TW201408229A - 具有經改良之黏合劑的可燃熱源 - Google Patents

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Abstract

一種用於吸煙製品(2)之一可燃熱源(4)，其包括碳及一黏合劑。該黏合劑包括3個黏合劑成分之組合：一有機聚合黏合劑材料、一羧酸鹽燃燒鹽類及一不可燃無機黏合劑材料。該至少一不可燃無機黏合劑材料包括一層狀矽酸鹽材料。較佳地，該可燃熱源進一步包括一點燃助劑。

Description

具有經改良之黏合劑的可燃熱源
本發明係有關於一種用於吸煙製品之可燃熱源，該熱源包括碳及一包含有機與無機黏合劑材料之組合的改良黏合劑。本發明進一步係有關於一種包括這的可燃熱源及一氣溶膠形成基體之加熱吸煙製品。
在該項技藝中已提出一些吸煙製品，在該等吸煙製品中加熱而不是燃燒菸草。這樣的‘加熱’吸煙製品之一目的減少在傳統香煙中之菸草的燃燒及熱降解(pyrolytic degradation)所產生之已知型態的有害煙霧成分。
在一種已知型態之加熱吸熱製品中，藉由從一可燃熱源傳送熱至一位於該可燃熱源之下游的氣溶膠形成基體，產生一氣溶膠。在吸煙期間，揮發性化合物藉由從該可燃熱源之熱傳送從該氣溶膠形成基體被釋放及夾帶於經由該吸煙製品所吸入之空氣中。當該等釋放化合物冷卻時，它們凝結形成被使用者吸入之氣溶膠。
例如，WO-A-2009/022232揭露一種吸煙製品，其包括一可燃熱源、一在該可燃熱源之下游的氣溶 膠形成基體及一在該可燃熱源之後部及該氣溶膠形成基體之相鄰前部周圍且與其接觸之導熱元件。在WO-A-2009/022232之吸煙製品中的該導熱元件協助將將在該熱源之燃燒期間所產生之熱傳送至該氣溶膠形成基體。
一些碳基熱源包含一有機黏合劑(例如，纖維素衍生物(cellulose derivative))，以在製造、處理及儲存期間協助改善該熱源之完整性。然而，有機黏合劑通常在該熱源達到燃燒的溫度範圍內係可燃。結果，會發現該等有機黏合劑在該加熱吸熱製品之吸煙期間被瓦解，導致該熱源的完整性喪失。
該有機黏合劑之瓦解可能會在燃燒期間及燃燒後導致該熱源之變形，此可能轉而造成該熱源之破裂或破損或煙灰從該燃燒熱源之釋放。再者，在該有機黏合劑之燃燒期間，通常會產生在該熱源內增加壓力之氣體，此進一步增加破裂或破損之可能性。
於此，期望提供一種用於加熱吸煙製品之可燃熱源，使之在吸煙期間及後具有改良完整性。亦特別期望提供具有改良燃燒特性之這樣的可燃熱源。
依據本發明，其係提供一種用於吸煙製品之可燃熱源，該可燃熱源包括碳及一包含至少一有機聚合黏合劑材料、至少一羧酸鹽燃燒鹽類(carboxylate burn salt)及至少一不可燃無機黏合劑材料之黏合劑，其中該至少一不可燃無機黏合劑材料包括一層狀矽酸鹽材料。
依據本發明，亦提供一種包括如上面定義之依據本發明的可燃熱源及一在該可燃熱源之下游的氣溶膠形成基體之吸煙製品。
本發明進一步提供一黏合劑之使用，以改善一用於吸煙製品之含碳可燃熱源的完整性，該黏合劑包含至少一有機聚合黏合劑材料、至少一羧酸鹽燃燒鹽類)及至少一不可燃無機黏合劑材料，其中該至少一不可燃無機黏合劑材料包括一層狀矽酸鹽材料。
本發明進一步提供一種生產具有改良完整性之可燃熱源的方法，該方法包括下列步驟：結合一個或一個以上含碳材料與一包含至少一有機聚合黏合劑材料、至少一羧酸鹽燃燒鹽類及至少一不可燃無機黏合劑材料之黏合劑，其中該至少一不可燃無機黏合劑材料包括一層狀矽酸鹽材料；使該一個或一個以上含碳材料與該黏合劑之混合物預先成形為一細長棒；以及乾化該細長棒。
本發明之可燃熱源可以是一擠製熱源，如下面所更詳細描述，該擠製熱源係以一擠製法(extrusion process)所形成。在另一情況中及較佳地，本發明之可燃熱源可以是一壓製熱源，如下面所更詳細描述，該壓合熱源係以一壓製法(pressing process)所形成。由於一包含上面定義之3種成分的組合之黏合劑的使用，發現壓製熱源顯示最完整性之改良。
術語“黏合劑”在此係用以提及該可燃熱源之成分，其在該熱源內使該碳與任何其它黏加劑黏結在一 起，以便可形成一保持它的結構之固態熱源。
術語“羧酸鹽燃燒鹽類”在此係用以提及一羧酸鹽類，其被認為可修改碳燃燒。較佳地，該羧酸鹽燃燒鹽類在室溫下包括一單價、兩價或三價陽離子及一羧酸鹽陰離子，其中當點燃該可燃熱源時，該羧酸鹽陰離子燃燒了。更佳地，該羧酸鹽燃燒鹽類係一鹼金屬羧酸鹽燃燒鹽類，其在室溫下包括一單價鹼金屬陽離子及一羧酸鹽陰離子，其中當點燃該可燃熱源時，該羧酸鹽陰離子燃燒了。可以包含於該可燃熱源之黏合劑中的羧酸鹽燃燒鹽類之特定範例包括，但不侷限於，鹼金屬醋酸鹽(alkali metal acetates)、鹼金屬檸檬酸鹽(alkali metal citrates)及鹼金屬琥珀酸鹽(alkali metal succinates)。
在某些實施例中，該黏合劑可以包括單羧酸鹽燃燒鹽類。在其它實施例中，該黏合劑可以包括兩個或兩個以上不同羧酸鹽燃燒鹽類之組合。該兩個或兩個以上不同羧酸鹽燃燒鹽類可以包括不同的羧酸鹽陰離子。在另一選擇中或此外，該兩個或兩個以上不同羧酸鹽燃燒鹽類可以包括不同的陽離子。舉例來說，該黏合劑可以包括一鹼金屬檸檬酸鹽(alkali metal citrate)與一鹼土金屬琥珀酸(alkaline earth metal succinate)之混合物。
術語“不可燃燒”在此係用以提及一在本發明之可燃熱源點燃及燃燒期間不會燃燒或分解之無機黏合劑材料。因此，該不可燃無機黏合劑材料在該可燃熱源之燃燒期間該黏合劑所經歷之溫度下係穩定的及在燃燒 期間及後將大致保持完整無缺的。
術語“上游”、“前”、“下游”及“後”在此係用以描述本發明之吸煙製品的組件或組件之部分相對於在使用經由該等吸煙製品所吸入之空氣的方向之相對位置。
在本發明之可燃熱源中，使碳與一由有機與無機黏合劑材料之特定新組合所形成之接合劑結合。特別地，使一有機聚合黏合劑材料(例如，在該習知技藝之可燃熱源中所使用之那些材料)與至少一羧酸鹽燃燒鹽類及至少一不可燃無機黏合劑材料組合，其中該至少一不可燃無機黏合劑材料包括一層狀矽酸鹽材料。在下面敘述中，將該有機聚合黏合劑材料、該羧酸鹽燃燒鹽類及該不可燃無機黏合劑材料統稱為“黏合劑成分”。
