用于吸烟制品的可燃性热源组合物及包含其的吸烟制品

技术领域

本发明涉及用于吸烟制品的可燃性热源组合物及包含该组合物的吸烟制品。

背景技术

近来，相比燃烧式吸烟制品，加热式吸烟制品更受青睐。与现有吸烟制品不同，这种非燃烧式吸烟制品是吸食加热吸烟制品介质生成的气溶胶，而不是燃烧吸烟制品介质。使用碳热源的吸烟制品就是此类加热式吸烟制品中的一种。

采用上述碳热源的吸烟制品是将热从碳热源传递至该碳热源下游的吸烟制品介质来生成气溶胶。

通常的加热式电子烟制品需要使用专用设备，而采用碳热源的吸烟制品的吸烟形式与传统吸烟制品类似，因此，可以提高消费者的吸烟便利性与满意度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1韩国公开专利第2020-0030364号

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的是提供可点燃性及可持续燃烧性优秀的可燃性热源组合物，以及包含所述热源的吸烟制品。

用于解决问题的手段

本发明涉及一种可燃性热源组合物，包含碳粉、有机粘合剂以及点火促进剂，所述点火促进剂包含硝酸钾以及还原糖，所述硝酸钾与还原糖以5～3：2的重量比包含在内。

根据本发明的一实施例，所述点火促进剂的含量可以为10重量％至20重量％。

根据本发明的另一实施例，所述还原糖可以包括选自由山梨糖醇、木糖醇、甘露糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、赤藓糖醇、还原帕拉金糖或还原淀粉糖浆组成的群组的一种以上的糖醇。

根据本发明的又一实施例，所述碳粉可以包括木炭以及石墨，并且所述碳粉的含量为50重量％以上。

根据本发明的又一实施例，所述有机粘合剂可以选自由羧甲基纤维素(CMC)、瓜尔胶、甲基纤维素(MC)以及羟丙基甲基纤维素(HPMC)组成的群组的一种以上。

根据本发明的又一实施例，所述热源可以在30秒以内被点燃，并持续燃烧140秒以上。

并且，本发明提供包含由所述组合物构成的可燃性热源的吸烟制品。

发明效果

现有的可燃性热源的主要成分为木炭，木炭具有不易点燃的局限性。为此，本发明为了更方便地点燃可燃性热源，利用硝酸钾与还原糖，使得由本发明的组合物构成的热源相比现有热源，可点燃性与燃烧性得到改善。

附图说明

图1是示出本发明的实施例制备的可燃性热源的燃烧结果的图。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明以使本领域技术人员可以容易地实施本发明。然而，本发明可以实现为不同形式，并不受限于在此说明的内容。

在本文中，“包括可燃性热源的吸烟制品的长度方向”是指包含可燃性热源的吸烟制品的长度延伸的方向或包含可燃性热源的吸烟制品在燃烧时燃烧进行的方向。

在本文中，术语“上游”与“下游”的定义如下：当用户使用包含可燃性热源的吸烟制品吸入外部空气时，空气从包括可燃性热源的吸烟制品的外部流入至内部的部分为“上游”，空气从包括可燃性热源的吸烟制品的内部流出至外部的部分为“下游”。“上游”与“下游”用于指示吸烟制品的各部分之间的相对位置或方向。

目前，对于加热式电子烟制品的需求不断增加。大部分加热式电子烟制品都是[设备+专用烟棒]结构的装置，作为一种新型吸烟制品，开发出了将碳热源安装在吸烟制品前端，以与通常的吸烟制品具有类似吸烟形式的产品。本发明旨在开发一种可燃性热源，其可以具有类似于普通吸烟制品的吸烟形式(点火、开始吸烟时间点)。

现有的以木炭为主的可燃性热源具有不易点燃的局限性。

为此，本发明旨在提供一种改善点燃性的可燃性热源组合物，以及应用包含该组合物的可燃性热源的吸烟制品。

本发明涉及一种可燃性热源组合物，其包含碳粉、有机粘合剂以及点火促进剂，所述点火促进剂包括硝酸钾与还原糖，所述硝酸钾与还原糖以5～3：2的重量比包含在内。

此外，本发明可以提供包括由所述组合物构成的可燃性热源的吸烟制品。

下面更详细地说明本发明。

本发明的可燃性热源是通过脱水反应、还原糖热分解反应、硝酸钾与还原糖的反应，以及碳粉(木炭)的燃烧反应来实现燃烧。

在第一阶段，当可燃性热源被点燃时，会在0～150℃之间发生脱水反应。实际上，在常温下进行风干(air-dry)时去除表面水分(surface moisture)，然后在100℃以上的温度下发生内部水分(inherent moisture)的蒸发，在内部形成一些气孔，由此增加一定程度的表面积。

