JP6275710B2 - 改善された結合剤を備える可燃性熱源 - Google Patents

Description

本発明は、喫煙物品用の可燃性熱源に関し、熱源は、炭素と、有機バインダ材料及び無機バインダ材料の組み合わせを含む改善された結合剤とを備える。さらに、本発明は、そのような可燃性熱源及びエアロゾル形成基材を備える加熱式喫煙物品に関する。

タバコを燃焼させるのではなく加熱する多数の喫煙物品が本技術分野において提案されてきた。このような「加熱式」喫煙物品の目的は、従来のシガレットにおける燃焼及び熱分解劣化により生成されるタイプの公知の有害な煙成分を低減することである。

１つの公知タイプの加熱式喫煙物品において、可燃性熱源から、この可燃性熱源の下流に位置するエアロゾル形成基材へ伝達される熱によりエアロゾルが発生する。喫煙時、可燃性熱源からの熱伝達によりエアロゾル形成基材から揮発性化合物が放出され、喫煙物品を通って吸い込まれる空気中に同伴される。揮発性化合物は、冷えるにつれて凝縮してエアロゾルを生成しこれをユーザが吸入する。

例えば、国際公開特許第２００９／０２２２３２号公報には、可燃性熱源と、この可燃性熱源の下流にあるエアロゾル形成基材と、可燃性熱源の後側部分の周りにあってこれと接触しかつエアロゾル形成基材の前側部分に隣接する熱伝導要素とを備える喫煙物品が開示される。国際公開特許第２００９／０２２２３２号公報が開示する喫煙物品の熱伝導要素は、熱源の燃焼時に発生した熱をエアロゾル形成基材へ伝達する助けとなる。

一部の炭素系熱源は、製造時、処理時及び貯蔵時における熱源の完全性を改善する助けとなるように、セルロース誘導体のような有機バインダを組み込んでいる。しかしながら、有機バインダは、一般的に燃焼時に熱源が到達する温度範囲内で燃焼可能である。その結果、有機バインダは、加熱式喫煙物品の燃焼時に分解し、熱源の完全性を失わせることが知られている。

有機バインダが分解すると、燃焼中及びその後に熱源が変形し、これは熱源の亀裂及び破損、又は燃焼した熱源からの灰の放出を引き起こすことがある。さらに、有機バインダの燃焼時、一般的に気体が放出されて熱源内に圧力を発生して亀裂又は破損の可能性がさらに高くなる。

国際公開特許第２００９／０２２２３２号公報

喫煙時及びその後における完全性が改善された加熱式喫煙物品用の可燃性熱源を提供することが望ましい。燃焼特性が改善された可燃性熱源を提供することが特に望ましい。

本発明によれば、喫煙物品用の可燃性熱源が提供され、この可燃性熱源は、炭素と、少なくとも１つの有機高分子バインダ材料、少なくとも１つのカルボン酸燃焼塩、及び少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料を含む結合剤とを備え、少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料は、シート状ケイ酸塩材料を含む。

また、本発明によれば、喫煙物品が提供され、この喫煙物品は、前述した本発明による可燃性熱源と、この可燃性熱源の下流にあるエアロゾル形成基材とを備える。

本発明は、喫煙物品用の炭素含有可燃性熱源の完全性を改善するための結合剤の使用をさらに提供し、結合剤は、少なくとも１つの有機高分子バインダ材料、少なくとも１つのカルボン酸燃焼塩、及び少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料を含み、少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料は、シート状ケイ酸塩材料を含む。

本発明は、完全性が改善された可燃性熱源を作製する方法をさらに提供し、この作製方法は、１つ又はそれ以上の炭素含有材料と、少なくとも１つの有機高分子バインダ材料、少なくとも１つのカルボン酸燃焼塩、及び少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料を含む結合剤とを混合する段階であって、少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料がシート状ケイ酸塩材料を含む段階と、１つ又はそれ以上の炭素含有材料と結合剤との混合物を細長いロッドに予備形成する段階と、細長いロッドを乾燥させる段階とを含む。

本発明の可燃性熱源は、以下に詳細に説明するように、押し出し過程で形成された押出熱源とすることができる。代替的に、本発明の可燃性熱源は、同様に以下に詳細に説明するように、加圧過程で形成された加圧熱源であることが好ましい。加圧熱源は、前述した２つの成分の組み合わせを含む結合剤を使用した結果として、完全性が最大に改善することが分かっている。

本明細書において、「結合剤」という用語は可燃性熱源の成分を指すために使用し、この成分は、熱源内で炭素と任意の他の添加物とを一緒に結合し、結果として構造を保持した固体の熱源が形成される。

本明細書において、「カルボン酸燃焼塩」という用語は、炭素燃焼を改善すると考えられるカルボン酸の塩を指すために使用する。カルボン酸燃焼塩は、室温で一価、二価又は三価のカチオン及びカルボン酸アニオンから成り、カルボン酸アニオンは、可燃性熱源に着火した場合に燃焼することが好ましい。カルボン酸燃焼塩は、室温で一価アルカリ金属カチオン及びカルボン酸アニオンから成るアルカリ金属カルボン酸燃焼塩であり、カルボン酸アニオンは可燃性熱源に着火した場合に燃焼することがさらに好ましい。本発明の可燃性熱源の結合剤に含むことができるカルボン酸燃焼塩の具体的な例は、限定されるものではないが、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びアルカリ金属コハク酸塩である。

特定の実施形態では、結合剤は、単一のカルボン酸燃焼塩を含むことができる。他の実施形態では、結合剤は、２つ又はそれ以上の異なるカルボン酸燃焼塩の組み合わせを含むことができる。２つ又はそれ以上の異なるカルボン酸燃焼塩は、異なるカルボン酸アニオンを含むことができる。代替的に又は追加的に、２つ又はそれ以上の異なるカルボン酸燃焼塩は、異なるカチオンを含むことができる。例示的に、結合剤は、アルカリ金属クエン酸塩及びアルカリ土類金属コハク酸塩の組み合わせを含むことができる。

本明細書において、「不燃性」という用語は、本発明の可燃性熱源の点火時及び燃焼時に燃焼又は分解しない無機バインダ材料を指すために使用する。従って、不燃性無機バインダ材料は、可燃性熱源の燃焼時に結合剤が置かれる温度で安定し、燃焼時及びその後は実質的に無傷のままである。

本明細書において、「上流」、「前側」、「下流」、及び「後側」という用語は、喫煙物品の使用中にこれを通って吸い込まれる空気の方向に対する、本発明の喫煙物品の構成要素又は構成要素の部分の相対位置を説明するために使用する。

本発明の可燃性熱源では、炭素は、有機バインダ材料及び無機バインダ材料の特定の新規な組み合わせで形成された結合剤と組み合わされる。詳細には、従来例の可燃性熱源で使用するのと同じ有機高分子バインダ材料が、少なくとも１つのカルボン酸燃焼塩、及びシート状ケイ酸塩材料を含む少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料と組み合わされる。以下の説明では、有機高分子バインダ材料、カルボン酸燃焼塩及び不燃性無機バインダ材料は、まとめて「バインダ成分」と呼ぶ。

有機高分子バインダ材料、カルボン酸燃焼塩、及びシート状ケイ酸塩材料を含む不燃性無機バインダ材料の特定の組み合わせを含む結合剤を使用すると、有機バインダ材料だけを含む熱源と比べて、燃焼時及びその後に可燃性熱源の完全性が向上する利点があることが分かっている。本発明の可燃性熱源では燃焼による変形が小さくなり、結果として熱源の亀裂、破損、又は分裂の発生が減少する。さらに、本発明の可燃性熱源が燃焼後に形成する灰分はより接着性があり、結果として灰分の粒子又は破片が熱源から離脱し難い。灰分は、粘稠性が一様で色が暗くて一様であり外観を改善することが分かっている。

