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TW201726009A - 包含導熱元件及表面加工之氣溶膠產生物件 - Google Patents

包含導熱元件及表面加工之氣溶膠產生物件 Download PDF

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TW201726009A
TW201726009A TW105143352A TW105143352A TW201726009A TW 201726009 A TW201726009 A TW 201726009A TW 105143352 A TW105143352 A TW 105143352A TW 105143352 A TW105143352 A TW 105143352A TW 201726009 A TW201726009 A TW 201726009A
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Taiwan
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aerosol
thermally conductive
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conductive element
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TW105143352A
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Inventor
弗雷德里克 拉凡奇
亞歷山大 梅格
Original Assignee
菲利浦莫里斯製品股份有限公司
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Abstract

本發明提供了一種氣溶膠產生物件(2)，其包括一熱源(4)及一與該熱源(4)熱連通之氣溶膠形成基材(6)。該氣溶膠產生物件(2)進一步包括一圍繞至少一部份的氣溶膠形成基材(6)之導熱組件，且該導熱組件包括有一形成該氣溶膠產生物件(2)的至少部分外表面之外表面。該導熱組件的至少一部分外表面係包括一表面塗層且具有小於約0.6的放射率。

Description

包含導熱元件及表面加工之氣溶膠產生物件
本發明係有關一種氣溶膠產生物件，其包括一熱源、一與該熱圓熱連通之氣溶膠形成基材、及一圍繞至少一部分的氣溶膠形成基材設置且包括一表面塗層之導熱組件。在一些實例中，該導熱組件包括二或多個導熱元件。
許多加熱菸草而非燃燒菸草的吸菸製品已經在本技術領域中被提出。這類「加熱式」吸菸製品之一目的在於，減少傳統香煙中由菸草燃燒及熱裂降解所產生之已知有害煙霧成分種類。在一種已知的加熱式吸菸製品類型中，氣溶膠係藉由從一可燃性熱源將熱傳遞到一位於該可燃性熱源下游的氣溶膠形成基材來產生。在吸菸期間，揮發性化合物係藉由該可燃性熱源的熱傳遞而從該氣溶膠形成基材釋放，並夾帶在通過該吸菸製品被吸入的空氣中。隨著所釋放之化合物冷卻，其凝結而形成供使用者吸入之氣溶膠。一般而言，空氣係藉由一或多個穿過該可燃性熱源設置之氣流通道而被吸入到這類已知的加熱式吸菸製品內，並藉由熱對流和熱傳導而產生從該可燃性熱源至該氣溶膠形成基材的熱傳遞。
例如，WO-A-2009/022232專利案揭露了一種吸菸製品，其包括一可燃性熱源、一位於該可燃性熱源下游的氣溶膠形成基材及一導熱元件，該導熱元件圍繞該可燃性熱源的後面部分及該氣溶膠形成基材的鄰接前面部分，並與其接觸。
WO-A-2009/022232專利案之吸菸製品中的導熱元件係經由熱傳導而將該熱源燃燒期間所產生的熱傳遞到該氣溶膠形成基材。通過熱傳導傳遞而產生的熱消耗明顯降低了該可燃性熱源後面部分的溫度，使該後面部分的溫度明顯保持低於其自燃溫度。
在加熱氣溶膠形成基材的氣溶膠產生物件中，例如加熱菸草的吸菸製品，在該氣溶膠形成基材中達到的溫度對於產生一個感覺上可接受的氣溶膠之能力係具有顯著影響。通常希望能將氣溶膠形成基材的溫度保持在一特定範圍內，以優化傳送氣溶膠給使用者的效能。在某些情況下，從導熱元件外表面損失的輻射熱可能導致可燃性熱源或氣溶膠形成基材的溫度下降到所期望範圍之外，從而影響吸菸製品的性能。若氣溶膠形成基材的溫度降得過低，例如，其可能對傳送氣溶膠給使用者之一致性及數量產生不利的影響。
在某些加熱式氣溶膠產生物件中，除了熱傳導傳遞外，其提供了從一可燃性熱源到該氣溶膠形成基材的熱對流傳遞。例如，在一些已知的吸菸製品中，至少一個縱向氣流通道係通過該可燃性熱源設置，以提供氣溶膠形成基材的熱對流加熱。在這類吸菸製品中，該 氣溶膠形成基材係藉由熱傳導及熱對流加熱的組合來加熱。
在其它加熱式吸菸製品中，可能偏好設置一種沒有任何氣流通道延伸穿過熱源的可燃性熱源。在這類吸菸製品中，氣溶膠形成基材的熱對流可能有限，且氣溶膠形成基材的加熱主要係藉由來自導熱元件的熱傳導傳遞而實現。當氣溶膠形成基材主要係藉由熱傳導傳遞來加熱，氣溶膠形成基材的溫度可變得對導熱元件的溫度改變更為敏感。與氣溶膠形成基材也是藉由熱對流加熱的吸菸製品相比，這表示任何緣於輻射熱損失的導熱元件冷卻可能對氣溶膠的產生有更大的影響。
期望能提供一種包含有一熱源及一位於熱源下游以改進吸菸性能的氣溶膠形成基材之吸菸製品。尤其，期望能提供一種改進了對氣溶膠形成基材的導電加熱的控制之加熱式吸菸製品，以便在吸菸期間幫助維持該氣溶膠形成基材的溫度在所期望溫度範圍內。
亦期望能提供一種用於獲得這類吸菸製品的所期望外觀而不損及吸菸製品在使用期間的內部溫度分布之新穎裝置。例如，可能期望提供一種供消費者在這類各自包括有不同香料的吸菸製品之間進行區分之新穎裝置，而所述香料係設置在該氣溶膠形成基材之內並於吸菸期間傳送給消費者。
根據本發明之一態樣，其提供一種包括有可燃性熱源之氣溶膠產生物件。該物件進一步包括一與所 述可燃性熱源熱連通之氣溶膠形成基材。一導熱組件係圍繞該氣溶膠形成基材的至少一部分，該導熱組件包括有一形成該氣溶膠產生物件的至少部分外表面之外表面。該導熱組件的至少一部分外表面係包括一表面塗層且具有小於約0.6的放射率。
在一些實例中，導熱組件的外表面的放射率最好是小於約0.5。在一些實例中該放射率可小於約0.4、小於約0.3、小於約0.2或小於約0.15。較佳地該放射率係大於約0.1、大於約0.2或大於約0.3。
放射率為一表面在以熱輻射形式放射能量上的效能量度，並根據ISO 18434-1而測定，其細節係陳述於本文中的「放射率測試方法」部分中。
如本文中所用，術語「氣溶膠形成基材」係用於描述一種在加熱時能夠釋放可形成氣溶膠的揮發性化合物之基材。氣溶膠形成基材所產生的氣溶膠可以是可見的或不可見的，且可包含蒸氣(例如，呈氣態的物質微粒，其在室溫下通常為液態或固態)，以及氣體及冷凝蒸氣的液滴
藉由在導熱組件的至少一部分上設置一表面塗層，已經發現在一些實例中可以管理氣溶膠產生物件的熱特性。尤其，在本發明的實例中，該導熱組件可以影響所述來自可燃性熱源的熱傳遞。可藉由表面塗層的存在來影響從該物件通過導熱組件的熱傳遞以及該物件中的熱管理。
