TWI610631B - 煙品用可燃性熱源及包含該可燃性熱源的煙品 - Google Patents
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Abstract
一種用於煙品(2)之可燃性熱源(4),包括碳及至少一種點燃助劑,其中點燃助劑係以可燃性熱源之乾重的至少約20%之量呈現。可燃性熱源具有第一部及相對的第二部。可燃性熱源(4)在第一部與第二部之間的至少部分(4b)被包覆在抗燃燒包材(22)中,此包材係屬熱傳導性及大致不透氧之其中之一或二者。在可燃性熱源(4)之第一部點燃時,可燃性熱源(4)之第二部的溫度提高到第一溫度。在可燃性熱源(4)之隨後燃燒期間,可燃性熱源(4)之第二部維持在比第一溫度更低的第二溫度。
Description
本發明係關於一種使用在煙品中之可燃性熱源,及包含根據本發明之可燃性熱源的煙品。
許多將香煙以加熱取代點燃的煙品已經在先前技術中被提議。此加熱煙品之一個目的在於減少習知香菸燃燒時所產生之有害的煙成分及習知香煙中煙草的熱分解劣化。一般在加熱煙品中,氣溶膠藉由來自於可燃性燃料元素或熱源的熱之傳遞而產生到一實體分離的氣溶膠產生材料,此氣溶膠產生材料可安裝在熱源內或周圍或下游。在使用時,藉著來自可燃性熱源之熱傳遞加熱煙品之可燃性熱源被點燃且從氣溶膠產生材料釋出的揮發性化合物被抽吸通過加熱煙品的空氣帶走。當已釋出的化合物在冷卻時被凝縮而形成氣溶膠被消費者吸入。
例如,US-A-4,714,082揭示一煙品,包含高密度可燃性燃料元素、實體分離的氣溶膠產生機構、及熱傳導構件。熱傳導構件接觸燃料元素及在其等之周面的至少一部分周圍的氣溶膠產生機構,且將熱從燃燒的燃料元素傳導到氣溶膠產生機構。在US-A-4,714,082之煙品中,熱傳導構件較佳為從燃料元素之點燃端下凹且形成一導熱性容器,此容器沿著其整個長度封住氣溶膠產生機構。
WO-A2-2009/022232揭示一煙品,包含可燃性熱源、位於可燃性熱源下游之氣溶膠產生基材、及熱傳導
元件,此熱傳導元件位於可燃性熱源之後部的周圍且與此後部及氣溶膠產生基材的鄰接前部接觸。在WO-A2-2009/022232之煙品中,氣溶膠產生基材往下游延伸超過熱傳導元件至少3mm。
有利地是,使用於加熱煙品中之可燃性熱源的燃燒溫度不可太高,否則會在加熱煙品的使用期間導致形成氣溶膠之材料燃燒或熱劣化。然而,尤其在初期噴煙時,可燃性熱源有利地是燃燒溫度亦必須充分地高,才可產生足夠的熱使得從材料形成之氣溶膠會釋出充足的揮發化合物,以產生可接受的氣溶膠。為了避免消費者點燃可燃性熱源與產生的可接受的氣溶膠之間的延遲,可燃性熱源必須在其點燃後快速地達到一適當的燃燒溫度。
使用在加熱煙品的許多可燃性碳基及非碳基熱源以前已在本技術中被提議過。可燃性碳基及非碳基熱源及產生此等熱源的方法被敘述在例如US-A-5,076,297及US-A-5,146,934中。
雖然許多可燃性碳基熱源在本技術中為習知,然此種熱源往往難以用習知的黃燄香煙打火機點燃。另外,當被使用在加熱煙品時,習知的可燃性碳基熱源往往在其點燃後無法產生足夠的熱以在初期噴煙期間產生可接受的氣溶膠。
在本技術中已提議過,將氧化劑及其他添加物包含到可燃性碳基熱源中,以改善其點燃及燃燒性質。然而,一般此添加物相對於可燃性碳基熱源之總重量僅以小量含入。例如,EP-A1-0 627 174揭示,如過氯酸鹽、氯酸
鹽、硝酸鹽、及過錳酸鹽能以熱源重量的約0.05%與10%之間、且較佳為在約0.2%與4%之間的量被包含在揭示於其中的碳質熱源中。
然其仍有需要產生足夠的熱之可燃性熱源需求,使其得以在加熱煙品之初期噴煙期間產生可接受的氣溶膠,但是不會產生太多的熱而造成氣溶膠產生材料之燃燒或熱劣化。又,有此種可燃性熱源的需要,在周遭溫度及濕度下呈現機械及化學的穩定,可容易且快速地以習知的黃燄香煙打火機點燃。
根據本發明,提供一種用於煙品的可燃性熱源,包括碳及至少一個點燃助劑,其中至少一個點燃助劑係以可燃性熱源之乾重的至少約20%之量呈現。可燃性熱源具有第一部及相對的第二部,其中可燃性熱源在第一部與第二部之間的至少部分被包覆在抗燃燒包材中,包材係屬熱傳導性且大致不透氧之其中之一或二者。在可燃性熱源之第一部點燃時,可燃性熱源之第二部的溫度提高到第一溫度,且在可燃性熱源之隨後燃燒期間,可燃性熱源之第二部維持在比第一溫度更低的第二溫度。
如在此使用者,名詞「點燃助劑」係指一種材料,其在可燃性熱源之點燃期間釋出能量及氧氣的其中之一或二者。
如在此使用者,名詞「點燃助劑」係指一種材料,其在可燃性熱源之點燃期間釋出能量及氧氣的其中之一或二者,其中由材料釋出能量及氧氣的其中之一或二者
的速率並不限於周遭氧氣擴散。換言之,在可燃性熱源之點燃期間由材料釋出能量及氧氣的其中之一或二者的速率係大大地與周遭氧氣可到達材料的速率無關。如在此使用者,名詞「點燃助劑」亦指一種元素金屬,其在可燃性熱源之點燃期間釋出能量,其中元素金屬之點燃溫度在約500℃以下且元素金屬之燃燒熱係至少約5kJ/g.
如在此使用者,名詞「點燃助劑」並不包含羧酸之鹼金屬鹽(如鹼金屬檸檬酸鹽、鹼金屬醋酸鹽、及鹼金屬琥珀酸鹽)、鹼金屬鹵鹽(如鹼金屬氯鹽)、鹼金屬碳酸鹽、或鹼金屬磷酸鹽,其等據信可改變碳燃燒。如下面將進一步討論者,即使當相對於可燃性熱源之總重量係為大的量時,此鹼金屬燒鹽在可燃性熱源之點燃期間並不釋出足夠的能量以在初期噴煙之期間產生可接受的氣溶膠。
如在此使用者,名詞「第一部」及「第二部」係指可燃性熱源之兩個隔離的區域。
如在此使用者,名詞「抗燃燒包材」係指在可燃性熱源之燃燒之整個期間保持大致完整無缺的包材。
如在此使用者,名詞「被包覆」係指抗燃燒包材在可燃性熱源周圍且與可燃性熱源之周邊直接接觸。
根據本發明,亦提供一種煙品,包含根據本發明之可燃性熱源。
尤其,根據本發明,提供一種煙品,包括有根據本發明之可燃性熱源;及在可燃性熱源下游的氣溶膠產生基材,其中可燃性熱源之第一部係在可燃性熱源之上游
端且可燃性熱源之第二部係在可燃性熱源之下游端。
如在此使用者,名詞「上游」及「前方」及「下游」及「後方」係用來說明根據本發明之煙品的元件、或元件之部分在其使用時相對於被抽吸通過煙品的方向的相對位置。
較佳的是可燃性熱源之至少一後部被包覆在抗燃燒包材中。
較佳的是可燃性熱源之至少一後部及氣溶膠產生基材之至少一前部被包覆在抗燃燒包材中。在此等實施例中,抗燃燒包材在可燃性熱源之至少一後部及氣溶膠產生基材之至少一前部之周圍且與其等之周邊接觸。
較佳的是可燃性熱源之至少一後部不被包覆在抗燃燒包材中。
較佳的是可燃性熱源之至少一前部不被包覆在抗燃燒包材中。
在第一部被點燃時,即根據本發明之可燃性熱源進行兩階段燃燒過程。在初期之第一階段,根據本發明之可燃性熱源顯示溫度「飆升」,且在隨後的第二階段可燃性熱源在較低溫度下進行持久燃燒。此兩階段的燃燒過程係反射在根據本發明之可燃性熱源的第二部溫度曲線中。根據本發明之可燃性熱源的第二部初期提高溫度到第一「飆升」溫度且然後降低溫度到比第一溫度更低的第二「巡航」溫度。根據本發明之可燃性熱源之第二部的第一溫度與第二溫度之間的差異,在可燃性熱源之燃燒的第二階段的期間建立可燃性熱源之第二部溫度「飆
升」的程度。
須了解的是,根據本發明之可燃性熱源的第二部,在可燃性熱源之燃燒的第一及第二階段的期間本身可以燃燒或不會燃燒。
根據本發明之可燃性熱源的第二部溫度的初期「飆升」係由於在可燃性熱源於第一部點燃時通過整個可燃性熱源之熱的非常快速的傳遞而引起。熱之非常快速的傳遞可能係連鎖反應之結果,其中被點燃的可燃性熱源之一部分啟動可燃性熱源之鄰接未點燃部分的點燃。
在根據本發明煙品之使用時,根據本發明之可燃性熱源的第二部溫度快速增加到第一「飆升」溫度,而快速地提高煙品之氣溶膠產生基材的溫度到一位準,使得揮發性有機香味及氣味化合物從氣溶膠產生基材發出。
以此確保根據本發明之煙品產生如第一次噴煙時之感覺上可接受的氣溶膠。隨後根據本發明之可燃性熱源的第二部之溫度降低到第二「巡航」溫度確保煙品之氣溶膠產生基材的溫度不致達到一程度而造成氣溶膠產生基材發生燃燒或熱劣化。
根據上述方式控制根據本發明之可燃性熱源的第二部溫度,其有利地是提供根據本發明之煙品,其不僅在初期噴煙之期間產生感覺上可接受的氣溶膠,而且大致上亦可避免氣溶膠產生基材發生燃燒或熱劣化。
根據本發明可燃性熱源包括至少一個點燃助劑,其中至少一個點燃助劑係以可燃性熱源之乾重的至少約20%的量而呈現。
在可燃性熱源之點燃期間藉由至少一個點燃助劑釋出的能量及氧氣的其中之一或二者的量,必須足夠造成可燃性熱源進行如上述之兩階段燃燒過程。
須了解,為了達成上述兩階段過程所必須包含在根據本發明之可燃性熱源中之至少一個點燃助劑的量,其係視包含在可燃性熱源中之特定至少一個點燃助劑而改變。
通常,藉由至少一個點燃助劑每單位質量釋出的能量及氧氣之其中一個或二者的量越大的話,則為了達成上述兩階段過程所必須包含在根據本發明之可燃性熱源中之至少一個點燃助劑的量越低。
在某些實施例中,至少一個點燃助劑較佳係依可燃性熱源的乾重而以至少約25%,更佳至少為約30%,最佳為至少約40%的量呈現。
較佳的是,至少一個點燃助劑係以小於可燃性熱源之乾重約65%的量而呈現。
在某些實施例中,至少一個點燃助劑較佳係以小於可燃性熱源之乾重約60%,更佳係55%,最佳係50%的量而呈現。
除非聲明在先,在本發明下面之說明中給定之根據本發明可燃性熱源的溫度係隔離地測量可燃性熱源的溫度。如在此所使用者,名詞「隔離」及「被隔離」係用來說明根據本發明可燃性熱源當隔離於根據本發明之煙品時。
在本發明下面之說明中給定之根據本發明的被隔離
可燃性熱源的溫度,係使用一插入可燃性熱源之第二部的遠區中約1mm與2mm之間的短距離的熱電偶測量。
如在此所使用者,名詞「遠區」係用來指根據本發明可燃性熱源之第二部中位於離開被點燃的可燃性熱源之第一部最遠的區域。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的第一溫度至少約400℃。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的第一溫度係小於或等於約1200℃。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的第一溫度係在約400℃與約1200℃之間。
