一種氣溶膠生成制品的制作方法

文檔序號:18160805發布日期:2019-07-13 09:19
一種氣溶膠生成制品的制作方法

本發明涉及加熱霧化領域,更具體的說,涉及一種氣溶膠生成制品。



背景技術:

加熱而不燃燒的氣溶膠生成制品在新型煙草領域已經得到廣泛使用。氣溶膠在煙草行業就是煙草制品加熱后產生的煙霧。此類加熱式氣溶膠生成制品通過將熱量從熱源傳遞到氣溶膠生成物質而生成氣溶膠。在抽吸期間,揮發性化合物吸收熱量后從氣溶膠生成物質中釋放,夾帶在空氣中被使用者一塊吸食,減少了常規卷煙中煙草燃燒和熱降解所產生的已知有害煙氣成分。

此類加熱而不燃燒的新型煙草產品,通常使用長條狀的加熱器插入與普通卷煙形態類似的煙支內部,實現對發煙物質的加熱,但是,由于發煙物質制備時使用了天然煙葉成分和/或其它發煙物質,在加熱的過程中會有包括焦油在內的少量油狀液體物質溢出,這些液體物質會殘留在煙具的煙支容納腔和加熱器上,如果不及時清除在反復使用過程中會形成沉積物,影響加熱器加熱性能的同時可能會裂解產生氣味物質,大大影響后續的吸煙口感。

菲利普莫里斯生產公司的美國專利US2015282525A1中國發明專利CN公開了一種用于清潔氣溶膠產生裝置的加熱元件的方法和設備,包括以下步驟:使所述加熱元件與氣溶膠形成基質接觸;將所述加熱元件的溫度升高到第一溫度以充分加熱所述氣溶膠形成基質從而形成氣溶膠;消除所述加熱元件與所述氣溶膠形成基質的接觸;和將所述加熱元件的溫度升高到比所述第一溫度高的第二溫度,以使粘著或沉積在所述加熱元件上的有機材料熱釋出。此方法通過高溫碳化和熱解有機物質,對于沸點較低或者穩定性較差的物質具有較好作用,但是對于固體殘留物或者已經焦化的殘留物沒有很明顯的作用。

菲利普莫里斯生產公司的中國發明PCT專利WO2015165709A1公開了一種用于清潔氣溶膠生成裝置的加熱元件的清潔耗材,所述清潔耗材包括能夠在由所述加熱元件加熱時釋放與加熱元件接觸的清潔溶劑的溶劑離析基質。所述清潔溶劑能夠溶解或部分溶解正常使用之后可能留在加熱元件上的一種或多種沉積物或殘留物,或以化學方式與所述沉積物或殘留物發生相互作用。此方法通過溶劑離析基質釋放清潔溶劑的方式來清潔加熱元件,是對于前述高溫清潔方式的很好補充,但仍不能解決煙支液體物質溢出而使得煙具需要清潔的問題。



技術實現要素:

本發明所要解決的技術問題在于:提供一種氣溶膠生成制品及系統,解決煙具難于清潔的問題。

實施本發明,具有如下有益效果:通過在氣溶膠生成制品設置防滲漏層,避免或減少因為加熱而產生的液體物質從氣溶膠生成制品中流入加熱腔,使得使用此種氣溶膠生成制品時,能夠避免或減少發煙物質因為加熱而產生的液體物質在煙具中產生沉積物或殘留物,氣溶膠生成裝置無需清潔或者清潔次數大大減少,維護成本降低。

盡管本發明的實施例主要為加熱不燃燒煙草制品,但是本發明可以適用于多種加熱不燃燒產品,如對香料、酒精類物質、草藥及其它包括(醫用)大麻等在內的植物或植物提取物的加熱。

附圖說明

圖1為本發明氣溶膠生成制品第一實施例的結構示意圖,圖中某些結構被部分地剖開;

圖2為本發明氣溶膠生成制品第二實施例的結構示意圖;

