ES2613389T3 - Artículo generador de aerosol con susceptor multimaterial - Google Patents

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Abstract

Un artículo generador de aerosol (10) que comprende un sustrato formador de aerosol (20) y un susceptor (1,4) para calentar el sustrato formador de aerosol (20), caracterizado por que el susceptor (1,4) comprende un primer material susceptor (2,5) y un segundo material susceptor (3,6), el primer material susceptor se dispone en contacto físico íntimo con el segundo material susceptor, y el segundo material susceptor tiene una temperatura de Curie inferior a 500ºC.

Description

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Como se usa en la presente descripción, el término 'material de tabaco homogeneizado' denota un material formado por aglomeración de tabaco en partículas.
Como se usa en la presente descripción, el término ‘lámina’ denota un elemento laminar que tiene un ancho y una longitud esencialmentemayor que su grosor.
Como se usa en la presente descripción, el término ‘fruncida’ se usa para describir una lámina que se enrolla, dobla,
o de otro modo se comprime o se contrae esencialmente de forma transversal al eje longitudinal del artículo generador de aerosol.
En una modalidad preferida, el sustrato formador de aerosol comprende una lámina texturizada fruncida del material de tabaco homogeneizado.
Como se usa en la presente descripción, el término ‘lámina texturizada’ denota una lámina que se ha rizado, grabado al relieve, estampado, perforado o deformado de otra manera. El sustrato formador de aerosol puede comprender una lámina texturizada fruncida de material de tabaco homogeneizado que comprende una pluralidad de indentaciones, protuberancias, perforaciones separadas o una combinación de estas.
En una modalidad particularmente preferida, el sustrato formador de aerosol comprende una material de lámina rizada fruncida de tabaco homogeneizado.
El uso de una lámina texturizada de material de tabaco homogeneizado puede facilitar ventajosamente el fruncido de la lámina dematerial de tabaco homogeneizado para formar el sustrato formador de aerosol.
Como se usa en la presente descripción, el término ‘lámina rizada’ denota una lámina que tiene una pluralidad de crestas o corrugaciones esencialmente paralelas. Preferentemente, cuando el artículo generador de aerosol se ha ensamblado, las crestas o corrugaciones esencialmente paralelas se extienden a lo largo de, o son paralelas al eje longitudinal del artículo generador de aerosol. Esto facilita ventajosamente el fruncido de la lámina rizada dematerial de tabaco homogeneizado para formar el sustrato formador de aerosol. Sin embargo, se apreciará que las láminas rizadas dematerial de tabaco homogeneizado por la inclusión en el artículo generador de aerosol pueden alternativa
o adicionalmente tener una pluralidad de crestas o corrugaciones esencialmente paralelas que se disponen en un ángulo agudo u obtuso al eje longitudinal del artículo generador de aerosol cuando el artículo generador de aerosol se ha ensamblado.
El sustrato formador de aerosol puede ser en forma de un tapón que comprende un material formador de aerosol circunscrito por un papel u otra envoltura. Cuando un sustrato formador de aerosol tiene la forma de un tapón, todo el tapón incluyendo cualquier envoltura se considera que es el sustrato formador de aerosol.
En una modalidad preferida, el sustrato formador de aerosol comprende un tapón que comprende una lámina fruncida de material de tabaco homogeneizado, u otro material formador de aerosol, circunscrito con una envoltura. Preferentemente el susceptor es un susceptor alargado y el, o cada, susceptor alargado se coloca dentro del tapón en contacto directo con el material formador de aerosol.
Como se usa en la presente descripción, el término ‘formador de aerosol’ se usa para describir cualquier compuesto
o mezcla de compuestos conocidos adecuados que, durante el uso, facilitan la formación de un aerosol y que es esencialmente resistente a la degradación térmica a latemperatura de operación del artículo generador de aerosol.
