JP6461605B2 - 多層物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層物品を製造する方法に関する。

多層物品は、当業技術で公知であり、製薬、洗剤、セラミック、及び爆発産業のようないくつかの分野に使用されている。公知の多層物品は、それらの意図する用途に応じて異なる組成、異なる物理的性質、又はその組合せを有する複数の層を含むことができる。

多層物品は、粒子状材料を加圧成形又は押出成形することによって形成することができる。一般的に、複数の横断方向層を含む多層物品を形成するためには加圧成形が使用される。そのような多層物品において、複数の横断方向層は、多層物品の幅を横切って延びる平行インタフェースに沿って互いに接触する。

一般的に、複数の縦方向層を有する多層物品を形成するために押出成形が使用される。そのような多層物品において、複数の縦方向層は、多層物品の長さに沿って延びる平行インタフェースに沿って互いに接触する。

粒子状材料から横断方向層と縦方向層の混合物を含む多層物品を製造する方法を提供することが望ましいと考えられる。

本発明により、多層物品を製造する方法を提供する。本方法は、第１型穴を定めて第１型穴内に取り出し可能な要素を含む金型を与える段階と、第１型穴に第１粒子状成分を入れる段階と、第１粒子状成分に第１圧縮力を印加することにより、第１圧縮段階で第１粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第１層を形成する段階と、第１層の形成後に第１型穴から取り出し可能要素を取り出す段階と、金型に１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分を入れ、１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分の一部分が、それまで取り出し可能要素が占めていた空間を占める段階と、取り出し可能要素の取り出し後に１つ又はそれよりも多くの追加圧縮段階で１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の１つ又はそれよりも多くの追加層を形成し、第１層が、実質的に第１軸と平行な第１インタフェースに沿って１つ又はそれよりも多くの追加層のうちの１つに接触し、かつ第１層が、実質的に第１軸と垂直な第２インタフェースに沿って１つ又はそれよりも多くの追加層のうちの１つと接触する段階と、金型から多層物品を取り出す段階とを含む。１つ又はそれよりも多くの追加圧縮段階は、金型から多層物品を取り出す前に、第１層を形成するために第１粒子状成分に印加する第１圧縮力よりも大きい圧縮力を１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分に印加する段階を含む。

本明細書に使用する「粒子状成分」という用語は、限定するわけではないが、紛体及び顆粒を含むあらゆる流動性の粒子状材料又は粒子状材料の組合せを説明するのに使用する。本発明による方法に使用する粒子状成分は、タイプが異なる２つ又はそれよりも多くの粒子状材料を含むことができる。それに代えて又はそれに加えて、本発明による方法に使用する粒子状成分は、組成が異なる２つ又はそれよりも多くの粒子状材料を含むことができる。

本明細書に使用する「異なる組成」という用語は、異なる化合物、又は化合物の異なる組合せ、又は化合物の同じ組合せの異なる調製から形成された材料、成分、又は層を指すのに使用する。

本明細書に使用する「層」及び「複数の層」という用語は、本発明による方法によって製造されてインタフェースに沿って互いに接触する多層物品の異なる部分を指すのに使用する。「層」及び「複数の層」という用語の使用は、本発明による方法によって製造されていずれかの絶対的又は相対的な寸法を有する多層物品の異なる部分に限定されない。特に、本発明による方法によって製造される多層物品の層は、積層又は非積層とすることができる。

本発明による方法で製造される多層物品の異なる層の組成は、同じか又は異なる場合がある。それに代えて又はそれに加えて、本発明による方法で製造される多層物品の異なる層の物理特性は、同じか又は異なる場合がある。例えば、本発明による方法で製造される多層物品の異なる層の密度は異なる場合がある。

本発明による方法で製造される多層物品の異なる層の寸法は、同じか又は異なる場合がある。

本発明により、多層物品の第１層は、第１粒子状成分を第１圧縮段階で圧縮することによって形成され、多層物品の１つ又はそれよりも多くの追加層は、１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分をその後の１つ又はそれよりも多くの圧縮段階で圧縮することによって形成される。

第１圧縮段階は、第１粒子状成分に第１圧縮力を印加する段階を含む。１つ又はそれよりも多くの追加圧縮段階は、金型から多層物品を取り出す前に、第１粒子状成分に印加する第１圧縮力よりも大きい圧縮力を１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分に印加する段階を含む。

本発明の方法は、独立自立型多層物品を製造するのに有利に使用することができる。金型から多層物品を取り出す前に、第１層を形成するために第１粒子状成分に印加する第１圧縮力よりも大きい圧縮力を１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分に印加することは、本発明による方法を使用する独立自立型多層物品の製造を有利に容易にする。

以下で詳しく説明するように、第１層を形成するのに使用する第１圧縮段階と１つ又はそれよりも多くの追加層を形成するのに使用する１つ又はそれよりも多くのその後の圧縮段階との間に第１型穴から取り出し可能要素を取り出すことにより、本発明による方法は、直交する層を含む多層物品を製造することを有利に可能にする。

本明細書に使用する「直交層」という用語は、多層物品の第１層と多層物品の１つ又はそれよりも多くの追加層のうちの１つとの間の第１インタフェースが、多層物品の第１層と多層物品の１つ又はそれよりも多くの追加層のうちの１つとの間の第２インタフェースと実質的に垂直であることを意味するのに使用する。

ある一定の実施形態において、本発明による方法は、細長い多層物品を製造するのに使用することができる。そのような実施形態において、第１の軸は、多層物品の縦方向軸又は多層物品の横断方向軸に対応する場合がある。

