增强结合在电纺微纤维和纳米纤维内的添加剂的释放量的发烟制品及相关方法.pdf

一种用于发烟制品81的过滤器部件83包括电纺纤维，所述电纺纤维包括至少一种类型的香料和/或香料添加剂和至少一种类型的聚合物。可生产大量电纺纤维以将多种添加剂封装在人造电纺纤维的子隔室或子结构中。而且，生产的电纺纤维可在生产过程中静电布置在发烟制品的过滤器部件中。通过修改控制电纺工艺的各个参数，可制造出成分、子结构组织和尺寸变化的各种电纺纤维组。通过电纺生产的电纺纤维包括用于封装或支持至少一种类型香料或非香料在电纺纤维中的保持情况的至少一种类型的聚合物材料。聚合物材料提供了用于封装至少一种类型香料或非香料的支承结构。可通过所描述的各种电纺工艺生产的电纺纤维包括微米尺度范围的微纤维、纳米尺度范围的纳米纤维和微纤维和纳米纤维的各种混合物。

1.  一种用于发烟制品的过滤器部件，所述过滤器部件包括：
电纺纤维，所述电纺纤维包括：
至少一种类型的香料和/或非香料添加剂；和
至少一种类型的聚合物。

2.  根据权利要求1所述的过滤器部件，包括多根电纺纤维，其中，所述电纺纤维的大部分布置成相对于所述过滤器部件的纵向方向平行对准且相对于主流烟气的方向平行对准。

3.  根据权利要求1所述的过滤器部件，其中，所述电纺纤维具有：
基本上圆筒状的横截面形状；
在所述电纺纤维的整个长度上基本上恒定的直径；
从约10纳米(nm)到约50微米(μm)的外径；和
从约1毫米(mm)到约20毫米(mm)的长度。

4.  根据权利要求3所述的过滤器部件，其中，所述电纺纤维具有的外径从约10纳米(nm)到约10微米(μm)或从约20纳米(nm)到约3微米(μm)。

5.  根据权利要求1所述的过滤器部件，其中，所述聚合物使香料和/或非香料添加剂在最初未吸烟状态中的保持情况稳定。

6.  根据权利要求1所述的过滤器部件，其中，所述聚合物为通过热转变和/或化学分解而丧失结构完整性的牺牲聚合物，并且其中，所述结构完整性从所述过滤器部件的最初未吸烟状态的结构完整性降低至少1％。

7.  根据权利要求1所述的过滤器部件，其中，所述聚合物是选自包括以下聚合物的组的牺牲聚合物：聚醚酮、聚氧丙烯、无规立构聚丙烯、低密度聚乙烯、聚烷基硅氧烷、聚己二酸丁二醇酯、聚丙烯酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯和聚衣康酸酯。

8.  根据权利要求7所述的过滤器部件，其中，所述聚合物为可水溶聚合物、可水解聚合物中的一种或多种，比如聚环氧乙烷(PEO)、聚乳酸(PLA)、聚乙二醇酸(PGA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚羟戊酸(PHBV)、聚乙烯醇(PVA)和各种聚酸酐。

9.  根据权利要求1所述的过滤器部件，其中，所述电纺纤维包括选自包括以下香料的组的香料：薄荷醇、丁香油酚、绿薄荷、薄荷油、可可粉、香草、肉桂、欧亚甘草、柑橘香料、水果香料及其组合。

10.  根据权利要求1所述的过滤器部件，其中，所述电纺纤维为核壳电纺纤维，包括：
至少一种类型的香料和/或非香料，其形成所述电纺纤维的内核；和
至少一种类型的聚合物，其形成所述电纺纤维的用于封装香料和/或非香料的外壳。

11.  根据权利要求1所述的过滤器部件，其中，所述电纺纤维为空核牺牲壳电纺纤维，包括：
与第一牺牲聚合物组合的至少一种类型的香料和/或非香料，其形成电纺纤维的牺牲聚合核；和
第二牺牲聚合物，其形成电纺纤维的用于封装含有香料和/或非香料以及第一牺牲聚合物的所述牺牲聚合核的牺牲聚合物壳。

12.  根据权利要求1所述的过滤器部件，其中，所述电纺纤维为非牺牲剩余核电纺纤维，包括：
至少一种类型的非牺牲聚合物，其形成电纺纤维的核；和
与牺牲聚合物组合的至少一种类型的香料和/或非香料添加剂，其形成所述电纺纤维的外壳。

13.  根据权利要求1所述的过滤器部件，其中，所述电纺纤维为两相基体电纺纤维，包括：
至少一种类型的香料和/或非香料添加剂，其形成分散相；和
至少一种类型的牺牲聚合物，其形成连续相。

14.  一种包括根据权利要求1所述的过滤器部件的发烟制品。

15.  一种用于制造用于发烟制品的过滤器部件的方法，所述方法包括将至少一根电纺纤维结合到过滤器部件中，其中，所述电纺纤维通过电纺至少一种类型的香料和/或非香料添加剂和至少一种类型的聚合物进行生产。

16.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述电纺纤维为核壳电纺纤维并且通过电纺步骤进行生产，所述电纺步骤包括：
为共轴电纺设备的喷丝头的第一毛细管装载至少一种类型的香料和/或非香料添加剂；
为所述喷丝头的第二毛细管装载至少一种类型的聚合物；
从所述喷丝头挤出电纺纤维，所述电纺纤维包括形成所述电纺纤维的内核的至少一种类型的香料和/或非香料、和形成所述电纺纤维的用于封装所述香料和/或非香料的外壳的至少一种类型的聚合物；和
在接地目标上收集所述电纺纤维。

17.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述电纺纤维为空核非牺牲壳电纺纤维并且通过电纺步骤进行生产，所述电纺步骤包括：
为共轴电纺设备的喷丝头的第一毛细管装载与牺牲聚合物组合的至少一种类型的香料和/或非香料；和
为所述喷丝头的第二毛细管装载至少一种类型的非牺牲聚合物；和
从所述喷丝头挤出电纺纤维，所述电纺纤维包括形成所述电纺纤维的内核的至少一种类型的香料和/或非香料、和形成所述电纺纤维的用于封装所述香料和/或非香料的外壳的至少一种类型的非牺牲聚合物；和
在接地目标上收集所述电纺纤维。

