EA026473B1

EA026473B1 - Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка

Info

Publication number: EA026473B1
Application number: EA201391196A
Authority: EA
Inventors: Ларс Дене; Габриэлла Эгри; Хайнрих Трешер
Original assignee: Серфлэй Нанотек Гмбх; Северус Патент Аг
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2017-04-28
Also published as: US20140246033A1; WO2012110258A3; DE102011011676A1; EP2675305B1; US9717274B2; AU2012217384A1; CA2863254A1; BR112013021007A2; WO2012110258A2; EP2675305A2; AU2017239608A1; CA2863254C; DE102011011676B4; EA201391196A1; JP2014506468A

Abstract

Изобретение относится к бездымной сигарете, сигаре или курительной трубке по меньшей мере с одним депо (10) для хранения и для определенного, вызываемого внешним подводом тепла, выделения никотина и/или никотинсодержащего соединения в проводимый через депо (10) поток воздуха. Согласно изобретению депо (10) содержит по меньшей мере один участок теплопередачи (16) для направленного подвода тепла с целью определенного выделения никотина и/или соединение никотина в поток воздуха.

Description

Изобретение относится к бездымной сигарете, сигаре или курительной трубке по меньшей мере с одним депо для хранения и для определенного, вызываемого внешним подводом тепла выделения никотина и/или никотинсодержащего соединения в проводимый через депо поток воздуха.

Уже продолжительное время предпринимаются интенсивные попытки создать так называемые бездымные сигареты, сигары или курительные трубки, то есть устройства, которые служат для целенаправленного и определенного выделения никотина и/или никотинсодержащих соединений, не сжигая при этом табак с выделением дыма. Под термином никотинсодержащее соединение в настоящей заявке понимаются, в частности, соли никотиновой кислоты, производные никотина, а также никотинсодержащие компоненты табака.

Проблемой имеющихся в настоящее время в продаже продуктов является, в частности, то, что часто не гарантируется определенное выделение никотина или никотинсодержащего соединения.

Так, известны электронные сигареты, у которых всосанный поток воздуха перед протеканием через депо для выделения никотина или никотинсодержащего соединения должен нагреваться до достаточно высокой температуры. Недостатком этого решения является то, что инерционность системы в целом, то есть время реакции от первой затяжки пользователя до установления достаточно высокой температуры потока воздуха, чтобы выделялся никотин или никотинсодержащее соединение, слишком велико, чтобы гарантировать достаточное и определенное выделение никотина или никотинсодержащего соединения из депо. Кроме того, количество энергии, необходимое, чтобы нагреть поток воздуха до достаточно высокой температуры, которая обычно составляет около 80°С, настолько велико, что необходимые накопители энергии, такие как аккумуляторы, быстро разряжаются и из-за высокого количества энергии уже через несколько процессов зарядки больше не работают надлежащим образом.

Исходя из этого уровня техники, задачей изобретения является создать бездымную сигарету, сигару или курительную трубку, в которой выделение никотина и/или по меньшей мере одного никотинсодержащего соединения из депо происходит вполне целенаправленно.

Согласно изобретению, эта задача решена бездымной сигаретой с отличительными признаками п. 1 формулы изобретения и, в частности, тем, что депо содержит по меньшей мере один участок теплопередачи для целенаправленного подвода тепла в целях определенного выделения никотина и/или никотинсодержащего соединения в поток воздуха.

В предлагаемой изобретением бездымной сигарете депо сигареты снабжено участком теплопередачи. С помощью этого участка теплопередачи тепло целенаправленно проводится снаружи внутрь депо, чтобы вызвать определенное и равномерное выделение никотина или никотинсодержащего соединения из депо. Предусматривая участок теплопередачи, достигают также того, что количество тепла, необходимое для выделения никотина или никотинсодержащего соединения, очень мало по сравнению с решениями, известными из уровня техники. Так, теплоперенос осуществляется через теплопроводность или через тепловое излучение непосредственно снаружи в депо, благодаря чему возникающие теплопотери минимизируются. При этом участок теплопередачи предпочтительно спланирован таким образом, чтобы тепло, подведенное к участку теплопередачи, равномерно распределялось в депо.

Предпочтительные усовершенствования изобретения выявятся из следующего описания, зависимых пунктов, а также из чертежей.

В одной особенно предпочтительной форме осуществления бездымной сигареты согласно изобретению депо имеет окружающую гильзу рубашку, по меньшей мере, частично окружающую его, которая для целенаправленного подвода тепла, по меньшей мере, частично выполнена из материала с высокой теплопроводностью. Гильза, которая обычно, по меньшей мере, частично открыта с обоих концов, служит при этом как защита депо. При этом депо либо прочно вставлено в гильзу, или же гильза дополнительно насаживается на депо. Во всех случаях должен обеспечиваться хороший внешний перенос тепла через гильзу на депо. Гильза предпочтительно имеет внутри форму полого круглого цилиндра, а наружная сторона при необходимости может быть выполнена круглой, овальной или же многоугольной. Возможна также ступенчатая конструкция наружной боковой поверхности гильзы. Особенно выгодно, если теплопередающий участок гильзы простирается до находящейся в контакте с депо внутренней стенки по всей осевой длине депо, тогда как наружная сторона гильзы выполнена из теплопроводящего материала только в той области, которая взаимодействует с внешним источником тепла.