本明細書に使用する「横断方向層」という用語は、本発明による方法によって製造された細長い多層物品の幅を横切って延びるインタフェースに沿って接触する層を指すのに使用する。

本明細書に使用する「縦方向層」という用語は、本発明による方法によって製造された細長い多層物品の長さに沿って延びるインタフェースに沿って接触する層を指すのに使用する。

本方法は、第１の軸に垂直なあらゆる適切な断面形状を有する第１型穴を定める金型を与える段階を含むことができる。

例えば、本発明による方法が細長い多層物品を製造するのに使用され、かつ第１の軸が多層物品の縦方向軸に対応する場合に、第１型穴の横断面は、実質的に円形、三角形、正方形、ひし形、台形、又は八角形とすることができる。

本方法は、第１の軸に垂直な断面があらゆる適切な形状を有する取り出し可能要素を含む金型を与える段階を含むことができる。

例えば、本発明による方法が細長い多層物品を製造するのに使用され、かつ第１の軸が多層物品の縦方向軸に対応する場合に、取り出し可能要素の横断面は、実質的に円形、三角形、正方形、ひし形、台形、又は八角形とすることができる。

ある一定の好ましい実施形態において、第１の軸は、多層物品の縦方向軸に対応し、第１型穴及び取り出し可能要素は、実質的に円形横断面のものである。

本発明による方法は、第１粒子状成分に第１圧縮力を印加することにより、第１の圧縮で第１粒子状成分を第１の軸に沿って圧縮して多層物品の第１層を形成する段階を含む。

多層物品の第１層の形成後の第１型穴からの取り出し可能要素の取り出しは、金型の一部分及び第１層の一部分によって定められた第２型穴を作成する。

ある一定の実施形態において、本方法は、第１層の形成後に第１型穴から取り出し可能要素を取り出す段階と、金型の一部分及び第１層の一部分によって定められる第２型穴に第２粒子状成分を入れる段階と、第２圧縮段階で第２粒子状成分を第１の軸に沿って圧縮して多層物品の第２層を形成し、第１層が、第１の軸と実質的に平行な第１インタフェースに沿って第２層と接触し、かつ第１層が、第１の軸と実質的に垂直な第２インタフェースに沿って第２層と接触する段階とを含む。

そのような実施形態において、本方法は、第１粒子状成分に第１圧縮力を印加することにより、第１圧縮段階で第１粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第１層を形成する段階と、第２粒子状成分に第２圧縮力を印加することにより、第２の圧縮で第２粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して第２層を形成する段階とを含む。

そのような実施形態において、第２層を形成するために第２粒子状成分に印加する第２圧縮力は、第１層を形成するために第１粒子状成分に印加する第１圧縮力よりも大きい。

他の実施形態において、本方法は、取り出し可能要素の取り出し後に１つ又はそれよりも多くの追加圧縮段階で１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第２層及び多層物品の第３層を形成し、第１層が、第１軸と実質的に平行な第１インタフェースに沿って第２層と接触し、かつ第１層が、第１軸に実質的に垂直な第２インタフェースに沿って第３層と接触する段階を含む。

そのような実施形態において、第１層及び第２層は、横断方向層とすることができ、第３層は、縦方向層とすることができる。

これに代えて、第１層及び第２層は、縦方向層とすることができ、第３層は、横断方向層とすることができる。

多層物品の第２層及び多層物品の第３層は、単一の追加圧縮段階で同時に形成することができる。

例えば、ある一定の実施形態において、本方法は、第１層の形成後に第１型穴から取り出し可能要素を取り出す段階と、金型の一部分及び第１層の一部分によって定められる第２型穴に第２粒子状成分を入れる段階と、金型の一部分、第１層の一部分、及び第２粒子状成分の一部分によって定められる第３型穴に第３粒子状成分を入れる段階と、第２圧縮段階で同時に第２粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第２層を形成し、かつ第３粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第３層を形成する段階とを含むことができる。

そのような実施形態において、本方法は、第１粒子状成分に第１圧縮力を印加することにより、第１圧縮段階で第１粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第１層を形成する段階と、第３粒子状成分に第２圧縮力を印加することにより、第２圧縮段階で同時に第２粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第２層を形成し、かつ第３粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第３層を形成する段階とを含む。

そのような実施形態において、第２層及び第３層を形成するために第３粒子状成分に印加する第２圧縮力は、第１層を形成するために第１粒子状成分に印加する第１圧縮力よりも大きい。

これに代えて、多層物品の第２層と多層物品の第３層は、２つの別々の圧縮段階で形成することができる。

ある一定の実施形態において、本方法は、第１層の形成後に第１型穴から取り出し可能要素を取り出す段階と、金型の一部分及び第１層の一部分によって定められる第２型穴に第２粒子状成分を入れる段階と、第２圧縮段階で第２粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第２層を形成する段階と、金型の一部分、第１層の一部分、及び第２層の一部分によって定められる第３型穴に第３粒子状成分を入れる段階と、第３の圧縮段階で第３粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第３層を形成する段階とを含む。

