个或多个周向带在热控制元件中的布置可以例如根据所选择的可热收缩材料的特性而变化。在一些优选实施例中，热控制元件包括可热收缩材料的单个带。单个带可以仅沿着气溶胶生成基质条的一部分纵向延伸，或单个带可基本上沿着整个气溶胶生成基质条延伸。
在提供单个带的情况下，带的宽度优选地为至少约2毫米，更优选地为至少约3毫米。带的“宽度”对应于带在气溶胶生成制品的纵向方向上的尺寸。如上所述，在某些优选实施例中，可热收缩材料的单个带基本上沿着其全长限定气溶胶生成基质条，使得带的宽度对应于气溶胶生成基质条的长度。
在替代的优选实施例中，热控制元件包括可热收缩材料的多个周向带，所述多个周向带沿着气溶胶生成基质条的长度在纵向方向上间隔开。多个带的这种布置可有利地使得热控制元件作为整体能够在要由热控制元件覆盖(但使用比单个带覆盖条的相同比例所需的材料更少的材料)的气溶胶生成基质条的更大比例上整体延伸。
优选地，热控制元件包括沿气溶胶生成基质条的长度的至少一部分间隔开的可热收缩材料的约2个周向带与约8个周向带之间，更优选地约2个周向带与约5个周向带之间。
在设置可热收缩材料的多个周向带的情况下，所述带的宽度和厚度可以彼此基本上相同，或者所述带的宽度和厚度中的至少一者可以变化。
在设置可热收缩材料的多个周向带的情况下，每个带的宽度和带之间的间距可根据热控制元件中的带的总数来调整，以提供沿着气溶胶生成基质条的所需覆盖水平。优选地，每个带的宽度为至少1毫米，更优选地至少2毫米。
对于包括如上所述具有可热收缩材料的多个周向带的热控制元件的实施例，所有带可以由相同的可热收缩材料形成。替代性地，热控制元件可以包括：具有第一收缩温度的第一可热收缩材料的一个或多个周向带；以及具有第二收缩温度的第二可热收缩材料的一个或多个周向带，第二收缩温度高于第一收缩温度。例如，热控制元件可以包括第一可热收缩材料的单个带和第二可热收缩材料的单个带，其中所述带彼此相邻地、有空间或无空间地设置。替代性地，热控制元件可以包括第一可热收缩材料和第二可热收缩材料的多个交替带。
优选地，第二可热收缩材料的第二收缩温度比第一可热收缩材料的第一收缩温度高至少30摄氏度。
使用两种或更多种不同可热收缩材料的组合有利地使得能够为相同的气溶胶生成制品提供收缩温度范围，使得热控制元件可能在更广泛的过热条件范围下被激活。因此，热控制元件可以适于响应于将气溶胶生成制品与各种不同的不兼容装置一起使用而激活，所述不兼容装置可具有彼此不同的加热器位置和加热曲线。
对于本发明的任何实施例，每个周向带可以被设置成基本上垂直于气溶胶生成制品的纵向轴线，使得带的纵向覆盖与其宽度基本上对应。替代性地，每个周向带可以相对于气溶胶生成制品的纵向轴线围绕气溶胶生成基质条对角延伸，使得该带的纵向覆盖大于其宽度。通过这种布置，带沿着气溶胶生成基质条在纵向方向上以及围绕纵向方向周向地延伸。这可以改善热控制元件在气溶胶生成基质条上的总体覆盖，而不必必须增加所需材料的量。
应为热控制元件选择合适的可热收缩材料，其中可热收缩材料具有适当的收缩温度，以确保在气溶胶生成制品被加热到正常工作温度范围内时热控制元件不存在激活的风险，但使得可热收缩材料带在气溶胶生成制品被加热到高于此范围的温度时尽可能快地收缩。合适的可热收缩材料是熟知的，并且技术人员将易于能够根据预期热控制元件被激活的温度选择具有适当收缩温度的材料。
气溶胶生成制品预期用于包括加热器叶片的装置中，该加热器叶片插入气溶胶生成制品条中，并在内部加热气溶胶生成制品。气溶胶生成基质内的温度将随着与加热器叶片的径向距离的增加而降低，并且将通常在热控制元件将被定位的气溶胶生成基质条的表面处最低。使用热电偶，可以测量在气溶胶生成制品被加热到正常操作温度内时在包装材料处达到的温度，使得可以将热控制元件激活的阈值温度设置在此温度之上。