圖3為本發明氣溶膠生成制品第二實施例的內部結構示意圖;

圖4為本發明氣溶膠生成制品第三實施例的內部結構示意圖,圖中某些結構被部分地剖開;

圖5為本發明氣溶膠生成制品第四實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發明內容做具體說明。

本發明所述氣溶膠是指懸浮于空氣中微小的固體或液體微粒,使用加熱霧化裝置將氣溶膠生成物質中的揮發性成分分散成微小的霧滴或微粒,使其懸浮于氣體中,并進入消化道、呼吸道及肺內。

本發明所述氣溶膠生成物質,一個典型應用為加熱而不燃燒的煙草制品,本發明所稱“煙草制品”又稱為煙料,指可以產生香煙氣味的發煙物質,是經加熱或燃燒可以產生氣味和/或尼古丁和/或煙氣的物質,即可被霧化的物質,在低溫加熱煙領域作為香煙替代物。煙料可以是固態、半固態和液態。固態煙料因為透氣性、組裝和制作等方面的考慮,經常加工成薄片狀,因此又俗稱為薄片,絲狀薄片也稱為薄片絲。煙料可以含有煙堿,也可以不含有煙堿;含有煙堿的煙料包括天然煙葉制品,也包括以煙堿為原料制成的煙液、煙油、煙膠、煙膏、煙絲、煙葉等。不含有煙堿的煙料主要含有香味物質,既可被霧化以起到模擬吸煙過程又起到戒煙等目的,如甘油、丙二醇和包括薄荷油等在內的香料等。其它可被霧化的物質也可以作為煙料或者煙料組分,例如大麻或者大麻提取物。所述煙液為液態,所述煙油為油狀,所述煙膠為凝膠狀,所述煙膏為膏狀,所述煙絲包括天然的或人造的或萃取加工過的煙絲,所述煙葉包括天然的或人造的或萃取加工過的煙葉。

圖1為本發明氣溶膠生成制品第一實施例的結構示意圖,該氣溶膠生成制品包括被配置成加熱以產生氣溶膠的氣溶膠生成物質20、包裹在所述氣溶膠生成物質至少一部分外周的防滲漏層30。例如,將氣溶膠生成制品20制作為圓餅形,防滲漏層30為有底的圓筒形,圓餅形的氣溶膠生成制品20直接置于圓筒形的防滲漏層30,氣溶膠生成物質20被加熱時產生的有人提物質直接被防滲漏層30吸附或者阻隔,避免流入加熱腔。

圖2為本發明氣溶膠生成制品第二實施例的結構示意圖,圖3為本發明氣溶膠生成制品第二實施例的內部結構示意圖,該氣溶膠生成制品具有與卷煙類似的結構,包括一個承載管10、設置在所述承載管10的內腔中的氣溶膠生成物質20、及至少設置在所述承載管10一端的防滲漏層30,通過使用加熱器對氣溶膠生成物質20予以加熱,使其產生能夠供人吸食的氣溶膠。氣溶膠生成制品設置有防滲漏層30的一端優選為氣體流入端或被加熱端,另一端優選為氣體流出端或吸食端。承載管10最常用的材料是煙紙,其主要功能是包裹煙料成型,因此對液體的吸附性和阻隔性都不理想。本發明還提供一種氣溶膠生成系統,包括上述氣溶膠生成制品和配套使用的氣溶膠生成裝置,氣溶膠生成裝置為氣溶膠生成制品提供加熱所需能量,提供能量的方式與氣溶膠生成制品的加熱方式相關,具體方式在下文各實施例中予以詳細描述。

