CN114765942A - 包含碳和过氧化钙的可燃热源 - Google Patents

包含碳和过氧化钙的可燃热源 Download PDF

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Abstract

用于气溶胶生成制品(2)的可燃热源(4)包含碳和过氧化钙。过氧化钙具有大于或等于约90％的纯度。一种产生用于气溶胶生成制品的可燃热源的方法，所述方法包括如下步骤：混合碳材料与纯度大于或等于约90％的过氧化钙；将碳材料与过氧化钙的混合物形成为细长条；和干燥所述细长条。

Description

包含碳和过氧化钙的可燃热源
本发明涉及一种用于气溶胶生成制品的可燃热源，所述可燃热源包含碳和过氧化钙。本发明还涉及一种包括这样的可燃热源和气溶胶形成基质的气溶胶生成制品。
所属领域中已提出其中烟草被加热而非燃烧的数种气溶胶生成制品。这样的“加热式”气溶胶生成制品的一个目的在于减少由常规香烟中烟草的燃烧和热解降解产生的类型的已知有害烟气成分。
在一些加热式气溶胶生成制品中，通过从可燃热源向物理地分离的气溶胶形成基质传递热来生成气溶胶。气溶胶形成基质可位于可燃热源内、可燃热源周围或可燃热源下游。在使用中，通过从可燃热源的热传递而从气溶胶形成基质释放挥发性化合物并夹带在抽吸通过气溶胶生成制品的空气中。随着所释放的化合物冷却，化合物凝结以形成由使用者吸入的气溶胶。
在一种类型的加热式气溶胶生成制品中，通过从可燃碳质热源向物理地分离的包含烟草材料的气溶胶形成基质传递热来生成气溶胶，所述气溶胶形成基质位于可燃碳质热源的下游。在使用中，通过从可燃碳质热源向气溶胶形成基质的热传递而从烟草材料释放挥发性化合物并夹带在抽吸通过吸烟制品的空气中。随着所释放的化合物冷却，化合物凝结以形成由使用者吸入的气溶胶。
可通过强制对流和传导中的一者或两者从可燃碳质热源向气溶胶形成基质传递热。
已知在加热式气溶胶生成制品的可燃碳质热源的至少后部及气溶胶形成基质的至少前部的周围并与之直接接触地包括热传导元件以确保从可燃碳质热源向气溶胶形成基质的充分传导热传递而获得可接受的气溶胶。例如，WO 2009/022232 A2中公开了一种吸烟制品，该吸烟制品包括可燃碳质热源、在可燃热源下游的气溶胶形成基质和在可燃碳质热源的后部及气溶胶形成基质的相邻前部的周围并与之接触的热传导元件。在使用中，在可燃碳质热源燃烧期间生成的热通过穿过可燃碳质热源的邻接下游端和热传导元件的传导而传递至气溶胶形成基质的前部的周缘。
用在加热式气溶胶生成制品中的可燃热源的燃烧温度不应高得导致气溶胶形成基质在加热式气溶胶生成制品的使用期间燃烧或热降解。然而，尤其是在早期抽吸期间，可燃碳质热源的燃烧温度应足够高以生成足够的热来从气溶胶形成基质释放足够的挥发性化合物而产生可接受的气溶胶。
本领域已知用于加热式气溶胶生成制品中的各种可燃碳质热源。
当用于加热式气溶胶生成制品中时，已知的可燃碳质热源通常不会在其点燃之后就生成足够的热而在早期抽吸期间产生可接受的气溶胶。
当用于加热式气溶胶生成制品中时，已知的可燃碳质热源通常难以点燃。不能正确地点燃加热式气溶胶生成制品的可燃碳质热源会导致递送给使用者的气溶胶不可接受。
已提出在可燃碳质热源中包含氧化剂和其他添加剂以便改善其点燃和燃烧性质。例如，WO 2012/164077 A1公开了一种用于吸烟制品的可燃热源，该可燃热源包含碳和至少一种选自热分解温度低于约600℃的金属硝酸盐、氯酸盐、过氧化物、铝热材料(thermiticmaterials)、金属间材料、镁、锆及其组合的点燃助剂。
期望提供一种用于气溶胶生成制品中的包含点燃助剂的可燃碳质热源，与包含点燃助剂的已知可燃碳质热源相比，其表现出改进的燃烧性质。
本发明涉及一种用于气溶胶生成制品的可燃热源。可燃热源可包含碳。可燃热源可包含过氧化钙。过氧化钙可具有大于或等于约90％的纯度。
根据本发明，提供了一种用于气溶胶生成制品的可燃热源，所述可燃热源包含碳和过氧化钙，其中所述过氧化钙具有大于或等于约90％的纯度。
根据本发明，还提供了一种气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包含根据本发明的可燃热源和气溶胶形成基质。
根据本发明，进一步提供了纯度大于或等于约90％的过氧化钙用作气溶胶生成制品的可燃碳质热源中的点燃助剂的用途。
根据本发明，还进一步提供了一种产生可燃热源的方法，所述方法包括如下步骤：混合碳材料与纯度大于或等于约90％的过氧化钙；将碳材料与过氧化钙的混合物形成为细长条；和干燥所述细长条。
根据本发明的可燃热源包含过氧化钙作为点燃助剂。当根据本发明的可燃热源暴露于常规的黄色火焰打火机或其他点燃手段时，可燃热源中的过氧化钙将分解而释放氧气。这有助于可燃热源的点燃。过氧化钙释放氧气还通过增加可燃热源的燃烧速率而间接地引起可燃热源在其点燃时的温度的初始升高。在过氧化钙完全分解后，可燃热源将在较低的温度下继续燃烧。
包含过氧化钙作为点燃助剂因此会使得根据本发明的可燃热源经历两阶段燃烧过程。也就是说，在初始的第一阶段，根据本发明的可燃热源表现出温度的“爬升”，而在随后的第二阶段，根据本发明的可燃热源在较低的“巡航”温度下发生持续燃烧。
在使用中，在包括气溶胶形成基质的根据本发明的气溶胶生成制品中，根据本发明的可燃热源的温度的快速升高至“爬升”温度可将气溶胶形成基质的温度快速提升至从气溶胶形成基质释放挥发性化合物的水平。这可确保根据本发明的气溶胶生成制品在早期抽吸期间就产生感官上可接受的气溶胶。
根据本发明的可燃热源的温度随后降低至“巡航”温度可有利地确保气溶胶形成基质的温度不达到发生气溶胶形成基质的燃烧或热降解的水平。
典型的市售过氧化钙的纯度小于或等于约80％并含有氢氧化钙和氧化钙中的一者或两者。例如，可自Solvay Chemicals International商购获得的
Figure BDA0003675883440000031
70C过氧化钙具有约73％的纯度并包含按重量计约73％的过氧化钙(CaO2)、按重量计约22％的氢氧化钙(Ca(OH)2)和按重量计约5％的其他钙杂质。
根据本发明的可燃热源包含纯度大于或等于90％的过氧化钙。如本文参考本发明所使用，“纯度大于或等于90％的过氧化钙”表示含按干重计大于或等于90％的过氧化钙的过氧化钙。换句话说，“纯度大于或等于90％的过氧化钙”表示含按干重计小于或等于10％的杂质的过氧化钙。
与典型的市售过氧化钙相比，根据本发明的可燃热源中过氧化钙增加的纯度允许降低为了在其点燃时实现温度的“爬升”而在根据本发明的可燃热源中包含的过氧化钙的比例。这是因为，在使用中，较少量的纯度大于或等于90％的过氧化钙与较大量的纯度小于或等于约80％的典型市售过氧化钙在分解时释放相同的量的氧气。
在根据本发明的可燃热源中包含降低比例的纯度大于或等于90％的过氧化钙有利地使得能够产生与包含增加比例的纯度小于或等于约80％的典型市售过氧化钙的可燃热源相比具有增加比例的碳和因此增加的总燃烧时间的根据本发明的可燃热源。
不希望受理论束缚，还据信，与包含纯度小于或等于约80％的典型市售过氧化钙的可燃热源相比，在根据本发明的可燃热源中包含纯度大于或等于90％的过氧化钙导致根据本发明的可燃热源中改善的氧气扩散。与包含碳和纯度小于或等于约80％的典型市售过氧化钙的可燃热源相比，这据信会导致根据本发明的可燃热源中碳的更完全燃烧。
与包含纯度小于或等于约80％的典型市售过氧化钙的可燃热源相比，在根据本发明的可燃热源中包含纯度大于或等于90％的过氧化钙还可导致不同的燃烧副产物和不同的灰烬组成中的一者或两者。
