Индуктивно нагреваемый табачный продукт - RU2752199C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к индуктивно нагреваемому табачному продукту для образования аэрозоля. Табачный продукт особенно подходит для использования в индуктивном нагревательном устройстве для образования аэрозоля.

В электрически нагреваемых курительных устройствах, например, табачный штранг, изготовленный из табачного листа, содержащего частицы табака и глицерин в качестве вещества для образования аэрозоля, нагревают нагреваемым лезвием. При использовании табачный штранг толкают на лезвие, так что материал штранга находится в тесном термическом контакте с нагреваемым лезвием. В устройствах, генерирующих аэрозоль, табачный штранг нагревают, чтобы испарять летучие компоненты в материале штранга, предпочтительно без сжигания табака, как в обычных сигаретах. Однако, чтобы нагревать удаленные периферийные области штранга для образования аэрозоля, материал вблизи нагревательного лезвия должен быть чрезмерно нагрет, так что горение табака вблизи лезвия не может быть предотвращено полностью.

Было предложено использование индуктивного нагревания для образующего аэрозоль субстрата. Также было предложено распределять дискретный материал-приемник в табачном материале. Однако не было предложено решения для оптимального нагревания табачного штранга, изготовленного из гофрированного табачного листа.

Следовательно, существует потребность в индуктивно нагреваемом табачном продукте, оптимизированном для образования аэрозоля. Особенно имеется потребность в таком табачном продукте, который предусматривает оптимизированное образование аэрозоля табачного штранга, изготовленного из вещества для образования аэрозоля, содержащего гофрированный табачный лист.

Согласно одной особенности согласно настоящему изобретению предусмотрен индуктивно нагреваемый табачный продукт для образования аэрозоля. Табачный продукт содержит образующий аэрозоль субстрат, содержащий приемник в форме множества частиц. Образующий аэрозоль субстрат представляет собой гофрированный табачный лист, содержащий табачный материал, волокна, связующее, вещество для образования аэрозоля и приемник в форме множества частиц. Приемник в табачном продукте имеет способность преобразовывать энергию, передаваемую в виде магнитных волн, в тепло, называемое здесь тепловыми потерями. Чем выше тепловые потери, тем больше энергии, передаваемой в виде магнитных волн на приемник, преобразуется приемником в тепло. Предпочтительно, тепловые потери 0,008 Дж/кг или более, более 0,05 Дж/кг, предпочтительно тепловые потери более 0,1 Дж/кг возможны во время одного синусоидального цикла, приложенного к цепи, предусмотренной для возбуждения приемника. Путем изменения частоты цепи тепловые потери на килограмм в секунду можно менять. Как правило, высокочастотный ток подается источником питания и течет через индуктор для возбуждения приемника. Частота в индукторе или частота цепи, соответственно, может находиться в диапазоне от 1 МГц до 30 МГц, предпочтительно в диапазоне от 1 МГц до 10 МГц, или 1 МГц и 15 МГц, даже более предпочтительно в диапазоне от 5 МГц до 7 МГц. Термин «в диапазоне от … до …» здесь и далее понимается как явно также описывающий соответствующие граничные значения.

В предпочтительных вариантах осуществления табачный продукт согласно настоящему изобретению имеет тепловые потери, по меньшей мере, 0,008 Дж/кг. Тепловые потери могут быть получены во время одного цикла, приложенного к цепи, эта цепь предусмотрена для возбуждения приемника и эта цепь предпочтительно имеет частоту в диапазоне от 1 МГц до 10 МГц.

Альтернативно, если минимальная мощность в ваттах, или Дж/с, известна на основании состава и размера субстрата, то приемник может быть предусмотрен с субстратом как весовым процентом, достаточным для реализации минимальной желаемой мощности в ваттах.