18.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述电纺纤维为空核牺牲壳电纺纤维并且通过电纺步骤进行生产，所述电纺步骤包括：
为共轴电纺设备的喷丝头的第一毛细管装载至少一种类型的香料和/或非香料添加剂和第一牺牲聚合物；
为所述喷丝头的第二毛细管装载第二牺牲聚合物；
从所述喷丝头挤出电纺纤维，所述电纺纤维包括形成所述电纺纤维的内核的香料和/或非香料添加剂、和形成所述电纺纤维的用于封装所述香料和/或非香料的外壳的第二牺牲聚合物；和
在接地目标上收集所述电纺纤维。

19.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述电纺纤维为非牺牲剩余核电纺纤维并且通过电纺步骤进行生产，所述电纺步骤包括：
为共轴电纺设备的喷丝头的第一毛细管装载至少一种类型的非牺牲聚合物；
为所述喷丝头的第二毛细管装载与牺牲聚合物组合的至少一种类型的香料和/或非香料；
从所述喷丝头挤出电纺纤维，所述电纺纤维包括形成所述电纺纤维的内核的至少一种类型的非牺牲聚合物、和形成外壳的至少一种类型的香料和/或非香料以及牺牲聚合物；和
在接地目标上收集所述电纺纤维。

20.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述电纺纤维为牺牲剩余核电纺纤维并且通过电纺步骤进行生产，所述电纺步骤包括：
为共轴电纺设备的喷丝头的第一毛细管装载第一牺牲聚合物；
为喷丝头的第二毛细管装载与第二牺牲聚合物组合的至少一种类型的香料和/或非香料；
从所述喷丝头挤出电纺纤维，所述电纺纤维包括形成所述电纺纤维的内核的第一牺牲聚合物、和形成外壳的至少一种类型的香料和/或非香料以及第二牺牲聚合物；和
在接地目标上收集所述电纺纤维。

21.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述电纺纤维为两相基体电纺纤维并且通过电纺步骤进行生产，所述电纺步骤包括：
为电纺设备的喷丝头的单个毛细管装载与至少一种类型的牺牲聚合物组合的至少一种类型的香料和/或非香料添加剂；
从所述喷丝头挤出电纺纤维，所述电纺纤维包括形成为分散相的香料和/或非香料添加剂和形成为连续相的牺牲聚合物，其中，所述分散相和连续相混合在一起形成微乳液，以使香料和/或非香料添加剂由聚合物基体封装；和
在接地目标上收集所述电纺纤维。