根據本發明可燃性熱源之第二部的第二溫度,係低於根據本發明可燃性熱源之第二部的第一溫度。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的第二溫度係為至少約200℃。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的第二溫度係小於或等於約1000℃。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的第二溫度係在約200℃與約1000℃之間。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的第一溫度係為至少約400℃,且根據本發明可燃性熱源之第二部的第二溫度係為至少約200℃。。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的第一溫度係小於或等於約1200℃,且根據本發明可燃性熱源之第二部的第二溫度係小於或等於約1000℃。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的第二溫度係在約200℃與約1000℃之間而低於根據本發明可燃性熱源之第二部的第一溫度。更佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的第二溫度係在約200℃與約500℃之間而低於根據本發明可燃性熱源之第二部的第一溫度。
根據本發明可燃性熱源之第二部的溫度之初期「飆升」較佳為藉由使用低能量打火機或其他點燃機構來點燃可燃性熱源之第一部在低溫下啟動。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第一部的點燃溫度係在約200℃與約1000℃之間,更佳為在300℃與約800℃之間,最佳為300℃與約500℃之間。
在本發明特別佳的實施例中,根據本發明可燃性熱源之第一部,其能以習知的黃燄香煙打火機在15秒或更少、更佳為在10秒內或更少、最佳為在5秒內或更少點燃。
如在此所使用者,名詞「點燃」係用來指根據本發明可燃性熱源之第一部的至少部分可持久地燃燒,且此燃燒會被傳遞到可燃性熱源之其他部分。
根據本發明可燃性熱源之第二部的溫度並不直接被用來點燃其第一部的打火機或其他點燃機構之溫度所影響。
在本發明可燃性熱源之第一部被點燃時,可燃性熱源之第二部較佳為以約100℃/秒與1000℃/秒之間、更佳為以約400℃/秒與800℃/秒之間的速率提高溫度到第
一溫度。
在本發明可燃性熱源之第一部被點燃時,可燃性熱源之第二部較佳為在約L/20秒與約2L秒之間、更佳為在約L/10秒與約L秒之間、最佳為在約L/10秒與約L/2秒之間將其溫度提高到第一溫度。如在此所使用者,名詞「L」係用來指被點燃的根據本發明可燃性熱源之第一部與相對的可燃性熱源之第二部之間以mm表示的距離。
例如,在可燃性熱源之第一部與第二部之間的距離為約10mm之情況,在本發明可燃性熱源之第一部被點燃時,可燃性熱源之第二部較佳為在0.5秒與約20秒之間、更佳為在約1秒與約10秒之間、最佳為在約1秒與約5秒之間將其溫度提高到第一溫度。
如上所述,已快速地提高到第一「飆升」溫度之後,根據本發明可燃性熱源之第二部的溫度然後被降低到第二「巡航」溫度。較佳為根據本發明可燃性熱源之第二部在約1秒與30秒之間內、更佳為在約1秒與約20秒之間內、最佳為在約1秒與約15秒之間內,將其溫度從第一溫度降低到第二溫度。在本發明特別佳的實施例中,根據本發明可燃性熱源之第二部在約1秒與10秒之間內、更佳為在約1秒與約5秒之間內,將其溫度從第一溫度降低到第二溫度。
較佳的是,根據本發明可燃性熱源之第二部的溫度仍保持大致穩定在第二溫度至少約3分鐘、更佳為至少4分鐘、最佳為至少5分鐘。
如在此所使用者,名詞「大致穩定」係用來指溫度變化係少於或等於約50℃。
如根據本發明之煙品內測量的根據本發明可燃性熱源之第二部的第一及第二溫度,可與如同隔離地測量的根據本發明可燃性熱源之第二部的第一及第二溫度相同。
然而須了解的是,在根據本發明之煙品使用時,根據本發明可燃性熱源之第二部的溫度可能被例如成分、量、形狀、尺寸、及氣溶膠產生基材的位置、及煙品之其他成分所影響。結果,如根據本發明之煙品內測量之根據本發明可燃性熱源之第二部的第一及第二溫度會與如隔離測量之根據本發明可燃性熱源之第二部的第一及第二溫度不相同。
視其預定用途而定,根據本發明之可燃性熱源能生產具有不同的形狀及尺寸。
較佳的是根據本發明之可燃性熱源,其係狹長的可燃性熱源。根據本發明之狹長的可燃性熱源之第一部係狹長的可燃性熱源之第一端,且根據本發明之狹長的可燃性熱源之第二部係狹長的可燃性熱源之相對的第二端。
根據本發明之一特別佳實施例,提供有使用於煙品的狹長的可燃性熱源,包括碳及至少一個點燃助劑,其中至少一個點燃助劑係以可燃性熱源之乾重的至少約20%之量顯示,狹長的可燃性熱源具有一上游端及一相對的下游端,其中狹長可燃性熱源之至少局部在其上游
端與其下游端之間被包覆在抗燃燒包材中,包材係屬熱傳導性且大致不透氧的其中之一或二者,且其中在狹長的可燃性熱源之上游端被點燃時,狹長的可燃性熱源之下游端的溫度被提高到第一溫度,且其中在狹長的可燃性熱源之隨後燃燒期間,狹長的可燃性熱源之下游端維持在比第一溫度更低的第二溫度。
較佳的是,根據本發明之狹長的可燃性熱源係大致為桿狀。
更佳的是,根據本發明之狹長的可燃性熱源係大致為圓柱狀。根據本發明之圓柱狀可燃性熱源的第一部係圓柱狀可燃性熱源的第一端面,且圓柱狀可燃性熱源的第二部係圓柱狀可燃性熱源之相對的第二端面。
根據本發明之一特別佳實施例,提供有使用於煙品的圓柱狀可燃性熱源,包括碳及至少一個點燃助劑,其中至少一個點燃助劑係以可燃性熱源之乾重的至少約20%之量顯示,圓柱狀可燃性熱源具有一上游端及一相對的下游端,其中在上游端與下游端之間的圓柱狀可燃性熱源之至少局部被包覆在抗燃燒包材中,包材係屬熱傳導性且大致不透氧的其中之一或二者,且其中在圓柱狀可燃性熱源之上游端被點燃時,圓柱狀可燃性熱源之下游端的溫度被提高到第一溫度,且其中在圓柱狀可燃性熱源之隨後燃燒期間,圓柱狀可燃性熱源之下游端維持在比第一溫度更低的第二溫度。
較佳的是,根據本發明之狹長的可燃性熱源係大致為圓形、扁圓形或橢圓形。
較佳的是,根據本發明之狹長的可燃性熱源具有約5mm與約9mm之間、更佳為約7mm與約8mm之間的直徑。如在此所使用者,名詞「直徑」係指根據本發明之狹長的可燃性熱源的最大橫向尺寸。
較佳的是,根據本發明之狹長的可燃性熱源係為大致均勻的直徑。然而較佳的是,根據本發明之狹長的可燃性熱源亦可為楔狀,使得狹長的可燃性熱源之下游端的直徑大於狹長的可燃性熱源之上游端的直徑。
較佳的是,根據本發明之狹長的可燃性熱源具有約7mm與約17mm之間、更佳為約11mm與約15mm之間、更佳為約11mm與約13mm之間的長度。如在此所使用者,名詞「長度」係指根據本發明之狹長的可燃性熱源在其上游端與其下游端之間的最大縱向尺寸。
根據本發明之狹長的可燃性熱源可沿著其整個長度被包覆在抗燃燒包材中。或者,根據本發明之狹長的可燃性熱源可僅沿著其長度之一部分被包覆在抗燃燒包材中。
較佳的是,根據本發明之狹長的可燃性熱源之至少一下游部分被包覆在抗燃燒包材中。
較佳的是,根據本發明之狹長的可燃性熱源之一上游部分被包覆在抗燃燒包材中。
根據本發明之可燃性熱源可被包覆在熱傳導性的抗燃燒包材中。
在使用於根據本發明之煙品時,在被包覆於熱傳導性的抗燃燒包材中之根據本發明可燃性熱源燃燒期間所
產生的熱,可藉由傳導經由熱傳導性的抗燃燒包材被傳遞到煙品的氣溶膠產生基材。此可大幅地衝擊可燃性熱源之第二部的溫度。藉由傳導性熱傳遞產生的熱排除可大幅地降低可燃性熱源之第二部的溫度。此可提高可燃性熱源之第一溫度與第二溫度之間的差且因而提高可燃性熱源之第二部的溫度「飆升」的程度。
在使用時,在本實施例中通過熱傳導抗燃燒包材由傳導性熱傳遞產生的熱排除可保持可燃性熱源之第二部的第二溫度大幅地在可燃性熱源之第二部的自燃溫度之下。
或者/除此之外,根據本發明之可燃性熱源可被包覆在限氧抗燃燒包材中,此包材限制或防止氧氣靠近被包覆在限氧抗燃燒包材中之可燃性熱源的至少局部。例如,根據本發明之可燃性熱源可被包覆在大致不透氧的抗燃燒包材中。
在本實施例中,被包覆在限氧抗燃燒包材中之可燃性熱源的至少局部缺少接近氧氣。故在本實施例中,被包覆在限氧抗燃燒包材中之可燃性熱源的至少局部,在可燃性熱源之燃燒的第二階段期間本身並不燃燒。
較佳的是,根據本發明之可燃性熱源,其被包覆在熱傳導性及限氧的抗燃燒包材中。
使用於本發明之適當的抗燃燒包材包含但不限定於:金屬箔包材,例如鋁箔包材、鋼箔包材、鐵箔包材及銅箔包材;金屬合金箔包材;石墨箔包材;玻璃纖維包材;陶瓷纖維包材;及某種紙包材。
較佳的是,根據本發明之可燃性熱源其在成分上係大致為均勻。
然而,根據本發明之可燃性熱源其或者可為複合可燃性熱源。
較佳的是,根據本發明之可燃性熱源具有至少約35%、更佳為至少約40%、最佳為至少約45%之碳含量。
在某些實施例中,根據本發明之可燃性熱源可為可燃性碳基熱源。
如在此所使用者,名詞「碳基熱源」係用來說明包括有主要為碳的熱源。
根據本發明之可燃性碳基熱源較佳為具有依可燃性碳基熱源之乾重的至少約50%、更佳為至少約60%、最佳為至少約80%之碳含量。
較佳的是,根據本發明之可燃性熱源具有約20%與約80%之間、更佳為至少約40%與約60%之間的多孔率。
根據本發明之可燃性熱源較佳為包括有在可燃性熱源之第一部的點燃期間釋出能量的至少一個點燃助劑。
在本實施例中,藉至少一個點燃助劑在可燃性熱源之第一部的點燃期間釋出能量在可燃性熱源之燃燒的第一階段期間直接地造成溫度「飆升」。此可在可燃性熱源之第二部的溫度曲線中反映出來。
如上述,如在此所使用的名詞「點燃助劑」並不包含羧酸之鹼金屬鹽(如鹼金屬檸檬酸鹽、鹼金屬醋酸鹽、及鹼金屬琥珀酸鹽)、鹼金屬鹵鹽(如鹼金屬氯鹽)、鹼金屬碳酸鹽、或鹼金屬磷酸鹽。如第9圖所示,即使當相
對於可燃性熱源之總重量係為大量時,此鹼金屬燒鹽在可燃性熱源之點燃期間並不釋出足夠的能量以在可燃性熱源之燃燒的第一階段期間造成溫度「飆升」。
根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個點燃助劑,其包含在可燃性熱源之第一部的點燃期間釋出能量的單一元素或化合物。例如,在某些實施例中,根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個富含能量材料,此材料包含在可燃性熱源之第一部的點燃期間與氧氣發生放熱反應之單一元素或化合物。適當的富含能量材料包含但不限定於鋁、鐵、鎂及鋯。