Как оговорено выше, тепловые потери представляют собой способность приемника передавать тепло окружающему материалу. Тепло генерируется в приемнике в форме множества частиц. Приемник преимущественно путем проводимости нагревает тесно контактирующий или ближний табачный материал и вещество для образования аэрозоля, чтобы испускать желаемые ароматы. Таким образом, тепловые потери определяются материалом и путем контакта приемника со своей окружающей средой. В табачном продукте согласно настоящему изобретению частицы приемника предпочтительно однородно распределены в образующем аэрозоль субстрате. Таким образом можно получить равномерные потери тепла в образующем аэрозоль субстрате, тем самым создавая равномерное распределение тепла в образующем аэрозоль субстрате и в табачном продукте, приводя к равномерному распределению температуры в табачном продукте.

Равномерное и однородное распределение температуры табачного продукта в данном документе понимается как табачный продукт, имеющий по существу одинаковое распределение температуры по поперечному сечению табачного продукта. Предпочтительно, табачный продукт может быть нагрет так, что температуры в различных областях табачного продукта, как, например, центральных областях и периферийных областях табачного продукта, отличаются менее чем на 50 процентов, предпочтительно менее чем на 30 процентов.

Было обнаружено, что удельные минимальные тепловые потери 0,05 Дж/кг в табачном продукте позволяют нагревать табачный продукт до по существу равномерной температуры, эта температура обеспечивает хорошее образование аэрозоля. Предпочтительно средние температуры табачного продукта составляют от приблизительно 200 градусов Цельсия до приблизительно 240 градусов Цельсия. Было обнаружено, что это температурный диапазон, в котором получают желаемые количества летучих компонентов, особенно в табачном листе, изготовленном из материала гомогенизированного табака с глицерином в качестве вещества для образования аэрозоля, особенно в формованном листе, как более подробно будет описано ниже. При этих температурах не происходит никакого существенного перегрева отдельных областей табачного продукта, хотя частицы приемника могут достигать температур вплоть до приблизительно 400-450 градусов Цельсия.

Частицы приемника внедрены в табачный лист, а значит и в образующий аэрозоль субстрат. Частицы обездвижены и остаются в начальном положении. Частицы могут быть внедрены на табачном листе или в него. Предпочтительно, частицы однородно распределены в образующем аэрозоль субстрате. Путем внедрения частиц приемника в субстрат однородное распределение остается однородным также после формирования табачного продукта путем гофрирования табачного листа и формирования табачного продукта. Например, стержень может быть образован из гофрированного табачного листа, этот стержень может быть разрезан на требующиеся отрезки стержня табачного продукта.

Предпочтительно, табачный лист представляет собой формованный лист. Формованный лист представляет собой форму восстановленного табака, который образован из гидросмеси, включающей частицы табака, частицы волокон, вещество для образования аэрозоля и, например, также ароматизаторы.

Частицы табака могут иметь форму табачной пыли, имеющей частицы порядка от 30 микрометров до 250 микрометров, предпочтительно порядка от 30 микрометров до 80 микрометров или от 100 микрометров до 250 микрометров, в зависимости от желаемой толщины листа и промежутка формования, где промежуток формования обычно определяет толщину листа.

Частицы волокна могут включать материалы ствола табака, стебли или другой табачный растительный материал и другие волокна на основе целлюлозы, такие как древесные волокна, имеющие низкое содержимое лигнина. Частицы волокна могут быть выбраны на основании желания создать достаточную прочность на разрыв для формованного листа по отношению к низкой доле включения, например, доле включения, составляющей приблизительно 2-15%. Альтернативно, волокна, такие как растительные волокна, могут быть использованы или с вышеуказанными частицами волокна, или, в другом случае, включая пеньку и бамбук.