優選的,防滲漏層30包括液體吸附層和/或液體阻隔層,液體吸附層和液體阻隔層可以單獨使用也可以組合使用,液體吸附層或液體阻隔層單獨使用時可以使用單一種類的材料,也可以用多層不同種類的材料層疊、混合、或合成以優化使用效果避免液體滲出;液體吸附層和液體阻隔層可以使用多種材料層疊或者夾心的方式設置。液體吸附層和液體阻隔層的主要區別是其阻止液體溢出的方式上存在差異,液體吸附層主要利用液體與固體表面之間的作用力而產生積蓄,進而使得其部分或者全部組分滯留,為了增加吸附作用,通常使用表面積較大的物質,例如多孔材料或者纖維來作為液體吸附層;液體阻隔層主要利用固體材料的隔斷作用阻止液體物質溢出,以片材、薄膜為宜,由于承載管10一端需要具有進氣作用,因此當設置在承載管10的進氣端部時,液體阻隔層通常需要開進氣孔,或者液體阻隔層僅覆蓋部分承載管10的進氣端部。

氣溶膠生成物質20被配置成被加熱器加熱以產生氣溶膠,氣溶膠生成物質20被加熱器加熱的方式大體分為:管壁加熱、感應加熱、插入式加熱、內置式加熱、和紅外加熱等。

在管壁加熱的實施例中,加熱器為筒狀,氣溶膠生成制品插入筒狀的加熱器內部,承載管10的外表面具有用來貼靠筒狀加熱器的區域,加熱器加熱承載管10的外表面的該區域。本實施例中,加熱器和為加熱器供電的電源均設置在氣溶膠生成裝置。

在感應加熱的實施例中,加熱器能夠在交變磁場中通過感應產生渦流(eddy current)從而被加熱,進而加熱加熱器附近的氣溶膠生成物質20。加熱器具體可以是與氣溶膠生成物質20均勻混合的導電顆粒,如金屬或電碳顆粒。本實施例中,加熱器直接設置在氣溶膠生成制品中,氣溶膠生成裝置提供感應發熱的交變電磁場,當氣溶膠生成制品與氣溶膠生成裝置結合,加熱器處于交變電磁場中而產生熱量用以加熱氣溶膠生成物質。

在插入式加熱的實施例中,加熱器能夠從氣溶膠生成制品的一端插入氣溶膠生成物質20中,從而對氣溶膠生成物質20加熱。本實施例中,加熱器和為加熱器供電的電源均設置在氣溶膠生成裝置,加熱器優選的為細長的加熱器便于插入氣溶膠生成制品中。

在內置式加熱的實施例中,加熱器在氣溶膠生成制品制造時即置于承載管10內,從而對氣溶膠生成物質20加熱。本實施例中,加熱器直接設置在氣溶膠生成制品中,包覆所述氣溶膠生成物質、被所述氣溶膠生成物質包覆、置于所述氣溶膠生成物質中,和/或與所述氣溶膠生成物質相混合;氣溶膠生成裝置中設置電源,當氣溶膠生成制品與氣溶膠生成裝置結合,加熱器與電源連通而發熱。優選的,氣溶膠生成制品的承載管上還設置用于連接電源電極的導電層或導電觸點,加熱器通過導電層或導電觸點與電源的正負極電連接。

圖4為本發明氣溶膠生成制品第三實施例的內部結構示意圖,除上述實施例的特征外,防滲漏層30延伸進入所述承載管的內表面,包裹所述氣溶膠生成物質20的至少一部分外周。例如,防滲漏層30除了設置在承載管10的端部外,還向氣溶膠生成物質20的方向延伸出一個圓筒形,在氣溶膠生成物質20和承載管10的內表面,防止加熱產生的液體物質向承載管10的管壁滲漏。類似的,防滲漏層30可以只包裹氣溶膠生成物質20的一部分外周,特別是包裹氣溶膠生成物質20靠近進氣端的外周,防止加熱產生的液體物質從進氣端流出。