优选地，形成热控制元件的一个或多个周向带的可热收缩材料的收缩温度为至少约180摄氏度、更优选地至少约200摄氏度且最优选地至少约220摄氏度。此收缩温度范围将确保在正常操作条件下在加热气溶胶生成基质条期间不会激活热控制元件。
优选地，形成热控制元件的一个或多个周向带的可热收缩材料的收缩温度不超过约300摄氏度，更优选地不超过280摄氏度。这确保了热控制元件对将气溶胶生成基质加热到高于最大所需温度足够敏感。
优选地，可热收缩材料为聚合物材料，最优选地为热塑性聚合物材料。合适的聚合物材料将是技术人员已知的，但包括：低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯纤维素(LLDPE)、聚烯烃、增强聚乙烯树脂(EPE)及其组合。
优选地，可热收缩材料基本上是透明的。
优选地，可热收缩材料被构造成在气溶胶生成基质被内部加热到高于内部阈值温度的温度时或在气溶胶生成基质被外部加热到高于外部阈值温度的温度时达到或超过可热收缩材料的收缩温度，其中，所述内部阈值温度为至少约350摄氏度，并且其中，所述外部阈值温度低于约200摄氏度。这使得在气溶胶生成基质在气溶胶生成装置中预期内部加热期间可热收缩材料不被激活，但是使得在外部加热时可热收缩材料被激活。这确保了可热收缩材料在加热式气溶胶生成制品与不兼容气溶胶生成装置一起使用时被激活，但在制品与兼容气溶胶生成装置一起使用时不被激活。所述可热收缩材料对应于形成热控制元件的任何可热收缩材料。
“内部阈值温度”是指在内部加热气溶胶生成基质时气溶胶生成基质内的温度，在该温度下可热收缩材料达到或超过其对应的收缩温度。
“外部阈值温度”是指气溶胶生成基质在外部被加热时的外表面处的温度，在该温度下可热收缩材料达到或超过其对应的收缩温度。
内部阈值温度可以为至少约300摄氏度。替代性地，内部阈值温度可以为至少约400摄氏度。替代性地，内部阈值温度可以为至少约450摄氏度。
外部阈值温度可以低于约150摄氏度。替代性地，外部阈值温度可以低于约250摄氏度。替代性地，外部阈值温度可以低于约300摄氏度。替代性地，外部阈值温度可以低于约350摄氏度。替代性地，外部阈值温度可以低于约400摄氏度。替代性地，外部阈值温度可以低于约450摄氏度。
根据本发明的气溶胶生成制品可包括多个元件，包括组装在包装材料(例如卷烟纸)内的气溶胶生成基质条和热控制部件。
气溶胶生成基质条由气溶胶形成材料形成，该气溶胶形成材料特别优选地为均质化烟草材料。
如本文所用，术语“均质化烟草材料”涵盖由烟草材料颗粒的聚结形成的任何烟草材料。均质化烟草材料的片材或纤网通过使微粒烟草聚结而形成，该微粒烟草通过将烟草叶片和烟草叶梗中的一者或两者研磨或以其它方式粉末化而获得。另外，均质化烟草材料可包括少量的在烟草的处理、操作和运送期间形成的烟草尘、烟草细粒和其它微粒烟草副产品中的一种或多种。均质化烟草材料的片材可以通过浇铸、挤出、造纸工艺或本领域已知的其它任何合适的工艺来生产。
在优选的实施例中，条包括一个或多个均质化烟草材料片材，所述均质化烟草材料片材已聚集以形成塞并由外包装材料限定。如本文参考本发明所使用的，术语“片材”描述了宽度和长度基本上大于其厚度的层状元件。如本文参考本发明所使用的，术语“聚集”描述了基本上横向于气溶胶生成制品的纵轴盘旋、折叠或以其它方式压缩或收缩的片材。
有利地，气溶胶生成基质包括均质化烟草材料的聚集纹理化片材。如本文参考本发明所使用的，术语“纹理化片材”描述了已经卷曲、压花、凹陷、穿孔或以其它方式变形的片材。
使用均质化烟草材料的纹理化片材可有利地有利于均质化烟草材料片材聚集以形成气溶胶生成基质。
气溶胶生成基质可包括均质化烟草材料的聚集纹理化片材，该片材包括多个间隔开的凹口、突起、穿孔或它们的任何组合。