在第二阶段，实现点燃的还原糖热分解反应，在约200℃至360℃的温度下会发生还原糖自热分解反应。在这个过程中，部分还原糖熔化(melting)而被氧化，由此产生一些热量。

在第三阶段，硝酸钾与还原糖会在360℃至400℃左右短时间内爆炸性反应。实际上，与其他反应相比，其燃烧时间比其他反应也相对较短，并且由于会产生大量热，开始实质上的点燃。即，本发明是通过确认所述硝酸钾与还原糖的适当配比量来调节热源的可点燃性。

在第四阶段，在第三阶段被点燃后，在400℃至600℃木炭的燃烧反应逐渐进行。

即，本发明的可燃性热源组合物的特征在于含有硝酸钾与还原糖来用作所述点火促进剂。所述硝酸钾与还原糖按5～3∶2的重量比混合，在所述重量比下可以实现优秀的点火效率。优选地，所述点火促进剂中硝酸钾的含量大于还原糖。

所述点火促进剂的含量为10至20重量％，当点火促进剂的含量不足10重量％时，无法顺利点燃；当超过20重量％时，虽然可以提高可点燃性，但由于过度加速热源燃烧会缩短可吸烟时间。所述点火促进剂中硝酸钾的含量为5至12重量％、还原糖为1至9重量％。优选地，当所述硝酸钾与还原糖以3：2的重量比混合时，可以获得最佳的点燃效率。

在本发明的组合物中，还原糖作为糖醇可以是山梨糖醇、木糖醇、甘露糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、赤藓糖醇、还原帕拉金糖或还原淀粉糖浆，只要是糖醇，不限于上述种类，但甘露糖醇的吸湿性低，适合作为燃料；山梨糖醇可以减少应用硝酸钾/还原糖时可能产生的排放物。

本发明的组合物的碳粉包括木炭以及石墨。

所述木炭作为热源的主要材料，是点燃并维持燃烧的燃料。相对于100重量％的固体粉末，所述木炭的含量优选为40重量％以上，当含量在40重量％以上时，可以维持持续3分钟以上的吸烟所需温度。

所述石墨用于增加热源的密度，有助于维持燃烧。所述石墨的含量可以是1-10重量％，当含量不足1重量％时，会因热源密度不足而降低燃烧持续性；当含量超过10重量％时，会因密度过高而影响可点燃性。

在本发明中，所述有机粘合剂可以使用羧甲基纤维素(CMC)、瓜尔胶、甲基纤维素(MC)，或者羟丙基甲基纤维素(HPMC)，只要是能够粘合碳粉的材料即可，其种类不受任何限制。

本发明的热源组合物可以在混合后压缩成型。在本发明中，可以在所述组合物中添加多元醇。所述多元醇可以助燃，可以是甘油或丙二醇。相对于100重量份的热源组合物，所述多元醇的含量可以是1至5重量份。

所述热源可以在30秒内点燃，并持续燃烧140秒以上。具有上述点燃时间和燃烧时间的热源的直径可以是5至10mm，长度可以是8至15nm，但并不受限于此。

根据本发明的一实施例，所述可燃性热源是通过将所述组合物混合，并且将该混合物预先成型为所需形状来制成，例如，可以通过注浆(slip casting)成型、挤压成型、注射成型，以及模压成型或冲压成型等任意合适的公知的陶瓷成型方法来预先制成所需形状。

优选地，可燃性热源采用冲压成型工艺或挤压成型工艺形成。最优选地，可燃性热源采用冲压成型工艺形成。

优选地，可燃性热源可具有介于约0.8g/cm

所述可燃性热源可以是具有圆形截面的圆柱形，或者是圆锥形，或者是具有椭圆形截面的圆柱形或圆锥形，但并不受限于此。

此外，本发明可以提供应用所述热源的吸烟制品。

所述“吸烟制品”(smoking article)不论是基于香烟、烟草衍生物、膨胀烟草(expanded tobacco)、烟草薄片(reconstituted tobacco)或是香烟替代物，只要是能够吸入的任意产品或提供吸烟体验的任意产品即可。例如，所述吸烟制品是指卷烟、雪茄烟(cigar)、小雪茄烟(cigarillo)等可以生成气溶胶的可吸入制品。

