CN116829006A - 吸烟制品用可燃性热源的制备方法及包括其的吸烟制品 - Google Patents

吸烟制品用可燃性热源的制备方法及包括其的吸烟制品 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种吸烟制品用可燃性热源的制备方法，包括：步骤S1，将碳粉与有机粘合剂混合；步骤S2，在所述步骤S1之后，添加糖水溶液制备吸烟制品用可燃性热源组合物；步骤S3，在所述组合物中添加油分；以及步骤S4，压缩所述组合物。所述组合物包括糖水溶液，可以防止热源燃烧时发生表面破裂，使用由所述组合物构成的可燃性热源的吸烟制品具有优秀的可点燃性与燃烧性。

Description

吸烟制品用可燃性热源的制备方法及包括其的吸烟制品
技术领域
本发明涉及吸烟制品用可燃性热源的制备方法、由所述制备方法制备的可燃性热源以及包括其的吸烟制品。
背景技术
近来，相比燃烧式吸烟制品，加热式吸烟制品更受青睐。与现有吸烟制品不同，非燃烧式吸烟制品是吸食加热吸烟制品介质生成的气溶胶，而不是燃烧吸烟制品介质。使用碳热源的吸烟制品就是此类加热式吸烟制品中的一种。
采用上述碳热源的吸烟制品是将热从碳热源传递至该碳热源下游的吸烟制品介质来生成气溶胶。
采用可燃性碳热源的吸烟制品，与通常的加热式电子烟制品需要使用专用设备不同，具有与传统卷烟制品类似的吸烟形式，因此，可以期待提高消费者的吸烟便利性与满意度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1韩国公开专利第2020-0030364号
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的是提供可燃性热源的制备方法以及包括所述热源的吸烟制品，其可以减少燃烧时出现火花以及表面破裂，同时可点燃性与燃烧持续性优秀。
用于解决问题的手段
本发明提供一种吸烟制品用可燃性热源的制备方法，包括：步骤S1，将碳粉与有机粘合剂混合；步骤S2，在所述步骤S1之后，添加糖水溶液制备吸烟制品用可燃性热源组合物；步骤S3，在所述组合物中添加油分；以及步骤S4，压缩所述组合物。
根据一实施例，所述组合物中糖水溶液的含量可以为5重量％至15重量％。
根据另一实施例，所述糖水溶液可以是糖与水分按照7：3至5：5的重量比混合而成。
根据又一实施例，所述糖可以是选自由山梨醇、木糖醇、甘露醇、麦芽糖醇、乳糖醇、赤藓糖醇、还原帕拉金糖以及还原淀粉糖浆组成的群组中的至少一种的糖醇。
根据又一实施例，所述组合物还可以包括硝酸钾。
根据又一实施例，所述碳粉可以包括木炭以及石墨。
根据又一实施例，所述有机粘合剂可以是选自由羧甲基纤维素(CMC)、瓜尔胶、甲基纤维素(MC)，以及羟丙基甲基纤维素(HPMC)组成的群组中的至少一种。
根据又一实施例，所述热源可以在30秒以内点燃，并持续燃烧140秒以上。
并且，本发明提供一种包括由所述组合物构成的可燃性热源的吸烟制品。
发明效果
现有的可燃性热源的主要成分为木炭，木炭具有不易点燃的局限性。为此，本发明为了更方便地点燃可燃性热源，利用糖水溶液使得由本发明的组合物构成的热源相比现有热源具有优秀的可燃性与燃烧性。
附图说明
图1是显示确认包括糖水溶液的实施例的热源燃烧时的燃烧过程的结果的图。
图2是显示确认包括固体糖的比较例的热源燃烧时的燃烧过程的结果的图。
具体实施方式
目前，对于加热式电子烟制品的需求不断增加。大部分加热式电子烟制品都是[设备+专用烟棒]结构的装置，作为一种新型吸烟制品，开发出了将碳基热源安装在吸烟制品前端，以与常规的吸烟制品具有类似吸烟形式的产品。本发明旨在开发一种可燃性热源，其可以具有类似于通常吸烟制品的吸烟形式(点火、开始吸烟时间点)。