采用上述加熱方式的氣溶膠生成制品具有與卷煙類似的結構,但是在加熱過程中都會產生液體物質溢出,進而出現煙具需要經常維護和清潔的問題。

在外置加熱器插入式加熱的實施例中,細長的加熱器從氣溶膠生成制品的一端插入承載管10中以加熱氣溶膠生成物質20,生成氣溶膠以供吸食。為了便于加熱器與氣溶膠生成物質20接觸以提高傳熱效率,氣溶膠生成物質20填充滿承載管10中的一段長度,加熱器插入承載管10的一端(進氣端)設置防滲漏層30,使得加熱器插入承載管10時貫穿防滲漏層30,這樣氣溶膠生成物質20因為加熱而產生的液體物質被吸附或阻隔在氣溶膠生成制品內部不讓其溢出。

在管壁加熱的實施例中,承載管10的外表面具有用于貼靠加熱器的區域,采用接觸式加熱的方式以便于氣溶膠的快速形成。且承載管10與加熱器接觸面積應該較大,增加傳遞進入承載管10的熱量。承載管10的一端(進氣端)設置防滲漏層30,這樣氣溶膠生成物質20因為加熱而產生的液體物質被吸附或阻隔在氣溶膠生成制品內部不讓其溢出。優選地,在承載管10內表面設置液體吸附層或液體阻隔層,這樣氣溶膠生成物質20因為加熱而產生的液體物質被吸附或阻隔在氣溶膠生成制品內部不讓其溢出。所述液體阻隔層可以用金屬薄膜或油性物質不能滲透的高分子膜等多種常用材料實現。

在內置加熱器通電加熱的實施例中,即加熱器設置于承載管10中時,加熱器包覆所述氣溶膠生成物質20、被所述氣溶膠生成物質20包覆、置于所述氣溶膠生成物質20中和/或與所述氣溶膠生成物質相混合。例如,加熱器為一層通電發熱薄膜,包覆氣溶膠生成物質20,發熱薄膜通電后發熱以加熱氣溶膠生成物質20以產生氣溶膠。另外,承載管10上還設置用于連接電源電極的導電層或導電觸點,且優選設置在承載管10的外表面上,加熱器通過所述導電層或導電觸點與電源的電極電連接。同上所述管壁加熱模式的氣溶膠生成制品,承載管10的一端(進氣端)設置防滲漏層30,這樣氣溶膠生成物質20因為加熱而產生的液體物質被吸附或阻隔在氣溶膠生成制品內部不讓其溢出。優選地,在承載管10內表面液體吸附層或液體阻隔層,這樣氣溶膠生成物質20因為加熱而產生的液體物質被吸附或阻隔在氣溶膠生成制品內部不讓其溢出。所述液體阻隔層可以用金屬薄膜或油性物質不能滲透的高分子膜等多種常用材料實現。

實際上,所述液體吸附層或液體阻隔層可以適用于多種不同結構的氣溶膠生成產品及多種氣溶膠生成方式,即多種加熱方式,只不過對于不同的氣溶膠生成產品及氣溶膠生成方式,液體吸附層或液體阻隔層的(最佳)構成材料、結構、工作方式及功效可能會有區別。例如,氣溶膠生成制品采用外置加熱器插入式加熱,加熱器在加熱或從氣溶膠生成制品移出時與防滲漏層30直接接觸而要求防滲漏層30可以耐受的溫度較高,所處溫度高于200℃甚至高于300℃時,可以采用多孔碳、多孔石墨烯海綿、玻璃纖維等無機材料,或者聚丙烯腈(PAN)、聚苯硫醚(PPS)、氯化聚醚、聚芳砜(PAR)、聚醚醚酮(PEEK)、聚對羥苯甲酰(POB)、聚酰亞胺(PI)等耐高溫塑料作為液體吸附層,使用金屬薄膜或者上述制成薄膜耐高溫作為液體阻隔層。由于加熱區域產生的溫度一般不會超過500℃,防滲漏層30需要的耐熱溫度小于500℃。

如果氣溶膠生成制品采用感應加熱或者內置加熱器通電加熱,加熱器與防滲漏層30可能不直接接觸,其需要耐受的溫度相對較低,所處溫度低于100℃時,除前述耐高溫材料外,還可以采用低密度聚乙烯(LDPE)、聚氨酯(PU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、尼龍(PA)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、ABS樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等耐熱性能不高的塑料制成發泡材料或者纖維作為液體吸附層,也可以將此種塑料制薄膜作為液體阻隔層。優選的,防滲漏層30的耐熱溫度大于90℃。

