Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, и система, генерирующая аэрозоль
Группа изобретений относится к нагреваемому изделию, генерирующему аэрозоль, и системе, генерирующей аэрозоль. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль, имеющим нагревательный элемент, при этом изделие, генерирующее аэрозоль, содержит стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, и обертку, по меньшей мере частично окружающую стержень субстрата, генерирующего аэрозоль. Обертка содержит элемент контроля нагрева на по меньшей мере одной поверхности обертки, при этом элемент контроля нагрева содержит одну или более окружных полос термоусадочного материала, при этом при нагреве термоусадочного материала до температуры выше его температуры усадки, внутренний радиус каждой одной из нескольких окружных полос термоусадочного материала уменьшается на по меньшей мере 20 процентов по сравнению с внутренним радиусом соответствующей окружной полосы до нагрева. Часть субстрата, генерирующего аэрозоль, лежащая под элементом контроля нагрева, деформируется так, что сопротивление затяжке (RTD) изделия, генерирующего аэрозоль, увеличивается, при этом температура усадки составляет от 180 до 300°С. Обеспечивается предотвращение использования изделия, генерирующего аэрозоль, с несовместимым устройством, генерирующим аэрозоль, и, в частности, с несовместимым устройством, которое нагревает субстрат, генерирующий аэрозоль, до более высокой температуры, чем предназначено. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.
Настоящее изобретение относится к нагреваемому изделию, генерирующему аэрозоль, содержащему обертку с элементом контроля нагрева, и к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей такое нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль.
Изделия, генерирующие аэрозоль, в которых субстрат, генерирующий аэрозоль, такой как табакосодержащий субстрат, нагревают, а не сжигают, известны в данной области техники. Обычно в таких нагреваемых курительных изделиях аэрозоль генерируется посредством 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 дальше по ходу потока относительно него. Во время использования изделия, генерирующего аэрозоль, летучие соединения высвобождаются из субстрата, генерирующего аэрозоль, посредством 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 или курения нагреваемых изделий, генерирующих аэрозоль. Такие устройства включают, например, электрически нагреваемые устройства, генерирующие аэрозоль, в которых аэрозоль генерируется посредством передачи тепла от одного или более электрических нагревательных элементов устройства, генерирующего аэрозоль, к субстрату, генерирующему аэрозоль, нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль. Одним преимуществом таких электрически нагреваемых устройств, генерирующих аэрозоль, является то, что они значительно уменьшают количество дыма побочного потока.
В US 5992420 описана сигарета с фильтром, имеющая цилиндрический столбик табака, который содержит нарезанный табак и оберточную бумагу, обернутую вокруг нарезанного табака. Также раскрыта обертка для тушения сигареты. Обертка изготовлена из трехслойного ленточного материала толщиной не более 70 микрон и имеет внутренний не поддерживающий горение слой, выполненный с возможностью контакта с периферийной поверхностью сигареты. Обертка дополнительно содержит слой диаметрально усаживаемого материала, приклеенного ко всей поверхности не поддерживающего горение внутреннего слоя с помощью клея естественного затвердевания и образованного из термоусадочной полиэтиленовой, полиэфирной, полипропиленовой, винилиденхлоридной или другой пластиковой пленки, имеющей температура усадки около 60°C-100°C.
В таких устройствах, генерирующих аэрозоль, нагревательный элемент, как правило, выполнен с возможностью нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, в определенном температурном диапазоне, который был выбран производителем для обеспечения оптимального профиля высвобождения аэрозоля из изделия, генерирующего аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, следовательно, специально приспособлены для использования в сочетании друг с другом.
Однако, если изделие, генерирующее аэрозоль, непреднамеренно или преднамеренно используют с несовместимым (несочетающимся) устройством, генерирующим аэрозоль, предоставление потребителю оптимального профиля высвобождения аэрозоля крайне маловероятно. Конструкция нагревательного элемента в несовместимом устройстве, как правило, отличается от конструкции в совместимом устройстве, и способ нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, следовательно, вероятно является другим. Кроме того, нагреватель не может работать таким же образом в таких же температурных диапазонах так, что субстрат, генерирующий аэрозоль, не нагревается при таком же температурном профиле как в совместимом устройстве. В результате, свойства аэрозоля, высвобождаемого из субстрата, не такие, как предполагает производитель. Следовательно, на ощущение потребителя, вероятно, будет оказано отрицательное влияние в результате использования изделия, генерирующего аэрозоль, с несовместимым устройством.
Конкретные проблемы могут возникнуть, когда изделие, генерирующее аэрозоль, используют в устройстве, которое нагревает субстрат, генерирующий аэрозоль, до более высокой температуры, чем предназначено, так что по меньшей мере часть субстрата становится перегретой. Это может произойти, например, когда изделие, генерирующее аэрозоль, которое приспособлено для нагрева внутренним нагревательным элементом, вместо этого используют в устройстве, генерирующем аэрозоль, которое нагревает изделие, генерирующее аэрозоль, снаружи. Такие устройства, которые нагревают субстрат извне во время использования, как правило, требуют намного более высоких рабочих температур, и, следовательно, по меньшей мере внешние части субстрата вероятно нагреваются до намного более высокой температуры, чем было бы обеспечено при использовании внутреннего нагревательного элемента.
Желательно обеспечить новую компоновку изделия, генерирующего аэрозоль, в которой предотвращают использование изделия, генерирующего аэрозоль, с несовместимым устройством, генерирующим аэрозоль, и, в частности, с несовместимым устройством, которое нагревает субстрат, генерирующий аэрозоль, до более высокой температуры, чем предназначено. Дополнительно желательно обеспечить такую новую компоновку изделия, генерирующего аэрозоль, которая не влияет отрицательно на использование изделия, генерирующего аэрозоль, при нормальных условиях нагрева в совместимом устройстве. Особенно желательно, если бы такая новая компоновка изделия, генерирующего аэрозоль, могла быть легко обеспечена без значительного влияния на конструкцию изделия, генерирующего аэрозоль, или способ и установку, используемые для изготовления изделия, генерирующего аэрозоль.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставлено нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль, имеющим нагревательный элемент, при этом нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, содержит: стержень субстрата, генерирующего аэрозоль; и обертку, по меньшей мере частично окружающую стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, при этом обертка содержит элемент контроля нагрева на по меньшей мере одной поверхности обертки. Элемент контроля нагрева содержит одну или более окружных полос термоусадочного материала, при этом при нагреве термоусадочного материала до температуры выше его температуры усадки внутренний радиус каждой одной из нескольких окружных полос термоусадочного материала уменьшается на по меньшей мере 20 процентов по сравнению с внутренним радиусом соответствующей окружной полосы до нагрева. В результате, часть субстрата, генерирующего аэрозоль, лежащая под элементом контроля нагрева, деформируется таким образом, что сопротивление затяжке (RTD) изделия, генерирующего аэрозоль, возрастает.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предоставлена система, генерирующая аэрозоль, содержащая изделие, генерирующее аэрозоль, согласно первому аспекту настоящего изобретения, как описано выше; и устройство, генерирующее аэрозоль, приспособленное для вмещения изделия, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит элемент-нагреватель, выполненный с возможностью нагрева стержня материала, генерирующего аэрозоль, во время использования, при этом элемент-нагреватель является регулируемым во время использования для работы при температуре ниже максимальной рабочей температуры. Элемент контроля нагрева изделия, генерирующего аэрозоль, приспособлен так, что температура усадки термоусадочного материала не превышается во время использования системы, генерирующей аэрозоль, с элементом-нагревателем, работающим при температуре ниже максимальной рабочей температуры.
Используемый в настоящем документе термин «нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль», относится к изделию, генерирующему аэрозоль, для получения аэрозоля, содержащему субстрат, генерирующий аэрозоль, который предназначен для нагрева, а не сжигания, для высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Такие изделия обычно называют «нагреваемыми без сжигания» продуктами.