在某些优选的实施例中，气溶胶生成基质包括均质化烟草材料的聚集卷曲片材。如本文参考本发明所使用的，术语“卷曲片材”描述了具有多个大致平行的脊或波纹的片材。有利地，当已组装气溶胶生成制品时，大致平行的脊或波纹沿着气溶胶生成制品的纵向轴线延伸，或平行于所述纵向轴线延伸。这促进了均质化烟草材料的卷曲片材的聚集，以形成气溶胶生成基质。
然而，将认识到，用于包含在根据本发明的气溶胶生成制品的气溶胶生成基质中的均质化烟草材料的卷曲片材可以替代地或另外具有多个大致平行的脊或波纹，当已组装气溶胶生成制品时，所述脊或波纹与气溶胶生成制品的纵向轴线成锐角或钝角设置。
用于本发明的均质化烟草材料的片材可具有以干重计至少约40重量％、更优选地以干重计至少约50重量％、更优选地以干重计至少约70重量％、最优选地以干重计至少约90重量％的烟草含量。
优选地，均质化烟草材料的片材包含气溶胶形成剂。均质化烟草材料的片材可包含单种气溶胶形成剂。替代地，均质化烟草材料的片材可包含两种或更多种气溶胶形成剂的组合。
合适的气溶胶形成剂是本领域已知的，并包括但不限于：一元醇如薄荷醇，多元醇如三甘醇、1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，如单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯或三乙酸甘油酯；和一元、二元或多元羧酸的脂族酯，如十二烷二酸二甲酯、十四烷二酸二甲酯、赤藓糖醇、1,3-丁二醇、四甘醇、柠檬酸三乙酯、碳酸亚丙酯、月桂酸乙酯、三醋精、内消旋-赤藓糖醇、二醋精混合物、辛二酸二乙酯、柠檬酸三乙酯、苯甲酸苄酯、苯乙酸苄酯、香草酸乙酯、三丁酸甘油酯、乙酸月桂酯、月桂酸、肉豆蔻酸和丙二醇。
优选地，均质化烟草材料的片材具有以干重计大于5％的气溶胶形成剂含量。
均质化烟草材料的片材可具有以干重计约5％至约30％的气溶胶形成剂含量。
在一个优选的实施例中，均质化烟草材料的片材具有以干重计约20％的气溶胶形成剂含量。
用于本发明的均质化烟草材料的片材可包含一种或多种固有粘结剂(即烟草内源性粘结剂)、一种或多种非固有粘结剂(即烟草外源性粘结剂)或它们的组合，以帮助聚结微粒烟草。备选地或附加地，用于在气溶胶生成基质中使用的均质化烟草材料片材可包含其他添加剂，包括但不限于烟草和非烟草纤维、气溶胶形成剂、保湿剂、增塑剂、香料、填充剂、水性溶剂和非水性溶剂以及它们的组合。
包含在用于本发明的均质化烟草材料的片材中的合适外部粘结剂在本领域中是已知的，包括但不限于：树胶，例如瓜尔豆胶、黄原胶、阿拉伯胶和刺槐豆胶；纤维素粘结剂，例如羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素和乙基纤维素；多糖，例如淀粉；有机酸，例如藻酸；有机酸的共轭碱盐，例如海藻酸钠、琼脂和果胶；以及它们的组合。
包含在用于在气溶胶生成基质中使用的均质化烟草材料的片材中的合适非烟草纤维在本领域中是已知的，包括但不限于：纤维素纤维；软木纤维；硬木纤维；黄麻纤维以及它们的组合。在包含在用于在气溶胶生成基质中使用的均质化烟草材料的片材中之前，可以通过本领域已知的合适工艺对非烟草纤维进行处理，所述工艺包括但不限于：机械制浆；精制；化学制浆；漂白；硫酸盐制浆；及其组合。
用于本发明的均质化烟草的片材优选地具有在约70mm至约250mm，例如在约120mm至约160mm之间的宽度。优选地，均质化烟草材料的片材的厚度在约50微米至约300微米之间，更优选地在约150微米至约250微米之间。
用于在本发明的气溶胶生成制品中使用的均质化烟草的片材可通过本领域已知的方法(例如在国际专利申请WO-A-2012/164009A2中公开的方法)来制造。
