CN114760866A - 包括包含聚羟基链烷酸酯的中空管段的气溶胶生成制品 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于在加热时产生可吸入气溶胶的气溶胶生成制品(10；100；310)，所述气溶胶生成制品包括：气溶胶生成基质的条(12；114；312)；包含纤维过滤材料的中空管段(14；120；320)，所述中空管段(14；120；320)布置在所述条(12；114；312)的下游并与所述条(12；114；312)纵向对齐；其中所述纤维过滤材料包含含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的纤维。

Description

包括包含聚羟基链烷酸酯的中空管段的气溶胶生成制品
本发明涉及一种用于气溶胶生成制品中的中空管段和一种包括所述中空管段的气溶胶生成制品。本发明还涉及一种气溶胶生成系统，所述气溶胶生成系统包括气溶胶生成装置和一个这样的气溶胶生成制品。
诸如过滤器香烟之类的常规气溶胶生成制品通常包括被纸质包装纸围绕的烟草切丝填料的圆柱形棒以及与包裹的烟草棒轴向地对准、最经常处于首尾相接关系中的圆柱形过滤器。圆柱形过滤器通常包括由纸质滤嘴段包装限定的诸如乙酸纤维素丝束之类的纤维状过滤材料的一个或多个滤嘴段。常规地，包裹的烟草棒和过滤器被接装包装纸带接合，该接装包装纸带通常由不透明的纸质材料制成，该不透明纸质材料围绕过滤器的整个长度和包裹的烟草棒的相邻部分。
其中将气溶胶生成基质如含烟草的基质加热而非燃烧的气溶胶生成制品也是本领域已知的。通常在这样的制品中，通过将热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。
举例来说，已提出了其中通过气溶胶生成基质的电加热来生成气溶胶的气溶胶生成制品。许多现有技术文献公开了用于消耗气溶胶生成制品的气溶胶生成装置。这样的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器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。作为另一个实例，还已知其中通过从可燃燃料元件或热源向气溶胶生成基质传递热来生成气溶胶的气溶胶生成制品。可燃燃料元件或热源可定位成与气溶胶生成基质接触、在气溶胶生成基质内、在气溶胶生成基质周围或在气溶胶生成基质下游。
在使用一个这样的气溶胶生成制品期间，挥发性化合物通过热传递而从气溶胶生成基质释放并夹带在通过气溶胶生成制品抽吸的空气中。当所释放的化合物冷却时，所述化合物冷凝形成气溶胶。
通常，所述类型的气溶胶生成制品可包括烟嘴，所述烟嘴包括由多孔过滤材料如乙酸纤维素形成的过滤器段。在一些已知的气溶胶生成制品中，在气溶胶生成基质与制品的口端之间的位置处提供有由过滤材料如乙酸纤维素形成的中空管状段以赋予制品结构强度。
还已描述了许多包括由纤维过滤材料形成的中空管段的气溶胶生成制品。举例来说，已公开了除气溶胶生成基质的条外还包括呈中空乙酸酯管形式的支撑元件的气溶胶生成制品。在一个特别的实施方案中，一种这样的气溶胶生成制品以线性顺序排列包括气溶胶生成基质的条、位于气溶胶生成基质紧下游的中空乙酸酯管、位于中空乙酸酯管下游的气溶胶冷却元件及环绕所述条、中空乙酸酯管和气溶胶冷却元件的外包装物。
此外，已提出了其中过滤器包括由纤维过滤材料形成的中空管段的常规气溶胶生成制品，所述中空管段优选与由纤维过滤材料形成的另一非中空段组合并轴向对齐。举例来说，已公开其中一个这样的中空管段布置在过滤器香烟的口端处使得由中空管段内部限定的腔对外部环境开放的过滤器香烟。还已公开其中一个这样的中空管段布置在由纤维过滤材料形成的非中空段之间的过滤器香烟。由中空管段内部限定并在其端部处由两个非中空段界定的腔可含有改变气溶胶的物质，如吸着剂材料或易碎风味胶囊等。
在气溶胶生成制品已被消耗和丢弃之后，可能期望任何包含过滤材料的制品部件尽可能快地分解。然而，乙酸纤维素和许多其他常用的过滤材料不是高度可生物降解的。然而，替代的可分散或可生物降解材料常常不能够提供可接受的过滤效率和消费者吸烟体验。此外，许多已知的可分散和可降解材料不适用于现有的制造工艺，而需要对现有的方法和设备进行很大的改造才能使得它们的使用在商业上可行。
此外，当用于常规吸烟制品中时，已发现乙酸纤维素提供相对高的从主流烟气吸附和捕获水的水平。递送给消费者的主流烟气因此具有显著降低的湿气含量而在某些情况下可能被认为不期望地“干燥”。这可能对总体吸烟体验产生不利影响。
因此，期望提供一种新型且改进的气溶胶生成制品，与包含常规过滤材料如乙酸纤维素的已知制品相比，该制品具有增强的可生物降解性。还期望提供一种提供消费者可接受的吸烟体验的新型且改进的气溶胶生成制品，特别地，能够减少“干燥”烟气效应的气溶胶生成制品，“干燥”烟气效应常见于包含乙酸纤维素作为过滤材料的制品。
期望提供一种这样的气溶胶生成制品，其中可调节过滤材料段的抽吸阻力(RTD)以便获得制品整体上可接受的RTD。此外，期望提供这样一种气溶胶生成制品，其可以自动化的高速制造工艺有效地生产而不需要现有设备的重大改造。
本公开涉及一种用于在加热时产生可吸入气溶胶的气溶胶生成制品。气溶胶生成制品可包括气溶胶生成基质的条和包含纤维过滤材料的中空管段。中空管段可与所述条纵向对齐地布置。纤维过滤材料可包含含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物材料的纤维。
此外，本公开涉及一种用于气溶胶生成制品中的中空管段。中空管段可由纤维过滤材料形成。纤维过滤材料可包含含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物材料的纤维。
另外，本公开涉及一种系统，其包括气溶胶生成装置和与所述气溶胶生成装置一起使用的气溶胶生成制品。气溶胶生成制品可包括气溶胶生成基质的条和包含纤维过滤材料的中空管段。在气溶胶生成装置中，中空管段可与所述条纵向对齐地布置。纤维过滤材料可包含含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的纤维。
根据本发明，提供了一种用于在加热时产生可吸入气溶胶的气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包括：气溶胶生成基质的条；包含纤维过滤材料的中空管段，所述中空管段与所述条纵向对齐地布置；其中所述纤维过滤材料包含含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的纤维。
术语“气溶胶生成制品”在本文中结合本发明使用以描述其中气溶胶生成基质被加热以产生气溶胶并向消费者递送气溶胶的制品。如本文所用，术语“气溶胶生成基质”表示能够在加热时释放挥发性化合物以生成气溶胶的基质。