所述吸烟物品可以包括由所述组合物构成的可燃性热源、介质部、导热包装材料以及卷烟纸、冷却部、滤棒部等，其中，可燃性热源、介质部、冷却部以及滤棒部在长度方向上依次排列，除了可燃性热源位于上游外，可以自由改变其他部件的顺序。除此之外，还可以包括其他组成或省略上述组成中的一个以上。所述吸烟制品的直径可以是4mm至10mm、周长可以是14mm至29mm。或者，长度可以是45mm至100mm。

所述介质部可以包括烟丝、烟草薄片烟丝、烟叶、经膨化处理的吸烟制品和尼古丁提取物中的至少一种。介质部可以包含尼古丁(nicotine)成分。除了所述介质部外，还可以包括气溶胶生成物质。气溶胶生成物质包括多元醇、甘油单乙酸酯、甘油二乙酸酯或甘油三乙酸酯等多元醇的酯，以及十二烷二酸二甲酯(dodecanedioate)以及十四烷二酸二甲酯(tetradecanedioate)等单羧酸、二羧酸或多羧酸的脂肪族酯。更具体地，例如，可以包括甘油、丙二醇、乙二醇、二丙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇，以及油醇中的至少一种。例如，介质部可以包括浸泡在甘油中的烟草薄片烟丝。但上述仅为示例，本发明并不受限于上述示例。

所述介质部的长度可以介于约5mm至约20mm之间，更优选介于约8mm至约12mm之间。所述介质部由纸或其他包装材料包裹，并且可以形成为插件形状或段的形状，其中含有可通过加热释放挥发性化合物的物质。如上所述，当介质部形成为插件或段时，可以将包括任意包装材料的整个插件或段视为介质部。

所述冷却部可以包含冷却材料。冷却部包括末端开放的中空管体，可以冷却通过所述热源和介质部的气流。所述冷却部可以由聚合物材料或可生物降解的聚合物材料制成，并且可以具有冷却功能。例如，冷却部可以是纸、纸板、塑料，例如可以是醋酸纤维素、陶瓷以及它们的组合。进一步地，冷却部可以包括由选自金属箔、聚合物材料和基本上无孔的纸或纸板组成的群组的材料制成的褶皱薄片。在某些实施例中，气溶胶冷却元件可以包括由选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乳酸(PLA)、醋酸纤维素(CA)以及铝组成的群组的材料制成的褶皱薄片。冷却部的长度可以在5mm至约30mm之间，更优选在约8mm至约25mm之间，可以根据可加热性热源产生的热量温度自由调节长度。

所述滤棒部包括过滤材料，所述滤棒部的形状不受限制。例如，滤棒部可以是圆柱形(type)杆，也可以是内部中空的管状形(type)杆。或者还可以是嵌入形(type)杆。如果滤棒部形成为多段，多段中至少一个可以是其他形状。例如，所述滤棒部可以包括具有聚合物、纸、醋酸纤维素、活性炭以及碳中的至少一种的纤维状、丝状或这两者的滤棒丝束，但并不受限于此。例如，所述滤棒部的长度可以是5mm至20mm。

除此之外，还可以包括包裹过滤材料并与嘴接触的接装纸。所述接装纸可以形成有一个以上的穿孔。

所述滤棒部可以产生香味。例如，可将香液喷洒到过滤材料上，也可将涂有香液的单独纤维插入滤棒部内部。

所述冷却部与滤棒部可以包括气溶胶改性剂。例如，本发明的吸烟制品的冷却部、滤棒部，以及接装纸中的一者以上可包含一种以上的气溶胶改性剂。合适的气溶胶改性剂包括但不限于香味剂、化学感应剂(chemesthetic agent)。所述香味剂是在使用时向吸烟制品的香烟材料以及气溶胶生成物质所生成的气溶胶中赋予口味(taste)或香味(aroma)中的一个或全部的任意物质。

此外，所述卷烟纸由从木材、亚麻或其他材料中获得的纤维素纤维构成，可以包裹介质部，或包裹包括介质部的整个吸烟制品，或者包裹除了滤棒部外的其他部分。所述卷烟纸的原纸(base paper)的厚度可以是约30μm至约100μm，原纸的基重可以是约15g/m

本发明的吸烟制品的下游还可以包括至少一种气溶胶改性剂来作为香味剂以及化学感应剂。例如，本发明的吸烟制品的冷却部和滤棒部中的至少一个可以包括提供冰感效果的薄荷醇或其他香味剂。