該表面塗層較佳地包括一填加劑或顏料材料。填加劑材料可包括有機或無機材料。較佳地該表面塗層包括無機填加劑材料。較佳地該填加劑材料於至少約300℃或至少約400℃為熱穩定的。該填加劑材料較佳地包括顏料。填加劑材料的實例包含石墨、金屬碳酸鹽及金屬氧化物。例如，該填加劑材料可包括一或多種選自二氧化鈦、氧化鋁及氧化鐵的金屬氧化物。該填加劑可包括碳酸鈣。
該導熱組件可圍繞熱源的下游部分延伸並與其接觸。該導熱組件可包括一圍繞該熱源的下游部分及該氣溶膠形成基材的鄰接上游部分並與其接觸之第一導熱元件，以及一圍繞至少一部分的第一導熱元件之第二導熱元件，該第二導熱元件包括一形成該氣溶膠產生物件的至少部分外表面之外表面。該第二導熱元件的至少一部分外表面係包括該表面塗層且具有小於0.6的放射率。
該第二導熱元件可藉由於第一與第二導熱元件之間之圍繞至少一部分的第一導熱元件延伸的至少一層隔熱材料而與該第一導熱元件徑向分離。
該導熱組件的至少一部分外表面可包括表面加工，其中該表面加工較佳地包括壓花、壓凹及其組合中之至少一種。
在本發明之實例中，該氣溶膠形成基材係位於熱源的下游。
根據本發明之另一態樣，其提供了一種包括有熱源及氣溶膠形成基材之氣溶膠產生物件。該氣溶膠形成基材可位於該熱源的下游。該氣溶膠產生物件進一步包括一導熱組件，該導熱組件係圍繞該熱源的下游部分及該氣溶膠形成基材的鄰接上游部分並與其接觸。該導熱組件包括一形成該氣溶膠產生物件的外表面的至少一部分外表面之外表面。該導熱組件的至少一部分外表面係包括一表面加工(例如一表面塗層)，且具有小於約0.6的放射率。
在一些實例中，導熱組件的外表面的放射率最好是小於約0.5。在一些實例中該放射率可小於約0.4、小於約0.3、小於約0.2或小於約0.15。較佳地該放射率係大於約0.1、大於約0.2或大於約0.3。
該導熱組件可包括一圍繞該熱源的下游部分及該氣溶膠形成基材的鄰接上游部分並與其接觸之第一導熱元件，以及一圍繞至少一部分的第一導熱元件之第二導熱元件，該第二導熱元件包括一形成該吸菸製品的至少部分外表面之外表面。該第二導熱元件的至少一部分外表面係包括該表面加工且具有小於0.6的放射率。該第二導熱元件較佳地係藉由所述第一與第二導熱元件之間之圍繞至少一部分的第一導熱元件延伸的至少一層隔熱材料而與該第一導熱元件徑向分離。亦即，該第二導熱元件在一些實例中可能不直接接觸該熱源或該氣溶膠形成基材。
如本文中所使用，術語「上游」及「下游」係用以描述氣溶膠產生物件之元件或元件部分相對於消費者在使用氣溶膠產生物件期間抽吸氣溶膠產生物件之方向的相對位置。如本文中所描述的，氣溶膠產生物件包含下游端(即，煙嘴端)及相對的上游端。在使用時，消費者在氣溶膠產生物件的下游端進行抽吸。所述下游端係位於上游端的下游，其亦可被描述為遠端。
如本文中所使用，術語「直接接觸」係用於表示兩個組件之間的接觸沒有任何中間材料，使得該等組件的表面彼此接觸。
如本文中所使用，術語「徑向分離」係用於表示該第二導熱元件的至少一部分係與下面的第一導熱元件在徑向方向上分離，使得在第二導熱元件的該部分與該第一導熱元件之間沒有直接接觸。
本發明該等態樣之氣溶膠產生物件可結合一覆蓋於至少一部分的第一導熱元件上之第二導熱元件。較佳地，所述第一與第二導熱元件之間於該氣溶膠產生物件上的一或多個位置處係徑向分離。
較佳地，全部的或基本上全部的第二導熱元件係藉由至少一層隔熱材料而與該第一導熱元件徑向分離，使得第一與第二導熱元件之間沒有實質直接接觸，以限制或抑制熱從該第一導熱元件到該第二導熱元件的傳導傳遞。因此，該第二導熱元件可保持比第一導熱元件更低的溫度。與在至少一部分的第一導熱元件周圍不具有第二導熱元件的氣溶膠產生物件相比，可降低從該氣溶膠產生物件外表面損失的輻射熱。
該第二導熱元件可有利於減少從該第一導熱元件損失的熱。該第二導熱元件係可由一導熱材料所形成，該導熱材料在抽吸氣溶膠產生物件期間於藉熱源產生熱的同時將提高溫度。該第二導熱元件提高的溫度可減小所述第一導熱元件與其下面的材料之間的溫差，使得可以管理(例如減少)從該第一導熱元件損失的熱。
藉由管理從該第一導熱元件的熱損失，該第二導熱元件可有利於幫助將第一導熱元件的溫度更好維持在期望的溫度範圍內。該第二導熱元件可有利於幫助更有效地使用來自該熱源的熱以將該氣溶膠形成基材溫熱至期望的溫度範圍。另一個優點在於，該第二導熱元件可幫助將該氣溶膠形成基材的溫度維持在更高的程度。該第二導熱元件可轉而改進來自該氣溶膠形成基材的氣溶膠產生。有利的是，該第二導熱元件可增進氣溶膠傳送至使用者的整體傳遞。尤其，在氣溶膠形成基材包括有尼古丁來源的實施例中，可以看出通過該第二導熱元件的附加可以顯著改善尼古丁的傳送。
此外，已發現該第二導熱元件係有利於延長該氣溶膠產生物件的吸菸持續時間，使得可以獲得更多次的吸吐。
藉由在至少一部分的導熱組件上(例如在至少一部分的第二導熱元件上)提供表面加工，可以進一步管理該氣溶膠產生物件的溫度。
本發明之發明人亦已確認在所述表面加工維持了或提供了小於約0.6的放射率之條件下，則可以在 導熱組件的外表面上(例如在第二導熱元件上)提供表面加工，以提供所期望的氣溶膠產生物件外觀。具體而言，在所述提供有表面加工於其上之導熱組件或第二導熱元件的該等部分上維持或提供小於約0.6的放射率，可確保經由所述導熱組件或第二導熱元件來管理從該氣溶膠產生物件損失的輻射熱。
所述表面塗層或其他表面加工係可設置在該導熱組件或第二導熱元件的外表面的一或多個部分上。所述表面塗層或其他表面加工係可設置在該導熱組件或第二導熱元件的整個外表面之上。
所述表面加工可包括壓花、壓凹及其組合中之至少一種。
於本發明之此二態樣中，適宜的表面塗層係包含塗料，該塗料包括有至少一種可改變所述形成導熱組件或第二導熱元件的基材被察覺到的顏色。例如，該塗料可包括彩色油墨。
此外，或者，所述表面塗層可包括一半透明材料。術語「半透明」在本文中係用以表示一種對於至少一個波長的可見光係可透射至少約20%入射到該材料上的光之材料，更佳地為至少約50%，最佳地為至少約80%。亦即，對於至少一個波長的可見光，至少約20%入射到半透明材料上的光未被該材料反射或吸收，較佳地為至少約50%，最佳地為至少約80%。術語「可見光」係用以指波長約390nm與約750nm之間的電磁光譜的可見部分。
半透明度係使用根據ISO 2471的方法來測定。小於約80%的不透明度係表示該材料是半透明的。亦即，對於具有小於約80%的不透明度的材料，至少約20%入射到該材料上的光係不被該材料反射或吸收。因此，半透明材料具有小於約80%、較佳地小於約50%、最佳地小於約20%的不透明度。
所述半透明材料可在整個可見光譜上均勻地透射光，使得該半透明材料具有無色外觀。或者，該半透明材料在一或多個波長下係可吸收至少80%的入射光，使得該半透明材料具有帶色彩的或有色的外觀。
在表面塗層包括半透明材料的任一實施例中，該半透明材料可以是透明材料。透明性是一種特殊類型的半透明性，且術語「透明的」在本文中係用以表示一大致上不散射而透射入射到材料上的光之半透明材料。亦即，入射到透明材料上的光係根據斯奈爾定律通過該材料而透射。透明材料是半透明材料的子集。
除了本文中所描述的表面塗層，或做為其替代方案，所述表面塗層可包括至少一種金屬材料以對該導熱組件或第二導熱元件的外表面提供金屬外觀。例如，該表面塗層可包括金屬顆粒、金屬薄片或此二者。該金屬材料可包括介於約10重量%至100重量%的金屬，較佳地為介於約20重量%至約50重量%的金屬。在一些實施例中該金屬材料可以金屬油墨形式塗覆。