为了改善现有可燃性热源的可点燃性，本发明使用了由硝酸钾/糖组成的点火促进剂。在混合可燃性碳热源内的材料时，相比主要使用的碳粉，会使用少量的粉末状硝酸钾/糖，但由于混合不均匀会在燃烧过程中引发一些问题。为了防止这种情况，本发明在碳热源中添加少量的油分/水分，并以糖水溶液的形式添加糖，以在燃烧体内实现均匀分布，并且确认到可以解决燃烧过程中出现的问题，由此完成了本发明。
因此，本发明公开可燃性热源的制备方法、由此制备的可燃性热源以及包括其的吸烟制品，其通过添加糖来实现优秀的可点燃性与燃烧持续性，并且使糖得到均匀分布，由此实现稳定燃烧而不会出现火花飞溅等现象。
为此，本发明提供的吸烟制品用可燃性热源的制备方法，包括：步骤S1，将碳粉与有机粘合剂混合；步骤S2，在所述步骤S1之后，添加糖水溶液制备吸烟制品用可燃性热源组合物；步骤S3，在所述组合物中添加油分；以及步骤S4，压缩所述组合物。
并且，本发明提供由上述方法制备的吸烟制品用可燃性热源。
并且，本发明提供包括所述可燃性热源的吸烟制品。
下面详细说明本发明。
本发明的可燃性热源组合物包含碳粉和有机粘合剂，其特征在于，在所述组合物中进一步添加糖水溶液。在制备常规的热源时，因需要使用碳粉，其余材料也会采用固体形式。然而，本发明通过使用糖水溶液使糖均匀分散在热源中，由此实现稳定燃烧。
优选地，所述组合物中的糖水溶液的含量是5重量％至15重量％，更优选为5重量％至10重量％，以在30秒内点燃并持续燃烧约3分钟。
所述糖水溶液由糖和水按7：3至5：5的重量比混合而成，优选地，糖含量大于或等于水量。更优选地，可以以6：4的重量比混合制备以实现均匀分散。
所述糖是糖醇，可以是山梨糖醇、木糖醇、甘露糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、赤藓糖醇、还原帕拉金糖或还原淀粉糖浆，优选地，甘露糖醇的吸湿性低，适合作为热源使用。
可以在糖中添加硝酸钾来作为所述点火促进剂使用。所述硝酸钾的含量可以是5重量％至15重量％。
所述木炭作为热源的主要材料，用作点燃并保持燃烧的燃料。相对于100重量％的固体粉末，所述木炭的含量优选为40重量％以上，当含量在40重量％以上时，可以保持持续吸烟3分钟以上所需温度。
在制备热源时，可以在本发明的所述组合物中添加多元醇作为油分。通过添加所述多元醇，可以在点燃热源后产生可燃性气体，由此提高可点燃性与燃烧持续性。所述多元醇可以助燃，可以是甘油或丙二醇。相对于100重量份的固体成分，所述多元醇的含量可以是1至5重量份。在上述范围内时，可点燃性与燃烧持续性优秀，更优选使用1至3重量份，以迅速点燃并保持稳定燃烧。
所述热源可以在30秒内点燃，并持续燃烧140秒以上。具有上述点燃时间和燃烧时间的热源的直径可以是5mm至10mm，长度可以是8nm至15nm，但并不受限于此。
根据本发明的一实施例，所述热源可以与至少一种粘合剂组合。优选地，至少一种粘合剂可以是有机粘合剂。公知的适合的有机粘合剂可包括羧甲基纤维素(CMC)、瓜尔胶、甲基纤维素(MC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)及它们的组合，但不限于此。
此外，用于本发明的吸烟制品的可燃性热源可以包括至少一种添加剂以提高可燃性热源的特性。适合的添加剂包括促进可燃性热源固化(consolidation)的添加剂(例如，烧结助剂)、促进可燃性热源点燃的添加剂(例如，高氯酸盐、氯酸盐、硝酸盐、过氧化物、高锰酸钾、锆以及它们的组合等氧化剂)、促进可燃性热源燃烧的添加剂(例如，柠檬酸钾等钾以及钾盐)，以及促进可燃性热源燃烧生成的至少一种气体分解的添加剂(例如，CuO、Fe2O3以及Al2O3等催化剂)，但并不受限于此。