ある一定の好ましい実施形態において、本方法は、第１型穴内の取り出し可能要素の周りに第１粒子状成分を入れる段階と、第１圧縮段階で第１粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して取り出し可能要素に外接する多層物品の外側第１層を形成する段階と、外側第１層の形成後に第１型穴から取り出し可能要素を取り出す段階と、金型の一部分及び外側第１層の内面によって定められる第２型穴に第２粒子状成分を入れる段階と、第２粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して外側第１層によって外接される多層物品の内側第２層を形成する段階と、金型の一部分、外側第１層の一部分、及び内側第２層の一部分によって定められる第３型穴に第３粒子状成分を入れる段階と、第３の圧縮段階で第３粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第３層を形成する段階とを含む。

ある一定の好ましい実施形態において、本方法は、第１型穴内の取り出し可能要素の周りに第１粒子状成分を入れる段階と、第１圧縮段階で第１粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して取り出し可能要素に外接する多層物品の環状外側第１層を形成する段階と、環状外側第１層の形成後に第１型穴から取り出し可能要素を取り出す段階と、金型の一部分及び環状外側第１層の内側環状面によって定められる第２型穴に第２粒子状成分を入れる段階と、第２圧縮段階で第２粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して環状外側第１層によって外接される多層物品の内側第２層を形成する段階と、金型の一部分、環状外側第１層の一部分、及び内側第２層の一部分によって定められる第３型穴に第３粒子状成分を入れる段階と、第３の圧縮段階で第３粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第３層を形成する段階とを含む。

ある一定の特に好ましい実施形態において、本方法は、実質的に円筒形の第１型穴を定めて実質的に円筒形の第１型穴に実質的に円筒形の取り出し可能要素を含む金型を与える段階と、実質的に円筒形の第１型穴内の実質的に円筒形の取り出し可能要素の周りに第１粒子状成分を入れる段階と、第１圧縮段階で第１粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して実質的に円筒形の取り出し可能要素に外接する多層成分の実質的に円筒形の環状外側第１層を形成する段階と、実質的に円筒形の環状外側第１層の形成後に実質的に円筒形の第１型穴から実質的に円筒形の取り出し可能要素を取り出す段階と、金型の一部分及び実質的に円筒形の環状外側第１層の内側環状面によって定められる実質的に円筒形の第２型穴に第２粒子状成分を入れる段階と、第２圧縮段階で第２粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して実質的に円筒形の環状第１層によって外接される多層物品の実質的に円筒形の第２層を形成する段階と、金型の一部分、実質的に円筒形の環状外側第１層の一部分、及び実質的に円筒形の内側第２層の一部分によって定められる第３型穴に第３粒子状成分を入れる段階と、第３の圧縮段階で第３粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第３層を形成する段階とを含む。

そのような特に好ましい実施形態において、本方法は、好ましくは、第２圧縮段階で第２粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して実質的に円筒形の環状外側第１層と比べて高さが減少した実質的に円筒形の内側第２層を形成する段階と、金型の一部分、実質的に円筒形の環状外側第１層の内側環状面及び端面、及び実質的に円筒形の内側第２層の端面によって定められる第３型穴に第３粒子状成分を入れる段階と、第３の圧縮段階で第３粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第３層を形成する段階とを含む。そのような実施形態において、実質的に円筒形の内側第２層の高さを実質的に円筒形の環状外側第１層に比べて減少したことにより、多層物品の第３層と実質的に円筒形の環状外側第１層と実質的に円筒形の内側第２層との間に段付きインタフェースがもたらされる。これは、形成された多層物品の機械的一体性を有利に増大する。

本発明による方法は、第１粒子状成分に第１圧縮力を印加することにより、第１圧縮で第１粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第１層を形成する段階を含む。

多層物品の第２層と多層物品の第３層が２つの別々の追加圧縮段階で形成される実施形態において、本方法は、第１粒子状成分に第１圧縮力を印加することにより、第１圧縮段階で第１粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第１層を形成する段階と、第２粒子状成分に第２圧縮力を印加することにより、第２圧縮段階で第２粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第２層を形成する段階と、第３粒子状成分に第３圧縮力を印加することにより、第３の圧縮段階で第３粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して多層物品の第３層を形成する段階とを含む。

そのような実施形態において、第２層を形成するために第２粒子状成分に印加する第２圧縮力は、第１層を形成するために第１粒子状成分に印加する第１圧縮力と同じか又は異なる場合がある。そのような実施形態において、第３層を形成するために第３粒子状成分に印加する第３圧縮力は、第１層を形成するために第１粒子状成分に印加する第１圧縮力及び第２層を形成するために第２粒子状成分に印加する第２圧縮力よりも大きい。

本発明による方法は、第１粒子状成分、第２粒子状成分、及び存在する場合に第３粒子状成分のうちの１つ又はそれよりも多くにあらゆる適切な公知の手段を使用して圧縮力を印加する段階を含むことができる。例えば、本発明による方法は、第１粒子状成分、第２粒子状成分、及び存在する場合に第３粒子状成分のうちの１つ又はそれよりも多くにパンチを使用して圧縮力を印加する段階を含むことができる。

本発明による方法は、あらゆる適切な公知の手段を使用して金型から多層物品を取り出す段階を含むことができる。例えば、本発明による方法は、パンチを使用して金型から多層物品を取り出す段階を含むことができる。

本発明による方法は、限定するわけではないが、製薬、洗剤、セラミック、及び爆発産業を含む様々な産業に使用される多層物品を製造するのに使用することができる。

当業技術では、タバコを燃焼させるのではなく加熱する喫煙物品がいくつか提案されてきた。このような「加熱式」喫煙物品の１つの目的は、従来のシガレットの燃焼及び熱分解劣化によって発生する公知の有害な煙成分を低減することである。公知のタイプの１つの加熱式喫煙物品において、可燃性熱源からこの可燃性炭素質熱源の下流に位置付けられたエアロゾル形成基材へ伝達される熱によってエアロゾルが発生する。喫煙中に、可燃性熱源からの熱伝達によって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。放出された化合物は、冷えると凝縮し、ユーザによって吸引されるエアロゾルを形成する。