在本文中所描述的任一其表面加工包括表面塗層之實施例中，該表面塗層係可由單一層所組成。例 如，該表面塗層係可由有色的或帶色彩的透明材料所組成。或者，該表面塗層可包括複數層。在這些實施例中，該複數層係可為相同的或不同的。較佳地，該複數層為不同的層。例如，該表面塗層可包括一包括有顏料及金屬材料中之至少一者的底層，以及一覆蓋於底層上的透明頂層，均如本文中所述。
在本文中所描述的任一其表面加工包括表面塗層之實施例中，該表面塗層的外表面較佳地具有可造成高光澤效果的光滑表面。例如，在一些實施例中該表面塗層係具有以ISO 8791-4測得為介於約0.1μm與約1μm之間的派克印刷表面粗糙度，較佳地小於約0.6μm。
所述表面塗層係可為該導熱組件的一部分上之大致連續的塗層。在一些實例中，該表面塗層為不連續的塗層。例如該塗層可包含複數個單獨的塗層區域，例如塗層點陣列。在所述塗覆部分的一個區域中之被塗層覆蓋的面積比例係可不同於該塗覆部分另一個區域中之被塗層覆蓋的面積比例。該塗層在該導熱組件的不同區域中係可包括不同的塗層材料。該塗層的一或多個區域可具有一紋理表面。因此，可以在該氣溶膠產生物件中進一步進行熱管理。
在本文中所描述的任一其表面加工包括表面塗層之實施例中，該特定表面塗層係經選定以在所述導熱組件或第二導熱元件的外表面處提供小於約0.6的放射率。本發明之發明人亦已確認一些塗層材料可能不適合用於提供此範圍內的放射率數值。例如，一些包括有 大量黑色顏料的表面塗層可能展現出顯著大於0.6的放射率，且因而於塗覆至所述導熱組件或第二導熱元件的外表面時導致從吸菸製品損失無法接受的輻射熱程度。因此，塗層材料及導致放射率大於0.6的塗層材料組合並不落入本發明之至少一些態樣的範圍內。本領域技術人員可選擇適宜的塗層材料以提供小於約0.6的放射率。
根據本發明之另一態樣，其提供一種製造氣溶膠產生物件之方法，所述氣溶膠包括有一可燃性熱源、一與該可燃性熱源熱連通之氣溶膠形成基材、以及一圍繞至少一部分的氣溶膠形成基材之導熱組件，所述導熱組件包括有一形成該氣溶膠產生物件的至少部分外表面之外表面。該方法包含下列步驟：將一塗料組成物塗覆至該導熱組件的至少一部分外表面上，使得該導熱組件的一塗覆部分具有小於約0.6的放射率。
該塗料組成物可包含一填充劑材料、一黏合劑及一溶劑。該填充劑材料可包括一或多種選自石墨、金屬氧化物及金屬碳酸鹽的材料。例如，該填加劑材料可包括一或多種選自二氧化鈦、氧化鋁及氧化鐵的金屬氧化物。該填加劑可包括碳酸鈣。
該黏合劑可(例如)包括硝化纖維素、乙基纖維素或纖維素黏合劑，例如羧甲基纖維素或羥乙基纖維素。
該溶劑可(例如)包括水或其它溶劑，例如異丙醇。
於該導熱組件組裝至該氣溶膠產生物件中之前或之後可使用合適的方法將該塗料塗覆於該導熱組件上。例如可使用印刷技術來塗覆該塗料。可使用凹版印刷技術來塗覆該塗料。
所塗覆的塗層數量可以(例如)在約0.5g/m2與2g/m2之間。所塗覆的塗層數量及厚度將被挑選出來以(例如)達到所期望的放射率。
在本文中所述的任一實施例中，該導熱組件或每一導熱元件係可由金屬箔所形成，諸如(例如)鋁箔、鋼箔、鐵箔、銅箔或金屬合金箔。較佳地，該導熱組件或每一導熱元件係由鋁箔所形成。該導熱組件或每一導熱元件可由單一層的導熱材料所組成。或者，該導熱組件或每一導熱元件可包括複數層導熱材料。在這些實施例中，所述複數層可包括相同的導熱材料或不同的導熱材料。
較佳地，該導熱組件或每一導熱元件係由具有整體導熱率在23℃及50%的相對濕度下使用修正型瞬態平面熱源(MTPS)法測量時介於約10W/m．K與約500W/m．K之間、更佳地介於約15W/m．K與約400W/m．K之間的材料所形成。
較佳地該導熱組件或每一導熱元件的厚度係介於約5μm與約50μm之間，更佳地為介於約10μm與約30μm之間，最佳地為約20μm。
在導熱組件或第二導熱元件係由金屬箔所形成且該表面加工包括一表面塗層的實施例中，該表面塗 層可包括一金屬氧化物層。該金屬氧化物層可以是除了本文中所述的任一表面塗層材料之外的金屬氧化物層或其替代方案。
如本文中所述，本發明之發明人已確認到當施加一表面加工至所述導熱組件或第二導熱元件時，維持或提供小於約0.6的放射率係可經由該導熱組件或第二導熱元件管理輻射熱損失而優化該氣溶膠產生物件的熱效能。本發明之發明人已進一步確認到減少輻射熱損失的效果係於該導熱組件或第二導熱元件的外表面放射率小於約0.5時特別顯著。因此，在本文中所述的任一實施例之中，該包括有所述表面加工之導熱組件或第二導熱元件的該部分外表面係可具有小於約0.5或小於約0.4的放射率。
根據本發明之另一個態樣，其提供一種包括有一熱源及一位於該熱源下游的氣溶膠形成基材之氣溶膠產生物件。該氣溶膠產生物件進一步包括一圍繞該熱源的下游部分及該氣溶膠形成基材的鄰接上游部分並與其接觸之第一導熱元件，以及一圍繞至少一部分的第一導熱元件之第二導熱元件，該第二導熱元件包括有一形成該氣溶膠產生物件的至少部分外表面之外表面。該第二導熱元件可藉由所述第一與第二導熱元件之間之圍繞至少一部分的第一導熱元件延伸的至少一層隔熱材料而與該第一導熱元件徑向分離。該第二導熱元件的外表面可具有小於約0.6的放射率，且在一些實例中小於0.5。
該第二導熱元件係可由諸如(例如)鋁箔、鋼箔、鐵箔、銅箔或金屬合金箔所形成。較佳地，該第二導熱元件係由鋁箔所形成。該第二導熱元件可由單一層的導熱材料所組成。或者，該第二導熱元件可包括複數層導熱材料。在這些實施例中，所述複數層可包括相同的導熱材料或不同的導熱材料。
較佳地，所述第二導熱元件係由係由具有整體導熱率在23℃及50%的相對濕度下使用修正型瞬態平面熱源(MTPS)法測量時介於約10W/m．K與約500W/m．K之間、更佳地介於約15W/m．K與約400W/m．K之間的材料所形成。
較佳地該第二導熱元件的厚度係介於約5μm與約50μm之間，更佳地為介於約10μm與約30μm之間，且最佳地為約20μm。
根據本發明之該等態樣及本文中所述的任一實施例中，所述的至少一層隔熱材料可包括一或多層紙張。紙張較佳地提供第一與第二導熱元件的完全分離，使得在該等導熱元件的表面之間沒有直接接觸。
特別較好的是，該第一與第二導熱元件係藉由一沿著該氣溶膠產生物件的整個長度延伸之包裝紙而分離。在這類實施例中，該包裝紙係圍繞該第一導熱元件纏繞，且該第二導熱元件接著被施加到該包裝紙的至少一部分的頂端。
在包裝紙上供給第二導熱元件提供了與根據本發明該等態樣之氣溶膠產生物件的外觀相關的其他益 處，且特別是在吸菸期間及吸菸之後的氣溶膠產生物件外觀。在某些情況下，當該包裝材暴露於來自該熱源的熱時，在熱源區域中可觀察到一些褪色的包裝紙。由於來自氣溶膠形成基材的氣溶膠形成體遷移到包裝紙內，該包裝紙可能另外被染色。在根據本發明該等態樣之氣溶膠產生物件中，該第二導熱元件可設置在該熱源的至少一部分及該氣溶膠形成基材的鄰接部分之上，使得褪色及染色被覆蓋且不再看的到。氣溶膠產生物件的初始外觀可因而在吸菸期間被保持住。
替代性地或除了該第一與第二導熱元件之間的中間紙層之外，該第一及第二導熱元件的至少一部分係可藉由一空氣間隙而徑向分離，使得所述至少一層隔熱材料包括該空氣間隙。空氣間隙可通過在第一導熱元件與第二導熱元件之間納入一或多個間隔元件而設置，以保持彼此明確分離。這可通過(例如)第二導熱元件的穿孔、壓花或凹紋來實現。在這類實施例中，該第二導熱元件的壓花或壓凹部分係可與該第一導熱元件接觸，同時未壓花部分係藉由一空氣間隙而與該第一導熱元件分離，或反之亦然。或者，可在該等導熱元件之間設置一或多個單獨的間隔元件。