并且，可燃性热源还可以包括助燃剂。如本文所用，术语“助燃剂(ignition aid)”是指在可燃性热源点燃期间释放能量和氧气中的一种或两种的物质，其中，该物质释放的能量和氧气中的一种或两种的释放速率不受周围氧气扩散的限制。也就是说，在可燃性热源点燃期间，该物质释放的能量和氧气中的一种或两种的释放速率与周围氧气到达物质的速度无关。如本文所用，术语“助燃剂”还用于表示在可燃性热源点燃期间释放能量的元素金属(elemental metal)，其中，元素金属的燃点低于约500℃，并且元素金属的燃烧热至少为约5kJ/g。所述助燃剂可以是被认为对碳燃烧进行改性的羧酸的碱金属盐(碱金属柠檬酸盐(alkali metal citrate salt)、碱金属醋酸盐(alkali metal acetate salt)以及碱金属琥珀酸盐(alkali metal succinate salt)等)、碱金属卤化物盐(alkali metal halidesalt)(碱金属氯化物盐(alkali metal chloride salt)等)、碱金属碳酸盐(alkali metalcarbonate salt)或碱金属磷酸盐(alkali metal phosphate salt)。
合适的氧化剂的例子包括但不限于硝酸钾、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钠，硝酸钡、硝酸锂、硝酸铝以及硝酸铁等硝酸盐；亚硝酸盐；其他有机以及无机硝基化合物；氯酸钠以及氯酸钾等氯酸盐；高氯酸钠等高氯酸盐；亚氯酸盐；溴酸钠以及溴酸钾等溴酸盐；过溴酸盐；亚溴酸盐；硼酸钠以及硼酸钾等硼酸盐；高铁酸钡等高铁酸盐；铁氧体；锰酸钾等锰酸盐；高锰酸钾等高锰酸钾；过氧化苯甲酰以及过氧化丙酮等有机过氧化物；氧化氢、过氧化锶、过氧化镁、过氧化钙、过氧化钡、过氧化锌以及过氧化锂等无机过氧化物；超氧化钾以及乙酸钠等超氧化物；碘酸盐；高碘酸盐；亚碘酸盐(iodite)；硫酸盐；亚硫酸盐(sulfite)；其他亚砜(sulfoxide)；磷酸盐；过磷酸盐(phospinate)；亚磷酸盐(phosphite)；以及phosphanite。
虽然有利于改善可燃性热源的点火和燃烧性能，但与此同时包含助燃剂和燃烧添加剂会在吸烟制品使用期间产生不期待的分解和反应产物。例如，包含在可燃性热源中以助燃的硝酸盐会在分解时产生氮氧化物。通过在本发明的吸烟制品包括可燃性热源，可以有利地实质上防止或抑制使用吸烟制品期间分解以及反应产物会通过由本发明的吸烟制品吸入的空气进入。
用于本发明的吸烟制品的可燃性碳质热源是由本领域普通技术人员公知的现有技术按上述方法制备。
优选地，可以将至少一种含碳材料与至少一种粘合剂以及任意其他添加剂(含有时)进行混合，并将该混合物预先成型为所需形状来制成用于本发明的吸烟制品的可燃性碳质热源。至少一种含碳材料、至少一种粘合剂以及可选的其他添加剂的混合物可以通过注浆(slip casting)成型、挤压成型、注射成型，以及模压成型等任意合适的公知的陶瓷成型方法来预先制成所需形状。在优选实施例中，其混合物可以通过冲压或挤压或者这两种工艺的组合来预先制成所需形状。
优选地，可以将至少一种含碳材料与至少一种粘合剂以及任意其他添加剂的混合物预先制成细长杆(elongate rod)形状。然而，应当理解，可以将至少一种含碳材料与至少一种粘合剂以及任意其他添加剂制成其他所需的形状。
在本发明的一实施例中，优选地，可燃性热源可以具有介于约20％至约80％之间，更优选介于约20％至60％之间的孔隙率。更优选地，通过水银孔隙率法(mercuryporosimetry)或使用氦气的比重瓶法(helium pycnometry)等测量可燃性热源时，可以具有约50％至约70％的孔隙率。使用常规方法和技术来实现上述热源制备方法时，可以容易地实现所需孔隙率。