另外，过氧化钙(CaO2)的反应性低于在纯度小于或等于约80％的典型市售过氧化钙中发现的杂质。因此，纯度大于或等于90％的过氧化钙比纯度小于或等于约80％的典型市售过氧化钙在储存期间更稳定。
根据本发明的可燃热源可包含纯度大于或等于约92％的过氧化钙。在某些实施方案中，根据本发明的可燃热源可包含纯度大于或等于约94％的过氧化钙或纯度大于或等于约96％的过氧化钙。
根据本发明的可燃热源可包含纯度小于或等于约98％的过氧化钙。
根据本发明的可燃热源可包含纯度为约90％至约98％的过氧化钙。在某些实施方案中，根据本发明的可燃热源可包含纯度为约92％至约98％的过氧化钙或纯度为约94％至约98％的过氧化钙或纯度为约96％至约98％的过氧化钙。
用于包含在根据本发明的可燃热源中的纯度大于或等于90％的过氧化钙可通过任何合适的方法产生。例如，用于包含在根据本发明的可燃热源中的纯度大于或等于90％的过氧化钙可通过以下文献中描述的方法产生：Production of High-Grade Calcium andBarium Peroxides,S.Z.Makarov and N.K.Grigor’eva,Institute of General andInorganic Chemistry,Academy of Sciences USSR 1959,2237-2240和NASA TechnicalMemorandum 10375,Synthesis and Thermal Properties of Strontium and CalciumPeroxides,Warren H.Philipp and Patricia A.Kraft,Prepared for the AnnualMeeting of the American Institute of Chemical Engineers,San Francisco,California,November 6-8,1989。
根据本发明的可燃热源优选包含按干重计至少约20％的纯度大于或等于约90％的过氧化钙。在某些实施方案中，根据本发明的可燃热源可包含按干重计至少约30％的纯度大于或等于约90％的过氧化钙或按干重计至少约40％的纯度大于或等于约90％的过氧化钙。
根据本发明的可燃热源优选包含按干重计小于或等于约65％的纯度大于或等于约90％的过氧化钙。在某些实施方案中，根据本发明的可燃热源可包含按干重计小于或等于约60％的纯度大于或等于约90％的过氧化钙或按干重计小于或等于约55％的纯度大于或等于约90％的过氧化钙。
根据本发明的可燃热源可包含按干重计约20％至按干重计约65％的纯度大于或等于约90％的过氧化钙。在某些实施方案中，根据本发明的可燃热源可包含按干重计约30％至按干重计约60％的纯度大于或等于约90％的过氧化钙或按干重计约40％至按干重计约55％的纯度大于或等于约90％的过氧化钙。
优选地，过氧化钙在整个可燃热源中基本上均匀地分布。
根据本发明的可燃热源为固体可燃热源。
优选地，可燃热源为整体式固体可燃热源。即，单件式固体可燃热源。
根据本发明的可燃热源为碳质热源。
如本文参考本发明所使用，术语“碳质”用于描述包含碳的可燃热源。
根据本发明的可燃热源包含碳作为燃料。
根据本发明的可燃热源优选包含按干重计至少约35％的碳。在某些实施方案中，根据本发明的可燃热源可包含按干重计至少约40％的碳或按干重计至少约45％的碳。
根据本发明的可燃热源优选包含按干重计小于或等于约80％。在某些实施方案中，根据本发明的可燃热源可包含按干重计小于或等于约70％的碳或按干重计小于或等于约60％的碳。
根据本发明的可燃热源可包含按干重计约35％至按干重计约80％的碳。在某些实施方案中，根据本发明的可燃热源可包含按干重计约40％至按干重计约70％的碳或按干重计约45％至按干重计约60％的碳。
根据本发明的可燃热源可使用一种或多种合适的碳材料形成。有利的是，根据本发明的可燃热源包含一种或多种碳化材料。合适的碳材料是本领域公知的并包括但不限于碳粉和木炭粉。
根据本发明的可燃热源优选地还包含粘结试剂。
如本文参考本发明所使用，术语“粘结试剂”用于描述将碳和纯度大于或等于约90％的过氧化钙及可燃热源的任何其他组分粘结在一起以形成保持其结构的固体可燃热源的可燃热源组分。
根据本发明的可燃热源可包含按干重计约2％至按干重计约10％的粘结试剂。在某些实施方案中，根据本发明的可燃热源可包含按干重计约4％至按干重计约10％的粘结试剂或按干重计约5％至按干重计约9％的粘结试剂。
在某些实施方案中，粘结试剂可包括至少一种有机聚合物粘结剂材料和至少一种羧酸盐燃烧盐(carboxylate burn salt)。
与仅包含有机粘结剂材料的可燃热源相比，包括有机聚合物粘结剂材料和羧酸盐燃烧盐的粘结试剂的包含可有利地改善根据本发明的可燃热源在其燃烧期间和燃烧之后的完整性。
术语“完整性”在本文中用于指根据本发明的可燃热源保持完整或完好的能力。可燃热源的完整性的任何显著损失都可能导致可燃热源的开裂或破损。可燃热源的不良完整性也可由可燃热源点火期间火花或火焰的产生来指示。
与仅包含有机粘结剂材料的可燃热源相比，包含包括有机聚合物粘结剂材料和羧酸盐燃烧盐的粘结试剂的根据本发明的可燃热源可表现出减少的由于燃烧所致的变形，从而减少可燃热源开裂、破损或碎片化的发生。
另外，包括有机聚合物粘结剂材料和羧酸盐燃烧盐的粘结试剂的包含可有利地改善根据本发明的可燃热源的机械强度，如由可燃热源的压缩强度的增加所证实。
根据本发明的可燃热源中包括有机聚合物粘结剂材料和羧酸盐燃烧盐的粘结试剂的包含也可导致在可燃热源的燃烧后内聚力更高的灰烬的形成，使得颗粒或灰烬的碎片不太可能从可燃热源脱离。灰烬的外观也可得到改善，具有更均匀的一致性以及更深和更均匀的颜色。
如下文进一步描述的，粘结试剂的两种组分各自在可燃热源内提供不同的结构和功能。此外，粘结试剂的两种组分在可燃热源燃烧时各自表现不同。可调整粘结试剂中有机聚合物粘结剂材料与羧酸盐燃烧盐的比率以改变和改善可燃热源的燃烧性质。
有机聚合物粘结剂通常由长的柔性有机聚合物形成。有机聚合物粘结剂材料通常是良好的燃料，其将改善根据本发明的可燃热源的燃烧性质。在产生根据本发明的可燃热源期间和在其燃烧之前，有机聚合物粘结剂材料还可帮助粘结碳与纯度大于或等于约90％的过氧化钙。然而，有机聚合物粘结剂材料将在可燃热源点燃后燃烧掉，故在可燃热源的燃烧期间或燃烧之后不提供任何显著的粘结作用。
有机聚合物粘结剂材料可包括在加热或燃烧时不产生有害副产物的任何合适的有机聚合物粘结剂。有机聚合物粘结剂材料可包括单一类型的有机聚合物或者两种或更多种不同类型的有机聚合物的组合。优选地，有机聚合物粘结剂材料包含一种或多种纤维素聚合物材料。合适的纤维素聚合物材料包括但不限于纤维素、改性纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素及其组合。在某些特别优选的实施方案中，有机聚合物粘结剂材料包含羧甲基纤维素(CMC)。合适的CMC来源可得自德国PhrikolatGmbH。作为一种或多种纤维素聚合物材料的替代或除此之外，有机聚合物粘结剂材料可包含一种或多种非纤维素聚合物材料，包括但不限于树胶如瓜尔胶；小麦粉；淀粉；糖；植物油及其组合。
优选地，粘结试剂包含按干重计约25％至按干重计约90％的有机聚合物粘结剂材料，更优选按干重计约30％至按干重计约85％的有机聚合物粘结剂材料。