本明細書において、「完全性」という用語は、本発明の可燃性熱源を欠けたものがない又は無傷のままであるような能力を指すために使用する。可燃性熱源の完全性が大きく失われると、熱源の亀裂又は破損につながる。可燃性熱源の完全性の不足は、熱源の着火時に発生する火花又は炎としても現れる。

以下に詳細に説明するように、実験的検査を使用して可燃性熱源の完全性の定量的尺度を設けることができ、実験的検査では、「落下（ｄｒｏｐ ｏｆｆ）」として知られる、制御された燃焼条件下で加熱式喫煙物品の可燃性熱源の一部が落下する可能性を測定する。詳細には、検査は、異なる結合剤を含む可燃性熱源間で完全性を直接比較する。本発明の可燃性熱源に関する落下の可能性は、同じ条件下で、有機バインダ材料だけを含む従来例の可燃性熱源に関する落下の可能性と比べて減少することが分かっている。

可燃性熱源に関する落下の可能性がより小さくなれば、可燃性熱源の完全性がより良好になると考えられる。本発明の可燃性熱源に関する落下の可能性は、以下に説明する実験的条件の下で、好ましくは２０パーセント未満、より好ましくは１０パーセント未満、最も好ましくは０パーセントに近い。

前述したバインダ成分の特定の組み合わせを使用した結果として得られる可燃性熱源の完全性の改善は、個々のバインダ成分の作用に基づいて予測されるよりも大きい。加えて、３つのバインダ成分の組み合わせを使用すると、可燃性熱源の圧縮強度の上昇で示されるように、可燃性熱源の機械的強度が予想外に改善することが分かっている。従って、結合剤には、本発明の可燃性熱源の物理的特性に関する意外な効果をもたらすという利点がある。

好都合には、本発明の可燃性熱源の結合剤での３つのバインダ成分の比率は、熱源の燃焼特性を変更及び改善するために変更可能であることが分かっている。例えば、複数のバインダ成分の比率は、有機バインダ材料だけを含む熱源と比べて、熱源の燃焼温度又は燃焼寿命を延ばすようにすることができる。

好都合には、本発明の可燃性熱源では、３つの異なるバインダ成分を組み合わせた結合剤を使用すると、熱源の前側端部に着火した後に熱源の前側端部から後側端部へ熱源の炭素燃焼の伝播速度が向上することも分かっている。熱源を通る炭素の燃焼の伝播は、爆燃する前側部分が可燃性熱源の前側端部から後側端部へ下流に移動することにより生じる、可燃性熱源の表面の色の変化で明らかに示される。着火後に可燃性熱源を通る炭素燃焼が速く伝播するので、最初の吸煙までの時間が短くなる利点がある。以下に詳細に説明するように、結合剤の３つの異なるバインダ成分は、各々可燃性熱源内で異なる構成及び機能を提供する。さらに、複数のバインダ成分は、各々可燃性熱源の燃焼時に別々に作用する。バインダ成分の異なる特性及び異なる性質の組み合わせは、改善された結合効果及び特に可燃性熱源の完全性の意外な改善をもたらす。

本発明の可燃性熱源の結合剤の有機高分子バインダは、一般的に、長鎖かつ可塑性の有機ポリマーで形成される。有機高分子バインダ材料は、一般的に可燃性熱源の燃焼性能を改善する良好な燃料である。前述したように、有機高分子バインダ材料も、可燃性熱源の作製時及び燃焼の前に炭素を結合する助けとなる。しかしながら、有機高分子バインダ材料は、熱源の着火後は焼け尽きるので、燃焼時及びその後には有意な結合効果をもたらさない。

有機高分子バインダ材料は、加熱時及び燃焼時に有害な副生成物を発生しない任意の適切な有機高分子バインダを含むことができる。有機高分子バインダ材料は、単一タイプの有機ポリマー、或いは２つ又はそれ以上の異なるタイプの有機ポリマーの組み合わせを含むことができる。有機高分子バインダ材料は、１つ又はそれ以上のセルロース系ポリマー材料を含むことが好ましい。好ましいセルロース系ポリマー材料としては、限定されるものではないが、セルロース、変性セルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及びこれらの組み合わせが挙げられる。本発明の特に好ましい実施形態では、有機高分子バインダ材料は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を含む。本発明で使用するＣＭＣの適切な源は、独国のＰｈｒｉｋｏｌａｔ社から入手可能である。１つ又はそれ以上のセルロース系ポリマー材料に代えて又は加えて、有機高分子バインダ材料は、限定されるものではないが、例えばグアーゴムのようなゴム、小麦粉、でんぷん、糖、植物油、及びこれらの組み合わせといった１つ又はそれ以上の非セルロース系ポリマー材料を含むことができる。

結合剤は、好ましくは、約２５重量パーセントから約８０重量パーセントの有機高分子バインダ材料を含み、より好ましくは、約３０重量パーセントから約７５重量パーセントの有機高分子バインダ材料を含む。

有機高分子バインダ材料とは対照的に、本発明の可燃性熱源の結合剤のカルボン酸燃焼塩は、一般的に熱源の他の大きな分子よりも全体的にサイズが小さいイオンを含む。カルボン酸燃焼塩は熱源の燃焼を容易にする。加えて、有機バインダとは異なり、カルボン酸燃焼塩は、燃焼時及びその後に可燃性熱源の他の分子の周りで粘着性の構造を維持することが分かっており、これは、複数の熱源材料を一緒に結合する助けとなる。従って、カルボン酸燃焼塩は、燃焼時及びその後に可燃性熱源の完全性を改善し、熱源が変形し又は破損する可能性を低減する。燃焼後のカルボン酸燃焼塩の結合効果を維持することで、灰分材料の粘着性及び外観がさらに改善する。

本発明の可燃性熱源にカルボン酸燃焼塩を含有すると、可燃性熱源の燃焼特性がさらに改善される。詳細には、カルボン酸燃焼塩は、有機バインダ材料だけを含む熱源可燃性熱源と比べて、本発明の可燃性熱源の燃焼時間を延ばすことができる。さらに、カルボン酸燃焼塩は熱源の燃焼を容易にするので、加熱式喫煙物品に大きな密度の可燃性熱源を使用することができる。大きな密度の可燃性熱源を使用することで、所定サイズの熱源に関して、より多くの炭素燃料で可燃性熱源を作製することができ、これは可燃性熱源の燃焼時間をさらに改善する。

カルボン酸燃焼塩は、クエン酸塩、酢酸塩、又はコハク酸塩のようなカルボン酸のカリウム塩又はナトリウム塩であることが好ましい。好ましい実施形態では、カルボン酸燃焼塩は、アルカリ金属クエン酸塩である。本発明の特に好ましい実施形態では、カルボン酸燃焼塩は、クエン酸カリウムであり、モノクエン酸カリウムであることが最も好ましい。

カルボン酸燃焼塩に選択されるカチオン及びアニオンの性質は、両方とも、可燃性熱源の燃焼特性、詳細には可燃性熱源の着火時の燃焼寿命、燃焼時間、及び初期温度に影響を与える。従って、結合剤に包含されるカルボン酸燃焼塩の性質及び量は、可燃性熱源の所望の燃焼特性に応じて調整することができる。

結合剤は、好ましくは、約５重量パーセントから約５０重量パーセントのカルボン酸燃焼塩を含み、さらに好ましくは、約８重量パーセントから約４０重量パーセントのカルボン酸燃焼塩を含む。