В следующей предпочтительной форме осуществления поверхность теплопередачи находится внутри депо, причем наружная гильза выполнена из максимально теплоизолирующего материала. В этом случае депо предпочтительно имеет углубление, которое может иметь разную геометрическую форму, например, цилиндрическую, а также щелевидную, прямоугольную или сферическую. Из этого углубления выступает нагревательный стержень из материала с высокой теплопроводностью, который нагревается благодаря внешнему подводу энергии, например, электрического тока. Для теплопередающего участка гильзы или стержня предлагается использовать материал со сравнительно высокой теплопроводностью. Так, годится материал, теплопроводность которого находится в диапазоне от 30 до 450 Вт/(м-К). Предпочтительно используется материал, теплопроводность которого составляет от 85 до 300 Вт/(м-К), особенно предпочтительно от 185 до 250 Вт/(м-К). В качестве материала для теплопередающего участка

- 1 026473 гильзы подходят, в частности, алюминий, медь, железо или сплавы этих компонентов. Так как гильза выполнена из этого материала лишь частично, участок, не предназначенный для теплопереноса, также может быть выполнен из изолирующего материала, чтобы предотвратить нежелательный теплоотвод.

В поисках подходящего материала для самого депо неожиданно было обнаружено, что гибридные структуры, то есть структуры из разных материалов, которые имеют иерархическую пористость, особенно хорошо подходят, чтобы, с одной стороны, хорошо сохранять никотин и/или никотинсодержащие соединения, а также в известных случаях ароматизаторы и вкусовые вещества, а с другой стороны, при соответствующем подводе тепла выделять их в достаточных количествах. Кроме того, гибридная структура действует как нечто вроде фильтра.

В одной особенно предпочтительной форме осуществления бездымной сигареты депо имеет гибридную структуру из макропористого несущего каркаса с открытыми порами, через который может течь поток воздуха, а предусмотренные в несущем каркасе нанопоры служат для хранения и выделения никотина и/или никотинсодержащих соединений и в известных случаях дополнительных ароматизирующих и вкусовых веществ.

Опыты по долговременной стабильности никотина в описанном депо дали заметно более слабое пожелтение или побурение по сравнению с обычно применяющимися материалами-носителями, как ацетатные волокна. Присутствующий в нанопористых частицах никотин по сравнению с никотином во впитывающем носителе, например, ацетатных волокнах, более стоек к окислению на воздухе. Это примечательно, так как предоставляемая нанопористыми частицами поверхность контакта с воздухом очень большая. Предполагается, не желая ограничиваться этим, что легкая окисляемость никотина после адсорбции на поверхность, например, на внутренней и наружной поверхности кремнистых частиц нанопористого материала заметно снижается.

Предпочтительно, несущий каркас состоит из прочно соединенных друг с другом частиц или волокон, а в нанопористых частицах образованы нанопоры, которые могут удерживаться неподвижными в несущем каркасе. При таком решении нанопористые частицы предпочтительно состоят из другого материала, чем несущий каркас.

Согласно одной предпочтительной форме осуществления, нанопористые частицы смешивают вместе с дисперсным материалом (микрочастицы, волокна или подобное) и затем дисперсный материал связывается с образованием несущего каркаса с открытыми порами, причем благодаря этому нанопористые частицы иммобилизуются в несущий каркас или на нем.

Особенно предпочтительно, нанопористые частицы имеют более высокую температуру плавления по сравнению с материалом, из которого состоит несущий каркас, или по сравнению с частицами, из которых образован несущий каркас. Этим обеспечивается, что при термообработке для упрочнения несущего каркаса нанопористые частицы не расплавятся, или их поры не слипнутся. Тем самым нанопористые частицы могут быть заделаны в поверхность частиц несущего каркаса при размягчении.

Особое преимущество нанопористых частиц с высокой удельной поверхностью и сродством к активным веществам и ароматизаторам, прочно закрепленных на поверхности макропористого несущего каркаса посредством спекания, и их применения в депо для выделения вещества в протекающий воздух состоит в том, что выделяются только ранее связанные вещества. В потоке воздуха, который выходит из депо, помимо находящихся в газообразном состоянии активных веществ и/или ароматизаторов, предпочтительно не содержится никаких жидких капелек каких-либо вспомогательных веществ или больших количеств опасных для здоровья частиц. Фиксация нанопористых частиц на макропористом несущем каркасе может предотвратить увлечение нанопористых частиц с потоком воздуха.