或者/除此之外,根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個點燃助劑,其包含在可燃性熱源之第一部的點燃期間彼此反應以釋出能量的二或多種元素或化合物。例如,在某些實施例中,根據本發明之可燃性熱源可包括一或多種鋁熱劑或鋁熱劑複合物,其等包含如金屬之還原劑,及如金屬氧化物之氧化劑,其等互相反應以在可燃性熱源之第一部的點燃期間釋出能量。適當的金屬之例包含但不限定於鎂,且適當的金屬氧化物之例子包含但不限定於氧化鐵(Fe2O3)及氧化鋁(Al2O3)。
在其它實施例中,根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個點燃助劑,其包含在可燃性熱源之第一部的點燃期間進行放熱反應的其他材料。適當的金屬可例如包含但不限定於金屬間互相化合及二金屬的材料、金屬碳化物、及金屬氫化物。
根據本發明之可燃性熱源包括在可燃性熱源之第一
部的點燃期間釋出氧氣的至少一個點燃助劑。
在本實施例中,藉至少一個點燃助劑在可燃性熱源之第一部的點燃期間釋出氧氣,藉提高可燃性熱源之燃燒速率在可燃性熱源之燃燒的第一階段期間,間接地造成溫度「飆升」。此可在可燃性熱源之第二部的溫度曲線中反映出來。
例如,根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個氧化劑,其分解而在可燃性熱源之第一部的點燃期間釋出氧氣。根據本發明之可燃性熱源可包括有機氧化劑、無機氧化劑、或其等之結合。適當之氧化劑之例子包含但不限定於:硝酸鹽,如硝酸鉀、硝酸鈣、硝酸鍶、硝酸鈉、硝酸鋇、硝酸鋰、硝酸鋁、及硝酸鐵;亞硝酸鹽;其他有機及無機氮化物;氯酸鹽,如氯酸鈉、氯酸鉀;過氯酸鹽,如過氯酸鈉;亞氯酸鹽;溴酸鹽,如溴酸鈉、及溴酸鉀;過溴酸鹽;亞溴酸鹽;硼酸鹽,如硼酸鈉、及硼酸鉀;鐵酸鹽,如鐵酸鋇;亞鐵酸鹽;錳酸鹽,如錳酸鉀;過錳酸鹽,如過錳酸鉀;有機過氧化物,如過氧化苯甲醯、及過氧化丙酮;無機過氧化物,如過氧化氫、過氧化鍶、過氧化鎂、過氧化鈣、過氧化鋇、過氧化鋅、及過氧化鋰;超氧化物,如超氧化鉀、及超氧化鈉;碘酸鹽;過碘酸鹽;亞碘酸鹽;硫酸鹽;亞硫酸鹽;其他亞砜;磷酸鹽;亞磷酸鹽;及亞磷酸酯。
或者/除此之外,根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個氧儲存或隱藏材料,其在可燃性熱源之第一部的點燃期間釋出氧氣。根據本發明之可燃性熱源可包括一
或多個氧儲存或隱藏材料,其藉著包覆封裝、物理吸附、化學吸附、結構改變或其等之結構而儲存或釋出氧氣。
適當的氧儲存或隱藏材料之例子包含但不限定於:金屬表面,如金屬銀或金屬金表面;混合的金屬氧化物;分子篩;沸石;金屬-有機架構;共價有機架構;尖晶石;及鈣鈦礦。
根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個點燃助劑,包含在可燃性熱源之第一部點燃的期間釋出氧氣的單一元素或化合物。或者/除此之外,根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個點燃助劑,其包含在可燃性熱源之第一部點燃的期間可互相反應以釋出氧氣的二或多種元素或化合物。
根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個點燃助劑,其在可燃性熱源之第一部點燃的期間釋出能量及氧氣兩者。例如,根據本發明之可燃性熱源可包括一或多種氧化劑,其在可燃性熱源之第一部點燃的期間會分解放熱以釋出氧氣。
或者/除外,根據本發明之可燃性熱源可包括在可燃性熱源之第一部點燃的期間釋出能量之一或多個第一點燃助劑,及與一或多個第一點燃助劑不同的一或多個第二點燃助劑,其在可燃性熱源之第一部點燃的期間釋出氧氣。
在一個實施例中,根據本發明之可燃性熱源包括至少一種具有小於約600℃、更佳為小於約400℃之熱分解溫度的金屬硝酸鹽。
較佳的是,至少一種金屬硝酸鹽具有在約150℃與約600℃之間、更佳為在約200℃與約400℃之間的熱分解溫度。
在此實施例中,當可燃性熱源之第一部曝露於習知的黃燄打火機或其他點燃機構時,至少一種金屬硝酸鹽分解一釋出氧氣及能量。此造成可燃性熱源之溫度的初期飆升且協助可燃性熱源之點燃。在至少一種金屬硝酸鹽完全分解之後,可燃性熱源繼續在較低溫度下燃燒。
至少一種金屬硝酸鹽之包含有利地造成可燃性熱源之點燃可在內部被啟動,且不只在其表面的一點。較佳的是至少一種金屬硝酸鹽大致均勻地分佈在整個可燃性熱源。
如前面所解釋,在使用時,由於至少一種金屬硝酸鹽之分解使可燃性熱源在其第一部點燃的期間之溫度飆升,被反映在可燃性熱源之第二部的溫度增加到第一「飆升」溫度一事上。在使用於根據本發明之煙品時,此有利地確保有足夠的熱從可燃性熱源被傳遞到煙品的氣溶膠形成材料,以在其初期噴煙的期間產生可接受的氣溶膠。
亦如前面所敘述,在至少一種金屬硝酸鹽分解之後的可燃性熱源之溫度隨後之降低,亦反映在可燃性熱源之第二部的溫度之降低到第二「巡航」溫度一事上。在使用於根據本發明之煙品時,此有利地確保煙品之氣溶膠產生基材不致熱劣化或燃燒。
由至少一種金屬硝酸鹽之分解造成溫度之飆升的程
度及期間,能有利地由可燃性熱源中之至少一種金屬硝酸鹽的性質及量而控制。
較佳的是,至少一種金屬硝酸鹽係以可燃性熱源之乾重約20%與約50%之間的量存在於可燃性熱源中。
較佳的是,至少一種金屬硝酸鹽係從包含下列之群中選出: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。
較佳的是,根據本發明之可燃性熱源包括至少兩種不同的金屬硝酸鹽。
在一個實施例中,根據本發明之可燃性熱源包括硝酸鉀、硝酸鈣、及硝酸鍶。較佳的是,硝酸鉀係以可燃性熱源之乾重約5%與約15%之間的量存在,硝酸鈣係以可燃性熱源之乾重的約2%與約10%之間的量存在,且硝酸鍶係以可燃性熱源之乾重的約15%與約25%之間的量存在。
在另一實施例中,根據本發明之可燃性熱源包括至少一種過氧化物或超氧化物,其主動地使氧氣在少於約600℃、更佳為少於約400℃的溫度逐步形成。
較佳的是,至少一種過氧化物或超氧化物主動地使氧氣在約150℃與約600℃之間、更佳為在約200℃與約400℃之間、最佳為在約350℃的溫度逐步形成。
在使用時,當可燃性熱源之第一部被曝露於習知的黃燄打火機或其他點燃機構時,至少一種過氧化物或超氧化物分解以釋出氧氣。此造成可燃性熱源之溫度之初期飆升。在至少一種過氧化物或超氧化物完全分解之
後,可燃性熱源繼續在一較低溫度下燃燒。
至少一種過氧化物或超氧化物之含入有利地造成可燃性熱源之點燃在內部被啟動,不只是在其表面的一點。較佳的是,至少一種過氧化物或超氧化物係大致均勻地分佈在整個可燃性熱源。
如前面所敘述,在使用時由於至少一種過氧化物或超氧化物之分解造成可燃性熱源在其第一部之點燃時之溫度的飆升,被反映在可燃性熱源之第二部的溫度增加到第一「飆升」溫度一事上。在使用於根據本發明之煙品時,此有利地確保有足夠的熱從可燃性熱源被傳遞到煙品的氣溶膠形成材料,以在其初期噴煙的期間產生可接受的氣溶膠。
亦如前面所敘述,在至少一種過氧化物或超氧化物分解之後的可燃性熱源之溫度隨後之降低,亦反映在可燃性熱源之第二部的溫度之降低到第二「巡航」溫度一事上。在使用於根據本發明之煙品時,此有利地確保煙品之氣溶膠產生基材不致熱劣化或燃燒。
由至少一種過氧化物或超氧化物之分解造成溫度之飆升的程度及期間,能有利地由可燃性熱源中之至少一種過氧化物或超氧化物的性質及量而控制。
至少一種過氧化物或超氧化物係以可燃性熱源之乾重的約20%與約50%之間、更佳為約30%與約50%之間的量存在於可燃性熱源中。
用於包含在根據本發明之可燃性熱源中之適當的過氧化物或超氧化物包含但不限定於: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、及超氧化鈉。
較佳的是,至少一種過氧化物或超氧化物係從包含下列之群中選出:過氧化鈣、過氧化鍶、過氧化鎂、過氧化鋇及其等之結合。至少一種過氧化物或超氧化物之含入尤其在根據本發明之可燃性熱源係可燃性碳基熱源之情況時較受採用。
根據本發明之可燃性熱源可從一或多種適當的含碳材料製成。適當的含碳材料在本技術中係習知的,其可包含但不限定於碳粉。
若需要的話,一或多種結合劑能與一或多種含碳材料結合。一或多種結合劑可為有機結合劑、無機結合劑或其等之結合。適當的已知有機結合劑包含但不限制於:膠,例如古亞膠;改質纖維素及纖維素衍生物,例如甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、及羥丙基甲基纖維素;小麥粉;澱粉;糖;蔬菜油;及其等之結合。
適當的已知無機結合劑包含但不限制於:膠狀黏土及高嶺石;鋁矽酸鹽衍生物,例如水泥、鹼活化化鋁矽酸鹽;鹼矽酸鹽,如矽酸鈉及矽酸鉀;石灰石衍生物,例如石灰及含水石灰;鹼土化合物及衍生物,例如氧化鎂水泥、硫酸鎂、硫酸鈣、磷酸鈣、及磷酸二鈣;及鋁化合物及衍生物,例如硫酸鋁。
在一個實施例中,根據本發明之可燃性熱源係由下列之混合物形成:改質纖維素,例如羧甲基纖維素;麵
粉例如小麥粉;及糖,例如從甜菜提煉的白晶糖。
在另一實施例中,根據本發明之可燃性熱源係由碳粉、如羧甲基纖維素之改質纖維素、及任意之膠狀黏土的混合物製成。
取代/除了一或多種結合劑之外,其他添加物亦可與一或多種含碳材料結合,以改善可燃性熱源之特性。適當的添加物包含但不限定於:促進可燃性熱源之凝固的添加物(例如燒結助劑,如碳酸鈣)、促進可燃性熱源之燃燒的添加物(例如鉀;及如鉀鹽之鹼金屬燒鹽,如氯化鉀及檸檬酸鉀)、及促進由可燃性熱源之燃燒產生的一或多種氣體之分解的添加物,如氧化銅(CuO)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鐵矽酸鹽粉末及氧化鋁(Al2O3)之催化劑。
一或多種含碳材料較佳為與一或多種結合劑及其他添加物混合,並含入及預先形成為所要形狀。一或多種含碳材料、一或多種結合劑及其他添加物之混合物可使用任何適當的已知陶瓷形成方法,如滑動鑄造、擠出、射出成型、及模壓製而預先形成為所要形狀。較佳的是,混合物計係藉壓製或擠出預先形成為所要形狀。
較佳的是,一或多種含碳材料、一或多種結合劑及其他添加物之混合物預先形成為圓柱棒。但是須了解,一或多種含碳材料、一或多種結合劑及其他添加物之混合物可被預先形成為其他所要形狀。
在形成之後,圓柱棒或其他所要形狀宜被乾燥,以減少其濕分含量。
在熱源生產過程之第一實施例中,被乾燥後的圓柱