术语“羧酸盐燃烧盐”在本文中用于指羧酸的盐，其据信会改变碳燃烧。优选地，羧酸盐燃烧盐在室温下包含一价、二价或三价阳离子和羧酸根阴离子，其中当可燃热源被点火时羧酸根阴离子燃烧。更优选地，羧酸盐燃烧盐为在室温下包含一价碱金属阳离子和羧酸根阴离子的碱金属羧酸盐燃烧盐，其中当可燃热源被点火时羧酸根阴离子燃烧。可包括在粘结试剂中的羧酸盐燃烧盐的具体实例包括但不限于碱金属乙酸盐、碱金属柠檬酸盐和碱金属琥珀酸盐。
在某些实施方案中，粘结试剂可包括单一羧酸盐燃烧盐。在其他实施方案中，粘结试剂可包含两种或更多种不同的羧酸盐燃烧盐的组合。所述两种或更多种不同的羧酸盐燃烧盐可包含不同的羧酸根阴离子。替代地或另外地，所述两种或更多种不同的羧酸盐燃烧盐可包含不同的阳离子。举例来说，粘结试剂可包含碱金属柠檬酸盐和碱土金属琥珀酸盐的混合物。
与有机聚合物粘结剂材料相比，粘结试剂中的羧酸盐燃烧盐通常包含与根据本发明的可燃热源中的其他较大分子相比尺寸通常较小的离子。羧酸盐燃烧盐将促进可燃热源的燃烧。另外，与有机聚合物粘结剂材料不同，已发现在可燃热源的燃烧期间和之后，羧酸盐燃烧盐在可燃热源内的其他分子周围保持内附聚构，这有助于将可燃热源的组分粘结于一起。羧酸盐燃烧盐可因此改善可燃热源在其燃烧期间和之后的完整性并降低可燃热源变形和破损的可能性。在可燃热源燃烧之后羧酸盐燃烧盐的粘结作用的保留可另外改善由可燃热源的燃烧产生的灰烬的内聚和外观。
根据本发明的可燃热源中羧酸盐燃烧盐的包含可另外提供可燃热源的燃烧性质的改善。特别地，与仅包含有机粘结剂材料的可燃热源相比，羧酸盐燃烧盐可增加根据本发明的可燃热源的燃烧时间。此外，羧酸盐燃烧盐对可燃热源的燃烧的促进可使得根据本发明的具有更高密度的可燃热源能够用于气溶胶生成制品中。对于给定尺寸的可燃热源，这可使得能够产生具有较高量的碳的根据本发明的可燃热源，这可进一步改善可燃热源的燃烧时间。
优选地，羧酸盐燃烧盐为羧酸的钾盐或钠盐，如柠檬酸盐、乙酸盐或琥珀酸盐。在优选的实施方案中，羧酸盐燃烧盐为碱金属柠檬酸盐。在特别优选的实施方案中，羧酸盐燃烧盐为柠檬酸钾，最优选柠檬酸单钾或柠檬酸三钾。
选择用于羧酸盐燃烧盐的阳离子的性质和阴离子的性质都会对可燃热源的燃烧性质有影响，特别是对可燃热源的燃烧寿命、燃烧温度和点燃过程中的初始温度有影响。羧酸盐燃烧盐的性质和掺入到粘结试剂中的羧酸盐燃烧盐的量可因此取决于根据本发明的可燃热源的期望燃烧性质进行调整。
优选地，粘结试剂包含按干重计约5％至按干重计约50％的羧酸盐燃烧盐、更优选按干重计约8％至按干重计约40％的羧酸盐燃烧盐。
在某些实施方案中，粘结试剂可包括至少一种有机聚合物粘结剂材料、至少一种羧酸盐燃烧盐和至少一种不可燃无机粘结剂材料。
如本文参考本发明所使用，术语“不可燃”用于描述在根据本发明的可燃热源的点燃和燃烧期间不会燃烧或分解的无机粘结剂材料。不可燃无机粘结剂材料因此在可燃热源的燃烧期间粘结试剂所经受的温度下是稳定的并将在燃烧期间和之后保持基本上完好。
可调整粘结试剂中有机聚合物粘结剂材料、羧酸盐燃烧盐及不可燃无机粘结剂材料的比率以改变和改善可燃热源的燃烧性质。
优选地，所述至少一种不可燃无机粘结剂材料包含片状硅酸盐材料。
无机粘结剂材料优选由具有相对大、扁平且非柔性的分子的材料形成。无机粘结剂材料在根据本发明的可燃热源的燃烧期间在可燃热源内达到的温度下不可燃，使得无机粘结剂在可燃热源的点燃和燃烧之后仍然存在。无机粘结剂材料因此保持其粘结性质并将在有机粘结剂材料已被烧掉之后继续将可燃热源的组分粘结在一起。在某些水平下，无机粘结剂材料的添加可另外提高根据本发明的可燃热源的燃烧温度。可调整不可燃无机粘结剂材料的量以提高根据本发明的可燃热源在其点燃期间的燃烧温度。
无机粘结剂材料可包括任何合适的无机粘结剂，它们是惰性的并且在可燃热源的燃烧过程中不会燃烧或分解。不可燃无机粘结剂材料可包括单一类型的无机粘结剂或者两种或更多种不同类型的无机粘结剂的组合。适合于包括在不可燃无机粘结剂材料中的片状硅酸盐材料包括但不限于粘土、云母、蛇纹岩及其组合。在特别优选的实施方案中，不可燃无机粘结剂材料包含一种或多种粘土。其他合适的无机粘结剂包括但不限于氧化铝-硅酸盐衍生物、碱金属硅酸盐、石灰石衍生物、碱土金属化合物和衍生物、铝化合物和衍生物及其组合。
如本文参考本发明所使用，术语“粘土”用于描述由硅酸盐的二维片和铝酸根离子形成的层状硅酸铝材料，其在粘土内形成独特的层状结构。可用于粘结试剂中的合适的粘土包括但不限于膨润土、蒙脱土和高岭土。合适的粘土可得自德国的Worlee-Chimie GmbH或Nanocor。
在特别优选的实施方案中，不可燃无机粘结剂材料包含一种或多种剥离粘土。
如本文参考本发明所使用，术语“剥离粘土”用于描述已经历剥离或分层过程的粘土，其中硅酸盐层和铝酸盐片之间的分离增加，在一些情况下增加至多20倍或更多。
片状硅酸盐材料如粘土的大而扁平的结构与有机粘结剂材料的长而柔韧的分子和羧酸盐燃烧盐的小离子形成对比。已发现具有这些不同结构的粘结剂分子的组合在提供改进的粘结性质方面是有效的，不仅在根据本发明的可燃热源的产生和储存期间，而且在其燃烧期间和之后。
粘结试剂可包含按干重计0％至约35％的不可燃无机粘结剂材料。例如，粘结试剂可包含按干重计约5％至按干重计约35％的不可燃无机粘结剂材料或按干重计约10％至按干重计约35％的不可燃无机粘结剂材料。
在某些特别优选的实施方案中，根据本发明的可燃热源包含的粘结试剂包括作为有机粘结剂材料的羧甲基纤维素、作为羧酸盐燃烧盐的柠檬酸钾和作为不可燃无机粘结剂材料的粘土的组合。
粘结试剂优选在可燃热源的生产过程中掺入到根据本发明的可燃热源中。在粘结试剂包括有机聚合物粘结剂材料和羧酸盐燃烧盐的情况下，这两种组分的组合可在生产过程中在单个步骤中掺入到可燃热源中，或者两种组分可在两个或三个分开的步骤中掺入到热源中。在粘结试剂包括有机聚合物粘结剂材料、羧酸盐燃烧盐和不可燃无机粘结剂材料的情况下，这三种组分的组合可在生产过程中在单个步骤中掺入到可燃热源中，或者三种组分可在两个或三个分开的步骤中掺入到热源中。
可将粘结试剂的一种或多种组分以固体、基本上干燥粉末的形式添加到根据本发明的可燃热源的碳、纯度大于或等于90％的过氧化钙和任何其他组分中。或者，可将粘结试剂的一种或多种组分以在合适的溶剂如水中包含溶解或悬浮的所述一种或多种组分的溶液或浆料的形式添加到根据本发明的可燃热源的碳、纯度大于或等于90％的过氧化钙和任何其他组分中。
在粘结试剂包括有机聚合物粘结剂材料和羧酸盐燃烧盐的情况下，或在粘结试剂包括有机聚合物粘结剂材料、羧酸盐燃烧盐和不可燃无机粘结剂材料的情况下，优选至少将羧酸盐燃烧盐以溶液的形式添加到根据本发明的可燃热源的碳、纯度大于或等于90％的过氧化钙和任何其他组分中。例如，在羧酸盐燃烧盐包含柠檬酸钾的情况下，可使用约2重量％至10重量％的柠檬酸钾水溶液。
作为粘结试剂的替代或除此之外，根据本发明的可燃热源还可包含一种或多种另外的组分以改进其性质。合适的另外的组分包括但不限于促进可燃热源的固结的添加剂(例如，烧结助剂)和促进由可燃热源的燃烧产生的一种或多种气体的分解的添加剂(例如，催化剂如CuO、Fe2O3和Al2O3)。
根据本发明的可燃热源优选通过将一种或多种碳材料与纯度大于或等于约90％的过氧化钙、粘结试剂(如果包括的话)和任何其他组分混合并将混合物预先形成为期望的形状来形成。一种或多种含碳材料、纯度大于或等于约90％的过氧化钙、粘结试剂(如果包括的话)和任何其他组分的混合物可使用任何合适的已知陶瓷形成方法如注浆成型、挤出、注射成型、模具压缩或压制预先形成为期望的形状。
优选地，根据本发明的可燃热源通过压制工艺或挤出工艺形成。最优选地，根据本发明的可燃热源通过压制工艺形成。
