用于hnb-烟草制品的加热单元和用于制造加热单元的方法
阅读说明：本技术 用于hnb-烟草制品的加热单元和用于制造加热单元的方法 (Heating unit for HNB-tobacco products and method for producing a heating unit ) 是由 J.迪克 U.霍伊泽 于 2018-08-02 设计创作，主要内容包括：一种用于HNB-烟草制品(10)的加热单元(13)包括烟草膜(20)和用于在不燃烧的情况下对所述烟草膜进行加热的电阻加热元件(18)。所述电阻加热元件(18)被集成到所述烟草膜(20)中并且/或者与所述烟草膜相连接并且由此形成至少一个烟草-加热器-复合元件(26)。(A heating unit (13) for HNB-tobacco products (10) comprises a tobacco film (20) and an electrical resistance heating element (18) for heating the tobacco film without combustion. The electrical resistance heating element (18) is integrated into the tobacco film (20) and/or connected thereto and thereby forms at least one tobacco-heater-composite element (26).)
技术领域
本发明涉及一种用于HNB-烟草制品的加热单元，该加热单元包括烟草膜和用于在不燃烧的情况下对所述烟草膜进行加热的电阻加热元件。所述电阻加热元件面状地被集成到烟草膜中并且/或者与其连接并且因此形成至少一个烟草-加热器-复合元件。本发明同样涉及一种用于制造用于HNB-烟草制品的加热单元的方法。
背景技术
对于HNB（加热不燃烧）-制品来说，对烟草或者含烟草的材料进行加热并且因此在不燃烧的情况下释放芳香物质并且因此释放所产生的烟气。长期以来已经提出所述HNB-制品，例如参见EP 0 430 559 B1。在此，将产生芳香物质的、例如包括烟草的介质柱筒形地围绕着棒形的加热元件来布置。所述加热元件是电阻丝线圈，所述电阻丝线圈布置在绝缘管中。
在WO 2013/131764 A1中公开了HNB-烟草制品的一种作为替代方案的结构形式。在此，能抽烟的材料、例如烟草混合物布置在腔室中。柱筒形地围绕着所述腔实布置了加热器、例如陶瓷加热器、红外线加热器或电阻加热器。
在两种前面所描述的布置结构中，与加热器接触的烟草材料直接被加热，但是远离加热器的材料则仅仅间接地并且延迟地被加热。由此产生的不均匀的温度分布由有效物质和芳香物质的最佳的释放以及有害物质的减少的释放看来是不利的。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种能够实现对于含烟草的材料的更加均匀的加热的加热单元以及一种用于制造所述加热单元的方法。
本发明用独立权利要求的特征来解决这个任务。所述加热元件被集成到烟草膜中并且/或者与该烟草膜相连接，由此在加热元件与烟草膜之间产生紧密的复合结构。由此产生的面状的烟草-加热器-复合元件由于加热元件和烟草膜之间的直接的大面积的接触而能够实现从加热元件到烟草膜中的直接的、均匀的且无延迟的热传递，这又在减少有害物质的释放的情况下允许最佳地释放有效物质和芳香物质。
根据本发明，所述加热单元不需要清洁或者更换，由此能够改进HNB-烟草制品的卫生和可操作性。
通过对于加热元件的有利地设置的电阻监控，能够更好地控制并且调节所述产品的最大温度以及因此其健康方面（避免由于过热引起的有害物质）。
优选所述电阻加热元件是至少部分传导的织物或网络结构。由经纱和纬纱构成的织物能够用作烟草-加热器-复合元件中的载体材料并且赋予其机械稳定性和强度。特别有利的是，所述织物在烟草膜的制造中用作载体材料。由此能够大大简化烟草膜的制造。
作为替代方案，所述加热元件能够作为层被添加到烟草膜上并且与其相连接，使得烟草膜和加热元件形成夹层复合元件。在此，在一种变型方案中，所述加热元件能够以均等的或者说均匀的涂层的形式尤其是通过印刷或者喷射或者作为传导的薄膜来涂覆到所述烟草膜上。然后，能够在第二工序中通过磨蚀方法使传导的涂层具有其最终的（加热）结构。这例如能够借助于激光雕刻来实现。因此，可以在加热元件非常薄的同时实现非常精细的且复杂的加热结构，这又实现最佳的热分布。
在一种实施方式中，能够在烟草膜和织物之间存在直接的接触。