較佳地，該第一及第二導熱元件彼此徑向分離至少50μm，更佳地為至少75μm，且最佳地為至少100μm。在一或多個紙層被設置在該等導熱元件之間的情況下，如本文中所述，該等導熱元件的徑向分離將藉由該一或多個紙層的厚度來確定。
如本文所述，根據本發明該等態樣的氣溶膠產生物件的導熱組件或第一導熱元件係可接觸該熱源的下游部分及該氣溶膠形成基材的鄰接上游部分。在具有可燃性熱源的實施例中，該導熱組件或第一導熱元件較佳地係為耐燃且限制氧氣的。
在本發明之特別較佳的實施例中，該導熱組件或第一導熱元件形成一連續套管，該連續套管緊密包圍該熱源的下游部分及該氣溶膠形成基材的上游部分。
較佳地，該導熱組件或第一導熱元件形成在該熱源與該氣溶膠形成基材之間提供了大致氣密的連接。這有利防止來自熱源的燃燒氣體容易地經由其外圍被抽吸到該氣溶膠形成基材之內。這類的連接還藉由沿著外圍抽吸的熱空氣而最小化或大致避免從熱源到氣溶膠形成基材的熱對流傳遞。
該導熱組件或第一導熱元件係可由任何適宜耐熱材料或具有合適導熱性的材料之組合所形成。較佳地，該導熱組件或第一導熱元件係由具有整體導熱率在23℃及50%的相對濕度下使用修正型瞬態平面熱源(MTPS)法測量時介於約10W/m．K與約500W/m．K之間、更佳地介於約15W/m．K與約400W/m．K之間的材料所形成。
供使用於根據本發明該等態樣之吸菸製品中的適宜導熱組件或第一導熱元件包含(但不限於)：金屬箔，諸如(例如)鋁箔、鋼箔、鐵箔、銅箔及金屬合金箔。該導熱組件或第一導熱元件係可由單一層隔熱材料所組 成。或者，該導熱組件或第一導熱元件可包括複數層的導熱材料。在這些實施例中，所述複數層可包括相同的導熱材料或不同的導熱材料。
該第一導熱元件係可由與第二導熱材料相同的材料或不同的材料所形成。較佳地，該第一及第二導熱元件係由相同的材料所形成，且最佳地為鋁箔。
較佳地該第一導熱元件的厚度係介於約5μm與約50μm之間，更佳地為介於約10μm與約30μm之間，且最佳地為約20μm。該第一導熱元件的厚度可大致上與該第二導熱元件的厚度相同，或該等導熱元件可具有彼此不同的厚度。較佳地，該第一及第二導熱元件二者係由具有約20μm厚度的鋁箔所形成。
較佳地，該熱源被所述導熱組件或第一導熱元件包圍的下游部分長度係介於約2mm與約8mm之間，更佳地為介於約3mm與約5mm之間的長度。
較佳地，該熱源未被所述導熱組件或第一導熱元件包圍的上游部分長度係介於約5mm與約15mm之間，更佳地為介於約6mm與約8mm之間的長度。
較佳地，該氣溶膠形成基材係延伸超過該導熱組件或第一導熱元件的下游至少約3mm。於其他實施例中，該氣溶膠形成基材可延伸超過該導熱組件或第一導熱元件的下游少於3mm。又於另外的實施例中，該氣溶膠形成基材的整個長度係可被該導熱組件或第一導熱元件所包圍。
在某些較佳實施例中，該第二導熱元件係可形成為單獨的元件。或者，該第二導熱元件可形成部分的複數層或積層材料，包括該與一個或多個隔熱層組合之第二導熱元件。所述形成該第二導熱元件的層係可由本文中所指出的任何材料所形成。在某些實施例中，該第二導熱元件係可形成為一包含有至少一貼合於該第二導熱元件的隔熱層之積層材料，其中該隔熱層形成該積層材料之一鄰接該第一導熱元件的內層。在這種方式下，該積層體的隔熱層在所述第一導熱元件與第二導熱元件之間提供了所期望的徑向分離。
由於隔熱層可提供額外的強度及剛性，使用積層材料來提供第二導熱元件可在根據本發明之氣溶膠產生物件的生產期間更有幫助。這使得該材料能夠更容易加工，降低可能比較薄且易碎的第二導熱元件之塌縮或破裂風險。
用以供應該第二導熱元件的一個特別適宜積層材料實例為雙層積層體，其包含一鋁外層及一紙內層。
為了在吸菸期間控制該吸菸製品的加熱，可調整該第二導熱元件相對於該第一導熱元件及其下面的熱源與氣溶膠形成基材之位置及範圍。該第二導熱元件可設置在該氣溶膠形成基材的至少一部分上方。替代性地或另外地，該第二導熱元件可設置在該熱源的至少一部分上方。更佳地，該第二導熱元件係以與該第一導熱元件類似的方式，設置在該氣溶膠形成基材的一部分與該熱源的一部分上方。
該第二導熱元件相對於該第一導熱元件上游方向及下游方向的範圍係可視所期望的氣溶膠產生物件性能而調整。
該第二導熱元件可如同該第一導熱元件而覆蓋該氣溶膠產生物件的大致相同區域，使得該等導熱元件沿著該氣溶膠產生物件的相同長度而延伸。在這種情況下，該第二導熱元件較佳地直接覆蓋該第一導熱元件並完全覆蓋該第一導熱元件。
或者，該第二導熱元件係可在上游方向上、在下游方向上、或上游與下游兩個方向上，延伸超過該第一導熱元件。或者，或除此之外，該第一導熱元件可在上游及下游方向中之一方向上延伸超過該第二導熱元件。
較佳地，該第二導熱元件在上游方向上並不延伸超過該第一導熱元件。該第二導熱元件可如同該第一導熱元件而延伸至該熱源上的大約相同位置，使得該第一及第二導熱元件在該熱源上大致對齊。或者，該第一導熱元件可在上游方向上延伸超過該第二導熱元件。這種設置可降低該熱源的溫度。
較佳地，該第二導熱元件可在下游方向上延伸到至少如該第一導熱元件的相同位置。該第二導熱元件可延伸到如該第一導熱元件之於該氣溶膠形成基材上的大約相同位置，使得該第一及第二導熱元件在該氣溶膠形成基材上大致對齊。或者，該第二導熱元件可在下游方向上延伸超過該第一導熱元件，使得該第二導熱元 件以比該第一導熱元件更大的長度比例來覆蓋該氣溶膠形成基材。例如，該第二導熱元件可延伸超過該第一導熱元件至少1mm，或超過該第一導熱元件至少2mm。然而，較佳，地，該氣溶膠形成基材延伸超過該第二導熱元件的下游至少2mm，使得該氣溶膠形成基材的下游部分保持未被該等導熱元件二者所覆蓋。
在根據本發明全部態樣之氣溶膠形成基材中，熱是經由一熱源而產生。該熱源係可為(例如)散熱片、化學熱源、可燃性熱源或電熱源。該熱源較佳地為可燃性熱源，且包括任何適宜的可燃性燃料，包含(但不限於)碳、鋁、鎂、碳化物、亞硝酸鹽及其混合物。
較佳地，根據本發明之氣溶膠產生物件的熱源為碳質可燃性熱源。
如本文中所用，術語「碳質」係用以描述一包括碳的熱源。較佳地，依該可燃熱源乾重，根據本發明之碳質可燃性熱源以該可燃性熱源的乾重計係具有至少約35%的碳含量，更佳地至少約40%，最佳地至少約45%。
在一些實施例中，根據本發明之氣溶膠產生物件的熱源係為可燃性碳基熱源。如本文中所用，術語「碳基熱源」係用以描述一主要由碳組成的熱源。
使用於根據本發明之吸菸製品中的可燃性碳基熱源以該可燃性碳基熱源的乾重計可具有至少約50%、較佳地至少約60%、更佳地至少約70%、最佳地至少約80%之碳含量。
根據本發明之氣溶膠產生物件可包括由一或多種適宜的含碳材料所形成之可燃性碳質熱源。
如果需要，可將一或多種黏合劑與該一或多種含碳材料結合。較佳地，該一或多種黏合劑為有機黏合劑。已知的適宜有機黏合劑包含(但不限於)：膠(例如瓜爾膠)、改性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)、麵粉、澱粉、糖、植物油及其組合。
於一較佳實施例中，該可燃性熱源係由碳粉、改性纖維素、麵粉及糖的混合物所形成。