当使用者向香烟的一个端部施加火焰并通过另一个端部抽吸空气时，常规香烟将被点燃。由火焰和通过香烟抽吸的空气中的氧气提供的局部热使得香烟的端部被点燃，并且所产生的燃烧生成可吸入的烟气。相比之下，在加热式气溶胶生成制品中，气溶胶通过加热风味生成基质如基于烟草的基质或含有气溶胶形成剂和风味剂的基质来生成。已知的加热式气溶胶生成制品包括例如电加热式气溶胶生成制品及其中通过从可燃燃料元件或热源向物理上分开的气溶胶形成材料的热传递而生成气溶胶的气溶胶生成制品。
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。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。
如上文简要描述的，与现有的气溶胶生成制品相比，根据本发明的制品包括包含纤维过滤材料的中空管段，其中所述纤维过滤材料包含含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的纤维。
因此，在根据本发明的气溶胶生成制品的中空管段中，PHA聚合物或共聚物占纤维过滤材料的至少一部分。这意味着纤维过滤材料的其余部分可包括非PHA聚合物或共聚物的材料。此外，这意味着中空管段的其他部件——例如，环绕纤维过滤材料的滤嘴段包装物、或插入物、不可切割物体如限流器或可在沿中空管段的位置处提供的添加剂递送材料如可破碎的胶囊，可包含非PHA聚合物或共聚物的材料。
由于与相等重量的其他过滤材料如乙酸纤维素的纤维相比，含有PHA聚合物或共聚物的纤维(以下也称为“PHA纤维”)具有较低的亲水性，故已发现在根据本发明的气溶胶生成制品中中空管段具有显著较低的吸收水/蒸汽的倾向。因此，在使用所述中空管段作为常规吸烟制品中的多段过滤器的部件的那些实施方案中，主流烟气中水的水平可有利地保持在较高水平。这直接解决了用常规吸烟制品经常遇到的“干燥烟气”问题，并为消费者提供了改善的吸烟体验。
由于与其他过滤材料如乙酸纤维素的纤维相比，PHA纤维具有远更高的可生物降解水平，故根据本发明的制品整体上更可生物降解。同时，由于PHA纤维是通过天然发酵过程获得的，故根据本发明的气溶胶生成制品也为生产过程提供了改进的可持续性。另外，与圆柱形滤嘴段相比，中空管段具有更大的暴露表面积，这也可进一步有利于生物降解。
通过调节参数如单丝旦数、总旦数、截面形状等，可以针对任何给定的过滤器长度或过滤器设计将过滤器段的RTD调节到期望的范围。
术语“单丝旦数”(dpf)对应于具有9000米的长度的单根纤维或长丝以克为单位的重量。在本发明中，dpf的值因此给出了过滤器段内每根单独的PHA纤维的厚度的指示。单丝旦数以旦为单位表示，其中1旦对应于1克/9000米。
过滤材料的“总旦数”限定形成过滤材料的合并纤维的9000米总重量，以克为单位。过滤器段的总旦数因此对应于单丝旦数乘过滤器段中纤维的总数。
另外，可有利地控制中空管段的总重量，这也可有助于中空管段和气溶胶生成制品整体上的生物降解。
PHA性质还导致良好的过滤器硬度，该硬度可通过用硬的滤嘴段包装环绕中空管段来进一步增强。
根据本发明的气溶胶生成制品包括气溶胶生成基质的条。
气溶胶生成基质的条可使用随机取向的烟草材料的碎片、细条或条状物来产生。作为替代方案，如已提出的，例如在国际专利申请WO-A-2012/164009中，气溶胶生成基质的条可由一个或多个烟草材料的聚集片材形成。还已提出由均质化烟草材料的细条形成的气溶胶生成制品的替代条，所述替代条可通过流延、滚制、压延或挤出包含颗粒状烟草和至少一种气溶胶形成剂的混合物以形成均质化烟草材料的片材而形成。此外，气溶胶生成基质的条可由均质化烟草材料的细条形成，该均质化烟草材料的细条通过挤出包含颗粒状烟草和至少一种气溶胶形成剂的混合物以形成连续长度的均质化烟草材料而获得。
气溶胶生成基质的条的外径优选地大约等于气溶胶生成制品的外径。
优选地，气溶胶生成基质的条具有至少5毫米的外径。气溶胶生成基质的条可具有在约5毫米至约12毫米之间、例如约5毫米至约10毫米之间或约6毫米至约8毫米之间的外径。在优选的实施方案中，气溶胶生成基质的条具有7.2毫米至10％以内的外径。
气溶胶生成基质的条可具有在约5毫米至约100毫米之间的长度。优选地，气溶胶生成基质的条具有至少约5毫米，更优选地至少约7毫米的长度。另外，或作为替代方案，气溶胶生成基质的条优选地具有小于约80毫米，更优选地小于约65毫米，甚至更优选地小于约50毫米的长度。在特别优选的实施方案中，气溶胶生成基质的条具有小于约35毫米，更优选地小于25毫米，甚至更优选地小于约20毫米的长度。在一个实施例中，气溶胶生成基质的条可具有约10毫米的长度。在优选的实施方案中，气溶胶生成基质的条具有约12毫米的长度。
优选地，气溶胶生成基质的条沿着条的长度具有基本均匀的截面。特别优选地，气溶胶生成基质的条具有基本圆形的截面。
在优选的实施方案中，气溶胶生成基质包括一个或多个均质化烟草材料的聚集片材。优选地，一个或多个均质化烟草材料的片材是有纹理的。如本文中所用，术语“纹理化片材”表示已卷曲、凸印、凹印、穿孔或以另外方式变形的片材。用于本发明的均质化烟草材料的纹理化片材可包括多个间隔开的压痕、凸起、穿孔或其组合。根据本发明的特别优选的实施方案，气溶胶生成基质的条包括由包装物限定的均质化烟草材料的聚集卷曲片材。
如本文中所使用，术语“卷曲片材”预期与术语“起皱片材”同义，且表示具有多个基本平行的脊或波纹的片材。优选地，均质化烟草材料的卷曲片材具有与根据本发明的条的圆柱轴基本上平行的多个脊或波纹。这有利地促进了均质化烟草材料的卷曲片材的聚集以形成条。然而，应了解用于本发明的均质化烟草材料的卷曲片材可替代地或另外具有以锐角或钝角设置于条的圆柱轴线的多个基本上平行的脊或波纹。用于本发明制品的条的均质化烟草材料的片材可以在其基本整个表面上基本均匀地纹理化。例如，用于制造用于根据本发明的气溶胶生成制品的条的均质化烟草材料的卷曲片材可以包括多个基本平行的脊或波纹，这些脊或波纹在片材的宽度上基本均匀地间隔开。
用于本发明的均质化烟草材料的片材或幅材可具有以干重计至少约40重量％，更优选以干重计至少约60重量％，更优选以干重计至少约70重量％，最优选以干重计至少约90重量％的烟草含量。
用于气溶胶生成基质中的均质化烟草材料的片材或幅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，以帮助聚结颗粒烟草。替代地或另外地，用于气溶胶生成基质中的均质化烟草材料的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、湿润剂、增塑剂、调味剂、填料、水性和非水性溶剂及其组合。
包含在用于气溶胶生成基质中的均质化烟草材料的片材或幅材中的合适的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，例如藻酸钠、琼脂和果胶；以及它们的组合。