棒在非氧化環境中且在足以將存在的一或多種結合劑碳化的溫度下被熱分解,並大致消除任何在圓柱棒或其他形狀中的揮發物。較佳的是,圓柱棒或其他所要形狀在氮氣環境中且在約700℃與約900℃之間的溫度下被熱分解。至少一種金屬硝酸鹽可被加入根據本發明之可燃性熱源中,此係藉著將至少一種金屬硝酸鹽之前驅體包含到一或多種含碳材料、一或多種結合劑及其他添加物之混合物中,然後藉著以硝酸之水溶液處理已熱分解後且預先形成的圓柱棒或其他形狀,將至少一種金屬硝酸鹽之前驅體轉換為在原位置的至少一種金屬硝酸鹽。
至少一種金屬硝酸鹽之前驅體可為任何金屬或含有金屬之化合物,如金屬氧化物或金屬碳酸鹽,其與硝酸反應而形成金屬硝酸鹽。適當的金屬硝酸鹽前驅體包含但不限定於碳酸鈣、碳酸鉀、氧化鈣、碳酸鍶、碳酸鋰、及白雲石(碳酸鈣鎂)。
較佳的是,硝酸之水溶液的濃度係在根據重量的約20%與約50%之間,更佳為根據重量的約30%與約40%之間。與轉換至少一種金屬硝酸鹽前驅體成至少一種金屬硝酸鹽之同時,以硝酸處理根據本發明之可燃性熱源有利地強化可燃性熱源之多孔率,藉以提高其表面積而活化碳結構且造成至少一種金屬硝酸鹽在可燃性熱源整體上大致均質的分佈。
硝酸之水溶液可另包括具有小於約400℃之熱分解溫度的一或多種可溶於水之金屬硝酸鹽。例如,硝酸之水溶液可另包括硝酸鉀。與轉換至少一種金屬硝酸鹽前
驅體成至少一種金屬硝酸鹽之同時,以包含一或多種考溶於水金屬硝酸鹽的硝酸處理根據本發明之可燃性熱源,有利地以一或多種大致可溶於水之硝酸鹽滲透可燃性熱源。
或者/除此之外,至少一種金屬硝酸鹽可被加入根據本發明之可燃性熱源藉著含有至少一種金屬硝酸鹽的溶液直接滲透已熱分解的預先形成之形狀。
較佳的是,根據本發明之可燃性熱源以至少一種金屬硝酸鹽的水溶液滲透。在本發明之一特別較佳實施例中,根據本發明之可燃性熱源以包括硝酸鉀、硝酸鈣、及硝酸鍶的的水溶液滲透。
根據本發明之可燃性熱源較佳為以包括至少一種金屬硝酸鹽的水溶液滲透。較佳的是,至少一種金屬硝酸鹽具有在25℃時至少約30g/100mL的水溶解率。
然而必須了解的是,根據本發明之可燃性熱源可另以包括至少一種金屬硝酸鹽的非水性溶液滲透。
在熱源生產過程之第二實施例中,一或多種含碳材料、一或多種結合劑、其他添加物、及至少一種點燃助劑被混亂且藉著壓製或擠出播形成所要形狀而不須熱分解步驟。此方法較佳為被使用在至少一種點燃助劑包括從包含過氧化物、鋁熱劑、金屬間反應劑、鎂、鋁、及鋯的群中選出的一或多種材料之情況。
較佳的是根據本發明之可燃性熱源,在以包括至少一種金屬硝酸鹽的溶液滲透之前,具有約300mg與約500mg之間、更佳為約400mg與約450mg之間的質量。
可燃性熱源之多孔率在其等之點燃及燃燒特性具有相當的衝擊。根據本發明之可燃性熱源較佳為具有約20%與約80%之間、更佳為約20%與約60%之間的多孔率。在可燃性熱源包括有至少一種金屬硝酸鹽時,此可有利地使氧氣以似至少一種金屬硝酸鹽分解且進行燃燒而足以支撐燃燒的速率擴散到可燃性熱源之質量中。
所需的多孔率在根據本發明之可燃性熱源的生產期間使用習知的方法及技術可隨即達成,且可藉汞壓式孔洞分佈分析儀及氦比重瓶以周知方式測定。
例如,具有約20%與約80%之間的多孔率之根據本發明之可燃性熱源可藉包括有含碳材料及一或多種適當的習知細孔形成劑之混合物的熱分解來製備。適當的習知細孔形成劑包含但不限定於玉米、纖維素片、硬脂酸酯、碳酸鹽、聚乙烯及聚丙烯珠、木球及軟木。
或者/除此之外,根據本發明之可燃性熱源能以一種酸處理以達到所要的多孔率。
有利地,根據本發明之可燃性熱源具有約0.6g/cm3與約1.0g/cm3之間的表觀密度。
根據本發明之可燃性熱源可為「盲」的可燃性熱源。
如在此使用者,名詞「盲的可燃性熱源」用來指不包含任何縱向空氣流通道的可燃性熱源。如在此使用者,名詞「縱向空氣流通道」用來指通過可燃性熱源之內部且沿著可燃性熱源之整個長度延伸的孔。
或者,根據本發明之可燃性熱源可包括至少一個縱向空氣流通道。例如,根據本發明之可燃性熱源包括一
個、兩個、或三個縱向空氣流通道。在此實施例中,根據本發明之可燃性熱源較佳為包括單一、更佳為單一之大致中心縱向空氣流通道。單一縱向空氣流通道之直徑較佳為在約1.5mm與約3mm之間。
根據本發明之可燃性熱源之至少一個空氣流通道的內表面可為局部或整體被塗佈。較佳的是,塗層係覆蓋所有空氣流通道之內表面。
較佳的是,塗層包括固體微粒物之層且大致為可透過空氣。有利地,大致為可透過空氣的塗層係屬低的熱傳導性。塗層可由大致熱穩定且在可燃性熱源之燃燒溫度下不可燃的一或多種適當的材料形成。適當的材料在本技術中係習知且包含如黏土、金屬氧化物,如氧化鐵、礬土、太白、矽土、矽土-礬土、二氧化鋯及二氧化鈰、沸石、磷酸鋯、及其他陶瓷材料或其等之組合。較佳的塗佈材料包含黏土、玻璃及氧化鐵。若需要的話,催化成分如促進一氧化碳之氧化為二氧化碳的成分可被加入到塗佈材料中。適當的催化成分如白金、鈀、過渡金屬及其等之氧化物。
較佳的是,塗層具有約30微米與約200微米之間、更佳為約50微米與約150微米之間的厚度。
塗層可藉任何適當的方法,例如US-A-5,040,551所述的方法,被塗佈到可燃性熱源之至少一個空氣流通道的內表面。例如,每一縱向空氣流通道的內表面能以塗層之溶液或懸浮液被噴灑、淋濕或噴漆。或者,塗層可藉一嵌入內襯到一或多個縱向空氣流通道而提供。例
如,一大致空氣可透過的中空管可被嵌入每一縱向空氣流通道中。
在一個實施例中,當可燃性熱源被擠出時,塗層藉WO-A2-2009/074870所敘述的壓製而被施加到至少一個空氣流通道的內表面。
隨意地,根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個、較佳為高達且包含六個沿著可燃性熱源之整個周邊延伸的縱向溝。若需要的話,根據本發明之可燃性熱源可包括一或多個縱向溝及至少一個空氣流通道。或者,根據本發明之可燃性熱源可為包含一或多個縱向溝之盲可燃性熱源。
根據本發明之可燃性熱源特別適合於用在WO-A-2009/022232所揭示的煙品。然而須了解的是,根據本發明之可燃性熱源亦可被使用在具有不同結構的煙品。
根據本發明之煙品可包括根據本發明之可燃性熱源及位於可燃性熱源依之正下游的氣溶膠產生基材。在本實施例中,氣溶膠產生基材可接觸可燃性熱源之第二部。
或者,根據本發明之煙品可包括根據本發明之可燃性熱源及位於可燃性熱源依之正下游的氣溶膠產生基材,其中氣溶膠產生基材係與可燃性熱源隔離。
較佳的是,根據本發明之煙品包括被包覆於熱傳導及限氧性抗燃燒包材中的根據本發明之可燃性熱源。
較佳的是,根據本發明之煙品的可燃性熱源之至少一後部被包覆於抗燃燒包材中。
根據本發明之煙品可包括沿著大致其整個長度被包
覆在抗燃燒包材中的根據本發明之可燃性熱源。
然而,較佳為僅根據本發明之煙品的可燃性熱源之至少一後部被包覆於抗燃燒包材中,使得可燃性熱源之前部不被包覆於抗燃燒包材中。
較佳的是,不被包覆於抗燃燒包材中之可燃性熱源之前部係長度在約4mm與約15mm之間更佳為長度在約4mm與約8mm之間。
較佳的是,被包覆於抗燃燒包材中之可燃性熱源之後部係長度在約2mm與約8mm之間更佳為長度在約3mm與約5mm之間。
較佳的是,可燃性熱源之至少一後部及根據本發明之煙品的氣溶膠產生基材之至少一前部被包覆於抗燃燒包材中。在此實施例中,抗燃燒包材係在可燃性熱源之至少一後部的周圍及在煙品的氣溶膠產生基材之至少一前部的周圍且與其等直接接觸。如前面所述,在抗燃燒包材係熱傳導的情況,抗燃燒包材係因而提供煙品之此等兩元件之間的連結。
可燃性熱源之至少一後部及根據本發明之煙品的整個氣溶膠產生基材可被包覆於抗燃燒包材中。
但是,較佳為僅根據本發明之煙品的氣溶膠產生基材之前部被包覆於抗燃燒包材中,使得氣溶膠產生基材之後部不被包覆於抗燃燒包材中。
較佳的是,不被包覆於抗燃燒包材中之氣溶膠產生基材的後部長度為至少約3mm。換言之,氣溶膠產生基材較佳為延伸在可燃性熱源之外的下游至少約3mm。
較佳的是,氣溶膠產生基材具有約5mm與約20mm之間、更佳為約8mm與約12mm之間的長度。較佳的是,被包覆於抗燃燒包材中之氣溶膠產生基材之前部係長度為約2mm與10mm之間,更佳為長度在約3mm與8mm之間,最佳為長度在約4mm與6mm之間。較佳的是,不被包覆於抗燃燒包材中之氣溶膠產生基材之後部係長度為約3mm與10mm之間。換言之,氣溶膠產生基材較佳為延伸在可燃性熱源之外的下游至少約3mm與10mm之間。更佳為,氣溶膠產生基材延伸在可燃性熱源之外的下游至少約4mm。
較佳的是根據本發明之煙品的氣溶膠產生基材包括至少一個氣溶膠形成劑及反應於加熱可射出揮發性化合物的材料。氣溶膠可為可見或不可見且包含蒸氣及氣體及凝縮蒸氣的液滴。
至少一個氣溶膠形成劑可為任何適當之已知的化合物或化合物之混合物,在使用時可促進濃密且穩定的氣溶膠之形成且大致在操作溫度下可抵抗熱劣化。適當的氣溶膠形成劑在本技術中為習知且包含如多元醇;多元醇之酯,如單、雙或三乙酸甘油酯;及單、雙或聚羧酸之脂肪酸酯,如十二烷二酸二甲酯及十四烷二酸二甲酯。使用在根據本發明之煙品中的較受採用之氣溶膠形成劑係多元醇或其混合物,如三甘醇、1,3-丁二醇、及最受採用的甘油。
較佳的是,反應於加熱可射出揮發性化合物的材料係工廠基材料的充填,更佳為均質化之工廠基材料的充
填。例如,氣溶膠產生基材可包括一或多種由工廠衍生的材料,其包含但不限定於:煙草、茶葉,如綠茶、西洋薄荷、月桂、桉樹、羅勒、鼠尾草、馬鞭草、及青蒿。
工廠基材料可包括添加物,其包含但不限定於:保濕劑、芳香劑及其等之混合物。較佳的是,工廠基材料主要包括煙草材料,最受採用係均質化煙草材料。
根據本發明之煙品較佳為另包括在氣溶膠產生基材下游之膨脹室。膨脹室之加入有利地使藉著從可燃性熱源傳遞到氣溶膠產生基材的熱所產生的氣溶膠進一步被冷卻。膨脹室亦有利地使根據本發明之煙品的整體長度經由膨脹室之長度的適當選擇而被調整到一所要值,例如到類似於傳統香煙之長度。較佳為膨脹室係長形中空管。
根據本發明之煙品亦可另包括在氣溶膠產生基材下游的煙嘴,且存在之處係在膨脹室之下游。煙嘴例如可包括具有一或多段的濾嘴。濾嘴可包括醋酸纖維素、紙、或其他適當已知過濾材料的一或多段。較佳的是,整體煙嘴係屬低過濾效率,更佳為屬很低過濾效率。或者/除此之外,濾嘴可包括一或多段,含有吸收劑、吸附劑、芳香劑、及其他氣溶膠改質劑、及使用在傳統香煙的濾嘴中添加物、或其等之結合。
若需要的話,通風可設置在根據本發明之煙品的可燃性熱源之下游地點。例如,若存在的話,通風可被設在沿著根據本發明之煙品的一體煙嘴之地點。
根據本發明之煙品可使用已知方法及機械被組合。
本發明將僅以例子方式參照附圖進一步說明,附圖中。
在第2a、2b、3a、4a、4b、5a、7、8、9a、9b、10、11、12及13圖之曲線圖中,時間零點係指第一次噴煙之時間。