Альтернативно или в дополнение к этому несущий каркас может также состоять в основном из неорганического материала, как стекло, силикаты или алюмосиликаты, а нанопоры будут выполнены в материале самого несущего каркаса.

Количество и размер нанопористых частиц выбирается так, чтобы, с одной стороны, не забивались макропоры, а с другой стороны, чтобы внутри частиц могло адсорбироваться достаточное количество активного вещества. Никотин или никотинсодержащее соединение находится внутри нанопористых частиц, например, в адсорбированном виде. В частности, никотин или никотинсодержащее соединение, а также факультативно введенные ароматические и пахучие вещества могут напрямую находиться в нанопорах, т.е. их не растворяют в растворителе.

Несущий каркас предпочтительно образован из частиц, волокон, дисперсного материала или из смесей этих материалов. Дисперсный материал или смесь материалов может быть, например, спеченной, сплавленной, склеенной или по иному соединенной между собой, так что образуется механически стабильный несущий каркас с открытыми порами.

Фиксация нанопористых частиц на поверхности, макропористого несущего каркаса, образованного, например, при спекании, может осуществляться таким образом, чтобы нанопоры закрепленных частиц на их поверхности, обращенной от несущего каркаса, не закрывались. Закрытие этих пор предотвращается также при наполнении депо.

Альтернативно, несущий каркас может также состоять из несвязной засыпки дисперсного материала или смеси материалов, при этом несущий каркас находится в подходящей емкости депо, в которой

- 2 026473 выполнен по меньшей мере один участок теплопередачи.

Выделение в поток воздуха веществ, находящихся связанными или адсорбированными в гибридной структуре, осуществляется предпочтительно конвекцией и/или диффузией. Предпочтительные структурные особенности депо, например, несущего каркаса, могут получаться как следствие предпочтительных для конкретного назначения скоростей выделения находящихся в депо веществ.

Кроме того, рамками изобретения охватывается случай, когда депо выполнено так, что гибридная структура макропористого несущего каркаса с открытыми порами образована с каналами, через которые легко может течь поток воздуха, а нанопоры содержат активное вещество, которое должно выделяться. Средняя ширина каналов, например, такова, чтобы они в совокупности позволяли протекание потока воздуха. Например, ширина канала может лежать в диапазоне нескольких сотен микрон, например, составлять от 100 до 800 мкм. Само собой разумеется, эти данные относятся к средней ширине канала, так как каналы могут иметь неправильную форму, а также распределение по ширине.

Используемые для образования несущего каркаса микрочастицы депо имеют размер от 200 до 1000 мкм. Нанопористые частицы прочно фиксируются на поверхности несущего каркаса, например, спеканием. При этом допустимо, чтобы несущий каркас с открытыми порами содержал макропоры размером больше, чем нанопористые частицы, служащие для вмещения никотина или никотинсодержащего соединения. Размер присутствующих в несущем каркасе макропор при этом находится типично в диапазоне от 10 до 800 мкм, например от 20 до 700 мкм, в частности от 25 до 600 мкм. Указанные нанопористые частицы предпочтительно имеют средний диаметр от 5 до 500 мкм, особенно предпочтительно от 10 до 300 мкм и особенно предпочтительно от 20 до 150 мкм. Их нанопоры типично имеют размер от 1 до 900 нм. Так, например, диаметр пор находится в интервале от 3 до 700 нм, предпочтительно от 6 до 500 нм.

В различных формах осуществления дисперсные или волокнистые спеченные материалы из неорганических веществ, как, например, силикаты или алюмосиликаты, служат для образования макропористого несущего каркаса депо. Для макропористого несущего каркаса могут также применяться органические полимеры, как, например, полиэтилен или полипропилен, поливинилхлорид, поликарбонат, полиуретан, полиэфир и другие материалы. В связи с применением депо для сигарет, сигар или курительных трубок нужно следить за тем, чтобы в полимерах не содержалось пластификатора. В случае спеченных дисперсных материалов размер их частиц следует подбирать так, чтобы при желаемой длине депо воздух мог легко течь сквозь него.

Депо может быть образовано смесью опорных частиц или волокон различных размеров или из частиц, состоящих из разных материалов. Можно также одновременно ввести в несущий каркас различные нанопористые частицы, которые различаются по их размеру и/или форме, и/или размеру пор, и/или материалу, и/или сродству к активному веществу. Используемые для получения депо частицы могут также быть смесью по-разному наполненных или наполненных разными веществами пористых частиц.

Размер и форму депо адаптируют к конкретному применению. В частности, их адаптируют к геометрическим характеристикам сигареты, сигары или курительной трубки. Например, депо может быть выполнено как одностороннее депо для размещения в головке или черенке обычной курительной трубки, или оно может иметь размер, форму и цвет сигаретного фильтра, или может быть устроено для использования в заменителе сигары или сигариллы.