Los formadores de aerosol adecuados se conocen bien en la técnica e incluyen, pero sin limitarse a: alcoholes polihídricos, tales como propilenglicol, trietilenglicol, 1,3-butanodiol y glicerina; ésteres de alcoholes polihídricos, tales como glicerol mono-, di-o triacetato; y ésteres alifáticos de ácidos mono-, di-o policarboxílicos, tales como dodecanodioato demetilo ytetradecanodioato de dimetilo.
Los formadores de aerosol preferidos son los alcoholes polihídricos o sus mezclas, tales como propilenglicol, trietilenglicol, 1,3-butanodiol y, con lamáxima preferencia, glicerina.
El sustrato formador de aerosol puede comprender al menos un formador de aerosol. Alternativamente, el sustrato formador de aerosol puede comprender una combinación dedos omás formadores de aerosol.
Preferentemente, el sustrato formador de aerosol tiene un contenido del formador de aerosol de más de 5% en una base de peso en seco.
El sustrato formador de aerosol puede tener un contenido del formador de aerosol de entre aproximadamente 5% y aproximadamente 30% en una base de peso en seco.
En una modalidad preferida, el sustrato formador de aerosol tiene un contenido del formador de aerosol de aproximadamente 20% en una base de peso en seco.
Los sustratos formadores de aerosol que comprenden láminas fruncidas de tabaco homogeneizado para su uso en el artículo generador de aerosol pueden hacerse por métodos conocidos en la técnica, por ejemplo los métodos descritos en el documentoWO 2012/164009 A2.
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En una modalidad preferida, el elemento de enfriamiento de aerosol comprende una lámina fruncida de material biodegradable. Por ejemplo, una lámina fruncida de papel no poroso o una lámina fruncida de material polimérico biodegradable, tal como ácido poliláctico o un grado de Mater-Bi® (una familia disponible comercialmente de copoliésteres a base de almidón).
En una modalidad particularmente preferida, el elemento de enfriamiento de aerosol comprende una lámina fruncida de ácido poliláctico.
El elemento de enfriamiento de aerosol puede formarse a partir de una lámina fruncida dematerial que tiene un área superficial específica de entre aproximadamente 10 milímetros cuadrados por miligramo y aproximadamente 100 milímetros cuadrados por miligramo de peso. En algunas modalidades, el elemento de enfriamiento de aerosol puede formarse de una lámina fruncida de material que tiene un área superficial específica de aproximadamente 35 mm2/mg.
El artículo generador de aerosol puede comprender una boquilla localizada en el extremo del lado de la boca del artículo generador de aerosol. La boquilla puede localizarse inmediatamente aguas abajo de un elemento de enfriamiento de aerosol y puede colindar con el elemento de enfriamiento de aerosol. La boquilla puede comprender un filtro. El filtro puede formarse de uno o más materiales de filtración adecuados. Muchos de estos materiales de filtración se conocen en la técnica. En una modalidad, la boquilla puede comprender un filtro formado de estopa de acetato de celulosa.
La boquilla preferentemente tiene un diámetro externo que es aproximadamente igual al diámetro externo del artículo generador de aerosol.
La boquilla puede tener un diámetro externo de un diámetro de entre aproximadamente 5 milímetros y aproximadamente 10 milímetros, por ejemplo de entre aproximadamente 6 milímetros y aproximadamente 8 milímetros. En unamodalidad preferida, la boquilla tiene un diámetro externo de 7,2 milímetros +/-10%.
La boquilla puede tener una longitud de entre aproximadamente 5 milímetros y aproximadamente 20 milímetros. En una modalidad preferida, la boquilla tiene una longitud de aproximadamente 14milímetros.
La boquilla puede tener una longitud de entre aproximadamente 5 milímetros y aproximadamente 14 milímetros. En una modalidad preferida, la boquilla tiene una longitud de aproximadamente 7 milímetros.
Los elementos del artículo formador de aerosol, por ejemplo el sustrato formador de aerosol y cualquier otro elemento del artículo generador de aerosol tales como un elemento de soporte, un elemento de enfriamiento de aerosol, y una boquilla, se circunscriben con una envoltura exterior. La envoltura exterior puede formarse a partir de cualquier material adecuado o combinación de materiales. Preferentemente, la envoltura exterior es un papel para cigarrillos.