优选地，将一种或多种含碳材料、纯度大于或等于约90％的过氧化钙、粘结试剂(如果包括的话)和任何其他组分的混合物预先形成为细长条。然而，应理解，可将一种或多种含碳材料、纯度大于或等于约90％的过氧化钙、粘结试剂(如果包括的话)和任何其他组分的混合物预先形成为其他期望的形状。
形成后，可将细长条或其他期望的形状干燥以降低其水分含量。
根据本发明的可燃热源优选具有约20％至约80％、更优选约20％至60％的孔隙率。在某些实施方案中，如通过例如水银孔隙率法或氦测比重法所测量，根据本发明的可燃热源可具有约50％至约70％的孔隙率或约50％至约60％的孔隙率。期望的孔隙率可在可燃热源的生产过程中使用常规的方法和技术容易地实现。
根据本发明的可燃热源可具有约0.6g/cm3至约1.2g/cm3的表观密度。
根据本发明的可燃热源可具有约300mg至约500mg的质量。在某些实施方案中，根据本发明的可燃热源可具有约400mg至约450mg的质量。
根据本发明的可燃热源优选具有约7mm至约17mm、更优选约7mm至约15mm、最优选约7mm至约13mm的长度。本文使用的术语“长度”是指根据本发明的细长可燃热源的最大纵向尺寸。
优选地，根据本发明的可燃热源具有约5mm至约9mm、更优选约7mm至约8mm的直径。本文使用的术语“直径”是指根据本发明的细长可燃热源的最大横向尺寸。
优选地，根据本发明的可燃热源具有基本上均匀的直径。然而，根据本发明的可燃热源也可以是锥形的。
优选地，根据本发明的可燃热源是基本上圆柱形的。根据本发明的圆柱形可燃热源具有基本上圆形截面或基本上椭圆形截面。
在某些特别优选的实施方案中，根据本发明的可燃热源是基本上圆柱形的并具有基本上圆形的截面。
根据本发明的可燃热源可以是非堵塞型可燃热源。如本文参考本发明所使用，术语“非堵塞型”用于描述包括至少一个沿可燃热源的长度延伸的、空气可通过其抽吸以供使用者吸入的气流通道的可燃热源。
在包括根据本发明的非堵塞型可燃热源的根据本发明的气溶胶生成制品中，气溶胶形成基质的加热通过传导和强制对流发生。
所述一个或多个气流通道可包括一个或多个封闭的气流通道。
如本文所用，术语“封闭的”用于描述延伸通过非堵塞型可燃热源的内部并被非堵塞型可燃热源所包围的气流通道。
替代地或另外地，所述一个或多个气流通道可包括一个或多个非封闭的气流通道。举例来说，所述一个或多个气流通道可包括一个或多个沿非堵塞型可燃热源的外部延伸的凹槽或其他非封闭的气流通道。
所述一个或多个气流通道可包括一个或多个封闭的气流通道或一个或多个非封闭的气流通道或其组合。
在某些实施方案中，根据本发明的非堵塞型可燃热源包括从非堵塞型可燃热源的前面延伸到后面的一个、两个或三个气流通道。
在某些优选的实施方案中，根据本发明的非堵塞型可燃热源包括从非堵塞型可燃热源的前面延伸到后面的单个气流通道。
在某些特别优选的实施方案中，根据本发明的非堵塞型可燃热源包括从非堵塞型可燃热源的前面延伸到后面的单个基本上居中或轴向的气流通道。
在这样的实施方案中，单个气流通道的直径优选为约1.5mm至约3mm。
应理解，除了空气可通过其抽吸以供使用者吸入的一个或多个气流通道外，根据本发明的非堵塞型可燃热源还可包括空气不可通过其抽吸以供使用者吸入的一个或多个封闭的或阻塞的通路。
例如，根据本发明的非堵塞型可燃热源可包括从可燃热源的前面延伸到后面的一个或多个气流通道和从非堵塞型可燃热源的前面沿可燃热源的长度延伸仅一部分的一个或多个封闭通路。
包括一个或多个封闭空气通路增大了非堵塞型可燃热源的暴露于来自空气的氧的表面面积，并且可有利地便于非堵塞型可燃热源的点燃和持续燃烧。
或者，根据本发明的可燃热源可以是堵塞型可燃热源。如本文参考本发明所使用，术语“堵塞型”用于描述不包括任何沿可燃热源的长度延伸的、空气可通过其抽吸以供使用者吸入的气流通道的可燃热源。
在包括根据本发明的堵塞型可燃热源的根据本发明的气溶胶生成制品中，从堵塞型可燃热源向气溶胶形成基质的热传递主要通过传导发生而通过强制对流对气溶胶形成基质的加热被最小化或减少。这可以有利地帮助最小化或减小使用者的抽吸方式对根据本发明的气溶胶生成制品的主流气溶胶组成的影响。
在这样的实施方案中，在使用中通过根据本发明的气溶胶生成制品抽吸以供使用者吸入的空气不通行经过沿堵塞型可燃热源的任何气流通道。沿堵塞型可燃热源的任何气流通道的缺乏将有利地基本上防止或抑制在使用者抽吸期间堵塞型可燃热源的燃烧的激活。这将基本上防止或抑制在使用者抽吸期间气溶胶形成基质的温度飙升。
通过防止或抑制堵塞型可燃热源的燃烧的激活，并由此防止或抑制气溶胶形成基质中温度的过度升高，可有利地避免气溶胶形成基质在强烈抽吸方式下燃烧或热解。另外，可有利地将使用者的抽吸方式对主流气溶胶组成的影响最小化或减小。
包括堵塞型可燃热源还可有利地基本上防止或抑制在堵塞型可燃热源的点燃和燃烧期间形成的燃烧和分解产物及其他材料进入在根据本发明的气溶胶生成制品的使用期间抽吸通过其的空气中。
应理解，根据本发明的堵塞型可燃热源可包括空气不可通过其抽吸以供使用者吸入的一个或多个封闭的或阻塞的通路。
例如，根据本发明的堵塞型可燃热源可包括从堵塞型可燃热源的上游端处的前面沿堵塞型可燃热源的长度延伸仅一部分的一个或多个封闭通路。
包括一个或多个封闭空气通路增大了堵塞型可燃热源的暴露于来自空气的氧的表面面积，并且可有利地便于堵塞型可燃热源的点燃和持续燃烧。
根据本发明的气溶胶生成制品包括根据本发明的可燃热源和气溶胶形成基质。
如本文参考本发明所使用，术语“气溶胶形成基质”用于描述包含气溶胶形成材料的基质，气溶胶形成材料能够在加热时释放可形成气溶胶的挥发性化合物。由根据本发明的气溶胶生成制品的气溶胶形成基质生成的气溶胶可以是可见或不可见的并可包含蒸气(例如，处于气态的细颗粒物质，其在室温下通常为液体或固体)以及气体和冷凝蒸气的液体液滴。
气溶胶形成基质可以采取由包装纸包围的塞或段形式，所述塞或段包括能够在加热时释放可形成气溶胶的挥发性化合物的材料。当气溶胶形成基质采取这类塞或段形式时，整个塞或段(包含包装纸)均视为气溶胶形成基质。
有利的是，气溶胶形成基质包括气溶胶形成材料，所述气溶胶形成材料包括气溶胶形成剂。
所述气溶胶形成剂可以是在使用时有助于形成稠密且稳定的气溶胶并且在气溶胶生成制品的操作温度下基本上耐热降解的任何合适的化合物或化合物的混合物。合适的气溶胶形成剂是本领域已知的并包括但不限于：多元醇，如三乙二醇、丙二醇、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。
有利的是，气溶胶形成剂包含一种或多种多元醇。
更有利的是，气溶胶形成剂包含甘油。
优选地，气溶胶形成基质为固体气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可包含固体组分和液体组分两者。
气溶胶形成基质可包含基于植物的材料。气溶胶形成基质可包含均质的基于植物的材料。
气溶胶形成基质可包含尼古丁。
气溶胶形成基质可包含烟草材料。
如本文参考本发明所使用，术语“烟草材料”用于描述包含烟草的任何材料，包括但不限于烟草叶、烟草肋料、烟草梗、烟草茎、烟草尘、膨胀烟草、再造烟草材料和均质化烟草材料。
烟草材料可例如呈粉末、颗粒、丸粒、碎片、细条、条状物、片材或其任何组合的形式。
有利的是，气溶胶形成基质包含均质化烟草材料。
如本文参考本发明所使用，术语“均质化烟草材料”用于描述通过使颗粒状烟草附聚而形成的材料。
在某些实施方案中，气溶胶形成基质有利地包括多个均质化烟草材料的细条。
有利的是，所述多个均质化烟草材料的细条可在气溶胶形成基质内基本上彼此平行地对齐。
在某些实施方案中，气溶胶形成基质有利地包括均质化烟草材料的聚集片材。