已有利地發現到，相較於一只包括有機黏合劑材料之熱源，一包括一有機聚合黏合劑材料、一羧酸鹽燃燒鹽類及一包括一層狀矽酸鹽材料之不可燃無機黏合劑材料的特定組合之黏合劑在燃燒期間及後增加該可燃熱源之完整性。本發明之可燃熱源呈現因燃燒所造成之變形的減少，以致於減少該熱源之破裂、破損或破碎的發生。再者，本發明之可燃熱源在燃燒後形成更有黏性之煙灰，以致於該煙灰之粒子或破片不太可能脫離該熱源。亦發現到，以更均勻濃度及更黑且更均勻顏色來改善該煙灰之外觀。
術語“完整性”在此係用以提及本發明之可燃熱源保持完整或完整無缺的能力。該可燃熱源之完整性 的任何顯著喪失會導致該熱源之破裂或破損。可燃熱源之不良完整性亦可能以在該熱源之點火期間火星或火焰之產生來表示。
如下面所更詳細描述，可使用一實驗測試來提供一可燃熱源之完整性的定量測量，其中在該實驗測試中，測量在一加熱吸煙製品中該可燃熱源之一部分在受控燃燒條件下掉落(稱為“掉落(drop off)”)之可能性。特別地，該測試提供包括不同黏合劑之可燃熱源的完整性之直接比較。已發現到，相較於一只包括有機黏合劑材料之可燃熱源在相同條件下掉落之可能性，減少本發明之可燃熱源的掉落之可能性。
一可燃熱源之掉落可能性越低，認為該可燃熱源之完整性越好。較佳地，在下面所述實驗條件下，本發明之可燃熱源的掉落之可能性小於20%，更佳地，小於10%，以及最佳地，接近0%。
因上面所定義之黏合劑成分的特定組合之使用而在該可燃熱源之完整性方面所提供之改善大於根據該等個別黏合劑成分之行為所預期之改善。此外，已顯示，該3個黏合劑成分之組合的使用提供在該可燃熱源之機械強度方面的非預期改善，像以該可燃熱源之抗壓強度(compressive strength)的增加來說明。因此，該黏合劑提供對本發明之可燃熱源的物理特性之出人意外且有利的效果。
亦有利地發現到，可調整本發明之可燃熱源的黏合劑之3個黏合劑成分的比率，以便修改及改善該 熱源之燃燒特性。例如，相較於一只包括有機黏合劑材料之熱源，該等黏合劑成分之比率可適用以增加該熱源之燃燒溫度或燃燒壽命。
亦有利地顯示在本發明之可燃熱源中的一包括3個不同黏合劑成分之組合的黏合劑之使用，增加在該熱源之前端的點燃後從該熱源之前端至其後端的該熱源之碳的燃燒之蔓延速度。以在該可燃熱源之表面上因爆燃前緣(deflagration front)之從該可燃熱源之前端至其後端的下游移動所造成之顏色的改變來清楚顯示經由該可燃熱源之碳的燃燒之蔓延。在點燃後，經由該可燃熱源之碳的燃燒之更快速蔓延有利地將時間縮短至第一口煙。如下面所更詳細描述，該黏合劑之3個不同黏合劑成分的每一者在該可燃熱源內提供不同的結構及功能。再者，該等黏合劑成分之每一者在該可燃熱源之燃燒時具有不同的表現。該等黏合劑成分之不同特性及行為的組合提供改良黏合效果及特別是該可燃熱源之完整性的出人意外的改善。
在本發明之可燃熱源的黏合劑中之有機聚合黏合劑通常是由長且彈性有機聚合物所形成。該有機聚合黏合劑材料通常是一改善該可燃熱源之燃燒品質的良好燃料。如上所述，該有機聚合黏合劑材料在該可燃熱源之生產期間及在燃燒前亦協助黏結該碳。然而，該有機聚合黏合劑材料在該熱源之點燃後燒掉，以及因此，在燃燒後，沒有提供任何顯著黏合效果。
該有機聚合黏合劑材料可以包括在加熱或燃 燒時不會產生有害副產物之任何合適有機聚合黏合劑。該有機聚合黏合劑材料可以包括單類型之有機聚合物或者兩個或兩個以上類型之有機聚合物的組合。較佳地，該有機聚合黏合劑材料包括一個或一個以上纖維素聚合物材料(cellulosic polymer)。合適纖維素聚合物材料包括但不侷限於纖維素(cellulose)、改質纖維素(modified cellulose)、甲基纖維素(methyl cellulose)、羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose)、羥丙基纖維素(hydroxypropyl cellulose)、羥丙基甲基纖維素(hydroxypropyl methyl cellulose)及其組合。在本發明之特別較佳實施例中，該有機聚合黏合劑材料包括羧甲基纖維素(CMC)。用於本發明之合適CMC源可從Phrikolat GmbH,Germany購得。在另一選擇中，或者除了該一個或一個以上纖維素聚合物材料之外，該有機聚合黏合劑材料(還)可以包括一個或一個以上非纖維素聚合物材料，其包括但不侷限於膠(例如，瓜爾膠(guar gum))、麵粉、澱粉、糖、植物油及其組合。
較佳地，該黏合劑包括在約25wt%與約80wt%間之有機聚合黏合劑材料，更較地，在約30wt%與約75wt%間之有機聚合黏合劑材料。
相較於該有機聚合黏合劑材料，在本發明之可燃熱源的黏合劑中的羧酸鹽燃燒鹽類通常包括大體上比在該熱源中之其它較大分子小之離子。該羧酸鹽燃燒鹽類促進該熱源之燃燒。此外，不像該有機黏合劑，已發現到，該羧酸鹽燃燒鹽類在燃燒期間及後在該可燃熱 源內之該等其它分子周圍保持一黏性結構(cohesive structure)，此協助將該等熱源材料黏結在一起。因此，該羧酸鹽燃燒鹽類在燃燒期間及後改善該可燃熱源之完整性及減少該熱源之變形及破損的可能性。在燃燒後之該羧酸鹽燃燒鹽類的黏合效果之保持額外地改善該煙灰物質之附著及外觀。
在本發明之可燃熱源中的羧酸鹽燃燒鹽類之包含額外地提供該可燃熱源之燃燒特性的改善。特別地，相較於只包括有機黏合劑材料之可燃熱源，該羧酸鹽燃燒鹽類可以增加本發明之可燃熱源的燃燒時間。再者，藉由該羧酸鹽燃燒鹽類對該熱源之燃燒的促進可以使在一加熱吸煙製品中所要使用之一具有較高密度的可燃熱源成為可能。對於既定尺寸之熱源而言，這個使一要生產有較高數量之碳燃料的可燃熱源成為可能，此可進一步改善該可燃熱源之燃燒時間。
較佳地，該羧酸鹽燃燒鹽類係羧酸(例如，檸檬酸鹽、醋酸鹽或琥珀酸鹽)之鉀或鈉鹽。在較佳實施例中，該羧酸鹽燃燒鹽類係一鹼金屬檸檬酸鹽。在本發明之特別較佳實施例中，該羧酸鹽燃燒鹽類係檸檬酸鉀(potassium citrate)，最佳地，檸檬酸一鉀(mono-potassium citrate)。
針對該羧酸鹽燃燒鹽類所選擇之陽離子的性質及陰離子的性質可能對該可燃熱源之燃燒特性以及特別對在該可燃熱源之點燃期間的燃燒壽命、燃燒溫度及初始溫度具有影響。因此，可依據該可燃熱源之期望燃 燒特性來調整在該黏合劑中所包含之羧酸鹽燃燒鹽類的性質及數量。
較佳地，該黏合劑包括在約5wt%與約50wt%間之羧酸鹽燃燒鹽類，更佳地，在約8wt%與約40wt%間之羧酸鹽燃燒鹽類。
該不可燃無機黏合劑材料包括一層狀矽酸鹽材料。
