Изделие, генерирующее аэрозоль, имеющее стержень с несколькими продольными продолговатыми элементами из нетабачного материала
Группа изобретений относится к нагреваемому изделию, генерирующему аэрозоль, способ изготовления стержня для использования в качестве субстрата и такой стержень. Нагреваемое изделие (10), генерирующее аэрозоль, содержит стержень субстрата (12), генерирующего аэрозоль, причем стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит от 20 до 200 нитей (30) нетабачного материала, содержащего по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля и выполненного с возможностью его высвобождения. Каждая нить (30) имеет эквивалентный диаметр по меньшей мере 0,1 мм и менее 0,5 мм. Множество нитей (30) собраны таким образом, что они проходят в продольном направлении. Субстрат (12), генерирующий аэрозоль, содержит обертку (32), окружающую множество нитей (30). Обеспечивается облегчение вставки нагревателя в субстрат во время использования. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к изделию, генерирующему аэрозоль, содержащему субстрат, генерирующий аэрозоль, и к способу получения такого изделия, генерирующего аэрозоль.
Из уровня техники известны изделия, генерирующие аэрозоль, в которых субстрат, генерирующий аэрозоль, такой как табакосодержащий субстрат, нагревают, а не сжигают. Обычно в таких нагреваемых курительных изделиях аэрозоль генерируется путем передачи тепла от источника тепла к физически отдельному субстрату, генерирующему аэрозоль, или материалу, который может быть расположен в контакте с источником тепла, внутри, вокруг него или по ходу потока относительно него. Во время использования изделия, генерирующего аэрозоль, летучие соединения высвобождаются из субстрата, генерирующего аэрозоль, путем передачи тепла от источника тепла и захватываются воздухом, втягиваемым через изделие, генерирующее аэрозоль. По мере охлаждения высвобождаемых соединений они конденсируются с образованием аэрозоля.
В ряде документов, относящихся к известному уровню техники, раскрыты устройства, генерирующие аэрозоль, для потребления изделий, генерирующих аэрозоль. Такие устройства включают, например, электрически нагреваемые устройства, генерирующие аэрозоль, в которых аэрозоль генерируется путем передачи тепла от одного или более элементов в виде электрических нагревателей устройства, генерирующего аэрозоль, к субстрату, генерирующему аэрозоль, нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль.
В прошлом субстраты для нагреваемых изделий, генерирующих аэрозоль, обычно получали с использованием случайно ориентированных резаных кусочков, нитей или полосок табачного материала. Образование стержней для нагреваемых курительных изделий или изделий, генерирующих аэрозоль, из резаных кусочков табачного материала имеет ряд недостатков. Например, в процессе резки табачного материала нежелательно образуются табачная мелочь и другие отходы. Стержни, содержащие резаные кусочки табачного материала, могут демонстрировать «осыпание на концах», то есть потерю резаных кусочков табачного материала с концов стержней. Стержни, содержащие резаные кусочки табачного материала, могут демонстрировать высокие стандартные отклонения по весу, частично из-за склонности стержней к осыпанию на концах. Также стержни, содержащие резаные кусочки табачного материала, имеют склонность проявлять неоднородные плотности, то есть плотность по длине стержня имеет склонность быть непостоянной из-за различий в количестве табачного материала в разных местах вдоль стержня. Кроме того, осыпание на концах может вызывать необходимость более частой очистки устройства, генерирующего аэрозоль, для использования с изделием, генерирующим аэрозоль, и производственного оборудования.
В качестве примера в международной заявке на патент WO-A-2012/164009 раскрыты стержни для нагреваемых изделий, генерирующих аэрозоль, образованные из собранных листов табачного материала. Стержни, раскрытые в заявке WO-A-2012/164009, имеют продольную пористость, которая позволяет воздуху втягиваться через стержни. По сути складки в собранных листах табачного материала ограничивают продольные каналы через стержень. Использование стержней, образованных из собранных листов гомогенизированного табачного материала, решает некоторые проблемы, связанные с образованием субстрата, генерирующего аэрозоль, из резаного табака. Однако такие листы обычно имеют относительно низкую прочность на разрыв, и поэтому собирание листов для образования стержней может иметь недостатки. В международной заявке на патент WO-A-2011/101164 раскрыты альтернативные стержни для нагреваемых изделий, генерирующих аэрозоль, образованные из нитей гомогенизированного табачного материала, которые могут быть образованы путем отливки, прокатки, каландрирования или экструзии смеси, содержащей сыпучий табак и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля, с образованием листа гомогенизированного табачного материала. В альтернативных вариантах осуществления стержни согласно заявке WO-A-2011/101164 могут быть образованы из нитей гомогенизированного табачного материала, полученных экструзией смеси, содержащей сыпучий табак и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля, с образованием гомогенизированного табачного материала непрерывных длин.