气溶胶形成基质可包括包含均质化烟草材料的聚集片材的条。
如本文参考本发明所使用，术语“条”用于描述具有基本圆形、卵形或椭圆形截面的基本上圆柱形元件。
如本文参考本发明所使用，术语“片材”用于描述宽度和长度比其厚度大得多的层状元件。
如本文参考本发明所使用，术语“聚集”用于描述基本上横向于气溶胶生成制品的纵向轴线卷绕、折叠或以其他方式压缩或束紧的片材。
气溶胶形成基质可包括气溶胶形成材料和在气溶胶形成材料周围并与气溶胶形成材料接触的包装物。
包装物可由任何合适的片材材料形成，其能够包裹气溶胶形成材料以形成气溶胶形成基质。
在某些实施方案中，气溶胶形成基质可包括包含均质化烟草材料的聚集片材的条和在烟草材料周围并与烟草材料接触的包装物。
在某些实施方案中，气溶胶形成基质有利地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，术语“纹理化片材”用于描述已被卷曲、具有凸出图案、具有凹入图案、穿孔或以其他方式变形的片材。
使用均质化烟草材料的纹理化片材可有利地促进均质化烟草材料的片材的聚集形成气溶胶形成基质。
气溶胶形成基质可包括均质化烟草材料的聚集纹理化片材，其包括多个间隔开的凹口、突出、穿孔或其任何组合。
气溶胶形成基质可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，术语“卷曲片材”用于描述具有多个基本上平行的隆脊或波纹的片材。
有利的是，当已组装包括气溶胶形成基质的根据本发明的气溶胶生成制品时，基本上平行的隆脊或波纹沿气溶胶生成制品的纵向轴线延伸或平行于气溶胶生成制品的纵向轴线延伸。这有助于均质化烟草材料的卷曲片材聚集以形成气溶胶形成基质。
然而，应理解，用于包含在根据本发明的气溶胶生成制品的气溶胶形成基质中的均质化烟草材料的卷曲片材可替代地或另外地具有多个基本上平行的隆脊或波纹，当已组装气溶胶生成制品时，所述隆脊或波纹安置成与气溶胶生成制品的纵向轴线成锐角或钝角。
优选地，气溶胶形成基质是基本上圆柱形的。
气溶胶形成基质可具有约5毫米至约20毫米的长度。
优选地，气溶胶形成基质具有约6毫米至约15毫米的长度。
更优选地，气溶胶形成基质具有约7毫米至约12毫米的长度。
气溶胶形成基质可具有约5毫米至约15毫米的直径。
优选地，气溶胶形成基质具有约5毫米至约10毫米的直径。
更优选地，气溶胶形成基质具有约7毫米至约8毫米的直径。
根据本发明的气溶胶生成制品可包括根据本发明的非堵塞型可燃热源或根据本发明的堵塞型可燃热源。
在特别优选的实施方案中，根据本发明的气溶胶生成制品包括根据本发明的可燃热源和在可燃热源的下游的气溶胶形成基质。
如本文参考本发明所使用，术语“远侧”、“上游”和“前”及术语“近侧”、“下游”和“后”用于描述根据本发明的气溶胶生成制品的部件或部件部分的相对位置。根据本发明的气溶胶生成制品包括近侧端，在使用中，气溶胶通过所述近侧端离开气溶胶生成制品以递送至使用者。气溶胶生成制品的近侧端还可被称为气溶胶生成制品的口端。在使用中，使用者抽吸气溶胶生成制品的近侧端以便吸入由气溶胶生成制品生成的气溶胶。
根据本发明的气溶胶生成制品包括远侧端。可燃热源位于气溶胶生成制品的远侧端处或附近。气溶胶生成制品的口端处于气溶胶生成制品的远侧端下游。气溶胶生成制品的近侧端也可被称为气溶胶生成制品的下游端，而气溶胶生成制品的远侧端也可被称为气溶胶生成制品的上游端。根据本发明的气溶胶生成制品的部件或部件部分可基于其在气溶胶生成制品的近侧端与气溶胶生成制品的远侧端之间的相对位置而描述为在彼此的上游或下游。
根据本发明的可燃热源具有前端面和后端面。可燃热源的前端面在可燃热源的上游端处。可燃热源的上游端是可燃热源的最远离气溶胶生成制品的近侧端的端部。可燃热源的后端面在可燃热源的下游端处。可燃热源的下游端是可燃热源的最接近于气溶胶生成制品的近侧端的端部。
如本文参考本发明所使用，术语“纵向”用于描述根据本发明的可燃热源和根据本发明的气溶胶生成制品的上游端和下游端之间的方向。
如本文参考本发明所使用，术语“横向”用于描述与纵向方向垂直的方向。即，垂直于根据本发明的可燃热源和根据本发明的气溶胶生成制品的上游端和下游端之间的方向的方向。
如本文参考本发明所使用，术语“长度”用于描述根据本发明的可燃热源和根据本发明的气溶胶生成制品在纵向方向上的最大尺寸。
如本文参考本发明所使用，术语“直径”用于描述根据本发明的可燃热源和根据本发明的气溶胶生成制品在横向方向上的最大尺寸。
根据本发明的气溶胶生成制品可在气溶胶形成基质的周缘周围包括一个或多个第一空气入口。
在这样的实施方案中，在使用中，冷空气通过第一空气入口被抽吸到气溶胶生成制品的气溶胶形成基质中。通过第一空气入口抽吸到气溶胶形成基质中的空气从气溶胶形成基质向下游通行经过气溶胶生成制品并通过其近侧端离开气溶胶生成制品。
在这样的实施方案中，在使用者抽吸期间，通过在气溶胶形成基质的周缘周围的一个或多个第一空气入口抽吸的冷空气将有利地降低气溶胶形成基质的温度。这将有利地基本上防止或抑制在使用者抽吸期间气溶胶形成基质的温度飙升。
如本文参考本发明所使用，术语“冷空气”用于描述环境空气，其在使用者抽吸时不被可燃热源显著加热。
通过防止或抑制气溶胶形成基质的温度飙升，在气溶胶形成基质的周缘周围包括一个或多个第一空气入口将有利地帮助避免或减少在强烈抽吸方式下气溶胶形成基质的燃烧或热解。另外，在气溶胶形成基质的周缘周围包括一个或多个第一空气入口将有利地帮助最小化或减少使用者的抽吸方式对根据本发明的气溶胶生成制品的主流气溶胶组成的影响。
第一空气入口的数目、形状、尺寸和位置可以适当地加以调整以实现良好的吸烟性能。
在某些实施方案中，气溶胶形成基质可邻接可燃热源的后面。
如本文参考本发明所使用，术语“邻接”用于描述与可燃热源的后面直接接触的气溶胶形成基质或提供在可燃热源的后面上的不可燃的基本上不透气的屏障涂层。
在其他实施方案中，气溶胶形成基质可与可燃热源的后面间隔开。也就是说，在气溶胶形成基质与可燃热源的后面之间可存在空间或间隙。
在这样的实施方案中，作为气溶胶形成基质的周缘周围一个或多个第一空气入口的替代或除此之外，根据本发明的气溶胶生成制品可在可燃热源的后面与气溶胶形成基质之间包括一个或多个第二空气入口。在使用中，冷空气通过第二空气入口被抽吸到可燃热源与气溶胶形成基质之间的空间中。通过第二空气入口抽吸到可燃热源与气溶胶形成基质之间的空间中的空气从可燃热源与气溶胶形成基质之间的空间向下游通行经过气溶胶生成制品并通过其近侧端离开气溶胶生成制品。
在这样的实施方案中，在使用者抽吸期间，通过在可燃热源的后面与气溶胶形成基质之间的一个或多个第二入口抽吸的冷空气可有利地降低根据本发明的气溶胶生成制品的气溶胶形成基质的温度。这可有利地基本上防止或抑制在使用者抽吸期间根据本发明的气溶胶生成制品的气溶胶形成基质的温度飙升。
作为气溶胶形成基质的周缘周围一个或多个第一空气入口和可燃热源的后面与气溶胶形成基质之间一个或多个第二入口中之一或两者的替代或除此之外，根据本发明的气溶胶生成制品还可在气溶胶形成基质的下游包括一个或多个第三空气入口。
根据本发明的气溶胶生成制品还可在可燃热源的后面与气溶胶形成基质之间包括不可燃的基本上不透气的第一屏障。
如本文参考本发明所使用，术语“不可燃”用于描述在可燃热源在燃烧和点燃期间所达到的温度下基本上不可燃的屏障。
第一屏障可邻接可燃热源的后面和气溶胶形成基质中之一或两者。或者，第一屏障可与可燃热源的后面和气溶胶形成基质中之一或两者间隔开。
第一屏障可粘附到或以其他方式固定到可燃热源的后面和气溶胶形成基质中之一或两者。