本発明による方法は、上述のタイプの喫煙物品のための多層可燃性熱源を製造するのに有利に使用することができる。特に、本発明による方法は、喫煙物品のための多層可燃性炭素質熱源を製造するのに有利に使用することができる。

本明細書に使用する「炭素質」という用語は、熱源と炭素を含む粒子状成分とを説明するのに使用する。

本発明による方法は、金型によって定められる第１型穴の形状及び寸法を適切に選択すれば、異なる望ましい形状及び寸法を有する多層物品を製造するのに有利に使用することができる。

本発明による方法が喫煙物品のための可燃性熱源を製造するのに使用される場合に、第１型穴は、実質的に円筒形であることが好ましく、実質的に円形断面で実質的に円筒形であることがより好ましく、実質的に円形断面かつ直径が約５ｍｍから約１０ｍｍで実質的に円筒形であることが最も好ましい。

本発明による方法は、第１型穴内の取り出し可能要素の形状、寸法、及び位置を適切に選択すれば、異なる望ましい形状、寸法、及び位置を有する第１層及び第２層を含む多層物品を製造するのに有利に使用することができる。

本発明による方法が喫煙物品のための可燃性熱源を製造するのに使用される場合に、取り出し可能要素は、実質的に円筒形であることが好ましく、実質的に円形断面で実質的に円筒形であることがより好ましく、実質的に円形断面かつ直径が約０．５ｍｍから約６．５ｍｍで実質的に円筒形であることが最も好ましい

第１粒子状成分、第２粒子状成分、及び存在する場合に第３粒子状成分は、組成が同じか又は異なる場合がある。第１粒子状成分及び第２粒子状成分の組成は異なることが好ましい。

それに代えて又はそれに加えて、第１粒子状成分、第２粒子状成分、及び存在する場合に第３粒子状成分は、物理特性が同じか又は異なる場合がある。例えば、第１粒子状成分、第２粒子状成分、及び存在する場合に第３粒子状成分の密度及び粒子サイズは、同じか又は異なる場合がある。

本発明による方法は、第１粒子状成分、第２粒子状成分、及び存在する場合に第３粒子状成分の組成及び物理特性を適切に選択すれば、所望特性が異なる第１粒子状成分、第２粒子状成分、及び存在する場合に第３粒子状成分を含む多層物品を製造するのに有利に使用することができる。例えば、本発明による方法は、化学特性、電気特性、磁気特性、及び物理特性が異なる第１粒子状成分、第２粒子状成分、及び存在する場合に第３粒子状成分を含む多層物品を製造するのに有利に使用することができる。

本発明による方法が喫煙物品のための可燃性炭素質熱源を製造するのに使用される場合に、第１粒子状成分、第２粒子状成分、及び存在する場合に第３粒子状成分のうちの１つ又はそれよりも多くは、炭素質とすることができる。ある一定の好ましい実施形態において、第１粒子状成分、第２粒子状成分、及び存在する場合に第３粒子状成分は炭素質である。

他の好ましい実施形態において、第１粒子状成分は、炭素質であり、第２粒子状成分及び存在する場合に第３粒子状成分の一方又は両方は、非炭素質である。

第１粒子状成分が炭素質である実施形態において、第１粒子状成分の炭素含有量は、第１粒子状成分の乾燥重量で少なくとも約３５パーセントであることが好ましく、少なくとも約４５パーセントであることがより好ましく、少なくとも約５５パーセントであることが最も好ましい。ある一定の好ましい実施形態において、第１粒子状成分の炭素含有量は、第１粒子状成分の乾燥重量で少なくとも約６５パーセントである。

第２粒子状成分が炭素質である実施形態において、第２粒子状成分の炭素含有量は、約５５乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しいことが好ましく、約４５乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しいことがより好ましく、約３５乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しいことが最も好ましい。ある一定の好ましい実施形態において、第２粒子状成分の炭素含有量は、好ましくは、約２５乾燥重量パーセントよりも少ない。

第３粒子状成分が炭素質である実施形態において、第３粒子状成分の炭素含有量は、約５５乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しいことが好ましく、約４５乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しいことがより好ましく、約３５乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しいことが最も好ましい。ある一定の好ましい実施形態において、第３粒子状成分の炭素含有量は、好ましくは、約２５乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しい。

多層可燃性炭素質熱源を製造するための本発明による方法に使用する炭素質粒子状成分は、１つ又はそれよりも多くの適切な炭素含有材料から形成することができる。

必要に応じて、１つ又はそれよりも多くの炭素含有材料と１つ又はそれよりも多くの結合剤を組み合わせることができる。１つ又はそれよりも多くの結合剤は、有機結合剤であることが好ましい。公知の好ましい有機結合剤は、限定するわけではないが、ゴム（例えば、グアルゴム）、変性セルロース及びセルロース誘導体（例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ハイドロキシプロピルセルロース、及びハイドロキシプロピルメチルセルロース）、小麦粉、でんぷん、砂糖、植物油、及びこれらの組合せを含む。