Используемый в настоящем документе термин «субстрат, генерирующий аэрозоль» относится к субстрату, способному высвобождать при нагреве летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Аэрозоль, генерируемый из субстратов, генерирующих аэрозоль, изделий, генерирующих аэрозоль, описанных в настоящем документе, может быть видимым или невидимым и может содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, находящихся в газообразном состоянии, которые при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
Используемый в настоящем документе термин «полоса термоусадочного материала» относится к круглому кольцу или трубке материала, который радиально усаживается при нагреве выше «температуры усадки». Подходящие термоусаживающиеся трубки для использования при образовании окружных полос термоусадочного материала в обертке согласно настоящему изобретению хорошо известны специалисту в данной области техники, и примеры подходящих материалов представлены ниже.
Используемый в настоящем документе термин «сопротивление затяжке» (RTD) относится к давлению, необходимому для принудительного прохождения воздуха по всей длине испытуемого объекта со скоростью 17,5 миллиметра в секунду при температуре 22 градуса по Цельсию и давлении 101 килопаскаль (760 торр). Сопротивление затяжке выражается в миллиметрах водяного столба (мм вод. ст. или мм H2O) и измеряется согласно ISO 6565:2011.
Используемый в настоящем документе термин «стержень» относится к в целом цилиндрическому элементу с по существу многоугольным поперечным сечением и предпочтительно с круглым, овальным или эллиптическим поперечным сечением.
Используемый в настоящем документе термин «продольный» относится к направлению, соответствующему главной продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль, которая проходит между концами изделия, генерирующего аэрозоль, расположенными раньше по ходу потока и дальше по ходу потока. Во время использования воздух втягивается через изделие, генерирующее аэрозоль, в продольном направлении. Термин «поперечный» относится к направлению, которое перпендикулярно продольной оси.
Используемые в настоящем документе термины «раньше по ходу потока» и «дальше по ходу 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.
Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению подходят для использования в системе, генерирующей аэрозоль, содержащей электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, имеющее внутренний нагревательный элемент для нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль. Например, изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению находят конкретное применение в системах, генерирующих аэрозоль, содержащих электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, имеющее внутреннюю пластину-нагреватель, которая приспособлена для вставки в стержень субстрата, генерирующего аэрозоль. Изделия, генерирующие аэрозоль, этого типа описаны в известном уровне техники, например, в европейской патентной заявке EP-A-0822670.
Используемый в настоящем документе термин «устройство, генерирующее аэрозоль», относится к устройству, содержащему нагревательный элемент, который взаимодействует с субстратом, генерирующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля.
Как описано выше, изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержат элемент контроля нагрева на по меньшей мере одной поверхности обертки, окружающей субстрат, генерирующий аэрозоль, при этом элемент контроля нагрева содержит одну или более окружных полос термоусадочного материала. Элемент контроля нагрева обеспечивает безопасные и эффективные средства для предотвращения использования изделия, генерирующего аэрозоль, в несовместимом устройстве, которое нагревает изделие, генерирующее аэрозоль, намного выше желаемого диапазона рабочих температур. Элемент контроля нагрева, следовательно, обеспечивает средства для предотвращения перегрева изделия, генерирующего аэрозоль.
Расположение элемента контроля нагрева на обертке, окружающей наружную часть субстрата, генерирующего аэрозоль, обеспечивает, в частности, реакцию на перегрев изделия, генерирующего аэрозоль, вследствие использования несовместимого устройства, имеющего периферийный нагреватель, который нагревает субстрат, генерирующий аэрозоль, снаружи, как описано выше.
Элемент контроля нагрева выполнен таким образом, что при температуре, превышающей определенную пороговую температуру, соответствующей температуре усадки термоусадочного материала, внутренний радиус одной или более полос термоусадочного материала значительно уменьшается для «активации» элемента контроля нагрева. Радиальная усадка одной или более полос термоусадочного материала приводит к сжатию нижележащего субстрата, генерирующего аэрозоль. Эти сжатие и деформация нижележащего субстрата, генерирующего аэрозоль, усложняет или делает невозможным втягивание потребителем воздуха через изделие, генерирующее аэрозоль, тем самым увеличивая сопротивление затяжке (RTD) изделия, генерирующего аэрозоль. Таким образом, потребителя предупреждают о факте того, что он пытается использовать изделие, генерирующее аэрозоль, с несовместимым устройством, генерирующим аэрозоль, и не сможет продолжить курение изделия, генерирующего аэрозоль.
Как более подробно описано ниже, термоусадочный материал, из которого образованы полосы элемента контроля нагрева, выбирают с подходящей температурой усадки, которую достигают или превышают только тогда, когда изделие, генерирующее аэрозоль, перегрето, то есть, нагрето выше предназначенного диапазона рабочих температур. Иными словами, усадка одной или более полос термоусадочного материала обеспечится только при избыточных рабочих температурах. Пороговая температура, при которой активируется элемент контроля нагрева, будет соответствовать температуре, достигнутой на поверхности обертки, содержащей элемент контроля нагрева, когда субстрат, генерирующий аэрозоль, нагрет выше максимальной желаемой температуры, как определено производителем.
Преимущественно, когда изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению нагреваются обычно в совместимом устройстве, генерирующем аэрозоль, присутствие элемента контроля нагрева не окажет заметного влияния на ощущение потребителя. В частности, элемент контроля нагрева не должен оказывать влияния на RTD изделия, генерирующего аэрозоль, или на композицию и свойства аэрозоля, генерируемого из нижележащего субстрата, генерирующего аэрозоль, во время использования.
Элемент контроля нагрева, содержащий одну или более полос термоусадочного материала, может быть удобно размещен в обертке, окружающей субстрат, генерирующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, без влияния на компоновку других компонентов изделия. Кроме того, элемент контроля нагрева может быть удобно размещен в обертке до нанесения обертки вокруг субстрата, генерирующего аэрозоль. Следовательно, включение элемента контроля нагрева не должно значительно повлиять на производство изделий, генерирующих аэрозоль. Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут, следовательно, преимущественно быть изготовлены с использованием существующих высокоскоростных способов и установки.
Как описано выше, усадка одной или более полос термоусадочного материала обеспечивает уменьшение внутреннего радиуса каждой полосы на по меньшей мере приблизительно 20 процентов по сравнению с первоначальным внутренним радиусом полосы до нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль. Это выполняется для того, чтобы обеспечить достаточную деформацию субстрата, генерирующего аэрозоль, и при этом на RTD изделия, генерирующего аэрозоль, окажет значительное влияние активация элемента контроля нагрева. Предпочтительно уменьшение внутреннего радиуса каждой из одной или более окружных полос термоусадочного материала при нагреве до температуры выше температуры усадки термоусадочного материала составляет по меньшей мере приблизительно 30 процентов по сравнению с внутренним радиусом соответствующей окружной полосы до нагрева.
Альтернативно или дополнительно уменьшение внутреннего радиуса каждой из одной или более окружных полос термоусадочного материала при нагреве до температуры выше температуры усадки термоусадочного материала предпочтительно не превышает приблизительно 50 процентов по сравнению с внутренним радиусом соответствующей окружной полосы до нагрева.
Эти значения радиальной усадки соответствуют усадке полос, когда они находятся в положении над субстратом, генерирующим аэрозоль. Степень усадки, достигнутая полосами, может зависеть от свойств нижележащего субстрата, генерирующего аэрозоль, и субстрат, генерирующий аэрозоль, будет до некоторой степени сопротивляться усадке. Степень усадки, достигнутая полосой, изолированной от субстрата, генерирующего аэрозоль, которая может, например, быть определена в рамках «коэффициента усадки», как правило, будет выше.