在一个优选的实施例中，用于在气溶胶生成制品中使用的均质化烟草材料的片材由包含微粒烟草、瓜尔豆胶、纤维素纤维和甘油的浆料通过浇铸工艺来形成。
如上所述，作为使用均质化烟草材料的聚集片材的替代，气溶胶生成基质可由均质化烟草材料片材的多个条带或碎片形成。例如，气溶胶生成基质可以由在纵向上对准并聚集在一起且包装以形成气溶胶生成基质条的多个均质化烟草材料碎片形成。
均质化烟草材料的碎片的长度优选地在约10毫米与约20毫米之间，更优选地在约12毫米与约18毫米之间，更优选地在约14毫米与约16毫米之间，更优选地为约15毫米。备选地或附加地，均质化烟草材料的碎片的宽度优选地在约0.4毫米与约0.8毫米之间。
优选地，用来形成碎片的均质化烟草材料的片材的密度在约500毫克/立方厘米与约1500毫克/立方厘米之间，更优选地在约800毫克/立方厘米与约1200毫克/立方厘米之间，更优选地在约900毫克/立方厘米与约1100毫克/立方厘米之间，并且最优选地在约900毫克/立方厘米与约970毫克/立方厘米之间。
优选地，在气溶胶生成基质内的均质化烟草材料的碎片的堆密度在约0.4克/立方厘米与约0.8克/立方厘米之间，优选地在约0.5克/立方厘米与约0.7克/立方厘米之间，并且最优选地在约0.65克/立方厘米与约0.67克/立方厘米之间。
如上所述，均质化烟草材料可以通过浆料的浇铸形成。或者，均质化烟草材料可以通过另一合适的方法(例如挤出方法)形成。
如上文所述，气溶胶生成基质包括被包装材料限定的均质化烟草材料条，其中包装材料被设置在均质化烟草材料周围并与之接触，且并入了热控制元件。包装材料可以由能够被包装在均质化烟草材料周围以形成气溶胶生成基质的任何合适的片材材料形成。包装材料可以是多孔的或无孔的。优选地，包装材料是纸包装材料，但是替代地包装材料可以为非纸的。
气溶胶生成基质条的外径优选地近似等于气溶胶生成制品的外径。
优选地，气溶胶生成基质条具有至少5毫米的外径。气溶胶生成基质条可具有在约5毫米至约12毫米之间，例如，在约5毫米至约10毫米之间或在约6毫米至约8毫米之间的外径。在一个优选的实施例中，气溶胶生成基质条具有7.2毫米至10％以内的外径。
气溶胶生成基质条的长度可以在约7毫米与约15毫米之间。在一个实施例中，气溶胶生成基质条可具有约10毫米的长度。在一个优选的实施例中，气溶胶生成基质条的长度为约12毫米。
优选地，气溶胶生成基质条沿着该条的长度具有大致一致的横截面。特别优选地，气溶胶生成基质条具有大致圆形的横截面。
根据本发明的气溶胶生成制品优选地包括除了气溶胶生成基质条和热控制部件之外的一个或多个元件。例如，根据本发明的气溶胶生成制品还可以包括以下中的至少一个：烟嘴、气溶胶冷却元件和支撑元件，诸如中空醋酸纤维素管。例如，在一个优选的实施例中，气溶胶生成制品包括以线性顺序布置的如上所述的气溶胶生成基质条、位于紧邻气溶胶生成基质下游的支撑元件、位于支撑元件下游的气溶胶冷却元件，以及限定所述条、所述支撑元件和所述气溶胶冷却元件的外包装材料。
根据本发明的气溶胶生成系统包括如上文结合气溶胶生成装置详细描述的气溶胶生成制品，所述气溶胶生成装置适于在吸烟期间接收气溶胶生成制品的上游端。气溶胶生成装置包括加热元件，所述加热元件被构造成加热气溶胶生成基质以便在使用期间生成气溶胶。优选地，当气溶胶生成制品被插入到气溶胶生成装置中时，加热元件适于穿透气溶胶生成基质。例如，该加热元件优选地呈加热器叶片的形式。
在使用期间，加热元件被控制以在限定的操作温度范围(即，在最大操作温度以下)操作。气溶胶生成制品的热控制元件适于使得当加热元件在最大操作温度以下操作时，在气溶胶生成制品在气溶胶生成装置中正常使用期间不会达到形成热控制元件的一个或多个周向带的可热收缩材料的收缩温度。这确保了当气溶胶生成制品和气溶胶生成装置一起使用时，在正常使用期间将不会激活热控制元件。