１つ又はそれよりも多くの結合剤に代えて又はそれに加えて、多層可燃性炭素質熱源を製造するための本発明による方法に使用する炭素質粒子状成分は、可燃性炭素質熱源の特性を改善するために１つ又はそれよりも多くの添加剤を含むことができる。適切な添加剤は、以下に限定されるものではないが、可燃性炭素質熱源の固化を促進する添加剤（例えば、焼結補助剤）、可燃性炭素質熱源の発火を促進する添加剤（例えば、過塩素酸塩、塩素酸塩、硝酸塩、過酸化物のような酸化剤、過マンガン酸塩、ジルコニウム、及びその組合せ）、可燃性炭素質熱源の燃焼を促進する添加剤（例えば、カリウム、及びクエン酸カリウムのようなカリウム塩）、及び可燃性炭素質熱源の燃焼によって発生する１つ又はそれよりも多く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）、酸化鉄ケイ酸粉末、及び酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）のような触媒）を含む。

本発明による方法が喫煙物品のための可燃性炭素質熱源を製造するのに使用される場合に、粒子状成分のうちの少なくとも１つは、炭素を含む。粒子状成分のうちの少なくとも１つは、発火補助剤を含むことが好ましい。ある一定の実施形態において、粒子状成分のうちの少なくとも１つは、炭素及び発火補助剤を含むことができる。

第１粒子状成分が発火補助剤を含む実施形態において、第１粒子状成分の発火補助剤含有量は、約６０乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しいことが好ましく、約５０乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しいことがより好ましく、約４０乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しいことが最も好ましい。ある一定の好ましい実施形態において、第１粒子状成分の発火補助剤含有量は、約３０乾燥重量パーセントよりも少ないか又はこれに等しいことが好ましい。

第２粒子状成分が発火補助剤を含む実施形態において、第２粒子状成分の発火補助剤含有量は、少なくとも約３５乾燥重量パーセントであることが好ましく、少なくとも約４５乾燥重量パーセントであることがより好ましく、少なくとも約５５乾燥重量パーセントであることが最も好ましい。ある一定の好ましい実施形態において、第２粒子状成分の発火補助剤含有量は、少なくとも約６５乾燥重量パーセントであることが好ましい。

第３粒子状成分が少なくとも１つの発火補助剤を含む実施形態において、第３粒子状成分の発火補助剤含有量は、少なくとも約３０乾燥重量パーセントであることが好ましく、少なくとも約４０乾燥重量パーセントであることがより好ましく、少なくとも約５０乾燥重量パーセントであることが最も好ましい。

本明細書に使用する「発火補助剤」という用語は、可燃性熱源の発火中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のに使用し、こ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、周囲酸素の拡散で制限されない。換言すれば、可燃性熱源の発火中の材料からのエネルギ及び酸素の一方又は両方の放出速度は、周囲酸素が材料に到達することができる速度とはほとんど無関係である。本明細書に使用する「発火補助剤」という用語は、可燃性熱源の発火中にエネルギを放出する元素金属を意味するためにも使用し、この元素金属の発火温度は、約５００℃未満であり、元素金属の燃焼熱は、少なくとも約５ｋＪ／ｇである。

本明細書に使用する「発火補助剤」という用語は、いずれも炭素燃焼を修正すると考えられるカルボン酸のアルカリ金属塩（アルカリ金属クエン酸塩、アルカリ金属アセテート塩、及びアルカリ金属コハク酸エステル塩のような）、アルカリ金属ハロゲン化物塩（アルカリ金属塩化物塩のような）、アルカリ金属炭酸塩、又はアルカリ金属リン酸塩を含まない。このようなアルカリ金属燃焼塩は、たとえ可燃性熱源の総重量に対して大量に存在する時でも、可燃性熱源の発火中に初期吸煙中に満足することができるエアロゾルを生成するほど十分なエネルギを放出しない。

適切な酸化剤の例は、限定するわけではないが、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のような硝酸塩、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のような塩素酸塩、例えば、過塩素酸ナトリウムのような過塩素酸塩、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のような臭素酸塩、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のようなホウ素酸塩、例えば、鉄酸バリウムのような鉄酸塩、フェライト、例えば、マンガン酸カリウムのようなマンガン酸塩、例えば、過マンガン酸カリウムのような過マンガン酸塩、例えば、過酸化ベンゾイル及び過酸化アセトンのような有機過酸化物、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のような無機過酸化物、例えば、超酸化カリウム及び超酸化ナトリウムのような超酸化物、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を含む。

本発明による方法によって製造される多層可燃性熱源の見かけの密度は、約０．６／ｃｍ³から約１／ｃｍ³であることが好ましい。

本発明による方法によって生成される多層可燃性熱源の長さは、約５ｍｍから約２０ｍｍであることが好ましく、約７ｍｍから約１５ｍｍであることがより好ましく、約７ｍｍから約１３ｍｍであることが最も好ましい。

本発明による方法によって生成される多層可燃性熱源の直径は、約５ｍｍから約１０ｍｍであることが好ましく、約７ｍｍから約８ｍｍであることがより好ましい。

本発明による方法によって製造される多層可燃性熱源は、直径が実質的に均一であることが好ましい。しかし、本発明による方法は、多層可燃性熱源の第１端部の直径がその反対側の第２のものの直径よりも大きいように先細にされた多層可燃性熱源を製造するのに使用することができる。

本発明による方法によって製造される多層可燃性熱源は、実質的に円筒形であることが好ましい。例えば、本発明による方法は、実質的に円形断面又は実質的に楕円形断面の円筒形可燃性熱源を製造するのに使用することができる。