該無機黏合劑材料較佳地係由一具有相對大、平坦且剛性分子之材料所形成。該無機黏合劑材料在燃燒期間在該可燃熱源內所達到之溫度下係不可燃的，以致於該無機黏合劑在該熱源之點燃及燃燒後依然存在。因此，在該有機黏合劑已燒掉後，該無機黏合劑材料保持它的黏合特性及將持續將該等熱源材料黏結在一起。在一定程度上，該無機黏合劑材料之添加可以額外地增加該可燃熱源之燃燒溫度，以致於可調整燃燒特性。特別地，可調整該不可燃無機黏合劑材料之等級，以在點燃期間增加該熱源之溫度。
該無機黏合劑材料可以包括係惰性的且在該熱源之燃燒期間沒有燃燒或分解之任何合適無機黏合劑。該不可燃無機黏合劑材料可以包括單類型之無機黏合劑或者兩個或兩個以上類型之無機黏合劑的組合。在該不可燃無機黏合劑材料中所包含之合適片矽酸鹽材料包括但不侷限於黏土、雲母、蛇紋岩及其組合。在特別佳地實施例中，該不可燃無機黏合劑材料包括一種或一種以上黏土。在該不可燃無機黏合劑材料中所包含之其 它合適無機黏合劑包括但不侷限於矽酸鋁衍生物(alumina-silicate derivatives)、鹼矽酸鹽(alkali silicates)、石灰石衍生物(limestone derivatives)、鹼土化合物及衍生物(alkaline earth compounds and derivatives)、鋁化合物及衍生物以及其組合。
術語“黏土”在此係用以提及由二維層狀矽酸鹽及鋁酸鹽離子所形成之葉鋁矽酸鹽(aluminium phyllosilicate)，它們在該黏土中形成一明顯層狀結構。用於本發明之可燃熱源的黏合劑中的合適黏土包括但不侷限於火山黏土(bentonite)、蒙脫石(montmorillonite)及高嶺石(kaolinite)。合適黏土可從Worlee-Chimie GmbH,Germany or Nanocor購得。
特別較佳地，在本發明之可燃熱源的黏合劑中所使用之一種或一種以上黏土係脫層型黏土(exfoliated clays)。術語“脫層黏土”在此係用以提及已經歷剝脫(exfoliation)或分層(delamination)過程之黏土，其中矽酸鹽及鋁酸鹽片層間之間隔，在一些情況中，高達20倍或20倍以上。
像黏土之層狀矽酸鹽材料的大的、平坦的結構與該有機黏合劑材料之長剛性分子及該羧酸鹽燃燒鹽類之小離子形成對比。已發現到，該等黏合劑分子與這些不同結構之組合不僅在本發明之可燃熱源的生產及儲存期間，而且在燃燒期間及後，有效地提供改良黏合特性。
較佳地，該黏合劑包括在約10wt%與約 35wt%間之不可燃無機黏合劑材料，更佳地，在約15wt%與約35wt%間之不可燃無機黏合劑材料。
在本發明之特別佳地實施例中，該可燃熱源包括一黏合劑，該黏合劑包括做為該有機黏合劑材料之羧甲基纖維素、做為該羧酸鹽燃燒鹽類之檸檬酸鉀及做為該不可燃無機黏合劑材料之黏土的組合。在某些較佳實施例中，該黏合劑包括做為該有機黏合劑材料之約73wt%的羧甲基纖維素、做為該羧酸鹽燃燒鹽類之約17wt%的檸檬酸鉀及做為該不可燃無機黏合劑材料之約10wt%的黏土。
已發現到，此黏合劑成分之組合顯示特別有效地黏合特性且使可燃熱源有保持完整性的結果，該等可燃熱源在燃燒期間及後具有小或不可見變形或破裂。亦已發現到，相較於只包括有有機黏合劑材料之習知技藝的可燃熱源，在包括此黏合劑成分組合之該可燃熱源的燃燒後所留下之煙灰具有一改良附著及外觀。
本發明之可燃熱源較佳地包括在約2wt%與約10wt%間之包括3種不同黏合劑成分的黏合劑，更佳地，在約4wt%與約10wt%間之黏合劑，以及最佳地，在約5wt%與約9wt%間之黏合劑。在某些較佳實施例中，本發明之可燃熱源包括約8wt%之黏合劑。
在該熱源之生產期間將該黏合劑較佳地加入本發明之可燃熱源中。可以在生產期間在單一步驟中將該黏合劑之3種黏合劑成分的組合加入該熱源材料中，或者可以在兩個或三個個別步驟中加入該3種黏合劑成 分。
可將該黏合劑之一個或一個以上的黏合劑成分以固態(實質上，乾粉)形式加入該可燃熱源之其它成分。在另一選擇中，可以將該黏合劑之一個或一個以上黏合劑成分以包括在一合適溶劑(例如，水)中溶解或懸浮之該一個或一個以上黏合劑成分的黏合劑溶液之形式加入該可燃熱源之其它成分。較佳地，可以將至少該羧酸鹽燃燒鹽類以溶液之形式加入該可燃熱源之其它成分。例如，在該羧酸鹽燃燒鹽類包括檸檬酸鉀之情況下，可以使用在水中具有5wt%與10wt%間之檸檬酸鉀的溶液。
在以黏合劑溶液之形式加入該黏合劑之一個或一個以上黏合劑成分的情況下，該黏合劑溶液之pH較佳地適合於至少pH8之基本pH，更佳地，至少pH10，以及最佳地，約pH12。該溶液之本質pH通常是酸性的，以及在這樣的情況下，經由合適的鹼之加入可輕易增加pH。
該等黏合劑成分及特別地，該有機聚合黏合劑材料通常對pH之變化係敏感的。此對於一帶電有機聚合黏合劑材料係特別真實的，對此，該黏合劑溶液之pH的增加可能影響在黏合劑分子上之電荷，以及因而，影響分子組態及黏合特性。已發現到，相較於一使用一酸性黏合劑溶液所形成之相似可燃熱源，一具有基本pH(pH8或以上)之黏合劑溶液的使用改善本發明之可燃熱源的燃燒特性。特別地，已發現到，該可燃熱源具有 增加之燃燒壽命，以致於該可燃熱源可持續燃燒較長時間。
再者，已發現到，相較於一使用一酸性黏合劑容溶液所形成之相似可燃熱源，一基本黏合劑溶液之使用產生一高密度可燃熱源及改善在燃燒後之該可燃熱源的完整性。
本發明之可燃熱源係包括碳做為燃料之含碳熱源。較佳地，依據本發明之可燃熱源按照該可燃熱源之乾重(dry weight)具有至少約35%(更佳地，至少約40%，最佳地，至少約45%)之碳含量。
在一些實施例中，依據本發明之可燃熱源係一碳基熱源。根據在此所使用，術語“碳基熱源”係用以描述一主要由碳所構成之熱源。依據本發明之用於吸煙製品中的可燃碳基熱源按照該可燃碳基熱源之乾重可以具有至少約50%(較佳地，至少約60%，更佳地，至少約70%，最佳地，至少約80%)之碳含量。
依據本發明之可燃熱源可以由一個或一個以上合適含碳材料所形成。合適含碳材料在該項技藝中係眾所皆知的及包括但不侷限於碳粉。
依據本發明之可燃熱源較佳地進一步包括至少一點燃助劑(ignition aid)。
根據在此所使用，術語“點燃助劑”表示在該可燃熱源之點燃期間釋放能量及氧氣中之一或兩者的材料，其中該材料釋放能量及氧氣中之一或兩者的速率不受周圍氧氣擴散限制。換句話說，在該可燃熱源之點燃 期間該材料釋放能量及氧氣中之一或兩者的速率大部分無關於周圍氧氣可到達該材料之速率。根據在此所使用，術語“點燃助劑”亦表示一在該可燃熱源之點燃期間釋放能量之元素金屬，其中該元素金屬之點燃溫度係在約500℃以下及該元素金屬之燃燒熱係至少約5kJ/g。