Однако достижение последовательного и точного управления количеством табачного субстрата в стержнях описанного выше типа может быть затруднено, особенно при работе на высокой скорости. Кроме того, в зависимости от формы и размещения листов или нитей гомогенизированного табака может быть затруднено управление пористостью и сопротивлением затяжке (RTD) изделия, генерирующего аэрозоль. Кроме того, хотя они решают некоторые проблемы, связанные с образованием субстрата, генерирующего аэрозоль, из резаного табака, стержни, образованные из собранных листов гомогенизированного табачного материала, могут иметь недостатки при обращении и изготовлении, поскольку такие листы обычно имеют относительно низкую прочность на разрыв.
Таким образом, было бы желательно предоставить изделие, генерирующее аэрозоль, в котором не используют табачный листовой материал. В то же самое время было бы желательно предоставить субстрат для одного такого изделия, генерирующего аэрозоль, который облегчает вставку нагревателя в субстрат во время использования. В равной степени было бы желательно предоставить один такой субстрат или стержень, который может быть изготовлен эффективно и с высокой скоростью, а также предоставить способ изготовления такого стержня.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложено нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для получения вдыхаемого аэрозоля, причем нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, содержит стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, причем стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит от приблизительно 20 до приблизительно 200 нитей нетабачного материала, содержащего по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля и выполненного с возможностью его высвобождения, причем каждая нить имеет эквивалентный диаметр по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра; причем нити собраны таким образом, что они проходят в продольном направлении; и обертку, окружающую нити.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложен способ изготовления стержня для использования в качестве субстрата, генерирующего аэрозоль, в изделии, генерирующем аэрозоль, причем способ включает этапы: предоставления множества нитей нетабачного материала, выполненного с возможностью удержания и высвобождения вещества для образования аэрозоля, причем каждая нить имеет эквивалентный диаметр по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра; сборки от приблизительно 20 до приблизительно 200 нитей таким образом, что собранные нити проходят в продольном направлении; окружения собранных нитей оберткой с образованием непрерывного стержня; и разрезания непрерывного стержня на множество отдельных стержней.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен стержень для использования в качестве субстрата, генерирующего аэрозоль, в изделии, генерирующем аэрозоль, причем стержень содержит от приблизительно 20 до приблизительно 200 нитей нетабачного материала, содержащего по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля и выполненного с возможностью его высвобождения, причем каждая нить имеет эквивалентный диаметр по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра; причем нити собраны таким образом, что они проходят в продольном направлении; и обертку, окружающую нити.
Эквивалентный диаметр нитей нетабачного материала, составляющий 0,1 миллиметра, имеет преимущество по сравнению с меньшими диаметрами нитей, заключающееся в увеличении соотношения между совокупным объемом нитей, присутствующих в стержне, и площадью поверхности нитей, присутствующих в стержне.
Площадь внешней поверхности каждой нити увеличивается линейно с увеличением диаметра. С другой стороны, площадь поверхности сечения и объем каждой отдельной нити по существу увеличиваются квадратично с диаметром отдельной нити. Без ограничения теорией следует понимать, что по мере увеличения диаметра каждой отдельной нити уменьшается количество нитей, присутствующих в стержне данного диаметра. Таким образом, увеличение диаметра отдельной нити обычно сопровождается очень малым или даже ничтожно малым или нулевым изменением совокупного объема нитей, содержащихся в стержне, поскольку эффект уменьшения количества нитей в стержне по существу компенсируется увеличением площади поверхности сечения отдельной нити. В отличие от этого, увеличение диаметра отдельной нити обычно связано с уменьшением совокупной внешней поверхности множества нитей, поскольку линейного увеличения площади поверхности каждой нити не достаточно для компенсации эффекта уменьшения количества нитей в стержне. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что при эквивалентных диаметрах 0,1 миллиметра и выше количество материала (например, количество вещества для образования аэрозоля), который может быть захвачен внутри нитей, что пропорционально совокупному объему нитей, значительно улучшается по сравнению с количеством материала, который может быть захвачен в промежутках между нитями. Высвобождением материала, захваченного внутри нитей, можно управлять лучше, чем высвобождением материала, захваченного на внешней поверхности нитей. Поэтому большие эквивалентные диаметры в целом приводят к улучшенному управлению высвобождением вещества для образования аэрозоля в изделиях, генерирующих аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением.
Следует понимать, что любые признаки, описанные со ссылкой на один аспект настоящего изобретения, в равной степени применимы к любому другому аспекту настоящего изобретения.
Термин «изделие, генерирующее аэрозоль» используется в данном документе для обозначения как изделий, в которых субстрат, генерирующий аэрозоль, нагревают, так и изделий, в которых субстрат, генерирующий аэрозоль, сжигают, таких как обычные сигареты. В контексте данного документа термин «субстрат, генерирующий аэрозоль» обозначает субстрат, способный высвобождать летучие соединения при нагревании для генерирования аэрозоля.