在某些优选的实施方案中，第一屏障包括提供在可燃热源的后面上的不可燃的基本上不透气的第一屏障涂层。在这样的实施方案中，优选第一屏障包括提供在可燃热源的至少基本上整个后面上的第一屏障涂层。更优选地，第一屏障包括提供在可燃热源的整个后面上的第一屏障涂层。
如本文参考本发明所使用，术语“涂层”用于描述覆盖和粘附到可燃热源的材料层。
第一屏障可有利地限制气溶胶形成基质在可燃热源的点燃和燃烧期间所暴露于的温度，并因此有助于避免或减少在气溶胶生成制品的使用期间气溶胶形成基质的热降解或燃烧。
在可燃热源的后面与气溶胶形成基质之间包括不可燃的基本上不透气的第一屏障还可有利地基本上防止或抑制在气溶胶生成制品的储存期间根据本发明的气溶胶生成制品的气溶胶形成基质的组分向可燃热源的迁移。
替代地或另外地，在可燃热源的后面与气溶胶形成基质之间包括不可燃的基本上不透气的第一屏障可有利地基本上防止或抑制在气溶胶生成制品的使用期间根据本发明的气溶胶生成制品的气溶胶形成基质的组分向可燃热源的迁移。
在气溶胶形成基质包含至少一种气溶胶形成剂的情况下，在可燃热源的后面与气溶胶形成基质之间包括不可燃的基本上不透气的第一屏障可能特别有利。
在这样的实施方案中，在可燃热源的后面与气溶胶形成基质之间包括不可燃的基本上不透气的第一屏障可有利地防止或抑制在气溶胶生成制品的储存和使用期间所述至少一种气溶胶形成剂从气溶胶形成基质向可燃热源的迁移。因此可有利地基本上避免或减少所述至少一种气溶胶形成剂在气溶胶生成制品的使用期间的分解。
取决于气溶胶生成制品的期望特性和性能，第一屏障可具有低导热率或高导热率。在某些实施方案中，第一屏障可由如使用修正的瞬态平面热源(MTPS)方法所测量在23℃和50％的相对湿度下具有约0.1瓦每米开氏度(W/(m·K))至约200瓦每米开氏度(W/(m·K))的本体导热率的材料形成。
第一屏障的厚度可适宜地调整以获得良好的吸烟性能。在某些实施方案中，第一屏障可具有约10微米至约500微米的厚度。
第一屏障可由一种或多种合适的材料形成，所述材料在可燃热源在点燃和燃烧期间所达到的温度下基本上热稳定且不可燃。合适的材料是本领域已知的并包括但不限于粘土(如膨润土和高岭土)、玻璃、矿物质、陶瓷材料、树脂、金属及其组合。
可形成第一屏障的优选材料包括粘土和玻璃。可形成第一屏障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。
在某些优选的实施方案中，第一屏障包括设置在可燃热源的后面上的粘土涂层，所述粘土涂层包含膨润土和高岭土的50/50混合物。在其他优选的实施方案中，第一屏障包括设置在可燃热源的后面上的玻璃涂层，更优选烧结玻璃涂层。
在某些特别优选的实施方案中，第一屏障包括设置在可燃热源的后面上的铝涂层。
优选地，第一屏障具有至少约10微米的厚度。
由于粘土的轻微透气性，故在其中第一屏障包括设置在可燃热源的后面上的粘土涂层的实施方案中，粘土涂层更优选具有至少约50微米、最优选约50微米至约350微米的厚度。
在其中第一屏障由更不透气的一种或多种材料如铝形成的实施方案中，第一屏障可更薄，并通常优选具有小于约100微米、更优选约20微米或约30微米的厚度。
在其中第一屏障包括设置在可燃热源的后面上的玻璃涂层的实施方案中，玻璃涂层优选具有小于约200微米的厚度。
第一屏障的厚度可使用显微镜、扫描电子显微镜(SEM)或本领域已知的任何其他合适的测量方法测得。
当第一屏障包括设置在可燃热源的后面上的第一屏障涂层时，第一屏障涂层可通过本领域已知的任何合适的方法施加以覆盖并粘附到可燃热源的后面，所述方法包括但不限于喷涂、气相沉积、浸入、材料转移(例如，刷涂或胶合)、静电沉积或其任何组合。
例如，第一屏障涂层可通过预先形成与可燃热源的后面尺寸和形状接近的屏障并将其施加到可燃热源的后面以覆盖并粘附到可燃热源的至少基本上整个后面来制成。或者，第一屏障涂层可在其被施加到可燃热源的后面之后被切割或以其他方式机加工。在一个优选的实施方案中，通过胶合或压制其到可燃热源来将铝箔施加到可燃热源的后面，并切割或以其他方式机加工铝箔使得铝箔覆盖并粘附到可燃热源的至少基本上整个后面，优选覆盖并粘附到可燃热源的整个后面。
在另一个优选的实施方案中，通过向可燃热源的后面施加一种或多种合适的涂覆材料的溶液或悬浮液来形成第一屏障涂层。例如，可通过将可燃热源的后面浸入在一种或多种合适的涂覆材料的溶液或悬浮液中或者通过向可燃热源的后面上刷涂或喷涂溶液或悬浮液或静电沉积一种或多种合适的涂覆材料的粉末或粉末混合物来向可燃热源的后面施加第一屏障涂层。当通过向可燃热源的后面上静电沉积一种或多种合适的涂覆材料的粉末或粉末混合物来向可燃热源的后面施加第一屏障涂层时，可燃热源的后面优选在静电沉积之前用水玻璃预处理。优选地，第一屏障涂层通过喷涂施加。
可通过向可燃热源的后面单次施加一种或多种合适的涂覆材料的溶液或悬浮液来形成第一屏障涂层。或者，可通过向可燃热源的后面多次施加一种或多种合适的涂覆材料的溶液或悬浮液来形成第一屏障涂层。例如，可通过向可燃热源的后面一次、两次、三次、四次、五次、六次、七次或八次相继施加一种或多种合适的涂覆材料的溶液或悬浮液来形成第一屏障涂层。
优选地，可通过向可燃热源的后面一次至十次施加一种或多种合适的涂覆材料的溶液或悬浮液来形成第一屏障涂层。
在向可燃热源的后面施加一种或多种涂覆材料的溶液或悬浮液后，可干燥可燃热源以形成第一屏障涂层。
在通过向可燃热源的后面多次施加一种或多种合适的涂覆材料的溶液或悬浮液来形成第一屏障涂层的情况下，可能需要在溶液或悬浮液的相继施加之间干燥可燃热源。
作为干燥的替代或除此之外，在向可燃热源的后面施加一种或多种涂覆材料的溶液或悬浮液后，可烧结可燃热源上的涂覆材料以形成第一屏障涂层。当第一屏障涂层为玻璃或陶瓷涂层时，特别优选第一屏障涂层的烧结。优选地，第一屏障涂层在约500℃至约900℃、更优选在约700℃的温度下烧结。
在根据本发明的气溶胶生成制品包括根据本发明的非堵塞型可燃热源并在可燃热源的后面与气溶胶形成基质之间包括不可燃的基本上不透气的第一屏障时，第一屏障应允许空气通过所述一个或多个气流通道进入气溶胶生成制品以向下游抽吸通过气溶胶生成制品。
作为可燃热源的后面与气溶胶形成基质之间不可燃的基本上不透气的第一屏障的替代或除此之外，包括非堵塞型可燃热源的根据本发明的气溶胶生成制品可在非堵塞型可燃热源与所述一个或多个气流通道之间包括不可燃的基本上不透气的第二屏障。
第二屏障可有利地基本上防止或抑制在非堵塞型可燃热源的点燃和燃烧期间形成的燃烧和分解产物随着被抽吸的空气通行经过所述一个或多个气流通道而进入到通过所述一个或多个气流通道抽吸到根据本发明的气溶胶生成制品中的空气中。
在非堵塞型可燃热源与所述一个或多个气流通道之间包括不可燃的基本上不透气的第二屏障还可有利地基本上防止或抑制在使用者抽吸期间非堵塞型可燃热源的燃烧的激活。这可基本上防止或抑制在使用者抽吸期间气溶胶形成基质的温度飙升。
通过防止或抑制非堵塞型可燃热源的燃烧的激活，并由此防止或抑制气溶胶形成基质中温度的过度升高，可有利地避免气溶胶形成基质在强烈抽吸方式下燃烧或热解。另外，可有利地将使用者的抽吸方式对主流气溶胶组成的影响最小化或减小。
第二屏障可粘附或以其他方式固定到非堵塞型可燃热源。
在某些优选的实施方案中，第二屏障包括设置在所述一个或多个气流通道的内表面上的不可燃的基本上不透气的第二屏障涂层。在这样的实施方案中，优选地第二屏障包括设置在所述一个或多个气流通道的至少基本上整个内表面上的第二屏障涂层。更优选地，第二屏障包括设置在所述一个或多个气流通道的整个内表面上的第二屏障涂层。