以下に添付図面を参照して本発明を単に一例として更に説明する。

本発明の１つの好ましい実施形態による多層物品を製造する方法を例示する流れ図である。 図１に例示した方法によって形成された多層物品の斜視図である。 実施例１として説明する図１に例示した方法によって形成された多層可燃性熱源の縦方向断面図である。

図１に示す方法は、図１でａ）からｉ）を付し、かつ以下に詳しく説明する連続的な段階を含む。

好ましい方法の段階ａ）は、実質的に円筒形断面の第１型穴４を形成する金型２を与える段階を含み、金型は、実質的に円筒形の第１型穴４内に実質的に円形断面の実質的に円筒形の取り出し可能要素６を含む。図１に示すように、金型２及び第１型穴４は、開放した上端を有し、実質的に円筒形の第１型穴４内の実質的に中心に実質的に円筒形の取り出し可能要素６が位置付けられる。

好ましい方法の段階ｂ）は、実質的に円筒形の第１型穴４内の実質的に円筒形の取り出し可能要素６の周りに第１粒子状成分８を入れる段階を含む。

多層物品の使用目的が喫煙物品のための可燃性熱源である場合に、第１粒子状成分８は、炭素質であることが好ましい。第１粒子状成分８は、炭素及び少なくとも１つの発火補助剤を含むことがより好ましい。

好ましい方法の段階ｃ）は、環状パンチ１０を使用して第１粒子状成分８に下向きの第１圧縮力を印加することにより、第１粒子状成分８を下向きに圧縮して（図１に実線の矢印に示すように）多層物品の実質的に円筒形の環状外側第１層１２を形成する段階を含む。

好ましい方法の段階ｄ）は、実質的に円筒形の環状外側第１層１２が形成された後に、実質的に円筒形の第１型穴４から実質的に円筒形の取り出し可能要素６を取り出す段階を含む。図１に示すように、これは、金型２の基部部分１６及び実質的に円筒形の環状外側第１層１２の環状内面１８によって定められる実質的に円筒形の第２型穴１４を作成する。

好ましい方法の段階ｅ）は、第２型穴１４内に第２粒子状成分２０を入れる段階を含む。第２粒子状成分２０の組成は、多層物品の使用目的及び所望性質に応じて第１粒子状成分８の組成と同じか又は異なる場合がある。それに代えて又はそれに加えて、第２粒子状成分２０の物理特性は、第１粒子状成分８の物理特性と同じか又は異なる場合がある。

多層物品の使用目的が喫煙物品のための可燃性熱源である場合に、第２粒子状成分２０は、炭素質であることが好ましい。第２粒子状成分２０は、炭素及び少なくとも１つの発火補助剤を含むことがより好ましい。

好ましい方法の段階ｆ）は、実質的に円筒形のパンチ２２を使用して第２粒子状成分２０に下向きの第２圧縮力を印加することにより、第２粒子状成分２０を下向きに圧縮して（図１に実線の矢印に示すように）多層物品の実質的に円筒形の内側第２層２４を形成する段階を含む。図１に示すように、実質的に円筒形の内側第２層２４は、実質的に円筒形の環状外側第１層１２によって外接され、かつその高さは、実質的に円筒形の環状内側第１層１２と比べて減少している。

実質的に円筒形の内側第２層２４を形成するための第２圧縮力は、第２粒子状成分２０の組成及び特性、並びに多層物品の使用目的及び所望特性に応じて、実質的に円筒形の環状外側第１層１２を形成するのに使用する第１圧縮力と同じか又は異なる場合がある。

図１に示す好ましい方法において、第２圧縮力は、第２粒子状成分２０に印加される。しかし、本発明の代替実施形態（図示しない）では、段階ｆ）は、実質的に円筒形の環状外側第１層１２及び第２粒子状成分２０の両方に下向きの第２圧縮力を印加することにより、第２粒子状成分２０を下向きに圧縮して多層物品の実質的に円筒形の第２層２４を形成する段階を含む。

図１の段階ｇ）に示すように、実質的に円筒形の内側第２層２４を形成するための第２粒子状成分２０の圧縮は、金型２の側面部分２８、内側環状面１８の上側部分、実質的に円筒形の環状外側第１層１２の上側端面３０、及び実質的に円筒形の内側第２層２４の上側端面３２によって定められる第３型穴２６を作成する。

好ましい方法の段階ｈ）は、第３型穴２６内に第３粒子状成分３４を入れる段階を含む。第３粒子状成分３４の組成は、多層物品の使用目的及び所望性質に応じて、第１粒子状成分８及び第２粒子状成分２０の一方又は両方の組成と同じか又は異なる場合がある。それに代えて又はそれに加えて、第３粒子状成分３４の物理特性は、第１粒子状成分８及び第２粒子状成分２０の物理特性の一方又は両方と同じか又は異なる場合がある。

多層物品の使用目的が喫煙物品のための可燃性熱源である場合に、第３粒子状成分３４は、炭素質であることが好ましい。第３粒子状成分３４は、炭素及び少なくとも１つの発火補助剤を含むことがより好ましい。

好ましい方法の段階ｉ）は、実質的に円筒形のパンチ３６を使用して第３粒子状成分３４に下向きの第３圧縮力を印加することにより、第３粒子状成分３４を下向きに圧縮して（図１に実線の矢印に示す）多層物品の第３層３８を形成する段階を含む。