如果氣溶膠生成制品采用管壁加熱的方式,防滲漏層30需要耐受的溫度介于上述兩種情況之間,所處溫度高于100℃~200℃時,可以采用聚丙烯(PP)、聚乙烯醇縮甲醛(PVF)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)等耐熱性能中等的塑料制成發泡材料或者纖維作為液體吸附層,也可以將此種塑料制薄膜作為液體阻隔層。

有機高分子材料經過發泡制得的發泡材料可以制成的類似海綿塊的形狀,有機高分子材料紡絲成纖維的纖維材料可以制成紙、纖維團、紡織品等形態。在本發明的一個優選實施例中,防滲漏層30被配置成阻止氣溶膠生成物質20被加熱時產生的液體物質流出承載管10。優選的,防滲漏層30被配置成覆蓋承載管10進氣端端部的至少一部分,且覆蓋面積越大越好,最優選擇是覆蓋承載管10的整個端部,利用防滲漏層30的吸附性能,氣溶膠生成物質20因為加熱而產生的液體物質被吸附在氣溶膠生成制品內部,沒有此種液體物質流出,就不會有沉積物或殘留物的生成。另外,當帶有液體吸附層的氣溶膠生成制品插入加熱腔中,如果加熱腔的底部存在少量殘留液體,液體吸附層可以直接予以吸附。

圖5為本發明氣溶膠生成制品第四實施例的結構示意圖,除上述實施例的特征外,防滲漏層30上還可以設置插入口31,加熱器穿過插入口31插入承載管10,此種方式適用于強度較大不易刺破的整塊材料,另外一種情形是,加熱器插入承載管10時刺穿防滲漏層30,此種情形使用于紙張、絮狀纖維等易穿透的材料。使用密封的防滲漏層30還可以幫助實現在承載管內長期封存一些易揮發物質,如包含薄荷、橙味、玫瑰等多種天然或人造香精、丙二醇和丙三醇等發煙物質,以及酒精制品等風味物質,甚至是可以輔助清潔加熱腔的天然或人工合成清潔物質。直到使用時(刺穿防滲漏層30時),才開始對這些易揮發性物質加熱或利用。

在本發明的另一個優選實施例中,防滲漏層30被配置成與加熱器實體接觸,尤其是加熱器插入承載管10中加熱氣溶膠生成物質20時,防滲漏層30與加熱器實體接觸,在加熱器從承載管10中抽出的過程中防滲漏層30擦拭加熱器,這樣防滲漏層30不僅可以避免因加熱而生成的液體物質流出承載管10,還可以在加熱器被取出時得到擦拭,因而,當取出分離氣溶膠生成制品與加熱器時,吸附在加熱器外表面的液體物質就會被擦除,避免其沉積在加熱器上。

在本發明的另一個優選實施例中,承載管10為長條形中空結構,如圓管(即圓柱或空心圓筒狀)、長方體、多面柱狀等,其內部既用于填充氣溶膠生成物質20,同時鑒于氣溶膠生成物質20填充密度適中,其本身是透氣的,因此承載管10的內部又是氣流的通道,氣溶膠生成物質20被加熱時產生氣溶膠,沿著承載管10的縱向延伸方向流動并被使用者吸入。例如,承載管10為具有一個內表面和一個外表面的中空圓筒,兩端開口分別用于進氣和出氣(出氣端即口鼻吸食端),承載管10的內表面限定出氣流通道。