Благодаря адаптации достигается хорошая доступность нанопор для натекающего потока воздуха и равномерное распределение хранящихся в депо веществ. При этом форма депо и/или патрона предпочтительно является цилиндрической или же многогранной, например, кубической или прямоугольной. Согласно одной или нескольким формам осуществления, сменная фильтровальная трубка для бездымной сигареты содержит депо.

В зависимости от цели применения, длина и ширина или диаметр макропористого несущего каркаса подходящим образом выбираются в зависимости от летучести активного вещества, температуры натекающего потока воздуха, желаемой концентрации никотина в выходящем из депо потоке воздуха, объема загрузки, сопротивления потока, а также от подходящего для этого количества иммобилизуемых нанопористых частиц.

Неожиданно оказалось, что неорганические адсорбирующие материалы с максимально большой внутренней поверхностью хорошо подходят в качестве нанопористых материалов депо для хранения никотина или никотинсодержащих соединений, а также, при необходимости, для запасенных активных веществ и ароматизаторов. Внутренняя поверхность адсорбирующих материалов образована стенками пор, так что в распоряжении имеется большая контактная поверхность для входящих в поры веществ. Наряду с пористыми алюмосиликатами, для поглощения никотина и ароматизаторов особенно хорошо подходят нанопористые силикаты.

Эти абсорбирующие материалы имеют систему открытых пор в виде соединенных друг с другом трубок. Такие материалы продаются в качестве носителей для хроматографии с определенным средним размером пор, в большинстве случаев с диметром пор 3, 7, 12, 30 и 100 нм. Возможны также более широкие распределения пор в нанометровом диапазоне, например, от 3 до 700 нм.

Размер частиц у подходящих нанопористых материалов находится в интервале, например, от 10 мкм до 1 мм, в частности от 50 до 700 мкм. Нанопористые материалы могут иметь сферическую форму.

- 3 026473

Согласно одной особенно предпочтительной форме осуществления, для заделки применяются измельченные материалы неправильной формы и, таким образом, частицы неправильной формы.

В одной форме осуществления бездымная сигарета, сигара или курительная трубка имеет два или более депо, которые комбинируются друг с другом и в которых адсорбированы разные вещества. При этом по меньшей мере одно из депо снабжено участком теплопередачи. Например, одно из веществ может служить для частичной или полной модификации, например, химического превращения, другого вещества. Так, например, при использовании никотина перед содержащим никотин депо располагают другое депо, в котором хранится кислота, которая переводит по меньшей мере часть никотина в никотиновую соль, чтобы улучшить переносимость вдыхаемого никотина. Поэтому кислоту хранят в депо, расположенном выше по потоку.

Нанопористые материалы, помимо высокой способности адсорбировать полярные активные вещества, как никотин, обладают также сродством к менее полярным веществам, как, например, ароматизаторы или эфирные масла. Такие ароматизаторы могут адсорбироваться отдельно или одновременно с соответствующим веществом, например, никотином, и дополнительно выделяться. Особый интерес в этой связи представляют терпены и терпеноиды, в частности, моно- и сесквитерпены, а также эфирные масла или твердые вещества, как масло горной сосны, эвкалиптовое масло, масло мяты перечной, гвоздичное масло, эфирное масло табака или ментол.

В результате в поток воздуха могут выдаваться комбинации активных веществ с предпочтительными или существенными для конкретного применения ароматизирующими веществами. Они могут, например, придавать всасываемому потоку воздуха характерный привкус.

Одна или несколько следующих форм осуществления изобретения состоят в том, чтобы поместить различные активные, ароматизирующие или вспомогательные вещества, взаимодействие которых друг с другом ведет к негативным эффектам при совместном выделении, в разные размещаемые последовательно гибридные депо, через которые протекает воздух.

Технологические этапы получения описываемого здесь депо для хранения активных веществ и/или ароматизаторов включают, согласно одной или нескольким формам осуществления, выбор микродисперсной матрицы для заделки нанопористых частиц, выбор нанопористого дисперсного материала, целенаправленную установку сродства наночастиц путем модификации, совместное спекание нанопористого материала с материалом каркаса при температуре вблизи точки плавления или размягчения материала, используемого в качестве несущей матрицы, а также адсорбцию активных веществ и/или ароматизаторов на поверхности нанопор нанопористого материала. При этом может целенаправленно осуществляться установка количества адсорбированного активного вещества.

В качестве матрицы для фиксации нанопористых частиц можно применять неорганические материалы, как стекло, силикаты или алюмосиликаты, или термопластичные органические полимеры.