Радиальная усадка одной или более окружных полос термоусадочного материала оказывает влияние на увеличение RTD изделия, генерирующего аэрозоль, вследствие сжатия нижележащего субстрата, генерирующего аэрозоль, как описано выше. Увеличение RTD должно быть достаточно значительным, чтобы он был определяем для потребителя с целью его предупреждения о непреднамеренном использовании изделия, генерирующего аэрозоль. Например, увеличение RTD может составлять по меньшей мере 30 мм H2O или по меньшей мере 50 мм H2O в зависимости от RTD, предоставленного в нормальных условиях работы.
Предпочтительно RTD увеличивается до уровня, при котором потребителю очень сложно и предпочтительно по существу невозможно продолжать втягивать воздух через изделие, генерирующее аэрозоль. Следовательно, предпочтительно RTD увеличивается свыше приблизительно 130 мм H2O, более предпочтительно свыше приблизительно 140 мм H2O и наиболее предпочтительно свыше приблизительно 150 мм H2O.
RTD может увеличиваться до приблизительно 300 мм H2O. Альтернативно RTD может увеличиваться до приблизительно 250 мм H2O. Альтернативно RTD может увеличиваться до приблизительно 200 мм H2O. Альтернативно RTD может увеличиваться до приблизительно 180 мм H2O. Такие верхние границы RTD являются достаточными, чтобы сделать изделие, генерирующее аэрозоль, по существу непригодным к использованию в том смысле, что такие верхние границы RTD усложняют пользователю втягивание воздуха через изделие, генерирующее аэрозоль.
Предпочтительно RTD изделия, генерирующего аэрозоль, до активации элемента контроля нагрева составляет от приблизительно 80 мм H2O до приблизительно 90 мм H2O.
Одна или более окружных полос термоусадочного материала, образующие элемент контроля нагрева, могут быть предусмотрены на внутренней поверхности обертки, внешней поверхности обертки или как на внутренней поверхности, так и на внешней поверхности обертки. В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным предоставление элемента контроля нагрева на внутренней поверхности обертки для снижения до минимума видимости полос термоусадочного материала для потребителя.
Каждая из окружных полос предпочтительно предоставлена в виде слоя термоусадочного материала, нанесенного на необходимую поверхность обертки. Например, термоусадочный материал может быть размещен на поверхности обертки посредством ламинирования во время производства обертки. Слой термоусадочного материала будет образовывать полосу или кольцо, окружающее субстрат, генерирующий аэрозоль, когда обертка обернута по окружности вокруг субстрата, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно каждая из полос проходит по окружности вокруг всего субстрата, генерирующего аэрозоль, с образованием кольцевой полосы или кольца, таким образом эффект сжатия при усадке полосы на нижележащем субстрате, генерирующем аэрозоль, доводится до максимума.
Предпочтительно слой термоусадочного материала, образующий каждую окружную полосу, имеет радиальную толщину меньше чем приблизительно 0,5 миллиметра, более предпочтительно меньше чем приблизительно 0,3 миллиметра и более предпочтительно меньше чем приблизительно 0,2 миллиметра. Выбор сравнительно тонкого слоя термоусадочного материала может преимущественно оптимизировать тепловую чувствительность элемента контроля нагрева. Кроме того, влияние включения элемента контроля нагрева в общие размеры изделия, генерирующего аэрозоль, может быть сведено к минимуму.
Альтернативно или дополнительно слой термоусадочного материала, образующий каждую окружную полосу, имеет радиальную толщину по меньшей мере приблизительно 0,05 миллиметра. Это обеспечивает то, что полосами термоусадочного материала может быть предоставлена достаточная сила сжатия для достижения желаемого увеличения RTD изделия, генерирующего аэрозоль.
Предпочтительно элемент контроля нагрева, содержащий одну или более окружных полос термоусадочного материала, проходит вдоль по меньшей мере приблизительно 50 процентов длины стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, более предпочтительно вдоль по меньшей мере приблизительно 75 процентов длины. В некоторых вариантах осуществления элемент контроля нагрева проходит вдоль 100 процентов длины субстрата, генерирующего аэрозоль. Это основано на измерении продольного расстояния между расположенной раньше всего по потоку частью элемента контроля нагрева и расположенной дальше всего по потоку частью элемента контроля нагрева, включая любые пространства, предусмотренные между полосами.
Альтернативно или дополнительно элемент контроля нагрева, содержащий одну или более окружных полос термоусадочного материала, предпочтительно лежит поверх по меньшей мере приблизительно 60 процентов наружной поверхности, которая принадлежит стержню субстрата, генерирующего аэрозоль, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 75 процентов и наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 90 процентов. Это основано на измерении общей площади, покрытой элементом контроля нагрева между расположенной раньше всего по потоку частью элемента контроля нагрева и расположенной дальше всего по потоку частью элемента контроля нагрева, включая любые пространства, предусмотренные между полосами.
За счет предоставления достаточного покрытия элементом контроля нагрева вдоль и вокруг стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, достаточная деформация субстрата, генерирующего аэрозоль, может быть достигнута при усадке полос термоусадочного материала для обеспечения желаемого увеличения RTD при активации элемента контроля нагрева.
Компоновка одной или более окружных полос термоусадочного материала в элементе контроля нагрева может изменяться, например, в зависимости от свойств выбранного термоусадочного материала. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления элемент контроля нагрева содержит одну полосу термоусадочного материала. Одна полоса может проходить в продольном направлении вдоль только части стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, или одна полоса может проходить вдоль по существу всего стержня субстрата, генерирующего аэрозоль.
Если предусмотрена одна полоса, ширина полосы предпочтительно составляет по меньшей мере приблизительно 2 миллиметра, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 3 миллиметра. «Ширина» полосы соответствует размеру полосы в продольном направлении изделия, генерирующего аэрозоль. Как описано выше, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления одна полоса термоусадочного материала окружает стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, вдоль по существу всей его длины так, что ширина полосы соответствует длине стержня субстрата, генерирующего аэрозоль.
В альтернативных предпочтительных вариантах осуществления элемент контроля нагрева содержит несколько окружных полос термоусадочного материала, которые разнесены друг от друга в продольном направлении вдоль длины стержня субстрата, генерирующего аэрозоль. Эта компоновка нескольких полос может преимущественно обеспечивать прохождение элементом контроля нагрева в целом по большей части стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, подлежащего покрытию элементом контроля нагрева, но с использованием меньшего количества материала, чем потребовалось бы для одной полосы, покрывающей тот же участок стержня.
Предпочтительно элемент контроля нагрева содержит от приблизительно 2 окружных полос до приблизительно 8 окружных полос термоусадочного материала, разнесенных друг от друга вдоль по меньшей мере части длины стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, более предпочтительно от приблизительно 2 окружных полос до приблизительно 5 окружных полос.
Если предусмотрены несколько окружных полос термоусадочного материала, полосы могут иметь по существу одинаковую относительно друг друга ширину и толщину, или полосы могут изменяться в по меньшей мере одном из ширины и толщины.
Если предусмотрены несколько окружных полос термоусадочного материала, ширина каждой полосы и расстояние между полосами могут быть отрегулированы в зависимости от общего количества полос в элементе контроля нагрева для обеспечения требуемого уровня покрытия вдоль стержня субстрата, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно ширина каждой полосы составляет по меньшей мере 1 миллиметр, более предпочтительно по меньшей мере 2 миллиметра.
Для вариантов осуществления, в которых содержится элемент контроля нагрева с несколькими окружными полосами термоусадочного материала, как описано выше, все полосы могут быть образованы из одного и того же термоусадочного материала. Альтернативно элемент контроля нагрева может содержать одну или более окружных полос первого термоусадочного материала, имеющего первую температуру усадки, и одну или более окружных полос второго термоусадочного материала, имеющего вторую температуру усадки, которая выше, чем первая температура усадки. Например, элемент контроля нагрева может содержать одну полосу первого термоусадочного материала и одну полосу второго термоусадочного материала, при этом полосы предусмотрены смежно друг с другом на расстоянии или вплотную. Альтернативно элемент контроля нагрева может содержать несколько чередующихся полос первого и второго термоусадочных материалов.