根據在此所述，術語“點燃助劑”沒有包括上面所定義之羧酸鹽燃燒鹽類。
用於本發明之可燃熱源中的合適點燃助劑在該項技藝中係已知的。
依據本發明之可燃熱源可以包括由在該可燃熱源之點燃後立即釋放能量之單元素或化合物所構成之一個或一個以上點燃助劑。該一個或一個以上點燃助劑在該可燃熱源之點燃後立即釋放能量，直接在該可燃熱源之燃燒的初始階段期間造成溫度之“增加(boost)”。
例如，在某些實施例中，依據本發明之可燃熱源可以包括由在該可燃熱源之點燃後立即放熱地與氧氣反應之單元素或化合物所構成之一個或一個以上高能材料。合適高能材料之範例包括但不侷限於鋁、鐵、鎂及鋯。
在另一選擇中或額外的選擇中，依據本發明之可燃熱源可以包括一個或一個以上點燃助劑，其包括在該可燃熱源之點燃後立即彼此反應來釋放能量之兩個或兩個以上元素或化合物。
例如，在某些實施例中，依據本發明之可燃熱源可以包括一個或一個以上鋁熱劑或鋁熱劑合成物， 其包括在該可燃熱源之點燃後立即彼此反應來釋放能量之一還原劑(例如，一金屬)及一氧化劑(例如，一金屬氧化物)。合適金屬之範例包括但不侷限於鎂，以及合適金屬氧化物之範例包括但不侷限於氧化鐵(Fe2O3)及氧化鋁(Al2O3)。
在其它實施例中，依據本發明之可燃熱源可以包括一個或一個以上點燃助劑，其包括在該可燃熱源之點燃後立即經歷放熱反應之其它材料。合適金屬之範例包括但不侷限於介金屬及雙金屬材料、金屬碳化物及金屬氫化物。
在較佳實施例中，依據本發明之可燃熱源包括在該可燃熱源之點燃期間釋放氧氣之至少一點燃助劑。
在這樣的實施例中，該至少一點燃助劑在該可燃熱源之點燃後立即釋放氧氣，此間接地藉由增加該可燃熱源之燃燒的速率，導致在該可燃熱源之燃燒的初始階段期間溫度之增加。
例如，依據本發明之可燃熱源可以包括在該可燃熱源之點燃後立即分解來釋放氧氣之一個或一個以上氧化劑。依據本發明之可燃熱源可以包括有機氧化劑、無機氧化劑或其組合。合適氧化劑之範例包括但不侷限於：硝酸鹽(例如，硝酸鉀(potassium nitrate)、硝酸鈣(calcium nitrate)、硝酸鍶(strontium nitrate)、硝酸鈉(sodium nitrate)、硝酸鋇(barium nitrate)、硝酸鋰(lithium nitrate)、硝酸鋁(aluminium nitrate)及硝酸鐵(iron nitrate))；亞硝酸(nitrites)；其它有機及無機硝基化合物；氯酸鹽(chlorates)(例如，氯酸鈉(sodium chlorate)及氯酸鉀(potassium chlorate))；過氯酸鹽(perchlorates)(例如，過氯酸鈉(sodium perchlorate))；亞氯酸鹽(chlorites)；溴酸鹽(bromates)(例如，溴酸鈉(sodium bromate)及溴酸鉀(potassium bromate))；高溴酸鹽(perbromates)；亞溴酸鹽(bromites)；硼酸鹽(borates)(例如，硼酸鈉(sodium borate)及硼酸鉀(potassium borate))；鐵酸鹽(ferrates)(例如，鐵酸鋇(barium ferrate))；亞鐵鹽(ferrites)；錳酸鹽(manganates)(例如，錳酸鉀(potassium manganate))；高錳酸鹽(permanganates)(例如，高錳酸鉀(potassium permanganate))；有機過氧化物(organic peroxides)(例如，過氣化苯甲醯(benzoyl peroxide)及過氧化丙酮(acetone peroxide))；無機過氧化物(inorganic peroxides)(例如，過氧化氫(hydrogen peroxide)、過氧化鍶(strontium peroxide)、過氧化鎂(magnesium peroxide)、過氧化鈣(calcium peroxide)、過氧化鋇(barium peroxide)、過氧化鋅(zinc peroxide)及過氧化鋰(lithium peroxide))；超氧化物(superoxides)(例如，超氧化鉀(potassium superoxide)及超過氧化鈉(sodium superoxide))；碘酸鹽(iodates)；過碘酸鹽(periodates)；亞碘酸鹽(iodites)；硫酸鹽(sulphates)；亞硫酸鹽(sulfites)；其它亞碸(other sulfoxides)；磷酸鹽(phosphates)；亞膦酸鹽(phospinates)；亞磷酸鹽(phosphites)；以及亞膦酸根(phosphanites)。
在另一選擇中或額外的選擇中，依據本發明之可燃熱源可以包括在該可燃熱源之點燃後立即釋放氧氣之一個或一個以上氧氣儲存或螫合(sequestering)材料。依據本發明之可燃熱源可以包括氧氣儲存或螫合材料，其藉由密封、特理吸附、化學吸附、結構性變化或其組合來儲存及釋放氧氣。合適氧氣儲存或螫合材料之範例包括但不侷限於：金屬表面(例如，金屬銀或金屬金表面)；混合金屬氧化物；分子篩(molecular sieves)；沸石(zeolites)；金屬有機骨架(metal-organic frameworks)；共價有機骨架(covalent organic frameworks)；尖晶石(spinels)；以及鈣鈦礦(perovskites)。
依據本發明之可燃熱源可以包括一個或一個以上點燃助劑，其由在該可燃熱源之點燃後立即釋放氧氣之單元素或化合物所構成。在另一選擇中或此外，依據本發明之可燃熱源可以包括一個或一個以上點燃助劑，其包括在該可燃熱源之點燃後立即彼此反應來釋放氧氣之兩個或兩個以上元素或化合物。
依據本發明之可燃熱源可以包括在該可燃熱源之點燃後立即釋放能量及氧氣之一個或一個以上點燃助劑。例如，依據本發明之可燃熱源可以包括在該可燃熱源之點燃後立即放熱地分解來釋放氧氣之一個或一個上氧化劑。
在另一選擇中，或額外的選擇中，依據本發明之可燃熱源可以包括在該可燃熱源之點燃後立即釋放 能量之一個或一個以上第一點燃助劑及不同於該一個或一個以上第一點燃助劑且在該可燃熱源之點燃後立即釋放氧氣之一個或一個以上第二點燃助劑。
在某些實施例中，依據本發明之可燃熱源可以包括具有小於約600℃(更佳地，小於約400℃)之熱分解溫度的至少一金屬硝酸鹽。