第1圖所示之煙品2具有70mm之整體長度,7.9mm之直徑,且包括根據本發明之可燃性熱源4、氣溶膠產生基材6、長形膨脹室8及煙嘴10。如第1圖所示,可燃性熱源4、氣溶膠產生基材6、長形膨脹室8、煙嘴10係搭接同軸地對齊且被包覆在低透氣性之香煙紙12的外包材中。
可燃性熱源4之長度為11mm且直徑為7.8mm,且包括一圓形橫截面且縱向延伸通過可燃性熱源4之中心空氣流通道16。一大致不透氣、抗熱、局部燒結具有80μm之厚度的玻璃塗層14,其被設置在直徑為2mm之中心空氣流通道16的內表面上。
長度為10mm且直徑為7.8mm且具有0.8g/cm3之密度的氣溶膠產生基材6係位於可燃性熱源4之正下游。
氣溶膠產生基材6包括均質化煙草材料18之圓柱形栓塞,其包括作為氣溶膠形成劑之甘油且被濾嘴塞包材20包覆。均質化煙草材料18由擠出後煙草材料之縱向對齊的長絲組成。
一抗燃燒包材22包由厚度為20微米、長度為9mm且直徑為7.8mm之鋁箔管覆組成,並與長度為4mm之
可燃性熱源4的後部4b及長度為5mm之氣溶膠產生基材6的前部6a接觸。如第1圖所示,長度為7mm之可燃性熱源4的前部4a及長度為5mm之氣溶膠產生基材6的後部6b不被抗燃燒包材22包覆。
長度為42mm且直徑為7.8mm之長形膨脹室8係位於氣溶膠產生基材6的下游且包括一圓柱形開放端之紙板管24。長度為7mm且直徑為7.8mm之煙品2的煙嘴10位於長形膨脹室8之下游且包括藉由濾嘴塞絲束28包住且很低過濾效率的醋酸纖維絲束26。煙嘴10藉由加裝的頂紙(未圖示)包覆。
在使用時,消費者點燃可燃性熱源4且然後將空氣抽拉通過中心空氣流通道16往下游朝向煙嘴10。氣溶膠產生基材6的前部6a主要藉由通過可燃性熱源4之不燃燒後部4b及抗燃燒包材22加熱。當空氣通過中心空氣流通道16時,被抽吸的空氣被加熱且然後藉由對流加熱氣溶膠產生基材6。氣溶膠產生基材6之加熱釋出包含來自氣溶膠產生基材18的氣溶膠形成劑之揮發及半揮發性化合物,當空氣流動通過氣溶膠產生基材時揮發及半揮發性化合物被帶動於加熱抽吸空氣中。被加熱之空氣及被帶動的化合物往下游通過膨脹室8,冷卻且凝縮而形成氣溶膠,在約周遭溫度下通過煙嘴進入消費者口中。
為了製造煙品2,抗燃燒包材22之矩形件被膠合到香煙紙12。可燃性熱源4、氣溶膠產生基材6之栓塞、及膨脹室8係適當地對齊且位於具附加抗燃燒包材22
的香煙紙12上。具附加抗燃燒包材22的香煙紙12被包覆在可燃性熱源4的後部4b周圍,氣溶膠產生基材6及膨脹室8被膠合。煙嘴10使用習知的濾嘴結合技術與膨脹室的開放端接觸。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構之本發明之第一實施例的煙品係使用根據例1生產的本發明之第一實施例的可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構之本發明之第二實施例的煙品係使用根據例2生產的本發明之第二實施例的可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構之本發明之第三實施例的煙品係使用根據例3生產的本發明之第三實施例的可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構之本發明之第四實施例的煙品係使用根據例4生產的本發明之第四實施例的可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構之本發明之第五實施例的煙品係使用根據例5生產的本發明之第五實施例的可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構之本發明之第六實施例的煙品係使用根據例5生產的本發明之第五實施例的可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構第一比較煙品係使用根據例5生產的第一比較例可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構第二比較例煙
品係使用根據例5生產的第二比較例可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構之本發明之第七實施例的煙品係使用根據例6生產的本發明之第七實施例的可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構之本發明之第八實施例的煙品係使用根據例7生產的本發明之第八實施例的可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構之本發明之第九實施例的煙品係使用根據例8生產的本發明之第九實施例的可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構第三比較煙品係使用根據例9生產的第三比較例可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構第四比較例煙品係使用根據例9生產的第四比較例可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構第五比較煙品係使用根據例10生產的第五比較例可燃性熱源而組合。
具有顯示於第1圖及上面說明的結構第六比較例煙品係使用根據例10生產的第六比較例可燃性熱源而組合。
根據本發明之第一實施例的可燃性熱源係藉混合525g之碳粉、225g之碳酸鈣(CaCO3)、51.75g之醋酸鉀、84g之改質纖維素、276g之麵粉、141.75g之糖、及具
有579g之去離子化水21g之玉米油以形成水性泥漿而製備。
水性泥漿然後通過具有直徑為8.7mm之圓形橫截面的中心模孔被擠出,以形成具長度為約20-22cm及直徑為約9.1-9.2mm的圓柱桿。單一縱向空氣流動通道藉一安裝在模孔中心且具外徑為約2mm之圓形橫截面的心軸而形成在圓柱桿中。在圓柱桿之擠出的期間,玻璃塗膜泥漿被泵唧通過一延伸通過心軸之中心的進給通道,以在單一縱向空氣流動通道之內表面形成約150-300微米的薄塗膜。
圓柱桿在約20-25℃、40-50%相對濕度下被乾燥約12小時與約72小時之間,且然後在750℃於氮氣環境中被熱分解約240分鐘。
在熱分解之後,圓柱桿使用研磨機切斷且形成一預定直徑,以形成具有約11mm之長度、7.8mm之直徑及約400mg之乾燥質量的個別可燃性熱源。
個別之可燃性熱源在130℃被乾燥約1小時,然後被置於具有38重量百分率的濃度且以硝酸鉀(KNO3)飽和化的硝酸之水溶液中。
在約5分鐘後,個別之可燃性熱源從溶液中移除且在130℃被乾燥約1小時。
在乾燥後,個別之可燃性熱源再次被置於具有38重量百分率之濃度且以硝酸鉀(KNO3)飽和化的硝酸之水溶液中。
在約5分鐘後,個別之可燃性熱源從溶液中移除且
在130℃被乾燥約1小時,然後在160℃約1小時,最後在200℃約1小時。
被乾燥後的個別之可燃性熱源具有點燃助劑(硝酸鉀),含量為可燃性熱源之乾重的約39%。
根據本發明之第一實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的上游端點燃時係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果被顯示在第2a圖。
根據本發明之第一實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在隨後可燃性熱源的燃燒的期間係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果被顯示在第2b圖。
根據本發明之第一實施例的煙品之氣溶膠產生基材之溫度,在可燃性熱源的燃燒之期間係使用位於其氣溶膠產生基材的下游2mm之位置(第1圖之線P2所示)的附加於煙品表面的熱電偶來測量。結果被顯示在第3a圖。
根據本發明之第一實施例的煙品之每次噴煙的期間產生的氣溶膠之吸收,係使一具有一建置用來以320nm在近UV區記錄數據之光室(optical cell)的UV可見之光譜儀來測量。指示產生之氣溶膠的密度之結果被顯示在第3b圖。
為了產生第2a-3b圖所示之曲線,根據本發明之第
一實施例的煙品之可燃性熱源,係使用習知的黃燄打火機點燃。然後使用抽煙機以每30秒(噴煙頻率)噴2秒(噴煙期間)進行55ml(噴煙體積)之噴煙。
根據本發明之第二實施例的可燃性熱源係藉混合639g之碳粉、51.75g之醋酸鉀、195.5g之氧化銅(CuO)、111g之玉米、84g之改質纖維素、276g之麵粉、21g之玉米油及具579g去離子化水的141.75g之糖以形成水性泥漿而製備。
水性泥漿然後通過具有直徑為8.7mm之圓形橫截面的中心模孔被擠出,以形成具長度為約20-22cm及直徑為約9.1-9.2mm的圓柱桿。單一縱向空氣流動通道藉一安裝在模孔中心且具外徑為約2mm之圓形橫截面的心軸而形成在圓柱桿中。在圓柱桿之擠出的期間,玻璃塗膜泥漿被泵唧通過一延伸通過心軸之中心的進給通道,以在單一縱向空氣流動通道之內表面形成約150-300微米的薄塗膜。
圓柱桿在約20-25℃、40-50%相對濕度下被乾燥約12小時與約72小時之間,且然後在750℃於氮氣環境中被熱分解約240分鐘。
在熱分解之後,圓柱桿使用研磨機切斷且形成一預定直徑,以形成具有約11mm之長度、7.8mm之直徑及約425mg之乾燥質量的個別可燃性熱源。可燃性熱源之元素分析的結果被顯示於表1如下。
可燃性熱源之X光繞射分析顯示大部分的CuO在熱分解的期間被還原為Cu,仍有小部分之Cu2O及CuO之相態存在。
個別之可燃性熱源在130℃被乾燥約1小時,然後被置於包括有34重量百分率的硝酸鍶(Sr(NO3)2)、16重量百分率的硝酸鉀(KNO3)、及11重量百分率的硝酸鈣(Ca(NO3)2)*4H2O)之水溶液中,然後被預熱到約80℃與約85℃之間的溫度。
在約15分鐘後,個別之可燃性熱源從溶液中移除且被置於去離子水約5至30秒。然後個別之可燃性熱源從去離子水移除且被乾燥,首先在周遭溫度約1小時且然後在130℃約1小時。
被乾燥後的個別之可燃性熱源具有點燃助劑(硝酸鍶、硝酸鉀及硝酸鈣),含量為可燃性熱源之乾重的約33%。
根據本發明之第二實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的上游端點燃時係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所
示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果被顯示在第4a圖。