此外，包含可燃性热源的吸烟制品可包括包裹所述可燃性热源和介质部的导热包装材料。所述导热包装材料可以完全包裹热源和介质部，或者可以包裹部分热源和部分介质部，或者可以包裹部分热源和整个介质部。所述导热包装材料将可燃性热源产生的热量传递至香烟材料，所述包装材料可以是铝箔包装材料、钢箔包装材料、铁箔包装材料和铜箔包装材料等金属箔包装材料；以及金属合金箔包装材料，可以不受限制地使用任何有效传递热量的材料。

可以在加热性热源和介质部之间形成金属屏障。在这里，金属屏障可以防止可燃性热源直接接触介质部，并且可以防止可燃性热源产生的一些成分移动到介质部。

可以适当调节屏障的厚度以获得良好的吸烟性能。在某些实施例中，屏障的厚度可介于约10微米和约500微米之间。屏障可以包括一种或多种金属材料，这些金属材料在可燃性热源的点燃和燃烧温度下基本上保持热稳定并且不会燃烧。这些材料为本领域的公知内容，包括但不限于铝、铜、不锈钢及其组合。

下面，将参照附图对实施例进行详细说明。应当理解，可以对实施例进行多种改变，本申请的权利范围并不受限或限制于下面的实施例。对实施例进行的所有改变、及其等同物乃至其替代物均属于本发明的权利范围。

实施例中使用的术语仅用于说明特定实施例，并非用于限定范围。在内容中没有特别说明的情况下，单数表达包括复数含义。在本说明书中，“包括”或者“具有”等术语用于表达存在说明书中所记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、配件或其组合，并不排除存在或者额外附加一个或一个以上其他特征、数字、步骤、操作、构成要素、配件或其组合的可能性。

在没有其他定义的情况下，包括技术或者科学术语在内的本文使用的全部术语，都具有本领域普通技术人员所理解的通常含义。通常使用的如词典定义的术语，应理解为相关技术内容中的含义，在本说明书中没有明确定义的情况下，不能解释为理想化或过于形式化的含义。

并且，在参照附图进行说明的过程中，与附图编号无关，相同的构成要素使用相同的附图标记，并省略重复说明。在说明实施例的过程中，当判断对于相关公知技术的具体说明会不必要地混淆实施例时，省略其详细说明。

[实施例]

1.制备可燃性热源

按照下面表1的组成制备包含木炭、硝酸钾、粘合剂以及还原糖的可燃性热源组合物。热源制成直径为7mm、高约11mm的圆柱体。按照混合比例制备热源材料，然后使用常压混合器(THINKY公司的ARE-310)进行混合。混合时，每加入一种材料时以1500RPM混合1分钟。

向混合粉末中加入适量的油(2％)并以1500RPM混合5分钟。将混合的样品分成约0.6g并通过压力机加压成型为圆柱体。

将加压的样品通过TGA(LECO公司的TGA791)在80℃下干燥30分钟。

表1

2.确认可燃性热源的燃烧结果

将制备的热源点火后燃烧，观察结果如表2所示。

表2

从表2的结果可知，实施例1～6的组成具有良好的可点燃性与燃烧性。特别地，在硝酸钾与还原糖的配比为3∶2的实施例1、2、5和6中确认到良好的表面燃烧。

与此相比，在还原糖相对更多的比较例1～3中，由于表面粘稠而粘附在模具上，在燃烧后出现部分破碎现象。另外，在硝酸钾和还原糖的含量不足10％的比较例4～6中，由于可燃性降低导致无法点燃或产生大量烟气。

另外，在硝酸钾和还原糖超过20％的比较例7和8中，出现火花并且燃烧体破碎导致燃烧终止。

实施例1、比较例6以及比较例8的燃烧图像如图1所示。如图1所示，可以看出硝酸钾和还原糖的配比为3：2的实施例1具有优秀的可点燃性，并且燃烧后形状保持稳定。

虽然本公开包括具体的实例，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同内容的精神和范围的情况下，可以在这些实例中对形式和细节进行各种改变。如果所说明的技术按照不同的顺序执行，和/或如果所说明的系统、架构、装置或电路中的构成要素按照不同的形态进行结合或组合，或者由其他构成要素或者等同物置换或代替，也能得到适当的结果。

因此，其他实施方式、其他实施例和权利要求书的等同物都应被解释为包括在所附权利要求书的范围中。