22.  一种用于生产香味增强的发烟制品的方法，所述方法包括根据权利要求15所述的方法生产过滤器部件，并且将烟丝条与所述过滤器部件组装在一起。

23.  一种电纺纤维，其包括至少一种类型的香料和至少一种类型的聚合物。

增强结合在电纺微纤维和纳米纤维内的添加剂的释放量的发烟制品及相关方法
背景技术
来自含有烟草的发烟制品的主流烟气的味道可通过将各种香味增强剂(香料)作为添加剂结合到发烟制品中来增强。例如，经过碳吸收材料的烟草烟气可能损失令人喜欢的味道特性。因而，期望将各种香料添回到烟草烟气中以代替损失的香料。但是，通过已知方法增强的发烟制品的味道不持久，并且可导致具有不一致香味的产品。结合到发烟产品中的易挥发香味不能稳定保持。香料意外进入能够去除气相成分的香烟过滤器的吸收剂中。浅薄地施加于香烟产品的含有烟草的部分或包装部分的香料被不可逆转地损失掉。而且，香料分子可能在吸烟过程中所产生的高内部温度下发生化学变化，可能产生具有一种或多种不期望味道的副产品。因而，一直期待生产经过改进的含有烟草的发烟制品，所述发烟制品被改进成在使用过程中为吸烟者提供包括香料和/或非香料添加剂的多种添加剂的一致和可控的释放量。
发明内容
在几个实施例中描述了用于通过电纺来生产不同类型纤维的各种方法。通过电纺生产的纤维包括在微米尺度范围内的微纤维(microfiber)、在纳米尺度范围内的纳米纤维(nanofiber)以及微纤维与纳米纤维的混合物。人造纤维可结合到各种过滤器部件中，以用于生产各种香味增强的发烟制品。在各个实施例中，过滤器部件包括一组纤维，其中，所有或部分纤维可通过电纺生产，并且纤维布置成与主流烟气的流入方向平行地对准。
在另一个实施例中，通过电纺生产的纤维被结合到发烟制品的过滤器部件中，其中，该纤维包括至少一种聚合物材料，该聚合物材料封装或支持至少一种类型的香料和/或非香料添加剂的保持。
在另一个实施例中，通过电纺生产的“核壳(core-shell)”纤维被结合到发烟制品的过滤器部件中，其中“核壳”纤维包括作为内核的至少一种类型的香料和/或非香料添加剂和作为封装内核内容物的外壳的至少一种聚合物材料。
在另一个实施例中，通过电纺生产的“两相”基体纤维被结合到发烟制品的过滤器部件中，其中，“两相”基体纤维包括呈微乳液形式的处于分散相的至少一种类型的香料和/或非香料添加剂和处于连续相的至少一种聚合物材料。
在另一个实施例中，通过电纺生产的“空核(hollow-core)”纤维被结合到发烟制品的过滤器部件中，其中“空核”纤维包括作为壳体的牺牲聚合物或非牺牲聚合物。聚合物壳体的内表面结合至至少一种类型的香料和/或非香料添加剂，所述香料和/或非香料添加剂可通过与主流烟气中的成分互相作用来部分或完全地释放。
在另一个实施例中，通过电纺生产的“剩余核(residual-core)”纤维被结合到发烟制品的过滤器部件中，其中“剩余核”纤维包括作为核的牺牲聚合物或非牺牲聚合物。聚合物核的外表面结合到至少一种类型的香料和/或非香料添加剂。
附图说明
图1是用于生产纤维的示例性电纺设备的示意图；
图2A是用于生产多成分纤维的共轴电纺设备的示意图；
图2B是通过共轴电纺生产的“核壳”纤维的示意图；
图3A是通过共轴电纺生产的“核壳”纤维的示意图，其中，所述纤维可被改进以封装不同的香料和/或非香料添加剂；
图3B是图3A所示的“核壳”纤维的核的部分分解视图的示意图，其中，所述核包含两种不同的香料和/或非香料添加剂；
图4A是包括可挤出通过共轴电纺生产的“两相”基体纤维的单个毛细管的喷丝头；
图4B是图4A所示的“两相”基体纤维的部分分解视图的示意图，其中，“两相”基体纤维包括作为第一相的聚合物基体和作为第二相的香料和/或非香料添加剂的液滴；
图5A是用于生产“空核”纤维的共轴电纺设备的示意图；
图5B是通过共轴电纺生产的“核壳”纤维的示意图，其可被进一步改进以生产“空核”纤维；
图5C是在去除图5B所示的“核壳”纤维的核部分之后所生产的“空核”纤维的示意图；
图6A是用于生产“剩余核”纤维的共轴电纺设备的示意图；
图6B是通过共轴电纺生产“核壳”纤维的示意图，其可被进一步改进以生产“剩余核”纤维；
图6C是去除图6B所示的“核壳”纤维的壳部分之后所生产出的“剩余核”纤维的示意图；
图7A是一组对准的纤维的示意图；
图7B是香烟的部分分解透视图，显示了在香烟过滤器内对准的一组纤维的布置；
图8是香烟的部分分解透视图的示意图，显示了可被改进以结合通过共轴电纺生产的一组纤维的香烟的各个子部分；
图9是香烟的部分分解透视图，显示了可被改进以结合通过共轴电纺生产的一组纤维的香烟的各个子部分。
具体实施方式
含有烟草的发烟制品(比如香烟)可被制造成含有各种添加剂，所述添加剂包括比如冷却剂、稀释剂和烟雾形成剂的香料和非香料添加剂，其可在加工过程中直接添加到烟草混合物中。提供一种改进的方法，用于通过将添加剂分子封装到稳定形式的纤维中并且通过将大量这样的稳定纤维结合到发烟制品的各子部分中来使添加剂与这样的发烟制品的结合稳定化。所描述的方法可生产含有添加剂的发烟制品，所述发烟制品具有增长的保存期，使得这样的发烟制品与通过其他已知方法制造的发烟产品相比可将更多的香味释放给使用者。
本发明的各个实施例提供了用于通过将封装多种添加剂的纤维结合在人造纤维的子隔室或子结构内以便将所感兴趣的添加剂引入发烟制品的过滤器部件的方法。而且，人造纤维可在生产过程中通过静电布置在发烟制品的过滤器部件中。通过修改控制电纺工艺的各个参数，可制造出成分、子结构组织和尺寸变化的各种纤维。适用于结合到发烟制品的各个过滤器部件中的添加剂包括香味增强剂(“香料”)和/或任何具有所感兴趣的化学或物理性能的附加剂(“非香料”)，其可选地包括在人造纤维中以获得期望的产品。非香料的示例包括冷却剂、稀释剂、烟雾形成剂和许多其他等同物。