优选地，气溶胶生成装置另外包括壳体、连接到加热元件的电源和配置成控制从电源到加热元件的电力供应的控制元件。
在WO-A-2013/098405中描述了用于在本发明的气溶胶生成系统中使用的合适的气溶胶生成装置。
现在将参考附图进一步描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的解开气溶胶生成基质的包装材料的气溶胶生成制品的示意性透视图；
图2示出了激活热控制元件之后图1的气溶胶生成制品的示意性透视图；
图3示出了根据本发明的第二实施例的解开气溶胶生成基质的包装材料的气溶胶生成制品的示意性透视图；
图4示出了激活热控制元件之后图3的气溶胶生成制品的示意性透视图；
图5示出了根据本发明的第三实施例的解开气溶胶生成基质的包装材料的气溶胶生成制品的示意性透视图；
图6示出了激活热控制元件之后图5的气溶胶生成制品的示意性透视图；
图7是包括气溶胶生成装置和根据本发明的气溶胶生成制品的气溶胶生成系统的示意性横截面图；以及
图8是图7的电加热式气溶胶生成装置的示意性横截面图。
图1中所示的气溶胶生成制品10包括同轴对准布置的四个元件：气溶胶生成基质20、支撑元件30、气溶胶冷却元件40和烟嘴50。气溶胶生成基质20由包装材料60限定，在下文中更详细地描述。其它元件中的每一个由对应的塞包装(未示出)限定。这四个元件依序布置且由外包装材料(未示出)限定以形成气溶胶生成制品10。气溶胶生成制品10具有使用者在使用期间插入到他或她的口中的近端或口端70，以及位于气溶胶生成制品10的与口端70相对的端部的远端80。
在使用中，空气由使用者从远端80通过气溶胶生成制品抽吸到口端70。气溶胶生成制品的远端80也可以被描述为气溶胶生成制品10的上游端，且气溶胶生成制品10的口端70也可以被描述为气溶胶生成制品10的下游端。气溶胶生成制品10的定位在口端70与远端80之间的元件可被描述为在口端70的上游，或替代地在远端80的下游。
气溶胶生成基质20位于气溶胶生成制品10的极远端或上游端。在图1所示的实施例中，气溶胶生成基质20包括卷曲均质化烟草材料的聚集片材。均质化烟草材料的卷曲片材包含甘油酯作为气溶胶形成剂。
气溶胶生成基质20由在内表面上包括热控制元件62的包装材料60限定。热控制元件62包括具有约200摄氏度的收缩温度的可热收缩材料的单层64，该单层覆盖包装材料60的整个内表面，并因此沿着气溶胶生成基质20的全长延伸。在组装好的气溶胶生成制品10中，可热收缩材料的层64与围绕气溶胶生成基质20的包装材料一起形成限定整个气溶胶生成基质20的带66。
在激活热控制元件62之前，可热收缩材料的带66具有基本上对应于下面的气溶胶生成基质20的外半径的内半径。因此，热控制元件62对RTD的影响可忽略，并且将不会影响气溶胶生成制品10的正常使用。
如果由于过度加热气溶胶生成制品10而在包装材料60的内表面上超过200摄氏度的收缩温度，则热控制元件62将激活并且可热收缩材料的带66将径向收缩，使得该带的内半径减小20％以上。如图2所示，带66的这种径向收缩导致气溶胶生成基质20的压缩和变形，这导致RTD增加到高于130mm H2O的水平。因此，消费者将难以通过气溶胶生成制品抽吸空气，并且将不再可能进一步使用气溶胶生成制品。
支撑元件30呈位于紧接气溶胶生成基质30下游并邻接气溶胶生成基质20的中空醋酸纤维素管的形式。支撑元件30将气溶胶生成基质20定位在气溶胶生成制品10的极远端80，使得它可被气溶胶生成装置的加热元件穿透。如在下面进一步描述的，当将气溶胶生成装置的加热元件插入到气溶胶生成基质20中时，支撑元件30处于适当位置以防止将气溶胶生成基质20在气溶胶生成制品10内向下游推向气溶胶冷却元件40。支撑元件30还作为间隔件以将气溶胶生成制品10的气溶胶冷却元件40与气溶胶生成基质20隔开。