代替一或多種黏合劑，或除了一或多種黏合劑之外，使用於根據本發明之吸菸製品中的可燃性熱源係可包含一或多種添加劑，以便改進該可燃性熱源的特性。適宜的添加劑包含(但不限於)用以促進該可燃性熱源固結的添加劑(例如，燒結助劑)、用以促進該可燃性熱源點燃的添加劑(例如，諸如高氯酸鹽、氯酸鹽、硝酸鹽、過氧化物、高錳酸鹽及/或鋯之氧化劑)、用以促進該可燃性熱源燃燒的添加劑(例如，鉀及鉀鹽，諸如檸檬酸鉀)以及用以促進一或多種由燃燒該可燃性熱源所產生的氣體之分解的添加劑(例如催化劑，諸如CuO,Fe2O3及Al2O3)。
用於根據本發明之氣溶膠產生物件的可燃性碳質熱源較佳地係藉由將一或多種含碳材料與一或多種黏合劑以及其他添加劑(如果有的情況下)混合，並將該混合物預先成型為所期望的形狀。所述一或多種含碳材 料、一或多種黏合劑以及可選擇的其他添加劑之混合物係可使用任何適宜的已知陶瓷成型方法(諸如(例如)注漿成型、擠製、射出成形及模壓)而預先成型為所期望的形狀。在某些較佳實施例中，該混合物係藉由擠製而預先成型為所期望的形狀。
較佳地，所述一或多種含碳材料、一或多種黏合劑以及其他添加劑之混合物係預先成型為細長形桿。然而，應理解到所述一或多種含碳材料、一或多種黏合劑以及其他添加劑之混合物係可預先成型為為其他所需的形狀。
在成形之後，特別是在擠製之後，所述細長形桿或其他所期望形狀較佳地係經乾燥以降低其含水量，接著在一個足以碳化該一或多種黏合劑(如果存在的話)之溫度下，於非氧化性環境中熱解，並大致消除該細長形桿或其他形狀中的任何揮發物。所述細長形桿或其他期望形狀較佳地係中在約700℃與約900℃之間的溫度下於一氮氣環境中熱解。
該可燃性熱源較佳地具有介於約20%與約80%之間的孔隙率，更佳地為介於約20%與約60%之間。甚至更佳地，該可燃性熱源於藉由(例如)壓汞式孔隙儀法或氦比重測定法測量時，係具有介於約50%與約70%之間的孔隙率，更佳地為介於約50%與約60%之間。於該可燃性熱源生產期間係可使用傳統方法及技術而容易地獲得所需要的孔隙率。
有利的是，使用於根據本發明之氣溶膠產生物件中的可燃性碳質熱源係具有介於約0.6g/cm3與約1g/cm3的表觀密度。
較佳地，該可燃性熱源係具有介於約300mg與約500mg之間的質量，更佳地為介於約400mg與約450mg之間。
較佳地，該可燃性熱源係具有介於約7mm與約17mm之間的長度，更佳地為介於約7mm與約15mm之間，最佳地為介於約7mm與約13mm之間。
較佳地，該可燃性熱源係具有介於約5mm與約9mm之間的直徑，更佳地為介於約7mm與約8mm之間。
較佳地，該可燃性熱源具有基本上一致的直徑。然而，該可燃性熱源可替代性地呈錐形，使得該可燃性熱源的後面部分的直徑大於其前面部分的直徑。特別較好的是大致上為圓柱形的可燃熱源。該可燃性熱源可以是(例如)一個具有大致圓形剖面之圓柱或錐形圓柱，或者是一個具有大致為橢圓形剖面之圓柱或錐形圓柱。
根據本發明之氣溶膠產生物件將包含一或多個氣流路徑，空氣可沿著所述路徑被抽吸通過該氣溶膠產生物件供使用者吸入。
於本發明之某些實施例中，該熱源可包括至少一縱向氣流通道，其提供一或多個穿過該熱源的氣流路徑。術語「氣流通道」在本文中係用以描述一沿著該 熱源的長度延伸之通道，空氣可經由所述通道被抽吸通過該氣溶膠產生物件供使用者吸入。這類包含一或多個縱向氣流通道之熱源在本文中係稱為「非封閉的」熱源。
該至少一縱向氣流通道的直徑係可介於約1.5mm與約3mm之間，更佳地為介於約2mm與約2.5mm之間。該至少一縱向氣流通道的內表面可部分地或完全地被塗覆，如在WO-A-2009/022232中更詳細描述的。
於本發明之替代實施例中，在該熱源中沒有設置縱向氣流通道，使得被抽吸通過該氣溶膠產生物件的空氣不沿著該熱源通過任何氣流通道。這類熱源係稱為「封閉的」熱源。包含封閉的熱源之氣溶膠產生物件界定了通過該吸菸製品的替代氣流路徑。
在根據本發明之包括有封閉的熱源的氣溶膠產生物件中，從熱源到該氣溶膠形成基材的熱傳遞主要是通過傳導而發生，且通過對流而加熱氣溶膠形成基材的情形被減至最低程度或減少。因此對於封閉的熱源來說，特別重要的是將該熱源與氣溶膠形成基材之間的熱傳導傳遞最佳化。已發現到第二導熱元件的使用對於包含有封閉的熱源之氣溶膠產生物件的發煙性能具有特別有利的影響，其中因對流造成的任何補償加熱效應很小(如果有的話)。
於根據本發明之包括有封閉的熱源的氣溶膠產生物件中，係可在該熱源的下游端與該氣溶膠形成基材的上游端之間設置一不可燃的熱傳遞元件。該熱傳遞元件係可由本文中參照該第一及第二導熱元件所述之任 何導熱材料所形成。較佳地，該熱傳遞元件係由金屬箔所形成，最佳地由鋁箔所形成。除了將從熱源至氣溶膠形成基材的傳導性熱傳遞最佳化之外，該熱傳遞元件亦可降低或預防顆粒及氣態燃燒產物從熱源遷移到該氣溶膠產生物件的煙嘴端。
較佳地，該氣溶膠形成基材包括至少一氣溶膠形成體及一能夠因應加熱而散發揮發性化合物之材料。
該至少一氣溶膠形成體係可為任何適宜的已知化合物或化合物混合物，其在使用時可促進濃厚且穩定的氣溶膠形成。該氣溶膠形成體較佳地在該氣溶膠產生物件的工作溫度下是抗熱降解的。適宜的氣溶膠形成體在本技術領域中是眾所周知的，且包含(例如)多元醇、諸如單、二或三乙酸甘油酯之多元醇酯、以及諸如十二烷二酸二甲酯及十四烷二酸二甲酯之單、二或多羧酸脂族酯。供使用在根據本發明之氣溶膠產生物件的較佳氣溶膠形成體為多元醇或其混合物，諸如三甘醇、1,3-丁二醇且最佳為甘油。
較佳地，所述能夠因應加熱而散發揮發性化合物之材料為植物基填充材料，更佳地為均質的植物基填充材料。例如，該氣溶膠形成基材可包括一或多種源於植物的材料，包含(但不限於)：菸草；茶(例如綠茶)；薄荷；月桂；尤加利樹；羅勒；鼠尾草；馬鞭草；以及龍蒿。該植物基材料可包括添加劑，該添加劑包含(但不限於)潤濕劑、香料、黏合劑及其混合物。較佳地，該植 物基材料基本上係由菸草材料、最佳地為均質的菸草材料所組成。
較佳地，該氣溶膠形成基材係具有介於約5mm與約20mm之間的長度，更佳地為介於約8mm與約12mm之間。較佳地，該氣溶膠形成基材被該第一導熱元件包圍的前面部分在長度上係介於約2mm與約10mm之間，在長度上更佳地為介於約3mm與約8mm之間，在長度上最佳地為介於約4mm與約6mm之間。較佳地，該氣溶膠形成基材未被該第一導熱元件包圍的後面部分在長度上係介於約3mm與約10mm之間。換言之，該氣溶膠形成基材較佳地延伸超過該第一導熱元件的下游約3mm與約10mm之間。更佳地，該氣溶膠形成基材較佳地延伸超過該第一導熱元件的下游至少約4mm。
根據本發明之氣溶膠產生物件之熱源及氣溶膠形成基材可大致彼此鄰接。或者，根據本發明之氣溶膠產生物件之熱源及氣溶膠形成基材可彼此縱向間隔開。
較佳地，根據本發明之氣溶膠產生物件包括一位於該氣溶膠形成基材下游的氣流導向元件。該氣流導向元件界定了一個通過該氣溶膠產生物件的氣流路徑。至少一個氣流入口較佳地係設置在該氣溶膠形成基材的下游端與氣流導向元件的下游端之間。該氣流導向元件將空氣從所述至少一個氣流入口導引向該氣溶膠產生物件的煙嘴端。
該氣流導向元件可包括一開端式之大致不透氣的中空體。在這類實施例中，被吸入通過該至少一個氣流入口的空氣首先係沿著所述開端式之大致不透氣的中空體的外部被抽吸往上游，並接著通過所述開端式之大致不透氣的中空體的內部被抽吸往下游。
該大致不透氣的中空體係可由一或多種適宜的不透氣材料所形成，所述材料在該藉由從熱源到氣溶膠形成基材的熱傳遞產生氣溶膠的溫度下係大致熱穩定的。適宜的材料在本技術領域中是眾所周知的，且包含(但不限於)紙板、塑膠、陶瓷及其組合。