包含在用于气溶胶生成基质中的均质化烟草材料的片材或幅材中的合适的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。在包含在用于气溶胶生成基质中的均质化烟草材料的片材中之前，非烟草纤维可通过本领域已知的合适方法进行处理，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。
用于加热式气溶胶生成制品的基质通常包含“气溶胶形成剂”，即在使用中将促进气溶胶形成并且优选地在气溶胶生成制品的工作温度下基本上抵抗热降解的化合物或化合物的混合物。合适的气溶胶形成剂的实例包括：多元醇，如丙二醇、三乙二醇、1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，如甘油单乙酸酯、甘油二乙酸酯或甘油三乙酸酯；及一元、二元或多元羧酸的脂族酯，如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。优选的气溶胶形成剂为多元醇或其混合物，如丙二醇、三乙二醇、1,3-丁二醇，最优选甘油。
优选地，气溶胶生成基质包含按重量计至少10％的气溶胶形成剂、更优选按重量计至少12％的气溶胶形成剂、更优选按重量计至少约15％的气溶胶形成剂。替代地或另外地，气溶胶生成基质优选包含按重量计不超过30％的气溶胶形成剂、更优选按重量计不超过约25％的气溶胶形成剂、更优选按重量计不超过约20％的气溶胶形成剂。例如，气溶胶生成基质可包含按重量计约10％至约30％的气溶胶形成剂、或按重量计约12％至约25％的气溶胶形成剂、或按重量计约15％至约20％的气溶胶形成剂。在一个特别优选的实施方案中，气溶胶生成基质包含按重量计约18％的气溶胶形成剂。
在根据本发明的气溶胶生成制品中，过滤器段由纤维过滤材料形成，所述纤维过滤材料包含含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的纤维。优选地，纤维过滤材料包含按重量计至少约85％的含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的纤维。
PHA为3-、4-、5-和6-羟基链烷酸的聚羟基酯家族，其由多种细菌物种在具有过量碳的营养限制条件下产生并作为离散的细胞质内含物存在于细菌细胞中。由于其优异的生物相容性，PHA已被提出用于广泛的生物医学应用中，包括药物递送系统和组织工程支架。
PHA分子通常由600至35,000个(R)-羟基脂肪酸单体单元组成。取决于PHA单体内碳原子的总数，PHA可分类为短链长度PHA(scl-PHA；3至5个碳原子)、中链长度PHA(mcl-PHA；6至14个碳原子)或长链长度PHA(lcl-PHA；15个或更多个碳原子)。
第一种也是最普遍的PHA为聚(β-羟基丁酸酯)(PHB)。PHA家族的下一个成员，其具有乙基侧基，为聚(3-羟基戊酸酯)或PHV。具有乙基基团(HV单元)而不是PHB的甲基基团赋予PHV比PHB高的柔韧性和低的结晶度。
优选地，在根据本发明的气溶胶生成制品中，中空管段包含按重量计至少约25％的PHA聚合物或共聚物。更优选地，中空管段包含按重量计至少约50％的PHA聚合物或共聚物。甚至更优选地，中空管段包含按重量计至少约60％的PHA聚合物或共聚物。在特别优选的实施方案中，中空管段包含按重量计至少约70％的PHA聚合物或共聚物，或按重量计甚至至少约80％的PHA聚合物或共聚物。在一些高度优选的实施方案中，中空管段包含按重量计至少约85％的PHA聚合物或共聚物。更优选地，PHA聚合物或共聚物为聚羟基丙酸酯、聚羟基戊酸酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基己酸酯和聚羟基辛酸酯中的一种或多种。在一个特别优选的实施方案中，PHA化合物为聚(3-羟基丁酸酯)。
甚至更优选地，中空管段包含按重量计至少约90％的PHA聚合物或共聚物。不希望受理论的束缚，应理解，中空管段中较高的PHA含量通常与中空管段和气溶胶生成制品整体上改善的可生物降解性相关联。
更优选地，纤维过滤材料包含按重量计至少约91％的PHA聚合物或共聚物，或按重量计至少约92％的PHA聚合物或共聚物，或按重量计至少约93％的PHA聚合物或共聚物，或按重量计至少约94％的PHA聚合物或共聚物。在一些特别优选的实施方案中，纤维过滤材料包含按重量计至少约95％的PHA聚合物或共聚物。
PHA过滤器段内纤维的其余部分可包含任何合适的材料。合适的纤维材料将是技术人员已知的并包括但不限于聚乳酸(PLA)和乙酸纤维素。
在一些实施方案中，中空管段的纤维过滤材料可包含一些乙酸纤维素。不希望受理论的束缚，应理解，中空管段中一定量的乙酸纤维素可赋予中空管段期望的过滤性质和力学性质，以及便于中空管段的制造。
在某些实施方案中，中空管段的纤维过滤材料包含按重量计至少约5％的乙酸纤维素。举例来说，纤维过滤材料可包含按重量计至少约6％的乙酸纤维素，或按重量计至少约7％的乙酸纤维素，或按重量计至少约8％的乙酸纤维素，或按重量计至少约9％的乙酸纤维素。在一些实施方案中，纤维过滤材料包含按重量计至少约10％的乙酸纤维素。
在根据本发明的气溶胶生成制品中，纤维过滤材料优选包含按重量计小于约15％的乙酸纤维素。
在一些实施方案中，中空管段的纤维过滤材料包含按重量计小于约5％的乙酸纤维素，优选按重量计小于3％的乙酸纤维素，更优选按重量计小于1％的乙酸纤维素，甚至更优选按重量计小于0.1％的乙酸纤维素。这可有利地进一步有助于增强中空管段和气溶胶生成制品整体上的可生物降解性。
优选地，相对于气溶胶生成制品的总重量量度，根据本发明的气溶胶生成制品包含按重量计小于或等于约10％的乙酸纤维素。更优选地，相对于气溶胶生成制品的总重量量度，根据本发明的气溶胶生成制品包含按重量计小于或等于约7％的乙酸纤维素。甚至更优选地，相对于气溶胶生成制品的总重量量度，根据本发明的气溶胶生成制品包含按重量计小于或等于约5％的乙酸纤维素。这有利地表明，不仅中空管段具有低含量或零含量的乙酸纤维素，而且任何其他含有纤维过滤材料的制品部件几乎不含或不含乙酸纤维素。具有这样的低的乙酸纤维素含量的根据本发明的气溶胶生成制品的实施方案呈现出特别有利的可生物降解性质。
在一些优选的实施方案中，相对于气溶胶生成制品的总重量量度，根据本发明的气溶胶生成制品包含按重量计小于或等于约3％的乙酸纤维素。更优选地，相对于气溶胶生成制品的总重量量度，根据本发明的气溶胶生成制品包含按重量计小于或等于约2％的乙酸纤维素。甚至更优选地，相对于气溶胶生成制品的总重量量度，根据本发明的气溶胶生成制品包含按重量计小于或等于约1％的乙酸纤维素。
在一些高度优选的实施方案中，根据本发明的气溶胶生成制品基本上不含乙酸纤维素。