Согласно одной или нескольким формам осуществления, при выборе нанопористых дисперсных материалов можно также обойтись без этапа целенаправленной установки сродства к активным веществам или ароматизаторам. Как обсуждалось выше, можно также комбинировать друг с другом технологические этапы совместного спекания и адсорбции или наполнения.

В настоящее время нанопористые материалы из диоксида кремния или алюмосиликатов производятся в самом разном исполнении.

При выборе описанного депо могут использоваться следующие критерии.

1. Степень наполнения.

Чтобы получить как можно меньший объем депо, желательна высокая вместимость нанопористых материалов. Степень наполнения указывается здесь в процентах как масса активного вещества (т.е., например, масса никотина), отнесенная к массе наполненных частиц. Подходящие степени наполнения составляют от 20 до 90%, напримерот 30% до 85%, в частности от 60 до 80%.

2. Способность к выделению.

В материалах с очень высоким сродством к никотину или никотинсодержащему соединению коэффициент распределения между воздухом и поверхностью сильно сдвинут в сторону последней. Как следствие, равновесная концентрация никотина или никотинсодержащего соединения в воздухе низкая. Поэтому сродство к никотину или никотинсодержащему соединению должно быть вполне достаточным, чтобы обеспечить эффективную адсорбцию. Для регулирования определяющего сродство взаимодействия между поверхностью пор и никотином или никотинсодержащим соединением предлагается предварительно покрывать нанопористые частицы полиэлектролитами с помощью технологии послойного покрытия (ТЬЬ). В зависимости от активного вещества, дополняющий полиэлектролит можно выбирать так, чтобы получить поверхность, образующую катионы, анионы, водородные мостики или гидрофобную поверхность.

3. Размер нанопористых частиц.

Этот параметр определяет в основном конструкцию фильтра депо. Если размер нанопористых частиц слишком маленький, при недостаточном закреплении и фильтровании они могут захватываться и выноситься из депо и, например, могут попадать в дыхательные пути вдыхающего. Если частицы слишком большие, воздухообмен с активным веществом, например, никотином, внутри частиц будет недоста- 4 026473 точным, и макропоры каркаса закупорятся. Для нанопористых частиц подходят, например, распределения по размерам от 10 мкм до 1 мм, в частности от 50 до 700 мкм. Особенно подходящими являются частицы неправильной формы с узким распределением по размерам.

4. Размер пор.

Размер пор нанопористых частиц определяет, с одной стороны, доступную поверхность и, тем самым, количество адсорбированного никотина, адсорбированного никотинсодержащего соединения или адсорбированного ароматизатора, а с другой стороны, он определяет скорость обмена воздуха. В то время как уменьшение размера пор ведет к повышению вместимости, например, никотина, одновременно снижается диффузионный обмен воздуха. Для применения в депо оказалось выгодным применять материалы без или с узким распределением пор по размеру. Для эффективной адсорбции подходит диаметр пор с широким распределением от 1 до 900 нм, в частности в диапазоне от 3 до 700 нм. При этом внутренняя поверхность по БЭТ, измеренная по адсорбции азота, составляет, например, 30-1000 м²/г, предпочтительно 100-600 м²/г.

5. Фиксация нанопористых частиц в макропористой матрице.

Чтобы обеспечить равномерное обтекание содержащих никотин и/или никотинсодержащее соединение нанопористых частиц протекающим воздухом, но чтобы не допустить выхода частиц в возможно вдыхаемый воздух, частицы должны быть стабильно фиксированы в депо. Одна выгодная форма осуществления депо представляет собой продукт совместного спекания нанопористых частиц, плавящихся лишь при повышенных температурах, с крупными агломератами из полимеров, которые имеют более низкую температуру плавления или размягчения. Доля нанопористых частиц в спеченном изделии может составлять, в частности от 2 до 40%, например от 5 до 20%. При этом содержание нанопористых частиц должно выбираться так, чтобы спеченный или сплавленный несущий каркас был еще достаточно механически стабильным. Например, в некоторых случаях доля нанопористых частиц выше 40% больше не может обеспечивать целостность макропористого несущего каркаса.

Поверхность, предоставляемая нанопористыми частицами на микропористом несущем каркасе протекающему воздуху для контакта с адсорбированным активным веществом, является очень высокой по сравнению с контактной поверхностью обычно применяющихся наполненных жидкостью капилляров впитывающих материалов. В то время как в последних материалах в качестве поверхности испарения учитываются только доступные поперечные сечения (мениски) наполненных капилляров, в случае описываемого депо газообмен осуществляется через всю его поверхность, которая содержит адсорбированное активное вещество.

Исследования адсорбции молекул азота на поверхности таких нанопористых материалов по обычному методу БЭТ показывают, что их внутренняя поверхность может составлять более 270 м²/г.