Предпочтительно вторая температура усадки второго термоусадочного материала составляет по меньшей мере на 30 градусов по Цельсию выше, чем первая температура усадки первого термоусадочного материала.
При использовании комбинации из двух или более разных термоусадочных материалов преимущественно обеспечивается предоставление диапазона температур усадки для одного и того же изделия, генерирующего аэрозоль, таким образом элемент контроля нагрева может потенциально активироваться при более широком диапазоне условий перегрева. Таким образом, элемент контроля нагрева может быть приспособлен для активации в ответ на использование изделия, генерирующего аэрозоль, с большим количеством разных несовместимых устройств, которые могут иметь отличные относительно друг друга положения нагревателя и профили нагрева.
Для любого варианта осуществления настоящего изобретения каждая из окружных полос может быть предусмотрена по существу перпендикулярно продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль, таким образом продольное покрытие полосы по существу соответствует ее ширине. Альтернативно каждая из окружных полос может проходить по диагонали вокруг стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, относительно продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль, таким образом продольное покрытие полосы больше ее ширины. При такой компоновке полоса проходит вдоль стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, в продольном направлении, а также по окружности вокруг него. Это может улучшить общее покрытие элементом контроля нагрева стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, без необходимости обязательного увеличения требуемого количества материала.
Подходящий термоусадочный материал для элемента контроля нагрева необходимо выбирать, при этом термоусадочный материал имеет подходящую температуру усадки для обеспечения отсутствия риска активации элемента контроля нагрева, когда изделие, генерирующее аэрозоль, нагревается в пределах нормального диапазона рабочих температур, но так, чтобы усадка полос термоусадочного материала обеспечивалась как можно быстрее, когда изделие, генерирующее аэрозоль, нагревается до температуры выше этого диапазона. Подходящие термоусадочные материалы хорошо известны, и специалисты в данной области техники легко могут выбрать материал, имеющий подходящую температуру усадки, в зависимости от температуры, при которой должен активироваться элемент контроля нагрева.
Изделия, генерирующие аэрозоль, предназначены для использования в устройстве, содержащем пластину-нагреватель, которая вставляется в стержень изделия, генерирующего аэрозоль, и нагревает изделие, генерирующее аэрозоль, изнутри. Температура внутри субстрата, генерирующего аэрозоль, будет снижаться с увеличением радиального расстояния от пластины-нагревателя и, как правило, будет наименьшей на поверхности стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, где будет расположен элемент контроля нагрева. При использовании термопар существует возможность измерения температуры, достигнутой на обертке при нагреве изделия, генерирующего аэрозоль, в пределах нормальной рабочей температуры, таким образом пороговая температура, при которой активируется элемент контроля нагрева, может быть установлена выше данной.
Предпочтительно температура усадки термоусадочного материала, образующего одну или более окружных полос элемента контроля нагрева, составляет по меньшей мере приблизительно 180 градусов по Цельсию, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 200 градусов по Цельсию и наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 220 градусов по Цельсию. Данный диапазон температур усадки обеспечит, что элемент контроля нагрева не активируется во время нагрева стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, в нормальных условиях работы.
Предпочтительно температура усадки термоусадочного материала, образующего одну или более окружных полос элемента контроля нагрева, составляет не больше чем приблизительно 300 градусов по Цельсию, более предпочтительно не больше чем 280 градусов по Цельсию. Это обеспечивает достаточную чувствительность элемента контроля нагрева к нагреву субстрата, генерирующего аэрозоль, выше максимальной желаемой температуры.
Предпочтительно термоусадочный материал представляет собой полимерный материал, наиболее предпочтительно термопластичный полимерный материал. Подходящие полимерные материалы будут известны специалистам в данной области техники, но включают: полиэтилен низкой плотности (LDPE), линейный полиэтилен низкой плотности/целлюлозу (LLDPE), полиолефин, улучшенную полиэтиленовую смолу (EPE) и их комбинации.
Предпочтительно термоусадочный материал является по существу прозрачным.
Предпочтительно термоусадочный материал выполнен с возможностью достижения или превышения температуры усадки термоусадочного материала при внутреннем нагреве субстрата, генерирующего аэрозоль, до температуры выше внутренней пороговой температуры или при наружном нагреве субстрата, генерирующего аэрозоль, до температуры выше наружной пороговой температуры, при этом указанная внутренняя пороговая температура составляет по меньшей мере приблизительно 350 градусов по Цельсию, и при этом указанная наружная пороговая температура составляет ниже приблизительно 200 градусов по Цельсию. Это обеспечивает отсутствие возможности активации термоусадочного материала во время преднамеренного внутреннего нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, в устройстве, генерирующем аэрозоль, но обеспечивает активацию термоусадочного материала при наружном нагреве. Это обеспечивает активацию термоусадочного материала при использовании нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, с несовместимым устройством, генерирующим аэрозоль, и отсутствие активации при использовании изделия с совместимым устройством, генерирующим аэрозоль. Указанный термоусадочный материал соответствует любым термоусадочным материалам, образующим элемент контроля нагрева.
Термин «внутренняя пороговая температура» относится к температуре внутри субстрата, генерирующего аэрозоль, при его внутреннем нагреве, при котором термоусадочный материал достигает или превышает свою соответствующую температуру усадки.
Термин «наружная пороговая температура» относится к температуре на внешней поверхности субстрата, генерирующего аэрозоль, при его наружном нагреве, при котором термоусадочный материал достигает или превышает свою соответствующую температуру усадки.
Внутренняя пороговая температура может составлять по меньшей мере приблизительно 300 градусов по Цельсию. Альтернативно внутренняя пороговая температура может составлять по меньшей мере приблизительно 400 градусов по Цельсию. Альтернативно внутренняя пороговая температура может составлять по меньшей мере приблизительно 450 градусов по Цельсию.
Внешняя пороговая температура может составлять ниже приблизительно 150 градусов по Цельсию. Альтернативно наружная пороговая температура может составлять ниже приблизительно 250 градусов по Цельсию. Альтернативно наружная пороговая температура может составлять ниже приблизительно 300 градусов по Цельсию. Альтернативно наружная пороговая температура может составлять ниже приблизительно 350 градусов по Цельсию. Альтернативно наружная пороговая температура может составлять ниже приблизительно 400 градусов по Цельсию. Альтернативно наружная пороговая температура может составлять ниже приблизительно 450 градусов по Цельсию.
Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут содержать несколько элементов, включая стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, и компонент контроля нагрева, собранный внутри обертки, такой как сигаретная бумага.
Стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, образован из материала, образующего аэрозоль, который является особенно предпочтительно гомогенизированным табачным материалом.
Используемый в настоящем документе термин «гомогенизированный табачный материал» охватывает любой табачный материал, образованный агломерацией частиц табачного материала. Листы или полотна гомогенизированного табачного материала образуют посредством агломерации сыпучего табака, полученного посредством измельчения или любого другого превращения в порошок одного или обоих из пластинок табачного листа и стеблей табачного листа. Дополнительно гомогенизированный табачный материал может содержать незначительное количество одного или более из табачной пыли, табачной мелочи и других сыпучих табачных побочных продуктов, образующихся во время обработки, перемещения и отгрузки табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут быть получены посредством процессов литья, экструзии, изготовления бумаги или любыми другими подходящими способами, известными в данной области техники.
В предпочтительных вариантах осуществления стержень содержит один или более листов гомогенизированного табачного материала, которые были собраны для образования штранга и окружены внешней оберткой. Используемый в настоящем документе со ссылкой на настоящее изобретение термин «лист» описывает слоистый элемент, имеющий ширину и длину, которые по существу больше, чем его толщина. Используемый в настоящем документе со ссылкой на настоящее изобретение термин «собранный» описывает лист, который свернут, сложен или иным образом сжат или сужен в направлении, по существу поперечном продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль.