在本发明中，术语“纤维”或“多根纤维”指可通过电纺工艺生产的材料或材料形式。该材料包括至少一种聚合物材料，其封装或支持将至少一种类型的香料或非香料保持在纤维中。聚合物材料提供用于封装至少一种类型的香料或非香料添加剂的支承结构。纤维可通过下面描述的各种电纺工艺进行生产，该纤维包括在微米尺度范围的“微纤维”(以微米或μm为单位测量的)、纳米尺度范围的“纳米纤维”(以纳米或nm为单位测量的)和微纤维及纳米纤维的混合物。微米级范围的微纤维包括的纤维外径从约100nm到约50μm、从约100nm到约40μm、从约100nm到约30μm、从约100nm到约20μm、从约100nm到约10μm、从约100nm到约5μm、从约100nm到约4μm、从约100nm到约3μm、从约100nm到约2μm、从约100nm到约1μm。纳米尺度范围的纳米纤维包括的纤维外径从约1nm到约100nm、从约1nm到约95nm、从约1nm到约90nm、从约1nm到约85nm、从约1nm到约80nm、从约1nm到约75nm、从约1nm到约70nm、从约1nm到约65nm、从约1nm到约60nm、从约1nm到约55nm、从约1nm到约50nm、从约1nm到约45nm、从约1nm到约40nm、从约1nm到约35nm、从约1nm到约30nm、从约1nm到约25nm、从约1nm到约20nm、从约1nm到约15nm、从约1nm到约10nm、从约1nm到约5nm。在一个优选实施例中，纤维的外径范围从约20nm到约10μm。在另一个优选实施例中，纤维的外径范围从约20nm到约3μm。
图1是用于生产纤维的示例性电纺设备的示意图。在图1中，示例性设备包括用于提供必须经过注射泵11和注射器针头12的可流动材料的连续供给的源。静电场通过施加到注射器针头12上的DC高压电源13产生。从静电场出来的可流动材料是纤维14形式的不稳定的、连续喷射的材料，其可连接至接地圆筒状目标收集器15。该接地目标收集器15能够沿其轴线旋转和平移。
图2A是用于生产多成分纤维的共轴电纺设备的示意图。在图2A中，喷丝头200显示为包括两个共轴毛细管，其中沿中心轴线的内部毛细管201装载有形成纤维的核的第一材料203，同心地围绕内部毛细管201的外部毛细管202装载有形成纤维的外壳的第二材料204。在喷丝头200内，可流动材料203和204处于毛细力作用下。例如，在两个毛细管中的可流动材料203和204可相对于比如收集板的接地目标206保持在高电势下。内部毛细管201的第一可流体材料203和外部毛细管202的第二可流动材料204可从两个毛细管的终端边缘207或喷嘴流出，并且可被挤成单根纤维208。两个毛细管的终端边缘207可接近地、名义上和同心地设置在离接地目标206相等距离处。毛细管内的第一材料203和第二材料204可通过将电势施加到导电喷丝头而保持在期望电势下，其中，每一个毛细管均导电，但是与另一个毛细管电绝缘。替代地，毛细管内的第一和第二材料203和204可分别通过将电势施加到导电电极205而保持在期望电势下，所述导电电极205可直接插入容纳在每一个毛细管内的材料中。当电极导电时，毛细管可以是导电的或不导电的。
在图2A中，共轴电纺设备包括喷丝头，所述喷丝头包括一个毛细管或一组共轴毛细管，其中，该共轴毛细管的每一个子组可用于挤出不同的可流动材料。在电纺工艺过程中，通过将强电场施加到形成在喷丝头的开口处的可流动材料液滴来将材料流从一种或多种可流动材料抽出。电荷通过与毛细管内的任一个高电压电极接触或与毛细管本身接触而引入到材料中。施加的高电压在液滴上产生表面电荷并且将液滴拉长为纤维形状。在足够高的电压下，可形成泰勒锥形体，其中材料的连续射流从锥形体的尖端喷出。在泰勒锥形体中，具有短直径的纤维可通过同时拉伸和拉长从喷丝头喷出的材料流而产生。通过电纺生产的纤维可堆积到接地目标收集器上。在堆积时，这样的纤维可通过纤维制备技术领域中的技术人员已知的适当对准技术进行对准。
通常，用于结合到纤维中的选定添加剂包括可通过喷丝头挤出的任何材料。在一个实施例中，适用于挤出的添加剂包括非粘性形式的聚合物、胶体、液体或熔化物。在另一个实施例中，适用于挤出的添加剂包括可与溶剂、乳化剂或聚合剂结合以获得期望粘度的粘性形式的聚合物、胶体、液体或熔化物。能够溶解所感兴趣的添加剂并且能够生产可流动材料的溶剂适用于电纺工艺。例如，适当的溶剂包括N，N二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、二氯甲烷、二氧六环、乙醇、三氯甲烷、水、等效溶剂及其不同组合。为了获得电纺流体的期望的表面张力，各种表面剂、盐及其混合物可添加到具有在最低范围的导电性的电纺流体中。例如，氯化锂可适合作为无机盐添加到电纺流体中以增强流体的导电性并且在电纺工艺过程中通过蒸发被去除。如果包括作为所感兴趣的添加剂的薄荷醇，则薄荷醇优选与比如油或乳化剂的液体溶剂结合以在挤出步骤之前获得期望粘度。替代地，材料可在电纺工艺过程中被预加热或加热以获得期望粘度。在另一个实施例中，用于挤出的适当添加剂包括固体形式的材料。例如，薄荷醇可容易地以固体形式获得，并且在生产纤维过程中可以固体形式用作添加剂而结合到发烟制品中，使得在吸烟过程中可通过主流烟气释放出期望量的薄荷醇。
针对本文描述的各种纤维的实施例，纤维包括“牺牲聚合物”和/或“非牺牲聚合物”。牺牲聚合物至少可通过热转变和化学分解两种方式进行改性，所述热转变(即聚合物从固态到液体的熔化)通过发烟制品的过滤器部件的温度增加而导致聚合物物理状态的可逆变化，所述化学分解通过聚合物在吸烟过程中达到的升高温度下与发烟制品的主流烟气的成分相互作用而导致聚合物的不可逆化学变化。非牺牲聚合物也在吸烟过程中达到的升高温度下通过与发烟制品的主流烟气成分相互作用而经受化学分解。通过控制纤维的成分，牺牲聚合物和非牺牲聚合物的适当组合可用于生产从过滤器部件中的保持或封装选择地释放各种添加剂的纤维，其由牺牲或非牺牲聚合物传递。