根據本發明之第二實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的隨後燃燒之期間使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線T1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果被顯示在第4b圖。
根據本發明之第二實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的燃燒期間使用位於可燃性熱源的下游2mm之位置(第1圖之線P2所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果被顯示在第5a圖。
根據本發明之第二實施例的煙品之每次噴煙的期間產生的氣溶膠之吸收,係使一具有建置用來以320nm在近UV區記錄數據之光室的UV可見之光譜儀來測量。指示產生之氣溶膠的密度之結果被顯示在第5b圖。
為了產生第4a-5b圖所示之曲線,根據本發明之第二實施例的煙品之可燃性熱源之上游端,係使用習知的黃燄打火機來點燃。然後使用抽煙機以每30秒(噴煙頻率)噴2秒(噴煙期間)進行55ml(噴煙體積)之噴煙。
第2a及4a圖各顯示在點燃時根據本發明之第1及第二實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,由於其中的金屬硝酸鹽之分解造成溫度快速上升到約650℃與約750℃之間。
在兩個實施例中,可燃性熱源中之碳的燃燒係與其中的金屬硝酸鹽之分解在相同時間從放置黃燄打火機的
可燃性熱源之上游傳播到可燃性熱源之整個長度。此可由於從可燃性熱源之上游端到其下游端的爆燃前方往下游移動,而藉可燃性熱源之表面的顏色變化清楚地顯示。
由金屬硝酸鹽之分解造成的溫度之初期飆升之後,根據本發明之第一及第二實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度有利地降低到約200℃與約350℃之間的溫度,如第2b及4b圖分別顯示。
如第3b及3b圖及第6b及6b圖顯示,由於其中的金屬硝酸鹽之分解造成根據本發明之第一及第二實施例的煙品之可燃性熱源的溫度飆升及快速點燃,有利地使煙品之氣溶膠產生基材的溫度快速提高到一程度,使得揮發性有機香味及氣味化合物從氣溶膠產生基材產生產生一充分的量,以產生感覺上可接受的氣溶膠作為第一次噴煙。
又,跟隨在金屬硝酸鹽之分解之後,根據本發明之第一及第二實施例的煙品之可燃性熱源的溫度降低,有利地確保煙品之氣溶膠產生基材的溫度不致到達使氣溶膠產生基材之燃燒或熱劣化產生之程度。
根據本發明之第三實施例的可燃性熱源係藉混合750g之碳粉、51.75g之醋酸鉀、84g之改質纖維素、276g之麵粉、141.75g之糖及具有579g之去離子化水的21g之玉米油,以形成水性泥漿而製備。
然後水性泥漿通過具有直徑為8.7mm之圓形橫截面的中心模孔被擠出,以形成具長度為約20-22cm及直徑
為約9.1-9.2mm的圓柱桿。單一縱向空氣流動通道藉一安裝在模孔中心且具外徑為約2mm之圓形橫截面的心軸而形成在圓柱桿中。在圓柱桿之擠出的期間,玻璃塗膜泥漿被泵唧通過一延伸通過心軸之中心的進給通道,以在單一縱向空氣流動通道之內表面形成約150-300微米的薄塗膜。
圓柱桿在約20-25℃、40-50%相對濕度下被乾燥約12小時與約72小時之間,且然後在750℃於氮氣環境中被熱分解約240分鐘。
在熱分解之後,圓柱桿使用研磨機切斷且形成一預定直徑,以形成具有約11mm之長度、7.8mm之直徑及約425mg之乾燥質量的個別可燃性熱源,且然後在130℃乾燥約1小時。
如第6b及6b圖所示,具有從可燃性熱源之上游端測量的長度為9mm、直徑為約1.5mm與約1.8mm之間的四個等距隔開的縱溝,使用電鑽沿著每一個別的可燃性熱源的周圍外表面形成。以丙酮重量的1%之硝化纖維素結合劑及66%鋯的懸浮液,使用注射筒沿著個別可燃性熱源之周圍外表面施加到縱溝之每一個。
然後個別可燃性熱源在130℃乾燥約1小時。
被乾燥後的個別之可燃性熱源具有點燃助劑(鋯),含量為可燃性熱源之乾重的約20%。
根據本發明之第三實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的上游端點燃時係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所
示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。
根據本發明之第三實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,亦可在燃性熱源的隨後燃燒之期間使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。
在兩種情況中,根據本發明之第三實施例的煙品之可燃性熱源係使用習知的黃燄打火機來點燃。然後使用抽煙機以每30秒(噴煙頻率)噴2秒(噴煙期間)進行55ml(噴煙體積)之噴煙。
在點燃時,根據本發明之第三實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,由於設在可燃性熱源之周圍的四個縱溝內的鋯與氧氣的反應而提高到約500℃。如下列之反應方程式所示,此反應係高度放熱且產生惰性的氧化鋯微粒:Zr+O2→ZrO2+△E(-1081kJ/mol)
如第6b所示,四個縱溝並不從可燃性熱源之上游端延伸到下游端,其等並不延伸於根據本發明之第三實施例的煙品之抗燃燒包材之下方。在本實施例中,鋯與氧氣反應造成的可燃性熱源之上游端之點燃所產生的熱,會藉著傳導通過抗燃性包材而直接傳遞到氣溶膠產生基材。此有利地快速提高根據本發明之第三實施例的煙品之氣溶膠產生基材的溫度到到一程度,使得揮發性有機香味及氣味化合物從氣溶膠產生基材產生一充分的量,以產生感覺上可接受的氣溶膠作為第一次噴煙。
鋯與氧氣在可燃性熱源之縱溝中的放熱反應係充分
地富有能量,且熱通過抗燃性包材而傳遞到煙品的氣溶膠產生基材,故能量沿徑向被輻射到整個可燃性熱源。此啟動可燃性熱源中之碳的燃燒。
在鋯與氧氣反應形成氧化鋯造成的溫度之初期飆升之後,根據本發明之第三實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度亦有利地在可燃性熱源之隨後燃燒期間降低到約200℃與約400℃之間的溫度。跟隨在其內之鋯與氧氣反應之後,根據本發明之第三實施例的煙品之可燃性熱源的溫度降低,有利地確保根據本發明之第三實施例的煙品之氣溶膠產生基材的溫度不致到達使氣溶膠產生基材之燃燒或熱劣化產生之程度。
在上述本發明之第三實施例中,鋯係裝設在位於可燃性熱源的周圍的四個等距隔開的縱溝中。但是須了解,鋯及在可燃性熱源的上游端之點燃期間釋出能量的其他材料,可被放置或設置在位於本發明之可燃性熱源的周圍的超過或小於四個之等距隔開的縱溝中。
須了解,根據本發明之可燃性熱源可包括在其他位置之可燃性熱源的上游端之點燃期間釋出能量的一或多個材料。
根據本發明之第四實施例的可燃性熱源係藉混合135g之碳粉、150g之過氧化鈣(75%純度)、及具有180g之去離子化水的15g之羧甲基纖維素,以形成粒狀混合物而製備。
然後粒狀混合物通過具有直徑為7.6mm之圓形橫截
面的中心模孔被擠出,以形成具長度為約20-25cm及直徑為約7.8mm的圓柱桿。單一縱向空氣流動通道藉一安裝在模孔中心且具外徑為約2mm之圓形橫截面的心軸而形成在圓柱桿中。黏土塗佈泥漿被塗佈到單一縱向空氣流動通道之內表面,以在單一縱向空氣流動通道之內表面形成約150-300微米的薄塗膜。
圓柱桿在約20-25℃、40-50%相對濕度下被乾燥約12小時與約48小時之間。在乾燥後,圓柱桿被切斷以形成具有約13mm之長度、7.8mm之直徑的個別可燃性熱源。個別之可燃性熱源在130℃被乾燥約1小時。被乾燥後的個別可燃性熱源具有約500mg之質量。
被乾燥後的個別之可燃性熱源具有點燃助劑(過氧化鈣),含量為可燃性熱源之乾重的約38%。
根據本發明之第四實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的上游端點燃時係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果顯示在第7圖。
為了產生第7圖所示之曲線,根據本發明之第四實施例的煙品之可燃性熱源的上游端,係使用習知的黃燄打火機點燃。然後使用抽煙機以每30秒(噴煙頻率)噴2秒(噴煙期間)進行55ml(噴煙體積)之噴煙。
第7圖顯示在點燃時,根據本發明之第四實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,由於其中的過氧化鈣之分解造成快速上升到約500℃與約600℃之間。
可燃性熱源中之碳的燃燒係與其中的過氧化鈣之分解在相同時間從以黃燄打火機點燃的可燃性熱源之上游傳播到可燃性熱源之整個長度。此可由於從可燃性熱源之上游端到其下游端的爆燃前方往下游移動,而藉可燃性熱源之表面的顏色變化清楚地顯示。
在由過氧化鈣之分解造成的溫度之初期飆升之後,根據本發明之第四實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度有利地降低到約375℃以下。
由於其中的過氧化鈣之分解造成根據本發明之第四實施例的煙品之可燃性熱源的溫度飆升及快速點燃,有利地使煙品之氣溶膠產生基材的溫度快速提高到一程度,使得揮發性有機香味及氣味化合物從氣溶膠產生基材產生產生一充分的量,以產生感覺上可接受的氣溶膠作為第一次噴煙。
又,跟隨在過氧化鈣分解之後,根據本發明之第四實施例的煙品之可燃性熱源的溫度降低,有利地確保煙品之氣溶膠產生基材的溫度不致到達使氣溶膠產生基材之燃燒或熱劣化產生之程度。
具有表2顯示之點燃助劑(過氧化鈣)含量的根據本發明之第五實施例及第六實施例的可燃性熱源,係藉混合表2顯示之元素而如例4般製備,以形成一粒狀混合物。
具有表2顯示之點燃助劑(過氧化鈣)含量的第一比較例可燃性熱源及第二比較例可燃性熱源,亦藉混合表
2顯示之元素而如例4般製備,以形成一粒狀混合物。
根據本發明之(i)根據本發明之第五實施例的煙品;(ii)根據本發明之第六實施例的煙品;(iii)第一比較例煙品;及(iv)第二比較例煙品,之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的上游端點燃時係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果顯示在第8圖。