在一些实施方案中，纤维过滤材料还包含至少一种选自以下的可生物降解聚合物：淀粉、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、热塑性淀粉和热塑性淀粉共混物(TPS)、聚己内酯(PCL)、聚乙交酯(PGA)、聚乙烯醇(PVOH/PVA)、粘胶、再生纤维素、多糖、取代度(DS)小于2.1的乙酸纤维素、聚酰胺、基于蛋白质的生物聚合物、基于壳聚糖-甲壳素的生物聚合物及其组合。
本发明人已发现，在自其形成过滤器段的纤维材料的共混物中包含这些成分中的一种或多种还有助于增强过滤器段和气溶胶生成制品整体上的可生物降解性。
另外，虽然先前已发现使用现有的技术和设备制造含PHA的长丝或纤维在技术上具有挑战性，但本发明人已惊奇地发现，当在如上所述的共混物中合并PHA时，可以产生引入了高含量的PHA的长丝或纤维，因为这使得更容易通过纺丝技术形成长丝。
在一些实施方案中，纤维过滤材料包含按重量计至少约5％的一种这样的另外的可生物降解聚合物。在优选的实施方案中，纤维过滤材料包含按重量计至少约10％的一种这样的另外的可生物降解聚合物。更优选地，纤维过滤材料包含按重量计至少约11％、或按重量计至少12％、或按重量计至少13％、或按重量计至少14重量％的另外的可生物降解聚合物。甚至更优选地，纤维过滤材料包含按重量计至少约15％的一种这样的另外的可生物降解聚合物。
在特别优选的实施方案中，所述至少一种可生物降解聚合物为PBAT、PCL和PBS中的一种或多种。不希望受理论的束缚，本发明人已发现，这些选定的可生物降解聚合物中的一种或多种的使用将有助于改善聚合物混合物的力学、热学和形态学性质。特别地，已发现组合使用PBAT和PBS可提供尤其好地平衡的力学性质，尤其是在拉伸强度和伸长率方面。
在一些实施方案中，纤维过滤材料包含按重量计至少约3％的选自三乙酸甘油酯、三乙二醇二乙酸酯(TEGDA)、乙烯-乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、淀粉或其组合的增塑剂。
在一些实施方案中，纤维过滤材料还包含基于水的粘合剂。这具有在结构上增强中空管段的结构的效果。举例来说，化合物如淀粉粘合剂、甲基纤维素或聚乙酸乙烯酯可用于此目的。
优选地，中空管段的纤维过滤材料包含多根包含PHA聚合物或共聚物并具有至少约1的单丝旦数的纤维。更优选地，中空管段的纤维过滤材料包含多根包含PHA聚合物或共聚物并具有至少约2的单丝旦数的纤维。甚至更优选地，中空管段的纤维过滤材料包含多根包含PHA聚合物或共聚物并具有至少约3.2的单丝旦数的纤维。
在优选的实施方案中，中空管段的纤维过滤材料包含多根包含PHA聚合物或共聚物并具有小于或等于约10的单丝旦数的纤维。更优选地，中空管段的纤维过滤材料包含多根包含PHA聚合物或共聚物并具有小于或等于约7.5的单丝旦数的纤维。甚至更优选地，中空管段的纤维过滤材料包含多根包含PHA聚合物或共聚物并具有小于或等于约5的单丝旦数的纤维。
在一些实施方案中，中空管段的纤维过滤材料包含多根包含PHA聚合物或共聚物并具有约1至约10、更优选约2至约10、甚至更优选约3.2至约10的单丝旦数的纤维。在其他实施方案中，中空管段的纤维过滤材料包含多根包含PHA聚合物或共聚物并具有约1至约7.5、更优选约2至约7.5、甚至更优选约3.2至约7.5的单丝旦数的纤维。在进一步的实施方案中，中空管段的纤维过滤材料包含多根包含PHA聚合物或共聚物并具有约1至约5、更优选约2至约5、甚至更优选约3.2至约5的单丝旦数的纤维。
不希望受理论的束缚，本发明人已发现，当中空管段由具有在1.5至3.2之间的相对低的dpf的PHA纤维形成时，中空管段表现出特别低的RTD，这对于某些气溶胶生成制品的设计而言可能是期望的。一个这样的低的dpf范围还将有利地减轻中空管段的总重量，这会进一步显著改善气溶胶生成制品的可生物降解性。
优选地，过滤器段的包含PHA聚合物或共聚物的纤维是卷曲的。
PHA纤维的横向截面形状可变化，例如以控制中空管段内纤维的外表面积。通过控制PHA纤维的外表面积，也可控制在气溶胶通行经过中空管段时暴露于气溶胶的PHA纤维的总表面积。这继而将在一定程度上控制PHA纤维的过滤性质，例如，在常规可燃吸烟制品中被纤维吸附的水的量。
在一些实施方案中，PHA纤维具有基本上圆形的截面。在这样的实施方案中，中空管段内PHA纤维的总外表面积优选在约0.15平方米/克至约0.30平方米/克之间。
在替代的实施方案中，PHA纤维具有Y-形截面。在这样的实施方案中，中空管段内PHA纤维的总外表面优选在约0.15平方米/克至约0.55平方米/克之间。更优选地，中空管段内PHA纤维的总外表面在约0.2平方米/克至约0.5平方米/克之间，甚至更优选在约0.25平方米/克至约0.45平方米/克之间。
在一些实施方案中，中空管段可包含一种或多种用于减少主流烟气中的某些组成部分的添加剂。举例来说，过滤器段优选包含用于减少苯酚和苯酚衍生物的添加剂。[…]
PHA与用于从主流烟气减少酚类化合物的添加剂如PEG的组合已发现特别有效。PHA纤维通常对不期望的烟气组成部分提供良好的过滤效率，但在去除酚类化合物方面不太有效。通过引入将特异性地降低主流烟气中酚类化合物的水平的化合物，可以进一步优化根据本发明的气溶胶生成制品的中空管段的过滤能力，特别是在使用如上所述的中空管段作为可燃吸烟制品如过滤器香烟中多部件过滤器的部件时。这继而会改善递送到消费者的气溶胶的感官特性。
在特别优选的实施方案中，基于过滤材料的总重量计，中空管段还包含按重量计至少约5％的聚乙二醇。优选地，基于过滤材料的总重量计，中空管段包含按重量计不超过10％的聚乙二醇。
如上所述，已发现，由于PHA纤维对水的亲和力较低，故PHA纤维从主流烟气吸收的水少于等量的乙酸纤维素纤维。如下文的实施例中所证实，PHA过滤器段吸收的水的量显著低于由等重量的乙酸纤维素纤维形成的对比过滤器段吸收的水的量。
例如，当暴露于呈液体形式的水时，本发明的气溶胶生成制品的中空管段优选吸收的水的量少于由乙酸纤维素纤维形成的对应中空管段在相同条件下吸收的水的量的一半。
与乙酸纤维素相比，本发明的中空管段中PHA纤维减少的水吸收导致在使用期间从气溶胶生成制品递送的主流烟气中较高的水含量。
例如，包括根据本发明的具有PHA纤维的过滤器的可燃吸烟制品在ISO条件下吸烟期间收集的主流烟气中水的量比具有乙酸纤维素丝束的过滤器段的对应可燃吸烟制品在相同条件下吸烟期间收集的主流烟气中水的量高至少10％并优选高至少15％。
包括包括PHA中空管段的过滤器的气溶胶生成制品因此能够递送具有较高湿气水平的主流烟气，这对于消费者来说在感官上更可接受。特别地，可有利地减少在具有常规乙酸纤维素过滤器的气溶胶生成制品的吸烟期间可能会体验到的“干燥烟气”效应。
过滤器段的包含PHA聚合物或共聚物的纤维可通过包括熔体纺丝、凝胶纺丝和电纺在内的若干技术中的一种来制造。优选地，根据本发明的气溶胶生成制品中过滤器段的包含PHA聚合物或共聚物的纤维通过熔体纺丝来制造。熔体纺丝常被认为是最经济的纺丝过程，因为不需要回收或蒸发溶剂，与溶液纺丝的情况形成鲜明对比。此外，使用熔体纺丝的纺丝速率通常相当高，这在总体生产率和制造效率方面是有利的。