气溶胶冷却元件40位于紧接支撑元件30下游并邻接支撑元件30。在使用中，从气溶胶生成基质20释放的挥发性物质沿着气溶胶冷却元件40朝向气溶胶生成制品10的口端70穿过。挥发性物质可以在气溶胶冷却元件40内冷却以形成由使用者吸入的气溶胶。在图1中所示的实施例中，气溶胶冷却元件包括被包装材料60限定的卷曲和聚集的聚乳酸片材。卷曲和聚集的聚乳酸片材限定沿着气溶胶冷却元件40的长度延伸的多个纵向通道。
烟嘴50位于紧接气溶胶冷却元件40下游并且邻接气溶胶冷却元件40。在图1所示的实施例中，烟嘴50包括低过滤效率的常规醋酸纤维素丝束过滤器。
图3示出根据本发明的第二实施例的气溶胶生成制品110。气溶胶生成制品110具有与图1所示并且在上文描述的气溶胶生成制品10类似的结构，除了限定气溶胶生成基质20的包装材料160包括具有与上文描述的不同结构的热控制元件162之外。气溶胶生成制品110的所有其他部件如同上文关于图1中所示的气溶胶生成制品10描述的，并且已应用相同的参考数字。
图3所示的气溶胶生成制品110的热控制元件162包括在包装材料160的内表面上的可热收缩材料的多个对角条带164。对角条带164基本上彼此平行并且沿着包装材料160在纵向方向上彼此间隔开。热控制元件162覆盖包装材料160的基本上整个内表面，并且因此沿着气溶胶生成基质20的全长延伸。如在第一实施例中一样，条带由具有约200摄氏度的收缩温度的可热收缩材料形成。在组装好的气溶胶生成制品110中，在包装材料160围绕气溶胶生成基质20的情况下，可热收缩材料条带164中的每一个条带形成限定气溶胶生成基质20的对角带166。
图4示出了激活热控制元件162之后的气溶胶生成制品110和对角带166所产生的收缩。激活与上文关于第一实施例描述的方式相同的方式发生，对气溶胶生成制品110的RTD有相应影响。
图5示出了根据本发明的第三实施例的气溶胶生成制品210。气溶胶生成制品210具有与图1所示并且在上文描述的气溶胶生成制品10类似的结构，除了限定气溶胶生成基质20的包装材料260包括具有与上文描述的不同结构的热控制元件262之外。气溶胶生成制品210的所有其他部件如同上文关于图1中所示的气溶胶生成制品10描述的，并且已应用相同的参考数字。
图5中所示的气溶胶生成制品210的热控制元件262包括第一可热收缩材料的第一条带264和第二可热收缩材料的第二条带265。第一条带264和第二条带265在包装材料260的内表面上彼此相邻地设置，其间有小空间。第一条带264和第二条带265具有彼此基本相同的宽度，并且组合起来基本上覆盖除了条带264、265之间的空间之外的包装材料260的整个内表面。第一可热收缩材料具有与第二可热收缩材料不同的收缩温度。
在组装好的气溶胶生成制品210中，在包装材料260围绕气溶胶生成基质20的情况下，可热收缩材料的第一条带264和第二条带265分别形成限定气溶胶生成基质20的可热收缩材料的第一带266和第二带267。
图6示出了在激活热控制元件262和将热控制元件262加热到高于第一收缩温度和第二收缩温度两者的温度之后的气溶胶生成制品210。在这个阶段，可热收缩材料的第一带266和第二带267都已径向收缩以引起下面的气溶胶生成基质20的变形。激活以与上面关于第一实施例描述的方式相似的方式发生，对气溶胶生成制品210的RTD产生相应影响。
图7示出了气溶胶生成系统300的一部分，该气溶胶生成系统包括气溶胶生成装置310以及根据上文所述和图1中所示的第一实施例的气溶胶生成制品10。将认识到，气溶胶生成装置310可以与根据本发明(诸如上面描述的并且在图中示出的其他实施例中的任一个实施例)的替代气溶胶生成制品结合使用。
气溶胶生成装置310包括加热元件320。如图8中所示，加热元件320安装在气溶胶生成装置310的气溶胶生成制品接收室内。在使用中，使用者将气溶胶生成制品10插入到气溶胶生成装置310的气溶胶生成制品接收室中，使得如图8中所示，加热元件320被直接插入到气溶胶生成制品10的气溶胶生成基质20中。在图8中所示的实施例中，气溶胶生成装置310的加热元件320是加热器叶片。
气溶胶生成装置310包括允许加热元件320被致动的电源和电子器件(图3中所示)。这种致动可以手动操作，或者可以响应于使用者在插入到气溶胶生成装置310的气溶胶生成制品接收室中的气溶胶生成制品10上进行抽吸而自动地发生。在气溶胶生成装置中设置多个开口以允许空气流向气溶胶生成制品10；气流的方向由图8中的箭头示出。
支撑元件30用于抵抗在将气溶胶生成装置310的加热元件320插入到气溶胶生成基质20中期间气溶胶生成制品10承受的穿透力。在将气溶胶生成装置310的加热元件320插入到气溶胶生成基质20中期间，支撑元件30因此抵抗气溶胶生成基质20在气溶胶生成制品10内的向下游移动。
一旦将内部加热元件320插入到气溶胶生成制品10的气溶胶生成基质20中并致动了加热元件320，气溶胶生成制品10的气溶胶生成基质20就由气溶胶生成装置310的加热元件320加热至近似350摄氏度的温度。在此温度下，挥发性化合物从气溶胶生成制品10的气溶胶生成基质20放出。当使用者在气溶胶生成制品10的口端70上抽吸时，从气溶胶生成基质20放出的挥发性化合物通过气溶胶生成制品10被向下游抽吸并冷凝以形成通过气溶胶生成制品10的烟嘴50抽吸到使用者的口中的气溶胶。
随着气溶胶向下游传递通过气溶胶冷却元件40，由于热能从气溶胶传递至气溶胶冷却元件40而降低了气溶胶的温度。当气溶胶进入气溶胶冷却元件40时，其温度为近似60摄氏度。由于在气溶胶冷却元件40内冷却，气溶胶在离开气溶胶冷却元件时的温度为近似40摄氏度。
在图8中，以简化方式示出了气溶胶生成装置310的部件。具体地，气溶胶生成装置310的部件在图8中未按比例绘制。已经省略了与理解实施例无关的部件以简化图8。
如图8中所示，气溶胶生成装置310包括壳体330。加热元件320安装在壳体330内的气溶胶生成制品接收室内。将气溶胶生成制品10(由图9中的虚线所示)插入到气溶胶生成装置310的壳体330内的气溶胶生成制品接收室中，使得加热元件320被直接插入到气溶胶生成制品10的气溶胶生成基质20中。
在壳体330内存在电源340，例如可再充电锂离子电池。控制器350被连接到加热元件320、电源340和用户接口360(例如按钮或显示器)。控制器350控制供应给加热元件320的电力，以便调节其温度。
在根据本发明的气溶胶生成制品与图7和8中所示的兼容气溶胶生成装置310的这种正常使用期间，气溶胶生成制品的气溶胶生成基质20的包装材料60内的热控制元件62不受影响。
如果根据本发明的气溶胶生成制品与不兼容装置一起使用，并且被过热到高于优选的最大操作温度，那么热控制元件将在达到形成热控制元件的一个或若干带的可热收缩材料的收缩温度时激活。如上文关于单独实施例描述的那样，在激活热控制元件时，可热收缩材料带径向收缩至少20％，从而导致气溶胶生成基质的显著压缩。气溶胶生成制品的RTD增大到消费者不再能够通过气溶胶生成制品抽吸空气的水平。在激活热控制元件之后，气溶胶生成制品因此不再能够使用。

Claims (14)

1.一种用于与具有加热元件的气溶胶生成装置一起使用的加热式气溶胶生成制品，所述加热式气溶胶生成制品包括：
气溶胶生成基质条；以及
至少部分地限定所述气溶胶生成基质条的包装材料，所述包装材料包括在所述包装材料的至少一个表面上的热控制元件，所述热控制元件包括可热收缩材料的一个或多个周向带，其中，在将所述可热收缩材料加热到高于其收缩温度的温度时，所述可热收缩材料的一个或多个周向带中的每一个的内半径与加热之前的相应周向带的内半径相比减小至少20％，由此所述气溶胶生成基质的在所述热控制元件下方的部分变形，使得所述气溶胶生成制品的抽吸阻力(RTD)增大，其中，所述收缩温度在约180摄氏度与约300摄氏度之间。
2.根据权利要求1所述的加热式气溶胶生成制品，其中在将所述可热收缩材料的一个或多个周向带加热到高于其收缩温度的温度时，所述气溶胶生成制品的抽吸阻力(RTD)增大到130mm H2O以上。
3.根据权利要求1或2所述的加热式气溶胶生成制品，其中在加热到高于所述可热收缩材料的收缩温度的温度时，所述可热收缩材料的一个或多个周向带中的每一个的内半径与加热之前的相应周向带的内半径相比减小至少30％。
4.根据任一前述权利要求所述的加热式气溶胶生成制品，其中所述一个或多个周向带中的每一个包括在所述包装材料的内表面上的可热收缩材料层。
5.根据权利要求4所述的加热式气溶胶生成制品，其中每个可热收缩材料层的径向厚度小于0.5毫米。
6.根据任一前述权利要求所述的加热式气溶胶生成制品，其中所述热控制元件沿着所述气溶胶生成基质条的长度的至少75％延伸。
7.根据任一前述权利要求所述的加热式气溶胶生成制品，其中所述热控制元件覆盖所述气溶胶生成基质条的外表面积的至少90％。
8.根据任一前述权利要求所述的加热式气溶胶生成制品，其中所述热控制元件包括沿着所述气溶胶生成基质条的长度间隔开的多个周向带。
9.根据任一前述权利要求所述的加热式气溶胶生成制品，其中所述热控制元件包括：具有第一收缩温度的第一可热收缩材料的一个或多个周向带；以及具有第二收缩温度的第二可热收缩材料的一个或多个周向带，所述第二收缩温度高于所述第一收缩温度。
10.根据权利要求9所述的加热式气溶胶生成制品，其中所述第二收缩温度比所述第一收缩温度高至少30摄氏度。
11.根据任一前述权利要求所述的加热式气溶胶生成制品，其中所述一个或多个周向带相对于所述气溶胶生成制品的纵向轴线围绕所述气溶胶生成基质条对角延伸。
12.根据任一前述权利要求所述的加热式气溶胶生成制品，其中所述可热收缩材料的一个或多个周向带由选自以下的材料形成：低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯纤维素(LLDPE)、聚烯烃、增强聚乙烯树脂(EPE)及其组合。
13.根据任一前述权利要求所述的加热式气溶胶生成制品，其中所述可热收缩材料被构造成在所述气溶胶生成基质在内部加热到高于内部阈值温度的温度时，或在所述气溶胶生成基质在外部加热到高于外部阈值温度的温度时达到或超过所述可热收缩材料的收缩温度，其中所述内部阈值温度为至少约350摄氏度，并且其中所述外部阈值温度低于约200摄氏度。
14.一种气溶胶生成系统，包括：
根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成制品；以及
适于接收所述气溶胶生成制品的气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括被构造成在使用期间加热气溶胶生成材料条的加热器元件，其中所述加热器元件在使用期间被控制以在最大操作温度以下操作，
其中所述气溶胶生成制品的热控制元件适于使得当所述加热器元件在所述最大操作温度以下操作时，在所述气溶胶生成系统的使用期间不超过所述可热收缩材料的收缩温度。
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