為了產生第8圖所示之曲線,根據本發明之(i)根據本發明之第五實施例的煙品;(ii)根據本發明之第六實施例的煙品;(iii)第一比較例煙品;及(iv)第2比較例煙品,之可燃性熱源的上游端,係使用習知的黃燄打火機點燃。然後使用抽煙機以每30秒(噴煙頻率)噴2秒(噴煙期間)進行55ml(噴煙體積)之噴煙。
第8圖顯示在點燃時,其中具有依可燃性熱源之乾重的約38%之過氧化鈣含量之本發明第五實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,由於過氧化鈣之分解而快速上升到約650℃與約750℃之間。
第8圖亦顯示在點燃時,其中具有依可燃性熱源之乾重的約30%之過氧化鈣含量之本發明第六實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,由於過氧化鈣之分解而快速上升到約450℃與約500℃之間。
但是,其中具有依可燃性熱源之乾重的約26%之過
氧化鈣含量之第一比較例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,及具有依可燃性熱源之乾重的約23%之過氧化鈣含量之第二比較例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,並不顯示溫度之「飆升」。
如第8圖所示,減少過氧化鈣在可燃性熱源中之含量,會減少在可燃性熱源的上游端點燃期間獲得的可燃性熱源的下游端的溫度「飆升」之程度。如第8圖亦顯示,減少過氧化鈣在可燃性熱源中之含量,會在可燃性熱源的上游端點燃期間增加可燃性熱源的下游端到達「飆升」溫度所需要的時間。
根據本發明之可燃性熱源必須包括依可燃性熱源之乾重之至少約20%量之點燃助劑。但是,第8圖顯示為了使本發明之可燃性熱源的第二部在其第一部之點燃時顯示所要的溫度「飆升」而必須包含的至少一種點燃助劑之量,視包含在可燃性熱源中之特定的至少一種點燃助劑而定,可大於依可燃性熱源之乾重的約20%。
根據本發明之第七實施例的可燃性熱源係藉混合180g之碳粉、90g之過氧化鈣(75%純度)、15g之鎂、及具有180g去離子化水的15g之羧甲基纖維素,以形成粒狀混合物而製備。
然後粒狀混合物通過具有直徑為7.6mm之圓形橫截面的中心模孔被擠出,以形成具長度為約20-25cm及直徑為約7.8mm的圓柱桿。單一縱向空氣流動通道藉一安裝在模孔中心且具外徑為約2mm之圓形橫截面的心軸
而形成在圓柱桿中。黏土塗佈泥漿被塗佈到單一縱向空氣流動通道之內表面,以在單一縱向空氣流動通道之內表面形成約150-300微米的薄塗膜。
圓柱桿在約20-25℃、40-50%相對濕度下被乾燥約12小時與約48小時之間。在乾燥後,圓柱桿被切斷以形成具有約13mm之長度、7.8mm之直徑的個別可燃性熱源。個別之可燃性熱源在130℃被乾燥約1小時。被乾燥後的個別可燃性熱源具有約500mg之質量。
被乾燥後的個別之可燃性熱源具有點燃助劑(過氧化鈣及鎂),含量為可燃性熱源之乾重的約28%。
根據本發明之第七實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的上游端點燃時係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果顯示在第9a圖。
根據本發明之第七實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的隨後燃燒之期間係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果顯示在第9b圖。
為了產生第9a及9b圖所示之曲線,根據本發明之第七實施例的煙品之可燃性熱源的上游端,使用習知的黃燄打火機點燃。然後使用抽煙機以每30秒(噴煙頻率)噴2秒(噴煙期間)進行55ml(噴煙體積)之噴煙。
第9a圖顯示在點燃時,根據本發明之第七實施例的
煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,由於其中的過氧化鈣之分解及鎂與氧氣之放熱反應造成快速上升到約600℃與約700℃之間。
可燃性熱源中之碳的燃燒係與其中的過氧化鈣之分解及其中之鎂與氧氣之反應在相同時間從以黃燄打火機點燃的可燃性熱源之上游傳播到可燃性熱源之整個長度。此可由於從可燃性熱源之上游端到其下游端的爆燃前方往下游移動,而藉可燃性熱源之表面的顏色變化清楚地顯示。
在由過氧化鈣之分解及鎂與氧氣之反應造成溫度之初期飆升之後,根據本發明之第七實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度有利地降低到約250℃與約400℃之間,如第9b圖所示。
由於其中的過氧化鈣之分解及鎂與氧氣之反應造成根據本發明之第七實施例的煙品之可燃性熱源的溫度飆升及快速點燃,能有利地使煙品之氣溶膠產生基材的溫度快速提高到一程度,使得揮發性有機香味及氣味化合物從氣溶膠產生基材產生產生一充分的量,以產生感覺上可接受的氣溶膠作為第一次噴煙。
又,跟隨在過氧化鈣分解及鎂與氧氣之反應之後,根據本發明之第七實施例的煙品之可燃性熱源的溫度降低,有利地確保煙品之氣溶膠產生基材的溫度不致到達使氣溶膠產生基材之燃燒或熱劣化產生之程度。
根據本發明之第八實施例的可燃性熱源係藉混合
525g之碳粉、225g之碳酸鈣(CaCO3)、51.75g之醋酸鉀、84g之改質纖維素、276g之麵粉、141.75g之糖及具579g之去離子化水的21g之玉米油,以形成水性泥漿而製備。
然後水性泥漿通過具有直徑為8.7mm之圓形橫截面的中心模孔被擠出,以形成具長度為約20-22cm及直徑為約9.1-9.2mm的圓柱桿。單一縱向空氣流動通道藉一安裝在模孔中心且具外徑為約2mm之圓形橫截面的心軸而形成在圓柱桿中。在圓柱桿之擠出的期間,玻璃塗膜泥漿被泵唧通過一延伸通過心軸之中心的進給通道,以在單一縱向空氣流動通道之內表面形成約150-300微米的薄塗膜。
圓柱桿在約20-25℃、40-50%相對濕度下被乾燥約12小時與約72小時之間,且然後在750℃於氮氣環境中被熱分解約240分鐘。
在熱分解之後,圓柱桿使用研磨機切斷且形成一預定直徑,以形成具有約11mm之長度、7.8mm之直徑及約400mg之乾燥質量的個別可燃性熱源。
個別之可燃性熱源在130℃乾燥約1小時且然後被置於具有38重量百分率之濃度且以硝酸鉀(KNO3)飽和化的硝酸之水溶液中。
在約5分鐘後,個別之可燃性熱源從溶液中移除且在130℃被乾燥約1小時。
在乾燥後,個別之可燃性熱源被放置在具有濃度0.98mol/L之氯酸鈉(NaClO3)的水性溶液中。
在約30秒之後,個別之可燃性熱源從溶液中移除且
在室溫被乾燥10分鐘,然後在120℃乾燥約1小時。
被乾燥後的個別可燃性熱源具有點燃助劑(硝酸鈣、硝酸鉀及氯酸鈉),含量為可燃性熱源之乾重的約30%與40%之間。
根據本發明之第八實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的上游端點燃時係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果被顯示在第10圖。
為了產生第10圖所示之曲線,根據本發明之第八實施例的煙品之可燃性熱源的上游端係使用習知的黃燄打火機來點燃。然後使用抽煙機以每30秒(噴煙頻率)噴2秒(噴煙期間)進行55ml(噴煙體積)之噴煙。
第10圖顯示,在點燃時,根據本發明之第八實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,由於其中的金屬硝酸鹽及金屬氯酸鹽的分解而快速提高到約650℃與約700℃之間。
在由金屬硝酸鹽及金屬氯酸鹽的分解造成的溫度之初期飆升之後,根據本發明之第八實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度亦有利地在可燃性熱源之隨後燃燒期間降低到約500℃以下。
根據本發明之第九實施例的可燃性熱源係藉混合35g之碳粉、35.9g之氧化鐵(Fe2O3)、16.4g之鎂、6g之皂此土、及具有73.3g去離子化水的6.7g之羧甲基纖維
素,以形成粒狀混合物而製備。
然後粒狀混合物通過具有直徑為7.6mm之圓形橫截面的中心模孔被擠出,以形成具長度為約20-25cm及直徑為約7.8mm的圓柱桿。
圓柱桿在約20-25℃、40-50%相對濕度下被乾燥約12小時與約48小時之間。在乾燥後,圓柱桿被切斷以形成具有約11mm之長度、7.8mm之直徑的個別可燃性熱源。個別之可燃性熱源在130℃被乾燥約1小時。被乾燥後的個別可燃性熱源具有約400mg之質量。
被乾燥後的個別之可燃性熱源具有點燃助劑(氧化鐵(Fe2O3)),含量為可燃性熱源之乾重的約52%。
根據本發明之第九實施例的煙品之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的上游端點燃時係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果顯示在第11圖。
為了產生第11圖所示之曲線,根據本發明之第九實施例的煙品之可燃性熱源的上游端,使用習知的黃燄打火機點燃。然後使用抽煙機以每30秒(噴煙頻率)噴2秒(噴煙期間)進行55ml(噴煙體積)之噴煙。
第11圖顯示在點燃時,根據本發明之第九實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,由於其中的氧化鐵(Fe2O3)與鎂之間的放熱反應造成快速上升到約1000℃與約1100℃之間。
在由氧化鐵(Fe2O3)與鎂之間的放熱反應造成溫度
之初期飆升之後,根據本發明之第九實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度有利地降低到約500℃以下。
具有表2顯示之點燃助劑(氧化鐵(Fe2O3)及鎂)含量的第三比較例可燃性熱源及第四比較例可燃性熱源,係藉混合表3顯示之元素而如例8般製備,以形成一粒狀混合物。
根據本發明之(i)根據本發明之第九實施例的煙品;(ii)第三比較例煙品;及(iii)第四比較例煙品,之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的上游端點燃時係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果顯示在第12圖。