Вещества для образования аэрозоля, включаемые в гидросмесь, образующую формованный лист, могут быть выбраны на основании одного или нескольких признаков. Функционально вещество для образования аэрозоля предусматривает механизм, которой позволяет ему испаряться и доставлять никотин или ароматизатор, или оба, в аэрозоле, при нагревании выше конкретной температуры испарения вещества для образования аэрозоля. Различные вещества для образования аэрозоля, как правило, испаряются при различных температурах. Вещество для образования аэрозоля может быть выбрано на основании его способности, например, оставаться стабильным при или около комнатной температуры, но быть способным испаряться при более высокой температуре, например, от 40 градусов Цельсия до 450 градусов Цельсия. Вещество для образования аэрозоля также может иметь свойства типа увлажнителя, которые помогают поддерживать желаемый уровень влаги в субстрате, образующем аэрозоль, когда субстрат состоит из продукта на табачной основе, включающем частицы табака. В частности, некоторые вещества для образования аэрозоля представляют собой гироскопический материал, который функционирует как увлажнитель, то есть, материал, который помогает поддерживать субстрат, содержащий увлажнитель, влажным.

Одно или несколько веществ для образования аэрозоля могут быть соединены, чтобы получать преимущество одного или нескольких свойств соединенных веществ для образования аэрозоля. Например, триацетин может быть соединен с глицерином и водой, чтобы получить преимущество способности триацетина передавать активные компоненты и увлажняющие свойства глицерина.

Вещества для образования аэрозоля могут быть выбраны из полиолов, гликоль эфиров, эфиров полиола, сложных эфиров и жирных кислот и могут содержать один или несколько следующих соединений: глицерин, эритрит, 1,3-бутилен гликоль, тетраэтилен гликоль, триэтилен гликоль, триэтил цитрат, пропилен карбонат, этил лаурат, триацетин, мезо-эритритол, смесь диацетина, диэтил суберат, триэтил цитрат, бензил бензоат, бензил фенил ацетат, этил ваниллат, трибутирин, лаурил ацетат, лауриновая кислота, миристиновая кислота и пропиленгликоль.

Обычный процесс для производства формованного листа включает этап подготовки табака. Для этого табак режут. Порезанный табак затем смешивают с другими типами табака и измельчают. Как правило, другие типы табака представляют собой другие типы табака, такие как Вирджиния или Берлей, или могут, например, также представлять собой иным образом обработанный табак. Этапы смешивания и измельчения могут быть поменяны местами. Волокна подготавливают отдельно и предпочтительно так, чтобы использовать для гидросмеси в форме раствора. Раствор и подготовленный табак затем смешивают, предпочтительно вместе с частицами приемника. Для формирования формованного листа гидросмесь перемещают на устройство формирования листа. Это может быть, например, поверхность, например, непрерывной конвейерной ленты, по которой гидросмесь может непрерывно распространяться. Гидросмесь распределяют на поверхности, чтобы формировать лист. Лист затем высушивают, предпочтительно теплом, и охлаждают после высушивания. Частицы приемника также могут быть наложены на гидросмесь после приведения в форму листа, но до того, как лист высушен. Таким путем частицы приемника неоднородно распределяются внутри листового материала, но все же могут быть однородно распределены в табачном продукте, образованном путем гофрирования табачного листа. Перед тем как формованный лист наматывают на катушку для последующего использования, края формованного листа обрезают, и лист может быть разрезан. Однако резание также может быть выполнено после того, как лист был намотан на катушку. Катушка затем может быть перемещена на установку обработки листа, такую как, например, блок гофрирования и формирования стержня, или может быть положена на склад катушек для будущего использования.

Гофрированный табачный лист, например, формованный лист, может иметь толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 миллиметров до приблизительно 2 миллиметров, предпочтительно от приблизительно 0,8 миллиметров до приблизительно 1,5 миллиметров, например, 1 миллиметр. Отклонения в толщине вплоть до 30 процентов могут возникать вследствие допусков производства.