结合到纤维中的牺牲聚合物可经受热转变，所述热转变在过滤器部件的温度超过牺牲聚合物的玻璃转变温度或熔化温度时降低牺牲聚合物的结构完整性。可在生产工艺过程中例如通过加热而经受热转变的牺牲聚合物选自包括以下聚合物的组：聚醚酮、聚氧丙烯、无规立构聚丙烯、低密度聚乙烯、聚烷基硅氧烷、聚己二酸丁二醇酯、聚丙烯酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯和聚衣康酸酯。适当的聚合物包括可水溶的聚合物或可水解的聚合物，比如聚环氧乙烷(PEO)、聚乳酸(PLA)、聚乙二醇酸(PGA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚羟戊酸酯(PHBV)、聚乙烯醇(PVA)和各种聚酸酐。本领域技术人员已知的其他均聚物可用作牺牲聚合物。在一个实施例中，经受热转变的牺牲聚合物的结构完整性从过滤器部件的最初未吸烟状态降低至少1％。在优选实施例中，经受热转变的牺牲聚合物的结构完整性从过滤器部件的最初未吸烟状态的结构完整性降低至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％，至少40％、至少45％和至少50％。
结合到纤维中的牺牲聚合物可在过滤器部件的温度达到足够高的温度以破坏牺牲聚合物的化学键时经受降低牺牲聚合物的结构完整性的化学分解。例如，化学分解可导致聚合物分解为单体，和导致功能团与单体分裂。可经受化学分解的适当牺牲聚合物包括在足够高温度下经受热分解的聚合物，比如各种可热分解的聚合物和可热分解的环氧树脂，包括淀粉基可热分解聚合物。适当聚合物的示例包括线性聚合物、星形聚合物和交联聚合物。用作牺牲聚合物的适当聚合物包括可在吸烟过程中吸烟过滤器部件内所达到的高温下经受化学分解和/或可在吸烟过程中与主流烟气的成分相互作用的任何类型的聚合物。在一个实施例中，经受化学分解的牺牲聚合物的结构完整性可从过滤器部件的最初未吸烟状态的结构完整性降低至少1％。在一个优选实施例中，经受化学分解的牺牲聚合物的结构完整性从过滤器部件的最初未吸烟状态的结构完整性降低至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％和至少50％。
本领域技术人员已知的共聚物可用作牺牲聚合物。用于生产牺牲聚合物的适当共聚物包括由上述均聚物的单体构成的共聚物和包括上述均聚物的单体和本领域技术人员已知的其他类型聚合物的单体的共聚物。适当共聚物的示例包括无规共聚物、接枝共聚物和嵌段共聚物。
通过控制调节电纺工艺的参数，可生产具有特定特性的多种纤维。喷丝头目标收集器的电压(Vsc)可设置在2kV到20kV的范围中，并且优选设置在5kV到15kV的范围中。毛细管的带电尖端和接地目标之间的距离可设置为从约3cm到25cm，并且优选设置为从约5cm到20cm。聚合物溶液的供给速率可设置为从约0.02毫升/小时到2.0毫升/小时，并且优选供给速率设置为从约0.05毫升/小时到1.0毫升/小时。溶液中的添加剂的供给速率可设置为从约0.02毫升/小时到2毫升/小时，并且优选供给速率设置为从约0.05毫升/小时到1毫升/小时。溶液中聚合物的浓度可设置为从约0.5wt％(重量百分比)到40wt％的范围，并且优选设置为从约1wt％到10wt％的范围。添加剂的浓度可设置为从约1wt％到10wt％的范围，并且优选设置为从约10wt％到50wt％的范围。外部毛细管的外径可设置为从约0.1mm到5mm，并且优选设置为从约0.2mm到1mm，而内部毛细管的直径可设置为从约0.05mm到2mm，并且优选设置为从约0.07mm到0.7mm。毛细管可由不锈钢、玻璃或聚合物构成。当采用不锈钢或其他导电毛细管时，喷丝头目标收集器的电压可施加在收集器和毛细管之间。如果采用非导电毛细管，导电电极可插入液体中以促进电接触。根据这些参数以及0.5毫升/小时的液体供给速率进行的电纺可导致20毫克/小时到500毫克/小时的纤维生产速率。
作为另一个实施例，图2B是通过共轴电纺生产“核壳”纤维的示意图。在图2B中，图2A所示的示例性的两种成分纤维的“核壳”纤维208被切成期望长度以生产出“核壳”纤维的子部分209。在图2A中，当内部毛细管203被装载以容纳作为第一流动材料的香料和/或非香料添加剂并且外部毛细管204被装载以容纳作为第二流动材料的聚合物时，电纺工艺生产出包括在内核201内的香料和/或非香料添加剂和作为外壳211的聚合物的纤维。生产出的纤维的形状名义上为圆柱状并且在整个纤维长度上具有大约恒定的直径。在一个优选实施例中，“核壳”纤维具有的外径范围从约20nm到约10μm。在另一个优选实施例中，“核壳”纤维具有的外壳厚度范围从约20nm到约3μm。
香料和/或其他添加剂的各种组合可装载在图2A所示的喷丝头的内部毛细管201内，并且可如图2B所示封装在纤维的内核210内。例如，适当的香料包括薄荷醇、丁香油酚、绿薄荷、薄荷油、可可粉、香草、肉桂、欧亚甘草、柑橘香料或其他水果香料及其组合。非香料添加剂的示例包括冷却剂、稀释剂、烟雾形成剂和等同物。在一个优选实施例中，薄荷醇作为冷却剂和作为香料结合到发烟制品的纤维中。
图3A是通过共轴电纺生产的“核壳”纤维的示意图，其中，作为另一个实施例，纤维可被改进以封装不同的香料和/或非香料添加剂。在图3A中，显示了包括壳30和核32的示例性“核壳”纤维。“核壳”纤维的核32可设计成将一种或多种香料和/或非香料添加剂封装到不同的子隔室中，以使子隔室的内容物保持隔离，只要不损害“核壳”纤维的完整性。如下面的图3B所示的和描述的，“核壳”纤维的核32可设计成使多种香料和/或非香料添加剂交替布置。
图3B是图3A所示的“核壳”纤维的核的部分分解视图的示意图，其中，作为另一个实施例，该核包含两种不同的香料和/或非香料添加剂。在图3B中，可以期望量将两种不同添加剂“A”和“B”连续地装载在单个内部毛细管内以生产出包括交替布置在纤维的内核内的至少两种不同添加剂“A”33和“B”34的纤维。在一个实施例中，纤维包括沿纤维长度交替布置在纤维的内核内的香料“A”和“B”。作为一个优选实施例，内部毛细管装载有作为添加剂的薄荷醇，外部毛细管装载有牺牲聚合物，从而生产出将薄荷醇封装到聚合纤维的核中的纤维。