Преимущественно субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит собранный текстурированный лист гомогенизированного табачного материала. Используемый в настоящем документе со ссылкой на настоящее изобретение термин «текстурированный лист» описывает лист, который был гофрирован, выполнен конгревным тиснением, выполнен блинтовым тиснением, перфорирован или иным образом деформирован.
Использование текстурированного листа гомогенизированного табачного материала может преимущественно облегчить сбор листа гомогенизированного табачного материала для образования субстрата, генерирующего аэрозоль.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать собранный текстурированный лист гомогенизированного табачного материала, содержащий несколько разнесенных выемок, выступов, перфорационных отверстий или любую их комбинацию.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. Используемый в настоящем документе со ссылкой на изобретение термин «гофрированный лист» описывает лист, имеющий несколько по существу параллельных складок или гофров. Преимущественно, когда изделие, генерирующее аэрозоль, собрано, по существу параллельные складки или гофры проходят вдоль или параллельно продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль. Это облегчает сбор гофрированного листа гомогенизированного табачного материала для образования субстрата, генерирующего аэрозоль.
Однако следует понимать, что гофрированные листы гомогенизированного табачного материала для размещения в субстратах, генерирующих аэрозоль, изделий, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут альтернативно или дополнительно иметь несколько по существу параллельных складок или гофров, которые расположены под острым или тупым углом к продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, собрано.
Листы гомогенизированного табачного материала для использования в настоящем изобретении могут иметь содержание табака по меньшей мере приблизительно 40 процентов по весу в пересчете на сухой вес, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 50 процентов по весу в пересчете на сухой вес, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 70 процентов по весу в пересчете на сухой вес и наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 90 процентов по весу в пересчете на сухой вес.
Предпочтительно листы гомогенизированного табачного материала содержат вещество для образования аэрозоля. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно вещество для образования аэрозоля. Альтернативно листы гомогенизированного табачного материала могут содержать комбинацию из двух или более веществ для образования аэрозоля.
Подходящие вещества для образования аэрозоля известны в данной области техники и включают, но без ограничения: одноатомные спирты, такие как ментол, многоатомные спирты, такие как 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, диметилтетрадекандиоат, эритрит, 1,3-бутиленгликоль, тетраэтиленгликоль, триэтилцитрат, пропиленкарбонат, этиллаурат, триацетин, мезо-эритрит, смесь на основе диацетина, диэтилсуберат, триэтилцитрат, бензилбензоат, бензилфенилацетат, этилванилат, трибутирин, лаурилацетат, лауриновая кислота, миристиновая кислота и пропиленгликоль.
Предпочтительно содержание вещества для образования аэрозоля в листах гомогенизированного табачного материала составляет больше чем 5 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в листах гомогенизированного табачного материала может составлять от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес.
В предпочтительном варианте осуществления содержание вещества для образования аэрозоля в листах гомогенизированного табачного материала составляет приблизительно 20 процентов в пересчете на сухой вес.
Листы гомогенизированного табачного материала для использования в настоящем изобретении могут содержать одно или более внутренних связующих, то есть табачных эндогенных связующих, одно или более внешних связующих, то есть табачных экзогенных связующих, или их комбинацию, чтобы способствовать агломерации сыпучего табака. Альтернативно или дополнительно листы гомогенизированного табачного материала для использования в субстрате, генерирующем аэрозоль, могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, вещества для образования аэрозоля, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их комбинации.
Подходящие внешние связующие для включения в листы гомогенизированного табачного материала для использования в настоящем изобретении известны в данной области техники и включают, но без ограничения: камеди, такие как, например, гуаровая камедь, ксантановая камедь, аравийская камедь и камедь рожкового дерева; целлюлозные связующие, такие как, например, гидроксипропилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, метилцеллюлоза и этилцеллюлоза; полисахариды, такие как, например, крахмалы, органические кислоты, такие как альгиновая кислота, соли оснований, сопряженных с органическими кислотами, такие как альгинат натрия, агар и пектины; и их комбинации.
Подходящие нетабачные волокна для включения в листы гомогенизированного табачного материала для использования в субстрате, генерирующем аэрозоль, известны в данной области техники и включают, но без ограничения: целлюлозные волокна; волокна древесины мягких пород; волокна древесины твердых пород; джутовые волокна и их комбинации. Перед включением в листы гомогенизированного табачного материала для использования в субстрате, генерирующем аэрозоль, нетабачные волокна могут быть обработаны подходящими способами, известными в данной области техники, включая, но без ограничения: механическое превращение в волокнистую массу; очистку; химическое превращение в волокнистую массу; отбеливание; сульфатное превращение в волокнистую массу; и их комбинации.
Листы гомогенизированного табака для использования в настоящем изобретении предпочтительно имеют ширину от приблизительно 70 мм до приблизительно 250 мм, например, от приблизительно 120 мм до приблизительно 160 мм. Предпочтительно толщина листов гомогенизированного табачного материала составляет от приблизительно 50 микрометров до приблизительно 300 микрометров, более предпочтительно от приблизительно 150 микрометров до приблизительно 250 микрометров.
Листы гомогенизированного табака для использования в изделии, генерирующем аэрозоль, настоящего изобретения могут быть изготовлены посредством способов, известных в данной области техники, например, способов, раскрытых в международной заявке на патент WO-A-2012/164009 A2.
В предпочтительном варианте осуществления листы гомогенизированного табачного материала для использования в изделии, генерирующем аэрозоль, образованы из суспензии, содержащей сыпучий табак, гуаровую камедь, целлюлозные волокна и глицерин, посредством литьевого способа.
В качестве альтернативы использованию собранного листа гомогенизированного табачного материала, как описано выше, субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть образован из нескольких полосок или кусочков листа гомогенизированного табачного материала. Например, субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть образован из нескольких кусочков гомогенизированного табачного материала, которые выровнены в продольном направлении, и сведены вместе, и обернуты для образования стержня субстрата, генерирующего аэрозоль.
Кусочки гомогенизированного табачного материала предпочтительно имеют длину от приблизительно 10 миллиметров до приблизительно 20 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 12 миллиметров до приблизительно 18 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 14 миллиметров до приблизительно 16 миллиметров, более предпочтительно приблизительно 15 миллиметров. Альтернативно или дополнительно кусочки гомогенизированного табачного материала предпочтительно имеют ширину от приблизительно 0,4 миллиметра до приблизительно 0,8 миллиметра.
Предпочтительно плотность листа гомогенизированного табачного материала, из которого образованы кусочки, составляет от приблизительно 500 до приблизительно 1500 миллиграмм на кубический сантиметр, более предпочтительно от приблизительно 800 до приблизительно 1200 миллиграмм на кубический сантиметр, более предпочтительно от приблизительно 900 до приблизительно 1100 миллиграмм на кубический сантиметр и наиболее предпочтительно от приблизительно 900 до приблизительно 970 миллиграмм на кубический сантиметр.
Предпочтительно объемная плотность кусочков гомогенизированного табачного материала в субстрате, генерирующем аэрозоль, составляет от приблизительно 0,4 грамма на кубический сантиметр до приблизительно 0,8 грамма на кубический сантиметр, предпочтительно от приблизительно 0,5 грамма на кубический сантиметр до приблизительно 0,7 грамма на кубический сантиметр и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,65 грамма на кубический сантиметр до приблизительно 0,67 грамма на кубический сантиметр.
Как описано выше, гомогенизированный табачный материал может быть образован посредством литья суспензии. Альтернативно гомогенизированный табачный материал может быть образован другим подходящим способом, таким как, например, способ экструзии.
Как описано выше, субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит стержень гомогенизированного табачного материала, окруженный оберткой, при этом обертка предусмотрена вокруг и в контакте с гомогенизированным табачным материалом и содержит элемент контроля нагрева. Обертка может быть образована из любого подходящего листового материала, который может быть обернут вокруг гомогенизированного табачного материала для образования субстрата, генерирующего аэрозоль. Обертка может быть пористой или непористой. Предпочтительно обертка является бумажной оберткой, но обертка может альтернативно быть небумажной.