Приемник представляет собой проводник, который можно нагревать индуктивно. Приемник может поглощать электромагнитную энергию и преобразовывать ее в тепло. В табачном продукте согласно настоящему изобретению изменение электромагнитных полей, генерируемых одной или несколькими катушками индуктивности индуктивного нагревательного устройства, нагревает приемник, который затем передает тепло на образующий аэрозоль субстрат табачного продукта, в основном путем теплопроводности. Для этого приемник находится в тепловой близости к табачному материалу и веществу для образования аэрозоля формирующего аэрозоль субстрата. Вследствие корпускулярного характера приемника тепло производится в соответствии с распределением частиц в табачном листе.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления табачного продукта согласно настоящему изобретению табачный материал представляет собой гомогенизированный табачный материал, и вещество для образования аэрозоля содержит глицерин. Предпочтительно, табачный продукт изготавливают из формованного листа, как описано выше.

Также было обнаружено, что только специфические частицы приемника, обладающие специфическими характеристиками, применимы в сочетании с табачным продуктом, изготовленным из гофрированного табачного листа, содержащего вещество для образования аэрозоля, особенно изготовленным из гофрированного формованного табачного листа и предпочтительно содержащего глицерин в качестве вещества для образования аэрозоля, чтобы обеспечивать достаточное тепло для оптимального образования аэрозоля, но предпочтительно без сжигания табака или волокон.

Путем оптимального выбора и распределения частиц в табачном листе можно сократить энергию, требующуюся для нагрева. Однако по-прежнему обеспечивается достаточно энергии для освобождения летучих компонентов из субстрата. Сокращение энергии может не только сократить потребление энергии индуктивного нагревательного устройства для образования аэрозоля, с которым используют табачный продукт, но может также сократить риск перегрева формирующего аэрозоль субстрата. Энергоэффективности также добиваются путем достижения исчерпания вещества для образования аэрозоля в табачном продукте очень однородным и полным образом. Особенно также периферийные области табачного продукта могут вносить вклад в образование аэрозоля. Таким образом табачный продукт, такой как табачный штранг, может быть использован более эффективно. Например, можно улучшить впечатление от курения или можно уменьшить размер табачного продукта путем испарения того же количества летучих соединений из табачного продукта, что и в обычно более сильно нагреваемом или более крупном образующем аэрозоль субстрате. Таким образом, можно сэкономить средства и сократить потери.

Согласно одной особенности табачного продукта согласно настоящему изобретению частицы приемника имеют размеры в диапазоне от приблизительно 5 микрометров до приблизительно 100 микрометров, предпочтительно в диапазоне от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 80 микрометров, например, имеют размеры от 20 микрометров до 50 микрометров. Было обнаружено, что размеры в этих диапазонах для частиц, используемых как приемник, находятся в оптимальном диапазоне, чтобы обеспечивать однородное распределение в табачном листе. Слишком малые частицы являются нежелательными из-за поверхностного эффекта, не позволяющего малым частицам эффективно генерировать тепло. Кроме того, более мелкие частицы могут проходить через обычный фильтр, который используют в курительных изделиях. Такие фильтры также могут быть использованы в сочетании с табачным продуктом согласно настоящему изобретению. Более крупные частицы делают сложным или невозможным однородное распределение в листовом материале и особенно в табачном продукте, образованном путем гофрирования табачного листа. Более крупные частицы не могут быть распределены в табачном листе так же хорошо, как более мелкие частицы. Кроме того, более крупные частицы склонны выпирать из табачного листа, так что они могут контактировать друг с другом после гофрирования табачного листа. Это является неблагоприятным из-за локально усиливающегося тепловыделения. Под размером частиц в данном документе понимают эквивалентный сферический диаметр. Поскольку частицы могут иметь неправильную форму, эквивалентный сферический диаметр определяет диаметр сферы эквивалентного объема как частицу неправильной формы.