Согласно одной или нескольким формам осуществления, нанопористые частицы не заполняют нанесением каплями чистого жидкого никотина. Наполнение осуществляется путем растворения активного вещества в подходящем, например, легколетучем органическом растворителе, который после полного испарения оставляет активное вещество в депо. В качестве растворителей могут использоваться, например, пентан, гексан, гептан, ацетон, этанол, метанол или другие легколетучие органические растворители. После испарения растворителя активное вещество, как и хотелось, адсорбционно связывается на внутренней поверхности нанопористых частиц, существенно не препятствуя доступу воздуха. Активное вещество находится, кроме того, также и на наружной поверхности частиц, при этом внутренняя, предоставляемая нанопорами поверхность существенно больше, чем наружная поверхность частиц и несущего каркаса.

Таким образом, нанопористые материалы с подходящим сродством (поверхность пор) к активному веществу (ароматизатор) и добавление количества активного вещества (количества ароматизатора), соответствующего вместимости или адсорбционной емкости нанопористого материала, делают возможными, с одной стороны, высокое заполнение депо никотином и/или ароматизаторами и, с другой стороны, их быстрое выделение в обтекающий или протекающий поток воздуха. При этом движение газа внутри пористых частиц осуществляется преимущественно через диффузию.

Для целенаправленного модифицирования сродства нанопористых материалов как в направлении оптимального впитывания, так и выделения, исследовались различные возможности предварительной обработки поверхности пор на примере предшествующей очистки, активации, травления кислотами или основаниями, а также силанирования.

Неожиданно особенно подходящим оказалось покрытие пор электролитами по методу послойного покрытия (Ьауег-Ъу-Ьауег, ЬЬЬ), чтобы усилить поглощение или выделение активных веществ. ЬЪЬпокрытие нанопор в целях их функционализации раскрыто в патентной заявке ΌΕ 10 2004 013637. Например, благодаря такой модификации полиэлектролитными покрытиями можно замедлить выделение активных веществ.

В одной или нескольких формах осуществления используется температурная зависимость равновесия адсорбции активных веществ или ароматизаторов на нанопористых частицах. В зависимости от требований конкретного применения это равновесие можно, наряду с регулированием сродства поверхности нанопористых частиц к активным веществам или ароматизаторам, регулировать через температуру депо

- 5 026473 и/или через температуру протекающего через депо газа или газовой смеси.

Предпочтительно, в депо бездымной сигареты, сигары или курительной трубки, помимо никотина и/или никотинсодержащего соединения хранится по меньшей мере один ароматизатор, который также выделяется при подводе тепла.

Далее изобретение будет подробнее пояснено на двух примерах осуществления с обращением к чертежам. На чертежах показано:

фиг. 1 - вид в разрезе первого примера осуществления депо согласно изобретению с гильзой для бездымной сигареты;

фиг. 2 - - схематическая структура депо с фиг. 1;

фиг. 3 - кривая нагрева как функция времени для депо с алюминиевой гильзой;

фиг. 4 - изменение температуры депо при курении при типичных для курильщика характеристиках затяжки и для гильзы с высокой теплоемкостью;

фиг. 5 - выделение никотина из фильтра депо в зависимости от температуры;

фиг. 6 - выделение никотина из предлагаемого изобретением депо с фиг. 1 в зависимости от числа затяжек (каждая по 35 мл) при различных температурах фильтра и фиг. 7 - вид в разрезе второго примера осуществления депо согласно изобретению с гильзой, вставленной в бездымную сигарету.

Фиг. 1 показывает в разрезе депо 10 для хранения и выделения никотина для бездымной сигареты (в деталях не показана). Депо 10 имеет выполненную из алюминия гильзу 12 с постоянным внутренним диаметром. Боковая поверхность гильзы 12 выполнена ступеньками и имеет первый участок 14 меньшего наружного диаметра, служащий участком теплопередачи, второй участок 16 большего наружного диаметра, а также примыкающий к нему третий участок 18 меньшего наружного диаметра. Первый и третий участки, 14 и 18, гильзы 12 окружены каждый теплоизолирующей бумажной оболочкой, 20 и 22, и на одной стороне снабжены не показанным в деталях мундштуком из подходящего материала. Внутрь гильзы 12 вставлен макропористый несущий каркас 24, в который введено большое число нанопористых частиц 26.

Из среднего объема затяжки 35 мл и продолжительности затяжки для среднего курильщика 1-2 с получается очень короткое время контакта протекающего через депо 10 воздуха с резервуаром никотина. Переход никотина в газовую фазу более или менее коррелирует с площадью контакта между резервуаром никотина и воздухом.

Показанное депо 10 вставлено в корпус бездымной сигареты таким образом, чтобы участок теплопередачи 16 при удержании сигареты соприкасался напрямую или опосредованно с рукой пользователя. Теплота руки в таком случае передается на участок теплопередачи 16, который, в свою очередь, передает тепло дальше внутрь на несущий каркас 24. В результате нагрева несущего каркаса 24 повышается скорость выделения никотина, а также ароматизаторов, так что при каждой затяжке пользователем может потребляться достаточное количество никотина и ароматизаторов. При этом обе бумажные оболочки 20 и 22 предотвращают излучение тепла наружу, так что несущий каркас 24 остается равномерно нагретым.