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 7 миллиметров до приблизительно 15 мм. 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 постоянное поперечное сечение вдоль длины стержня. Особенно предпочтительно стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, имеет по существу круглое поперечное сечение.
Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению предпочтительно содержат один или более элементов в дополнение к стержню субстрата, генерирующего аэрозоль, и компоненту контроля нагрева. 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 компоновке стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, как описано выше, опорный элемент, расположенный непосредственно дальше по ходу потока относительно субстрата, генерирующего аэрозоль, элемент, охлаждающий аэрозоль, расположенный дальше по ходу потока относительно опорного элемента, и внешнюю обертку, окружающую стержень, опорный элемент и элемент, охлаждающий аэрозоль.
Системы, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержат изделие, генерирующее аэрозоль, как подробно описано выше, в комбинации с устройством, генерирующим аэрозоль, которое приспособлено для вмещения расположенного раньше по ходу потока конца изделия, генерирующего аэрозоль, во время курения. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный элемент, который выполнен с возможностью нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля во время использования. Предпочтительно нагревательный элемент приспособлен для проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в устройство, генерирующее аэрозоль. Например, нагревательный элемент имеет предпочтительно вид пластины-нагревателя.
Нагревательный элемент является регулируемым во время использования для работы в определенном диапазоне рабочих температур ниже максимальной рабочей температуры. Элемент контроля нагрева изделия, генерирующего аэрозоль, приспособлен так, что температура усадки термоусадочного материала, образующего одну или более окружных полос элемента контроля нагрева, не будет достигнута во время обычного использования изделия, генерирующего аэрозоль, в устройстве, генерирующем аэрозоль, при этом нагревательный элемент работает при температуре ниже максимальной рабочей температуры. Это обеспечивает следующее, когда изделие, генерирующее аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, используются вместе, элемент контроля нагрева не активируется во время нормального использования.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит корпус, электрический источник питания, соединенный с нагревательным элементом, и элемент контроля, выполненный с возможностью регулирования подачи питания от источника питания на нагревательный элемент.
Подходящие устройства, генерирующие аэрозоль, для использования в системе, генерирующей аэрозоль, настоящего изобретения описаны в WO-A-2013/098405.
Теперь настоящее изобретение будет дополнительно описано со ссылкой на фигуры, на которых:
на фиг. 1 показан схематический вид в перспективе изделия, генерирующего аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, при этом обертка субстрата, генерирующего аэрозоль, развернута;
на фиг. 2 показан схематический вид в перспективе изделия, генерирующего аэрозоль, по фиг. 1 после активации элемента контроля нагрева;
на фиг. 3 показан схематический вид в перспективе изделия, генерирующего аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, при этом обертка субстрата, генерирующего аэрозоль, развернута;
на фиг. 4 показан схематический вид в перспективе изделия, генерирующего аэрозоль, по фиг. 3 после активации элемента контроля нагрева;
на фиг. 5 показан схематический вид в перспективе изделия, генерирующего аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, при этом обертка субстрата, генерирующего аэрозоль, развернута;
на фиг. 6 показан схематический вид в перспективе изделия, генерирующего аэрозоль, по фиг. 5 после активации элемента контроля нагрева;
на фиг. 7 показан схематический вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению; и
на фиг. 8 показан схематический вид в поперечном сечении электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, по фиг. 7.
Изделие 10, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 1, содержит четыре коаксиально выровненных элемента: субстрат 20, генерирующий аэрозоль, опорный элемент 30, элемент 40, охлаждающий аэрозоль, и мундштук 50. Субстрат 20, генерирующий аэрозоль, окружен оберткой 60, более подробно описанной ниже. Каждый из других элементов окружен соответствующей фицеллой (не показана). Эти четыре элемента расположены последовательно и окружены внешней оберткой (не показана) для образования изделия 10, генерирующего аэрозоль. Изделие 10, генерирующее аэрозоль, имеет ближний конец или конец 70, подносимый ко рту, который пользователь вводит в свой рот во время использования, и дальний конец 80, расположенный на противоположном конце изделия 10, генерирующего аэрозоль, относительно конца 70, подносимого ко рту.
При использовании воздух втягивается пользователем через изделие, генерирующее аэрозоль, от дальнего конца 80 к концу 70, подносимому ко рту. Дальний конец 80 изделия, генерирующего аэрозоль, может быть также описан как расположенный раньше по ходу потока конец изделия 10, генерирующего аэрозоль, а конец 70, подносимый ко рту, изделия 10, генерирующего аэрозоль, может быть также описан как расположенный дальше по ходу потока конец изделия 10, генерирующего аэрозоль. Элементы изделия 10, генерирующего аэрозоль, расположенные между концом 70, подносимым ко рту, и дальним концом 80, могут быть описаны как расположенные раньше по ходу потока относительно конца 70, подносимого ко рту, или альтернативно расположенные дальше по ходу потока относительно дальнего конца 80.
Субстрат 20, генерирующий аэрозоль, расположен на крайнем дальнем или расположенном раньше по ходу потока конце изделия 10, генерирующего аэрозоль. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1, субстрат 20, генерирующий аэрозоль, содержит собранный лист гофрированного гомогенизированного табачного материала. Гофрированный лист гомогенизированного табачного материала содержит глицерин в качестве вещества для образования аэрозоля.
Субстрат 20, генерирующий аэрозоль, окружен оберткой 60, содержащей элемент 62 контроля нагрева на внутренней поверхности. Элемент 62 контроля нагрева содержит один слой 64 термоусадочного материала, имеющего температуру усадки приблизительно 200 градусов по Цельсию, который покрывает всю внутреннюю поверхность обертки 60 и, следовательно, проходит вдоль всей длины субстрата 20, генерирующего аэрозоль. В собранном изделии 10, генерирующем аэрозоль, в котором обертка окружает субстрат 20, генерирующий аэрозоль, слой 64 термоусадочного материала образует полосу 66, которая окружает весь субстрат 20, генерирующий аэрозоль.
До активации элемента 62 контроля нагрева полоса 66 термоусадочного материала имеет внутренний радиус, по существу соответствующий внешнему радиусу нижележащего субстрата 20, генерирующего аэрозоль. Следовательно, элемент 62 контроля нагрева оказывает незначительный эффект на RTD и не влияет на нормальное использование изделия 10, генерирующего аэрозоль.
Если температура усадки, составляющая 200 градусов по Цельсию, превышается на внутренней поверхности обертки 60 вследствие перегрева изделия 10, генерирующего аэрозоль, элемент 62 контроля нагрева будет активирован, и будет обеспечена радиальная усадка полосы 66 термоусадочного материала, таким образом внутренний радиус полосы уменьшается больше чем на 20 процентов. Как показано на фиг. 2, данная радиальная усадка полосы 66 приводит к сжатию и деформации субстрата 20, генерирующего аэрозоль, что приводит к увеличению RTD до уровня больше чем 130 мм H2O. Следовательно, потребителю станет сложно втягивать воздух через изделие, генерирующее аэрозоль, и дальнейшее использование изделия, генерирующего аэрозоль, станет больше невозможным.
Опорный элемент 30 имеет форму полой ацетилцеллюлозной трубки, расположенной непосредственно дальше по ходу потока относительно субстрата 30, генерирующего аэрозоль, и упирающейся в субстрат 20, генерирующий аэрозоль. Опорный элемент 30 располагает субстрат 20, генерирующий аэрозоль, на крайнем дальнем конце 80 изделия 10, генерирующего аэрозоль, таким образом, что в него проникает нагревательный элемент устройства, генерирующего аэрозоль. Как дополнительно описано ниже, опорный элемент 30 предусмотрен для предотвращения смещения субстрата 20, генерирующего аэрозоль, дальше по ходу потока внутри изделия 10, генерирующего аэрозоль, в направлении к элементу 40, охлаждающему аэрозоль, когда нагревательный элемент устройства, генерирующего аэрозоль, вставлен в субстрат 20, генерирующий аэрозоль. Опорный элемент 30 также служит в качестве разделителя для отделения элемента 40, охлаждающего аэрозоль, изделия 10, генерирующего аэрозоль, от субстрата 20, генерирующего аэрозоль.