Согласно другой особенности табачного продукта согласно настоящему изобретению множество частиц составляет от приблизительно 4 весовых процентов до приблизительно 45 весовых процентов, предпочтительно от приблизительно 10 весовых процентов до приблизительно 40 весовых процентов, например, 30 весовых процентов табачного продукта. Теперь специалисту обыкновенной квалификации в данной области техники будет очевидно, что хотя выше указаны различные весовые доли приемника, изменения в композицию элементов, содержащих табачный продукт, включая весовую долю табака, вещество для образования аэрозоля, связующие и воду, будут требовать регулирования весовой доли приемника, требующейся для эффективного нагрева табачного продукта.

Было обнаружено, что количества частиц приемника в этих весовых диапазонах относительно веса табачного продукта находятся в оптимальном диапазоне для обеспечения однородного распределения тепла по всему табачному продукту. Кроме того, эти весовые диапазоны частиц приемника находятся в оптимальном диапазоне для обеспечения достаточного тепла для нагрева табачного продукта до однородной и средней температуры, например, до температур от 200 градусов Цельсия до 240 градусов Цельсия.

Согласно другой особенности табачного продукта согласно настоящему изобретению, частицы содержат или изготовлены из спеченного материала. Спеченный материал обеспечивает широкий ряд электрических, магнитных и тепловых свойств. Спекаемый материал может быть керамической, металлической или пластмассовой природы. Предпочтительно, для частиц приемника используют металлические сплавы. В зависимости от производственного процесса такие спекаемые материалы могут быть привязаны к специальному применению. Предпочтительно, спекаемый материал для частиц, используемых в табачном продукте согласно настоящему изобретению, обладает высокой теплопроводностью и высокой магнитной проницаемостью.

Согласно еще одной особенности табачного продукта согласно настоящему изобретению, частицы содержат внешнюю поверхность, которая является химически инертной. Химически инертная поверхность предотвращает участие частиц в химической реакции или возможном участии в качестве катализатора для запуска нежелательной химической реакции, когда табачный продукт нагревают. Химически инертная внешняя поверхность может быть химически инертной поверхностью самого материала приемника. Химически инертная внешняя поверхность также может представлять собой химически инертный слой покрытия, который охватывает материал приемника в химически инертное покрытие. Материал покрытия может выдерживать температуры такой величины, до которой нагревают частицы. Этап инкапсуляции может быть встроен в процесс спекания при производстве частиц. «Химически инертный» в данном документе понимают относительно химических веществ, производимых путем нагревания табачного продукта и присутствующих в табачном продукте.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления табачного продукта согласно настоящему изобретению частицы изготовляют из феррита. Феррит представляет собой ферромагнетик с высокой магнитной проницаемостью и является особо подходящим в качестве материала приемника. Основным компонентом феррита является железо. Другие металлические компоненты, например, цинк, никель, марганец, или неметаллические компоненты, например, кремний, могут присутствовать в различных количествах. Феррит является относительно недорогим, доступным на рынке материалом. Феррит доступен в форме частиц в диапазонах размеров частиц, применяемых в табачном продукте согласно настоящему изобретению. Предпочтительно, частицы представляют собой полностью спеченный ферритовый порошок, такой как, например, FP350, поставляемый Powder Processing Technology LLC, США.

Согласно еще одной особенности табачного продукта согласно настоящему изобретению приемник имеет температуру Кюри от приблизительно 200 градусов Цельсия до приблизительно 450 градусов Цельсия, предпочтительно от приблизительно 240 градусов Цельсия до приблизительно 400 градусов Цельсия, например, приблизительно 280 градусов Цельсия.

Частицы, содержащие материал приемника с температурами Кюри в указанном диапазоне, позволяют достигать скорее однородного распределения температуры табачного продукта и средней температуры приблизительно от 200 градусов Цельсия до 240 градусов Цельсия. Кроме того, локальные температуры образующего аэрозоль субстрата обычно не превышают или несущественно превышают температуру Кюри приемника. Таким образом, локальные температуры могут быть ниже приблизительно 400 градусов Цельсия, ниже чего никакое существенное горение субстрата, образующего аэрозоль, не происходит.