Объем гильзы 12 с фиг. 1 так подгоняется благодаря толщине ее стенок, чтобы период подогрева после позиционирования между пальцами был как можно более быстрым.

Фиг. 2 показывает схематическую структуру несущего каркаса 24 депо 10 для хранения никотина и ароматизаторов. Несущий каркас 24 является макропористым каркасом, образованным из спекшихся частиц. В несущем каркасе 24 образованы поры, пустоты и промежуточные объемы 28, которые сохраняются после спекания. Пустоты и промежуточные объемы 28 при этом образованы так, чтобы несущий каркас 24 имел определенное сопротивление потоку всасываемого курильщиком воздуха.

Поры, пустоты и промежуточные объемы 28 образуют сплошную сетку, в которой стабильно и прочно удерживаются или в которую заделаны нанопористые частицы 26. Нанопористые частицы 26 имеют поры размером от 1 до 900 нм. У поверхности нанопористых частиц 26, в частности, на их внутренних, образованных стенками пор поверхностях адсорбируются никотин и при необходимости никотинсодержащие соединения, а также ароматизаторы, которые при всасывании воздуха через депо 10 постоянно обмениваются с воздухом, протекающим через несущий каркас 24.

Описанное здесь депо 10 может, с одной стороны, обеспечивать достаточное выделение никотина во вдыхаемый воздух, а с другой стороны защищать никотин от окисления.

В качестве примера на фиг. 3 показано изменение температуры в депо 10 с алюминиевой гильзой 12 с толщиной стенок 1 мм (сверху/снизу) или 1,5 мм у поверхности контакта с пальцами и температуры депо после захвата и окружения пальцами при температуре воздуха 23°С. При этом расположение гильзы 12 между пальцами предпочтительно таково, чтобы контактная поверхность при удерживании между вторыми, если смотреть от кончиков пальцев, фалангами пальцев (поддержка спереди) между указательным и средним пальцами была меньше, чем между третьими фалангами пальцев (поддержка сзади). При уменьшении объема гильзы 12 или при более низкой теплоемкости нагрев также протекает быстрее. Таким образом, толщина стенок гильзы 12 предпочтительно должна составлять от 0,2 до 2,5 мм, в высшей степени предпочтительно от 0,4 до 1,5 мм.

Фиг. 3 показывает кривые нагревания алюминиевой гильзы 12 (толщина стенок 1/1,5 мм) пальцами

- 6 026473 при удерживании между указательным и средним пальцами. При этом примечание поддержка спереди на графике означает удерживание гильзы 12 между вторыми, если смотреть от кончиков пальцев, костями пальца, поддержка сзади означает удерживание гильзы 12 между третьими костями пальцев, 81 означает температуру среды, 82 температуру гильзы 12, а 83 - температуру в центре депо.

Теплоемкости нагретой гильзы 12 должно, опять же, хватать, чтобы при сильных затяжках на холодном воздухе как можно быстрее компенсировать охлаждение фильтра протекающим через него количеством воздуха в 35-50 мл. С этой целью проводились измерения температуры гильзы и фильтра на выходе из депо 10 при разных температурах воздуха.

Фиг. 4 показывает изменение температуры депо 10 при курении при типичных для курения параметрах затяжки и с гильзой 12 с высокой теплоемкостью. Четко видно, что температура у фильтровального депо снизилась сильнее, чем у гильзы, однако она снова довольно быстро повышается вследствие дополнительной доставки тепла через гильзу 12. Даже при температуре воздуха всего 3°С температура на выходе из депо 10 не опускается ниже 23°С. В случае гильз 12 с пониженной теплоемкостью падение температуры будет сильнее, и длительность восстановления до достижения температуры на выходе будет больше, особенно при холодном наружном воздухе.

Показанные на фиг. 4 температурные кривые соответствуют температуре среды (воздух), теплопередающей гильзы 12 перед входом воздуха, а также температуре депо 10 в центре у выпуска воздуха при типичном вдыхании курильщиком воздуха с разными температурами.

В следующей таблице приведены данные измерений суммарного выделения никотина при выкуривании холодной сигареты и сигареты, подогретой пальцами (при температуре воздуха 24°С), а также коэффициент улучшения благодаря сигарете согласно изобретению.