有利地，用于本发明的吸烟制品的可燃性热源具有0.6g/cm3至约1g/cm3之间的表观密度(apparent density)。
优选地，可燃性热源具有约300mg至约500mg之间，更优选地，约400mg至约450mg之间的质量。
优选地，可燃性热源具有约7mm至约17mm之间，更优选地，约7mm至约15mm之间，最优选地，约7mm至约13mm之间的长度。
优选地，可燃性热源具有约5mm至约9mm之间，更优选地，约7mm至约8mm之间的直径。
优选地，可燃性热源具有实质上均匀的直径。可替代地，可燃性热源可以被制成逐渐变窄(taper)的形状，使得可燃性热源后方的直径大于其前方直径。在这样的实施例中，所述可燃性热源的后方的横向截面面积是吸烟制品的横向截面面积的至少约60％。
特别优选地，可燃性热源实质上是圆柱形。例如，可燃性热源可以是具有实质上圆形截面的圆柱形或圆锥形，或者具有实质上椭圆形截面的圆柱体或圆锥形。
由此，所述可燃性热源可以用于具有可燃性热源的吸烟制品。
所述“吸烟制品”(smoking article)不论是基于香烟、烟草衍生物、膨胀烟草(expanded tobacco)、烟草薄片(reconstituted tobacco)或是香烟替代物，只要是能够吸入的任意产品或提供吸烟体验的任意产品即可。例如，所述吸烟制品是指卷烟、雪茄烟(cigar)、小雪茄烟(cigarillo)等可以生成气溶胶的可吸入制品。
所述吸烟物品可以包括由所述组合物构成的可燃性热源、介质部、导热包装材料以及卷烟纸、冷却部、滤棒部等，其中，可燃性热源、介质部、冷却部以及滤棒部在长度方向上依次排列，或者，除了可燃性热源位于上游外，可以自由改变其他部件的顺序。除此之外，还可以包括其他配置或省略上述配置中的一个或多个。所述吸烟制品的直径可以是4mm至10mm、周长可以是14mm至29mm。或者，长度可以是45mm至100mm。
所述介质部可以包括烟丝、烟草薄片烟丝、烟叶、经膨化处理的吸烟制品和尼古丁提取物中的至少一种。介质部可以包含尼古丁(nicotine)成分。除了所述介质部外，还可以包括气溶胶生成物质。气溶胶生成物质包括多元醇、甘油单乙酸酯、甘油二乙酸酯或甘油三乙酸酯等多元醇的酯，以及十二烷二酸二甲酯(dodecanedioate)以及十四烷二酸二甲酯(tetradecanedioate)等单羧酸、二羧酸或多羧酸的脂肪族酯。更具体地，例如，可以包括甘油、丙二醇、乙二醇、二丙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇，以及油醇中的至少一种。例如，介质部可以包括浸泡在甘油中的烟草薄片烟丝。但上述仅为示例，本发明并不受限于上述示例。
所述介质部的长度可以介于约5mm至约20mm之间，更优选介于约8mm至约12mm之间。所述介质部由纸或其他包装材料包裹，并且可以形成为塞子形状或段的形状，其中含有可通过加热释放挥发性化合物的物质。如上所述，当介质部形成为塞子或段时，可以将包括任意包装材料的整个塞子或段视为介质部。
所述冷却部可以包括冷却材料。冷却部包括末端开放的中空管体，可以冷却通过所述热源和介质部的气流。所述冷却部可以由聚合物材料或可生物降解的聚合物材料制成，并且可以具有冷却功能。例如，冷却部可以是纸、纸板、塑料，例如可以是醋酸纤维素、陶瓷以及它们的组合。进一步地，冷却部可以包括由选自金属箔、聚合物材料和基本上无孔的纸或纸板组成的群组的材料制成的褶皱薄片。在某些实施例中，气溶胶冷却元件可以包括由选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乳酸(PLA)、醋酸纤维素(CA)以及铝组成的群组的材料制成的褶皱薄片。所述冷却部的长度可以在5mm至约30mm之间，更优选在约8mm至约25mm之间，可以根据可加热性热源产生的热量温度自由调节所述长度。