在其他实施方案中，第二屏障涂层可通过向所述一个或多个气流通道中插入衬垫来提供。举例来说，当所述一个或多个气流通道包括一个或多个延伸通过非堵塞型可燃热源的内部的封闭的气流通道时，可向所述一个或多个气流通道中的每一个中插入不可燃的基本上不透气的中空管。
取决于气溶胶生成制品的期望特性和性能，第二屏障可具有低导热率或高导热率。优选地，第二屏障具有低导热率。
第二屏障的厚度可适宜地调整以获得良好的吸烟性能。在某些实施方案中，第二屏障可具有约30微米至约200微米的厚度。在一个优选的实施方案中，第二屏障具有约30微米至约100微米的厚度。
第二屏障可由一种或多种合适的材料形成，所述材料在非堵塞型可燃热源在点燃和燃烧期间所达到的温度下基本上热稳定且不可燃。合适的材料是本领域已知的并包括但不限于例如：粘土；金属氧化物，如氧化铁、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、氧化锆和氧化铈；沸石；磷酸锆；和其他陶瓷材料或其组合。
可形成第二屏障的优选材料包括粘土、玻璃、铝、氧化铁及其组合。如果需要，可在第二屏障中掺入催化成分，如将促进一氧化碳向二氧化碳的氧化的成分。合适的催化成分包括但不限于例如铂、钯、过渡金属及其氧化物。
在第二屏障包括设置在所述一个或多个气流通道的内表面上的第二屏障涂层的情况下，可通过任何合适的方法将第二屏障涂层施加到所述一个或多个气流通道的内表面上，如US 5,040,551中所描述的方法。例如，可用第二屏障涂层的溶液或悬浮液喷涂、润湿或涂装所述一个或多个气流通道的内表面。在某些优选的实施方案中，在可燃热源被挤出时通过WO2009/074870A2中描述的过程将第二屏障涂层施加到所述一个或多个气流通道的内表面。
优选地，根据本发明的气溶胶生成制品还包括在可燃热源的至少后部和气溶胶形成基质的至少前部的周围的一个或多个热传导元件。所述一个或多个热传导元件优选是耐燃烧的。在某些实施方案中，所述一个或多个热传导元件可以是氧气限制性的。换言之，所述一个或多个热传导元件可抑制或抵抗氧气经过热传导元件通行到达可燃热源。
根据本发明的气溶胶生成制品可包括与可燃热源的至少后部和气溶胶形成基质的至少前部都直接接触的热传导元件。在这样的实施方案中，热传导元件提供了在根据本发明的气溶胶生成制品的可燃热源与气溶胶形成基质之间的热联系。
替代地或另外地，根据本发明的气溶胶生成制品可包括与可燃热源和气溶胶形成基质中之一或两者间隔开的热传导元件，使得在热传导元件与可燃热源和气溶胶形成基质中之一或两者之间不存在直接接触。
适用于根据本发明的气溶胶生成制品中的热传导元件包括但不限于：金属箔包装物，如铝箔包装物、钢包装物、铁箔包装物和铜箔包装物；和金属合金箔包装物。
根据本发明的气溶胶生成制品优选包括位于其近侧端处的烟嘴。
优选地，烟嘴具有低过滤效率，更优选地具有非常低的过滤效率。烟嘴可以是单段或单部件烟嘴。或者，烟嘴可以是多段或多部件烟嘴。
烟嘴可包括过滤器，所述过滤器包括一个或多个包含合适的已知过滤材料的段。合适的过滤材料是本领域已知的并包括但不限于乙酸纤维素和纸。替代地或另外地，烟嘴可包括一个或多个段，所述一个或多个段包含吸收剂、吸附剂、调味剂和其他气溶胶改性剂和添加剂或其组合。
根据元件的气溶胶生成制品优选还在气溶胶形成基质和烟嘴之间包括传递元件或间隔元件。
传递元件可邻接气溶胶形成基质和烟嘴中之一或两者。或者，传递元件可与气溶胶形成基质和烟嘴中之一或两者间隔开。
包括传递元件将有利地允许通过从可燃热源向气溶胶形成基质的热传递生成的气溶胶的冷却。通过适宜地选择传递元件的长度，包括传递元件还将有利地允许将根据本发明的气溶胶生成制品的总长度调整至期望的值，例如至类似于常规香烟的长度。
传递元件可具有约7mm至约50的长度，例如约10mm至约45mm或约15mm至约30mm的长度。传递元件可具有其他长度，具体取决于气溶胶生成制品的期望总长度以及气溶胶生成制品内其他部件的存在和长度。
优选地，传递元件包括至少一个开放式管状中空体。在这样的实施方案中，在使用中，被抽吸进入气溶胶生成制品中的空气在其从气溶胶形成基质向下游经过气溶胶生成制品通行到烟嘴时将通行经过所述至少一个开放式管状中空体。
传递元件可包括由一种或多种合适的材料形成的至少一个开放式管状中空体，所述一种或多种合适的材料在由从可燃热源向气溶胶形成基质的热传递生成的气溶胶的温度下是基本上热稳定的。合适的材料是本领域已知的并包括但不限于纸、卡纸板、塑料如乙酸纤维素、陶瓷及其组合。
替代地或另外地，根据本发明的气溶胶生成制品可在气溶胶形成基质与烟嘴之间包括气溶胶冷却元件或热交换器。气溶胶冷却元件可包括多个纵向延伸的通道。
气溶胶冷却元件可包括选自以下的材料的聚集片材：金属箔、聚合物材料及基本上无孔的纸或卡纸板。在某些实施方案中，气溶胶冷却元件可包括选自以下的材料的聚集片材：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)、乙酸纤维素(CA)和铝箔。
在某些优选的实施方案中，气溶胶冷却元件可包括可生物降解聚合材料的聚集片材，如聚乳酸(PLA)或
Figure BDA0003675883440000221
牌号(可商购的淀粉基共聚酯系列)。
根据本发明的气溶胶生成制品可使用已知的方法和机械设备进行组装。
将参考附图仅通过举例方式进一步描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施方案的气溶胶生成制品的示意性纵向截面；和
图2示出了根据本发明的可燃热源的温度曲线和对比可燃热源的温度曲线的图。
图1中示出的根据本发明的实施方案的气溶胶生成制品2包括根据本发明的可燃热源4和在可燃热源4的下游的气溶胶形成基质10。可燃热源4为具有前端面6和相对的后端面8的堵塞型可燃热源并位于气溶胶生成制品2的远侧端处。气溶胶生成制品2还包括传递元件12、气溶胶冷却元件14、间隔元件16和烟嘴18。可燃热源4、气溶胶形成基质10、传递元件12、气溶胶冷却元件14、间隔元件16和烟嘴18布置成邻接同轴对齐。如图1中所示，气溶胶形成基质10、传递元件12、气溶胶冷却元件14、间隔元件16和烟嘴18及可燃热源4的后部包装在片材材料的外包装物20(例如，卷烟纸)中。
如图1中所示，呈铝箔盘片形式的不可燃的基本上不透气的屏障22设置于可燃热源4的后端面8与气溶胶形成基质10之间。通过将铝箔盘片压制到可燃热源4的后端面8上而将屏障22施加到可燃碳质热源4的后端面8上并邻接可燃碳质热源4的后端面8和气溶胶形成基质10。
可燃热源4包含碳和过氧化钙，其中过氧化钙具有大于或等于约90％的纯度。
气溶胶形成基质10位于施加到可燃热源4的后端面8的屏障22的紧下游。气溶胶形成基质10包括均质化烟草材料的聚集卷曲片材24和在均质化烟草材料的聚集卷曲片材24周围并与之直接接触的包装物26。均质化烟草材料的聚集卷曲片材24包含合适的气溶胶形成剂如甘油。
传递元件12位于气溶胶形成基质10的紧下游并包括圆柱形开放式中空乙酸纤维素管28。
气溶胶冷却元件14位于传递元件12的紧下游并包括可生物降解聚合材料例如聚乳酸的聚集片材。
间隔元件16位于气溶胶冷却元件14的紧下游并包括圆柱形开放式中空纸或硬纸板管。
烟嘴18位于间隔元件16的紧下游。如图1中所示，烟嘴18位于气溶胶生成制品2的近侧端处并包括包装在过滤器滤嘴段包装物32中的合适过滤材料的圆柱形滤嘴段30，如过滤效率非常低的乙酸纤维素丝束。
气溶胶生成制品还可包括接装纸带(未示出)，所述接装纸带环绕外包装物20的下游端部分。