El artículo generador de aerosol puede tener un diámetro externo de entre aproximadamente 5 milímetros y aproximadamente 12 milímetros, por ejemplo, de entre aproximadamente 6 milímetros y aproximadamente 8 milímetros. En unamodalidad preferida, el artículo generador de aerosol tiene un diámetro externo de 7,2 milímetros +/-10%.
El artículo generador de aerosol puede tener una longitud total de entre aproximadamente 30 milímetros y aproximadamente 100 milímetros. En las modalidades preferidas, el artículo generador de aerosol tiene una longitud total de entre 40mm y 50 mm, por ejemplo, aproximadamente 45 milímetros.
El dispositivo generador de aerosol del sistema generador de aerosol puede comprender: un alojamiento; una cavidad para recibir el artículo generador de aerosol, un inductor dispuesto para generar un campo electromagnético fluctuante dentro de la cavidad; un suministro de energía eléctrico conectado al inductor; y un elemento de control configurado para controlar el suministro de energía desde el suministro de energía al inductor.
En modalidades preferidas, el dispositivo puede comprender una fuente de energía CD, tal como una batería recargable, para proporcionar un suministro de tensión de CD y una corriente de CD, la electrónica de suministro de energía que comprende un inversor de CD/CA para convertir la corriente de CD en una corriente CA para el suministro al inductor. El dispositivo generador de aerosol puede comprender, además, una red de adaptación de impedancia entre el inversor de CD/CA y el inductor para mejorar la eficiencia de la transferencia de energía entre el inversor y el inductor.
El elemento de control se acopla preferentemente, o comprende, un monitor o medios de monitorización para monitorizar la corriente de CD que proporciona la fuente de energía de CD. La corriente de CD puede proporcionar una indicación indirecta de la resistencia aparente de un susceptor que se localiza en el campo electromagnético, que a su vez puede proporcionar un medio de detección de una transición de Curie en el susceptor.
El inductor puede comprender una o más bobinas que generan un campo electromagnético fluctuante. La bobina o bobinas pueden rodear la cavidad.
Preferentemente, el dispositivo es capaz de generar un campo electromagnético fluctuante de entre 1 y 30 MHz, por ejemplo, entre 2 y 10 MHz, por ejemplo entre 5 y 7 MHz.
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la Figura 2A es una vista en planta de un segundo susceptor para su uso en un artículo generador de aerosol de conformidad con una modalidad dela invención;
la Figura 2B es una vistalateral del susceptor dela Figura 2A;
la Figura 3 es una ilustración esquemática en sección transversal de una modalidad específica de un artículo generador de aerosol queincorpora un susceptor como seilustra en las Figuras 2A y 2B;
la Figura 4 es una ilustración esquemática en sección transversal de una modalidad específica de un dispositivo generador de aerosol que se hace funcionar eléctricamente para su uso con el artículo generador de aerosol ilustrado en la Figura 3,
la Figura 5 es una ilustración esquemática en sección transversal del artículo generador de aerosol de la Figura 3 en acoplamiento con el dispositivo generador de aerosol que sehace funcionar eléctricamente de la Figura 4;
la Figura 6 es un diagrama de bloques que muestra los componentes electrónicos del dispositivo generador de aerosol que se describe en relación a la Figura 4;
y
la Figura 7 es un gráfico de la corriente de CD en función del tiempo que ilustra los cambios de corrientes detectables remotamente que se producen cuando un material susceptor experimenta una transición de fase asociada con su punto de Curie.