封装到纤维中的香料和/或非香料添加剂可沿纤维的长度布置以便释放足够量的香料或非香料添加剂，从而在发烟制品的每一次抽吸中产生期望的效果。例如，如果两种不同的添加剂如图3B中所示被交替布置，则可在第一次抽吸过程中释放香料“A”，可在第二次抽吸过程中释放香料“B”，以及可在第三次抽吸过程中释放香料“A”，依此类推，直到发烟制品已经被全部耗尽。在一个优选实施例中，“核壳”纤维可设计成将预定量的每一种添加剂封装在核的子隔室内，其对应于用于通过发烟制品的每一次抽吸从封装体中释放出的添加剂的平均量。添加剂“A”和“B”可布置成一组，使得添加剂“A”和“B”组的数量可等于在发烟制品可获得的最大抽吸数量，以使在单次抽吸中可一起享受两种香料“A”和“B”。例如，如果平均香烟长度可实现八次抽吸，则可设计出容纳重复8次的“AB”组或一组“AB-AB-AB-AB-AB-AB-AB-AB”的给定长度的“核壳”纤维。替代地，“核壳”纤维可设计成容纳多次重复的“AB”组，其中，沿纤维长度重复的“AB”组的数量小于从给定香烟长度可获得的最大抽吸数量。例如，也可考虑包括两种香料“AB”的纤维，其中给定长度的纤维的第一部分包括香料“A”，并且同一纤维的第二部分包括香料“B”。在另一个实施例中，添加剂“A”、“B”、“C”和“D”可布置成一组，以使添加剂“AB”和“CD”的组的数量可等于在发烟制品中可获得的最大抽吸数量，以使香料“A”、“B”、“C”和“D”可在一次抽吸中一起享用。例如，如果对于平均香烟长度可实现八次抽吸，则可设计成容纳重复八次的“AB”和“CD”的交替组或一组“AB-CD-AB-CD-AB-CD-AB-CD-AB-CD-AB-CD-AB-CD-AB-CD”的给定长度的“核壳”纤维。
作为另一个实施例，图4A是包括可挤出通过共轴电纺生产的”两相”基体纤维的单个毛细管的喷丝头的示意图。在图4A中，包括牺牲聚合物402的第一材料和包括香料和/或非香料添加剂的第二材料403可装载在包括单个毛细管401的单个毛细管的喷丝头400中。在毛细管401中，包括牺牲聚合物402的第一材料形成连续相，包括香料和/或非香料添加剂403的第二材料形成分散相。第一和第二材料402和403分别组合成微乳液，并且混合物通过将电势施加到导电电极404而保持在期望的电势下，该导电电极404直接插入容纳在毛细管内的材料的混合物中。导电电极的电势与用作接地目标405的收集板的电势相关。代表两种材料的混合物的”两相”基体材料从喷嘴406喷出来。通过电纺工艺生产的“两相”基体纤维407可在接地目标上收集。
图4B是图4A所示的“两相”基体纤维的部分分解视图的示意图，其中，作为另一个实施例，“两相”基体纤维包括作为第一相的聚合物基体和作为第二相的香料和/或非香料添加剂的液滴。在图4B中，图4A所示的示例性“两相”基体纤维407被切成期望长度以生产出期望长度的“两相”基体纤维的子部分408。电纺工艺的结果是，图4A所示的包括牺牲聚合物402的第一材料和图4A所示的包括至少一种类型的香料和/或非香料添加剂被组合以生产出包括形成为连续相409的牺牲聚合物基体和形成为分散相410的香料和/或非香料添加剂的液滴的“两相”基体纤维。当封装在发烟制品的过滤器部件中的“两相”基体体暴露于含有包括水蒸汽的微粒的主流烟气时，分散在整个包括牺牲聚合物的基体结构中的香料和/或非香料添加剂由于在吸烟过程中牺牲聚合物的热转变和/或化学分解过程而逐渐释放出来。
图5A是用于生产“空核”纤维的共轴电纺设备的示意图。在图5A中，内部毛细管装载有与牺牲聚合物组合的香料和/或非香料添加剂的单相混合物51。该牺牲聚合物可采用胶体、液体或熔化物形式。外部毛细管装载有包括非牺牲聚合物的聚合物溶液52。
图5B是通过共轴电纺生产的“核壳”纤维的示意图，其作为另一个实施例可进一步被改进以生产“空核”纤维。在图5B中，装载到图5A所示的外部毛细管中的非牺牲聚合物材料52形成纤维的聚合物壳体54，图5A所示的单相混合物51形成纤维的牺牲核53。在电纺工艺过程中或在例如退火的后序步骤过程中，在纤维核53内的添加剂分子可与聚合物壳体54进行化学或物理相互作用，以使添加剂分子结合到暴露于添加剂的聚合物壳体的表面上。添加剂和聚合物壳体之间的相互作用足够强以使结合的添加剂分子在随后进行的去除核时保持附接到聚合物壳体的表面上。在图5B中，“核壳”纤维的核53可通过降解反应被去除以生产出包括形成为圆筒状壳体的聚合物的“空核”纤维，其中，圆筒状壳体的内表面与香料和/或非香料添加剂55的分子结合。核53可通过化学分解和/或热转变被去除。“核壳”纤维的核53可在电纺工艺过程中在纤维到达目标收集器之前通过升高纤维的温度经热处理被去除。如果核53包含溶剂，则核53的内容物可通过在升高温度下蒸发溶剂被去除。替代地，核53可在电纺工艺之后、在纤维已经被切成预定长度之前或之后通过化学分解和/或热转变被去除。
作为另一个实施例，图5C是在去除图5B所示的“核壳”纤维的核部分之后生产的“空核”纤维的示意图。在图5C中，“空核”纤维包括附接到聚合物壳体55的内表面上的香料和/或非香料添加剂。在吸烟过程中，香料和/或非香料添加剂可通过干扰内表面56与香料和/或非香料添加剂之间的结合的主流烟气成分从“空核”纤维释放。作为一个实施例，“空核非牺牲壳体”纤维通过共轴电纺工艺生产，其中，“空核非牺牲壳体”纤维包括形成为壳体的非牺牲聚合物和结合到壳体内表面的至少一种类型的香料和/或非香料添加剂。
作为另一个实施例，牺牲的“空核牺牲壳”纤维通过共轴电纺工艺生产，其中，“空核牺牲壳”纤维包括形成为壳体的牺牲聚合物和结合到壳体内表面的至少一种类型的香料和/或非香料添加剂，其中，当香料和/或非香料添加剂暴露于主流烟气时，其从“空核牺牲壳”纤维释放出来。内部毛细管可装载有与牺牲聚合物组合的香料和/或非香料添加剂结合的单相混合物。牺牲聚合物可采用胶体、液体或熔化物形式。另外，外部毛细管可装载有包括牺牲聚合物的聚合物溶液。装载在外部毛细管中的牺牲聚合物材料形成纤维的牺牲聚合物壳体，单相混合物形成“空核牺牲壳”纤维的牺牲核。牺牲聚合物壳体可通过与牺牲聚合核的降解不同的方式进行降解。例如，如果选定的用于形成“空核牺牲壳”纤维的聚合物具有比选定的用于形成“空核牺牲壳”纤维的牺牲聚合物相对低的熔化温度，则牺牲聚合核可在制造过程中在升高的温度下通过热转变被去除，牺牲聚合物壳体可在随后的吸烟者的使用过程中被化学分解。牺牲聚合核可在制造过程中选择性地熔化核的聚合物而不熔化壳体的聚合物的适度高的温度下被热去除，从而保持了壳体的结构完整性。牺牲聚合物壳体可在吸烟过程中被化学分解，其中，主流烟气的成分化学分解壳体，使香料和/或非香料添加剂从壳体的内表面释放出来。