所述滤棒部包括过滤材料，所述滤棒部的形状不受限制。例如，滤棒部可以是圆柱形(type)杆，也可以是内部中空的管状(type)杆。或者还可以是嵌入形(type)杆。如果滤棒部形成为多段，多段中至少一个可以是其他形状。例如，所述滤棒部可以包括具有聚合物、纸、醋酸纤维素、活性炭以及碳中的至少一种的纤维状、长丝状或这两者的滤棒丝束，但并不受限于此。例如，所述滤棒部的长度可以是5至20mm。
除此之外，还可以包括包裹过滤材料并与嘴部接触的接装纸。所述接装纸可以有一个或多个穿孔。
所述滤棒部可以被制成产生香味。例如，可将香液喷洒到过滤材料上，也可将涂有香液的单独纤维插入滤棒部内部。
所述冷却部与滤棒部可以包括气溶胶改性剂。例如，本发明的吸烟制品的冷却部、滤棒部以及接装纸中的一个或多个可包含至少一种气溶胶改性剂。合适的气溶胶改性剂包括但不限于香味剂、化学感应剂(chemesthetic agent)。所述香味剂是在使用时向吸烟制品的香烟材料以及气溶胶生成物质所生成的气溶胶中添加口味(taste)或香味(aroma)中的一个或全部的任意物质。
此外，所述卷烟纸由从木材、亚麻或其他材料中获得的纤维素纤维构成，可以包裹介质部，或包裹包括介质部的整个吸烟制品，或者包裹除了滤棒部外的其他部分。所述卷烟纸的原纸(base paper)厚度可以是约30μm至约100μm，原纸的基重可以是约15g/m2至约80g/m2。
本发明的吸烟制品的下游还可以包括至少一种作为香味剂以及化学感应剂的气溶胶改性剂。例如，本发明的吸烟制品的冷却部和滤棒部中的至少一个可以包括提供冰感效果的薄荷醇或其他香味剂。
此外，包括可燃性热源的吸烟制品可包括包裹所述可燃性热源和介质部的导热包装材料。所述导热包装材料可以完全包裹热源和介质部，或者可以包裹热源的一部分和介质部的一部分，或者可以包裹热源的一部分和整个介质部。所述导热包装材料将可燃性热源产生的热量传递至吸烟制品物质，所述包装材料可以是铝箔包装材料、钢箔包装材料、铁箔包装材料和铜箔包装材料等金属箔包装材料；以及金属合金箔包装材料，可以不受限制地使用任何有效传递热量的材料。
可以在加热性热源和介质部之间形成金属屏障。在这里，金属屏障可以防止可燃性热源直接接触介质部，并且可以防止可燃性热源产生的一些成分移动到介质部。
可以适当调节屏障的厚度以获得良好的吸烟性能。在某些实施例中，屏障的厚度可介于约10微米和约500微米之间。屏障可以包括一种或多种金属材料，这些金属材料在可燃性热源的点燃和燃烧温度下基本上保持热稳定并且不会燃烧。这些材料为本领域的公知内容，包括但不限于铝、铜、不锈钢及其组合。
下面，将参照附图对实施例进行详细说明。应当理解，可以对实施例进行多种改变，本申请的权利范围并不受限或限制于下面的实施例。对实施例进行的所有改变及其等同物乃至其替代物均属于本发明的权利范围。
实施例中使用的术语仅用于说明特定实施例，并非用于限定范围。在内容中没有特别说明的情况下，单个型表达包括多个型的含义。在本说明书中，“包括”或者“具有”等术语用于表达存在说明书中所记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、配件或其组合，并不排除存在或者额外附加一个或一个以上其他特征、数字、步骤、操作、构成要素、配件或其组合的可能性。
在没有其他定义的情况下，包括技术或者科学术语在内的本文使用的全部术语，都具有本领域普通技术人员所理解的通常含义。通常使用的如词典定义的术语，应理解为相关技术内容中的含义，在本说明书中没有明确定义的情况下，不能解释为理想化或过于形式化的含义。