在此方法中，聚合物或聚合物共混物的粘性熔体通过含有许多孔的喷丝头被挤出到腔室中，在这里，一股冷空气或气体被引导到从喷丝头发出的长丝的表面上。当空气撞击长丝时，长丝凝固并收集在例如卷取轮上。熔体纺丝方法有利地以限定的长丝截面几何形状为特征并提供各种各样的细度和长丝支数。通过增加喷丝头中开口的数量，可以实现高的纺丝能力，这一点用其他纺丝方法很难比得上。
优选地，在根据本发明的气溶胶生成制品中，中空管段基本上不影响气溶胶生成制品的总体RTD。
因此，在根据本发明的气溶胶生成制品中，制品的总体RTD优选基本上取决于条的RTD并还可取决于任选的另外的部件如烟嘴或过滤器段的RTD，因为显著比例的中空管段总体积基本上是空的并因此中空管段仅略微影响总体RTD。
实际上，中空管段可适于产生大约0毫米H2O柱(约00Pa)至大约20毫米H2O柱(约200Pa)的RTD。优选地，中空管段适于产生大约0毫米H2O柱(约00Pa)至大约10毫米H2O柱(约100Pa)的RTD。
气溶胶生成制品优选具有小于约90毫米H2O柱(约900Pa)的总体RTD。更优选地，气溶胶生成制品具有小于约80毫米H2O柱(约800Pa)的总体RTD。甚至更优选地，气溶胶生成制品具有小于约70毫米H2O柱(约700Pa)的总体RTD。
优选地，气溶胶生成制品具有至少约30毫米H2O柱(约300Pa)的总体RTD。更优选地，气溶胶生成制品具有至少约40毫米H2O柱(约400Pa)的总体RTD。甚至更优选地，气溶胶生成制品具有至少约50毫米H2O柱(约500Pa)的总体RTD。
在一些实施方案中，气溶胶生成制品具有约30毫米H2O柱(约300Pa)至约90毫米H2O柱(约900Pa)、优选约40毫米H2O柱(约400Pa)至约90毫米H2O柱(约900Pa)、更优选约50毫米H2O柱(约500Pa)至约90毫米H2O柱(约900Pa)的总体RTD。在其他实施方案中，气溶胶生成制品具有约30毫米H2O柱(约300Pa)至约80毫米H2O柱(约800Pa)、优选约40毫米H2O柱(约400Pa)至约80毫米H2O柱(约800Pa)、更优选约50毫米H2O柱(约500Pa)至约80毫米H2O柱(约800Pa)的总体RTD。在进一步的实施方案中，气溶胶生成制品具有约30毫米H2O柱(约300Pa)至约70毫米H2O柱(约700Pa)、优选约40毫米H2O柱(约400Pa)至约70毫米H2O柱(约700Pa)、更优选约50毫米H2O柱(约500Pa)至约70毫米H2O柱(约700Pa)的总体RTD。
气溶胶生成制品的RTD可评估为如在ISO 3402中所定义的测试条件下为了维持17.5ml/s的稳定空气体积流量通过制品而必须施加到制品的下游端的负压。上面列出的RTD值旨在对气溶胶生成制品本身进行测量(即，不将制品插入到气溶胶生成装置中)，并且如果制品中提供有通风区，不阻挡通风区的任何穿孔。
在其他实施方案中，气溶胶生成制品具有至少约150毫米H2O柱(约1500Pa)、优选至少约200毫米H2O柱(约2000Pa)、更优选至少约250毫米H2O柱(约2500Pa)的总体RTD。
另外已发现，根据本发明的包含PHA纤维的中空管段在RTD方面提供良好的稳定性，这意味着可有利地避免RTD的高变异性。例如，在根据本发明的20个气溶胶生成制品的样品内，与目标RTD的标准偏差通常在2％至10％之间、更优选在2％至5％之间。
中空管段优选具有至少约0.3毫米的壁厚。更优选地，中空管段具有至少约0.4毫米的壁厚。甚至更优选地，中空管段具有至少约0.5毫米的壁厚。
优选地，中空管段具有小于或等于约1.9毫米的壁厚。更优选地，中空管段具有小于或等于约1.5毫米的壁厚。甚至更优选地，中空管段具有小于或等于约1.2毫米的壁厚。特别优选地，中空管段具有小于或等于约0.9毫米的壁厚。
在某些实施方案中，中空管段具有约0.3毫米至约1.9毫米、优选约0.4毫米至约1.9毫米、更优选约0.5毫米至约1.9毫米的壁厚。在一些实施方案中，中空管段具有约0.3毫米至约1.5毫米、优选约0.4毫米至约1.5毫米、更优选约0.5毫米至约1.5毫米的壁厚。在其他实施方案中，中空管段具有约0.3毫米至约1.2毫米、优选约0.4毫米至约1.2毫米、更优选约0.5毫米至约1.2毫米的壁厚。在进一步的实施方案中，中空管段具有约0.3毫米至约0.9毫米、优选约0.4毫米至约0.9毫米、更优选约0.5毫米至约0.9毫米的壁厚。在一个特别优选的示例性实施方案中，中空管段具有约0.6毫米的壁厚。
在一些实施方案中，中空管段通常可具有至少约4毫米的长度。优选地，中空管段的长度为至少约5毫米。更优选地，中空管段的长度为至少约7毫米。甚至更优选地，中空管段的长度为至少约10毫米。
在某些实施方案中，中空管段的长度小于或等于约35毫米。优选地，中空管段的长度小于或等于约25毫米。更优选地，中空管段的长度小于或等于约20毫米。甚至更优选地，中空管段的长度小于或等于约15毫米。
在优选的实施方案中，中空管段的长度为约4毫米至约35毫米。优选地，中空管段的长度为约5毫米至约35毫米。更优选地，中空管段的长度为约7毫米至约35毫米。甚至更优选地，中空管段的长度为约10毫米至约35毫米。
在某些其他实施方案中，中空管段的长度为约4毫米至约25毫米。优选地，中空管段的长度为约5毫米至约25毫米。更优选地，中空管段的长度为约7毫米至约25毫米。甚至更优选地，中空管段的长度为约10毫米至约25毫米。
在其他实施方案中，中空管段的长度为约4毫米至约20毫米。优选地，中空管段的长度为约5毫米至约20毫米。更优选地，中空管段的长度为约7毫米至约20毫米。甚至更优选地，中空管段的长度为约10毫米至约20毫米。
在进一步的实施方案中，中空管段的长度为约4毫米至约15毫米。优选地，中空管段的长度为约5毫米至约15毫米。更优选地，中空管段的长度为约7毫米至约15毫米。甚至更优选地，中空管段的长度为约10毫米至约15毫米。
优选地，在根据本发明的气溶胶生成制品中，中空管段具有至少约80％、更优选至少约85％、甚至更优选至少约90％的平均径向硬度。中空管段因此能够向气溶胶生成制品提供期望的硬度水平，其与由常规乙酸纤维素中空管段提供的相当。
如果需要，可通过用硬的滤嘴段包装环绕中空管段来进一步增加根据本发明的气溶胶生成制品的中空管段的径向硬度，例如，基重为至少约80克/平方米(gsm)、或至少约100gsm、或至少约110gsm的滤嘴段包装。
如本文所用，术语“径向硬度”是指沿横向于中空管段的纵轴的方向的压缩阻力。可通过横向于制品的纵轴在中空管段的位置处跨制品施加载荷并测量制品的平均(均值)凹陷直径来确定中空管段周围气溶胶生成制品的径向硬度。径向硬度由下式给出：
Figure BDA0003675641640000141