图6A是用于生产“剩余核”纤维的共轴电纺设备的示意图。在图6A中，内部毛细管装载有包括牺牲聚合物或非牺牲聚合物的聚合物溶液62。外部毛细管装载有与牺牲聚合物组合的香料和/或非香料添加剂的单相混合物61。牺牲聚合物可采用胶体、液体或熔化物形式。
图6B是通过共轴电纺生产的“核壳”纤维的示意图，作为另一个实施例，其可进一步被改进以生产“剩余核”纤维。在图6B中，装载到图6A所示的外部毛细管中的单相混合物61形成“非牺牲剩余核”纤维的牺牲壳体64，图6A所示的非牺牲聚合物材料62形成“非牺牲剩余核”纤维的剩余核63。在电纺工艺过程中或在比如退火的后序步骤过程中，剩余核纤维的壳体64中的添加剂分子可与暴露于添加剂分子的剩余核63进行化学或物理相互作用，以使添加剂分子可结合到暴露于添加剂的剩余核63的表面上。添加剂和剩余核63之间的相互作用足够强以在随后进行去除壳体64时使结合的添加剂分子保持附接到剩余核63的表面上。在图6B中，在最初步骤中生产的“核壳”纤维的壳体64可被去除以生产出包括形成为核的聚合物的“剩余核”纤维65，其中，核的外表面与香料和/或非香料添加剂的分子结合。壳体64可通过化学分解和/或热转变被去除。“核壳”纤维的壳体64可在电纺工艺过程中在纤维到达目标收集器之前通过升高纤维的温度经过比如加热的热处理被去除。如果壳体64容纳了溶剂，则壳体64的内容物可通过在升高温度下蒸发溶剂而被去除。替代地，壳体64可通过在电纺工艺之后发生化学分解和/或热转变的反应而被去除。
作为另一个实施例，图6C是在去除图6B所示的“核壳”纤维的壳体之后生产的“剩余核”纤维的示意图。在图6C中，“剩余核”纤维包括附接到聚合核65的外表面上的香料和/或非香料添加剂。在吸烟过程中，香料和/或非香料添加剂可通过与外表面65和香料和/或非香料添加剂之间的结合干涉的主流烟气成分从“剩余核”纤维中释放出来。作为一个实施例，“非牺牲剩余壳”纤维通过共轴电纺工艺生产，其中，“非牺牲剩余核”纤维包括形成为核的非牺牲聚合物和结合到所述核的外表面的至少一种香料和/或非香料添加剂，其中，香料和/或非香料添加剂由牺牲的外部聚合物壳体支承。作为另一个实施例，“牺牲剩余核”纤维通过共轴电纺工艺生产，其中“牺牲剩余核”纤维包括形成为核的牺牲聚合物和结合到所述核的外表面的至少一种香料和/或非香料添加剂，其中，香料和/或非香料添加剂由牺牲的外聚合物壳体支承。
进一步的加工步骤可在电纺工艺之后进行，以制备用于结合到发烟制品部件中的电纺纤维。例如，“核壳”纤维、“两相”基体纤维和“空核”纤维可被切割以生产出具有在从约1μm到约20mm长度范围的纤维。用于结合到特定过滤器类型中的纤维可被切割成大约相同长度。为了将纤维结合到发烟制品的过滤器中，纤维可在插入制造好的发烟制品之前集结成束。如果纤维被捆扎，则纤维可使用可渗透、半渗透或不可渗透材料，或闭如环的封闭物，或例如醋酸甘油、环氧树脂和硅橡胶的粘合剂保持在一起。在替代实施例中，纤维在将纤维切割成期望长度之前被集结成束。
在另一个实施例中，香料和/或非香料添加剂在使用电纺工艺来生产聚合物壳体之后被结合到“空核”纤维中。例如，为了替代生产“空核”纤维，内部毛细管可装载有胶体、液体或熔化物形式的牺牲聚合物，而不需要另外装载有香料和/或非香料添加剂。核的牺牲聚合物可在将纤维浸泡在香料和/或非香料添加剂的溶液中以将香料和/或非香料添加剂附着到“空核”纤维的暴露表面的后序步骤之前经受热转变或化学分解。附接到壳体内表面的添加剂可被保持，附接到形成“空核”纤维的壳体外表面的添加剂可通过蒸发或通过其他方式被去除。当在吸烟者的使用过程中暴露于主流烟气成分时，稳定地结合到“空核”纤维的香料和/或非香料添加剂可被释放。
在另一个实施例中，香料和/或非香料添加剂在使用电纺工艺生产聚合物核之后被结合到“剩余核”纤维中。例如，为了替代生产“剩余核”纤维，外部毛细管可装载有胶体、液体或熔化物形式的牺牲聚合物，而不需要另外装载有香料和/或非香料添加剂。壳体的牺牲聚合物可在将纤维浸泡到香料和/或非香料添加剂的溶液中以附着到“剩余核”纤维的暴露表面的后序步骤之前经受化学分解或热转变。当在吸烟者的使用过程中暴露于主流烟气成分时，稳定地结合到纤维上的香料和/或非香料添加剂可被释放。
图7A是作为另一个实施例的对准的一组纤维的示意图。图7B是香烟的局部分解透视图的示意图，其显示了在香烟过滤器内对准的一组纤维的布置。通过电纺生产的纤维主要与香烟的长轴对准，并且因此也与主流烟气的流入流对准。纤维的这种对准促进主流烟气和核材料之间的最大相互作用，并且促进添加剂的有效控制的释放。在各个实施例中，提供了包括由电纺生产的纤维构成的过滤器部件的发烟制品，其中，纤维包括至少一种聚合物材料，所述聚合物材料封装或支持至少一种类型的香料和/或非香料添加剂的保持。在另一个实施例中，提供了包括由电纺生产的“核壳”纤维构成的过滤器部件的发烟制品，其中，“核壳”纤维包括作为内核的至少一种类型的香料和/或非香料添加剂，和作为封装内核的内容物的外壳的至少一种聚合物材料。在另一个实施例中，提供了包括由电纺生产的“两相”基体纤维构成的过滤器部件的发烟制品，其中，“两相”基体纤维包括作为微乳液的连续相的至少一种聚合物材料，和作为微乳液的分散相的至少一种类型的香料和/或非香料添加剂。在另一个实施例中，提供了包括由电纺生产的“空核”纤维构成的过滤器部件的发烟制品，其中，“空核”纤维包括作为壳体的牺牲聚合物或非牺牲聚合物。在另一个实施例中，提供了包括由电纺生产的“剩余核”纤维构成的过滤器部件的发烟制品，其中，“剩余核”纤维包括作为核的牺牲聚合物或非牺牲聚合物。关于在此描述的各种类型的纤维，与这样类型的纤维结合的过滤器部件和发烟制品具有描述用于不同类型纤维的性能。例如，当形成壳体的聚合物材料的结构完整性通过化学分解和/或热转变被降低或消除时，“核壳”纤维的内核内容物可释放。