図１に示すように、実質的に円筒形の内側第２層２４の高さを実質的に円筒形の環状外側第１層１２に比べて減少したことにより、多層物品の第３層３８と実質的に円筒形の環状外側第１層１２と実質的に円筒形の内側第２層２４との間に段付きインタフェースがもたらされる。これは、形成された多層物品の機械的一体性を有利に増大する。

第３層３８を形成するのに使用する第３圧縮力は、実質的に円筒形の環状外側第１層１２を形成するのに使用する第１圧縮力及び実質的に円筒形の内側第２層２４を形成するのに使用する第２圧縮力よりも大きい。

図１に示す好ましい実施形態において、第３粒子状成分３４は、実質的に円筒形の内側第２層２４が形成された後に金型２に入れられる。しかし、本発明の代替実施形態（図示しない）において、段階ｅ）は、第２粒子状成分２０及び第３粒子状成分３４の両方を金型２に入れる段階を含み、段階ｆ）は、第３粒子状成分３４に第２圧縮力を下向きに加えることにより、第３粒子状成分３４及び第２粒子状成分２０を同時に下向きに圧縮して多層物品の第３層３８及び多層物品の実質的に円筒形の内側第２層２４をそれぞれ形成する段階を含む。段階ｇ）、段階ｈ）、及び段階ｉ）は、次に省略することができる。この代替実施形態において、第３層３８及び実質的に円筒形の内側第２層２４を形成するのに使用する第２圧縮力は、実質的に円筒形の環状外側第１層１２を形成するのに使用する第１圧縮力よりも大きい。

段階ｉ）で第３層３８が形成された後に、形成された多層物品は、金型２の第１型穴４からあらゆる適切な公知の方法によって排出することができる。図２は、金型から排出された後の形成された独立自立型多層物品の斜視図である。

図３に示す寸法を有する喫煙物品のための多層可燃性熱源は、図１に示す方法を使用して製造された。多層可燃性熱源の層は、表１に示す粒子状成分及び圧縮力を使用して製造された。

（表１）

以上の実施形態及び実施例は、本発明を例示するものであり、限定ではない。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明の他の実施形態を製造することができ、本明細書に説明した特定の実施形態が制限ではないことは理解されるものとする。

特に、喫煙物品のための多層可燃性熱源の形成を参照して本発明を例証したが、本発明による方法は、以下に限定されるものではないが、製薬、洗剤、セラミック、及び爆発産業での使用のための多層物品を含む他の多層物品を製造するために使用することができることは認められるであろう。

２ 金型
４ 第１型穴
６ 取り出し可能要素
８ 第１粒子状成分
１４ 第２型穴

Claims (14)