其中DS是原始(未凹陷)直径，并且Dd是在设定持续时间内施加设定载荷之后的凹陷直径。材料越硬，硬度越接近于100％。
为了确定气溶胶制品的一部分(诸如中空管段)的硬度，气溶胶生成制品应该在平面中平行对齐，并且每个要测试的气溶胶生成制品的相同部分应该在设定持续时间内经受设定载荷。此测试使用已知的DD60A密度计装置(由德国海因·鲍哥沃特股份有限公司(Heinr.Borgwaldt GmbH)制造且可商购获得)来执行，所述密度计装置装配有用于气溶胶生成制品(诸如香烟)的测量头，且装配有气溶胶生成制品容器。
使用两个载荷施加圆柱形杆来施加载荷，所述两个载荷施加圆柱形杆同时跨所有气溶胶生成制品的直径延伸。根据此仪器的标准测试方法，应该执行测试，使得在气溶胶生成制品与载荷施加圆柱形杆之间出现二十个接触点。在一些情况下，要测试的中空管段可能足够长，使得需要仅十个气溶胶生成制品形成二十个接触点，其中每个吸烟制品都接触两个载荷施加杆(因为它们足够长到在这些杆之间延伸)。在其他情况下，如果中空管段太短而不能实现这个，则应该使用二十个气溶胶生成制品来形成二十个接触点，其中每个气溶胶生成制品仅接触载荷施加杆中的一个，如在下面进一步讨论的。
两个另外固定的圆柱形杆位于气溶胶生成制品的下面，以支撑气溶胶生成制品并抵消由这些载荷施加圆柱形杆中的每一个施加的载荷。
对于针对这样的设备的标准操作程序，施加2kg的总载荷持续20秒的持续时间。在已经过20秒之后(并在仍然向吸烟制品施加载荷的情况下)，载荷施加圆柱形杆中的凹陷被确定，然后用于根据上式计算硬度。温度保持在22摄氏度±2度的区域中。上述测试被称为DD60A测试。测量过滤器硬度的标准方式是当尚未消耗气溶胶生成制品时。可在例如美国公开专利申请公开号2016/0128378中找到有关平均径向硬度的测量的附加信息。
根据本发明的气溶胶生成制品可包括一个或多个其他部件，这些部件可与气溶胶生成基质的条和与中空管段一起组装在同一包装物中。
这样的另外的元件的实例包括烟嘴过滤段、适于有利于到达烟嘴之前气溶胶的冷却的冷却元件等等。
举例来说，烟嘴可包括过滤器段，其为过滤材料的滤嘴段。烟嘴可特别地包括纤维过滤材料的滤嘴段。合适的过滤材料是本领域已知的并包括但不限于：纤维过滤材料如乙酸纤维素丝束、粘胶纤维、聚乳酸(PLA)纤维和纸；吸附剂如活性氧化铝、沸石、分子筛和硅胶；以及它们的组合。
在一些优选的实施方案中，用于形成烟嘴的纤维过滤材料可与上文针对本发明的中空管段描述的含有含PHA的聚合物或共聚物的纤维过滤材料相同。这可能是特别有利的，因为与包含含PHA的聚合物或共聚物的纤维过滤材料相关的在可生物降解性和水吸收性质方面的期望效果也延伸到烟嘴滤嘴段。因此，可提供具有特别有利的性质的气溶胶生成制品。
另外，烟嘴的过滤器段还可包含一种或多种气溶胶改性剂。合适的气溶胶改性剂是本领域已知的并包括但不限于调味剂，诸如例如薄荷醇。
在一些实施方案中，中空管段可用于气溶胶生成制品的下游端处，与烟嘴过滤器段轴向对齐，优选紧邻烟嘴过滤器段的下游端。在这样的实施方案中，中空管段限定过滤材料滤嘴段下游的口端凹部。因此，中空管段在口端处形成腔，所述腔在气溶胶生成制品的下游端处对外部环境开放。
在这样的实施方案中，烟嘴的过滤器段通常可具有小于或等于约30毫米的长度。优选地，过滤器段的长度小于或等于约27毫米。更优选地，过滤器段的长度小于或等于约25毫米。甚至更优选地，过滤器段的长度小于或等于约20毫米。
在这样的实施方案中，过滤器段的长度优选为约5毫米至约30毫米，更优选为约10毫米至约30毫米，甚至更优选为约15毫米至约30毫米，最优选为约20毫米至约30毫米。或者，在这样的实施方案中，过滤器段的长度可为约4毫米至约27毫米，优选为约5毫米至约27毫米，更优选约10毫米至约27毫米，甚至更优选约15毫米至约27毫米，最优选约20毫米至约27毫米。又或者，在这样的实施方案中，过滤器段的长度可为约4毫米至约25毫米，优选为约5毫米至约25毫米，更优选约10毫米至约25毫米，甚至更优选约15毫米至约30毫米，最优选约20毫米至约25毫米。
过滤器段优选具有约等于气溶胶生成制品的外径的外径。优选地，过滤器段具有至少5毫米的外径。过滤器段可具有约5毫米至约12毫米、例如约5毫米至约10毫米或约6毫米至约8毫米的外径。在一个优选的实施方案中，过滤器段具有7.2毫米至10％以内的外径。
在一些实施方案中，烟嘴包括单个如上所述的过滤器段。在其他实施方案中，气溶胶生成制品可包括一个或多个另外的过滤器段。在一些优选的实施方案中，烟嘴的过滤器段中的每一个包含如上所述的PHA聚合物或共聚物。
作为替代方案，包含PHA聚合物或共聚物的过滤器段可与一个或多个轴向对齐的由不包含含PHA的纤维的纤维过滤材料形成的过滤器滤嘴段组合。替代地或另外地，包含PHA聚合物或共聚物的过滤器段可与由硬纸管形成的管状元件组合。
根据本发明的气溶胶生成制品的烟嘴过滤器段可任选地包含调味剂。可使用各种不同的手段引入调味剂，这些手段将是技术人员已知的。例如，调味剂可以胶囊的形式引入，所述胶囊可提供在包含PHA聚合物或共聚物的过滤器段中。
例如，在一个优选的实施方案中，气溶胶生成制品以线性顺序排列包括过滤材料的第一滤嘴段、位于过滤材料的第一滤嘴段紧下游的气溶胶生成基质的条、位于所述条的紧下游的具有支撑功能的如上所述中空管段、位于中空管段下游的过滤材料的第二滤嘴段及环绕第一滤嘴段、所述条、支撑元件和第二滤嘴段的外包装物。
现在结合附图进一步描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的第一实施方案的气溶胶生成制品的示意性纵向截面图，该制品将与包括加热器元件的气溶胶生成装置一起使用；
图2示出了根据本发明的第二实施方案的气溶胶生成制品的示意性纵向截面图，该制品包括一体式热源；
图3示出了根据本发明的第三实施方案的气溶胶生成制品的示意性纵向截面图；和
图4示出了一种气溶胶生成系统的示意性纵向截面图，该系统包括电操作气溶胶生成装置和图1中示出的气溶胶生成制品。
图1中示出的气溶胶生成制品10包括气溶胶生成基质的条12、以中空管状元件提供的支撑元件14、冷却元件16和口端过滤器段18。这四个元件依序排列并同轴对齐并且由基质包装物20环绕形成气溶胶生成制品10。气溶胶生成制品10具有口端22和位于制品的与口端22相对的端处的远端24。图1中示出的气溶胶生成制品10特别适合与包括用于加热气溶胶生成基质的条的加热器的电操作气溶胶生成装置一起使用。
在使用中，空气由使用者从远端24通过气溶胶生成制品抽吸到口端22。气溶胶生成制品的远端24也可描述为气溶胶生成制品10的上游端，而气溶胶生成制品10的口端22也可描述为气溶胶生成制品10的下游端。气溶胶生成制品10的位于口端22与远端24之间的元件可描述为在口端22的上游，或替代地描述为在远端24的下游。