В нагреваемых изделиях, генерирующих аэрозоль, аэрозоль генерируют путем нагревания без сжигания субстрата, генерирующего аромат, такого как табак. Известные нагреваемые изделия, генерирующие аэрозоль, включают, например, электрически нагреваемые изделия, генерирующие аэрозоль, и изделия, генерирующие аэрозоль, в которых аэрозоль генерируют путем передачи тепла от горючего топливного элемента или источника тепла к физически отдельному материалу, образующему аэрозоль. Например, изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению находят конкретное применение в системах, генерирующих аэрозоль, содержащих электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, имеющее внутреннюю нагревательную пластину, которая приспособлена для вставки в стержень субстрата, генерирующего аэрозоль. Изделия, генерирующие аэрозоль, такого типа описаны в известном уровне техники, например, в европейской заявке на патент ЕР 0822670. В контексте данного документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, содержащему элемент-нагреватель, который взаимодействует с субстратом, генерирующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Альтернативно изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению может содержать горючий углеродный источник тепла для нагревания во время использования субстрата, генерирующего аэрозоль. Этот тип изделий, генерирующих аэрозоль, описан в известном уровне техники, например, в международной заявке на патент WO 2009/022232. Также известны изделия, генерирующие аэрозоль, в которых аэрозоль, содержащий никотин, генерируют из табачного материала, табачного экстракта или другого источника никотина без сжигания, а в некоторых случаях без нагревания, например, посредством химической реакции. Во время курения летучие соединения высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, за счет передачи тепла от топливного элемента и захватываются воздухом, втягиваемым через изделие, генерирующее аэрозоль. По мере охлаждения высвобождаемых соединений они конденсируются с образованием аэрозоля.
В контексте данного документа термин «нить» обозначает полоску, резаный кусочек, волокно, стержень или другой продолговатый элемент.
Термин «длина» обозначает размер компонента изделия, генерирующего аэрозоль, в продольном направлении. Например, он может быть использован для обозначения размера стержня или нитей нетабачного материала в продольном направлении.
В контексте данного документа термин «продольный» относится к направлению, соответствующему главной продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль, которое проходит между концами изделия, генерирующего аэрозоль, по потоку и против потока. Во время использования воздух втягивается через изделие, генерирующее аэрозоль, в продольном направлении. Термин «поперечный» относится к направлению, которое перпендикулярно продольной оси. Любая ссылка на «сечение» изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента изделия, генерирующего аэрозоль, относится к поперечному сечению, если не указано иное.
Термин «эквивалентный диаметр нити» используется в данном документе для обозначения диаметра круга, который имеет такую же площадь поверхности, что и поперечное сечение нити. Для нити, имеющей круглое поперечное сечение, эквивалентным диаметром является диаметр сечения нити.
В контексте данного документа термины «по потоку» и «против потока» описывают относительные положения элементов или частей элементов изделия, генерирующего аэрозоль, по отношению к направлению, в котором аэрозоль транспортируется во время использования через изделие, генерирующее аэрозоль.
Как кратко описано выше, изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержит стержень субстрата, генерирующего аэрозоль. Стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит от приблизительно 20 до приблизительно 200 нитей нетабачного материала, содержащего по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля и выполненного с возможностью его высвобождения, причем каждая нить имеет эквивалентный диаметр по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра. Нити собраны таким образом, что они проходят в продольном направлении.
Путем регулирования размера и количества нитей нетабачного материала в стержне возможно преимущественно регулировать плотность и пористость стержня. В общем, субстраты, генерирующие аэрозоль, содержащие множество нитей нетабачного материала, в соответствии с настоящим изобретением также преимущественно проявляют более однородные плотности, чем субстраты, генерирующие аэрозоль, содержащие резаные кусочки табачного материала. Таким образом, можно систематически точно настраивать RTD и проницаемость стержня для потока воздуха.
Кроме того, путем изменения состава и внутренней пористости нетабачного материала, из которого образуют нити, возможно изменять количество вещества для образования аэрозоля, которым может быть заправлен стержень.
Вес субстрата, генерирующего аэрозоль, содержащего нити нетабачного материала, определяется количеством, размером, плотностью нитей и расстоянием между ними. Вес субстратов, генерирующих аэрозоль, содержащих множество нитей нетабачного материала, таким образом, можно регулировать путем управления плотностью, размерами нитей, загруженным в нити количеством вещества для образования аэрозоля и размещением нитей внутри стержня. Это уменьшает несоответствия в весе между субстратами, генерирующими аэрозоль, одинаковых размеров по сравнению с субстратом, генерирующим аэрозоль, содержащим резаные кусочки табачного материала.
Упорядоченное размещение нитей в стержне оптимизирует передачу тепла от нагревателя через стержень во время использования. В то же самое время размер, геометрическая форма и размещение нитей в стержне могут быть легко адаптированы для облегчения вставки нагревательного элемента. Например, за счет размещения нитей по существу прямо внутри стержня и обеспечения их прохождения в продольном направлении значительно облегчается вставка продольно проходящего элемента-нагревателя, такого как нагревательная пластина.