作为另一个实施例，图8是显示了香烟各子部分的香烟局部分解透视图的示意图，其可被改进以结合一组通过共轴电纺生产的纤维。包括这样的纤维的香烟过滤器可结合到任何类型的发烟制品中，包括含有类似过滤器部件的各种类型的香烟。可在香烟过滤器部件中通过调节香烟过滤器部件中所使用的纤维数量来提供烟草烟气的一次抽吸中的香料和/或非香料添加剂的期望量。在图8中，示出的香烟81包括烟丝条82、过滤器部件83和烟嘴过滤芯棒84。过滤器部件83也可被改进以形成可插入香味增强纤维的空隙空间。香味增强纤维可结合到烟嘴过滤芯棒84中或插入例如形成过滤器部件83部分的自由流套管85内部的中空腔体中。在一个实施例中，一组纤维可插入香烟过滤器的中空部分中。在另一个实施例中，一组纤维可插入例如纤维素醋酸纤维芯棒的两个或多个传统香烟过滤器部件之间的中空腔体中。非香料添加剂增强的纤维可如所描述的用于制造发烟制品的香味增强纤维一样进行制备。
作为另一个实施例，图9是的香烟的部分分解透视图，显示了可被改进以结合通过共轴电纺生产的一组纤维的香烟的各子部分。在图9中，所示的香烟91包括烟丝条92和芯棒-空间-芯棒过滤器形式的滤器部件93。过滤器部件93包括烟嘴过滤器94、空间96和芯棒95。芯棒可以是管子形式并且可由比如聚丙烯或醋酸纤维素纤维的实心材料件(solid piece of material)构成。烟丝条92和过滤器部件93通过水松纸97连接在一起。过滤器部件93可包括过滤器外包装98。香味增强纤维可结合到烟嘴过滤器94、芯棒95和/或空间96中。香味增强纤维可结合到香烟过滤器部件的任何部件中，使得纤维基本上与发烟制品的长轴平行。非香料添加剂增强的纤维可如所描述的用于生产发烟制品的香味增强纤维一样进行制备。
通常，香料和非香料添加剂可通过任何已知或未知机理从纤维表面释放到主流烟气中。不考虑基本机理，将添加剂分子附接到支承结构的聚合表面的结合力可在暴露于比如水蒸气等的主流烟气成分时被破坏。对于所有描述的实施例，在吸烟者的平均使用过程中抽吸包括纤维的发烟制品时，香料和/或非香料添加剂优选以足以获得期望的香味增强效果的量被释放。如果“核壳”纤维的外聚合物壳体和“两相”基体纤维的连续聚合物基体由牺牲聚合物构成，则可在由聚合物材料构成的支承的结构完整性由于在聚合物材料中发生的物理变化而被降低或消除时释放添加剂，该物理变化可在超过壳体的玻璃转变温度或熔化温度时在过滤器内发生。另外，当壳体由于主流烟气中的成分使壳体在吸烟过程中、在升高的温度下部分或完全分解而被化学分解时可能损害结构完整性。
牺牲壳体或牺牲基体的部分分解可通过在主流烟气中存在的化学或热梯度来增强。例如，如果主流烟气在香烟的烟丝条端部处的温度相对高于烟嘴端部处的温度，则纤维将抽吸过程中消耗近端(即烟嘴端部)之前首先在远端处(即烟丝条端部)进行分解。如果主流烟气在香烟的烟丝条端部处的浓度相对高于烟嘴端部处的浓度，则纤维将在抽吸过程中消耗近端(即烟嘴端部)之前首先在远端(即烟丝条端部)处进行分解。
纤维可用于将各种香料和/或非香料添加剂保持在纤维的子隔室中，所述子隔室包括核隔室和壳体隔室。由纤维提供的部分或完全封装使添加剂的挥发最小化或排除了添加剂的挥发，和减小了制造发烟制品所用的香料量。与不包括这样的纤维的标准香味香烟相比，包括这样的纤维的发烟制品可表现出降低了“释放的总微粒物质”(TPM)。包括这样的纤维的发烟制品可由于减少添加剂分子的损失速率而表现出延长保存期。当薄荷醇用作添加剂时，每次抽吸的释放量优选在从约6.0μg到约2.5mg的范围中，或更优选在从约25μg到约125μg的范围中。在比如香烟的烟草制品的过滤器中的薄荷醇的总量优选在从约0.1mg到约1000mg的范围中，或更优选在从约0.5mg到约5mg的范围中。
虽然已经参照特定或优选的实施例描述了几个实施例，但是对本领域技术人员来说这些实施例的改变和修改是显而易见的。这样的改变和修改可被认为落在所提出的权利要求的权限和范围内。如果所述过程按比例增加或如果需要考虑其他因素，则实验过程、材料和期望结果可能需要调整。已经描述了用于实验室规模生产水平的共轴电纺工艺。对于制造工业规模生产水平的纤维来说需要进一步修改。
在一个实施例中，用于生产发烟制品的过滤器部件的方法包括提供过滤器支承材料；提供包括至少一种类型香料和/或非香料添加剂和至少一种类型的聚合物的纤维；和将过滤器支承材料与一根或多根纤维组装在一起以形成过滤器部件，其中，聚合物用于使至少一种类型的香料和/或非香料添加剂在最初未吸烟状态中、在纤维部件中的保持情况稳定，并且其中，至少一种类型的聚合物通过热转变和/或化学分解被改性以使至少一种类型的香料和/或非香料添加剂释放到主流烟气中。适当的过滤器支承材料在本领域中是已知的，并且包括醋酸纤维素纤维及其衍生物。在此提供了用于通过电纺生产纤维的各种方法。在另一个实施例中，用于生产过滤器部件的方法还包括将纤维组切成基本上相同的长度；沿相同方向对准该组纤维；和将对准的纤维与香烟过滤器的其他部件组装起来以使对准的纤维组基本上相对于过滤器部件/发烟制品的纵向方向和主流烟气的流入方向平行对准。在另一个实施例中，每个发烟制品的过滤器部件包括从约100到约1,000,000根纤维。在另一个实施例中，每一个发烟制品的过滤器部件包括从约200到约10,000根纤维。
下面的示例提供了对双喷嘴电纺实验的描述。
进行的双喷嘴共轴电纺实验使用规格为25的不锈钢管(外径：0.5mm；内径：0.3mm)内部的核液体，包括在约10wt％的薄荷醇浓度下的薄荷醇/二氯甲烷(CH₂Cl₂)溶液。壳体液体被供入规格为19的不锈钢管(外径：1.07mm；内径：0.81mm)内，并且包括具有5,000,000克/摩尔的分子量的约～1wt％的PEO(聚氧化乙烯)的PEO/水溶液。毛细管尖端和接地目标之间的距离为6cm，电压(Vsc)额定值为5kV，核溶液的流速设置为0.05毫升/小时，壳体溶液的流速设置为0.11毫升/小时。接地目标使用直径10cm的圆柱体。在室温下并且在大气压力下进行该实验。
应该意识到，虽然在此已经出于示例目的描述了本发明的具体实施例，但是在不偏离本发明的精神和范围情况下可进行各种修改。因此，本发明仅由所附权利要求限定。