於一較佳實施例中，所述開端式之大致不透氣的中空體係為一圓柱體，較佳地為一正圓柱體。
於另一較佳實施例中，所述開端式之大致不透氣的中空體係為一截頭圓錐，較佳地為一截頭正圓錐體。
所述開端式之大致不透氣的中空體可具有介於約7mm與約50mm之間的長度，例如介於約10mm與約45mm之間或介於約15mm與約30mm之間的長度。該氣流導向元件可視所期望的氣溶膠產生物件整體長度，以及該吸菸製品內其它部件的存在與否及長度，而具有其他的長度。
在所述開端式之大致不透氣的中空體為圓柱體的情況下，該圓柱體可具有介於約2mm與約5mm之間的直徑，例如約2.5mm與約4.5mm之間的直徑。該圓柱體係可視所期望的吸菸製品整體直徑而具有其它的直徑。
在所述開端式之大致不透氣的中空體為截頭圓錐的情況下，該截頭圓錐的上游端可具有介於約2mm與約5mm之間的直徑，例如約2.5mm與約4.5mm之間的直徑。該截頭圓錐的上游端係可視所期望的氣溶膠產生物件整體直徑而具有其它的直徑。
在所述開端式之大致不透氣的中空體為截頭圓錐的情況下，該截頭圓錐的下游端可具有介於約5mm與約9mm之間的直徑，例如約7mm與約8mm之間的直徑。該截頭圓錐的下游端係可視所期望的氣溶膠產生物件整體直徑而具有其它的直徑。較佳地，該截頭圓錐的下游端係具有大致與該氣溶膠形成基材相同的直徑。
所述開端式之大致不透氣的中空體可鄰接該氣溶膠形成基材。或者，所述開端式之大致不透氣的中空體可延伸至該氣溶膠形成基材之內。例如，在某些實施例中所述開端式之大致不透氣的中空體可延伸至該氣溶膠形成基材內達0.5L的距離，其中L為該氣溶膠形成基材的長度。
該大致不透氣的中空體之上游端與該氣溶膠形成基材相比時係具有縮小的直徑。
在某些實施例中，該大致不透氣的中空體之下游端與該氣溶膠形成基材相比時係具有縮小的直徑。
在其他實施例中，該大致不透氣的中空體之下游端係具有與該氣溶膠形成基材大致相同的直徑。
在該大致不透氣的中空體之下游端與該氣溶膠形成基材相比時係具有縮小的直徑的情況下，該大致 不透氣的中空體可外接一大致不透氣的密封件。在這類實施例中，該大致不透氣的密封件係位於所述一或多個氣流入口的下游。該大致不透氣的密封件可具有與該氣溶膠形成基材大致相同的直徑。例如，在一些實施例中，該大致不透氣的中空體的下游端可外接一大致不透氣的插塞或墊圈，所述插塞或墊圈具有與該氣溶膠形成基材大致相同的直徑。
該大致不透氣的密封件係可由一或多種適宜的不透氣材料所形成，所述材料在該藉由從熱源到氣溶膠形成基材的熱傳遞產生氣溶膠的溫度下係大致熱穩定的。適宜的材料在本技術領域中是眾所周知的，且包含(但不限於)紙板、塑膠、蠟、矽膠、陶瓷及其組合。
所述開端式之大致不透氣的中空體的長度的至少一部分係可外接一透氣擴散器。該透氣擴散器可具有與該氣溶膠形成基材大致相同的直徑。該透氣擴散器係可由一或多種適宜的透氣材料所形成，所述材料在該藉由從熱源到氣溶膠形成基材的熱傳遞產生氣溶膠的溫度下係大致熱穩定的。適宜的透氣材料在本技術領域中是眾所周知的，且包含(但不限於)諸如(例如)醋酸纖維素絲束、棉、開孔陶瓷及聚合物發泡體之多孔材料、菸草材料及其組合。
於一較佳實施例中，該氣流導向元件包括一開端式之大致不透氣的中空管，該中空管與該氣溶膠形成基材相比係具有縮小的直徑，以及一具有與該氣溶膠形成基材大致相同的外徑之環形大致不透氣的密封件，該密封件係外接於該中空管的下游端。
該氣流導向元件可進一步包括一內包裝材，其外接於該中空管及該環形大致不透氣的密封件。
該中空管之開放上游端可鄰接該氣溶膠形成基材的下游端。或者，該中空管之開放上游端可插入或以其他方式延伸到該氣溶膠形成基材的下游端內。
該氣流導向元件可進一步包括一具有與該氣溶膠形成基材大致相同的外徑之環形透氣擴散器，其係外接於所述位於環形大致不透氣的密封件的上游之中空管的長度的至少一部分。例如，該中空管可至少部分地嵌入一由醋酸纖維素絲束組成的插塞之中。
於另一較佳實施例中，該氣流導向元件可包括：一開端式之大致不透氣的截頭中空圓錐，其具有一與該氣溶膠形成基材相比縮小直徑的上游端，以及一與該氣溶膠形成基材大致相同直徑的下游端。
該截頭中空圓錐的開放上游端可鄰接該氣溶膠形成基材的下游端。或者，該截頭中空圓錐的開放上游端可插入或以其他方式延伸到該氣溶膠形成基材的下游端內。
該氣流導向元件可進一步包括一具有與該氣溶膠形成基材大致相同的外徑之環形透氣擴散器，其係外接於該截頭中空圓錐的長度的至少一部分。例如，該截頭中空圓錐可至少部分地嵌入一由醋酸纖維素絲束組成的插塞之中。
根據本發明之氣溶膠產生物件較佳地進一步包括一膨脹室，其位於該氣溶膠形成基材的下游且位於 該氣流導向元件(如果存在的話)的下游。膨脹室的納入係有利於允許該藉由從熱源到氣溶膠形成基材的熱傳遞產生的氣溶膠進一步冷卻。該膨脹室亦有利於允許根據本發明之氣溶膠產生物件的整體長度通過適當選擇膨脹室的長度而調整到一期望值，例如調整到與傳統香菸相似的長度。較佳地，該膨脹室係為一細長中空管。
根據本發明之氣溶膠產生物件亦可進一步包括一煙嘴件，其位於該氣溶膠形成基材的下游且位於該氣流導向元件及膨脹室(如果存在的話)的下游。該煙嘴件可(例如)包括一由醋酸纖維素、紙或其它適宜已知過濾材料製成的濾嘴。較佳地，該煙嘴件具有低過濾效率，更佳地具有非常低的過濾效率。替代性地或另外地，該煙嘴件可包括一或多個節段，其包括有吸收劑、吸附劑、香料及使用於傳統香菸濾嘴中的其它氣溶膠改性劑及添加劑，或其組合。
根據本發明之氣溶膠產生物件可使用已知方法及機器組裝。
放射率的測試方法
放射率係根據ISO 18434-1中詳細列明的測試程序來測量。該測試方法使用一已知發射率的基準物質來判定一樣本材料的未知發射率。具體而言，基準物質係塗覆在一部分的樣本材料上，並將兩種材料加熱至溫度100℃。接著使用紅外線照相機測量基準物質的表面溫度，並且使用該基準物質的已知發射率校準該相機系統。一適宜的基準物質為黑色聚氯乙烯電氣絕緣膠 帶，諸如Scotch® 33黑色電氣膠帶，其具有0.95的放射率值。一旦該系統已使用該基準物質校準，該紅外線照相機係重新定位以測量該樣本材料的表面溫度。該系統上的發射率值係經調整，直到所測得的樣本材料表面溫度與該樣本材料的實際表面溫度匹配，且其與該基準物質的表面溫度相同。經測量的表面溫度與實際表面溫度匹配時的發射率值為該樣本材料的真實發射率值。
2‧‧‧氣溶膠產生物件
4‧‧‧可燃性碳質熱源
4b‧‧‧下游部分
6‧‧‧氣溶膠形成基材
6a‧‧‧上游部分
8‧‧‧膨脹室
10‧‧‧煙嘴件
12‧‧‧外包裝紙
14‧‧‧第一障壁塗層
18‧‧‧菸草材料
20‧‧‧濾嘴插塞包裝
22‧‧‧第一導熱元件
24‧‧‧圓柱形開端式管
28‧‧‧濾嘴插塞包裝
26‧‧‧圓柱形插塞
30‧‧‧第二導熱元件
44‧‧‧氣流導向元件
50‧‧‧內包裝材
52‧‧‧氣流入口
56‧‧‧中空管
58‧‧‧密封件
60‧‧‧圓柱形插塞
100‧‧‧測試設備
102‧‧‧圓柱形鋁質本體
104‧‧‧測試材料
106‧‧‧線圈加熱器
108‧‧‧第一熱電偶
110‧‧‧第二熱電偶
112‧‧‧上游端