作为替代方案，能够在中间步骤中用绝缘材料对所述织物进行涂覆，以便实现烟草膜和织物之间的不进行化学反应的绝缘。这一点尤其在所追求的用于加热元件的材料可能与烟草膜进行不期望的化学反应时有意义。为进行制造，不仅能够使用用于将绝缘材料涂覆到织物上的喷涂法，而且能够将网络结构在绝缘材料浴中浸渍并且随后干燥。而后能够在第二工序过程中在浸渍法或浇注法中通过这样绝缘的网络结构来施加含烟草的材料，随后进行干燥过程。如果事先已经为网络结构安排了最终的形状、例如柱筒形的形状，然后通过浸渍方法使其稳定，那么浸渍也是有利的。在浸渍之前的变形同样具有如下优点，即：也能够将绝缘材料用于进行涂覆，所述绝缘材料在硬化之后可能变得易脆。
本发明不局限于织物-加热元件。例如也能够将多个电阻加热导体尤其相互平行地集成到烟草膜中或者与其连接起来。
在本发明的一种实施方式中，所述加热元件具有作为电阻加热导体的传导的纬纱。这能够以简单的方式有利地将加热元件构造为织物。
所述加热导体通常能够是金属的、例如构造为加热丝，或者由其他传导的材料构成。电阻加热导体也能够以织物的金属的涂层或护套的形式或者以纱线的形式构成。此外，能够考虑基于碳纤维的材料。
所述加热元件有利地具有传导的经纱来作为用于给电阻加热元件供电的供给导体，这使得能够以简单的器件给加热元件供电。所述供给导体能够优选分别沿着织物的一条边缘来布置并且优选U形地包围该边缘，由此在供给导体和电阻加热导体之间产生可靠的接触。
所述加热元件有利地具有不传导的经纱和/或不传导的纬纱作为支撑纱。由合适的牢固的材料制成的支撑纱引起加热元件或织物的足够的机械稳定性和强度。
在本发明的范围内可能的是，所述织物完全是金属的并且/或者经过了金属涂覆。在这种情况下，它是（完全）传导的织物。
在一种有利的实施方式中，所述供给导体中的至少一根供给导体被划分成两个或更多个能够独立操控的分段。通过这种方式，例如能够按顺序地消耗烟草膜的相应的区段。如果所述烟草膜的一个区段对应于一支香烟的消耗，那也能够通过这种方式提供多香烟产品。
所述至少一个烟草-加热器-复合元件能够有利地以被卷起或者被压接的方式布置在所述加热单元中。通过这种方式能够实现HNB-烟草制品中的所存在的结构空间的最佳利用。在本发明的一种实施方式中，能够用相同的目标设置特别是同心地在加热单元中布置多个烟草-加热器-复合元件。在这种情况下，所述复合元件的电触头能够有利地布置在加热单元中的不同的、例如对置的圆周位置上。这能够有助于使空气流中有效物质成分均匀化。
优选所述至少一个烟草-加热器-复合元件借助于径向的间隔垫片保持在加热单元中，这代表着一种特别简单的结构形式。
附图说明
下面借助于优选的实施形式参照附图对本发明进行解释。在此：
图1以纵剖面示出了HNB-烟产品的示意图；
图2示出了用于HNB-烟产品的加热单元的透视图；
图3以横截面示出了加热单元的示意图；
图4以纵剖面或侧视图示出了加热单元的示意图；
图5以在加热单元的区域中的横截面示出了HNB-烟产品的示意图；并且
图6示出了用于将烟草-加热器-复合元件埋入到至少一个包裹幅面中的机器的侧视图。
具体实施方式
在图1中示出的HNB-烟草制品10包括例如棒状的、有利地绝缘的壳体11，在该壳体中布置了电能源12、加热单元13以及电子控制机构14。所述电能源或电压源12例如能够是电池或能再充电的蓄电池。所述壳体11包括嘴件15，消费者能够在嘴件上抽吸，以用于产生空气流动。此外，所述壳体11具有一个或多个空气入口16，在消费者通过在嘴件15上抽吸的方式在壳体11内产生负压时，环境空气能够通过所述空气入口流到壳体11的内部。通过这种方式，在所述壳体11中产生受控制的空气流动17。
所述加热单元13布置在壳体11中的轴向的加热区段19中。所述加热单元13能够是能更换的一次性部件或者这样的一次性部件的一部分。所述HNB-烟草制品10的基体能够再次使用。所述HNB-烟草制品10因此能够由能再次使用的基体和一次性加热单元13构成。
所述空气流动17流过加热区段19并且在此流过加热单元13或者直接沿着加热单元13流动，以便吸收从烟草膜20中借助于加热元件18释放的有效物质和/或芳香物质。
在图2中示出了按本发明的加热单元13的一种有利的实施方式。所述加热单元包括烟草膜20和加热元件18。所述加热元件18是由沿着纵向方向定向的、优选不传导的经纱21和横向于其布置的纬纱22构成的面状的织物。所述纬纱22包括传导的纬纱，其形成电阻加热导体24。此外，所述纬纱22能够具有不传导的支撑纱25。在按照图2和4的实施方式中，交替地设置了作为电阻加热导体24的传导的纬纱22和作为支撑纱的不传导的纬纱22。传导的和不传导的纬纱22的其他布置方式是可能的。也可能的是，全部纬纱22构造为电阻加热导体24。也不排除的是，一些或全部经纱21是金属的或经过了金属涂覆。