Элемент 40, охлаждающий аэрозоль, расположен непосредственно дальше по ходу потока относительно опорного элемента 30 и упирается в опорный элемент 30. При использовании летучие вещества, высвобождаемые из субстрата 20, генерирующего аэрозоль, проходят вдоль элемента 40, охлаждающего аэрозоль, в направлении к концу 70, подносимому ко рту, изделия 10, генерирующего аэрозоль. Летучие вещества могут охлаждаться внутри элемента 40, охлаждающего аэрозоль, с образованием аэрозоля, который вдыхает пользователь. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1, элемент, охлаждающий аэрозоль, содержит гофрированный и собранный лист из полимолочной кислоты, окруженный оберткой 60. Гофрированный и собранный лист из полимолочной кислоты образует несколько продольных каналов, которые проходят вдоль длины элемента 40, охлаждающего аэрозоль.
Мундштук 50 расположен непосредственно дальше по ходу потока относительно элемента 40, охлаждающего аэрозоль, и примыкает к элементу 40, охлаждающему аэрозоль. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1, мундштук 50 содержит традиционный жгутовой фильтр из ацетилцеллюлозного волокна с низкой эффективностью фильтрации.
На фиг. 3 показано изделие 110, генерирующее аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Изделие 110, генерирующее аэрозоль, имеет конструкцию, подобную конструкции изделия 10, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 1 и описанного выше, за исключением того, что обертка 160, окружающая субстрат 20, генерирующий аэрозоль, содержит элемент 162 контроля нагрева, имеющий конструкцию, отличную от конструкции, описанной выше. Все другие компоненты изделия 110, генерирующего аэрозоль, являются такими, как описано выше относительно изделия 10, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 1, и используются одинаковые ссылочные позиции.
Элемент 162 контроля нагрева изделия 110, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 3, содержит несколько диагональных полосок 164 термоусадочного материала на внутренней поверхности обертки 160. Диагональные полоски 164 по существу параллельны друг другу и разнесены друг от друга в продольном направлении вдоль обертки 160. Элемент 162 контроля нагрева покрывает по существу всю внутреннюю поверхность обертки 160 и, следовательно, проходит вдоль всей длины субстрата 20, генерирующего аэрозоль. Как и в первом варианте осуществления полоски образованы из термоусадочного материала, имеющего температуру усадки приблизительно 200 градусов по Цельсию. В собранном изделии 110, генерирующем аэрозоль, в котором обертка 160 окружает субстрат 20, генерирующий аэрозоль, каждая из полосок 164 термоусадочного материала образует диагональную полосу 166, которая окружает субстрат 20, генерирующий аэрозоль.
На фиг. 4 показано изделие 110, генерирующее аэрозоль, после активации элемента 162 контроля нагрева и полученной в результате усадки диагональных полос 166. Активация происходит таким же образом, как описано выше относительно первого варианта осуществления, с соответствующим эффектом на RTD изделия 110, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 5 показано изделие 210, генерирующее аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Изделие 210, генерирующее аэрозоль, имеет конструкцию, подобную конструкции изделия 10, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 1 и описанного выше, за исключением того, что обертка 260, окружающая субстрат 20, генерирующий аэрозоль, содержит элемент 262 контроля нагрева, имеющий конструкцию, отличную от конструкции, описанной выше. Все другие компоненты изделия 210, генерирующего аэрозоль, являются такими, как описано выше относительно изделия 10, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 1, и используются одинаковые ссылочные позиции.
Элемент 262 контроля нагрева изделия 210, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 5, содержит первую полоску 264 из первого термоусадочного материала и вторую полоску 265 из второго термоусадочного материала. Первая полоска 264 и вторая полоска 265 предусмотрены смежно друг с другом на внутренней поверхности обертки 260 с небольшим расстоянием между ними. Первая полоска 264 и вторая полоска 265 имеют по существу одинаковую относительно друг друга ширину и в сочетании покрывают по существу всю внутреннюю поверхность обертки 260, за исключением расстояния между полосками 264, 265. Первый термоусадочный материал имеет температуру усадки, отличную от температуры второго термоусадочного материала.
В собранном изделии 210, генерирующем аэрозоль, в котором обертка 260 окружает субстрат 20, генерирующий аэрозоль, первая 264 и вторая 265 полоски термоусадочного материала образуют первую 266 и вторую 267 полосы термоусадочного материала соответственно, которые окружают субстрат 20, генерирующий аэрозоль.
На фиг. 6 показано изделие 210, генерирующее аэрозоль, после активации элемента 262 контроля нагрева и нагрева элемента 262 контроля нагрева до температуры, превышающей как первую температуру усадки, так и вторую температуру усадки. На этом этапе обеспечивается радиальная усадка как первой 266, так и второй 267 полосы термоусадочного материала, что приводит к деформации нижележащего субстрата 20, генерирующего аэрозоль. Активация происходит таким же образом, как описано выше относительно первого варианта осуществления, с соответствующим эффектом на RTD изделия 210, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 7 проиллюстрирована часть системы 300, генерирующей аэрозоль, содержащая устройство 310, генерирующее аэрозоль, и изделие 10, генерирующее аэрозоль, согласно первому варианту осуществления, описанному выше и показанному на фиг. 1. Следует понимать, что устройство 310, генерирующее аэрозоль, может быть использовано в комбинации с альтернативным изделием, генерирующим аэрозоль, согласно настоящему изобретению, таким как любой из других вариантов осуществления, описанных выше и показанных на фигурах.
Устройство 310, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный элемент 320. Как показано на фиг. 8, нагревательный элемент 320 установлен внутри камеры, вмещающей изделие, генерирующее аэрозоль, устройства 310, генерирующего аэрозоль. При использовании пользователь вставляет изделие 10, генерирующее аэрозоль, в камеру, вмещающую изделие, генерирующее аэрозоль, устройства 310, генерирующего аэрозоль, таким образом нагревательный элемент 320 вставляется непосредственно в субстрат 20, генерирующий аэрозоль, изделия 10, генерирующего аэрозоль, как показано на фиг. 8. В варианте осуществления, показанном на фиг. 8, нагревательный элемент 320 устройства 310, генерирующего аэрозоль, представляет собой пластину-нагреватель.
Устройство 310, генерирующее аэрозоль, содержит источник питания и электронику (показано на фиг. 3), которые обеспечивают приведение в действие нагревательного элемента 320. Такое приведение в действие может быть выполнено вручную или может происходить автоматически в ответ на затяжку пользователем из изделия 10, генерирующего аэрозоль, вставленного в камеру, вмещающую изделие, генерирующее аэрозоль, устройства 310, генерирующего аэрозоль. В устройстве, генерирующем аэрозоль, предусмотрены несколько отверстий, чтобы обеспечить протекание воздуха к изделию 10, генерирующему аэрозоль; направление потока воздуха проиллюстрировано стрелкой на фиг. 8.
Опорный элемент 30 функционирует для обеспечения сопротивления усилию проникновения, которое испытывает изделие 10, генерирующее аэрозоль, во время вставки нагревательного элемента 320 устройства 310, генерирующего аэрозоль, в субстрат 20, генерирующий аэрозоль. Таким образом, опорный элемент 30 препятствует движению дальше по потоку субстрата 20, генерирующего аэрозоль, внутри изделия 10, генерирующего аэрозоль, во время вставки нагревательного элемента 320 устройства 310, генерирующего аэрозоль, в субстрат 20, генерирующий аэрозоль.