1. 喫煙物品のための独立自立型可燃性多層熱源を製造する方法であって、
   第１型穴を定めて該第１型穴内に取り出し可能要素を含む金型を与える段階と、
   前記第１型穴に第１粒子状成分を入れる段階と、
   第１粒子状成分に第１圧縮力を印加することにより、第１圧縮段階で該第１粒子状成分を第１軸に沿って圧縮して前記独立自立型可燃性多層熱源の第１層を形成する段階と、
   前記第１層の形成後に前記第１型穴から前記取り出し可能要素を取り出す段階と、
   前記金型に１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分を入れ、それまで前記取り出し可能要素が占めていた空間を該１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分の一部分が占める段階と、
   前記取り出し可能要素の取り出し後に１つ又はそれよりも多くの追加圧縮段階で前記１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記独立自立型可燃性多層熱源の１つ又はそれよりも多くの追加層を形成し、前記第１層が、実質的に該第１軸と平行な第１インタフェースに沿って該１つ又はそれよりも多くの追加層のうちの１つに接触し、かつ該第１層が、実質的に該第１軸と垂直な第２インタフェースに沿って該１つ又はそれよりも多くの追加層のうちの１つと接触する段階と、
   前記金型から前記独立自立型可燃性多層熱源を取り出す段階と、
   を含み、
   前記１つ又はそれよりも多くの追加圧縮段階は、前記金型から前記独立自立型可燃性多層熱源を取り出す前に、前記第１層を形成するために前記第１粒子状成分に印加する前記第１圧縮力よりも大きい圧縮力を前記１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分に印加する段階を含む、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記取り出し可能要素の取り出し後に１つ又はそれよりも多くの追加圧縮段階で前記１つ又はそれよりも多くの追加粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記独立自立型可燃性多層熱源の第２層及び該独立自立型可燃性多層熱源の第３層を形成し、前記第１層が、該第１軸と実質的に平行な第１インタフェースに沿って該第２層と接触し、かつ該第１層が、該第１軸に実質的に垂直な第２インタフェースに沿って該第３層と接触する段階、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１層の形成後に前記第１型穴から前記取り出し可能要素を取り出す段階と、
   前記金型の一部分及び前記第１層の一部分によって定められる第２型穴に第２粒子状成分を入れる段階と、
   第２圧縮力を印加することにより、第２圧縮段階で前記第２粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記独立自立型可燃性多層熱源の前記第２層を形成する段階と、
   前記金型の一部分、前記第１層の一部分、及び前記第２層の一部分によって定められる第３型穴に第３粒子状成分を入れる段階と、
   第３圧縮力を印加することにより、第３の圧縮段階で前記第３粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記独立自立型可燃性多層熱源の前記第３層を形成する段階と、
   を含み、
   前記第３層を形成するために前記第３粒子状成分に印加する前記第３圧縮力は、前記第１層を形成するために前記第１粒子状成分に印加する前記第１圧縮力及び前記第２層を形成するために前記第２粒子状成分に印加する前記第２圧縮力よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記第１型穴内の前記取り出し可能要素の周りに前記第１粒子状成分を入れる段階と、
   前記第１圧縮段階で前記第１粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記取り出し可能要素を外接する前記独立自立型可燃性多層熱源の外側第１層を形成する段階と、
   前記外側第１層の形成後に前記第１型穴から前記取り出し可能要素を取り出す段階と、
   前記金型の一部分及び前記外側第１層の内面によって定められる第２型穴に前記第２粒子状成分を入れる段階と、
   前記第２圧縮段階で前記第２粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記外側第１層によって外接される前記独立自立型可燃性多層熱源の内側第２層を形成する段階と、
   前記金型の一部分、前記外側第１層の一部分、及び前記内側第２層の一部分によって定められる第３型穴に前記第３粒子状成分を入れる段階と、
   前記第３の圧縮段階で前記第３粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記独立自立型可燃性多層熱源の前記第３層を形成する段階と、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 実質的に円筒形の第１型穴を定めて該実質的に円筒形の第１型穴に実質的に円筒形の取り出し可能要素を含む金型を与える段階と、
   前記実質的に円筒形の第１型穴内の前記実質的に円筒形の取り出し可能要素の周りに前記第１粒子状成分を入れる段階と、
   前記第１圧縮段階で前記第１粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記実質的に円筒形の取り出し可能要素に外接する前記独立自立型可燃性多層熱源の実質的に円筒形の環状外側第１層を形成する段階と、
   前記実質的に円筒形の環状外側第１層の形成後に前記実質的に円筒形の第１型穴から前記実質的に円筒形の取り出し可能要素を取り出す段階と、
   前記金型の一部分及び前記実質的に円筒形の環状外側第１層の内側環状面によって定められる実質的に円筒形の第２型穴に前記第２粒子状成分を入れる段階と、
   前記第２圧縮段階で前記第２粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記実質的に円筒形の環状外側第１層によって外接される前記独立自立型可燃性多層熱源の実質的に円筒形の内側第２層を形成する段階と、
   前記金型の一部分、前記実質的に円筒形の環状外側第１層の一部分、及び前記実質的に円筒形の内側第２層の一部分によって定められる第３型穴に前記第３粒子状成分を入れる段階と、
   前記第３の圧縮段階で前記第３粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記独立自立型可燃性多層熱源の前記第３層を形成する段階と、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記第２圧縮段階で前記第２粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して、前記実質的に円筒形の環状外側第１層と比べて高さが減少した実質的に円筒形の内側第２層を形成する段階と、
   前記金型の一部分、前記実質的に円筒形の環状外側第１層の内側環状面及び端面、及び前記実質的に円筒形の内側第２層の端面によって定められる第３型穴に前記第３粒子状成分を入れる段階と、
   前記第３の圧縮段階で前記第３粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記独立自立型可燃性多層熱源の前記第３層を形成する段階と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記第２粒子状成分と前記第３粒子状成分は、組成が同じであることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記第２粒子状成分と前記第３粒子状成分は、組成が異なることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記第２粒子状成分と前記第３粒子状成分は、物理特性が異なることを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記第１層の形成後に前記第１型穴から前記取り出し可能要素を取り出す段階と、
    前記金型の一部分及び前記第１層の一部分によって定められる第２型穴に第２粒子状成分を入れる段階と、
    前記金型の一部分、前記第１層の一部分、及び前記第２粒子状成分の一部分によって定められる第３型穴に第３粒子状成分を入れる段階と、
    前記第２粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記独立自立型可燃性多層熱源の前記第２層を形成し、かつ前記第３粒子状成分に第２圧縮力を印加することにより、第２圧縮段階で同時に該第３粒子状成分を該第１軸に沿って圧縮して該独立自立型可燃性多層熱源の前記第３層を形成する段階と、
    を含み、
    前記第２層及び前記第３層を形成するために前記第３粒子状成分に印加する前記第２圧縮力は、前記第１層を形成するために前記第１粒子状成分に印加する前記第１圧縮力よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
11. 前記第１層の形成後に前記第１型穴から前記取り出し可能要素を取り出す段階と、
    前記金型の一部分及び前記第１層の一部分によって定められる第２型穴に第２粒子状成分を入れる段階と、
    前記第２粒子状成分に第２圧縮力を印加することにより、第２圧縮段階で該第２粒子状成分を前記第１軸に沿って圧縮して前記独立自立型可燃性多層熱源の第２層を形成し、前記第１層が、該第１軸と実質的に平行な第１インタフェースに沿って該第２層に接触し、かつ該第１層が、該第１軸と実質的に垂直な第２インタフェースに沿って該第２層に接触する段階と、
    を含み、
    前記第２層を形成するために前記第２粒子状成分に印加する前記第２圧縮力は、前記第１層を形成するために前記第１粒子状成分に印加する前記第１圧縮力よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記第１粒子状成分と前記第２粒子状成分は、組成が異なることを特徴とする請求項３から請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記第１粒子状成分と前記第２粒子状成分は、物理特性が異なることを特徴とする請求項３から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の方法であって、前記金型は開放した上端を有し、前記方法は、前記第１層の形成後に該金型の開放した上端を通って前記第１型穴から前記取り出し可能要素を取り出す段階を含む、前記方法。

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