如图1中所示，气溶胶生成制品2还包括在可燃热源4的后部4b和气溶胶形成基质10的前部10a的周围并与之接触的由合适的导热材料如铝箔形成的热传导元件34。在图1中示出的根据本发明的实施方案的气溶胶生成制品2中，气溶胶形成基质10向下游延伸到热传导元件34之外。即，热传导元件34不在气溶胶形成基质10的后部的周围且不与之接触。然而，应理解，在本发明的其他实施方案(未示出)中，热传导元件34可在气溶胶形成基质10的整个长度的周围并与之接触。还应理解，在本发明的其他实施方案(未示出)中，可提供一个或多个另外的上覆于热传导元件34上的热传导元件。
图1中示出的根据本发明的实施方案的气溶胶生成制品2在气溶胶形成基质10的周缘周围包括一个或多个空气入口36。如图1中所示，空气入口36的圆周布置提供在气溶胶形成基质10的包装物26和上覆外包装物20中以容许冷空气(由图1中的虚线箭头所示)进入到气溶胶形成基质10中。
在使用中，使用者点燃可燃碳质热源4。一旦可燃碳质热源4被点燃，使用者就抽吸气溶胶生成制品2的烟嘴18。当使用者抽吸烟嘴18时，冷空气(由图1中的虚线箭头所示)通过空气入口36被抽吸到气溶胶生成制品2的气溶胶形成基质10中。
气溶胶形成基质10的前部10a的周缘通过可燃热源4的后端面8和屏障22以及通过热传导元件34的传导而被加热。
通过传导对气溶胶形成基质10的加热从均质化烟草材料的聚集卷曲片材24释放气溶胶形成剂及其他挥发性和半挥发性化合物。从气溶胶形成基质10释放的化合物形成气溶胶，随着其流经气溶胶形成基质10，该气溶胶被夹带在通过空气入口36抽吸到气溶胶生成制品2的气溶胶形成基质10中的空气中。所抽吸的空气和所夹带的气溶胶(由图1中的虚线箭头所示)向下游通行经过传递元件12的圆柱形开放式中空乙酸纤维素管28的内部、气溶胶冷却元件14和间隔元件16，在其中它们冷却并冷凝。冷却后的所抽吸空气和所夹带气溶胶向下游通行经过烟嘴18并通过气溶胶生成制品2的近侧端递送给使用者。可燃碳质热源4的后端面8上的不可燃的基本上不透气的屏障22将可燃热源4与抽吸通过气溶胶生成制品2的空气隔离开来使得在使用中抽吸通过气溶胶生成制品2的空气不与可燃热源4直接接触。
根据本发明的第一实施方案的可燃热源根据以下实施例1产生。
实施例1
通过下文描述的方法制备具有表1中所示组成的根据本发明的可燃热源。
Figure BDA0003675883440000241
表1
将表2中“混合物A”下列出的粉末状原材料(木炭、过氧化钙和羧甲基纤维素)在混合器中预先掺合。通过将表2中“混合物A”下列出的其余原材料溶解在水(柠檬酸钾(在水中的4％溶液))中来制备第一成粒流体。将预先掺合的粉末状原材料引入到流化床反应器中并调整气流以将预先掺合的粉末状原材料保持空气悬浮。将第一成粒流体泵送(通常以50至70ml/min的流体速率)到喷嘴中并用压缩空气雾化成喷雾，该喷雾被添加到空气流化的预先掺合粉末状原材料上。
Figure BDA0003675883440000251
表2
通过将表2中“混合物B”下列出的其余原材料溶解在水(膨润土(在水中的1.5％浆料))中来制备第二成粒流体。将第二成粒流体泵送(通常以50至70ml/min的流体速率)到喷嘴中并用压缩空气雾化成喷雾。将雾化的第二成粒流体与混合物A的原材料合并以形成颗粒。将颗粒空气干燥，通常在环境温度、60或80℃下，并控制残余水分的水平，按重量计通常24-28％)。将颗粒通过0.8至1.0mm的筛子过筛以除去大块。
将颗粒模制形成长约9mm、直径约7.8mm的圆柱形可燃热源。模制用配备有自动进料系统的单腔压机操作。对于3秒/冲程的循环时间，压实力＜2KN。任选地，在压实冲程期间将通常约20μm厚的铝箔盘片冲压到可燃热源的上表面上。在这样的实施方案中，可使用覆盖铝箔的表面的羧甲基纤维素涂层来实现良好的粘附。冲头设计为具有倒角和特定直径以降低压制过程中铝流失的风险。冲头的直径设计为与模具型腔表面产生与铝箔厚度相对应的间距。将模制的可燃热源在烘箱中于约100℃下干燥约30分钟。
使用插入到可燃热源中间的热电偶测量具有表3的实施例(a)至(d)中所示组成的根据本发明的可燃热源的温度。为了生成曲线，使用常规的黄色火焰打火机来点燃可燃热源。结果示于图2中。
Figure BDA0003675883440000261
表3
出于比较的目的，在类似的实验条件下测量具有表3的对比例(e)和(f)中所示组成的对比可燃热源的温度。对比可燃热源与根据本发明的可燃热源具有相同的尺寸和质量并以与根据本发明的可燃热源相同的方式产生。结果也示于图2中。
如图2中所示，包含(a)按干重计36％的纯度为96％的过氧化钙、(b)按干重计38％的纯度为96％的过氧化钙、(c)按干重计40％的纯度为96％的过氧化钙和(d)按干重计42％的纯度为96％的过氧化钙的根据本发明的可燃热源有利地表现出比包含(e)按干重计48％的纯度为约73％的过氧化钙和(f)按干重计50％的纯度为约73％的过氧化钙的对比可燃热源长的燃烧寿命。这些结果证实了通过使用如上所述具有至少90％的纯度的过氧化钙提供的根据本发明的可燃热源的燃烧性质的改善。
上文描述的具体实施方案和实施例示意但不限制本发明。应理解，可以有本发明的其他实施方案并且本文描述的具体实施方案和实施例不是详尽无遗漏的。

Claims (14)

1.一种用于气溶胶生成制品的可燃热源，所述可燃热源包含碳和过氧化钙，其中所述过氧化钙具有大于或等于约90％的纯度。
2.根据权利要求1所述的可燃热源，其中所述过氧化钙具有约90％至约98％的纯度。
3.根据权利要求1或2所述的可燃热源，其中所述过氧化钙具有约92％至约98％的纯度。
4.根据权利要求1、2或3所述的可燃热源，所述可燃热源包含按干重计至少约20％的所述过氧化钙。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可燃热源，所述可燃热源包含按干重计约20％至按干重计约65％的所述过氧化钙。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的可燃热源，所述可燃热源包含按干重计至少约35％的所述碳。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的可燃热源，所述可燃热源包含按干重计约35％至按干重计约80％的所述碳。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的可燃热源，所述可燃热源还包含粘结试剂。
9.根据权利要求8所述的可燃热源，其中所述粘结试剂包括至少一种有机聚合物粘结剂材料和至少一种羧酸盐燃烧盐。
10.根据权利要求8或9所述的可燃热源，所述可燃热源包含按干重计约2％至按干重计约10％的所述粘结试剂。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的可燃热源，其中所述可燃热源通过压制工艺形成。
12.一种气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包括根据权利要求1至11中任一项所述的可燃热源和气溶胶形成基质。
13.具有大于或等于约90％的纯度的过氧化钙用作用于气溶胶生成制品的碳质可燃热源中的点燃助剂的用途。
14.一种产生用于气溶胶生成制品的可燃热源的方法，所述方法包括如下步骤：
混合碳材料与纯度大于或等于约90％的过氧化钙；
将所述碳材料与所述过氧化钙的混合物形成为细长条；和
干燥所述细长条。
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