并且，在参照附图进行说明的过程中，与附图编号无关，相同的构成要素使用相同的附图标记，并省略重复说明。在说明实施例的过程中，当判断对于相关公知技术的具体说明会不必要地混淆实施例时，省略其详细说明。
[实施例]
1.制备可燃性热源
按照下面表1的组成制备包括木炭、粘合剂、硝酸钾以及糖的可燃性热源组合物。热源制成直径为7mm、高约11mm的圆柱体。按照混合比例制备热源材料，然后使用常压混合器(THINKY公司的ARE-310)进行混合。混合时，每次加入一种材料时以1500RPM混合1分钟。
向混合粉末加入如表1所示的重量份的适量油分(PG)并以1500RPM混合5分钟。将混合的样品分成约0.6g并通过压力机加压成型为圆柱体。
将加压的样品放入干燥炉在80℃下干燥30分钟。
表1
糖水溶液1-糖：水＝6：4
糖水溶液2-糖：水＝7：3
糖水溶液3-糖：水＝5：5
糖水溶液4-糖：水＝4：6
2.确认可燃性热源的燃烧结果
将制备的热源点火后燃烧，观察结果如表2所示。
表2
从表2的结果可知，当具有如实施例1至5的组成时，具有良好的可点燃性与燃烧性(图1)。但所含糖为7：3以及5：5时，表面出现轻微的沸腾现象。
与此相比，如图2所示的使用固体糖的比较例1，出现了表面糖沸腾现象以及火花飞溅的现象。
并且，利用高含水量的糖水溶液的比较例2的燃烧良好，但开始燃烧的时间晚，并且表面燃烧时间过长。
并且，在使用3％糖水溶液的比较例3中也出现了燃烧开始时间晚且表面燃烧长时间持续的现象；在使用20％糖水溶液的比较例4中点燃良好，但出现糖沸腾以及爆炸现象。
如上所述的实施例虽然根据有限的实施例和附图进行说明，但是对于本领域的普通技术人员可以根据上述记载来进行各种修改和改变。例如，如果所说明的技术按照与说明的方法不同的顺序执行，和/或如果所说明的系统、架构、装置或电路中的构成要素按照不同的形态进行结合或组合，或者由其他构成要素或者等同物置换或代替，也能得到适当的结果。
因此，其他实施方式、其他实施例和权利要求书的等同物都应被解释为包括在所附权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种吸烟制品用可燃性热源的制备方法，其特征在于，
包括：
步骤S1，将碳粉与有机粘合剂混合；
步骤S2，在所述步骤S1之后，添加糖水溶液制备吸烟制品用可燃性热源组合物；
步骤S3，在所述组合物中添加油分；以及
步骤S4，压缩所述组合物。
2.根据权利要求1所述的吸烟制品用可燃性热源的制备方法，其特征在于，
所述组合物中糖水溶液的含量为5重量％至15重量％。
3.根据权利要求1所述的吸烟制品用可燃性热源的制备方法，其特征在于，
所述糖水溶液是糖与水分按照7：3至5：5的重量比混合而成。
4.根据权利要求1所述的吸烟制品用可燃性热源的制备方法，其特征在于，
所述糖是选自由山梨醇、木糖醇、甘露醇、麦芽糖醇、乳糖醇、赤藓糖醇、还原帕拉金糖以及还原淀粉糖浆组成的群组的至少一种糖醇。
5.根据权利要求1所述的吸烟制品用可燃性热源的制备方法，其特征在于，
所述点火促进剂还包括硝酸钾。
6.根据权利要求1所述的吸烟制品用可燃性热源的制备方法，其特征在于，
所述碳粉包括木炭以及石墨，并且所述碳粉的含量为40重量％以上。
7.根据权利要求1所述的吸烟制品用可燃性热源的制备方法，其特征在于，
所述有机粘合剂是选自由羧甲基纤维素、瓜尔胶、甲基纤维素以及羟丙基甲基纤维素组成的群组的至少一种。
8.一种可燃性热源，其特征在于，
由根据权利要求1至8中任一项所述的方法制备。
9.根据权利要求8所述的可燃性热源，其特征在于，
所述热源在30秒以内被点燃，并持续燃烧140秒以上。
10.一种吸烟制品，其特征在于，
包括根据权利要求9所述的可燃性热源。
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