不燃性無機バインダ材料は、シート状ケイ酸塩材料を含む。

無機バインダ材料は、比較的大きく、平坦かつ柔軟性のない分子の材料で形成することが好ましい。無機バインダ材料は燃焼時に可燃性熱源内で達する温度で不燃性であり、結果として熱源の着火及び燃焼の後に無機バインダが依然として存在する。従って、無機バインダ材料は、その結合特性を保ち、有機バインダが燃え尽きた後も複数の熱源材料を一緒に結合し続ける。所定の量の不燃性無機バインダ材料を追加すると、可燃性熱源の燃焼温度がさらに高くなり、結果として燃焼特性は調整可能である。詳細には、不燃性無機バインダ材料の量は、着火時の熱源の温度を上昇させるように調整することができる。

無機バインダ材料は、熱源の燃焼時に不活性で燃焼又は分解しない任意の適切な無機バインダを含むことができる。不燃性無機バインダ材料は、単一タイプの無機バインダ、又は２つ又はそれ以上の異なるタイプの無機バインダの組み合わせを含むことができる。不燃性無機バインダ材料に含まれる適切なシート状ケイ酸塩材料は、限定されるものではないが、粘土、雲母、蛇紋岩、及びこれらの組み合わせを含むことができる。特に好ましい実施形態では、不燃性無機バインダ材料は、１つ又はそれ以上の粘土を含む。不燃性無機バインダ材料に含む他の適切な無機バインダは、限定されるものではないが、アルミナ−シリケート誘導体、ケイ酸塩アルカリ、石灰岩誘導体、アルカリ土類化合物及び誘導体、アルミニウム化合物及び誘導体、並びにこれらの組み合わせを含む。

本明細書において、「粘土」という用語は、ケイ酸塩イオン及びアルミニウム酸塩イオンの二次元シートで形成され、粘土内で別々の層状構造を形成する、アルミニウムフィロケイ酸塩材料（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｐｈｙｌｌｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｍａｔｅｒｉｉａｌ）を指すために使用する。本発明の可燃性熱源の結合剤で使用するのに適切な粘土は、限定されるものではないが、ベントナイト、モンモリロナイト及びカオリナイトを含む。適切な粘土は、独国のＷｏｒｌｅｅ−Ｃｈｉｍｉｅ社又はＮａｎｏｃｏｒから入手可能である。

本発明の可燃性熱源の結合剤で使用する１つ又はそれ以上の粘土は、剥離した粘土であることが特に好ましい。本明細書において、「剥離した粘土」という用語は、剥離する又は薄い層に分離するプロセスを経験した粘土を指すために使用し、ケイ酸塩シート及びアルミン酸塩シートの層の間の分離が強化され、場合によっては２０倍又はそれ以上である。

粘土のようなシート状ケイ酸塩材料の大きく平坦な構造は、有機バインダ材料の長鎖かる可塑性の分子及びカルボン酸燃焼塩の小さなイオンと対照的である。これらの異なる構造を持つバインダ分子の組み合わせは、本発明の可燃性熱源の作製時及び貯蔵時のみならず、燃焼時又は燃焼後でも、改善された結合特性を有効にもたらすことが分かっている。

結合剤は、好ましくは、約１０重量パーセントから約３５重量パーセントの不燃性無機バインダ材料を含み、より好ましくは、約１５重量パーセントから約３５重量パーセントの不燃性無機バインダ材料を含む。

本発明の特に好ましい実施形態では、可燃性熱源が含む結合剤は、有機バインダ材料としてのカルボキシメチルセルロース、カルボン酸燃焼塩としてのクエン酸カリウム、及び不燃性無機バインダ材料としての粘土を含む結合剤を含む。所定の好ましい実施形態では、結合剤は、約７３重量パーセントの有機バインダ材料としてのカルボキシメチルセルロース、約１７重量パーセントのカルボン酸燃焼塩としてのクエン酸カリウム、及び約１０重量パーセントの不燃性無機バインダ材料としての粘土を含む。

バインダ成分のこの組み合わせは特に有効な結合特性を示すことが分かっており、結果として得られる可燃性熱源は、燃焼時又はその後に目に見える変形又は亀裂が殆ど又は全くなく完全性を保つ。バインダ成分のこの組み合わせを含む可燃性熱源の燃焼後に残る灰分は、有機バインダ材料だけを含む従来例の熱源と比べて粘着性及び外観が改善させることも分かっている。

本発明の可燃性熱源は、好ましくは、約２重量パーセントから約１０重量パーセントの、３つの異なるバインダ成分を含む結合剤を含み、より好ましくは、約４重量パーセントから約１０重量パーセントの結合剤を含み、最も好ましくは、約５重量パーセントから約９重量パーセントの結合剤を含む。所定の好ましい実施形態では、本発明の可燃性熱源は、約８重量パーセントの結合剤を含む。

結合剤は、熱源の作製時に本発明の可燃性熱源に混合することが好ましい。結合剤の３つのバインダ成分の組み合わせは、作製時に単一過程で熱源材料に混合することができ、又は３つのバインダ成分は、２つ又は３つの別々の過程で添加することができる。

結合剤の１つ又はそれ以上のバインダ成分は、固体の形態で、実質的に乾燥粉末で、可燃性熱源の他の成分に添加することができる。固体に代えて、結合剤の１つ又はそれ以上のバインダ成分は、水のような適切な溶媒に溶解又は懸濁した１つ又はそれ以上のバインダ成分を含む結合溶液の形態で、可燃性熱源の他の成分に添加することができる。少なくともカルボン酸燃焼塩は、溶液の形で可燃性熱源の他の成分に添加することが好ましい。例えば、カルボン酸燃焼塩がクエン酸カリウムを含む場合、５重量％から１０重量％のクエン酸カリウムを水に溶解した溶液を使用することができる。

結合剤の１つ又はそれ以上のバインダ成分を結合溶液の形態で混合する場合、結合溶液のｐＨは、好ましくは少なくともｐＨ８、より好ましくは少なくともｐＨ１０、最も好ましくは少なくともｐＨ１２の塩基性ｐＨに適応させる。溶液の自然ｐＨは一般的に酸性であり、そのような場合、ｐＨは、適切なアルカリの添加により容易に高くすることができる。

バインダ成分及び特に有機高分子バインダ材料は、一般的にｐＨの変化に敏感である。敏感性は、バインダ溶液のｐＨの上昇が結合分子の電荷ひいては分子構造及び結合特性に影響を与える、帯電した有機高分子バインダ材料に特に当てはまる。塩基性ｐＨ（ｐＨ８又はこれを上回る）を有するバインダ溶液を使用すると、酸性のバインダ溶液を使用して形成した同様の可燃性熱源と比べて、本発明の可燃性熱源の燃焼特性が改善することが分かっている。詳細には、可燃性熱源は、燃焼寿命が延び、結果として長時間燃焼し続けことが分かっている。

さらに、塩基性のバインダ溶液を使用すると、酸性のバインダ溶液を使用して形成した同様の可燃性熱源と比べて、大きな密度の可燃性熱源が作製され、燃焼後の可燃性熱源の完全性が改善されることが分かっている。

本発明による可燃性熱源は、燃料として炭素を含む炭素含有熱源である。本発明による可燃性熱源の炭素含有量は、乾燥重量で、好ましくは、可燃性熱源の少なくとも約３５パーセント、より好ましくは少なくとも約４０パーセント、最も好ましくは少なくとも約４５パーセントである。

一部の実施形態では、本発明の可燃性熱源は炭素系熱源である。本明細書では、「炭素系熱源」という用語は、主に炭素を含む熱源を説明するために使用する。本発明による喫煙物品で使用する可燃性炭素系熱源の炭素含有量は、乾燥重量で、可燃性炭素系熱源の少なくとも約５０パーセント、好ましくは少なくとも約６０パーセント、より好ましくは少なくとも約７０パーセント、最も好ましくは少なくとも約８０パーセントである。