Когда материал приемника достигает своей температуры Кюри, магнитные свойства изменяются. При температуре Кюри материал приемника переходит из ферромагнитной фазы в парамагнитную фазу. В этой точке нагревание, основанное на потерях энергии вследствие ориентации ферромагнитных доменов, останавливается. Дальнейшее нагревание затем главным образом основывается на образовании вихревых токов, так что процесс нагревания автоматически сокращается по достижении температуры Кюри материала приемника. Сокращение риска перегрева образующего аэрозоль субстрата может быть поддержано применением материалов приемника, имеющих температуру Кюри, которая позволяет процесс нагрева вследствие потери гистерезиса только вплоть до определенной максимальной температуры. Предпочтительно, материал приемника и его температура Кюри приспособлены к композиции образующего аэрозоль субстрата, чтобы достигать оптимальных температуры и распределения температуры в табачном продукте для оптимального образования аэрозоля.

Согласно одной особенности табачного продукта согласно настоящему изобретению табачный продукт имеет форму стержня с диаметром стержня в диапазоне от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 9 миллиметров, предпочтительно от приблизительно 4 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров, например, 7 миллиметров. Стержень может иметь длину стержня в диапазоне от приблизительно 2 миллиметров до приблизительно 20 миллиметров, предпочтительно от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, например, 10 миллиметров. Предпочтительно, стержень имеет круглое или овальное поперечное сечение. Однако стержень также может иметь поперечное сечение прямоугольника или многоугольника.

Для способствования легкости обращения потребителя с табачным стержнем стержень может быть предоставлен в табачной палочке, которая включает последовательно образованные стержень, фильтр и мундштук. Фильтр может представлять собой материал, способный охлаждать аэрозоль, образованный из материала стержня, и также может быть способен изменять компоненты, присутствующие в образованном аэрозоле. Например, если фильтр образован из полилактидной кислоты или подобного полимера, фильтр может удалять или сокращать фенольные уровни в аэрозоле. Стержень, фильтр и мундштук могут быть охвачены бумагой, имеющей достаточную жесткость для облегчения обращения со стержнем. Длина табачной палочки может составлять от 20 мм до 55 мм, и предпочтительно может составлять приблизительно 45 мм в длину.

Соответственно, в другой особенности настоящего изобретения предусмотрен элемент, содержащий табачный материал, например, табачная палочка, элемент содержит табачный продукт, как описано в этой заявке, и фильтр. Табачный продукт и фильтр выровнены продольно и обернуты листовым материалом, например, бумагой, для закрепления фильтра и табачного продукта в элементе, содержащем табачный материал.

Далее изобретение описано применительно к вариантам осуществления, которые иллюстрируются с помощью следующих графических материалов, где

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение табачного листа с гомогенизированным табачным материалом и частицами приемника;

Фиг. 2 представляет собой изображение моделирования температуры табачного штранга, изготовленного из гофрированного гомогенизированного табачного листа, нагретого нагревающим лезвием;

Фиг. 3 представляет собой изображение моделирования температуры табачного штранга, изготовленного из табачного листа согласно фиг.1 с равномерным распределением частиц приемника;

Фиг. 4 представляет собой изображение моделированного профиля исчерпания глицерина табачного штранга согласно фиг.2;

Фиг. 5 представляет собой изображение моделированного профиля исчерпания глицерина табачного штранга согласно фиг.3;

Фиг. 6 представляет собой график зависимости от времени моделированной средней температуры табачного штранга, нагретого нагревающим лезвием и содержащего равномерное распределение частиц приемника, например, согласно фиг. 2 и 3.

На фиг. 1 схематически представлен субстрат, образующий аэрозоль, в форме табачного листа 1. Табачный лист изготовлен из гомогенизированных табачных частиц 11 и предпочтительно представляет собой формованный лист, как определено выше, и содержит частицы 10 приемника.