較佳地，該至少一金屬硝酸鹽具有在約150℃與約600℃間(更佳地，在約200℃與約400℃間)之分解溫度。
在這樣的實施例中，當該可燃熱源暴露於一傳統黃色火焰點火器或其它引燃裝置時，該至少一金屬硝酸鹽分解，以釋放氧氣及能量。此造成該可燃熱源之溫度的初始增加及亦協助該可燃熱源之點燃。在該至少金屬硝酸鹽之分解後，該可燃熱源在一較低溫度下持續燃燒。
該至少一金屬硝酸鹽之包含有利地導致在內部開始該可燃熱源之點燃，而不是只在其表面之一點上點燃。在某些實施例中，在整個該可燃熱源實質均勻地分佈該至少一金屬硝酸鹽。
較佳地，該至少一金屬硝酸鹽按照該可燃熱源之乾重以在約20%與約50%間之量存在於該可燃熱源中。
較佳地，該至少一金屬硝酸鹽係選自由硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸鍶、硝酸鋇、硝酸鋰、硝酸鋁及硝酸鐵所組成之群。
在某些實施例中，依據本發明之可燃熱源可以包括至少兩個不同的金屬硝酸鹽。
在一實施例中，依據本發明之可燃熱源包括硝酸鉀、硝酸鈣及硝酸鍶。較佳地，該硝酸鉀按照該可燃熱源之乾重以在約5%與約15%間之量存在，該硝酸鈣按照該可燃熱源之乾重以在約2%與約10%間之量存在，以及該硝酸鍶按照該可燃熱源之乾重以在約15%與約25%間之量存在。
在其它實施例中，依據本發明之可燃熱源可以包括在小於約600℃之溫度下(更佳地，在小於約400℃之溫度下)主動地逐步形成氧氣之至少一過氧化物或超氧化物。
較佳地，該至少一過氧化物或超氧化物在約150℃與約600℃間之溫度下(更佳地，在約200℃與約400℃間之溫度下，最佳地，在約350℃之溫度)主動地逐步形成氧氣。
在使用中，當該可燃熱源暴露於一黃色火焰點火器或其它引燃裝置時，該至少一過氧化物或超氧化物分解，以釋放氧氣。此造成該可燃熱源之溫度的初始增加且亦協助該可燃熱源之點燃。在該至少一過氧化物或超氧化物之分解後，該可燃熱源在一較低溫度下持續燃燒。
較佳地，該至少一過氧化物或超氧化物按照該可燃熱源之乾重以在約20%至約50%間之量(更佳地，在約30%至約50%間之量)存在於該可燃熱源中。
包含於依據本發明之可燃熱源中的合適過氧化物及超氧化物包括但不侷限於過氧化鈣、過氧化鍶、過氧化鎂、過氧化鋇、過氧化鋰、過氧化鋅、超氧化鉀及超過氧化鈉。
較佳地，該至少一過氧化物係選自由氧化鈣、過氧化鍶、過氧化鎂、過氧化鋇及其組合所組成之群。
在另一選擇中，或者除了該至少一點燃助劑外，依據本發明之可燃熱源(還)可以包括一個或一個以上其它添加劑，以改善該可燃熱源之特性。合適添加劑包括但不侷限於促進該可燃熱源之固化的添加劑(例如，燒結助劑(sintering aids))及促進該可燃熱源之燃燒所產生之一種或一種以上氣體的分解之添加劑(例如，像CuO、Fe2O3及Al2O3之催化劑)。
依據本發明之可燃熱源較佳地是藉由使一個或一個以上含碳材料與所要包含之該黏合劑及其它添加劑混合及使該混合物預先成形為一期望形狀所形成。可以使用任何合適已知陶瓷形成方法(例如，注漿成形(slip casting)、擠出成型(extrusion moulding)、射出成型(injection moulding)及模壓(die compaction)或壓製(pressing))，以一期望形狀預先形成一個或一個以上含碳材料、黏合劑及任選其它添加劑之混合物。在某些較佳實施例中，藉由擠出或壓製以一期望形狀預先形成該混合物。
較佳地，預先形成一個或一個以上含碳材 料、黏合劑及其它添加劑之混合物成為一細長棒。然而將察覺到，可以預先形成一個或一個以上含碳材料、黏合劑及其它添加劑之混合物成為其它期望形狀。
在形成後，特別在擠出後，較佳地使該細長棒或其它期望形狀乾化，以減少它的水分含量，以及接著，在足以碳化該黏合劑且實質去除在該細長棒或其它形狀中之任何揮發物的溫度下在一非氧化環境中熱解。較佳地在約700℃與約900℃間之溫度下在一氮環境中使該細長棒或其它期望形狀熱解。
該可燃熱源較佳地具有在約20%與約80%間(更佳地，在約20%與約60%間)之多孔率。甚至更佳地，根據例如水銀孔徑分析(mercury porosimetry)或氦氣比重測定法(helium pycnometry)所測量，該可燃熱源較佳地具有在約50%與約70%間(更佳地，在約50%與約60%間)之多孔率。可以使用傳統方法及技術，在該可燃熱源之生產期間輕易地完成所需之多孔率
在另一選擇中，依據本發明之可燃熱源具有約0.6g/cm3至約1.0g/cm3間之視密度(apparent density)。
較佳地，依據本發明之可燃熱源具有約300mg至約500mg間(更佳地，約400mg至約450mg間)之質量。
較佳地，依據本發明之可燃熱源具有約5mm至約20mm間(更佳地，約7mm至約15mm間，最佳地，約11mm至約13mm間)之長度。根據在此所使用，術語“長度”表示依據本發明之細長可燃熱源在其上游端與下 游端間之最大縱向尺寸。
較佳地，依據本發明之可燃熱源具有在約5mm與約10mm間(更佳地，在約7mm與約8mm間)之直徑。根據在此所使用，術語“直徑”表示依據本發明之細長可燃熱源的最大橫向尺寸。
較佳地，依據本發明之可燃熱源具有大致均勻直徑。然而，在另一選擇中，可以使依據本發明之可燃熱源成錐形，以致於該可燃熱源之後部的直徑大於其前部之直徑。特別較佳的是可燃熱源係大致圓柱形的。該可燃熱源可以例如是一具有大致圓形剖面之圓筒或錐形筒或者具有大致橢圓剖面之圓筒或錐形筒。
依據本發明之可燃熱源可以是“盲目(blind)”可燃熱源。根據在此所使用，術語“盲目可燃熱源”係用以表示一沒有包含任何縱向氣流通道之可燃熱源。根據在此所使用，術語“縱向氣流通道”係用以表示一通過該可燃熱源之內部且沿著該可燃熱源之整個長度延伸之孔。
在另一選擇中，依據本發明之可燃熱源可以包括至少一縱向氣流通道。例如，依據本發明之可燃熱源可以包括一、兩或三個縱向氣流通道。在這樣的實施例中，依據本發明之可燃熱源較佳地包括單縱向氣流通道，更佳地，單大致中心縱向氣流通道。該單縱向氣流通道之直徑較佳地是在約1.5mm與約3mm間。
部分或全部塗佈依據本發明之可燃熱源的至少一縱向氣流通道之內表面。較佳地，該塗層覆蓋所有 縱向氣流通道之內表面。
任選地，依據本發明之可燃熱源可以包括沿著該可燃熱源之整個周圍的部分延伸之一個或一個以上(較佳地，高達6個)縱向凹槽。如果期望的話，依據本發明之可燃熱源可以包括一個或一個以上縱向凹槽及至少一縱向氣流通道。在另一選擇中，依據本發明之可燃熱源可以是包括一個或一個以上縱向凹槽之盲目可燃熱源。
較佳地，將依據本發明之可燃熱源的至少一部分包在一耐燃燒包裝物中。術語“耐燃燒”在此係用以提及一在該可燃熱源之整個燃燒中保持大致完整無缺之包裝物。較佳地將該耐燃燒包裝物圍在該可燃熱源之至少一部分周圍且與其直接接觸。較佳地，將該可燃熱源之至少後部或下游部包在該耐燃燒包裝物中。較佳地，沒有將該可燃熱源之至少前部或上游部包在該耐燃燒包裝物中。
可以將依據本發明之可燃熱源包在一為導熱之耐燃燒包裝物中。
在依據本發明之吸煙製品的使用中，藉由經由該導熱耐燃繞包裝物至該等吸煙製品之氣溶膠形成基體的傳導，傳送在一導熱耐燃燒包裝物中所包之依據本發明的可燃熱源之燃燒期間所產生之熱。
在另一選擇中或此外，可以將依據本發明之可燃熱源包在一氧氣限制耐燃燒包裝物中，該氧氣限制耐燃燒包裝物限制或防止氧氣進入在該氧氣限制耐燃燒 包裝物中所包之該可燃熱源的至少一部分。例如，可以將依據本發明之可燃熱源包在一大致不透氧氣耐燃燒包裝物中。在這樣的實施例中，在該氧氣限制耐燃燒包裝物中所包之該可燃熱源的至少一部分大致沒有氧氣進入及因此，沒有燃燒。
較佳地，將依據本發明之可燃熱源包在一導熱且氧氣限制耐燃燒包裝物中。
用於本發明中之合適耐燃燒包裝物包括但不侷限於：金屬箔包裝物(例如，鋁箔包裝物、鋼箔包裝物、鐵箔包裝物及銅箔包裝物)；金屬合金箔包裝物；石墨箔包裝物；玻璃纖維包裝物；陶瓷纖維包裝物；以及特定包裝紙。
在依據本發明之吸煙製品中，較佳地，將該可燃熱源之至少後部及該氣溶膠形成基體之至少前部包在如上述耐燃燒包裝物中。較佳地，沒有將該可燃熱源之前部包在該耐燃燒包裝物中。較佳地，沒有將該氣溶膠形成基體之後部包在該耐燃燒包裝物中。
較佳地，包在該耐燃燒包裝物中之該可燃熱源的後部具有約2mm與約8mm間之長度，更佳地，約3mm與約5mm間之長度。
較佳地，沒有包在該耐燃燒包裝物中之該可燃熱源的前部具有約4mm與約15mm間之長度，更佳地，約4mm與約8mm間之長度。
較佳地，該氣溶膠形成基體具有約5mm與約20mm間(更佳地，約8mm與約12mm間)之長度。較佳 地，包在該耐燃燒包裝物中之該氣溶膠形成基體的前部具有約2mm與約10mm間之長度，更佳地，約3mm與約8mm間之長度，最佳地，約4mm與約6mm間之長度。較佳地，沒有包在該耐燃燒包裝物中之該氣溶膠形成基體的後部具有約3mm與約10mm間之長度。換句話說，該氣溶膠形成基體較佳地向下游延伸超出該耐燃燒包裝物有約3mm至約10mm。更佳地，該氣溶膠形成基體向下游延伸超出該耐燃燒包裝物至少約4mm。
依據本發明之吸煙製品可以包括依據本發明之可燃熱源及一直接位於該可燃熱源之下游的氣溶膠形成基體。在這樣的實施例中，該氣溶膠形成基體可以鄰接該可燃熱源。
在另一選擇中，依據本發明之吸煙製品可以包括依據本發明之可燃熱源及一位於該可燃熱源之下游的氣溶膠形成基體，其中該氣溶膠形成基體與該可燃熱源隔開。
較佳地，依據本發明之吸煙製品包括氣溶膠形成基體，其包括至少一氣溶膠生成物(aerosol-former)及一能散發揮發性化合物來回應加熱之材料。
該至少一氣溶膠生成物可以是在使用中有助於一濃厚且穩定氣溶膠之形成的任何合適已知化合物或化合物之混合。較佳地，該氣溶膠生成物在該吸煙製品之操作溫度下可抗熱降解。合適氣溶膠生成物在該項技藝中係眾所皆知的及包括例如多元醇(polyhydric alcohols)、像單、二或三乙酸甘油酯(glycerol mono-, di-or triacetate)之多元醇酯(esters of polyhydric alcohols)及像十二烷二酸二甲酯(dimethyl dodecanedioate)及十四烷二酸二甲酯(dimethyl tetradecanedioate)之單、二或多羧酸脂族酯(aliphatic esters of mono-,di-or polycarboxylic acids)。在依據本發明之吸煙製品中所使用之較佳氣溶膠生成物係多元醇或其混合物(例如，三甘醇(triethylene glycol)、1,3-丁二醇(1,3-butanediol))及最佳的丙三醇(glycerine))。
能散發揮發性化合物來回應加熱之材料係係一定量植物性材料，更佳地，一定量均質植物性材料。例如，該氣溶膠形成基體可以包括一個或一個以上由值物所取得之材料，該等值物包括但不侷限於：菸草；茶(例如，綠茶)；薄荷(peppermint)；月桂樹(laurel)；桉樹(eucalyptus)；羅勒(basil)；鼠尾草屬(sage)；馬鞭草屬(verbena)；以及龍蒿(tarragon)。該植物性材料可以包括添加劑，其包括但不侷限於潤濕劑(humectants)；香料(flavourants)；黏合劑(binders)；以及其混合物。較佳地，該植物性材料實質上係由菸草材料(最佳地，均質菸草材料)所構成。
依據本發明之吸煙製品可以包括一在該氣溶膠形成基體之下游的氣流導引元件。該氣流導引元件界定一通過該吸煙製品之氣流路徑。較佳地，在該氣溶膠形成基體之下游端與該氣流導引元件之下游端間提供至少一空氣入口。該氣流導引元件從該至少一入口導引空氣至該吸煙製品之口端。
該氣流導引元件可以包括一開端式且實質不透氣中空體。在這樣的實施例中，經由該至少一空氣入口所吸入之空氣係先沿著該開端式且實質不透氣中空體之外部向上游及接著經由該開端式且實質不透氣中空體之內部向下游吸入。
依據本發明之吸煙製品較佳地另外包括一膨脹室(expansion chamber)，其係在該氣溶膠形成基體之下游，以及在存在之情況下，在該氣流導引元件之下游。一膨脹室之包含有利地允許從該可燃熱源至該氣溶膠形成基體之熱傳送所產生之氣溶膠的進一步冷卻。該膨脹室亦有利地允許依據本發明之吸煙製品的總長度經由該膨脹室之長度的適當選擇被調整至一期望值，例如，至一相似於傳統香煙之長度。較佳地，該膨脹室係一細長中空管。
依據本發明之吸煙製品亦可以進一步包括一煙嘴，其在該氣溶膠形成基體之下游，以及在存在之情況下，在該氣流導引元件及該膨脹室之下游。該煙嘴可以例如包括一由醋酸纖維素、紙或其它合適已知濾材所製成之濾嘴。較佳地，該煙嘴係低過濾效率的，更佳地，極低過濾效率。在另一選擇中或此外，該煙嘴可以包括一段或一段以上，其包含吸收劑(absorbents)、吸附劑(adsorbents)、香料及用於傳統香煙之濾嘴中的其它氣溶膠改質劑及添加劑以及其組合。
如果期望的話，可以在依據本發明之吸煙製品的可燃熱源之下游的位置上提供流通空氣。例如，在 存在之情況下，可以在沿著依據本發明之吸煙製品的整體煙嘴的位置上提供流通空氣。
可以使用已知方法及機器，組裝依據本發明之吸煙製品。
將僅以舉例方式參考所附圖式來進一步描述本發明。
2‧‧‧吸煙製品
4‧‧‧可燃熱源
4b‧‧‧後部
6‧‧‧氣溶膠形成基體
6a‧‧‧前部
8‧‧‧細長膨脹室
10‧‧‧煙嘴
12‧‧‧捲煙紙
16‧‧‧中心氣流通道
18‧‧‧均質菸草材料圓柱形插件
20‧‧‧過濾插件包裝物
22‧‧‧耐燃燒包裝物
24‧‧‧卡紙板圓柱形開端式管
26‧‧‧醋酸纖維素絲束帶圓柱形插件
28‧‧‧過濾插件包裝物
第1圖顯示依據本發明之吸煙製品的示意縱向剖面。
第2圖顯示根據下面範例1所產生之依據本發明的可燃熱源之溫度分佈及一習知技藝熱源之比較溫度分佈的曲線圖。
第1圖所示之吸煙製品2具有70mm之總長、7.9mm之直徑及包括依據本發明之可燃熱源4、一氣溶膠形成基體6、一細長膨脹室8及一煙嘴10。如第1圖所示，該可燃熱源4、該氣溶膠形成基體6、該細長膨脹室8及該煙嘴10係處於鄰接同軸對齊且被包在一具有低透氣性之捲煙紙12的外包裝物中。
該可燃熱源4具有11mm之長度及7.8mm之直徑，以及具有約0.84g/cm3之密度。該可燃熱源4包括一經過該可燃熱源4縱向地延伸之具有圓形剖面的中心氣流通道16。在該中心氣流通道16之內表面上提供一具有80微米厚之實質不透氣耐熱塗層(未顯示)，該中心氣流通道16具有2mm之直徑。
該氣溶膠形成基體6(具有10mm之長度及7.8mm之直徑以及具有約0.8g/cm3之密度)直接位於該可燃熱源4之下游。該氣溶膠形成基體6包括一均質菸草材料圓柱形插件18，該均質菸草材料圓柱形插件18包含甘油做為氣溶膠生成物且被過濾插件包裝物(filter plug wrap)20所限制。該均質菸草材料18係由縱向對齊擠製菸草材料細絲所製成。
一由具有20微米之厚度、9mm之長度及7.8mm之直徑的鋁箔管所構成之耐燃燒包裝物22包圍該可燃熱源之4mm長的後部4b及該氣溶膠形成基體6之5mm長的相鄰前部6a且與其接觸。如第1圖所示，該耐燃燒包裝物22沒有包圍該可燃熱源4之7mm的前部及該氣溶膠形成基體6之5mm長的後部。
該細長膨脹室8(它具有42mm之長度及7.8mm之直徑)係位於該氣溶膠形成基體6之下游及包括一卡紙板圓柱形開端式管24。該吸煙製品2之煙嘴10(它具有7mm之長度及7.8mm之直徑)係位於該膨脹室8之下游及包括一具有極低過濾效率之被一過濾插件包裝物28所限制之醋酸纖維素絲束帶(cellulose acetate tow)圓柱形插件26。該煙嘴10可以以煙嘴紙(tipping paper)(未顯示)來限制。
在使用中，消費者點燃該可燃熱源4及接著經由該中心氣流通道16朝該煙嘴10向下游吸入空氣。該氣溶膠形成基體6之前部6a主要是經由該可燃熱源4之相鄰不可燃後部4b及該燃燒包裝物22之傳導來加 熱。當該吸入空氣通過該中心氣流通道16時，加熱該吸入空氣，然後，該吸入空氣藉由對流來加熱該氣溶膠形成基體6。該氣溶膠形成基體6之加熱從該菸草材料18釋放包括該氣溶膠生成物之揮發性及半揮發性化合物，其中當該經加熱吸入空氣流經該氣溶膠形成基體時，該等揮發性及半揮發性化合物被夾帶於該經加熱吸入空氣中。該經加熱空氣及該等夾帶化合物向下游通過該膨脹室8，在周圍溫度下冷卻及凝結成一通過該煙嘴而進入消費者口中之氣溶膠。
為了製造該吸煙製品2，將一矩形片之耐燃燒包裝物22黏貼至捲煙紙12。使該可燃熱源4、該氣溶膠形成基體6之插件及該膨脹室8適當地對齊及放置在具有該附著耐燃燒包裝物22之該捲煙紙12上。將具有該附著耐燃燒包裝物22之該捲煙紙12圍在且黏貼在該可燃熱源4之後部4b、該氣溶膠形成基體6及該膨脹室8之周圍。使用已知濾嘴組合技術，將該煙嘴10附著至該膨脹室之開放端。
可以根據下面範例1或範例2來生產依據本發明之可燃熱源。範例1描述一用以生產可燃熱源之壓製法(pressing process)及範例2描述一擠製法(extrusion process)。
範例1-壓製(Pressing)
藉由混合在下面表1所示之成分來形成一粒狀混合物，以製備依據本發明之可燃熱源
使用一漏斗，將該800mg混合物引入一壓製模具之圓柱形模穴，以及使用手工壓，在該模穴壓製該混合物，以獲得一具有13mm長之圓柱熱源。從該模穴移除該壓製熱源及接著，在約100℃下乾化該壓製熱源約1小時，以及在約22℃及30%相對濕度下調節該壓製熱源有12小時。該熱源之密度係在約0.80g/cm3與約0.85g/cm3間。
使用一插入該可燃熱源之中間的熱電耦，測量依據範例1所生產之可燃熱源4在其點燃及燃燒期間的溫度。結果顯示於第2圖中。為了產生第2圖所示之分佈，使用一傳統黃色火焰點火器，點燃該可燃熱源之上游端。
為了比較，在相似實驗條件下測量只包括一有機黏合劑材料之一習知技藝熱源的溫度。依據範例1 生產該習知技藝熱源，但是以15克之羧甲基纖維素取代3個黏合劑成分。該習知技藝熱源之密度係約0.84g/cm3。結果亦顯示於第2圖中。
從第2圖可知，包括該黏合劑(它包含有機與無機黏合劑材料之組合)之本發明的可燃熱源4達成比只包括有機黏合劑材料之該習知技藝熱源高之燃燒溫度還長之燃燒壽命。這些結果顯示，經由包括上述3個黏合劑成分之特定組合的改良黏合劑之使用提供燃燒特性之改善。特別地，這些結果顯示，縱使本發明之可燃熱源4包括比該習知技藝熱源少之可燃有機材料，包括3個黏合劑成分之特定組合的改良黏合劑之使用出人意外地導致本發明之可燃熱源4的比該習知技藝熱源長之燃燒壽命。
在依據範例1所生產之可燃熱源4的範例之點燃期間，任何熱源沒有火星或火焰可看見。相較之下，在只包括有機黏合劑材料之習知技藝熱源的對應範例之點火期間，在該範例中之熱源的至少2/3的點火期間觀看到火星或火焰。相較於只包括有機黏合劑材料之該習知技藝熱源，此提供包括該3個黏合劑成分之本發明的可燃熱源之改良完整性的定性表示。
為了更定量地表示依據範例1所生產之可燃熱源的改良完整性，對包含依據範例1所製備的可燃熱源中之一的20個加熱吸煙製品的樣品實施“掉落(drop off)”測試。對相同結構但包含一只包括有機黏合劑材料之習知技藝熱源的20個加熱吸煙製品之樣品實施對應 掉落測試。
在每一情況中，先在22℃及50%相對濕度下調節該可燃熱源有12小時。然後，將每一熱源插入一加熱吸煙製品，其中為了比較，所有樣品使用相同結構之加熱吸煙製品。對於每一測試吸煙製品，將該吸煙製品安裝在一金屬塊(metal block)的夾持桿(holding bar)上。使該安裝吸煙製品連接至一真空系統，以便藉由經該吸煙製品吸入空氣來實施抽煙，其中該真空系統包括一能在抽一口煙期間以每分鐘2公升之速率產生177.8mmHg之真空泵。
使用一黃色火焰點火器，點燃該可燃熱源。然後，使每一點燃吸煙製品經歷4個循環的落下，每一循環包括20個落下，其中使上面可安裝有該吸煙製品之該金屬塊落下有3.81cm之高度。在點燃後、在點燃後3分鐘、在點燃後6分鐘及在點燃後9分鐘，立即啟動該等循環之落下。在每一循環後，在該吸煙製品上抽第二口煙。
對於每一落下循環，觀看掉落之次數，其中該可燃熱源之長度的至少1/6從該吸煙製品掉出，構成一次“掉落”。對於20支香煙之樣品，藉由每一循環期間之掉落次數除以吸煙製品之總數(亦即，20)及然後，以100乘此數值，計算每一循環之掉落百分比率。
在以包含依據範例1所生產之本發明的可燃熱源之20個吸煙製品的樣品實施測試期間，對於所有掉落循環，觀察到百分之0(0%)的掉落比率。在該整個實 驗測試期間沒有觀察到掉落。
在以包含只包括有機黏合劑材料之習知技藝熱源的20個吸煙製品之樣品實施比較測試期間，在點燃後立即實施之第一落下循環後，觀察到至少20%之掉落比率，以及在點燃後3分鐘實施之第二落下循環後，觀察到至少40%之掉落比率。在點燃後6及9分鐘實施之落下循環期間，通常沒有觀察到額外的掉落。這些結果表示，在燃燒期間之該習知技藝熱源的完整性小於本發明之可燃熱源的完整性。觀察到，該習知技藝熱源在燃燒期間變得比本發明之可燃熱源(包含該改良黏合劑)更易破裂及破損。
範例2-擠製(Extrusion)
如下所述，製備具有相似於依據範例1所製備之可燃熱源所呈現之特性的依據本發明之可燃熱源。
在一高剪切強力混合機(high shear kneader mixer)中先混合表1所示之相同成分，以形成一粒狀混合物。然後，使用一注塞擠壓機(ram extruder)，以一具有8.7mm直徑之圓形剖面的中心壓模孔之壓模(die)在60cm3/min之速度下擠壓出該粒狀混合物，以形成具有約20cm至約22cm之長度及約9.1mm至約9.2mm之直徑的圓柱形棒。
在約22℃及45%相對濕度下乾化該等圓柱形棒有約24小時。在乾化後，切割該等圓柱形棒，以形成具有約13mm之長度及約7.8mm之直徑的個別可燃熱源。接著，在約100℃下乾化該等個別可燃熱源有約1 小時，以及在約22℃及30%相對濕度下調節該等個別可燃熱源有約12小時。該等乾化個別熱源具月約800mg之質量。
2‧‧‧吸煙製品
4‧‧‧可燃熱源
4b‧‧‧後部
6‧‧‧氣溶膠形成基體
6a‧‧‧前部
8‧‧‧細長膨脹室
10‧‧‧煙嘴
12‧‧‧捲煙紙
16‧‧‧中心氣流通道
18‧‧‧均質菸草材料圓柱形插件
20‧‧‧過濾插件包裝物
22‧‧‧耐燃燒包裝物
24‧‧‧卡紙板圓柱形開端式管
26‧‧‧醋酸纖維素絲束帶圓柱形插件
28‧‧‧過濾插件包裝物

Claims (16)

  1. 一種用於吸煙製品之可燃熱源，該可燃熱源包括：碳；以及一包含至少一有機聚合黏合劑材料、至少一羧酸鹽燃燒鹽類及至少一不可燃無機黏合劑材料之黏合劑，其中該至少一不可燃無機黏合劑材料包括一層狀矽酸鹽材料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可燃熱源，其中該至少一羧酸鹽燃燒鹽類包括下面一個或一個以上：至少一鹼金屬檸檬酸鹽、至少一鹼金屬醋酸鹽及至少一鹼金屬琥珀酸鹽。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之可燃熱源，其中該至少一羧酸鹽燃燒鹽類包括至少一鹼金屬檸檬酸鹽。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之可燃熱源，其中該至少一有機聚合黏合劑材料包括一纖維素材料。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項所述之可燃熱源，其中該至少一不可燃無機黏合劑材料包括一個或一個以上的黏土。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項所述之可燃熱源，其中該黏合劑包括在25w%與80w%間之該有機聚合黏合劑材料。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項所述之可燃熱源，其中該黏合劑包括在5w%與50w%間之該羧酸鹽燃燒鹽類。
  8. 如前述申請專利範圍中任一項所述之可燃熱源，其中該黏合劑包括在10w%與35w%間之該不可燃無機黏 合劑材料。
  9. 如前述申請專利範圍中任一項所述之可燃熱源，包括在2w%與10w%間之該黏合劑。
  10. 如前述申請專利範圍中任一項所述之可燃熱源，進一步包括至少一點燃助劑。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之可燃熱源，其中該至少一點燃助劑包括至少一過氧化物或超氧化物。
  12. 如前述申請專利範圍中任一項所述之可燃熱源，其中該可燃熱源係一藉由一壓製法所形成之壓製熱源。
  13. 一種吸煙製品，包括如申請專利範圍第1至12項中任一項之可燃熱源及一在該可燃熱源之下游的氣溶膠形成基體。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之吸煙製品，其中將該可燃熱源之至少一後部及該氣溶膠形成基體之至少一前部包在一耐燃燒包裝物中。
  15. 一種黏合劑之使用，以改善一用於一吸煙製品之含碳可燃熱源的完整性，該黏合劑包括至少一有機聚合黏合劑材料、至少一羧酸鹽燃燒鹽類及至少一不可燃無機黏合劑材料，其中該至少一不可燃無機黏合劑材料包括一層狀矽酸鹽材料。
  16. 一種生產一具有改良完整性之可燃熱源的方法，該方法包括下列步驟：結合一個或一個以上含碳材料與一包含至少一有機聚合黏合劑材料、至少一羧酸鹽燃燒鹽類及至少 一不可燃無機黏合劑材料之黏合劑，其中該至少一不可燃無機黏合劑材料包括一層狀矽酸鹽材料；使該一個或一個以上含碳材料與該黏合劑之混合物預先成形為一細長棒；以及乾化該細長棒。
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