為了產生第12圖所示之曲線,根據本發明之(i)根據本發明之第九實施例的煙品;(ii)第三比較例煙品;及(iii)第四比較例煙品,之可燃性熱源的上游端,係使用習知的黃燄打火機點燃。然後使用抽煙機以每30秒(噴煙頻率)噴2秒(噴煙期間)進行55ml(噴煙體積)之噴煙。
第12圖顯示在點燃時,其中具有依可燃性熱源之乾重的約52%之氧化鐵(Fe2O3)及鎂含量之本發明第九實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,由於由氧化鐵(Fe2O3)與鎂之間的放熱反應而快速上升到約1000℃與約1100℃之間。
但是,其中具有依可燃性熱源之乾重的約48%之氧化鐵(Fe2O3)與鎂含量之第三比較例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,及具有依可燃性熱源之乾重的約43%之氧化鐵(Fe2O3)與鎂含量之第四比較例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,並不顯示溫度之「飆升」。
如第12圖所示,減少氧化鐵(Fe2O3)與鎂在可燃性熱源中之含量,會減少在可燃性熱源的上游端點燃期間獲得的可燃性熱源的下游端的溫度「飆升」之程度。
根據本發明之可燃性熱源必須包括依可燃性熱源之
乾重之至少約20%量之點燃助劑。但是,第12圖顯示為了使本發明之可燃性熱源的第二部在其第一部之點燃時顯示所要的溫度「飆升」而必須包含的至少一種點燃助劑之量,視包含在可燃性熱源中之特定的至少一種點燃助劑而定,可大於依可燃性熱源之乾重的約20%。
第五比較例可燃性熱源及第六比較例可燃性熱源,係藉混合表4顯示之元素而如例4般製備,以形成一粒狀混合物。
(i)根據本發明之第四實施例的煙品;(ii)第五比較例煙品;及(iii)第六比較例煙品,之可燃性熱源的下游端的溫度,在可燃性熱源的上游端點燃時係使用位於其氣溶膠產生基材的上游1mm之位置(第1圖之線P1所示)的附加於煙品之表面的熱電偶來測量。結果顯示在第13圖。
為了產生第13圖所示之曲線,根據本發明之(i)根
據本發明之第四實施例的煙品;(ii)第五比較例煙品;及(iii)第六比較例煙品,之可燃性熱源的上游端,係使用習知的黃燄打火機點燃。然後使用抽煙機以每30秒(噴煙頻率)噴2秒(噴煙期間)進行55ml(噴煙體積)之噴煙。
第13圖顯示在點燃時,其中具有依可燃性熱源之乾重的約38%之過氧化鈣含量之本發明第四實施例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,由於過氧化鈣之分解而快速上升到約750℃與約800℃之間。
但是,在點燃時,不包含點燃助劑之第五比較例的煙品之可燃性熱源之下游端的溫度,及具有依可燃性熱源之乾重的約50%之鹼金屬燒鹽(醋酸鉀)含量之第六比較例煙品之可燃性熱源的下游端之溫度,並不顯示溫度之「飆升」。
如第13圖所示,在依可燃性熱源之乾重的至少約20%之點燃助劑缺乏之情況下,可燃性熱源之第二部在其第一部點燃時,並不顯示溫度之「飆升」。
第13圖亦顯示,即使當包含一個遠超過依可燃性熱源之乾重的至少約20%之量時,鹼金屬醋酸燒鹽在可燃性熱源之第一部點燃時並不釋出足夠的能量來產生其第二部的溫度「飆升」。
2‧‧‧煙品
4‧‧‧可燃性熱源
6‧‧‧氣溶膠產生基材
8‧‧‧長形膨脹室
10‧‧‧煙嘴
12‧‧‧香煙紙
16‧‧‧中心空氣流通道
14‧‧‧玻璃塗層
18‧‧‧均質化煙草材料
20‧‧‧濾嘴塞包材
22‧‧‧抗燃燒包材
4a‧‧‧可燃性熱源的前部
4b‧‧‧可燃性熱源的後部
6a‧‧‧氣溶膠產生基材的搭接前部
4a‧‧‧可燃性熱源的前部
6b‧‧‧氣溶膠產生基材的後部
24‧‧‧紙板管
26‧‧‧醋酸纖維絲束
28‧‧‧濾嘴塞絲束
第1圖係顯示根據本發明之煙品的縱向橫剖面之概圖。
第2a圖係顯示根據本發明之第一實施例的煙品之可燃性熱源的下游端在其上游端點燃時之溫度曲線圖。
第2b圖係顯示在可燃性熱源隨後的燃燒期間根據本發明之第一實施例的煙品之可燃性熱源的下游端之溫度曲線圖。
第3a圖係顯示根據本發明之第一實施例的煙品在其可燃性熱源之燃燒期間之氣溶膠產生基材的溫度曲線圖。
第3b圖係顯示根據本發明之第一實施例的煙品產生之氣溶膠在320nm處之吸收度與噴煙數之函數關係的曲線圖。第4a圖係顯示根據本發明之第二實施例的煙品之可燃性熱源的下游端在其上游端之燃燒期間之溫度曲線圖。
第4b圖係顯示根據本發明之第二實施例的煙品之可燃性熱源的下游端在可燃性熱源之隨後燃燒期間之溫度曲線圖。
第5a圖係顯示本發明之第二實施例的煙品之氣溶膠產生基材的溫度曲線圖。
第5b圖係顯示根據本發明之第二實施例的煙品產生之氣溶膠在320nm處之吸收度與噴煙數之函數關係的曲線圖。
第6a圖係顯示根據本發明之第三實施例的煙品之可燃性熱源的上游端之俯視圖。
第6b圖係顯示根據本發明之第三實施例的煙品之可燃性熱源的縱向橫截面圖。
第7圖係顯示根據本發明之第四實施例的煙品之可燃性熱源的下游端在其上游端之燃燒期間之溫度曲線
圖。
第8圖係顯示(i)根據本發明之第五實施例的煙品:(ii)根據本發明之第六實施例的煙品;(iii)第一比較例煙品;及(iv)第二比較例煙品之可燃性熱源的下游端在可燃性熱源之隨後燃燒期間之溫度曲線圖。
第9a圖係顯示根據本發明之第七實施例的煙品之可燃性熱源的下游端在其上游端之燃燒期間之溫度曲線圖。
第9b圖係顯示根據本發明之第七實施例的煙品之可燃性熱源的下游端在可燃性熱源之隨後燃燒期間之溫度曲線圖。
第10圖係顯示根據本發明之第八實施例的煙品之可燃性熱源的下游端在其上游端之燃燒期間之溫度曲線圖。
第11圖係顯示根據本發明之第九實施例的煙品之可燃性熱源的下游端在其上游端之燃燒期間之溫度曲線圖。
第12圖係顯示(i)根據本發明之第九實施例的煙品。(ii)第三比較例煙品;及(iii)第四比較例煙品之可燃性熱源的下游端在可燃性熱源之隨後燃燒期間之溫度曲線圖。
第13圖係顯示(i)根據本發明之第四實施例的煙品;(ii)第五比較例煙品;及(iii)第六比較例煙品之可燃性熱源的下游端在可燃性熱源之隨後燃燒期間之溫度曲線圖。
2‧‧‧煙品
4‧‧‧可燃性熱源
4a‧‧‧可燃性熱源的前部
4b‧‧‧可燃性熱源的後部
6‧‧‧氣溶膠產生基材
6a‧‧‧氣溶膠產生基材的前部
6b‧‧‧氣溶膠產生基材的後部
8‧‧‧長形膨脹室
10‧‧‧煙嘴
12‧‧‧香煙紙
14‧‧‧玻璃塗層
16‧‧‧中心空氣流通道
18‧‧‧均質化煙草材料
20‧‧‧濾嘴塞包材
22‧‧‧抗燃燒包材
24‧‧‧紙板管
26‧‧‧醋酸纖維絲束
28‧‧‧濾嘴塞絲束
Claims (20)
- 一種用於煙品(2)之可燃性熱源(4),包括碳及至少一種點燃助劑,該至少一種點燃助劑係選自於由下列者所構成之群組:具有熱分解溫度小於約600℃的金屬硝酸鹽、氯酸鹽、過氧化物、鋁熱材料、金屬互相化合的材料、鎂、鋯、及其等之結合,其中該至少一種點燃助劑係以該可燃性熱源之乾重的至少約20%之量呈現,該可燃性熱源(4)具有第一部及相對的第二部,其中該可燃性熱源(4)在該第一部與該第二部之間的至少部分(4b)被包覆在抗燃燒包材(22)中,該抗燃燒包材(22)係屬於熱傳導性及大致不透氧之其中之一或二者;且其中,在該可燃性熱源(4)之該第一部點燃時,該可燃性熱源(4)之該第二部的溫度提高到第一溫度,且其中在該可燃性熱源(4)隨後的燃燒期間,該可燃性熱源(4)之該第二部維持在比該第一溫度更低的第二溫度。
- 如申請專利範圍第1項之可燃性熱源(4),其中該至少一種點燃助劑係以少於該可燃性熱源之乾重的約65%之量呈現。
- 如申請專利範圍第1項之可燃性熱源(4),其中該至少一種點燃助劑包括過氧化物。
- 如申請專利範圍第1項之可燃性熱源(4),進一步包括一種以上的結合劑。
- 如申請專利範圍第4項之可燃性熱源(4),包括: 一種以上的有機結合劑,係選自於由下列者所構成的群組:膠、改質纖維素及纖維素衍生物、小麥粉、澱粉、糖、蔬菜油、及其等之結合,一種以上的無機結合劑,係選自於由下列者所構成的群組:黏土、鋁矽酸鹽衍生物、鹼活化化鋁矽酸鹽、鹼矽酸鹽、石灰石衍生物、鹼土化合物及其衍生物、以及鋁化合物及其衍生物,或其等之結合。
- 如申請專利範圍第1項之可燃性熱源(4),其中該可燃性熱源(4)大致為圓柱形且該可燃性熱源之該第一部係該可燃性熱源的第一端面,且該可燃性熱源的該第二部係該可燃性熱源之相對的第二端面。
- 如申請專利範圍第1項之可燃性熱源(4),其中該可燃性熱源的該第二部係在該第二溫度下保持大致穩定至少約3分鐘。
- 如申請專利範圍第1項之可燃性熱源(4),其中該第一溫度在約400℃與約1200℃之間。
- 如申請專利範圍第1項之可燃性熱源(4),其中該第二溫度在約200℃與約1000℃之間。
- 如申請專利範圍第1項之可燃性熱源(4),其中該第二溫度係在低於該第一溫度的約200℃與約1000℃之間。
- 如申請專利範圍第1項之可燃性熱源(4),其中該第一部之點燃溫度係在約200℃與約1000℃之間。
- 如申請專利範圍第1項之可燃性熱源(4),其中在該可燃性熱源之該第一部點燃時,該可燃性熱源之該第二 部以約100℃/秒與1000℃/秒之間的速率提高溫度到該第一溫度。
- 一種煙品(2),包括如申請專利範圍第1至12中任一項之可燃性熱源(4)。
- 一種煙品(2),包括:如申請專利範圍第1至12中任一項之可燃性熱源(4);及在該可燃性熱源(4)之下游的氣溶膠產生基材(6),其中該可燃性熱源之第一部係該可燃性熱源的上游端,且該可燃性熱源之第二部係該可燃性熱源的下游端。
- 如申請專利範圍第14項之煙品(2),其中該可燃性熱源之至少一後部(4b)被包覆在抗燃燒包材(22)中。
- 如申請專利範圍第15項之煙品(2),其中該可燃性熱源之至少一後部(4b)及該氣溶膠產生基材(6)之至少一前部(6a)被包覆在抗燃燒包材(22)中。
- 如申請專利範圍第16項之煙品(2),其中該氣溶膠產生基材(6)之至少一後部(6b)不被包覆在抗燃燒包材(22)中。
- 如申請專利範圍第14項之煙品(2),其中該可燃性熱源(4)之至少一前部(4a)不被包覆在抗燃燒包材(22)中。
- 如申請專利範圍第14項之煙品(2),其中該可燃性熱源(4)係沿著大致其整個長度被包覆在抗燃燒包材(22)中。
- 如申請專利範圍第14項之煙品(2),其中該可燃性熱 源(4)係大致為圓柱形。
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