現將僅藉由實例方式並參看附圖來進一步描述本發明，在圖式中：圖1顯示根據本發明之氣溶膠產生物件的剖面示意圖；圖2顯示一用於判定不同的第二導熱元件對於出自氣溶膠產生物件的熱損失的影響之測試設備；圖3顯示當在圖2的設備上測試時之外表面溫度相對於不同第二導熱元件材料的時間之曲線圖；圖4顯示當在圖2的設備上測試時之內部溫度相對於不同第二導熱元件材料的時間之曲線圖；圖5顯示當在圖2的設備上測試時之內部溫度相對於第二導熱元件的時間之曲線圖，以顯示不同壓花圖案的影響；圖6顯示當在圖2的設備上測試時之內部溫度相對於第二導熱元件的時間之曲線圖，以顯示不同表面塗層的影響； 圖7顯示使用在圖5及圖6的測試中之不同壓花圖案及不同表面塗層之測得放射率值總結。
圖8及圖9顯示該等包括有第二導熱元件之氣溶膠產生物件之測試數據，該等第二導熱元件具有圖6的不同表面塗層且根據加拿大衛生部密集吸菸規範燃煙；以及圖10及圖11顯示該等包括有第二導熱元件之氣溶膠產生物件之比較測試數據，該等第二導熱元件具有一碳酸鈣表面塗層且根據加拿大衛生部密集吸菸規範燃煙。
圖1中顯示的氣溶膠產生物件2係包括以同軸對齊鄰接的一可燃性碳質熱源4、一氣溶膠形成基材6、一氣流導向元件44、一細長的膨脹室8及一煙嘴件10。該可燃性碳質熱源4、氣溶膠形成基材6、氣流導向元件44、細長的膨脹室8及煙嘴件10被包在低透氣性的香菸外包裝紙12內。
如圖1所示，一不可燃之阻氣第一障壁塗層14係設置在該可燃性碳質熱源4的大致整個後表面上。於一替代實施例中，一不可燃之大致不透氣的第一障壁係以圓盤形式設置，且其鄰接可燃性碳質熱源4的後表面與該氣溶膠形成基材6的前表面。
該可燃性碳質熱源4係為封閉的熱源，使得被抽吸通過該氣溶膠產生物件供使用者吸入的空氣不會沿著該可燃性熱源4穿過任何氣流通道。
該氣溶膠形成基材6係緊挨著該可燃性碳質熱源4的下游而設置，且包括一由菸草材料18組成的圓柱形插塞，所述插塞包括有甘油以做為氣溶膠形成體，並外接一濾嘴插塞包裝20。
一導熱組件係包括一由鋁箔管組成的第一導熱元件22，其包圍且接觸該可燃性碳質熱源4的下游部分4b以及該氣溶膠形成基材6的鄰接上游部分6a。如圖1所示，該氣溶膠形成基材6的下游部分並未被該第一導熱元件22包圍。
一氣流導向元件44係設置於該氣溶膠形成基材6的下游，且包括一開端式之大致不透氣的中空管56，該中空管係由(例如)紙板製成，且與該氣溶膠形成基材6相比時具有縮小的直徑。該開端式中空管56的上游端係鄰接該氣溶膠形成基材6。該開端式中空管56的下游端係被一環形大致不透氣的密封件58所包圍，該密封件具有與該氣溶膠形成基材6大致相同的直徑。該開端式中空管的其餘部分係嵌入一由醋酸纖維素絲束組成的圓柱形插塞60之中，且該插塞具有與該氣溶膠形成基材6大致相同的直徑。
該開端式中空管56及由醋酸纖維素絲束組成的圓柱形插塞60係外接一透氣內包裝材50。該外包裝紙12及該內包裝材50中係設置有一排周邊氣流入口52。
該細長膨脹室8係設置於該氣流導向元件44的下游，且包括一由紙板製成的圓柱形開端式管24。該 氣溶膠產生物件2的煙嘴件10係設置於該膨脹室8的下游，且包括一由醋酸纖維素絲束組成的圓柱形插塞26，該插塞具有非常低的過濾效率並外接濾嘴插塞包裝28。該煙嘴件10可外接濾嘴紙(圖中未示)。
該導熱組件進一步包括一由鋁箔管組成的第二導熱元件30，其包圍且接觸該外包裝紙12。該第二導熱元件30係設置於該第一導熱元件22之上，且具有與該第一導熱元件22相同的尺寸。該第二導熱元件30因此直接覆蓋該第一導熱元件22，且該外包裝紙12位於其間。該第二導熱元件30的外表面係塗覆有一表面塗層，諸如一亮面彩色塗層，其對於該第二導熱元件22的外表面產生小於約0.6、較佳地小於約0.2的放射率值。
使用時，使用者點燃該可燃性碳質熱源4，該熱源藉由傳導而加熱該氣溶膠形成基材6。使用者接著在煙嘴件10上抽吸，使得冷空氣通過該等氣流入口52而被吸入到該氣溶膠產生物件2內。被吸入的空氣向上游通過該開端式中空管56外部與該內包裝材50之間，經由該由醋酸纖維素絲束組成的圓柱形插塞60到達該氣溶膠形成基材6。該氣溶膠形成基材6的加熱從該菸草材料18釋放了揮發性與半揮發性化合物及甘油，且其於到達該氣溶膠形成基材6時被夾帶在吸入的空氣中。被吸入的空氣於其穿過經加熱的氣溶膠形成基材6時也被加熱。經加熱的被吸入空氣及被夾帶的化合物接著向下游通過該氣流導向元件44的中空管56內部到達該膨脹室8，並於此處冷卻與冷凝。經冷卻的氣溶膠接 著向下游穿過該氣溶膠產生物件2的煙嘴件10進入到使用者的嘴中。
設置於可燃性碳質熱源4的整個後表面上之所述不可燃之大致不透氣的障壁塗層14係將該可燃性碳質熱源4與穿過該氣溶膠產生物件2的氣流路徑隔離開，使得在使用時，沿著氣流路徑穿過氣溶膠產生物件2被吸入的空氣不會與該可燃性碳質熱源4直接接觸。
該第二導熱元件30保持該氣溶膠產生物件2內的熱以在吸菸期間幫助維持第一導熱元件22的溫度。這進而幫助維持該氣溶膠形成基材6的溫度以促進持續且增強的氣溶膠傳送。
圖2顯示一用以模擬根據本發明之氣溶膠產生物件的加熱之測試設備100，其係用於測試不同的第二導熱元件(包含該等具有不同表面加工者)的性能。該測試設備100包括一圓柱形鋁質本體102，測試材料104在其周圍。該測試材料104係模擬一根據本發明之氣溶膠產生物件中的第二導熱元件。
於測試期間，一嵌入於該鋁質本體102內的線圈加熱器106係模擬一可燃性熱源在氣溶膠產生物件的上游端之加熱效果。為了能夠根據ISO 18434-1測量該測試材料104的外表面的放射率，線圈加熱器106兩端的電壓係逐步增加，以在加熱過程期間提供穩定的高溫週期。具體而言，線圈加熱器106兩端的電壓係以每次增加電壓之間延遲10分鐘的方式逐漸增加到6伏特、11伏特、14伏特、17伏特、19.5伏特、21伏特及24伏特，以使測試材料104的溫度穩定。
在測試過程期間，第一及第二熱電偶108、110分別記錄該測試材料104的外表面溫度及該鋁質本體102的內部溫度。各個熱電偶108、110係設置於距離該鋁質本體102上游端112之7mm處。
圖3顯示當在圖2的設備上測試時，使用熱電偶108所測得的表面溫度相對於不同第二導熱元件材料的時間之曲線圖。針對第二導熱元件所測試的材料為：只有鋁；只有紙；以鋁層形成外表面之紙鋁共積層體；以及以紙層形成外表面之紙鋁積層體。鋁具有0.09的測得放射率，而紙具有0.95的測得放射率。如圖3所示，由於輻射熱損失減少，鋁層之與紙層相比的較低放射率導致第二導熱元件的外表面溫度較高。
圖4顯示在與圖3相同的測試期間使用熱電偶110測量時之內部溫度相對於時間之曲線圖，藉由使用一在外表面具有低放射率的第二導熱元件而實現的輻射熱損失減少亦導致模擬的氣溶膠產生物件內的內部溫度增加。基於此數據，本發明之發明人已確認在使用一在外表面具有低放射率的第二導熱元件時可提供熱效率更高的氣溶膠產生物件，且因而在吸菸期間提供所期望的內部溫度增加。
該加熱測試係使用三種不同的紙鋁共積層體重複進行，其每一者具有不同的壓花圖案，且在每種情況下該鋁層形成該第二導熱元件的外表面。測試數據係顯示於圖5中，其顯示以熱電偶110測得的內部溫度相對於全部三種測試材料的時間，以及未經壓花的共積層 體(以鋁及紙兩種材料形成外表面)的數據供參考。圖5的數據中顯示，對形成第二導熱元件的材料進行壓花對於所述模擬的氣溶膠產生物件在加熱測試期間的內部溫度基本上沒有影響，這可歸因於壓花基本上不影響該第二導熱元件的外表面處之放射率。這顯示於圖7的數據之中，其顯示該三種壓花圖案的測得放射率值為0.092、0.085及0.092，這與以鋁形成外表面之未經壓花的共積層體的放射率值0.09大致上相同。