本発明による可燃性熱源は、１つ又はそれ以上の適切な炭素含有材料から形成することができる。適切な炭素含有材料は、本技術分野では公知であり、限定されるものではないが、炭素粉末を含む。

本発明の可燃性熱源は、少なくとも１つの着火補助剤をさらに含むことが好ましい。

本明細書において、「着火補助剤」という用語は、可燃性熱源の着火時にエネルギ及び酸素の一方又は両方を放出する材料を意味するために使用し、材料によるエネルギ及び酸素の一方又は両方の放出速度は、周囲の酸素拡散に制限されない。換言すれば、可燃性熱源の着火時の材料によるエネルギ及び酸素の一方又は両方の放出速度は、概して周囲の酸素が材料に達することができる速度とは無関係である。本明細書で使用する場合、「着火補助剤」という用語は、可燃性熱源の燃焼時にエネルギを放出する元素金属を意味するために使用し、元素金属の着火温度は約５００℃を下回り、元素金属の燃焼熱は少なくとも約５ｋＪ／ｇである。

本明細書で使用する場合、上述したように「着火補助剤」という用語は、カルボン酸燃焼塩を含まない。

本発明の可燃性熱源で使用する適切な着火補助剤は、本技術分野で公知である。

本発明による可燃性熱源は、可燃性熱源の着火時にエネルギを放出し、単一の元素又は化合物から構成される１つ又はそれ以上の着火補助剤を含むことができる。可燃性熱源の着火時に１つ又はそれ以上の着火補助剤がエネルギを放出すると、可燃性熱源の燃焼の初期段階での温度の「上昇」を直接引き起こす。

例えば、所定の実施形態では、本発明による可燃性熱源は、可燃性熱源の着火時に酸素と反応して発熱し、単一の元素又は化合物から構成される１つ又はそれ以上のエネルギ材料を含むことができる。適切なエネルギ材料の例は、限定されるものではないが、アルミニウム、鉄、マグネシウム及びジルコニウムを含む。

代替的に又は追加的に、本発明による可燃性熱源は、可燃性熱源の着火時に互いに反応してエネルギを放出する２つ又はそれ以上の元素又は化合物を含む、１つ又はそれ以上の着火補助剤を含むことができる。

例えば、所定の実施形態において、本発明による可燃性熱源は、例えば金属などの還元剤及び例えば金属酸化物などの酸化剤を有する１つ又はそれ以上のテルミット又はテルミット合成物を含むことができ、テルミット又はテルミット合成物は、可燃性熱源の端部の着火時に互いに反応してエネルギを放出する。適切な金属の例は、限定されるものではないが、マグネシウムを含み、適切な金属酸化物の例は、限定されるものではないが、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）及び酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を含む。

他の実施形態では、本発明による可燃性熱源は、着火時に反応して発熱するその他の材料を含む１つ又はそれ以上の着火補助剤を備えることができる。適切な金属の例は、限定されるものではないが、金属間材料及びバイメタル材料、金属炭化物及び金属水素化物である。

好ましい実施形態では、本発明による可燃性熱源は、着火時に酸素を放出する少なくとも１つの着火補助剤を含む。

当該実施形態では、可燃性熱源の着火時に少なくとも１つの着火補助剤が酸素を放出すると、可燃性熱源の燃焼速度を高めることによって、可燃性熱源の燃焼の初期段階での温度の「上昇」を間接的にもたらす。

例えば、本発明による可燃性熱源は、可燃性熱源の着火時に分解して酸素を放出する１つ又はそれ以上の酸化剤を含むことができる。本発明による可燃性熱源は、有機酸化剤、無機酸化剤、又はこれらの組み合わせを含むことができる。適切な酸化剤の例としては、限定されるものではないが、例えば硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸ナトリウム、硝酸バリウム、硝酸リチウム、硝酸アルミニウム及び硝酸鉄などの硝酸塩、亜硝酸塩、他の有機又は無機ニトロ化合物、例えば塩素酸ナトリウム及び塩素酸カリウムなどの塩素酸塩、例えば過塩素酸ナトリウムなどの過塩素酸塩、亜塩素酸塩、例えば臭素酸ナトリウム及び臭素酸カリウムなどの臭素酸塩、過臭素酸塩、亜臭素酸塩、例えばホウ素酸ナトリウム及びホウ素酸カリウムなどのホウ素酸塩、例えば鉄酸バリウムなどの鉄酸塩、フェライト、例えばマンガン酸カリウムなどのマンガン酸塩、例えば過マンガン酸カリウムなどの過マンガン酸塩、例えば過酸化ベンゾイル及び過酸化アセトンなどの有機過酸化物、例えば過酸化水素、過酸化ストロンチウム、過酸化マグネシウム、過酸化カルシウム、過酸化バリウム、過酸化亜鉛及び過酸化リチウムなどの無機過酸化物、例えば超酸化カリウム及び超酸化ナトリウムなどの超酸化物、ヨード酸塩、過ヨード酸塩、亜ヨード酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、他のスルホキシド、リン酸塩、ホスホン酸塩、亜リン酸塩及び亜ホスフィン酸エステルが挙げられる。

代替的に又は追加的に、本発明による可燃性熱源は、着火時に酸素を放出する１つ又はそれ以上の酸素の貯蔵材料又は封鎖材料を含むことができる。本発明による可燃性熱源は、カプセル化、物理吸着、化学吸着、構造変化、又はこれらの組み合わせによって酸素を貯蔵及び放出する、酸素貯蔵材料又は封鎖材料を含むことができる。適切な酸素貯蔵材料又は封鎖材料の例は、限定されるものではないが、金属銀面又は金属金面などの金属面、混合金属酸化物、分子シーブ、ゼオライト、金属有機組織、共有結合有機組織、スピネル及びペロブスカイトを含む。

本発明による可燃性熱源は、端部の着火時に酸素を放出する単一の元素又は化合物で構成される１つ又はそれ以上の着火補助剤を備えることができる。代替的に又は追加的に、本発明による可燃性熱源は、その着火時に互いに反応してエネルギを放出する２つ又はそれ以上の元素又は化合物を有する１つ又はそれ以上の着火補助剤を含むことができる。

本発明による可燃性熱源は、着火時にエネルギ及び酸素の両方を放出する１つ又はそれ以上の着火補助剤を含むことができる。例えば、本発明による可燃性熱源は、着火時に発熱を伴って分解して酸素を放出する１つ又はそれ以上の酸化剤を含むことができる。

代替的に又は追加的に、本発明による可燃性熱源は、着火時にエネルギを放出する１つ又はそれ以上の第１の着火補助剤と、第１の着火補助剤とは異なる、着火時に酸素を放出する第２の着火補助剤とを含むことができる。

所定の実施形態では、本発明による可燃性熱源は、熱分解温度が約６００℃より低い、より好ましくは約４００℃よりも低い、少なくとも１つの金属硝酸塩を備える。

少なくとも１つの金属硝酸塩の熱分解温度は、好ましくは約１５０℃から約６００℃、より好ましくは約２００℃及び約４００℃である。

当該実施形態では、可燃性熱源が従来の黄色炎ライタ又は他の着火手段に暴露されると、少なくとも１つの金属硝酸塩は分解して酸素及びエネルギを放出する。酸素及びエネルギを放出すると、可燃性熱源の温度での初期上昇を引き起こすとともに、可燃性熱源の着火を補助する。少なくとも１つの金属硝酸塩が完全に分解した後、可燃性熱源は低温で燃焼し続ける。

少なくとも１つの金属硝酸塩を含有すると、可燃性熱源の表面の点のみでなく内部から始まる着火をもたらす利点がある。所定の実施形態では、少なくとも１つの金属硝酸塩は、可燃性熱源全体に、実質的に均質に分布する。