在本發明的另一個優選實施例中,在上述實施例的基礎上,承載管10具有沿長度方向相互分開的第一端11和第二端12,防滲漏層30設置在第一端11,加熱器也從第一端11插入在承載管10中的氣溶膠生成物質20,氣溶膠生成物質20吸收從加熱器傳遞過來的熱量而使其內部的揮發性化合物釋放出來,使用者從第二端12吸入氣體而產生負壓,氣流從第一端11進入承載管10從第二端12流出,揮發性化合物與氣流混合后被使用者吸入消化道、呼吸道及肺內,部分揮發性化合物被吐出時冷凝成微小的霧滴,具有模擬抽卷煙的煙霧效果。進一步的,氣溶膠生成制品還包括設置在第二端12的過濾嘴40,用于使使用者能夠通過過濾嘴40吸入空氣和氣溶膠。過濾嘴40的形狀、結構和功能與普通卷煙的類似。在過濾嘴40和氣溶膠生成物質20之間還設置輔助段50,該輔助段50在支撐氣溶膠生成制品保持形態的同時,起到給煙氣降溫的作用。

在本發明的另一個優選實施例中,氣溶膠生成制品上還包括載體,載體設置在承載管10中,氣溶膠生成物質20吸附、結合、涂覆或包裹在載體上。本發明使用載體結合氣溶膠生成物質20,載體為固體物質,填充于承載管10內,載體為紡織品、碳或碳元素的衍生物、纖維、淀粉、蛋白質、紙、吸水樹脂、海綿、多孔炭中的至少一種或其加工產物。所述氣溶膠生成物質20為固體,也可以為液體、或者半固體經吸附在載體上或經干燥處理結合或吸附在載體上,或分散在所述載體的空隙中或者依附在所述載體的表面。

在本發明的另一個優選實施例中,液體吸附層的耐熱溫度為90℃至500℃,對于不同的加熱方式和加熱器結構,可以選擇不同的耐溫材料作為液體吸附層,制成液體吸附層的材料優選為多孔材料,例如使用有機高分子材料經過發泡制得的發泡材料,孔隙率為10%至95%,以保證其具有較佳的吸附效果,當然,使用有機高分子材料紡絲成纖維的纖維材料也具有較高的表面積,將此種纖維材料攢成團狀即可作為液體吸附層。

制備液體阻隔層的材料包括前述用于制備液體吸附層的有機高分子材料,也可以包括已知的任何油性物質不能滲透的高分子膜。由于液體阻隔層的作用是阻止液體溢出而本身并不具有吸附性能,金屬薄膜或印制有金屬薄膜的復合紙也可以作為制備液體阻隔層的材料。

在本發明的另一個優選實施例中,防滲漏層30上還包括可加熱釋放的芳香物質,由于芳香物質會隨氣溶膠一同被使用者吸入,可以起到中和不是氣味、改善口感的作用。芳香物質包括芳香植物或人工合成的香氣成分,芳香植物的香氣成分包括已知的所有無毒植物香氣成分,例如薄荷、薰衣草、柑橘、玫瑰、桂花、茉莉花等的香氣成分提取物,可以以浸膏、精油等形式添加到防滲漏層30上。已知的人工合成的香氣成分,只要其無毒且對氣溶膠口感有改善,均適用于本發明。此外,前文所述酒精或酒精制品、植物及其提取物和/或尼古丁,以及草藥及其它包括(醫用)大麻等在內的植物或植物提取物,甚至是可加熱汽化輔助清潔加熱腔的清潔劑等均可配置在防滲漏層30中。

本發明還提供氣溶膠生成系統,包括前述實施例中的任意一種氣溶膠生成制品、以及氣溶膠生成裝置,氣溶膠生成裝置包括加熱器。加熱器為片狀、柱狀或針狀,從承載管10的進氣端部插入承載管10的內腔中,貫穿防滲漏層30后插入氣溶膠生成制品。氣溶膠生成系統產生的氣溶膠通過使用者的嘴或者鼻吸入。

以上實施例進一步說明本發明的內容,但不應理解為對本發明的限制。在不背離本發明精神和實質的情況下,對本發明方法、步驟或條件所作的修改和替換,均屬于本發明的范圍。若未特別指明,實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。

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