不传导的经纱21和不传导的纬纱22以及纱线在传导的涂层的情况下由合适的牢固的并且耐热的材料、尤其是塑料构成。一种合适的材料比如是具有高达大约370℃的耐热性的芳族聚酰胺。
沿着所述加热元件18的两条纵向边缘布置了用于向加热元件18、更准确地说电阻加热导体24供电的供给导体23，为此目的其与供给导体23传导地连接、例如钎焊或熔焊在一起、然而有利地被夹紧或被挤压在一起。所述供给导体23有利地U形地包围电阻加热导体24的端部，如在图3中所示。由此，在供给导体23和电阻加热导体24之间产生特别可靠的接触。所述供给导体23分别具有用于与加热电压源或能量源12接触的电触头30。所述加热导体24或织物31的接触例如能够通过夹紧或挤压来建立、优选通过导线、接触销或接触面来建立，然后在将构造为一次性部件的加热单元13***到HNB-制品10中时接触所述接触面。
有利地如此选择加热导体24的电阻和供给导体23的电阻，使得加热热量尽可能在加热导体24中产生并且供给导体23中的损耗热量尽可能小。因此，所述加热导体24的电阻至少是所述供给导体23的电阻的两倍高、优选至少是所述供给导体的电阻的五倍高、进一步优选至少是所述供给导体的电阻的十倍高。
所述供给导体23中的至少一根供给导体能够被划分为两个能独立地操控的、彼此分开的分段27、28。通过这种方式，能够比如按顺序地消耗烟草膜20的相应的区段（这里是两个）。如果所述烟草膜20的一个区段对应于一支香烟的消耗，那也能够通过这种方式提供多香烟产品。
如能够在图4中最佳地看出的那样，所述经纱21和纬纱22优选彼此相互交织。所述经纱21和纬纱22相对于彼此的其他布置方式是可能的。
如可以从图2和4中看出的一样，所述烟草膜20优选包围着所述加热元件18。所述加热元件18面状地被集成到烟草膜20中，由此在加热元件18和烟草膜20之间产生紧密的复合结构。由此产生的面状的复合元件26在这里被称为烟草-加热器-复合元件26。由面状的复合结构26和加热元件18与烟草膜20之间的紧密接触而产生从加热元件18到烟草膜20的、直接的均匀的且无延迟的热传递。由经纱21和纬纱22构成的织物用作复合元件26中的载体材料并且赋予该复合元件机械稳定性和强度。
如果所述由经纱21和纬纱22构成的织物在烟草膜20的制造中已经用作载体材料，则所述复合元件26能够特别容易地以所期望的特性来制造。然而，作为替代方案也可能的是，首先由经纱21和纬纱22制成所述织物并且随后将所述加热元件18作为层添加到烟草膜20上，使得烟草膜20和加热元件18形成夹层复合元件26的两个上下叠放的层。
在图5中示出了HNB-烟草制品10的一种有利的构造。在这种实施方式中，使用两个被卷成柱筒的复合元件26A、26B。所述复合元件26A、26B借助于例如四个径向的间隔垫片29优选同心地被保持在柱筒形的绝缘元件32中。所述间隔垫片29的数量能够多于或少于四个。所述间隔垫片29相对于彼此优选以相同的角距、在这里例如90°来布置。所述绝缘元件32能够由所述HNB-烟草制品10的壳体11构成。作为替代方案，尤其如果所述加热单元13是能更换的一次性部件，所述绝缘元件32就能够是与所述HNB-烟草制品10的壳体11分开的部件。
所述复合元件26A、26B的电触头30有利地布置在所述HNB-烟草制品10的不同的圆周位置上，在图5中例如布置在径向相置的圆周位置上。这引起气流17中有效物质成分的均匀化。然而，未被排除的是，例如由触头30与加热电压源12之间的最短可能的连接线而言所述复合元件26A、26B的电触头30布置在所述HNB-烟草制品10的相同的圆周位置上。
在其他实施方式中，能够使用仅仅一个复合元件26或者两个以上的复合元件26。在一种实施方式中，例如能够使用螺旋形卷在一起的烟草-加热器-复合元件26。
图6示出了用于将烟草-加热器-复合元件26埋入到包裹幅面、尤其是纸幅面中的烟草加工工业的机器40的侧视图。具有烟草膜20和所集成的加热元件18的复合元件26在这里以连续幅面的形式存在，该连续幅面被从卷筒43上抽出。所述机器40的下材料传送带（Stofflauf）41将下纸层42施加到复合元件26上。在此，伏辊44将复合元件26挤压到有利地经过湿润的纸42中。所述机器40的上材料传送带45将上纸层46施加到复合元件26上。在此，所述伏辊47将有利地经过湿润的纸46挤压到复合元件26上。此外，使由复合元件26和纸42、46构成的复合幅面48带到通常的干燥成分上并且将其转移至压制区段。