少なくとも１つの金属硝酸塩は、可燃性熱源中に、可燃性熱源の乾燥重量で約２０パーセントから約５０パーセント存在することが好ましい。

少なくとも１つの金属硝酸塩は、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム、硝酸リチウム、硝酸アルミニウム及び硝酸鉄から成る群から選択することが好ましい。

所定の実施形態では、本発明による可燃性熱源は、少なくとも２つの異なる金属硝酸塩を含むことができる。

１つの実施形態では、本発明による可燃性熱源は、硝酸カリウム、硝酸カルシウム及び硝酸ストロンチウムを含む。硝酸カリウムは、可燃性熱源の乾燥重量で約５パーセントから約１５パーセントの量存在することが好ましく、硝酸カルシウムは、可燃性熱源の乾燥重量で約２パーセントから約１０パーセントの量存在することが好ましく、硝酸ストロンチウムは、可燃性熱源の乾燥重量で約１５パーセントから約２５パーセントの量存在することが好ましい。

他の実施形態において、本発明による可燃性熱源は、約６００℃未満の温度で、より好ましくは約４００℃未満の温度で酸素を活発に放出する、少なくとも１つの過酸化物又は超酸化物を含むことができる。

少なくとも１つの過酸化物又は超酸化物は、好ましくは約１５０℃から約６００℃の温度で、より好ましくは約２００℃から約４００℃の温度で、最も好ましくは約３５０℃の温度で酸素を活発に放出する。

使用時、可燃性熱源が従来の黄色炎ライタ又は他の着火手段に暴露されると、少なくとも１つの過酸化物又は超酸化物は分解して酸素を放出する。酸素を放出すると、可燃性熱源の温度での初期上昇を引き起こすとともに、可燃性熱源の着火を補助する。少なくとも１つの過酸化物又は超酸化物が分解した後、可燃性熱源は、低温で燃焼し続ける。

少なくとも１つの過酸化物又は超酸化物は、可燃性熱源内に、可燃性熱源の乾燥重量で、好ましくは約２０パーセントから約５０パーセントの量、より好ましくは約３０パーセントから約５０パーセントの量だけ存在する。

本発明による可燃性熱源に含まれる適切な過酸化物及び超過酸化物は、限定するものではないが、カルシウム過酸化物、ストロンチウム過酸化物、マグネシウム過酸化物、バリウム過酸化物、リチウム過酸化物、亜鉛過酸化物、カリウム超過酸化物及びナトリウム超過酸化物を含む。

少なくとも１つの過酸化物は、カルシウム過酸化物、ストロンチウム過酸化物、マグネシウム過酸化物、バリウム過酸化物、及びこれらの混合物から成る群から選択することが好ましい。

代替的に又は追加的に、本発明による可燃性熱源は、可燃性熱源の特性を改善する１つ又はそれ以上の添加剤を含むことができる。適切な添加剤は、限定されるものではないが、可燃性熱源の固化を促進する添加剤（例えば焼結補助剤）、及び可燃性熱源の燃焼により発生する１つ又はそれ以上のガスの分解を促進する添加剤（例えば酸化銅（ＣｕＯ）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）及び酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）などの触媒）を含む。

本発明の可燃性熱源は、１つ又はそれ以上の炭素含有材料を結合剤及び（含有されている場合は）他の添加剤と混合し、混合物を所望の形状に予備成形することが好ましい。１つ又はそれ以上の炭素含有材料、結合剤及び選択的な他の添加剤の混合物は、例えばスリップ鋳造、押し出し、射出成形、及びダイ圧縮又はプレスなどの公知のセラミック形成方法を使用して、所望の形状に予備成形することができる。所定の好ましい実施形態では、混合物は、押し出し又はプレスにより所望の形状に予備成形される。

１つ又はそれ以上の炭素含有材料、結合剤、及び他の添加剤の混合物は、円柱形ロッドに予備成形することが好ましい。しかしながら、１つ又はそれ以上の炭素含有材料、結合剤、及び他の添加剤の混合物は、他の所望の形状に予備成形できることに留意されたい。

成形後、特に押し出し成形後、細長いロッド又は他の所望の形状物は、乾燥させてその含水量を減らし、その後、非酸化性雰囲気の下で結合剤が炭化するのに十分な温度で熱分解され、細長いロッド又は他の形状物内のあらゆる揮発性物質を実質的に排除することが好ましい。細長いロッド又は他の所望形状物は、好ましくは窒素雰囲気の下で約７００℃から約９００℃の温度で引き続き熱分解される。

可燃性熱源の多孔率は、好ましくは約２０パーセントから約８０パーセント、より好ましくは約２０パーセントから約６０パーセントである。より一層好ましくは、可燃性熱源の多孔率は、例えば、水銀ポロシメトリ又はヘリウムピクノメトリにより測定して、約５０パーセントから約７０パーセント、より好ましくは約５０パーセントから約６０パーセントである。所望の気孔率は、本発明による可燃性熱源の作製時に従来の方法及び技術を使用して容易に実現することができる。

本発明による可燃性熱源の見掛け密度は、約０．６ｇ／ｃｍ³から約１ｇ／ｃｍ³であることが好都合である。

本発明による可燃性熱源の質量は、好ましくは約３００ｍｇから約５００ｍｇ、より好ましくは約４００ｍｇから約４５０ｍｇである。

本発明による可燃性熱源の長さは、好ましくは約５ｍｍから約２０ｍｍ、より好ましくは約７ｍｍから約１５ｍｍ、最も好ましくは約１１ｍｍから１３ｍｍである。本明細書で使用する場合、「長さ」という用語は、本発明による細長い可燃性熱源の上流端と下流端との間の最大長手方向寸法を意味する。

本発明による可燃性熱源の直径は、好ましくは約５ｍｍから約９ｍｍ、より好ましくは約７ｍｍから約８ｍｍである。本明細書で使用する場合、「直径」という用語は、本発明による細長い可燃性熱源の横断方向の最大寸法を意味する。

本発明による可燃性熱源の直径は、実質的に均一であることが好ましい。しかしながら、均一な直径に代えて、可燃性熱源は、その後側部分の直径が前側部分の直径よりも大きくなるようにテーパを付けることができる。実質的に円筒形の可燃性熱源が特に好ましい。可燃性熱源は、例えば、実質的に円形断面の円筒体又はテーパ付き円筒体、或いは実質的に楕円形断面の円筒体又はテーパ付き円筒体とすることができる。

本発明の可燃性熱源は、「非貫通」可燃性熱源とすることができる。本明細書で使用する場合、「非貫通可燃性熱源」という用語は、どのような長手方向空気流チャンネルも備えない可燃性熱源を意味するために使用する。本明細書で使用する場合、「長手方向空気流チャンネル」という用語は、可燃性熱源の内側部分を通過し、可燃性熱源の全長に沿って延びる穴を意味するために使用する。

もしくは、本発明による可燃性熱源は、少なくとも１つの長手方向空気流チャンネルを備えることができる。例えば、本発明による可燃性熱源は、１つ、２つ、又は３つの長手方向空気流チャンネルを含む。そのような実施形態では、本発明による可燃性熱源は、好ましくは単一の長手方向空気流チャンネル、より好ましくは単一の実質的に中心の長手方向空気流チャンネルを備えることができる。単一の長手方向空気流チャンネルの直径は、約１．５ｍｍから約３ｍｍであることが好ましい。

本発明による可燃性熱源の少なくとも１つの長手方向空気流チャンネルの内面は、部分的に又は全体的にコーティングすることができる。コーティングは、長手方向空気流チャンネルの内面全体をカバーすることが好ましい。

随意的に、本発明による可燃性熱源は、可燃性熱源の周囲の一部又は全てに沿って延びる、１つ又はそれ以上、好ましくは最大６つの長手方向溝を含むことができる。必要に応じて、本発明による可燃性熱源は、１つ又はそれ以上の長手方向溝及び少なくとも１つの長手方向空気流チャンネルを備えることができる。長手方向溝及び長手方向空気流チャンネルを備える可燃性熱源に代えて、本発明による可燃性熱源は、１つ又はそれ以上の長手方向溝を備える非貫通可燃性熱源とすることができる。

本発明による可燃性熱源の少なくとも一部は、耐燃焼性ラッパーで包むことが好ましい。本明細書では、「耐燃焼性」という用語は、可燃性熱源の燃焼を通じて実質的に無傷のままであるラッパーを指す。耐燃焼性ラッパーは、可燃性熱源の少なくとも一部の周りを包んで直接接触することが好ましい。可燃性熱源のうち少なくとも後側部分又は下流部分は、耐燃焼性ラッパーで包むことが好ましい。可燃性熱源のうち少なくとも前側部分上流部分は、耐燃焼性ラッパーで包まないことが好ましい。

本発明による可燃性熱源は、熱伝導性の耐燃焼性ラッパーで包むことができる。

本発明による喫煙物品で使用する場合、熱伝導性の耐燃焼性ラッパーで包んだ本発明による可燃性熱源の燃焼時に発生した熱は、熱伝導性の耐燃焼性ラッパーを通って熱伝導によって喫煙物品のエアロゾル形成基材に伝達される。

代替的に又は追加的に、本発明による可燃性熱源は、酸素制限性の耐燃焼性ラッパーで包み、酸素制限性の耐燃焼性ラッパーで包んだ可燃性熱源の少なくとも一部に酸素が触れるのを制限又は防止することができる。例えば、本発明による可燃性熱源は、実質的に酸素不透過性の耐燃焼性ラッパーで包むことができる。このような実施形態では、酸素制限性の耐燃焼性ラッパーで包んだ可燃性熱源の少なくとも一部は、実質的に酸素に触れることができないので燃焼しない。

本発明による可燃性熱源は、熱伝導性かつ酸素制限性の耐燃焼性ラッパーで包むことが好ましい。

本発明で使用するのに適した耐燃焼性ラッパーとしては、限定されるものではないが、例えば、アルミ箔ラッパー、鋼箔ラッパー、鉄箔ラッパー、及び銅箔ラッパーなどの金属箔ラッパー、金属合金箔ラッパー、グラファイト箔ラッパー、ガラス繊維ラッパー、セラミック繊維ラッパー、及び特定のペーパーラッパーが挙げられる。

本発明による喫煙物品では、可燃性熱源の少なくとも後側部分及びエアロゾル形成基材の少なくとも前側部分を前述した耐燃焼性ラッパーで包むことが好ましい。エアロゾル形成基材の後側部分は、耐燃焼性ラッパーで包まないことが好ましい。

耐燃焼性ラッパーで包む可燃性熱源の後側部分の長さは、好ましくは約２ｍｍから約８ｍｍ、より好ましくは約３ｍｍから約５ｍｍである。

耐燃焼性ラッパーで包まない可燃性熱源の前側部分の長さは、好ましくは約４ｍｍから約１５ｍｍ、より好ましくは約４ｍｍから約８ｍｍである。

エアロゾル形成基材の長さは、好ましくは約５ｍｍから約２０ｍｍ、より好ましくは約８ｍｍから約１２ｍｍである。耐燃焼性ラッパーで包むエアロゾル形成基材の前側部分の長さは、好ましくは約２ｍｍから約１０ｍｍ、より好ましくは約３ｍｍから約８ｍｍ、最も好ましくは約４ｍｍから約６ｍｍである。耐燃焼性ラッパーで包まないエアロゾル形成基材の後側部分の長さは、約３ｍｍから約１０ｍｍとすることが好ましい。換言すれば、エアロゾル形成基材は、耐燃焼性ラッパーを越えて下流に約３ｍｍから１０ｍｍ延びることが好ましい。エアロゾル形成基材は、耐燃焼性ラッパーを越えて下流に約４ｍｍ延びることがより好ましい。

本発明による喫煙物品は、本発明による可燃性熱源と、この可燃性熱源の直下流に位置するエアロゾル形成基材とを備えることができる。当該実施形態では、エアロゾル形成基材は、可燃性熱源に当接することができる。

もしくは、本発明による喫煙物品は、本発明による可燃性熱源と、この可燃性熱源の下流に位置するエアロゾル形成基材とを備え、エアロゾル形成基材は、可燃性熱源から離間する。

本発明による喫煙物品は、少なくとも１つのエアロゾル形成体を備えるエアロゾル形成基材と、加熱に応じて揮発性化合物を放出できる材料とを備えることが好ましい。

少なくとも１つのエアロゾル形成体は、濃密かつ安定したエアロゾルの形成を容易にする公知の任意の好適な化合物又は化合物の混合物とすることができる。エアロゾル形成体は、喫煙物品の作動温度で熱劣化に耐性を示すことが好ましい。好適なエアロゾル形成体は本技術分野で公知であり、例えば、多価アルコール、グリセロールモノ、ジ又はトリアセテートなどの多価アルコールのエステル、並びにジメチルドデカンジオエート及びジメチルテトラデカンジオエートなどのモノ、ジ又はポリカルボン酸の脂肪族エステルが挙げられる。本発明による喫煙物品内で使用するのに好ましいエアロゾル形成体は、トリエチレングリコール、１、３−ブタンジオールなどの多価アルコール又はこれらの混合物であり、グリセリンであることが最も好ましい。

加熱に応じて揮発性化合物を放出することができる材料は、好ましくは植物由来の材料チャージ、より好ましくは均質化植物由来の材料チャージである。例えば、エアロゾル形成基材は、限定されるものではないが、タバコ、例えば緑茶のような茶、ペパーミント、月桂樹、ユーカリ、バジル、セージ、バーベナ、及びタラゴンを含む植物から抽出された１つ又はそれ以上の材料を含むことができる。植物由来の材料は、限定されるものではないが、保湿剤、香味料、結合剤及びこれらの混合物を含む添加剤を含むことができる。植物由来の材料は、好ましくは本質的にタバコ材料、最も好ましくは均質化タバコ材料で構成される。

本発明による喫煙物品は、エアロゾル形成基材の下流に空気流案内要素を備えることができる。空気流案内要素は、喫煙物品を通る空気流通路を規定する。エアロゾル形成基材の下流端と空気流案内要素の下流端との間に少なくとも１つの空気入口が設けられる。空気流案内要素は、少なくとも１つの入口からの空気を喫煙物品の口唇端部に案内する。

空気流案内要素は、端部が開口した実質的に空気不透過性の中空本体を備えることができる。当該実施形態では、少なくとも１つの空気入口を通って吸い込まれた空気は、最初に端部が開口した実質的に空気不透過性の中空本体の外部部分に沿って上流に吸い込まれ、次に端部が開口した実質的に空気不透過性の中空本体の内部部分を通って下流に吸い込まれる。

本発明による喫煙物品は、エアロゾル形成基材の下流、及び存在する場合は空気流案内要素の下流に膨張チャンバをさらに備えることが好ましい。膨張チャンバを備えると、可燃性熱源からエアロゾル形成基材への熱伝達が生成するエアロゾルをさらに冷却できる利点がある。また、膨張チャンバは、膨張チャンバの長さを適切に選択することによって本発明による喫煙物品の全長を所望の値、例えば従来のシガレットの長さに類似する長さに調節できる利点をもたらす。好ましくは、膨張チャンバは細長い中空管体である。

本発明による喫煙物品は、エアロゾル形成基材の下流、存在する場合は空気流案内要素及び拡張チャンバの下流にマウスピースを含むことができる。マウスピースは、例えば、酢酸セルロース、紙、又は他の好適な公知の濾過材で作られたフィルタを含むことができる。マウスピースは、低濾過効率であることが好ましく、非常に低濾過効率であることがより好ましい。代替的に又は追加的に、マウスピースは、吸収剤、吸着剤、香味料、及び他のエアロゾル修飾剤及び従来のシガレットにフィルタで用いる添加剤、又はこれらの組み合わせを含む１つ又はそれ以上のセグメントを備えることができる。

必要に応じて、本発明による喫煙物品の可燃性熱源の下流の場所に換気領域を設けることができる。例えば、存在する場合は、換気領域は、本発明による喫煙物品の一体型マウスピースに沿った場所に設けることができる。

本発明による喫煙物品は、公知の方法及び機械を用いて組み立てることができる。

本発明は、添付図面を参照して以下に例示的に説明される。

本発明による喫煙物品の概略的な長手方向断面図を示す。 以下に示す実施例１によって作製された本発明による可燃性熱源の温度プロファイル、及び従来例の熱源の比較温度プロファイルのグラフを示す。

図１に示す喫煙物品２は、全長が７０ｍｍ、直径が７．９ｍｍであり、本発明による可燃性熱源４、エアロゾル形成基材６、細長い拡張チャンバ８及びマウスピース１０を備える。図１に示すように、可燃性熱源４、エアロゾル形成基材６、細長い拡張チャンバ８及びマウスピースは、当接した同軸整列状態にあり、低空気透過性のシガレット紙１２から成る外側包装紙でオーバーラップされる。

可燃性熱源４は、長さが１１ｍｍ、直径が７．８ｍｍ、密度が約０．８４ｇ／ｃｍ³である。可燃性熱源４は、これを貫通して長手方向に延びる円形断面の中心空気流チャンネル１６を備える。直径が２ｍｍの中心空気流チャンネル１６の内面上に、実質的に空気不透過性かつ耐熱性で、厚さが８０ミクロンのコーティング（図示しない）が設けられる。

エアロゾル形成基材６は、長さが１０ｍｍ、直径が７．８ｍｍ、密度が約０．８ｇ／ｃｍ³であり、可燃性熱源４の直下流に位置する。エアロゾル形成基材６は、エアロゾル形成体としてグリセリンを備え、均質化されたタバコ材料１８の円柱形プラグを備えるフィルタプラグラップ２０によって包まれる。均質化タバコ材料１８は、押し出しタバコ材料の長手方向に整列したフィラメントで構成される。

厚さが２０ミクロン、長さが９ｍｍ、直径が７．８ｍｍであるアルミニウム箔の管体で構成される耐燃焼包装紙２２が、可燃性熱源４の長さが４ｍｍの後側部分４ｂを取り囲んで接触し、更にエアロゾル形成基材６の長さが５ｍｍの前側部分６ａと当接する。図１に示すように、可燃性熱源４の長さが５ｍｍの前側部分４ａ及びエアロゾル形成基材６の長さが５ｍｍの後側部分６ｂは、耐燃焼包装紙２２で包装されない。

細長い拡張チャンバ８は、長さが４２ｍｍ、直径が７．８ｍｍであり、エアロゾル形成基材６の下流に位置し、厚紙２４で構成される円筒形の端部開口管体を備える。喫煙物品２のマウスピース１０は、長さが７ｍｍ、直径が７．８ｍｍであり、拡張チャンバ８の下流に位置し、フィルタプラグラップ２８によって包囲され、超低濾過効率のセルロースアセテートトウ２６の円柱形プラグを備える。マウスピース１０は、チップペーパ（図示しない）によって取り囲まれている。

使用時、消費者は、可燃性熱源４に着火し、次に中心空気流チャンネル１６を通してマウスピース１０の方に空気を吸い込む。エアロゾル形成基材６の前側部分６ａは、主に、可燃性熱源４の当接する非燃焼後側部分４ｂ及び耐燃焼包装紙２２による熱伝導によって加熱される。吸い込まれた空気は、中心空気流チャンネル１６を通過する際に加熱されるので、エアロゾル形成基材６を対流により加熱する。エアロゾル形成基材６を加熱すると、エアロゾル形成体を含む揮発性及び準揮発性化合物がエアロゾル形成基材１８から放出され、加熱された吸い込み空気がエアロゾル形成基材を貫流する際に取り込まれる。加熱された空気及び吸い込まれた化合物は、拡張チャンバ８を下流に通過し、冷えて凝縮してエアロゾルを形成し、エアロゾルは、マウスピースを通過してほぼ大気温度で消費者の口腔に入る。

喫煙物品２を作るためには、耐燃焼包装紙２２の矩形片をシガレット紙１２に接着する。可燃性熱源４、エアロゾル形成基材６のプラグ及び拡張チャンバ８は、取り付けられた耐燃焼包装紙２２と一緒にシガレット紙１２上に適切に整列及び位置決めする。シガレット紙１２は、取り付けた耐燃焼包装紙２２と一緒に、可燃性熱源４の後側部分４ｂ、エアロゾル形成基材６及び拡張チャンバ８を取り囲みこれに接着する。マウスピース１０は、公知のフィルタ組合せ技術を使用して拡張チャンバの開口端部に取り付けられる。

本発明による可燃性熱源は、下記の実施例１又は実施例２に従って作製することができる。実施例１は、可燃性熱源を生産するための加圧過程を説明し、実施例２は押し出し過程を説明する。

加圧
本発明による可燃性熱源は、顆粒状混合物を形成するために下記表１の複数成分を混合して準備した。

８００ｍｇの混合物を加圧金型の円筒形の型穴にじょうご使用して導入し、混合物は、型穴内で手動プレスを使用して加圧し、これにより長さが１３ｍｍの円柱形の熱源を得た。加圧熱源は、型穴から除去し、次に約１００℃で約１時間乾燥させ、約２２℃、相対湿度３０パーセントで約１２時間調整した。熱源の密度は、約０．８０ｇ／ｃｍ³から約０．８５ｇ／ｃｍ³であった。

実施例１によって作製した可燃性熱源４の着火時及び燃焼時の温度は、可燃性熱源の中間部に挿入した熱電対によって測定した。結果を図２に示す。図２に示すプロファイルを発生するために、可燃性熱源の上流端に従来の黄色炎ライタを使用して着火した。

比較する目的のために、有機バインダ材料だけを含む従来例の熱源の温度を同様の実験条件下で測定した。従来例の熱源は実施例１により作製したが、３つのバインダ成分は、１５グラムのカルボキシメチルセルロースで置き換えた。従来例の熱源の密度は約０．８４ｇ／ｃｍ³であった。この結果も図２に示す。

図２から分かるように、有機バインダ材料及び無機バインダ材料を備える結合剤を含む本発明の可燃性熱源４は、有機バインダ材料だけを含む従来例の熱源よりも燃焼温度が高く、燃焼寿命も長い。これらの結果は、前述した３つのバインダ成分の特定の組み合わせを含む改善された結合剤の使用がもたらす燃焼特性の改善を明示する。詳細には、これらの結果は、３つのバインダ成分の特定の組み合わせを含む改善された結合剤を使用すると、意外にも、たとえ本発明の可燃性熱源４が含む可燃性有機材料が従来例の熱源より少なくても、従来例の熱源よりも燃焼寿命が長い本発明の可燃性熱源４が得られることを明示するものである。

実施例１によって作製した複数の可燃性熱源４のサンプルの着火時、何れの熱源でも火花又は炎は見えなかった。対照的に、有機バインダ材料だけを含む従来例の複数熱源の対応するサンプルの着火時、サンプル中の熱源の少なくとも三分の二では着火時に火花又は炎が見えた。火花又は炎により、３つのバインダ成分を含む本発明の可燃性熱源４における、有機バインダ材料だけを含む従来例の熱源と比べて改善された完全性が定性的に表示される。

実施例１によって作製した可燃性熱源の改善された完全性をより定量的に明示するために、実施例１によって作製した可燃性熱源の１つを導入した２０個の加熱式喫煙物品のサンプルで「落下」検査を行なった。構成は同じであるが有機バインダ材料だけを含む従来例の熱源を備える２０個の加熱式喫煙物品のサンプルで対応する落下テストを行った。

各場合において、最初に、可燃性熱源は、約２２℃及び相対湿度３０パーセントで約１２時間調整した。次に、各熱源を加熱式喫煙物品内に挿入し、ここで、比較する目的のために全てのサンプルについて同じ構成の加熱式喫煙物品を使用した。検査した喫煙物品の各々は、金属ブロック上の保持バーに取り付けた。取り付けられた喫煙物品は、これを通して空気を吸い込んで吸煙を実行するために真空システムに接続され、真空システムは、吸煙時に一分当たり２リットルの流量で１７７．８ｍｍＨｇを生成可能な真空ポンプを含む。

可燃性熱源に黄色炎ライタを使用して着火した。次に、各々の着火した喫煙物品は、各サイクル（ｃｙｃｌｅ）が２０回の落下から成る４サイクルの落下にかけ、喫煙物品を取り付けた金属ブロックを３．８１ｃｍの高さから落下させた。落下のサイクルは、着火の直後、着火の３分後、着火の６分後及び着火の９分後に始めた。各サイクルの後、喫煙物品を２秒間吸煙した。

各落下サイクルでは多数の落下が観察され、「落下」は、可燃性熱源の長さの少なくとも六分の一が喫煙物品から外れて落下した場合と規定した。２０個のシガレットのサンプルについて、そのサイクル中の落下の数を喫煙物品の総数即ち２０で割り、その後この値に１００を掛けることにより、各サイクルについての落下率百分率を算出した。

実施例１により作製した本発明による可燃性熱源を導入した２０個の喫煙物品のサンプルを用いて行った検査では、落下率は、全ての落下サイクルにおいて０パーセント（０％）であった。実験的検査全体を通じて落下は観察されなかった。

比較検査は、有機バインダ材料だけを含む従来例の熱源を導入した２０個の喫煙物品のサンプルを用いて行い、着火の直後に行った第１の落下サイクル後に少なくとも２０パーセントの落下率が観察され、着火の３分後に行った第２の落下サイクル後に少なくとも４０パーセントの落下率百分率が観察された。着火の６分後及び９分後に行った落下サイクルでは一般的に追加的な落下は観察されなかった。これらの結果は、燃焼時、従来例の熱源の完全性は、本発明の可燃性熱源の完全性よりも小さいことを立証する。燃焼時、従来例の熱源は、改善した結合剤を混入した本発明の可燃性熱源よりも亀裂し又は破損する傾向が高いことが観察された。

押し出し
本発明による可燃性熱源は、実施例１に従って準備された可燃性熱源が示した特性と同様の特性を有し、以下に説明するように準備した。

最初に、顆粒状混合物を形成するために、表１に示したのと同じ複数成分を高剪断練りミキサ内で混合した。次に、顆粒状混合物を、ラム押出し機を使用して、直径が８．７ｍｍで円形断面の中心ダイオリフィスを有するダイから６０ｃｍ³／分の速度で押し出して、長さが約２０ｃｍから約２２ｃｍで直径が約９．１ｍｍから約９．２ｍｍの円柱形のロッドを形成した。

円柱形ロッドは、約２２℃、相対湿度４５パーセントで約２４時間乾燥させた。乾燥後、円柱形ロッドを切断して、長さが約１３ｍｍで直径が約７．８ｍｍの各可燃性熱源を形成した。次に、各可燃性熱源を、約１００℃で約１時間乾燥させ、約２２℃、相対湿度約３０パーセントで約１２時間調整した。乾燥させた各可燃性熱源の質量は約８００ｍｇであった。

２ 喫煙物品
４ 可燃性熱源
６ エアロゾル形成基材
８ 拡張チャンバ
１０ マウスピース
１２ シガレット紙
１６ 空気流チャンバ
２０ フィルタプラグラップ
２６ セルロースアセテートトウ

Claims (16)

1. 喫煙物品用の可燃性熱源であって、炭素と、少なくとも１つの有機高分子バインダ材料、少なくとも１つのカルボン酸燃焼塩、及び少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料を含む結合剤とを備え、前記少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料は、シート状ケイ酸塩材料を含む、ことを特徴とする可燃性熱源。
2. 前記少なくとも１つのカルボン酸燃焼塩は、少なくとも１つのアルカリ金属クエン酸塩、少なくとも１つのアルカリ金属酢酸塩、及び少なくとも１つのアルカリ金属コハク酸塩のうちの１つ又はそれ以上を含む、請求項１に記載の可燃性熱源。
3. 前記少なくとも１つのカルボン酸燃焼塩は、少なくとも１つのアルカリ金属コハク酸塩を含む、請求項１又は２に記載の可燃性熱源。
4. 前記少なくとも１つの有機高分子バインダ材料は、セルロース材料を含む、請求項１、２、又は３に記載の可燃性熱源。
5. 前記少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料は、１つ又はそれ以上の粘土を含む、請求項１から４の何れかに記載の可燃性熱源。
6. 前記結合剤は、２５重量パーセントから８０重量パーセントの前記有機高分子バインダ材料を含む、請求項１から５の何れかに記載の可燃性熱源。
7. 前記結合剤は、５重量パーセントから５０重量パーセントの前記カルボン酸燃焼塩を含む、請求項１から６の何れかに記載の可燃性熱源。
8. 前記結合剤は、１０重量パーセントから３５重量パーセントの前記不燃性無機バインダ材料を含む、請求項１から７の何れかに記載の可燃性熱源。
9. ２重量パーセントから１０重量パーセントの前記結合剤を含む、請求項１から８の何れかに記載の可燃性熱源。
10. 少なくとも１つの着火補助剤をさらに含む、請求項１から９の何れかに記載の可燃性熱源。
11. 前記少なくとも１つの着火補助剤は、少なくとも１つの過酸化物又は超酸化物を含む、請求項１０に記載の可燃性熱源。
12. 前記可燃性熱源は、加圧過程により形成した加圧熱源である、請求項１から１１の何れかに記載の可燃性熱源。
13. 請求項１から１２の何れかによる可燃性熱源と、該可燃性熱源の下流にあるエアロゾル形成基材とを備えることを特徴とする喫煙物品。
14. 前記可燃性熱源の少なくとも後側部分及び前記エアロゾル形成基材の少なくとも前側部分が耐熱性ラッパーで包まれる、請求項１３に記載の喫煙物品。
15. 喫煙物品用の炭素含有可燃性熱源の完全性を改善するための結合剤の使用であって、前記結合剤は、少なくとも１つの有機高分子バインダ材料、少なくとも１つのカルボン酸燃焼塩、及び少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料を含み、前記少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料は、シート状ケイ酸塩材料を含むことを特徴とする結合剤の使用。
16. 完全性が改善された可燃性熱源を作製する方法であって、
    １つ又はそれ以上の炭素含有材料と、少なくとも１つの有機高分子バインダ材料、少なくとも１つのカルボン酸燃焼塩、及び少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料を含む結合剤とを混合する段階であって、前記少なくとも１つの不燃性無機バインダ材料がシート状ケイ酸塩材料を含む段階と、
    前記１つ又はそれ以上の炭素含有材料と前記結合剤との前記混合物を、細長いロッドに予備成形する段階と、
    前記細長いロッドを乾燥させる段階と、
    を含む、可燃性熱源の作製方法。

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