Толщина 12 табачного листа предпочтительно находится в пределах от 0,8 миллиметров до 1,5 миллиметров, тогда как размер частиц приемника предпочтительно находится в пределах от 10 микрометров до 80 микрометров. Для формирования табачного продукта согласно настоящему изобретению табачный лист 1 гофрируют и складывают для формирования табачного стержня. Такой непрерывный стержень затем разрезают до требуемого размера для табачного штранга, который должен быть использован в сочетании с индуктивным нагревательным устройством для образования аэрозоля.

На фиг. 2 представлено изображение моделированного распределения температуры поперечного сечения цилиндрического табачного штранга 2, нагретого нагревательным лезвием 20. Табачный штранг содержит образующий аэрозоль субстрат, изготовленный из гофрированного табачного листа, содержащего гомогенизированный табачный материал и глицерин в качестве вещества для образования аэрозоля. Гофрированный табачный лист, которому придана форма стержня, обернут оберткой 23, например, бумагой. В центр табачного штранга вставлено прямоугольное резистивно нагреваемое лезвие 20 для нагрева образующего аэрозоль субстрата. На фиг. 2 было смоделировано распределение температуры и представлено для нагрева штранга, так что температура центральной части составляет приблизительно 370 градусов Цельсия в центре и составляет всего 80 градусов Цельсия на периметре. Температуры в ближней к лезвию 20 области 220 составляют приблизительно аж 380 градусов Цельсия. Температура в промежуточной 221 и удаленной, периферийной областях 222 также составляет всего лишь приблизительно 100-150 градусов Цельсия. Таким образом, согласно моделированному измерению, промежуточные и периферийные области нагретого лезвием табачного штранга не принимают или лишь в ограниченной степени принимают участие в образовании аэрозоля, по меньшей мере, если нагрев лезвия ограничен, чтобы не полностью сжигать табак в ближней области 220.

Это также представлено на фиг. 4. Здесь представлено исчерпание глицерина табачного штранга, представленного на фиг. 2. Можно видеть, что глицерин полностью исчерпан в ближней области 220 после пяти минут нагрева. Никакое исчерпание глицерина не имело места в периферических областях 222, тогда как промежуточная область 221 частично исчерпана. Из-за прямоугольной формы поперечного сечения нагревательного лезвия периферийные области 222 без исчерпания ограничены частями штранга, которые расположены возле длинных сторон лезвия 20. Ближняя область 220 расположена непосредственно рядом с нагревательным лезвием 20 и проходит до максимально приблизительно 1/3 радиуса каждой длинной стороны лезвия 20.

На фиг. 3 представлено изображение моделированного распределения температуры поперечного сечения индуктивно нагретого цилиндрического табачного штранга 3. Табачный штранг изготовлен из гофрированного табачного листа, содержащего частицы приемника, как представлено на фиг. 1. В табачном штранге, использованном для моделирования температуры, 90 миллиграмм ферритных частиц FP 350, имеющих средний размер 50 микрометров, равномерно распределены в формованном листе, изготовленном из гидросмеси табачных частиц, волокон, связующего и глицерина в качестве вещества для образования аэрозоля.

Гофрированный табачный лист, формованный в форму стержня, обернут оберткой 13, например, бумагой. Частицы приемника однородно распределены по табачному штрангу (не показано). Штранг нагревают посредством индуктивно нагретых частиц приемника. На фиг. 3 было смоделировано распределение температуры и представлено для нагрева штранга с ожидаемой более равномерной температурой, на основании однородно распределенных в штранге частиц приемника. Температура в центральной области 110 составляет приблизительно 300 градусов Цельсия. Круглая центральная область 110 скорее большая и проходит до приблизительно половины радиуса табачного штранга. Температуры в узкой кольцеобразной промежуточной области 111 составляют приблизительно 250 градусов Цельсия, а температуры в расположенной по окружности периферийной области 112 составляют приблизительно 200 градусов Цельсия. Таким образом, согласно измерению моделирования, глицерин испаряется скорее однородно и по всей или по существу всей области табачного штранга. Глицерин также испаряется из промежуточной 111 и периферийной областей 112 табачного штранга. Таким образом, все области табачного штранга применяют для образования аэрозоля, даже при максимальных температурах нагрева существенно ниже известных по табачным штрангам, нагреваемым по центру и резистивно.