气溶胶生成基质12位于气溶胶生成制品10的极远端或上游端处。在图1中示意的实施方案中，气溶胶生成基质12包括由包装物环绕的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作为气溶胶形成剂。
支撑元件14位于气溶胶生成基质12的紧下游并邻接气溶胶生成基质12。在图1中示出的实施方案中，支撑元件为由纤维过滤材料形成的中空管。支撑元件14将气溶胶生成基质12定位在气溶胶生成制品10的极远端24处使得它可被气溶胶生成装置的加热元件穿透。实际上，支撑元件14用于在气溶胶生成装置的加热元件被插入到气溶胶生成基质12中时防止气溶胶生成基质16在气溶胶生成制品10内被迫使朝向气溶胶冷却元件16。支撑元件14还用作间隔物以将气溶胶生成制品10的气溶胶冷却元件16与气溶胶生成基质12隔开。
气溶胶冷却元件16位于支撑元件14的紧下游并邻接支撑元件14。在使用中，从气溶胶生成基质12释放的挥发性物质沿着气溶胶冷却元件16朝向气溶胶生成制品10的口端22通行。挥发性物质可在气溶胶冷却元件16内冷却形成由使用者吸入的气溶胶。在图1中示意的实施方案中，气溶胶冷却元件包括管状元件20。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。
过滤器段18位于气溶胶冷却元件16的紧下游并邻接气溶胶冷却元件16。
在图1中示意的实施方案中，过滤器段18包括由多根PHA纤维形成的纤维过滤材料的单个圆柱形滤嘴段，其中所述多根PHA纤维具有大约3的单丝旦数和大约27,000的总旦数。PHA纤维具有圆形截面形状并且沿着过滤器段的长度彼此基本上纵向对齐。PHA纤维的暴露表面积相当于约0.16平方米/克。PHA纤维已通过熔体纺丝过程形成并卷曲。纤维过滤材料的滤嘴段由滤嘴段包装(未示出)环绕。
此外，支撑元件14为中空管段，其包含由多根具有大约3的单丝旦数和大约27,000的总旦数的PHA纤维形成的纤维过滤材料。PHA纤维具有圆形截面形状并且沿着过滤器段的长度彼此基本上纵向对齐。PHA纤维的暴露表面积相当于约0.16平方米/克。PHA纤维已通过熔体纺丝过程形成并卷曲。更详细地，纤维含有按重量计约85％的PHA聚合物或共聚物与按重量计15％的1:1的PBAT对PBS比率的PBAT/PBS共混物的组合。
图2中示出的气溶胶生成制品100包括可燃热源112、气溶胶生成基质的条114、传递元件116、气溶胶冷却元件118、间隔元件120和烟嘴过滤器段122。这些元件依序排列并同轴对齐并且由基质包装物环绕形成气溶胶生成制品100。
可燃热源112包括基本上圆柱体的碳质材料，具有约10毫米的长度。可燃热源112为封死的热源(blind heat source)。换句话说，可燃热源112不包括任何延伸穿过其中的空气通道。
气溶胶生成基质的条114布置在可燃热源112的近端处。气溶胶生成基质114包括被过滤器滤嘴段包装126环绕的烟草材料124的基本圆柱形棒。
不可燃的、基本上不透气的第一屏障128布置在可燃热源112的近端与气溶胶生成基质114的远端之间。第一屏障128包括铝箔盘。第一屏障128还在可燃热源112与气溶胶生成基质114之间形成热传导构件，以将热从可燃热源112的近端面传导至气溶胶生成基质114的远端面。
热传导元件130环绕可燃热源112的近端部分和气溶胶形成基质114的远端部分。热传导元件130包括铝箔管。热传导元件130与可燃热源112的近端部分和气溶胶生成基质114的过滤器滤嘴段包装126直接接触。
烟嘴过滤器122包括由多根PHA纤维形成的纤维过滤材料的单个圆柱形滤嘴段126，其中所述多根PHA纤维具有大约3的单丝旦数和大约27,000的总旦数。PHA纤维具有圆形截面形状并且沿着过滤器段的长度彼此基本上纵向对齐。PHA纤维的暴露表面积相当于约0.16平方米/克。PHA纤维已通过熔体纺丝过程形成并卷曲。纤维过滤材料的滤嘴段由滤嘴段包装(未示出)环绕。
间隔元件120以根据本发明的中空管段提供并包含由多根具有大约3的单丝旦数和大约27,000的总旦数的PHA纤维形成的纤维过滤材料。PHA纤维具有圆形截面形状并且沿着过滤器段的长度彼此基本上纵向对齐。PHA纤维的暴露表面积相当于约0.16平方米/克。PHA纤维已通过熔体纺丝过程形成并卷曲。更详细地，中空管段具有约3.30毫米的内径和约7.10毫米的外径，这对应于约1.90毫米的壁厚。
图3中示出的气溶胶生成制品310为可燃吸烟制品，其包括彼此同轴对齐地排列的气溶胶生成基质312和过滤器314。气溶胶生成基质312包括由外包装物(未示出)环绕的烟草条。接装包装物316既环绕过滤器314又环绕气溶胶生成基质312的端部并将过滤器314附接到气溶胶生成基质312。
过滤器314包括由PHA纤维形成的纤维过滤材料的圆柱形滤嘴段318，其中所述PHA纤维具有大约3的单丝旦数和大约27,000的总旦数。PHA纤维具有圆形截面形状并且沿着过滤器段的长度彼此基本上纵向对齐。PHA纤维的暴露表面积相当于约0.16平方米/克。PHA纤维已通过熔体纺丝过程形成并卷曲。纤维过滤材料的滤嘴段由滤嘴段包装(未示出)环绕。
另外，过滤器314包括中空管段320，该中空管段布置成与滤嘴段318轴向对齐并在滤嘴段318的紧下游。中空管段320包含由具有大约3的单丝旦数和大约27,000的总旦数的PHA纤维形成的纤维过滤材料。PHA纤维具有圆形截面形状并且沿着过滤器段的长度彼此基本上纵向对齐。PHA纤维的暴露表面积相当于约0.16平方米/克。PHA纤维已通过熔体纺丝过程形成并卷曲。
图4示出了电操作气溶胶生成系统200的一部分，其利用加热器叶片210来加热图1中示出的气溶胶生成制品10的气溶胶生成基质的条12。加热器叶片210安装在电操作气溶胶生成装置212的壳体内的气溶胶生成制品腔室内。气溶胶生成装置212限定多个空气孔214以允许空气流动到气溶胶生成制品10，如图4中的箭头所示意。气溶胶生成装置212包括未在图4中示出的电源和电子器件。
对比例
〔并入来自IDR的测试1和测试2的讨论？〕
根据本发明的PHA过滤器段由PHA纤维制备，参数示于下表1中。PHA纤维使用熔体纺丝方法形成，然后将纤维卷曲并使用标准过滤器制造设备形成为过滤器段。出于比较的目的，制备了常规的乙酸纤维素(CA)丝束过滤器段，其具有相似的单丝旦数(dpf)和总旦数值。
表1：PHA过滤器段和乙酸纤维素过滤器段的参数
参数 PHA过滤器段 CA过滤器段
单丝旦数 3.2 3
总旦数 27000 27000
过滤器段重量(mg) 406.76 409.76
暴露表面积(m<sup>2</sup>/g) 0.161 0.329
在第一测试中，比较将根据本发明的PHA过滤器段和CA过滤器段暴露于水的水吸收。对于每个过滤器段，移除滤嘴段包装并将过滤器段附接到力张力计(KRUSS力张力计，型号K100)的探头上。过滤器段由探头朝向水的容器向下移动并在过滤器段与水接触时自动停止。使过滤器段与水保持接触300秒以便过滤器材料可吸收水，然后对过滤器段称重以确定测试过程期间吸收的水的量。对于PHA过滤器段和CA过滤器段中的每一个，该测试重复三次并计算水吸收的平均值，如下表2中所示：
表2：暴露于水后PHA过滤器段和CA过滤器段的水吸收
Figure BDA0003675641640000201
根据本发明的PHA过滤器段在测试过程期间吸收的水的量因此小于CA过滤器段吸收的水的量的40％。该测试因此证实，与常规的CA过滤器段相比，根据本发明的PHA过滤器段的水亲和力显著降低。
在第二测试中，比较将根据本发明的PHA过滤器段和CA过滤器段暴露于湿气的水吸收。对于每个过滤器段，移除滤嘴段包装，将形成过滤器段的纤维放置在皮氏培养皿中，并在22摄氏度和50％相对湿度下暴露于空气达70小时。这在蒸气吸着分析仪(ProUmidSPSx-1μ)中进行。对于每个过滤器段，在测试开始时测量纤维的重量，并测量由于纤维吸收水蒸气而随时间的重量变化。对于PHA过滤器段和CA过滤器段中的每一个，计算样品的质量百分数差异(％dm)值，其以初始重量的百分数表示样品重量的增加。下表3中示出了70小时的测试结束时每个样品的％dm值：
表3：暴露于湿气后PHA过滤器段和CA过滤器段的水吸收
Figure BDA0003675641640000202
Figure BDA0003675641640000211
结果证实，在70小时测试期间乙酸纤维素纤维吸收的水蒸气的量比PHA纤维吸收的水蒸气的量大不止50倍。在测试期间，PHA纤维吸收的水蒸气非常少。这进一步证实，与常规的CA过滤器段相比，根据本发明的PHA过滤器段的水亲和力显著降低。
在第三测试中，比较根据本发明的PHA过滤器段和常规的CA过滤器段从主流烟气的水吸收。对于每个过滤器段，用可燃烟草条和形成过滤器的过滤材料的单个段如上文结合图3所述制备常规吸烟制品。然后在吸烟机中在如ISO 3308:2000中阐述的ISO条件(抽吸量35ml；每60秒2秒的抽吸持续时间)下抽吸每个吸烟制品并进行所得烟气的分析。
对于每个过滤器段，测量吸烟测试期间收集的主流烟气中水的量，如表4中所示：
表4：在ISO条件下的吸烟测试期间生成的主流烟气中的水
PHA过滤器段 CA过滤器段
水(mg/个吸烟制品) 0.82 0.68
这证实当在同等条件下吸烟时，引入了PHA过滤器段的吸烟制品产生的主流烟气比来自包括CA过滤器段的吸烟制品的主流烟气具有高大约20％的水含量。这证实PHA过滤器段从主流烟气吸收的水少于CA过滤器段，从而减少了如上所述干燥烟气的潜在问题。

Claims (15)

1.一种用于在加热时产生可吸入气溶胶的气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包括：
气溶胶生成基质的条；
包含纤维过滤材料的中空管段，所述中空管段布置在所述条的下游并与所述条纵向对齐；
其中所述纤维过滤材料包含含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的纤维，所述中空管段包含按重量计至少约25％的所述PHA聚合物或共聚物。
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其中所述纤维过滤材料包含按重量计至少约85％的含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的纤维。
3.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成制品，其中所述纤维过滤材料包含按重量计至少约90％的含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的纤维。
4.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，其中所述纤维过滤材料包含至少约5％的含有乙酸纤维素的纤维。
5.根据权利要求4所述的气溶胶生成制品，其中所述纤维过滤材料包含至少约10％的含有乙酸纤维素的纤维。
6.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，其中含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的所述纤维还包含至少一种选自以下的可生物降解聚合物：淀粉、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、热塑性淀粉和热塑性淀粉共混物(TPS)、聚己内酯(PCL)、聚乙交酯(PGA)、聚乙烯醇(PVOH/PVA)、粘胶、再生纤维素、多糖、取代度(DS)小于2.1的乙酸纤维素、聚酰胺、基于蛋白质的生物聚合物、基于壳聚糖-甲壳素的生物聚合物及其组合。
7.根据权利要求6所述的气溶胶生成制品，其中至少一种可生物降解聚合物为PBAT、PCL和PBS中的一种或多种。
8.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，其中所述纤维过滤材料包含按重量计至少约3％的选自三乙酸甘油酯、三乙二醇二乙酸酯(TEGDA)、乙烯-乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、淀粉或其组合的增塑剂。
9.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，其中含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的所述纤维是在3.2单丝旦数至5单丝旦数之间的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，其中含有聚羟基链烷酸酯(PHA)聚合物或共聚物的所述纤维是卷曲的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，其中过滤器段的RTD小于约10毫米H2O柱。
12.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，其中所述中空管段具有至少约0.3毫米的壁厚。
13.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，其中所述中空管段具有小于或等于约1.5毫米的壁厚。
14.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，所述中空管段具有至少约4毫米的长度。
15.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，其中所述中空管段的干态径向硬度为至少约90％。
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