После вставки внутреннего нагревательного элемента 320 в субстрат 20, генерирующий аэрозоль, изделия 10, генерирующего аэрозоль, и приведения в действие нагревательного элемента 320, субстрат 20, генерирующий аэрозоль, изделия 10, генерирующего аэрозоль, нагревается до температуры приблизительно 350 градусов по Цельсию посредством нагревательного элемента 320 устройства 310, генерирующего аэрозоль. При этой температуре летучие соединения выделяются из субстрата 20, генерирующего аэрозоль, изделия 10, генерирующего аэрозоль. Когда пользователь осуществляет затяжку на конце 70, подносимом ко рту, изделия 10, генерирующего аэрозоль, летучие соединения, выделенные из субстрата 20, генерирующего аэрозоль, втягиваются дальше по ходу потока через изделие 10, генерирующее аэрозоль, и конденсируются с образованием аэрозоля, который втягивается через мундштук 50 изделия 10, генерирующего аэрозоль, в рот пользователя.
Когда аэрозоль проходит дальше по ходу потока через элемент 40, охлаждающий аэрозоль, температура аэрозоля снижается вследствие передачи тепловой энергии от аэрозоля к элементу 40, охлаждающему аэрозоль. Когда аэрозоль поступает в элемент 40, охлаждающий аэрозоль, его температура составляет приблизительно 60 градусов по Цельсию. Вследствие охлаждения внутри элемента 40, охлаждающего аэрозоль, температура аэрозоля на выходе из элемента, охлаждающего аэрозоль, составляет приблизительно 40 градусов по Цельсию.
На фиг. 8 в упрощенном виде показаны компоненты устройства 310, генерирующего аэрозоль. В частности, компоненты устройства 310, генерирующего аэрозоль, на фиг. 8 показаны не в масштабе. Компоненты, которые не являются существенными для понимания варианта осуществления, для упрощения фиг. 8 были опущены.
Как показано на фиг. 8, устройство 310, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 330. Нагревательный элемент 320 установлен внутри камеры, вмещающей изделие, генерирующее аэрозоль, внутри корпуса 330. Изделие 10, генерирующее аэрозоль (показанное пунктирными линиями на фиг. 9), вставляется в камеру, вмещающую изделие, генерирующее аэрозоль, внутри корпуса 330 устройства 310, генерирующего аэрозоль, таким образом нагревательный элемент 320 непосредственно вставляется в субстрат 20, генерирующий аэрозоль, изделия 10, генерирующего аэрозоль.
Внутри корпуса 330 находится источник 340 электроэнергии, например, перезаряжаемая литий-ионная батарея. Контроллер 350 соединен с нагревательным элементом 320, источником 340 электроэнергии и интерфейсом 360 пользователя, например, кнопкой или дисплеем. Контроллер 350 управляет питанием, подаваемым на нагревательный элемент 320, для регулировки его температуры.
Во время этого нормального использования изделий, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению с совместимым устройством 310, генерирующим аэрозоль, показанным на фиг. 7 и 8, на элемент 62 контроля нагрева внутри обертки 60 субстрата 20, генерирующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, не оказывается воздействие.
В случае, если изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению используются с несовместимым устройством и перегреваются выше предпочтительной максимальной рабочей температуры, элемент контроля нагрева активируется при достижении температуры усадки термоусадочного материала, образующего полосу или полосы элемента контроля нагрева. Как описано выше в отношении отдельных вариантов осуществления, при активации элемента контроля нагрева обеспечивается радиальная усадка полос термоусадочного материала на по меньшей мере 20 процентов, что приводит к значительному сжатию субстрата, генерирующего аэрозоль. RTD изделия, генерирующего аэрозоль, увеличивается до уровня, при котором потребитель больше не может втягивать воздух через изделие, генерирующее аэрозоль. Таким образом, после активации элемента контроля нагрева изделие, генерирующее аэрозоль, больше не может использоваться.
1. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль, имеющим нагревательный элемент, при этом изделие, генерирующее аэрозоль, содержит стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, и обертку, по меньшей мере частично окружающую стержень субстрата, генерирующего аэрозоль, при этом обертка содержит элемент контроля нагрева на по меньшей мере одной поверхности обертки, при этом элемент контроля нагрева содержит одну или более окружных полос термоусадочного материала, при этом при нагреве термоусадочного материала до температуры выше его температуры усадки, внутренний радиус каждой из упомянутых одной или более окружных полос термоусадочного материала уменьшается на по меньшей мере 20 процентов по сравнению с внутренним радиусом соответствующей окружной полосы до нагрева, при этом часть субстрата, генерирующего аэрозоль, лежащая под элементом контроля нагрева, деформируется так, что сопротивление затяжке (RTD) изделия, генерирующего аэрозоль, увеличивается, при этом температура усадки составляет от 180 градусов по Цельсию до 300 градусов по Цельсию.
2. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п.1, отличающееся тем, что при нагреве одной или более окружных полос термоусадочного материала до температуры выше его температуры усадки, сопротивление затяжке (RTD) изделия, генерирующего аэрозоль, увеличивается до свыше 130 мм H2O.
3. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п.1 или 2, отличающееся тем, что уменьшение внутреннего радиуса каждой из одной или более окружных полос термоусадочного материала при нагреве до температуры выше температуры усадки термоусадочного материала составляет по меньшей мере 30 процентов по сравнению с внутренним радиусом соответствующей окружной полосы до нагрева.
4. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что каждая из одной или более окружных полос содержит слой термоусадочного материала на внутренней поверхности обертки.
5. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п.4, отличающееся тем, что каждый слой термоусадочного материала имеет радиальную толщину меньше чем 0,5 миллиметра.
6. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что элемент контроля нагрева проходит вдоль по меньшей мере 75 процентов длины стержня субстрата, генерирующего аэрозоль.
7. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что элемент контроля нагрева лежит поверх по меньшей мере 90 процентов площади наружной поверхности стержня субстрата, генерирующего аэрозоль.
8. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что элемент контроля нагрева содержит несколько окружных полос, разнесенных друг от друга вдоль длины стержня субстрата, генерирующего аэрозоль.
9. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что элемент контроля нагрева содержит одну или более окружных полос первого термоусадочного материала, имеющего первую температуру усадки, и одну или более окружных полос второго термоусадочного материала, имеющего вторую температуру усадки, которая выше, чем первая температура усадки.
10. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п.9, отличающееся тем, что вторая температура усадки на по меньшей мере 30 градусов по Цельсию выше, чем первая температура усадки.
11. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что одна или более окружных полос проходят диагонально вокруг стержня субстрата, генерирующего аэрозоль, относительно продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль.
12. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что одна или более окружных полос термоусадочного материала образованы из материала, выбранного из: полиэтилена низкой плотности (LDPE), линейного полиэтилена низкой плотности/целлюлозы (LLDPE), полиолефина, улучшенной полиэтиленовой смолы (EPE) и их комбинаций.
13. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что термоусадочный материал выполнен с возможностью достижения или превышения температуры усадки термоусадочного материала при внутреннем нагреве субстрата, генерирующего аэрозоль, до температуры выше внутренней пороговой температуры или при наружном нагреве субстрата, генерирующего аэрозоль, до температуры выше наружной пороговой температуры, при этом указанная внутренняя пороговая температура составляет по меньшей мере 350 градусов по Цельсию, и при этом указанная наружная пороговая температура составляет ниже 200 градусов по Цельсию.
14. Система, генерирующая аэрозоль, содержащая изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, и устройство, генерирующее аэрозоль, приспособленное для вмещения изделия, генерирующего аэрозоль, при этом устройство, генерирующее аэрозоль, содержит элемент-нагреватель, выполненный с возможностью нагрева стержня материала, генерирующего аэрозоль, во время использования, при этом элемент-нагреватель является регулируемым во время использования для работы при температуре ниже максимальной рабочей температуры, при этом элемент контроля нагрева изделия, генерирующего аэрозоль, приспособлен так, что температура усадки термоусадочного материала не превышается во время использования системы, генерирующей аэрозоль, с элементом-нагревателем, работающим при температуре ниже максимальной рабочей температуры.