El calentamiento inductivo es un fenómeno conocido descrito por la ley de inducción de Faraday y la ley de Ohm. Más específicamente, la ley de inducción de Faraday establece que si la inducción magnética en un conductor está cambiando, se produce un campo eléctrico variable en el conductor. Dado que este campo eléctrico se produce en un conductor, una corriente, conocida como una corriente inducida, fluirá en el conductor de conformidad con la ley de Ohm. La corriente inducida generará calor proporcional a la densidad de corriente y a la resistividad del conductor. Un conductor el cual es capaz de ser calentado inductivamente se conoce como un material susceptor. La presente invención emplea un dispositivo de calentamiento inductivo equipado con una fuente de calentamiento inductivo, tal como, por ejemplo, una bobina de inducción, que es capaz de generar un campo electromagnético variable a partir de una fuente de CA tal como un circuito LC. Las corrientes parásitas generadoras de calor se producen en el material susceptor el cual está en proximidad térmica a un sustrato formador de aerosol el cual es capaz de liberar compuestos volátiles que pueden formar un aerosol al calentarse. Los mecanismos primarios de transferencia de calor del material susceptor al material sólido son conducción, radiación y posiblemente convección.
La Figura 1A y la Figura 1B ilustran un ejemplo específico de un susceptor multimaterial unitario para su uso en un artículo generador de aerosol de conformidad con una modalidad de la invención. El susceptor 1 está en forma de una tira alargada que tiene una longitud de 12 mm y un ancho de 4 mm. El susceptor se forma de un primer material susceptor 2 que se acopla íntimamente a un segundo material susceptor 3. El primer material susceptor 2 está en forma de una tira de acero inoxidable de grado 430 que tiene dimensiones de 12 mm por 4 mm por 35 micrómetros. El segundo material susceptor 3 es un parche de níquel de 3 mm por 2 mm por 10 micrómetros de dimensión. El parche de níquel se galvaniza sobre la tira de acero inoxidable. El acero inoxidable de grado 430 es un material ferromagnético que tiene una temperatura de Curie por encima de 400ºC. El níquel es un material ferromagnético que tiene una temperatura de Curie de aproximadamente 354ºC.
En modalidades adicionales el material que forma los primer y segundo materiales del susceptor puede variarse. En otras modalidades puede haber más de un parche del segundo material susceptor localizado en contacto estrecho con el primer material susceptor.
La Figura 2A y la Figura 2B ilustran un segundo ejemplo específico de un susceptor multimaterial unitario para su uso en un artículo generador de aerosol de conformidad con una modalidad de la invención. El susceptor 4 está en forma de una tira alargada que tiene una longitud de 12 mm y un ancho de 4 mm. El susceptor se forma a partir de un primer material susceptor 5 que se acopla íntimamente a un segundo material susceptor 6. El primer material susceptor 5 está en forma de una tira de acero inoxidable de grado 430 que tiene dimensiones de 12 mm por 4 mm por 25 micrómetros. El segundo material susceptor 6 está en forma de una tira de níquel que tiene dimensiones de 12 mm por 4 mm por 10 micrómetros. El susceptor se forma al revestir la tira de acero inoxidable 5 con la tira de níquel 6. El grosor total del susceptor es 35 micrómetros. El susceptor 4 de la Figura 2 puede denominarse un susceptor bicapa omulticapa.
La Figura 3 ilustra un artículo generador de aerosol 10 de conformidad con una modalidad preferida. El artículo generador de aerosol 10 comprende cuatro elementos dispuestos en alineación coaxial: un sustrato formador de aerosol 20, un elemento de soporte 30, un elemento de enfriamiento de aerosol 40, y una boquilla 50. Cada uno de estos cuatro elementos es un elemento sustancialmente cilíndrico, cada uno tiene sustancialmente el mismo diámetro. Estos cuatro elementos se disponen secuencialmente y se circunscriben con una envoltura exterior 60 para formar una varilla cilíndrica. Un susceptor bicapa alargado 4 se localiza dentro del sustrato formador de aerosol, en contacto con el sustrato formador de aerosol. El susceptor 4 es el susceptor que se describió anteriormente en relación a la Figura 2. El susceptor 4 tiene una longitud (12 mm) que es aproximadamente la
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