該加熱測試係使用六種不同的紙鋁共積層體再重複進行，其每一者具有不同的表面塗層(在鋁層的外表面之上塗覆彩色墨水)，且在每種情況下該鋁層形成該第二導熱元件的外表面。所測試的六種不同表面塗層為：亮面金色；消光粉紅色；亮面粉紅色；消光綠色；亮面橙色；及消光黑色。測試數據係顯示於圖6中，其顯示以熱電偶110測得的內部溫度相對於全部六種測試材料的時間，以及未經塗覆的共積層體(以鋁及紙兩種材料形成外表面)的數據供參考。圖6的數據中顯示，以消光黑色油墨塗覆鋁層導致了測試期間的內部溫度近似於用共積層體的紙層形成第二導熱元件外表面所獲得的內部溫度。與未經塗覆的鋁層形成第二導熱元件外表面的數據相比，其他的油墨對於所模擬的氣溶膠產生物件之內部溫度沒有顯著影響。因此，基於此數據，本發明之發明人已確認到將一表面塗層施加至形成該第二導熱元件外表面的材料係可對第二導熱元件的熱效能有顯著影響，視所使用的特定表面塗層而定。
在這方面，使用於圖6中的測試的不同測試材料的發射率係經測定，數據係顯示於圖7中。圖7的數據中顯示，與未經塗覆的鋁層相比，儘管對鋁層塗覆彩色塗層增加了放射率，但是當塗層為消光黑色時其效果最為顯著。因此在加熱測試期間，由於塗覆彩色塗層而增加的放射率值與所模擬的氣溶膠產生物件中所產生的內部溫度降低之間係存在有直接相關性。因此，本發明之發明人已確認到當施加一表面塗層於第二導熱元件的外表面時，應當選擇可維持或提供低發射率值的表面塗層，以在吸菸期間防止不良的氣溶膠產生物件內部溫度降低，或產生所期望的內部溫度增加。
氣溶膠產生物件係使用六種使用於圖6及圖7的測試中的經塗覆共積層體所建構，且在每種情況下係以經塗覆的鋁層形成該第二導熱元件的外表面。可參考的是，氣溶膠產生物件係亦使用紙鋁共積層體來建構，且以一未經塗覆的消光鋁層形成該第二導熱元件的外表面。在每種情況下該共積層體係包括一具有73mm的厚度且基本重量為45g/m2之紙層，該紙層係貼合至一具有6.3mm的厚度之鋁箔。該等氣溶膠產生物件係接著根據加拿大衛生部密集吸菸規範(抽吸體積55cm3，抽吸頻率30秒，抽吸持續時間2秒)燃煙，所產生的甘油、尼古丁及總顆粒物(TPM)傳遞數據係顯示於圖8及圖9中。
圖8及圖9顯示所述消光粉紅色、消光綠色、亮面粉紅色及亮面橙色塗層在與基準無塗層消光鋁製品 相比時，導致了近似的甘油、尼古丁及TPM傳送量。該亮面金色塗層在與基準製品相比時，導致了減少但可接受的傳送量。該消光黑色塗層在與基準製品相比時，導致了顯著減少且無法接受的傳送量。根據圖8及圖9中的數據結合圖7中所測得的放射率值，本發明之發明人已確認到當在形成第二導熱元件的材料之外表面上提供表面加工時，應當選擇可維持或提供小於約0.6的放射率的表面加工。
在另一個實例中，氣溶膠產生物件係經建構以檢視碳酸鈣塗層對第二導熱元件的外表面之影響。成組的第一及第二基準製品係經建構，且每一者具有未經塗覆的第二導熱元件，並接著根據加拿大衛生部密集吸菸規範(抽吸體積55cm3，抽吸頻率30秒，抽吸持續時間2秒)燃煙。第一及第二基準製品之吸菸期間溫度曲線係顯示於圖10及圖11(圖10顯示在熱源下游端處所測得的溫度，而圖11顯示在該氣溶膠形成基材上游端處所測得的溫度)。該等第二基準製品之每一者係包含一提供比每個第一基準製品的熱源更大的熱輸出之熱源。結果，該等第二基準製品展現出比第一基準製品大致較熱的溫度曲線。
為了進行比較，一組第三製品係經建構，除了對第二導熱元件的外表面添加一漆塗層之外，其每一者係與該第二基準製品相同，且該漆塗層包括60%的碳酸鈣。該組第三製品係接著根據相同的吸菸規範燃煙，其結果係顯示於圖10及圖11中。如圖10及圖11所示， 塗覆一碳酸鈣塗層至第二基準製品的第二導熱元件的外表面係可於吸菸期間修飾該第二基準製品的溫度曲線，使其在吸菸期間接近該第一基準製品的溫度曲線，儘管當與每個第一基準製品中的熱源的熱輸出相比時，每個第二基準製品中的熱源的熱輸出更大。
顯示於圖1至圖11中且在本文中描述的該等實施例及實例係說明但不限制本發明。本發明之其它實施例係可在不偏離本發明範疇的情況下實施，且應理解本文中所述的具體實施例並非是限制性的。
2‧‧‧氣溶膠產生物件
4‧‧‧可燃性碳質熱源
4b‧‧‧下游部分
6‧‧‧氣溶膠形成基材
6a‧‧‧上游部分
8‧‧‧膨脹室
10‧‧‧煙嘴件
12‧‧‧外包裝紙
14‧‧‧第一障壁塗層
18‧‧‧菸草材料
20‧‧‧濾嘴插塞包裝
22‧‧‧第一導熱元件
24‧‧‧圓柱形開端式管
28‧‧‧濾嘴插塞包裝
26‧‧‧圓柱形插塞
30‧‧‧第二導熱元件
44‧‧‧氣流導向元件
50‧‧‧內包裝材
52‧‧‧氣流入口
56‧‧‧中空管
58‧‧‧密封件
60‧‧‧圓柱形插塞

Claims (15)

  1. 一種氣溶膠產生物件，其包括：一可燃性熱源；一氣溶膠形成基材，其係與該可燃性熱源熱連通；一導熱組件，其圍繞至少一部分的氣溶膠形成基材，該導熱組件包括一形成該氣溶膠形成基材的至少部分外表面之外表面；其中該導熱組件的至少一部分外表面係包括一表面塗層且具有小於0.6的放射率。
  2. 如請求項1所述之氣溶膠產生物件，其中該導熱組件外表面的放射率係小於0.5。
  3. 如請求項1或2所述之氣溶膠產生物件，其中該導熱組件外表面的放射率係大於0.1。
  4. 如請求項1、2或3所述之氣溶膠產生物件，其中該表面塗層係包括一填充劑材料，該填充劑材料包括一或多種選自石墨、金屬碳酸鹽及金屬氧化物的材料。
  5. 如前述任一請求項所述之氣溶膠產生物件，其中該表面塗層係為不連續的。
  6. 如前述任一請求項所述之氣溶膠產生物件，其中該導熱組件包括一圍繞該熱源的一下游部分及該氣溶膠形成基材的一鄰接上游部分並與其接觸之第一導熱元件，以及一圍繞至少一部分的第一導熱元件之第二導熱元件，且該第二導熱元件包括一形成該氣溶膠產生物件的至少部分外表面之外表面。
  7. 如請求項6所述之氣溶膠產生物件，其中該第二導熱元件係藉由所述第一與第二導熱元件之間之圍繞至少一部分的第一導熱元件延伸的至少一層隔熱材料而與該第一導熱元件徑向分離。
  8. 如前述任一請求項所述之氣溶膠產生物件，其中該導熱組件的至少一部分外表面係包括表面加工，其中該表面加工較佳地包括壓花、壓凹及其組合中之至少一種。
  9. 如前述任一請求項所述之氣溶膠產生物件，其中該表面塗層係包括至少一顏料。
  10. 如前述任一請求項所述之氣溶膠產生物件，其中該表面塗層係包括一半透明材料。
  11. 如前述任一請求項所述之氣溶膠產生物件，其中該表面塗層係包括至少一金屬顆粒、金屬片或此二者。
  12. 如前述任一請求項所述之氣溶膠產生物件，其中該導熱組件係包括金屬箔。
  13. 一種製造氣溶膠產生物件之方法，所述氣溶膠包括有一可燃性熱源、一與該可燃性熱源熱連通之氣溶膠形成基材、以及一圍繞至少一部分的氣溶膠形成基材之導熱組件，所述導熱組件包括有一形成該氣溶膠產生物件的至少部分外表面之外表面，該方法包含下列步驟：將一塗料組成物塗覆至該導熱組件的至少一部分外表面上，使得該導熱組件的一塗覆部分具有小於0.6的放射率。
  14. 如請求項13所述之方法，其中該塗料組成物係包含一填充劑材料、一黏合劑及一溶劑。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該填充劑材料係包括一或多種選自石墨、金屬碳酸鹽及金屬氧化物的材料。
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