Температура фильтра в	Выход никотина при 15 затяжках по 35 мл, согласно ΟΙΝ...	Коэффициент увеличения выхода никотина при нагреве пальцами по сравнению с холодной сигаретой
32	0,25	1
24	0,13	1,9
14	0, 056	4,5
5	0, 026	9, 6

На фиг. 5 показано выделение никотина из депо 10 в зависимости от температуры депо, а фиг. 6 показывает выделение никотина из депо 10 в зависимости от числа затяжек (каждая по 35 мл) при различных температурах депо 10 (левое число при кривых) и всасываемого воздуха (правое число). Как можно видеть, выделение никотина для нагреваемой пальцами сигареты почти не зависит от окружающей температуры, напротив, в случае сигареты без поверхности теплопередачи выделение сильно снижается со снижением температуры.

Фиг. 7 показывает второй пример осуществления депо 30 с источником нагрева 32, который располагает внешним подводом энергии.

В этом втором примере осуществления источник нагрева 32 размещают так, чтобы он для теплопереноса взаимодействовал с участком теплопередачи 34 внутри депо 30 (примечание: стрелка на чертеже ориентирована не точно на депо). При этом гильза 36 выполнена из материала с высокой теплоизоляцией, а депо 30 образовано в соответствии с описанным выше. В углубление депо 30 с точностью посадки введен источник нагрева 32, который в форме стержня с высокой теплопроводностью передает тепло на депо 30. Всосанный, уже слегка подогретый воздух 38 проходит через нагреваемое депо 30 и выходит, значительно насыщенный никотином, из депо 30 в направлении рта.

Список позиций для ссылок

- депо;

-гильза с высокой теплопроводностью;

- первый участок меньшего наружного диаметра; 16 - участок теплопередачи;

- третий участок меньшего наружного диаметра; 20 - бумажная оболочка;

- бумажная оболочка с мундштуком;

- макропористый несущий каркас;

- нанопористые частицы;

- пустоты и промежуточные объемы 30 депо;

- источник нагрева;

- участок теплопередачи;

- изолирующая гильза;

- подогретый воздух.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по меньшей мере с одним депо (10; 30) для хранения и для определенного вызываемого внешним подводом тепла выделения никотина и/или по меньшей мере одного никотинсодержащего соединения в проводимый через депо (10; 30) поток воздуха, причем депо (10; 30) содержит по меньшей мере один участок теплопередачи (16; 34) для целенаправленного подвода тепла для определенного выделения никотина и/или содержащего никотин соединения в проводимый через депо (10; 30) поток воздуха, отличающаяся тем, что указанное депо (10; 30) имеет гибридную структуру из макропористого несущего каркаса (24) с открытыми порами для протекания потока воздуха и предусмотренные в несущем каркасе (24) нанопористые частицы (26) для хранения и выделения никотина и/или никотинсодержащего соединения, причем несущий каркас (24) состоит из прочно соединенных друг с другом частиц (28) или волокон, в которых в неподвижном положении удерживаются нанопористые частицы (26).
2. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по п.1, отличающаяся тем, что содержит гильзу (12), окружающую депо (10), которая, по меньшей мере, частично изготовлена из материала с высокой теплопроводностью для целенаправленного подвода тепла, причем теплопроводность материала участка теплопередачи находится в диапазоне от 30 до 450 Вт/(м-К).
3. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что длина окружающей гильзы (12) рассчитана так, чтобы на депо могла произойти достаточная для выделения никотина или никотинсодержащего соединения передача тепла от двух пальцев руки, предпочтительно от второй или третьей фаланги пальцев.
4. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что окружающая гильза (12) имеет теплоемкость, достаточную, с одной стороны, чтобы при просасывании холодного воздуха быстро довести депо (10; 30) до температуры пальцев, а с другой стороны, настолько малую, чтобы прогрев через пальцы осуществлялся как можно быстрее.
5. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по п.1, отличающаяся тем, что депо (10; 30) внутри соединено с источником нагрева (32) и для целенаправленного подвода тепла через участок теплопередачи (34) выполнено, по меньшей мере, частично из материала с высокой теплопроводностью, причем теплопроводность материала участка теплопередачи указанного депо находится в диапазоне 30450 Вт/(м-К).
6. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по п.5, отличающаяся тем, что депо (10; 30) окружено внутри теплоизолирующей гильзой (36), которая минимизирует теплопотери и защищает руку от ожогов.
7. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что теплопроводность материала участка теплопередачи указанного депо находится в диапазоне 85-300 Вт/(м-К), предпочтительно 185-250 Вт/(м-К).
8. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что нанопористые частицы (26) состоят из другого материала, чем несущий каркас (24).
9. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что частицы или волокна несущего каркаса (24) состоят в основном из неорганического материала, такого как стекло, силикаты или алюмосиликаты, и в материале несущего каркаса образованы нанопоры.
10. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в депо (10; 30), помимо никотина и/или никотинсодержащего соединения, хранится по меньшей мере один ароматизатор, который выделяется при подводе тепла.
11. Бездымная сигарета, сигара или курительная трубка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что имеет основу, в которую введено депо (10; 30), выполненное в виде одноразового изделия.