Вставка элемента-нагревателя устройства, генерирующего аэрозоль, в субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащий резаные кусочки табачного материала, и извлечение элемента-нагревателя устройства, генерирующего аэрозоль, в субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащий резаные кусочки табачного материала, может привести к отделению резаных кусочков табачного материала от субстрата, генерирующего аэрозоль. Это может неблагоприятным образом вызвать необходимость более частой очистки элемента-нагревателя и других частей устройства, генерирующего аэрозоль, с целью удаления отделенных резаных кусочков. В отличие от этого, вставка элемента-нагревателя устройства, генерирующего аэрозоль, в субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащий множество нитей нетабачного материала, и его извлечение преимущественно отличаются значительно сниженной тенденцией к отделению материала.
Стержни в соответствии с настоящим изобретением могут быть изготовлены в непрерывном процессе, который может быть эффективно выполнен с высокой скоростью, и их можно удобно включать в существующие производственные линии для изготовления нагреваемых изделий, генерирующих аэрозоль.
Стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, предпочтительно имеет наружный диаметр, который приблизительно равен наружному диаметру изделия, генерирующего аэрозоль.
Предпочтительно стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, имеет наружный диаметр по меньшей мере 5 миллиметров. Стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, например, от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров или от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, имеет наружный диаметр 7,2 миллиметра с точностью до 10 процентов.
Стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 100 мм. Предпочтительно стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, имеет длину по меньшей мере приблизительно 5 миллиметров, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 7 миллиметров. В дополнение или альтернативно стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, предпочтительно имеет длину менее приблизительно 25 миллиметров, более предпочтительно менее приблизительно 20 миллиметров. В одном варианте осуществления стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, может иметь длину приблизительно 10 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, имеет длину приблизительно 12 миллиметров.
Предпочтительно стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, имеет по существу равномерное сечение по длине стержня. Особенно предпочтительно стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, имеет по существу круглое сечение.
Изделия, генерирующие аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением содержат субстрат, генерирующий аэрозоль, который может быть предоставлен в виде стержня, содержащего нити нетабачного материала, окруженные оберткой. В контексте данного документа термин «стержень» используется для обозначения в целом цилиндрического элемента с по существу круглым, овальным или эллиптическим сечением. По сути возможны также и другие более сложные сечения для нитей, такие как звездообразное, X-образное или Y-образное. Однако в контексте настоящего изобретения такие формы сечения, которые обеспечивают достаточно плотную упаковку нитей, но в то же время имеют благоприятное соотношение между площадью поверхности окружности, описанной сечением нити, и эффективной площадью поверхности сечения нити, являются предпочтительными. Это обусловлено тем, что в контексте настоящего изобретения формы, которые позволяют упаковать больший совокупный объем нитей в стержне, обычно являются предпочтительными по сравнению с формами, соответствующими большей совокупной площади внешней поверхности нитей. В этом отношении идеальными являются круглая форма или квазикруглая форма (такая как овальная или эллиптическая). Также возможны треугольные и прямоугольные сечения. Однако при треугольном и прямоугольном сечениях нити могут стать слишком плотно упакованными, например такими, которые уменьшают пространство, доступное для потока воздуха между нитями.
Нити могут быть образованы из теплостойкого материала, покрытого или пропитанного веществом для образования аэрозоля. Термин «теплостойкий материал» используется в данном документе для описания материала, способного выдерживать и оставаться по существу не подверженным влиянию тепла при воздействии на него температур, по меньшей мере равных обычным рабочим температурам нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль. Например, нити могут быть образованы способом экструзии.
В контексте данного документа термин «вещество для образования аэрозоля» описывает любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании облегчают образование аэрозоля и которые по существу устойчивы к термической деградации при рабочей температуре изделия, генерирующего аэрозоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля известны из уровня техники и включают, помимо прочего: многоатомные спирты, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительные вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и наиболее предпочтительно глицерин.
Вещество для образования аэрозоля может быть предусмотрено в виде жидкости или геля. В некоторых вариантах осуществления вещество для образования аэрозоля может быть предусмотрено в композиции, дополнительно содержащей никотин или ароматизатор или и то, и другое.
Например, теплостойкий материал может представлять собой керамический материал. Теплостойкий материал может представлять собой стекло, например, в форме стекловолокна.
В некоторых вариантах осуществления нетабачный материал может содержать гибкий материал в виде полосок, такой как гибкий стержень, который может быть предусмотрен на катушке или ролике. Он может содержать стекловолокно или быть экструдированным гибким нетабачным носителем, содержащим волокнистый материал.
Нити могут быть более или менее гибкими. Вещество для образования аэрозоля может переноситься между нитями или может быть по существу вязким для того, чтобы не переноситься между нитями.
Предпочтительно нетабачный материал нитей выполнен с возможностью адсорбирования вещества для образования аэрозоля на своей поверхности или впитывания вещества для образования аэрозоля в своей структуре. Другими словами, нетабачный материал нитей является таким, что вещество для образования аэрозоля может быть присоединено к нитям путем сорбции и высвобождаться путем десорбции. В некоторых вариантах осуществления нити могут быть образованы из нетабачного материала таким образом, что вещество для образования аэрозоля (адсорбируемое вещество) может обратимо прилипать к поверхности нитей (адсорбирующее вещество) с образованием на ней поверхностной пленки. Это основано на образовании связей между молекулами вещества для образования аэрозоля и поверхностью нитей, таких как слабые ван-дер-ваальсовы силы (физическая сорбция) или ковалентные связи (химическая сорбция) или электростатическое притяжение. В других вариантах осуществления нити могут быть образованы из нетабачного материала таким образом, что вещество для образования аэрозоля (адсорбируемое вещество) обратимо проникает в объем нитей. Этот процесс может быть химическим, то есть он может включать реакцию между веществом для образования аэрозоля и нетабачным материалом нитей, или процесс может быть исключительно физическим (нереактивным), или процесс может представлять собой комбинацию химического и физического процессов.
Это преимущественно позволяет осуществлять улучшенное управление загруженным количеством вещества для образования аэрозоля, т. е. количеством вещества для образования аэрозоля, предусмотренного в стержне изделий, генерирующих аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением. Не ограничиваясь теорией, следует понимать, что это также может преимущественно облегчить управление профилем высвобождения. Например, может быть легче управлять тем, при каких условиях (например, с точки зрения температуры) или на каком этапе во время использования высвобождению аэрозоля из нитей отдается предпочтение или оно доводится до максимума.
Это является улучшением по сравнению с другими нетабачными материалами, обычно используемыми в изделиях, генерирующих аэрозоль, такими как ацетилцеллюлозное волокно. Вещество для образования аэрозоля не прикрепляется к ацетилцеллюлозным волокнам путем сорбции, а всего лишь занимает пустоты и зазоры между смежными волокнами.
В некоторых вариантах осуществления может потребоваться сжатие или сжимание нитей нетабачного материала, которые заправлены веществом для образования аэрозоля, для высвобождения вещества для образования аэрозоля из нитей или для усиленного, повторяющегося или пролонгированного высвобождения вещества для образования аэрозоля из нитей.
В некоторых вариантах осуществления все нити нетабачного материала в равной степени заправляют веществом для образования аэрозоля. Это приводит к по существу однородному распределению вещества для образования аэрозоля по сечению стержня субстрата, генерирующего аэрозоль. Следует принимать во внимание, что поскольку между смежными нитями обычно могут быть зазоры и пустоты, термин «однородное распределение» используется в данном документе для описания профиля концентрации вещества для образования аэрозоля, который не является точно постоянным по сечению стержня субстрата, генерирующего аэрозоль.
В других вариантах осуществления множество нитей содержит первую группу нитей, имеющую первое загруженное количество вещества для образования аэрозоля, и вторую группу нитей, имеющую второе загруженное количество вещества для образования аэрозоля, причем второе загруженное количество вещества для образования аэрозоля больше, чем первое загруженное количество вещества для образования аэрозоля. Это преимущественно позволяет достичь неоднородного распределения вещества для образования аэрозоля по сечению стержня субстрата, генерирующего аэрозоль. Другими словами, профиль концентрации вещества для образования аэрозоля по сечению стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, может быть настроен заданным образом. Например, нити, размещенные в центре стержня, могут иметь большее загруженное количество вещества для образования аэрозоля, чем нити, размещенные на периферии стержня.
Нити нетабачного материала могут быть приспособлены для обеспечения возможности потока воздуха в продольном направлении через стержень во время использования. Количество, размер и взаимное размещение нитей можно регулировать для обеспечения того, чтобы стержень имел необходимую пористость, и чтобы RTD изделия, генерирующего аэрозоль, находился в диапазоне значений, приемлемых для потребителя.
Предпочтительно каждая нить нетабачного материала имеет эквивалентный диаметр менее чем приблизительно 1 миллиметр. Еще более предпочтительно каждая нить нетабачного материала имеет эквивалентный диаметр менее чем приблизительно 0,5 миллиметра.
В некоторых вариантах осуществления множество нитей содержит первую группу нитей, имеющих первый эквивалентный диаметр, и вторую группу нитей, имеющих второй эквивалентный диаметр, причем второй эквивалентный диаметр меньше, чем первый эквивалентный диаметр. Это может преимущественно позволить более тонко управлять пористостью стержня, причем разные части стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, имеют разные значения пористости.
Например, первая группа нитей может быть размещена в центральном месте в стержне, при этом вторая группа нитей может быть размещена на периферии стержня. Предпочтительно первая группа нитей может быть по существу окружена нитями из второй группы нитей. Таким образом, предусмотрены большие пустоты в по существу осевом участке в стержне, тогда как на периферии стержня предусмотрены меньшие зазоры между смежными нитями.
Предпочтительно каждая нить имеет длину, по существу равную длине стержня субстрата, генерирующего аэрозоль. В одном варианте осуществления каждая нить имеет длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 80 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления каждый трубчатый элемент имеет длину от приблизительно 7 миллиметров до приблизительно 40, и наиболее предпочтительно каждый трубчатый элемент имеет длину от приблизительно 8 миллиметров до приблизительно 28 миллиметров.
Стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит менее чем приблизительно 200 нитей нетабачного материала. Предпочтительно стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит менее чем приблизительно 150 нитей нетабачного материала. Более предпочтительно стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит менее чем приблизительно 100 нитей нетабачного материала.
Стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит по меньшей мере приблизительно 20 нитей нетабачного материала. Предпочтительно стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит по меньшей мере приблизительно 30 нитей нетабачного материала. Более предпочтительно стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит по меньшей мере приблизительно 40 нитей нетабачного материала. В особенно предпочтительных вариантах осуществления стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит от приблизительно 20 до приблизительно 100 нитей нетабачного материала.
В некоторых вариантах осуществления множество нитей нетабачного материала выравнены по существу параллельно друг другу внутри субстрата, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно нити нетабачного материала проходят по существу в продольном направлении стержня субстрата, генерирующего аэрозоль. Это является преимущественным в том смысле, что обеспечивает возможность точного определения и управления пустой фракцией стержня, то есть общим объемом пустот между нитями. Это может влиять на общее количество вещества для образования аэрозоля, которое может удерживаться внутри стержня субстрата, генерирующего аэрозоль.
Кроме того, вещество для образования аэрозоля обычно заграждает часть общего объема пустот, и это, следовательно, может влиять на RTD изделия, генерирующего аэрозоль. В тех вариантах осуществления, в которых нетабачный материал нитей выполнен с возможностью адсорбирования вещества для образования аэрозоля на своей поверхности или впитывания вещества для образования аэрозоля в своей структуре, этому оказывается противодействие, поскольку аэрозоль также или по существу полностью присоединяется к материалу нитей.
В предпочтительных вариантах осуществления нити имеют по существу квадратное поперечное сечение, по существу прямоугольное поперечное сечение или по существу овальное поперечное сечение. Нити, имеющие по существу овальное поперечное сечение, могут иметь по существу эллиптическое или круглое сечение.
В некоторых вариантах осуществления нити нетабачного материала в стержне предпочтительно размещены с заранее определенными промежутками между смежными нитями. Например, этого можно достичь путем предоставления твердых частиц, таких как углерод, размещенных на внешней поверхности нитей таким образом, что смежные нити находятся на расстоянии друг от друга, причем расстояние по существу зависит от среднего размера (например, среднего эквивалентного диаметра) частиц.
Как описано выше, множество нитей нетабачного материала, образующих стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, окружены оберткой. Обертка может быть образована из пористого или непористого листового материала. Обертка может быть образована из любого подходящего материала или комбинации материалов. Предпочтительно обертка представляет собой бумажную обертку. Обертка необязательно может быть приклеена к внешним кромкам множества нитей. Например, по меньшей мере одну из внутренней поверхности обертки и внешних кромок множества нитей можно смачивать в процессе производства таким образом, что внутренняя обертка будет приклеена к кромкам нитей в процессе обертывания. Альтернативно по меньшей мере на одно из внутренней поверхности обертки и внешних кромок множества нитей по потоку относительно этапа обертывания может быть нанесен клей. Адгезия множества нитей и обертки может преимущественно помочь сохранять положение и расположение с промежутками множества нитей внутри стержня.
Обертка необязательно может быть по меньшей мере частично свернута над нитями на расположенных по потоку и против потока концах стержня для удержания множества нитей внутри стержня. Предпочтительно обертка перекрывает периферию множества нитей на расположенных по потоку и против потока концах стержня с тем, чтобы остальная часть нитей была открыта. Однако в некоторых вариантах осуществления обертка может перекрывать все расположенные по потоку и против потока концы стержня. В таких вариантах осуществления поток воздуха может быть преимущественно возможным за счет предоставления обертки, имеющей достаточную пористость, чтобы позволить потоку воздуха проходить через концы стержня.
В качестве альтернативы складыванию концов обертки над расположенными по потоку и против потока нитями нетабачного материала, к обертке может быть прикреплен отдельный ободок из бумаги или другого материала, чтобы перекрывать по меньшей мере периферию расположенных по потоку и против потока концов нитей, как описано выше. В таких вариантах осуществления, где обертка сложена над концами стержня, или где предусмотрена отдельная секция ободка, может быть предусмотрена дополнительная внешняя обертка, перекрывающая обертку, которая окружает множество нитей.
Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению предпочтительно содержат один или более элементов в дополнение к стержню субстрата, генерирующего аэрозоль, причем стержень и один или более элементов собраны в обертке субстрата. Например, изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут дополнительно содержать по меньшей мере одно из: мундштука, элемента, охлаждающего аэрозоль, и опорного элемента, такого как полая ацетатная трубка. Например, в одном предпочтительном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, содержит в линейной последовательной конфигурации стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, как описано выше, опорный элемент, расположенный непосредственно по ходу потока относительно субстрата, генерирующего аэрозоль, элемент, охлаждающий аэрозоль, расположенный по ходу потока относительно опорного элемента, и внешнюю обертку, окружающую стержень, опорный элемент и элемент, охлаждающий аэрозоль.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения стержень для использования в качестве субстрата, генерирующего аэрозоль, в изделии, генерирующем аэрозоль, содержит от приблизительно 20 до приблизительно 200 нитей нетабачного материала, содержащего по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля и выполненного с возможностью его высвобождения, причем каждая нить имеет эквивалентный диаметр по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра; причем нити собраны таким образом, что они проходят в продольном направлении; и обертку, окружающую нити.
Один такой стержень может быть изготовлен способом согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, как определено выше. На первом этапе способа согласно настоящему изобретению предусмотрено множество нитей нетабачного материала, выполненного с возможностью удержания и высвобождения вещества для образования аэрозоля, причем каждая нить имеет эквивалентный диаметр по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра. На втором этапе от приблизительно 20 до приблизительно 200 нитей из множества нитей собирают вместе таким образом, что собранные нити проходят в продольном направлении. Например, этого можно достичь путем загрузки множества нитей через другой элемент воронки таким образом, чтобы они были сгруппированы в по существу цилиндрическую группу. Несколько нитей можно загружать с разных катушек.
На третьем этапе собранные нити окружают оберткой с образованием непрерывного стержня. На четвертом этапе непрерывный стержень разделяют на множество отдельных стержней.
Предпочтительно способ включает дополнительный этап нанесения по меньшей мере одного вещества для образования аэрозоля на нити перед этапом сборки множества нитей. Более предпочтительно способ дополнительно включает этап сушки множества нитей после этапа нанесения по меньшей мере одного вещества для образования аэрозоля на нити и перед этапом сборки множества нитей.
Альтернативно способ может включать дополнительный этап нанесения по меньшей мере одного вещества для образования аэрозоля на множество нитей после того, как они были собраны. В предпочтительном варианте осуществления один такой способ может дополнительно включать этап сушки множества нитей после этапа нанесения по меньшей мере одного вещества для образования аэрозоля на собранные нити.
В качестве одной дополнительной альтернативы способ может включать этап нанесения по меньшей мере одного вещества для образования аэрозоля на множество нитей после этапа разделения непрерывного стержня на отдельные стержни. В режущей станции, на которую подают непрерывный стержень, предусмотрены средства для разделения.
Этапы окружения множества нитей оберткой с образованием непрерывного стержня и разделения непрерывного стержня для образования отдельных стержней могут быть выполнены с использованием существующих устройств и методик, которые известны специалисту в данной области.
Далее настоящее изобретение будет дополнительно описано со ссылкой на фигуры, на которых:
на фиг. 1 показан схематический вид в продольном разрезе изделия, генерирующего аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим элемент-нагреватель;
на фиг. 2 показан схематический вид в перспективе субстрата, генерирующего аэрозоль, согласно первому варианту осуществления изобретения со снятой оберткой;
на фиг. 3 показан схематический вид в перспективе субстрата, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 2, с оберткой на своем месте; и
на фиг. 4 показан схематический вид в продольном разрезе системы, генерирующей аэрозоль, содержащей электрическое устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 1.
Изделие 10, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 1, содержит стержень субстрата 12, генерирующего аэрозоль, полую трубку 14 из ацетата целлюлозы, разделительный элемент 16 и фильтр 18 мундштука. Эти четыре элемента размещены последовательно, и соосно выравнены и окружены оберткой 20 для субстрата с образованием изделия 10, генерирующего аэрозоль. Изделие 10, генерирующее аэрозоль, имеет мундштучный конец 22 и дальний конец 24, расположенный на конце изделия, противоположном мундштучному концу 22. Изделие 10, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 1, особенно подходит для использования с электрическим устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим нагреватель для нагревания стержня субстрата, генерирующего аэрозоль.
Стержень субстрата 12, генерирующего аэрозоль, имеет длину приблизительно 12 миллиметров и диаметр приблизительно 7 миллиметров. Стержень 12 имеет цилиндрическую форму и имеет по существу круглое сечение.
Вариант осуществления стержня субстрата 12, генерирующего аэрозоль, для использования в изделии 10, генерирующем аэрозоль, показанном на фиг. 1, показан на фиг. 2 и 3. Стержень 12 содержит множество нитей 30 нетабачного материала, окруженных бумажной оберткой 32. На фиг. 2 множество нитей 30 нетабачного материала показаны со снятой оберткой 32.
Как может быть видно на фиг. 2, каждая из нитей проходит в продольном направлении и имеет длину, по существу соответствующую длине стержня 12. Нити 30 параллельны друг другу и уложены друг на друга таким образом, что смежные нити свободно контактируют друг с другом. Нити 30 имеют по существу круглое сечение и эквивалентный диаметр приблизительно 1 миллиметр. Продольные каналы, проходящие через стержень 12, образованы между нитей. Таким образом, стержень 12 выполнен с возможностью вмещения нагревательной пластины устройства, генерирующего аэрозоль, как описано ниже, и с возможностью обеспечения пути потока воздуха, через который воздух может втягиваться через стержень 12 во время использования.
На фиг. 4 показана часть электрической системы 200, генерирующей аэрозоль, в которой используется нагревательная пластина 210 для нагревания стержня субстрата 12, генерирующего аэрозоль, изделия 10, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 1. Нагревательная пластина 210 закреплена в камере изделия, генерирующего аэрозоль, внутри корпуса электрического устройства 212, генерирующего аэрозоль. Устройство 212, генерирующее аэрозоль, имеет множество отверстий 214 для воздуха, позволяющих воздуху поступать в изделие 10, генерирующее аэрозоль, как показано стрелками на фиг. 4. Устройство 212, генерирующее аэрозоль, содержит блок питания и электронную часть, которые не показаны на фиг. 4.
Изделие 10, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 1, выполнено с возможностью вхождения в контакт с устройством 212, генерирующим аэрозоль, показанным на фиг. 4, с целью потребления. Пользователь вставляет изделие 10, генерирующее аэрозоль, в устройство 212, генерирующее аэрозоль, вследствие чего нагревательная пластина 210 вставляется в стержень субстрата 12, генерирующего аэрозоль, через нити нетабачного материала 30. Фильтр 18 мундштука выступает наружу от мундштучного конца устройства 212. Как только изделие 10, генерирующее аэрозоль, вошло в контакт с устройством 212, генерирующим аэрозоль, пользователь осуществляет затяжку на мундштучном конце 22 изделия 10, генерирующего аэрозоль, и стержень субстрата 12, генерирующего аэрозоль, нагревается нагревательной пластиной 210 до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из стержня субстрата 12, генерирующего аэрозоль. Аэрозоль втягивается через фильтр 18 мундштучного конца в рот пользователя.
Следует понимать, что изделие 10, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 1, также может подходить для использования с другими типами устройств, генерирующих аэрозоль.
1. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для получения вдыхаемого аэрозоля, причем нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, содержит стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, причем стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, содержит:
от 20 до 200 нитей нетабачного материала, содержащего по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля и выполненного с возможностью его высвобождения, причем каждая нить имеет эквивалентный диаметр по меньшей мере 0,1 мм и менее 0,5 мм; причем нити собраны таким образом, что они проходят в продольном направлении; и
обертку, окружающую нити.
2. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п.1, отличающееся тем, что нетабачный материал выполнен с возможностью адсорбирования вещества для образования аэрозоля на своей поверхности или впитывания вещества для образования аэрозоля в своей структуре.
3. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что каждая нить нетабачного материала имеет длину, равную длине стержня субстрата, генерирующего аэрозоль.
4. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что множество нитей нетабачного материала выравнены параллельно друг другу внутри субстрата, генерирующего аэрозоль.
5. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что нити имеют квадратное поперечное сечение, прямоугольное поперечное сечение или овальное поперечное сечение.
6. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что нити содержат теплостойкий материал, покрытый или пропитанный веществом для образования аэрозоля.
7. Способ изготовления стержня для использования в качестве субстрата, генерирующего аэрозоль, в изделии, генерирующем аэрозоль, причем способ включает этапы:
предоставления множества нитей нетабачного материала, выполненного с возможностью удержания и высвобождения вещества для образования аэрозоля, причем каждая нить имеет эквивалентный диаметр по меньшей мере 0,1 миллиметр и менее 0,5 миллиметра;
сборки от 20 до 200 нитей таким образом, что собранные нити проходят в продольном направлении;
окружения собранных нитей оберткой с образованием непрерывного стержня; и
разрезания непрерывного стержня на множество отдельных стержней.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно включает этап нанесения по меньшей мере одного вещества для образования аэрозоля на множество нитей перед этапом сборки упомянутого множества нитей.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно включает этап сушки упомянутого множества нитей после этапа нанесения по меньшей мере одного вещества для образования аэрозоля на нити и перед этапом сборки множества нитей.
10. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно включает этап нанесения по меньшей мере одного вещества для образования аэрозоля на упомянутое множество нитей после этапа разделения непрерывного стержня.
11. Стержень для использования в качестве субстрата, генерирующего аэрозоль, в изделии, генерирующем аэрозоль, причем стержень содержит:
от 20 до 200 нитей нетабачного материала, содержащего по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля и выполненного с возможностью его высвобождения, причем каждая нить имеет эквивалентный диаметр по меньшей мере 0,1 мм и менее 0,5 мм, причем нити собраны таким образом, что они проходят в продольном направлении; и
обертку, окружающую нити.