Исчерпание глицерина табачного штранга, представленного на фиг. 3, показано на фиг. 5. Можно видеть, что глицерин еще не полностью исчерпан, даже после пяти минут нагревания в центральной области 110. Однако некоторое исчерпание уже имеет место в промежуточной области 111 и, в меньшей степени, в периферийной области 112.

Моделирование температуры и исчерпания глицерина штрангов согласно фиг. 2 и 3, но нагретых в течение только приблизительно одной минуты и 1,5 минут, показывают такое же относительное поведение температуры. После того, как 1 минуту табачный штранг согласно настоящему изобретению уже достиг температуры от приблизительно 150 и до 200 градусов Цельсия по центральной и промежуточной области. Исчерпание глицерина все еще не началось. После 1,5 минуты температуры увеличились во внутренней периферийной области до приблизительно 200 градусов Цельсия и вплоть до 280 градусов Цельсия в центральной области. Температуры всего лишь 150 градусов Цельсия присутствуют только во внешней периферийной области 112. Таким образом, исчерпание глицерина происходит по большой области табачного штранга уже через одну-две минуты после начала нагрева табачного штранга.

В отличие от табачного штранга с частицами приемника согласно настоящему изобретению, распределение температуры табачного штранга, представленного на фиг. 2, с нагревательным лезвием, практически идентично представленному на фиг. 2 уже после 1,5 минуты нагревания. После 1,5 минуты нагревания ближняя область 220 имеет температуры уже вплоть до 380 градусов Цельсия и температуры всего лишь приблизительно 100 градусов Цельсия в промежуточной и периферийных областях. После 1 минуты нагрева только очень маленькая ближняя область вокруг нагревательного лезвия 20 нагрета до приблизительно 200 градусов Цельсия. Остальные области имеют немного повышенные температуры или все еще находятся при комнатной температуре.

На фиг. 6 представлена зависимость средней температуры T в объеме табачного штранга, представленного на фиг. 1 и фиг. 3, от времени t. Линия 35 обозначает кривую температуры табачного штранга с частицами приемника согласно настоящему изобретению, а линия 25 обозначает кривую температуры табачного штранга, нагретого нагревательным лезвием. Максимальная температура нагрева нагревательного лезвия была ограничена 360 градусами Цельсия, тогда как температура Кюри приемника в табачном штранге согласно настоящему изобретению была от 350 до 400 градусов Цельсия. Можно видеть, что в штранге с однородно распределенными частицами средняя температура возрастает гораздо быстрее и приближается медленнее к максимальной средней температуре, составляющей приблизительно 250 градусов Цельсия. Средняя температура нагретого лезвием табачного штранга возрастает немного дольше. Максимальная средняя температура в нагретом лезвием штранге составляет приблизительно 220 градусов Цельсия. Более высокие средние температуры не могут быть достигнуты, поскольку периферийные области нагревательным лезвием не нагреваются.

Реферат

Изобретение относится к нагреваемым без горения курительным изделиям. Табачный продукт содержит образующий аэрозоль субстрат, содержащий приемник в форме множества частиц, причем образующий аэрозоль субстрат содержит табачный материал, волокна, связующее, вещество для образования аэрозоля, при этом размеры частиц множества частиц находятся в диапазоне от 5 микрометров до 100 микрометров. Оптимизируется нагрев аэрозольобразующего субстрата. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула