KR100270913B1

KR100270913B1 - 탄소질 연료 부재와 이 연료 부재의 후방에 종방향으로 배치된 기질을 포함하는 궐련

Info

Publication number: KR100270913B1
Application number: KR1019920022733A
Authority: KR
Inventors: 제임스 캐세이 3세 윌리엄; 스코트 젠트리 제프리; 곤잘레스-파라 알바로; 마 레콰우와 아주; 마이클 리그스 데니스; 로저 셀러 게리; 웨인 스와이스굳 케네스; 오델 와그너 로날드; 알렌 윌리스 제프리; 리차드 더글라스 영 쥬니어 월터
Original assignee: 미즈노 마사루; 니뽄 다바코 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 2000-11-01
Also published as: EG19959A; JPH0646818A; HRP921342B1; MX9206462A; FI925319A; HUT69944A; FI97941C; MY107749A; SK350092A3; CA2081283C; PH30648A; US5396911A; NO302394B1; CN1037318C; PL296752A1; IL103536A0; HU9203729D0; ZA928271B; BG97124A; CA2081283A1

Abstract

본 발명은 흡연제품, 그중에서도 궐련용의 안정된 기질 조성물에 관한 것이다. 일반적으로, 안정된 기질 조성물은 결합제와 이 결합제를 가소화하는 에어로졸 형성재의 혼합물을 함유하고, 그외에 충전재 및/또는 베이스 재료를 포함할 수도 있다. 본 발명의 안정된 기질 조성물에서, 특히 기질 조성물이 사용되는 조건에 따라 비교적 저량의 결합제와 에어로졸 형성제가 사용된다. 일반적으로, 에어로졸 형성제와 결합제의 비는 약 3:1 내지 40:1 사이에 있다. 안정된 조성물을 썬연초 충전재와 같은 베이스 재료에 사용하면, 에어로졸 형성제와 결합제의 비는 약 15:1 이하이어야 하지만, 약 25 내지 35:1이면 바람직하고 최대 비는 약 40:1이다. 이 조성물을 캐스트 시트로 형성하면, 최소비는 약 3:1이지만, 바람직한 것은 약 8:1이고, 최대비는 약 10:1이다. 안정된 혼합물을 시트나 웹 기질에 프린트하면, 에어로졸 형성제와 결합제의 비는 일반적으로 약 6:1이고, 최대비는 약 10:1이며, 최소비는 약 3:1이다.

Description

탄소질 연료 부재와 이 연료 부재의 후방에 종방향으로 배치된 기질을 포함하는 궐련

제1도는 본 발명에 따라 제조된 기질 조성을 갖는 궐련의 한 형태의 단면도.

제1(a)도는 제1도에 도시된 궐련의 단부도.

제2도는 본 발명의 기질을 이용할 수 있는 궐련의 다른 실시예의 단면도.

제2(a)도는 제2도에 도시된 궐련에 사용되는 연료부재의 사시도.

제3도는 본 발명의 기질을 이용할 수 있는 궐련의 또다른 실시예의 단면도.

제3(a)도는 제3도에 도시된 궐련의 단부도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연료부재 11 : 채널

12 : 슬리이브 13,48 : 상권지

14 : 기질 18 : 연초 두루마리

22 : 필터요소 23,25,27,29 : 종이층

32,36 : 연초종이 층 40 : 재킷

본 발명은 흡연제품을 개량한 것으로, 특히 연초를 이용하는 흡연제품에 관한 것이다. 궐련, 시가 및 파이프는 연초를 여러 형태로 이용하는 대중적인 흡연제품들이다. 여러 대중적인 흡연제품들을 개량하거나 대체하는 많은 제품들이 제안되어 있다. 예를 들면, 향기를 띠는 증기 및/또는 눈에 보이는 에어로졸을 발생시키는 제품들이 여러 가지 제안되어 왔다. 대부분의 이들 제품들은 에어로졸을 제공하거나 에어로졸 형성제를 가열하는데 가연성 열원을 이용했다. 이에 대한 배경 기술은 바너지 일행의 미국특허 4,714,082에 기재되어 있다.

본 발명은 궐련 등의 흡연제품에 관한 것으로, 특히 연료부재의 길이가 짧고 에어로졸 발생수단이 물리적으로 분리되어 있는 흡연제품에 관한 것이다. 이런 형태의 흡연제품 뿐만아니라 이들 제품들과 이 제품들을 제조하는데 유용한 재료, 방법 및/또는 장치가 다음과 같은 미국특허, 즉 셀라의 4,708,151; 바너지 일행의 4,714,082; 레시의 4,732,168; 클리어맨 일행의 4,756,318; 호머 일행의 4,782,644; 센사보 일행의 4,793,365; 호머 일행의 4,802,562; 바너지 일행의 4,827,950; 헨스젠 일행의 4,870,748; 클리어맨 일행의 4,881,556; 핸콕 일행의 4,893,637; 화이트의 4,893,639; 바네스 일행의 4,903,714; 클리어맨 일행의 4,917,128; 샤논의 4,928,714; 핸콕 일행의 4,938,238; 클리어맨 일행의 4,989,619; 클리어맨 일행의 5,027,837, 및 화이트 일행의 5,038,802 뿐만아니라 R.J. 레이놀즈 터배코 컴퍼니의 1988년판 Chemical and Biological Studies of New Cigarette Prototypes That Heat Instead of Burn Tobacco란 제목의 논문(이하 “RJR 논문”이라 한다)에 설명되어 있다. 이들 흡연제품들은 흡연자에게 흡연의 즐거움(예, 담배맛, 느낌, 만족감 등)을 제공할 수 있다. 이러한 흡연제품들을 흡연할 때는 통상적으로 가시적인 부류연(sidestream)의 수율이 낮을 뿐만아니라 FTC 타르의 수율도 낮다.

전술한 특허 및/또는 공보에 기재된 흡연제품들은 일반적으로 열을 발생시키기 위해 가연성 연료부재와, 연료부재와 물리적으로 분리되어 있고 통상적으로 열교환 관계에 있는 에어로졸 발생수단을 이용한다. 이들 에어로졸 발생수단중 많은 것은 글리세린과 같은 다가 알코올 등의 한가지 이상의 에어로졸 형성물질을 기질이나 담체로서 사용한다. 연료부재를 태워서 기질을 가열하면, 에어로졸 형성물질이 휘발 및 분리되어 에어로졸을 형성한다.

사용된 기질은 내열성 물질, 즉 연료를 태워서 발생한 열을 받을 때 약간이라도 타거나 분해되지 않는 물질을 함유한다. 이런 물질로는 다공성 탄소, 흑연, 활성 탄소, 불활성 탄소 등의 흡착성 탄소가 있다. 다른 내열성 물질로는, 세라믹, 유리, 알루미나, 흑운모 등의 무기질 고체와, 벤토나이트 등의 점토가 있다.

지금까지 사용된 다른 기질로는 종이, 연초종이 등의 셀룰로스 물질이 있다. 이들 물질들은 일반적으로 그을음을 방지하기 위해 대량의 에어로졸 형성제를 기질에 제공할 것을 요한다. 대량의 에어로졸 형성제가 있으면, 기질로부터 흡연제품의 다른 성분으로 에어로졸 형성제가 이동하는 것을 조장하는 경향이 있다.

흡연제품용 기질, 특히 통상의 궐련제조기로 취급할 수 있고, 궐련을 10 내지 12모금 빨동안 에어로졸을 제공하기에 충분한 에어로졸 형성물질을 보유하는 궐련용 기질을 구비한다면 유리할 것이다. 이런 기질이 저장하는 동안 안정된다면, 즉 에어로졸 형성제가 흡연제품의 다른 성분으로 조금이라도 이동하지 않는다면 역시 바람직할 것이다.

흡연제품, 특히 궐련의 이런 저런 바람직한 속성들은 다음과 같은 본 발명의 흡연제품에 의해 제공된다.

소정의 결합제를 사용하면 글리세린이나 프로필렌글리콜 등의 다가 알코올(폴리올) 에어로졸 형성물질을 안정시킬 수 있음이 발견되었다. 이런 안정된 혼합물은 소정의 흡연제품, 특히 연료부재의 길이가 짧고 연기형 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생수단이 물리적으로 분리되어 있는 궐련과 같은 흡연제품에 유용하다고 알려졌다.

특히, 에어로졸 형성물질을 결합제에 균질하게 혼합하여 안정된 혼합 생성물을 형성할 수 있고, 통상적인 저장상태와 같은 오랜 기간에도 이 혼합물로부터의 에어로졸 형성제의 이동이 최소화된다고 알려졌다. 이와 같이 안정된 혼합물은 분무와 프린트가 가능하고, 캐스트나, 압출 또는 조밀화도 가능하다. 이런 혼합물은 기질과 함께 사용할 수도 있고, 또는 단독으로만 사용되어 흡연제품용 기질을 형성할 수도 있다. 에어로졸 형성제는 연소중의 흡연제품의 연료부재 등에 의해 열에 노출될 때 분리되어 에어로졸을 형성한다.

이론에 구속되길 원하지는 않지만, 본 발명에 유용한 에어로졸 형성제는 결합제에 대한 가소제 역할도 한다고 믿어진다. 모든 가소제와 마찬가지로, 에어로졸 형성제는 실온에서 결합제와 같은 수지물질에 대해 비교적 비휘발성이어서, 결합제와 화합되면 가요성과 가공성과 내충격성이 향상된다. 이것에 대해서는 The Technology of Solvents and Plasticizers의 15장의 “Plasticizer and Plasticization” (존 윌리, 존스 공저)를 참조하고, 그 내용을 참고삼아 본 명세서에 기재하였다.

본 발명의 안정된 기질 조성물에서, 결합제와 에어로졸 형성제의 상대적인 양은 기질 조성물이 사용되는 상황에 따라 달라진다. 일반적으로, 에어로졸과 결합제의 비는 약 3:1 내지 약 40:1이다. 안정된 조성물을 썬 충전물에 사용하면, 에어로졸 형성제와 결합제의 비는 약 15:1 이상이어야 하지만, 약 25 내지 35:1이 바람직하고, 최대비는 약 40:1이다. 캐스트 시트로 정형되면, 최소비가 약 3:1이지만, 바람직한 비는 약 8:1이고, 최대비는 약 15:1 이다. 안정된 혼합물을 시트나 웹(web) 기질상에 프린트하면, 에어로졸 형성제와 결합제의 비는 일반적으로 10:1이지만, 최대비는 약 15:1이고 최소비는 약 3:1이다.

본 발명에 따른 기질의 바람직한 형태는 기질 베이스로서 썬 충전재를 이용하고, 거기에 결합제에 의해 안정화된 에어로졸 형성제 혼합물을 도포한다. 에어로졸/결합제 혼합물의 양은 흡연하는 동안 약 8 내지 12 모금 각각에 대해 적당한 에어로졸을 제공하기에 충분하고, 처리된 기질중 약 15w% 이상이면 바람직하다. 연초, 재구성 연초, 팽창된 연초, 연초종이 등의 썬연초 재료에 에어로졸 형성제와 결합제를 도포하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 안정된 혼합물이 포함된 썬 충전재를 상권지로 감아 봉 형태로 정형한다.

안정된 썬 충전기질은 1단계 또는 2단계 공정으로 제조될 수 있다. 1 단계 공정에서는, 분무에 적당한 점도를 제공하기에 충분한 물과 함께 에어로졸 형성제와 결합제의 안정된 혼합물을 썬 충전재에 분무한다. 그 후, 에어로졸 형성제의 유효 손실을 방지하기 위해 충분히 낮은 온도, 즉 100℃ 이하에서 처리된 썬 충전재를 건조시켜 물을 제거한다.

2단계 공정에서는, 글리세린 등의 에어로졸 형성제를 혼합기내의 연초에 분무한 다음, 분무가능한 점도에서 알긴산염 등의 수성 결합제 혼합물과 함께 분무한다. 수성 결합제 혼합물을 도포하는 동안 연초/에어로졸 형성제 혼합물을 저온(100℃)이하에서 가열 건조하여, 에어로졸 형성제를 조금도 손실하지 않고 과잉 습도를 제거하는 것이 바람직하다. 썬 충전 기질의 최종 습도는 약 8 내지 12 %가 되어야 한다.

본 발명에 따른 또다른 바람직한 기질의 형태는 기질의 베이스로 시트나 웹 재료를 이용하고, 에어로졸 형성제와 결합제의 안정된 혼합물 필름이나 코팅을 베이스의 표면에 입히는 것이다. 일반적으로 이 혼합물은 에어로졸 형성제를 약 15 w% 이상, 바람직하게는 97 w% 이하 함유하고, 결합제를 약 3 w% 이상 함유한다. 에어로졸 형성제/결합제 혼합물의 양은 흡연하는 동안 약 8 내지 12 모금 흡입하기에 적당한 에어로졸을 제공하기에 충분하고 바람직하게는 약 15 w% 이상이다. 더 바람직하게는, 안정된 에어로졸 형성제의 양은 처리된 기질의 약 80 내지 200 w%이다. 코팅된 시트 재료를 접어말아 상권지로 감은 봉으로 정형할 수 있다.

코팅된 시트 재료를 썬 충전재로 정형화하여 상권지로 감은 봉으로 만들 수도 있다. 시트 재료로는 연초로 이루어진 종이가 바람직하고, 본체나 강도나 안정성을 위해서 목재펄프나 다른 충전재를 함유할 수도 있다. 시트나 웹은, 종이, 알루미늄 호일 등의 호일, 불활성 플라스틱 필름 등의 필름이나 유리섬유 매트 등의 직물 또는 부직 웹으로 구성될 수도 있다. 그렇지 않으면, 코팅된 시트를 스트랜드로 조각낸 다음, 프라이어 일행의 미국특허 4,889,143 이나 래커의 미국특허 5,025,814에 도시된 것과 같이 봉 형태로 접어말 수도 있다.

본 발명에 따른 기질의 일 실시예에서, 기질의 베이스 재료는 유리섬유 매트이고, 바람직하게는 환형 관으로 정형화되어, 안정된 에어로졸 형성제/결합제 조성물 코어를 둘러싼다. 당해 전문가라면 누구나 이용할 수 있는 수단에 의해 안정된 혼합물이 유리매트내에 (또는 위에) 혼합될 수 있다. 환형 관일 경우에는 압출법이나 압입법을 이용할 수 있다. 안정된 혼합물을 함유하는 환형 유리매트 관이라면 이런 기질을 이용하는 흡연제품에 발생한 온도에 내열성이 있을 것이다.

본 발명에 따른 기질의 바람직한 실시예에서, 재구성 연초나 연초종이 등의 연초 시트나 웹은 글리세린이 약 20 내지 95 w%, 바람직하게는 약 50 내지 90 w%, 더 바람직하게는 약 79 내지 85 w%, 캘리포니아주 산디에고시의 Merck ＆ Co., Inc.의 Kelco Division에서 Amoloid LV(저점성)이나 Amoloid HV(고점성) 또는 Collatex A/RN(Kelco)로 판매하는 것과 같은 알긴산암모늄이 약 1 내지 25 w%, 바람직하게는 약 2 내지 20 w%, 가장 바람직하게는 약 6 내지 15 w%인 혼합물로 구성되는 필름 조성물로 분무나 프린트 등에 의해 코팅된다.

이렇게 형성된 연초 시트는 알긴산암모늄으로 안정화된 에어로졸 형성제를 함유하고 조각조각내어 봉으로 사용되거나 썬 충전재 봉으로 정형되어, 궐련이나 기타 흡연제품용의 기질을 제조할 수 있다. 필요하면, 알긴산암모늄이나 기타 결합제로 안정화된 에어로졸 형성제를 함유하는 연초시트를 접어말거나 두루말이한 웹으로 정형하고, 이렇게 정형된 웹을 기질로 사용할 수도 있다. 시트를 기질로 사용하는 다른 방법도 당해 전문가에게는 자명할 것이다.

본 발명에 따른 기질을 만드는데 유용한 다른 조성물은, 약 15 w% 이상의 에어로졸 형성제와 약 3 w% 이상의 결합제 및 바람직하게 약 82 w% 이하의 한가지 이상의 충전재의 혼합물에 의해 제공되고, 이 혼합물을 시트나 필름형 재료로 캐스트하거나 압출하거나 달리 정형할 수 있다. 충전재는 어떤 형태의 연초를 함유하는 것이 바람직하다. 그렇지 않으면 또는 부가적으로 충전재가 탄산칼슘 등의 무기질이나 기타 무기염을 포함할 수도 있다.

일반적으로, 본 발명의 안정된 시트 기질은 (i) 약 30 내지 55 w%의 연초(예, 조각조각낸 연초잎, 분쇄한 연초잎, 연초줄기편, 연초분말, 연초가루, 또는 연초 추출물이나 다른 형태의 가공연초)와, 선택적으로 (ii) 침전된 탄산칼슘 같은 무기 충전재 등의 한가지 이상의 충전재의 균질 혼합물을 함유한다. 기질은 또한 (iii) 약 40 내지 50 w%의 한가지 이상의 에어로졸 형성제(예, 글리세린이나 프로필렌 글리콜 등의 폴리올)를 함유한다. 기질은 또한 (iv) 약 5 내지 8 w%의 결합제를 함유하는데, 이 결합제는 다른 성분들을 안정화시켜 폴리올의 이동을 방지하는 역할을 한다. 특히 바람직한 결합제로는 알긴산암모늄 등의 알긴산염이 있다. 유리하게도, 혼합물에 연초재료를 사용하면, 연초에 존재하는 천연 결합제(예, 지방성 물질)를 분리하는데 가교 절단제나 분리제를 사용할 수 있다. 이어서, 이렇게 분리된 천연 결합제들을 사용하여 에어로졸 형성제를 안정화시킬 수 있다. 필요하면, 분리된 천연 연초결합제 등의 결합제와 알긴산염 등의 첨가된 결합제의 화합물을 사용할 수도 있다.

기질 혼합물은 가향제(예, 코코아, 감초, 유기산, 멘톨, 연초기제 향미제 등)를 더 함유할 수도 있다. 가향제들은 결합제/물 혼합물에 에어로졸 형성제를 첨가함과 동시에 또는 그 후에 액체 형태나 분무건조된 형태로 첨가되는 것이 바람직하다. 그렇지 않으면, 가향제를 다른 공정 단계에서 상기 재료에 건식 혼합할 수도 있다.

기질 혼합물은 수성 슬러리를 시트로 캐스트하거나, 원하는 시트 형태로 압출, 성형하거나 다른 형태로 할 수 있다. 이런 기질을 접어말은 웹 형태나 조각내거나 접어말은 봉 형태로 또는 썬 충전재 형태로 사용할 수 있다. 이 기질은 궐련의 기질로서 단독으로 사용되거나, 그렇지 않으면 썬연초 충전재나 무기질 등의 다른 기질과 물리적으로 혼합되어서 이질 기질 혼합물이나 일련의 기질 구간들을 형성할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 멘톨과 같은 가향제를 기질 조성물에 직접 혼합한다. 멘톨을 직접 혼합하는 한가지 방법은, 결합제를 함유하는 수성 슬러리, 에어로졸 형성제 및 멘톨-함유 유기 또는 무기 충전재를 형성하는 것이다. 멘톨과 같이 사용하기에 특히 바람직한 유기 충전재로는 약 1 내지 50 w%, 바람직하게는 약 5 내지 30 w%의 멘톨을 보유하도록 처리된 활성탄소가 있다. 탄소/멘톨 혼합물은 고체 멘톨을 갖는 활성 탄소를 분쇄하여 제조될 수 있다. 분쇄가공하는 동안, 멘톨은 증발되거나 승화되고 활성탄소는 멘톨을 흡착 및/또는 흡수한다.

탄소/멘톨 슬러리는 일반적으로 한가지 이상의 에어로졸 형성제(예, 글리세린이나 프로필렌 글리콜 등의 폴리올)를 약 40 내지 90 w% 함유한다. 이 슬러리는 또한 결합제를 약 5 내지 15 w% 함유하는데, 이 결합제는 다른 성분들을 안정화시켜, 가향제 및/또는 에어로졸 형성제의 이동을 방지하는 역할을 한다. 특히 바람직한 결합제로는 알긴산암모늄 등의 알긴산염이 있다.

슬러리를 전술한대로 다른 기질 조성물용의 기질 시트 재료에 캐스트하여 실온에서 공기건조시켜 과잉 수분을 증발시킬 수도 있다. 이 기질 조성물을 썬 충전재로 조각조각내거나 접어말은 웹으로 만들 수 있다. 썬 충전물이나 접어말은 웹으로서의 이런 조성물을 직경 7.5mm의 종이로 말아 봉 형태로 만들고 10mm구간으로 절단하여 기질로 사용할 수 있다. 연초나 무기 충전재 등의 다른 조성물을 슬러리에 혼합할 수도 있다. 당해 전문가라면 알 수 있듯이, 슬러리의 두께에 따라, 조작법이 변할 수 있다. 예를 들면, 희석시킨 슬러리를 기질의 베이스에 분무하거나 프린트 할 수 있다. 약간 더 두꺼운 슬러리는 시트 형태로 캐스트할 수 있다. 더 두꺼운 슬러리는 적당한 기질을 형성하도록 압출 및 조밀화할 수 있다.

안정된 결합제로서 알긴산암모늄을 사용하는 여러 바람직한 실시예에서는, 탄산칼륨, 아세트산칼륨 등의 봉쇄제(sequestering agent)나 다른 기존의 봉쇄제를 첨가하여 알긴산염 중합 공정을 어느정도 통제하는 것이 바람직하다.

본 발명의 기질이 사용되는 형상, 형태 또는 조성에 무관하게, 이 기질은 저장중에는 에어로졸 형성물질을 보유하고 흡연중에는 조금씩 배출한다. 약 180∼200℃ 정도의 낮은 온도는 일반적으로 에어로졸 형성제를 방출하여, 흡연제품에 필요한 연료의 양을 최소화하기에 충분하다.

안정된 혼합물을 분무하고자 하는 경우에는 저점성 결합제가 가장 유용하지만, 안정된 혼합물을 시트나 웹 구조로 캐스트하거나 달리 정형화하는 경우에는 고점성 결합제가 가장 유용하다고 알려져 있다. 고점성 결합제와 저점성 결합제 사이의 보유력 (즉, 에어로졸 형성제를 결합하거나 보유하는 힘)에는 중요한 차이가 없다고 알려졌다. 당해 전문가라면 이로부터 알 수 있듯이, 가장 바람직한 결합제는 대량의 에어로졸 형성제를 효과적으로 보유하는 결합제이다.

본 발명의 바람직한 기질은 담배맛을 제공하고 에어로졸 형성제의 이동을 거의 또는 전혀 허용하지 않으며, 제조하기가 간단하고 통상의 장비를 이용해 흡연제품에 장착하기가 쉽다. 본 기질을 사용하면 통상의 구조의 궐련이라도 적정량의 에어로졸을 제공하고, 흡입 횟수가 많아지며, 에어로졸 함량이 높아진다. 여러 구조의 궐련에서, 본 발명의 기질을 이용하면 종래의 궐련에 사용된 알루미늄 전도 구조와 같은 금속성 열전도재를 사용하지 않아도 되고, 에어로졸 발생수단을 연료부재에서 이격시키는 등과 같이 흡연제품 구조에서 종래 사용된 이동 방지책을 피할 수도 있다. 본 발명의 기질은 안정될 뿐만아니라, 종래의 기질보다 경량이고, 또한 다른 잇점들도 제공한다.

본 명세서에서 사용된 “에어로졸”이란 말은 증기, 기체, 입자등을 포함할 뿐만아니라, 가시적일 수도 비가시적일 수도 있고, 특히 연료부재에서 생긴 열에 의해 에어로졸 발생수단내에 함유된 재료에 미치는 영향으로 형성된 “연기”같이 흡연자에게 인식되는 성분들이나 흡연제품내의 다른 성분들을 의미한다.

본 명세서에 사용된 “탄소성”이란 말은 주로 탄소를 함유하는 것을 의미한다.

본 명세서에 주어진 w%는 달리 표현되지 않은 한 최종 조성 중량을 기준으로 한다.

전술한대로, 본 발명은 미합중국 특허 4,793,365; 4,928,714; 4,714,082; 4,756,318; 4,854,331; 4,708,151; 4,732,168; 4,893,639; 4,827,950; 4,858,630; 4,938,238; 4,903,714; 4,917,128; 4,881,556; 4,991,596; 5,027,837; 및 유럽특허공고 제342,538호에 기재된 것과 같이, RJR 논문상의 궐련 및 기타 흡연제품 등에 유용한 기질에 관한 것이다.

제1도와 1(a)도에 도시된 것은 유리섬유 층(30,34)과 연초종이 층(32,36)이 서로 엇갈려 구성된 재킷으로 둘러싸인 탄소성 연료부재(10)이다. 이 연료부재(10)의 후방 원주부에 접촉하여 뒷쪽으로 종방향으로 배치된 것은 슬리이브(12)이다. 이 슬리이브(12)에는 본 발명의 기질재료(14)가 들어 있는데, 이 재료는 안정된 에어로졸 형성물질을 함유하고 연료부재에서 떨어져서 갭(16)을 형성한다. 슬리이브(12)를 감싸고 있는 것은 썬충전재 형태의 연초 두루마리(18)이다. 궐련의 마우스엔드피스는 연초종이 구간(20)과 저효율 폴리프로필렌 필터 재료(22)의 2부분으로 구성된다. 도시된 바와 같이, 궐련 및/또는 그 각각의 성분들을 결합하는데는 여러 종이층(23,25,27,29)을 이용한다.

연소성 연료부재에서 생긴 열은 전도와 대류에 의해 슬리이브내의 기질로 전달된다. 연초를 빠는 동안 기질에 의해 운반된 에어로졸 형성물질은 증발된 다음 농축되어 연기모양의 에어로졸을 형성하고, 이 에어로졸은 흡연제품을 통해 흡입되어, 흡연제품의 다른 성분들로부터 담배맛과 향미를 더 흡수하고 마우스엔드피스를 빠져나간다.

제2, 2(a)도에는 각각 본 발명의 궐련과 대칭형 연료부재의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 도시된대로, 궐련의 분절식 연료부재(10)는 단열재로된 유지 재킷(40)에 둘러싸여 있다. 단열 및 유지 작용을 하는 재킷(40)은 유리섬유로 구성된다.

제2(a)도에 도시된대로, 연료부재(10)는 원형이고 그 외주변에는 여러개의 채널들(11)이 길이방향으로 뻗어있다. 연료부재는 길이방향으로 구분된 3개 구간인 2개의 단부(42,44)와 1개의 중간부(46)로 이루어진 분절식 디자인으로 되어 있다. 단부들중 하나(42 또는 44)는 제2도의 궐련에 배치될 때 연소 구간 역할을 하고, 나머지(44 또는 42)는 기부 구간 역할을 한다. 중간부(46)는 그보다 단면적이 작은 2개 부분(41,43)에 의해 각각의 단부 구간에서 분리된다.

제2도에 도시된 바와 같이, 단열/유지 재킷(40)은 연료부재(10)의 종연부를 둘러싸고 연료부재의 양단 보다 튀어나와 있어, 연료부재가 재킷 안에 쏙 들어간다. 이렇게 위치하면 재킷의 유지 기능에 도움을 준다. 바람직한 섬유상(예, 유리섬유) 재킷은 가연성 연료부재의 열에 노출될 때 약간 수축되어, 연료부재를 더욱 조여서 정위치에 유지시킨다.

연료부재(10)의 후방에 종방향으로 위치한 것은 에어로졸 발생수단인데, 이것은 전술한대로 준비된 기질(14)로 구성된다. 기질(14)은 한가지 이상의 에어로졸 형성물질과 향미 성분들을 함유하고, 이들은 연료부재의 연소에 의해 생긴 열에 의해 증발된다. 기질(14)은 연료부재(10)의 후단부에서 이격된 위치로 궐련내에 장착된다. 이렇게 떨어진 관계로 기질에서 연료부재로 에어로졸 형성물질(들)이 이동하는 것을 방지하는데 도움을 주고 기질이 그을리거나 타는 것을 방지하는데도 도움을 준다.

단열/유지 재킷(40)을 둘러싸는 것은 통기성 상권지(13)이다. 이 상권지(13)는 한층으로 구성되거나 또는 통기성과 재 안정성(ash stability)이 각각 다른 2개의 별도 층으로 제조될 수도 있다. 연소 구간(42)과 분리 구간(41)의 연결부 근처에서 단열된 연료부재를 감싸고 기질(14) 너머로 이어진 것은 불연성 또는 호일(알루미늄 등)로 안을 댄 상권지(48)이다. 이 상권지(48)는 기질(14)상의 에어로졸 형성물질(들)이 연료부재(10)와 단열 재킷(40) 까지 이동하는 것을 방지하고 또는 전단부 조립체의 다른 성분들의 오염을 방지하도록 심지 역할을 하지 않는 것이 바람직하다. 이 상권지는 또한 주변 공기(즉, 방사상 공기)가 연소구간의 뒤에 종방향으로 배치된 연료부재 구간들까지 흘러가는 것을 최소화하거나 방지하여, 탈산작용을 유발하고 과잉 연소를 방지한다. 바람직하지는 않지만, 상권지는 연료부재(10)의 연소단부에 걸쳐(또는 그 너머로) 뻗어 있고 다수의 구멍들(도시안됨)이 뚫려 있어 연료부재의 연소구간까지 흐르는 방사상 공기를 제어하여 연소를 도와줄 수 있다.

기질(14)의 뒤에 종방향으로 위치한 것은 빈 공간(50)이다. 공간(50)은 기질을 빠져나간 고온의 휘발성 물질을 냉각하여 에어로졸을 형성하는 냉각 및 결정핵생성실 역할을 한다. 이 공간(50)의 일부 또는 전체는 52로 표시된 것처럼 연초나 절단충전재 형태의 재구성 연초 또는 연초 종이 등의 다른 연초 재료로 채워져 에어로졸에 연초향을 더 첨가할 수 있다.

궐련의 마우스엔드 끝에 위치한 것은 (1) 연초 종이 등의 연초봉이나 연초 두루마리(18) 및 (2) 부직 폴리프로필렌 섬유를 접어말은 웹 등의, 여과 재료를 포함하는 저효율 필터요소(22)로 구성되는 2 부분의 마우스엔드피스이다.

본 발명의 궐련의 상기 성분들 각각에는 대개 상권지가 제공되고, 각각의 상권된 구간들은 통상 상권지를 이용해 연결된다. 기질의 상권지로는 심지역할을 하지 않는 종이가 바람직하다. 이들 종이는 참고번호 23, 25, 27, 29로 제2도에 도시되어 있다.

흡연시, 흡연자가 라이터 등을 사용해 연료부재(10)에 불을 붙이면 연소 구간(30)이 타면서 열이 생긴다. 담배를 빠는 동안, 연소 구간(42)의 주변의 채널(11)과 유지/단열 재킷(40)을 따라 공기가 통과한다. 흡인된 공기는 연료부재의 연소 구간과의 접촉과 연료부재에서의 복사열에 의해 가열된다. 이렇게 가열된 공기의 대류에 의해 기질(14)로 열이 전달되고, 이렇게 전달된 열때문에 기질에 함유된 에어로졸 형성/향미 재료가 휘발된다. 고온 흡인 공기내의 휘발성 물질은 기질을 빠져나간 다음 공간(50)을 지나가는 동안 냉각되어, 에어로졸을 형성한다. 이 에어로졸은 연초나 연초종이들(52,20)을 통과하여 연초향을 더 흡수하고, 필터 재료(22)를 통해 흡연자의 입안으로 들어간다. 연료부재(44)의 기부는 흡연하는 동안 연소하지 않기때문에, 궐련 내에 단단히 유지되어 흡연중에 궐련에서 잘 이탈되지 않는다. 연료부재가 자동소화되어 더 이상 열이 발생하지 않으면 궐련을 버린다.

제1,2도에 도시된 바와 같이, 기질은 연료부재의 후단부에서 약간 떨어져 위치하여 그 사이에 갭이 생긴다. 이 갭은 단열 재킷에 기질을 맞대거나 또는 제조중에 재킷에 감싸인 연료부재와 기질 사이에 공간을 마련하여 생길 수 있다. 이런 갭은 대개 연소하는 연료부재의 뒷쪽에서 발산되는 고온 기체에 의해 기질이 그슬리는 것을 방지하기 위해 마련되는 것이다. 이 갭은 또한 에어로졸 형성물질이 에어로졸 발생수단으로부터 궐련의 다른 성분, 특히 연료부재로 이동되는 것을 방지하는데 도움을 준다. 필요하면, 기질의 전단부와 후단부를 약 1∼10mm, 바람직하게는 약 2∼5mm 이격시킬 수 있다.

제2도에 도시된 바와 같이, 기질 바로 뒤에 공간을 더 마련할 수도 있다. 이런 공간은 에어로졸 형성 구역을 형성하고 그 길이는 약 1∼20mm 가 바람직하다. 이와 같은 에어로졸 형성 구역은 일반적으로 모든 썬연초 충전재나 연초종이 등의 전방에 위치하여, 에어로졸이 이들 구역을 통과하면서 연초향을 흡수하게 한다.

제3도에 도시된 것은 본 발명의 기질을 이용할 수 있는 궐련의 다른 실시예이다. 도시된 바와 같이, 여러 부분으로된 단열/유지 재킷은 연료 부재(10)의 종연부를 감싸고 연료부재의 양단부 보다 튀어나와 있어, 연료부 재가 재킷 안으로 쏙 들어가게 된다. 제3(a)도에 도시된 바와 같이, 여러 부분으로된 단열 재킷은 C-유리섬유와 연초종이가 교대로 층을 이룬 것으로, 이 층들은 연료부재로부터 방사상으로 다음 순서대로 동심원으로 배열된다; (a) C-유리 (62); (b) 연초종이(64); 및 (c) C-유리(66); 및 상권지(13).

단열된 연료부재(10)의 바로 뒤, 즉 연료부재에 맞닿아 있는 것은 기질(14)을 포함하는 에어로졸 발생수단으로, 본 명세서에 기재된 바와 같이 제조된다. 가장 바람직한 실시예인 본 실시예에서, 단열 재킷내에 연료부재가 쏙 들어간 특성과 함께 기질 조성물의 안정성은 에어로졸 발생수단으로 부터 궐련의 다른 성분으로 에어로졸 형성물질이 이동하는 것을 방지하는데 도움을 주는 요소이다. 기질(14)은 한가지 이상의 안정된 에어로졸 형성물질과 임의의 향미 성분들을 함유하고, 이들 성분들은 연료부재의 연소로 생긴 열에 의해 휘발된다.

상권지(13)는 통기성이 있고 하나의 층으로 구성될 수도 있으며, 또는 통기성과 재안정성이 각각 다른 2개의 별도의 층으로 제조될 수도 있다. 궐련의 점화 단부에서 2∼8mm 떨어진 지점에서 단열된 연료부재를 둘러싸고 있는 것은 알루미늄 등의 호일로 안을 대거나 불연성을 갖는 상권지(48)이다. 이 상권지(48)는 기질(14)상의 에어로졸 형성물질(들)이 연료부재(10)와 단열 재킷(40)까지 이동하는 것을 방지하고 또는 전단부 조립체의 다른 성분들의 오염을 방지하도록 심지 역할을 하지 않는 것이 바람직하다. 이 상권지는 또한 주변 공기(즉, 방사상 공기)가 연소구간의 뒤에 종방향으로 배치된 연료부재 구간들까지 흘러가는 것을 최소화하거나 방지하여, 탈산작용을 유발하고 과잉 연소를 방지한다. 바람직하지는 않지만, 상권지(48)는 연료부재(10)의 연소단부에 걸쳐(또는 그 너머로) 뻗어 있고 다수의 구멍들(도시안됨)이 뚫려 있어 연료부재의 연소구간까지 흐르는 방사상 공기를 제어하여 연소를 도와줄 수 있다.

기질(14)의 뒤에 길이 방향으로 위치한 것은 일 구간의 연초종이(68)이다. 이 연초종이는 일반적으로 에어로졸 발생수단에서 방출된 에어로졸에 연초향을 제공한다.

궐련의 마우스엔드에 위치한 것은 (1) 썬연초 충전재 등의 연초봉이나 연초 두루마리(20) 및 (2) 부직 폴리프로필렌 섬유를 접어말은 웹 등의, 여과재료를 포함하는 저효율 필터요소(22)로 구성되는 2부분의 마우스엔드피스이다.

본 발명의 궐련의 상기 성분들 각각에는 대개 상권지가 제공되고, 각각의 상권된 구간들은 통상 상권지를 이용해 결합된다. 기질의 상권지는 심지역할을 하지 않는 종이가 바람직하다. 이들 종이는 참고번호 23, 25, 26, 27로 제2도에 도시되어 있다. 마우스엔드 피스를 전단부 조립체에 연결하는데는 티핑 페이퍼(29)를 사용한다.

흡연시, 흡연자가 라이터 등을 사용해 연료부재(10)에 불을 붙이면 연료가 타면서 열이 생긴다. 담배를 빠는 동안, 타고있는 연료부재(10)의 주변과 유지/단열 재킷을 따라 공기가 통과한다. 흡인된 공기는 연료부재의 연소 구간과의 접촉과 연료부재에서의 복사열에 의해 가열된다. 이렇게 가열된 공기의 대류에 의해 기질(14)로 열이 전달되고, 이렇게 전달된 열때문에 기질에 함유된 에어로졸 형성 재료와 향미 재료가 휘발된다. 휘발된 물질은 기질을 통과하는 동안 에어로졸을 형성하고, 그 뒤 이 에어로졸은 흡연하는 동안 다른 성분들을 통해 흡입된다. 이 에어로졸은 연초나 연초종이들(68,20)을 통과하여 연초향을 더 흡수하고, 필터 재료(22)를 통해 흡연자의 입안으로 들어간다.

예시된 실시예에서 설명한 바와 같이, 에어로졸 발생수단에는 에어로졸 형성물질을 함유하는 기질이 들어 있다. 본 발명의 기질은 통상적으로 담체 역할을 하는 기본 재료와, 안정된 에어로졸 형성 기질(본 명세서에서는 이 기질을 기질 조성물로 한다)을 함유한다. 바람직한 기질 조성물은 흡연하지 않을 때는 에어로졸 형성물질을 보유하고 흡연중에는 에어로졸 형성물질을 방출한다. 기질의 기본 조성물 및/또는 본 발명의 기질 조성물은 몇몇 형태의 연초를 함유하는 것이 가장 바람직하다. 연초의 형태는 변할 수 있고, 필요할 경우에는 한가지 이상의 형태의 연초를 기질 조성물에 사용할 수도 있다.

본 발명의 안정된 기질 조성물은 에어로졸 형성물질(글리세린 등)과 결합제를 함유한다. 연초 추출물 및/또는 연초 엽편들을 기질 조성물에 함유시킬 수도 있고, 또는 기질 조성물을 썬연초 충전재에 도포하거나 배합할 수도 있다. 최종 기질 조성물과 임의의 기본물질 또는 담체를 상권지에 감싸면 궐련용 기질과 여타 흡연제품이 제공된다.

안정된 기질 조성물을 형성하기위해, 본 발명은 한가지 이상의 에어로졸 형성물질과 한가지 이상의 결합제를 혼합한다. 바람직한 결합제로는 알긴산암모늄, 프로필렌 글리콜 알기네이트, 알긴산칼륨, 알긴산나트륨 등의 알기네이트가 있다. 이들 알기네이트, 특히 고점성 알기네이트는 일정한 수준의 유리 칼슘 이온과 함께 사용할 수 있다.

세계적으로 여러군데에서 상업용 알기네이트 결합제들을 구입할 수 있다. 미국의 제조원으로는, 뉴욕주 파밍데일시의 아메리칸 롤랜드 케미컬 코포레이션; 뉴저지주 파세익시의 벨몬트 케미컬스, 인코포레이티드; 뉴욕주 가든시티의 콜로니 임포트 ＆ 익스포트 코포레이션; 뉴저지주 포트리시의 푸드 인그레디언츠, 인코포레이티드; 캔사스주의 그린스테드 프러덕츠, 인더스트리얼 에어포트; 뉴욕주 플러싱시의 검 테크널러지; 뉴저지 포트리시의 규믹스 인터내셔널; 캘리포니아주 산디에고시의 켈코 인코포레이티드; 뉴저지주 노스베르겐시의 미어 코포레이션; 뉴저지주 리지필드시의 멀티-켐 코포레이션; 캘리포니아주 듀어트시의 내셔널 스태빌라이저스; 캘리포니아주 산호세시의 오리온 그룹(USA) 리미티드; 캘리포니아주 샌프란시스코시의 패시픽 게이트웨이; 뉴저지주 페어필드시의 펜타 매뉴팩쳐링 컴퍼니; 뉴햄프셔주 포츠마우스시의 프로탄 인코포레이티드; 와이오밍주 저먼타운의 사노피바이오-인더스트리얼 인코포레이티드; 캘리포니아주 산가브리엘시의 스카이마트 엔터프라이시스; 캘리포니아 컬버시티의 스파이스 킹 코포레이션; 메릴랜드주 벨캠프시의 TIC 검스 인코포레이티드; 뉴저지주 그레이트넥시의 웨고 케미컬 ＆ 미네럴 코포레이션; 및 미네소타주 헤이필드시의 점브로 인코포레이티드가 있다.

알기네이트 등의 다른 결합제와 혼합되어 사용되거나 단독으로 사용되는 다른 종류의 바람직한 결합제로는 펙틴 등과 같이 연초에서 천연적으로 발생하는 결합제가 있다. 본 명세서에서 사용된 “천연 연초 펙틴 결합제”란 말은 “유리된” 연초 펙틴을 의미하고 천연 상태의 연초로부터 화학적으로 유리되거나 분리된 펙틴을 포함한다. 요컨대, 유리된 펙틴은 연초구조에 포함되지 않는다. 따라서, 이 말은, 천연에서 발생하는 불용성 원료로부터 유리하여 습득하는데 이용되는 방법에 따라, 유리 펙틴이나 펙틴산 뿐만 아니라, 나트륨, 칼륨 및 암모늄 펙틴산염 및 펙티네이츠 등의 가용성 염과, 칼슘 및 마그네슘 펙틴산염과 펙티네이츠 등의 불용성 염을 포함한다. 이에 대해서는 힌드 일행의 미합중국 특허 3,435,829를 참조하고, 그 내용은 참고삼아 본 명세서에 기재되어 있다.

연초내에 존재하는 펙틴의 알칼리토금속의 가교결합을 끊는 절단제로 연초를 처리할 수 있다. 이들 절단제를 통상 “가교 절단제”나 “펙틴 해리제”라 한다. 가교 절단제로는 오르토인산수소이암모늄이 바람직하다.

다른 유용한 결합제로는 아쿠알론 컴퍼니 제품의 Klucel H 등의 히드록시프로필셀루로스; 다우 케미컬 컴퍼니 제품의 Methocel K4MS 등의 히드록시프로필메틸셀룰로스; 아쿠알론 컴퍼니 제품의 Natrosol 250 MRCS A4M 등의 메틸셀룰로스; 및 허큘스 인코포레이티드 제품의 CMC 7HF와 CMC 7H4F등의 나트륨 카르복시메틸셀룰로스가 있다. 다른 유용한 결합제로는 (옥수수 전분 등의)전분, 구아 검, 뿔가사리, 로커스트 빈 검 및 크산탄 검이 있다.

바람직한 에어로졸 형성물질로는 (글리세린, 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 등의) 다가 알코올, (메틸 스테아레이트, 디메틸 도데칸디오에이트, 디메틸 테트라데카네디오에이트 등의) 모노-, 디-, 폴리-카르복시산의 지방족 에스테르, 론자 인코포레이트드에서 판매하는 Hystar TPF 뿐만아니라 이들의 혼합물이 있다. 예를들면, 글리세린, 트리에틸렌 글리콜 및 Hystar TPF를 혼합하여 에어로졸 형성물질을 조제할 수도 있다. 에어로졸 형성물질은 예컨대 결합제가 프로필렌 글리콜 알기네이트일 경우 그 결합제의 일부로서 제공될 수 있다. 에어로졸 형성물질의 화합물을 사용할 수도 있다.

본 명세서에 제기된 기술을 고려할 때, 에어로졸 형성제와 결합제의 여러가지 적당한 화합물들은 당 기술의 통상의 전문가에 의해 결정될 수 있다고 믿어진다. 예를들어, 이런 화합물은 소정의 에어로졸 형성제를 안정시킬 수 있는 결합제, 바람직하게는 선택된 에어로졸 형성제에 의해 용매화 (또는 가소화)될 수 있는 결합제를 선택하여 만들어질 수 있다.

에어로졸 형성물질로는 휘발성 등이 있는 가향제와 연초향 개질제를 포함할 수도 있다. 적당한 가향제로는 멘톨, 바닐린, 코코아, 감초, 유기산, 하이 프럭토오스 콘 시럽 등이 있다. 레불린산, 레불린산 금속(나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등의)염등의 연초향 개질제를 사용해도 좋다. 흡연제품에 유용한 다른 가향제들은 레핑웰 일행의 흡연제품에 대한 연초향(1972)과 유럽 특허공고 407,792에 설명되어 있다.

필요하면, 본 발명의 기질 화합물에 충전제로서 무기질을 첨가할 수 있다. 이들 무기질들은 흔히 섬유상, 플레이크형, 결정질, 비정질, 속이 빈 형태 또는 입자형을 취한다. 유용한 무기 충전제로는, 탄산칼슘, 황산칼슘 입자, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 퍼얼라이트, 합성 운모, 흑운모, 점토, 내열성 탄소섬유, 산화아연, 도소나이트, 저밀도이고 속이 빈 탄산칼슘구, 유리구, 유리 기포, 내열성 미세 탄소구, 알루미나, 탄소성분을 이용해 뭉쳐진 탄산칼슘, 유기질을 이용해 뭉쳐진 탄산칼슘, 저밀도 처리된 탄산칼슘 등이 있다.

통상, 본 발명의 기질 조성물들은 에어로졸 형성물질을 구성하는 수성 슬러리, 결합제 및 기질 조성물의 다른 성분들을 형성함으로써 제공된다. 그 뒤 이 조성물을 당해 전문가라면 이용할 수 있는 어떤 공정법에 의해서도 궐련이나 여타 흡연제품에 유용한 기질로 성형할 수 있다. 여러 바람직한 방법으로는, (1) 썬연초 충전재 등의 기질에 안정된 에어로졸 형성제/결합제 혼합물을 분무하는 단계; (2) 재구성된 연초종이나 다른 종이 (펄프를 함유하는 재료 등) 등의 고체 기제위에 안정된 에어로졸 형성제/결합제 혼합물의 필름을 프린트하거나 달리 정형하는 단계; (3) 안정된 에어로졸 형성제/결합제 혼합물과 한가지 이상의 충전재, 예컨대 CaCO₃등의 무기 충전재 및/또는 연초 등의 유기 충전재로 구성되는 슬러리를 시트로 성형하고 이 시트 재료를 건조시켜 비교적 건조하고 다루기 쉬운 시트로 형성하는 단계; (4) 비교적 두툼한 슬러리를 하나 이상의 통로나 채널이 들어있을 수 있는 별도의 성형 입자들로 압출하여 표면적을 변화시키는 단계; 및/또는 (5) 원심력을 가하는 등의 방법으로 밀도를 증가시키는 하나 이상의 공정으로 안정된 압출 혼합물을 처리하여 조밀한 제품을 생산하는 단계를 포함한다(화이트의 미국특허 4,893,639 참조).

필요하면, 아세트산칼슘, 탄산칼슘, pH 조절제, 우레아, 아미노산, 염화칼륨 및/또는 수산화칼슘 등의 다른 물질을 성형 슬러리에 첨가할 수도 있다. 분무, 프린팅, 캐스팅, 압출 및/또는 조밀화에 의해 이런 형태의 기질을 형성하는 기술이나 장비는 모두 시중에서 구입할 수 있고 당해 전문가에게는 쉽게 이해될 수 있다.

본 발명의 캐스트 시트형 조성물에 알긴산암모늄 결합제를 사용할 때는, 분쇄제를 첨가하는 것이 바람직할 수도 있다. (오르토인산수소이암모늄, 구연산나트륨, 탄산칼륨, 구연산칼륨, 칼륨 헥사메타포스페이트, 테트라나트륨 피로포스페이트 등의) 분쇄제는 일반적으로 기질 조성물 슬러리내의 유리 칼슘이온을 제어하기에 충분한 양으로 슬러리에 첨가된다.

이렇게 형성된 기질을 상온이나 그보다 약간 높은 온도에서 건조하여 과잉 수분은 배출하지만 필요한 성분, 즉 에어로졸 형성제나 가향 성분 등은 배출하지 않는다. 필요할 경우, 정형처리한 뒤에 칼슘 염의 수용액을 기질에 도포할 수 있다.

본 발명의 가장 바람직한 기질 조성물은 제조 과정에서 첨가되는 어떤 형태의 연초를 포함한다. 이 연초는 연초 추출물, 연초가루, 조각내거나 세분된 연초 엽편, 연초 줄기, 체적을 팽창하거나 부풀린 연초 엽편, 줄기를 절단해 말거나 부풀리게 처리한 연초줄기, 또는 재구성한 연초재료의 형태로 제공될 수 있다.

패그 일행의 미국특허 5,025,812나 패그의 미국특허 5,065,775 및 패그 일행의 미국특허 5,131,414에 설명된 것과 같이 가공된 연초를 이용해도 좋다. 영 일행의 미국특허 5,099,864에 기재된 것과 같은 캐스트 시트 기술을 이용하거나; 또는 토마슨 일행의 미국특허 4,962,774와 영 일행의 미국특허 4,987,906에 기재된 것과 같은 제지기술, 또는 토프트 일행의 미국특허 4,821,749에 기재된 것과 같은 압출기술에 의해; 또는 존슨 일행의 미국특허 5,095,922에 기재된 것과 같은 팽창기술에 의해 재구성된 연초재료를 제공할 수 있다.

본 명세서에 기재된대로 기질로 준비된 썬충전재는 일반적으로 상권지로 감아말은 원통형 두루마리나 연초재료 충전물 형태로 궐련에 포함된다. 당해 전문가에게 잘 알려진 궐련봉 제조기술과 장치를 이용해 상권지로 감은 두루마리 형태로 썬연초 충전재를 제공할 수 있다.

본 발명에 유용한 다른 형태의 연초는 연초종이이다. 예컨대, 킴벌리-클라크 코포레이션에서 P-144-GNA로 판매하는 연초종이를 프라이어 일행의 미국특허 4,807,809의 제2 실시예에 설명된대로 원통형 구간으로 접어말 수 있다.

본 발명에 유용한 다른 형태의 연초로는 세분된 연초재료가 있다. 이런 형태의 연초는 연초가루와 세각 연초엽편이 있다. 통상적으로, 세각된 연초재료는 에어로졸 발생수단내에 배치된 기질에 함유된다. 그러나, 세각된 연초재료를 연료부재에 혼합해도 좋다.

본 발명에 유용한 또다른 형태의 연초로는 연초 추출물이 있다. 연초 추출물은 일반적으로 물, 이산화탄소, 6염화황, 헥산이나 에탄올 등의 탄화수소, 시중에서 구입할 수 있는 프레온 등의 할로탄소 등의 용매 뿐만아니라 기타 유기용매나 무기용매를 이용해 연초재료를 추출해서 생긴다. 연초 추출물로는 분무건조된 연초 추출물, 냉동건조된 연초 추출물, 연초 방향유, 연초 정제, 기타 다른 형태의 연초 추출물이 있다. 적당한 연초 추출물을 제공하는 방법이 뮬러 일행의 미국특허 4,506,682, 로버츠 일행의 미국특허 4,986,286, 패그의 미국특허 5,005,593, 및 뮤노즈 일행의 미국특허 5,131,415와 유럽 특허공고 338,831에 설명되어 있다.

또한, 버나섹 일행의 미국특허 5,016,654에 설명된 것과 같이 향내나는 연초 조성물들도 유용하다. 다른 형태의 연초로는 효소처리된 연초추출물이 있다.

본 발명의 바람직한 기질 조성물의 에어로졸 형성물질의 함량은 적어도 약 15w%이고, 대개는 20w% 이상이며, 가끔은 약 25w% 이상이고, 흔히 약 30w% 이상이며, 때로는 약 40w% 이상이다. 통상, 기질 조성물중 에어로졸 형성물질의 함량은 약 70w% 이하이고, 대개는 약 60w% 이하이다. 또한, 기질 조성물중 결합제의 함량은 약 20w% 이하이고, 바람직하게는 약 3∼15w%이며; 충전 성분의 함량은 약 80w% 이하이고, 바람직하게는 약 40∼75w%이다. 이들 충전 성분으로는 연초가루나 분쇄된 연초 엽편 등의 유기 충전재 및/또는 침전된 탄산칼슘 등의 무기 충전재가 있다.

어떤 때는, 기질 조성물에 원하는 향미성을 주기에 충분한 양의 가향제를 기질 조성물에 첨가할 수 있다. 마찬가지로, 필요할 경우, 열분해된 α-셀룰로스 등의 탄소재를 기질의 총 건조중량을 기준으로 약 10w%까지 기질에 첨가할 수 있다. 그러나, 이런 탄소재는 기질에 필수적인 성분이 아니므로 없어도 된다. 대부분의 흡연제품에 필요한 것은 아니지만, 기질 조성물은 가연성일 수 있고, 또는 다른 가연성 기질과 배합될 수도 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 기질은 (i) 연초(예; 조각조각된 연초 엽편, 분쇄된 연초 엽편, 연초 줄기 조각들, 연초 미분, 연초가루, 또는 연초 추출물인 기타 형태의 가공된 연초), 및 선택적으로 (ii) 무기 충전재를 포함한다. 기질은 또한 그 조성물의 성분들을 유지하기 위해 글리세린 같은 폴리올과 결합제 등의 안정된 에어로졸 형성물질을 비교적 높은 수준으로 함유한다. 특히 바람직한 결합제로는 알긴산암모늄 등의 알긴산염이 있다.

이런 연초함유기질은 또한 그 기질과 밀접해 있는 소정의 방향제(코코아, 감초, 유기산, 멘톨 등)를 포함할 수 있다. 연초함유기질은 수성 슬러리로부터 시트로 캐스트될 수 있고 또는 압출된 형태로 제공될 수 있다. 이런 연초함유기질은 재구성된 연초 형태일 수도 있고, 각각이 궐련의 단독 기질로서 사용될 수 있다. 그렇지 않으면, 이런 연초함유기질을 썬연초 충전제나 무기질 기질 등의 다른 기질과 물리적으로 혼합(예; 배합)하거나 같이 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예로는 기질 조성물에 직접 첨가되는 멘톨 등의 가향제가 있다. 일 실시예에서, 안정된 시트 기질은 약 30-55w%의 연초(조각조각된 연초엽편, 분쇄된 연초엽편, 연초 줄기 조각, 연초 미분, 연초가루, 또는 연초 추출물이나 다른 형태의 가공 연초 등)과, 약 1-25w%, 바람직하게는 약 2-15w%, 가장 바람직하게는 5-8w%의 활성 탄소, 불활성 탄소 또는 이와 비슷한 유기 충전재로된 한가지 이상의 유기충전재의 균질 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 유기충전재나 활성 탄소의 메틸 함량은 약 1-50w%가 바람직하지만, 약 5-30w%이면 더 바람직하다. 기질은 또한 40-90w%의 한가지 이상의 에어로졸 형성물질(글리세린 및/또는 프로필렌 글리콜 등의 폴리올 등)을 함유한다. 기질은 또한 다른 성분들을 안정시켜 가향제 및/또는 에어로졸 형성물질의 이동을 방지하는 역할을 하는 결합제를 약 5-15w%함유한다. 특히 바람직한 결합제로는 알긴산암모늄 같은 알긴산염이 있다.

멘톨을 함유하는 기질은 수성 슬러리를 시트 형태로 캐스트하거나 압출된 형태로 제공될 수 있다. 이런 멘톨 함유 기질은 재구성된 연초 시트 상에 캐스트되거나, 썬연초 충전재와 같은 다른 기질이나 무기질 기질과 물리적으로 혼합(예, 배합)되거나 달리 이용된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 기질 조성물은 어떤 형태의 연초에도, 특히 썬 연초 충전제에 배합되거나 도포될 수 있다. 연초의 형태는 다양하며, 가열건조된 벌리종, 메릴랜드종 및 오리엔탈 연초 뿐만아니라, 희귀하거나 특별한 연초 및 이들의 배합들을 포함할 수도 있다. 이와 같이 썬연초 충전제는 연초엽편: 팽창되거나 부풀린 연초엽편: 절단해 두루마리하거나 부풀리게 처리된 연초줄기: (i) 버나섹 일행의 미국특허 4,887,618과 클랩 일행의 미국특허 4,941,484에 설명된 탈단백질 연초재료, (ii) 힌드 일행의 미국특허 3,353,541과 3,420,241, 힌드의 미국특허 3,386,449와 영 일행의 4,987,906 및 5,099,864에 설명된 인산 함유 재구성 연초재료, (iii) 토마슨 일행의 미국특허 4,962,774와 보그 389페이지에 실린 Tobacco Encyclopedia에 설명된 재구성 연초재료, (iv) 젠트리 일행의 미국특허 5,074,321과 브라운 일행의 5,056,537에 설명된 재구성 연초재료나 이들의 배합물 등의 재구성 연초재료의 형태로 제공될 수 있다.

본 발명의 기질은 여러 궐련제조 공정동안에 일반적인 공정과 마찬가지로 1차 가향과 표면도포 공정을 거칠 수 있다. 예를들어, 궐련의 썬 충전제를 처리할 때 공통적으로 실시되는 바와 같이 기질에 가향제를 도포할 수 있다. 적당한 가향제로는 바닐라, 코코아, 감초, 멘톨 등이 있다. 향미 개질제를 기질에 도포할 수도 있다. 기질 조성물에 레불린산 형태의 향미 개질제를 도포할 수 있는데, 그 양은 기질의 건조 중량을 기준으로 하여 약 0.01∼2%이고, 일반적으로는 0.2∼0.6%이다. 탄산칼륨 형태의 다른 개질제를 기질에 도포할 수도 있는데, 그 양은 역시 기질의 건조 중량을 기준으로 하여 5% 미만이고, 일반적으로는 약 2∼3%이다.

성형한 뒤에 에어로졸 형성물질과 글리세린이나 프로필렌 글리콜 등의 보습제를 기질에 도포할 수 있다. 이들 성분은 1차 가향이나 표면도포 성분들을 도포하는데 일반적으로 이용되는 방식으로 필요한 양만큼 기질 조성물에 도포될 수도 있다. 이론에 구속되기를 원하지는 않지만, 이렇게 첨가된 1차 가향이나 표면도포 성분들은 기질 표면이나 내부의 결합제에 의해 뭉쳐지거나 안정화될 수 있다고 믿어진다.

궐련(또는 흡연제품)의 나머지 성분에도 한가지 형태 이상의 연초를 포함하는 것이 좋다. 예를들면, 연료부재의 내부 및/또는 둘레에 연초를 첨가할 수 있다. 마찬가지로, 여러 형태로 마우스엔드피스 내에 연초를 배치하여 여러가지 맛을 내는 연초 성분들을 에어로졸로 보낼 수 있다. 흡연제품의 여러 구간들에 사용되는 연초의 종류와 형태는 여러가지이고, 가열건조형, 벌리종, 메릴랜드종, 오리엔탈 연초 및 희귀하고 특별한 연초 뿐만아니라 이들의 배합물을 포함한다.

본 발명에 사용된 연료부재는 3가지 기준을 충족해야 한다. 즉, (1) 점화가 용이해야 하고, (2) 약 5-15 모금, 바람직하게는 약 8-12 모금 흡입하는 동안 에어로졸을 발생시키기에 충분한 열을 공급해야 하며, (3) 혐오스럽거나 불쾌한 연초맛을 내지 않아야 한다. 탄소와 결합제, 또는 탄소, 연초 및 결합제를 함유하는 가연성 조성물로 제조된 연료부재가 좋지만, 다른 가연성 조성물을 사용해도 좋다.

필요하면, 탄산칼슘이나 탄산칼슘 덩어리 등의 불연성 충전재를 연료 조성물에 첨가하여, 가연성 재료의 양을 감소시킴으로써 연소하는 동안 연료부재에 의해 생기는 칼로리를 제어하는데 도움을 줄 수도 있다. 충전재의 연료 조성은 대개 약 50w% 미만이고, 바람직하게는 약 30w% 미만이며, 가장 바람직한 것은 약 5-20w%이다. 이에 대해서는 젠트리 일행의 미국특허 5,105,836을 참조하시오.

본 발명에 사용되는 바람직한 연료부재는 탄소재를 함유한다. 바람직한 탄소재의 탄소 함량은 약 60w% 이상인 것이 바람직하지만, 약 70w% 이상이면 더 바람직하고, 약 80w% 이상이면 가장 바람직하다. 향미제, 연초 재료, 충전재(예, 점토나 탄산칼슘), 연소 첨가제, 연소 개질제 등을 연료부재에 첨가할 수도 있다.

연료부재의 밀도는 일반적으로 약 0.5 g/cc이상인 것이 바람직하지만, 0.7 g/cc 이상이면 더 바람직하고 1 g/cc 이상이면 가장 바람직하지만, 통상 2 g/cc는 넘지 않는 것이 좋다. 연소되기 전의 연료부재의 길이는 일반적으로 약 25mm 이하이고, 흔히 약 17mm 이하이며, 일반적으로는 약 10-12mm 또는 그 이하이다.

탄소성 연료부재의 대표적인 조성은 바너지 일행의 미국특허 4,714,082와 유럽특허공고 236,992 및 407,792에 설명되어 있고, 이들은 참고삼아 본 명세서에 기재되어 있다. 다른 대표적인 재료는 PXC 탄소나 PCB 탄소 등의 야자열매 껍질 탄소와, 칼곤 탄소 코포레이션에서 Lot B-11030-CAC-5, Lot B-11250-CAC-115 및 Lot 089-A12-CAC-45로 판매하는 실험용 탄소이 있다.

분쇄된 연초재료, 재구성 연초재료, 열처리 또는 열분해된 연초재료, 셀룰로스 재료, 개질된 셀룰로스 재료 등으로 다른 연료부재를 제조할 수도 있다. 이들 재료의 실례가 미아노 일행의 미국특허 3,931,824와, Noyes Data Corp.의 Tobacco Substitutes(1976)에 설명되어 있다.

바람직한 연료 조성물은 약 60∼99w%의 탄소; 약 1∼20w%의 적당한 결합제; 약 1∼5w%의 암모니아 분리 화합물; 및 유도결합된 플라즈마 분자 방출 분광기(ICP-AES)로 측정해서 약 2000∼20,000ppm의 나트륨(Na)을 함유한다. 연료 조성물의 연소상태에서 암모니아를 분리할 수 있는 화합물로는 우레아, (탄산암모늄, 알긴산암모늄 또는 모노-,디-,트라이-인산암모늄 등의) 무기염이나 유기염; (프롤리노 프럭토오스나 아스파라기노 플럭토오스 등의) 아미노 당; 아미노산, 특히 (글루타민, 글리신, 아스파라긴, 프롤린, 알라닌, 시스틴, 아스파틴산, 페닐알라닌 또는 글루타민산 등의) α-아미노산; 디-, 트리-펩티드; 4차 암모늄화합물 등이 있다.

본 발명의 흡연제품용 탄소성 연료부재는 원하는 형태로 성형되거나 가공되거나 압축성형되거나 압출될 수 있다. 성형된 연료부재에는 채널, 슬롯, 홈 또는 중공 영역이 있을 수 있다.

압출가능한 혼합물을 제공하기에 충분한 물(또는 수성 Na₂CO₃용액)에 95부 이하의 탄소재, 20부 이하의 결합제 및 20부 이하의 연초(예, 연초가루 및/또는 연초 추출물)를 혼합함으로써 바람직한 압출된 탄소성 연료 부재를 제조할 수 있다. 이어서, 이 혼합물을 램형, 나사형 또는 피스톤형 압출기를 이용하여 원하는 갯수의 채널이나 빈공간이 있는 원하는 형태의 압출물로 압출할 수 있다.

필요하면, 한겹 이상의 종이로 된 라이너로 연료부재를 적어도 부분적으로 감쌀 수 있다(제2도 참조). 이렇게 하여, 단열유지재의 내면과 연료 부재 사이에 라이너를 배치한다. 한겹 이상의 라이너는 단열유지재의 길이를 따라 연장되는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 것은, 라이너로 연료부재를 완전히 감싸고 단열유지부재의 내면의 길이 전체에 뻗게 하는 것이다. 연초종이 (예, 킴벌리-클라크사에서 P-2831-189-AA란 제품으로 판매하는 연초/목재펄프 종이) 또는 탄소함유 종이(예, 킴벌리-클라크사에서 P-2540-136E란 제품으로 판매하는 탄소-목재펄프-연초줄기 종이)를 라이너로 하는 것이 가장 바람직하다.

궐련을 이용할 때, (라이너가 있거나 없는) 연료부재를 단열 및/또는 유지 재킷 재료로 감싼다. 단열/유지 재료는 (i) 흡입된 공기가 통과할 수 있기에 적합하고, (ii) 연료부재를 제위치에 유지할 수 있는 형상으로 배치되는 것이 바람직하다. 몇몇 실시예에서, 단열 및/또는 유지 재료는 연료부재 둘레를 조여서, 연료부재를 적절히 위치시키고 미끄럼 끼워맞춤하도록 한다.

본 발명의 궐련에서, 연료부재는 단열 및/또는 유지 재킷에 쏙 들어갈 수 있다. 연료부재의 각 단부에서 돌출하는 재킷의 길이는 여러가지 연소성과 열전달성에 필요한 만큼 길거나 짧다. 재킷의 양단은 연료부재의 양단과 일치할 수도 있고, 또는 연료부재의 각 단부보다 약 0.5∼3mm, 바람직하게는 약 1∼2.5mm, 가장 바람직하게는 1∼2mm 튀어나올 수도 있다.

연료부재를 둘러싸는 단열 및/또는 유지재료의 성분들은 변할 수 있다. 이 재료는 불연성을 갖거나, 연소는 되지만 분해는 되지 않는 재료인 것이 바람직하다. 적당한 재료로는 유리섬유와, 화이트 일행의 미국특허 5,105,838과 유럽 특허 공고 336,690 및 RJR 논문 48∼52 페이지의 supra에 설명된 형태의 다른 재료가 있다.

다른 적당한 단열 및/또는 유지 재료에는 클리어맨 일행의 미국특허 4,756,318과 로슨 일행의 미국특허 5,065,776 및 화이트 일행의 미국특허 5,105,838에 설명된 바와 같은 유리섬유와 연초의 혼합물이 있다.

다른 적당한 단열 및/또는 유지 재료로는 연료부재 둘레를 나선형이나 다른 형태로 감은 접어말은 종이형태의 재료가 있다. 젠트리 일행의 동시출원중인 미국특허 5,105,836에 기재된 바와 같이, 적당한 종이형 재료에는 가공된 종이; 탄소재를 함유하는 종이; 연초함유종이; 목재펄프종이; 황산종이; 목재펄프/탄산칼슘 함유 종이; 탄소재, 목재펄프, 연초 및 충전재 함유종이가 있다. 종이형 재료는 연료부재 둘레에 접어말거나 주름잡힐 수 있고: Hauni-Werke Korber ＆ Co., KG 제품의 KDF-2 연초봉 제조장치나 프라이어 일행의 미국특허 4,807,809에 설명된 장치와 함께 Decoufle s.a.r.b 에서 CU-10이나 CU20S란 제품으로 판매하는 연초봉 제조장치를 이용해 봉으로 접어말고; 프라이어 일행의 미국특허 4,889,143과 래커의 미국특허 5,025,814에 설명된 형태의 장치를 이용해 종이형 시트로 길게뻗은 스트랜드로 제공될 수 있는바, 상기 특허들의 내용을 참고삼아 본 명세서에 기재한다.

종이형 시트 재료의 예로는 킴벌리 -클라크 코포레이션에서 판매하는 P-2540-136-E 탄소종이와 P-2674-157 연초종이란 제품이 있고; 이런 재료의 길게 뻗은 스트랜드(폭은 약 1/32 인치임)는 연료부재의 길이방향으로 뻗는 것이 바람직하다. 썬연초 충전재(예, 약 2w%의 탄산칼륨으로 처리된 가열건조형 썬연초 충전재)로 연료부재를 감쌀 수도 있다. 스트랜드의 갯수와 배치 또는 접어말린 종이의 패턴은 궐련내에 연료부재를 유지하거나 고정하기에 충분히 타이트하다.

제1∼3도에 도시된 바와 같이, 연료부재를 감싸는 단열 및/또는 유지 재료를 상권지로로 감는다. 이 상권지는 1겹 또는 2겹일 수 있고, 통기성이나 재안정성이 변할 수 있다. 이런 특성들을 갖는 종이가 바네스 일행의 미국특허 4,938,238과 5,105,837에 설명되어 있다. 적당한 상권지로는 킴벌리-클라크 코포레이션에서 판매하는 P-850-63-5란 제품이 있다. 이런 상권지의 일부분을 제2의 외측 상권지로 감싼다. 적당한 외측 상권지는 킴벌리-클라크 코포레이션에서 P-850-61-2란 제품으로 판매되는 것이 있다. 또다른 적당한 상권지는 킴벌리-클라크 코포레이션에서 P-3122-153이란 제품으로 판매하는 것이 있다.

외측 상권지는 (통기성이 매우 낮고 화학처리를 하였기 때문에) 연소되지 않는 종이가 바람직하고, 궐련의 끝에 있는 점화단부로부터 약 2∼8mm정도, 바람직하게는 약 3∼6mm 정도는 내측 상권지를 감싸지 않는 것이 바람직하다. 외측 상권지는 에어로졸 발생수단의 적어도 일부분의 길이를 감쌀 수 있다. 외측 상권지는 연료부재가 전단부로부터 어느 유효도 이상 연소되지 않는 것을 도와준다. 필요하면, 연료부재 근처에 사용된 종이들, 특히 연료부재의 비연소부로부터 외측으로 배치된 상권지들을 염화칼슘이나 오르토인산수소이암모늄의 수용액과 같은 연소지연제로 코팅할 수 있다.

본 발명의 가장 바람직한 실시예에서, 연료부재와 기질의 조합체(전단부 조립체로 알려져 있음)를 마우스엔드피스에 부착하지만; 재사용 가능한 물부리와 같은 별도의 마우스엔드피스와 함께 1회용 연료부재/기질 조합체를 사용할 수도 있다. 마우스엔드피스에는 증기화된 에어로졸 형성물질을 흡연자의 입으로 들여보내는 통로가 형성되고; 이런 마우스엔드피스는 증기화된 에어로졸 형성물질에 향미성을 더 첨가할 수 있다. 일반적으로, 마우스엔드피스의 길이는 약 40∼85mm이다.

마우스엔드피스의 길이는, (i) 연료부재의 연소부가 흡연자의 손가락에서 상당히 떨어져 있고; (ii) 뜨거운 증기 에어로졸 형성물질이 흡연자의 입에 도달하기 전에 냉각되기에 충분한 시간을 가질 정도이면 좋다. 에어로졸 발생수단의 바로 뒤의 마우스엔드피스 내에 빈공간을 두면 아주 바람직하다. 예를들어, 흡연제품의 길이를 따라 약 10mm 이상 뻗어 있는 빈공간을 에어로졸 발생수단의 바로 뒤와 썬연초 충전재, 연초종이 또는 충전재 구간의 앞에 배치할 수 있다.

접어말은 연초종이나 썬연초 충전재 등의 구간을 마우스엔드피스에 배치할 수 있다. 이런 구간은 기질 바로 뒤에 배치되거나 약간 떨어져서 배치된다. 특히 에어로졸에 멘톨향을 첨가하려면, 접어말은 탄소종이 구간을 마우스엔드피스에 설치할 수 있다. 안정된 접어말은 탄소종이 구간들은 유럽특허공고 432,538에 설명되어 있다. 필요하면, 수용성 연초 추출물과 밀접해 있는 부직 폴리프로필렌이나 폴리에스테르의 접어말은 웹을 포함하는 구간을 마우스엔드피스에 병합할 수도 있다. 이런 구간에 대해서 세인싱의 미국특허 5,076,295와 세인싱 일행의 5,105,834에 설명되어 있다.

적당한 마우스엔드피스는 일반적으로 에어로졸 형성물질에 대해 불활성이어서, 응축이나 여과의 결과로 에어로졸 손실을 최소화하고, 흡연제품을 흡연할 때 생기는 온도를 견딜 수 있다. 마우스엔드피스의 예로는 American Filtrona Corp.에서 SCS-1이란 제품으로 판매하는 가소화된 셀룰로스 아세테이트 튜브; E.I. duPont de Nemours에서 Kapton이란 제품으로 판매하는 폴리이미드 튜브; 판지 튜브; 및 알루미늄 호일로 안을 댄 지관(紙管)이 있다.

관형의 마우스엔드피스는 궐련의 전단부 조립체, 즉 연료부재와 기질의 조합체와 맞닿도록 배치된다. 마우스엔드피스의 단면 형상과 크기는 전단부 조립체와 기본적으로 동일한 것이 바람직하다. 전단부 조립체와 마우스엔드 구간들의 조합체는 둘레를 감싸는 티핑 종이에 의해 서로 부착된다.

흡연제품의 가장 끝에 있는 마우스엔드 영역에는 심미적인 이유로 필터요소인 팁이 있는 것이 바람직하다. 필터요소는 에어로졸 생성을 거의 방해하지 않는 저효율 필터요소인 것이 바람직하다. 적당한 필터 재료로는 저효율 셀룰로스 아세테이트나 폴리프로필렌 토우, 배플형이나 중공성형된 폴리프로필렌 재료, 접어말은 부직 폴리프로필렌 웹, 또는 접어말은 웹이나 셀룰로스 아세테이트나 종이가 있다. 적당한 필터요소는 프라이어 일행의 미국특허 4,807,809의 실시예 1에 설명된 필터봉 제조장치를 이용하여 킴벌리-클라크 코포레이션에서 PP-100-F란 제품으로 판매하는 부직 폴리프로필렌 웹을 접어말아서 제조할 수 있다.

흡연제품의 전장이나 어느 일부분을 궐련지로 감쌀 수 있다. 제1도에 도시된 형태의 궐련지, 즉 열전도재를 감싸는 궐련지는 흡연하는 동안 공공연히 불꽃을 내어서는 안되고, 흡연성을 제어할 수 있어야 하며, 회색재를 발생시켜야 한다. 이런 형태의 궐련지의 예가 듀로처 일행의 미국특허 4,779,631과 유럽 특허공고 304,766에 설명되어 있다. 적당한 궐련지로는 킴벌리-클라크 코포레이션에서 P-1981-152, P-1981-124, P-1224-63이란 제품으로 판매하는 것이 있다. 흡연제품의 최극단 마우스엔드를 티핑 종이로 감쌀 수 있다. 적당한 티핑 종이로는 “입술에 달라붙지 않는” 물질로 처리된 불통기성 종이이고, 이런 종이는 당해 전문가에게 자명할 것이다.

본 발명의 이해를 돕기위해 다음과 같은 실시예들을 참조하여 더 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것이 아니다. 이 실시예들에 설명된 모든 비율은 다른 언급이 없으면 중량비이고, 온도는 섭씨 온도로 표시되었다.

[실시예 1]

[일반적 기술]

본 발명의 안정된 기질 조성물은 다음과 같은 일반적 기술로 제조된다.

먼저, 알긴산암모늄 등의 결합제를 약 5분 동안 과량의 물과 혼합하여(예를 들면 물:결합제를 약 70:1(부)로 한다) 충분히 수화시킨다. 이어서, 글리세린과 임의의 풍미제 등의 에어로졸 형성물질, 또는 이들 물질의 혼합물을 수성 알긴산 슬러리에 첨가한 다음 휘저어서 균질하게 배합한다. 결합제로서 알긴산암모늄을 사용하면, 필요에 따라, 수성 K₂CO₃등의 한가지 이상의 봉쇄제를 슬러리에 첨가해도 좋다. 끝으로, (필요할 경우) 침전된 CaCO₃및/또는 연초 등의 건조 성분들을 첨가하지만, 이 성분들은 최초에 배합해도 좋다. 수성 슬러리 형태의 균질 혼합물을 얻기 위해서는 계속 휘젓는다.

최종 슬러리에 물을 섞어 희석하여 분무나 프린트 가능한 혼합물로 만든다. 이어서, 이런 혼합물을 썬연초 충전제, 연초종이 시트 등의 적당한 기질 재료에 도포한다. 필요하면, 희석되지 않은 슬러리를 두께 약 0.25∼2.0mm이고 약 50.8 × 76mm의 스트립 형태로 고밀도 폴리에틸렌 시트 등의 적당한 표면위에 캐스트하고 공기건조할 수도 있다. 이렇게 캐스트된 시트를 1인치당 약 32조각으로 조각내어, 썬 충전재 형태로 기질로서 사용하거나, 썬연초 충전재나 다른 기질과 배합하여 최종 기질을 형성할 수 있다.

[실시예 2]

수성 슬러리는 다음과 같은 성분으로 제조된다.

알긴산암모늄 6.0 w%

Kelco HV

글리세린 45.0 w%

K₂CO₃1.0 w%

CaCO₃3.0 w%

연초(미국 배합형) 45.0 w%

이 슬러리를 폴리에틸렌 시트상에 두께 약 1 mm로 캐스트하고, 공기건조하여, 썬연초 충전재와 비슷한 스트립으로 절단한다. 이 기질을 상권지로 감싸고 직경 7.5 mm, 길이 10 또는 15 mm(양쪽 다 기질로서 유용하다)의 구간으로 절단한다.

[실시예 3]

안정된 기질 조성물은 2단계로, 즉 먼저 69.5부의 재구성된 썬연초 충전재 위에 물과 글리세린을 1:1로 혼합한 용액 30.5부를 분무하여 제조된다. 이어서, 처리된 연초를 실험용 Master Heat Gun(와이오밍주 러신시의 Master Appliance Corp.제품으로 모델 넘버 HG-75/B)을 사용해 약 90℃의 공기온도에서 최종 습도가 약 12∼15 % 되기에 충분한 시간 동안 건조한다.

이어서, 99:1의 수성 알긴산암모늄(켈코사의 Amoloid LV)로 이루어진 결합제 용액을 건조된 연초에 분무하여, 1부의 결합제와 99부의 연초 및 글리세린(건조중량 기준)으로 구성되는 기질을 생산한다. 이 혼합물을 약 90℃의 공기온도에서 Master Heat Gun으로 건조하여 최종 습도가 약 8∼12 %인 기질 조성물을 생산한다.

[실시예 4]

69부의 미국 배합형 썬연초 충전제 위에 (분무 가능한 혼합물을 만들기에 충분한 물을 함유하는) 30부의 글리세린과 1부의 Amoloid LV 알긴산암모늄 결합제로 구성되는 수성 혼합물을 분무하는 1 단계 공정으로 안정된 기질을 제조한다. 이어서 처리된 기질을 최종 습도가 약 8∼12 %인 기질 조성물을 제공하기에 충분한 시간 동안 약 90℃의 공기온도에서 실험용 Master Heat Gun을 사용해 건조시킨다.

[실시예 5]

A. 팽창된 연초를 기질 재료로 사용해 실시예 2의 2단계 공정을 반복하여, 30부의 글리세린과 1부의 Amoloid LV 결합제와 69부의 연초로 구성되는 기질 조성물을 형성한다.

B. 기질 재료로서 팽창된 연초를 사용해 실시예 4의 1단계 공정을 반복하여, 30부의 글리세린과 1부의 Amoloid LV 결합제와 69부의 연초로 구성되는 기질 조성물을 형성한다.

[실시예 6]

수성 슬러리를 다음과 같은 성분으로 제조한다.

알긴산암모늄 11 w%

Kelco HV

글리세린 89 w%

이 슬러리를 약 140 w%까지 킴벌리-클라크의 P-3122-109-A16 연초종이 시트에 프린트한다. 프린트된 종이를 약 90℃까지 고온 공기로 건조시켜, 과잉 수분을 제거함으로써, 최종 습도가 약 8∼12 %인 기질 조성물을 제조한다.

이 기질 재료를 상권지로 감싼 다음 직경 이 약 7.5mm이고 길이가 10mm 및 15mm인 구간으로 절단하는데, 이들 2가지 길이 모두 본 발명의 기질로서 사용하기에 적당하다.

[실시예 7]

수성 슬러리를 다음과 같은 성분으로 제조한다.

알긴산암모늄 10 w%

Kelco HV

향미제 18 w%

글리세린 89 w%

이 슬러리를 약 140 w%까지 킴벌리-클라크의 P-3122-109-A16 연초종이 시트에 프린트한다. 프린트된 종이를 약 90℃까지 고온 공기로 건조시켜, 과잉 수분을 제거함으로써, 최종 습도가 약 8∼12 %인 기질 조성물을 생산한다.

[실시예 8]

수성 슬러리를 다음과 같은 성분으로 제조한다.

알긴산암모늄 6 w%

Kelco HV

글리세린 35 w%

CaCO₃23w%

연초(미국 배합형) 35 w%

K₂CO₃1 w%

이 슬러리를 약 0.76 mm의 두께로 폴리에틸렌 시트에 캐스트하여 공기건조시킨 다음 썬연초 충전재와 비슷한 스트립으로 절단한다. 이 기질 재료를 상권지로 감싼 다음 직경이 약 7.5mm이고 길이가 10mm 및 15mm인 구간으로 절단하는데, 이들 2가지 길이 모두 본 발명의 기질로서 사용하기에 적당하다.

[실시예 9]

수성 슬러리를 다음과 같은 성분으로 제조한다.

알긴산암모늄 9.8 w%

Kelco HV

글리세린 39.0 w%

CaCO₃20.0 w%

연초(미국 배합형) 31.2 w%

이 슬러리를 약 1 mm의 두께로 캐스트하여 공기건조시킨다. 이 기질 조성물을 썬 충전재로 조각조각내거나 접어말은 웹으로 만들 수 있다. 썬 충전재나 접어말은 웹으로서의 기질 조성물을 직경 7.5mm의 종이로 감긴 봉으로 만들어서 약 10 mm의 구간으로 절단하여 기질로 사용할 수 있다.

[실시예 10]

수성 슬러리를 다음과 같은 성분으로 제조한다.

알긴산암모늄 6.0 w%

Kelco HV

글리세린 60.0 w%

CaCO₃3.0 w%

볼로 분쇄한

연초(미국 배합형) 25.0 w%

인산수소이암모늄 1.0 w%

향미제(실시예 7 참조) 5.0w%

이 슬러리를 약 1 mm의 두께로 캐스트하여 공기건조시킨다. 이 기질 조성물을 썬 충전재로 조각조각내고 직경 7.5mm이고 길이 10mm 또는 27mm의 봉으로 만드는데, 2가지 길이 모두 기질로서 유용하다.

[실시예 11]

수성 슬러리를 다음과 같은 성분으로 제조한다.

글리세린 80 w%

Kelco HV 20 w%

킴벌리-클라크의 P1976-29-2란 종이로 된 2개의 구간들을 슬러리의 중량을 기준으로 370%와 375%로 캐스트한다(건조중량 기준). 캐스트 시트를 밤새도록 50℃에서 건조하여, 두루말이하거나 절단하거나 스트립으로 조각내어 기질로 사용할 수 있는 기질 조성물을 제공한다.

[실시예 12]

수성 슬러리를 다음과 같은 성분으로 제조한다.

글리세린 80 w%

Kelco HV 20 w%

킴벌리-클라크의 P3122-109-A15의 재구성 연초시트로 된 2개의 구간들을 슬러리의 중량을 기준으로 320%와 240%로 캐스트한다(건조중량 기준). 캐스트 시트를 밤새도록 50℃에서 건조하여, 두루말이하거나 절단하거나 스트립으로 조각내어 기질로 사용할 수 있는 기질 조성물을 제공한다.

[실시예 13]

수성 슬러리를 다음과 같은 성분으로 제조한다.

글리세린 80 w%

Kelco HV 20 w%

알루미늄 호일로 된 구간을 슬러리의 중량을 기준으로 109%로 캐스트한다(건조중량 기준). 캐스트 시트를 밤새도록 50℃에서 건조하여, 두루말이하거나 절단하거나 스트립으로 조각내어 기질로 사용할 수 있는 기질 조성물을 제공한다.

[실시예 14]

수성 슬러리를 다음과 같은 성분으로 제조한다(w% 기준).

알긴산암모늄 13.5 부

Kelco HV

글리세린 81.0 부

멘톨이 30%인

PCB-G 5.5 부

펜실베니아 피츠버그시의 칼콘 탄소 코포레이션 계품인 PCB-G 활성탄소를 볼로 분쇄하여 고체 멘톨이 30 w%인 탄소/멘톨 혼합물을 제조한다. 볼 분쇄공정 동안에 혼합물은 따뜻해져서, 멘톨을 증발시키고, 활성탄소가 멘톨 증기를 흡수한다.

이 슬러리를 약 1 mm의 두께로 킴벌리-클라크의 P-3122-109-A16 종이 위에 캐스트하고 실온에서 건조하여 과잉 수분을 축출한다. 이 기질 조성물을 썬 충전재로 조각조각내거나 접어말은 웹으로 만들 수 있다. 썬 충전재나 접어말은 웹으로서의 기질 조성물을 종이로 감아 직경 7.5mm의 봉으로 만들어서 약 10 mm의 구간으로 절단하여 기질로 사용할 수 있다.

[실시예 15]

4부의 물과 1부의 고체의 비율로 된 수성 슬러리를 다음과 같이 제조한다.

고속 믹서에 약 82℃(180℉)의 물을 붓는다. 이 물에 (10%의 수분을 함유하는) 61.3 w%의 연초 고체를 첨가하여 완전히 혼합한다. 이어서, 이 혼합물에 3.8 w%의 이염기성 인산이암모늄을 첨가하여 약 30 내지 45분 동안 휘젓는다. 그 뒤, 30%의 수산화암모늄 용액 4.2 w%를 첨가하여 다시 30 내지 45분 동안 휘젓는다. 끝으로, 30.7 w%의 글리세린을 첨가하고, 이 혼합물을 10 내지 15분 동안 더 휘젓는다.

이렇게 생긴 슬러리를 약 0.76mm의 두께로 스테인리스강 벨트에 캐스트하여 시트를 형성한다. 스테인리스강 벨트의 밑면에 증기를 쪼이면서 시트의 윗면에 약 93℃(200℉)의 공기를 불어댄다. 이와 같은 가열법에 의하면 에어로졸 형성물질을 분리시키지 않고 시트가 건조된다. 시트를 벨트에서 떼어낸다. 이 시트를 썬충전재로 조각내거나 접어말은 웹으로 만든 다음, 종이로 감싸고 직경 7.5mm 길이 10 내지 15mm의 기다란 기질 구간으로 절단한다.

[실시예 16]

다음과 같은 성분들에 실시예 15를 반복한다.

글리세린 47 w%

연초 고체 47 w%

이염기성 인산이암모늄 3 w%

30% 수산화암모늄 3 w%

[실시예 17]

고속 믹서에 약 82℃(180℉)의 물을 붓는다. 이 물에 (10%의 수분을 함유하는) 32 w%의 연초 고체를 첨가하여 완전히 혼합한다. 이어서, 이 혼합물에 2 w%의 이염기성 인산이암모늄을 첨가하여 약 30 내지 45분 동안 휘젓는다. 그 뒤, 30%의 수산화암모늄 용액 2 w%를 첨가하여 다시 30 내지 45분 동안 휘젓는다.

고체와 물의 비가 1:15인 약 82℃(180℉)의 물에서 4 w%의 알긴산암모늄(Kelco HV)를 활성화시킨다.

이 연초 슬러리에 60 w%의 글리세린을 첨가한 뒤, 활성화된 알긴산 암모늄을 첨가한다. 이 혼합물을 10 내지 15분 동안 고속으로 휘젓는다.

[실시예 18]

다음과 같은 성분들에 실시예 17을 반복한다.

글리세린 60 w%

연초 고체 30 w%

이염기성 인산이암모늄 2 w%

30% 수산화암모늄 2 w%

Kelco HV 6 w%

[실시예 19]

[연료부재 제조]

평균 입경이 12㎛인 72부의 경목 펄프 탄소, 벌리종과 가열건조형과 오리엔트종 연초를 포함하는 약 20부의 배합형 연초가루, 약 200 Tyler 메시 가루, 및 8부의 Hercules 7HF SCMC 결합제를 이용해 길이가 9mm이며 직경이 4.5mm이고 겉보기 밀도가 약 1.02 g/cc인 원통형의 연료부재를 제조한다.

경목펄프 탄소는 활석을 함유하지 않은 그랜드 프레리 캐나디언 (Grande Prairie Canadian) 크라프트지 (kraft paper)를 질소 분위기에서 탄화시키고, 이 크라프트지의 산화를 최소화하기에 충분하게 750℃ 이하의 최종 탄화온도까지 단계적으로 온도를 상승시켜서 제조된다. 이렇게 생긴 탄소재를 35℃ 이하까지 질소상태에서 냉각시킨 다음 평균 입경이 약 12㎛인 미세한 분말로 분쇄한다.

미세하게 분쇄된 경목 탄소를 연초가루, 나트륨 카르복시메틸 셀룰로스 결합제, 및 끈끈한 반죽같은 페이스트 형태의 혼합물을 만들기에 충분한 물과 혼합한다.

이 페이스트를 램형 압출기를 사용해 연료부재로 압출하고, 그 외주변에는 각각 깊이가 약 0.032인치이고 폭이 약 0.016인치 인 5개의 등간격 이격된 슬롯이나 홈을 형성한다. 연료부재를 관통해 종방향으로 이어져 있는 통로의 모양이 제1(a)도에 도시되어 있다. 이 압출물을 공기중에서 건조하여 탄력적인 압출물로 만들고, 9mm 길이로 절단하여 연료부재를 제공한다.

[기질/슬리이브 조립체]

인발가공법을 이용해 알루미늄으로 금속 캡슐을 제조한다. 이 캡슐의 길이는 약 30mm이고, 외경은 약 4.6mm이며 내경은 약 4.4mm이다. 캡슐의 일단(연료부재쪽 단부)은 트여 있고; 다른쪽 단부는 구멍모양의 2개의 슬롯을 제외하고는 막혀 있다. 캡슐의 밀봉단부에 직경 약 4mm의 구멍 하나만 있도록 변형하여 캡슐을 슬리이브로 바꾼다.

실시예 3에서 설명한 기질 조성물로 제조한 직경 약 4.4mm, 길이 약 15mm의 썬연초 충전재 봉을 슬리이브 안에 설치하고, 개방단(즉, 전단부)으로부터 4 내지 5 mm 이상 뒷쪽으로 배치한다.

이어서 슬리이브의 전단부로부터 약 2mm의 깊이까지 연료부재를 삽입한다. 이렇게 하면, 연료부재는 슬리이브의 개방단에서 약 7mm 돌출하고, 기질은 연료부재의 후방에서 약 2 내지 3mm 정도 떨어진다.

[단열 재킷]

길이 15mm, 직경 4.5mm의 플라스틱 관을 역시 길이 15mm의 단열재 재킷으로 둘러싼다. 이런 궐련 실시예에서, 단열 재킷은 2겹의 Owens-Corning C-유리매트로 구성되는데, 이들 유리매트 각각은 재킷 제조기로 압축되기 전에는 두께가 약 1mm이고, 그 뒤에는 약 0.6mm이다. 두겹의 C-유리 사이에 두께 약 0.13mm의 재구성 연초종이 시트를 삽입하고, 두께 0.13mm의 제2 재구성 연초종이 시트로 외측의 유리를 감싼다. 킴벌리-클라크 코포레이션 제품의 P2674-157로 표시된 재구성 연초종이 시트는 배합된 연초 추출물을 함유하는 종이형 시트이다. 재구성 연초 시트의 폭은 정형하기 전에는 내측 시트용은 19mm이고 외측 시트용은 26.5mm이다. 재킷에 싸인 플라스틱 관의 최종 직경은 약 7.5mm이다.

[담배 두루마리]

벌리종, 가열건조형 및 오리엔트종의 썬담배 충전물을 팽창시켜 배합한 것으로 구성된 담배 두루마리를 킴벌리-클라크 코포레이션의 P1487-125 종이로 감싸서, 직경 약 7.5mm이고 길이 약 22mm인 담배 두루마리를 형성한다. 바람직한 담배의 팽창공정에 대해서는 존슨 일행의 미국특허 5,095,922를 참조하시오.

[전단부 조립체]

단열 재킷 구간과 연초봉을 킴벌리-클라크 코포레이션의 P2674-190이란 상권지로 결합하는데, 이 상권지로 담배/유리재킷 구간의 전장 뿐만아니라 연초봉의 전장을 감싼다. 연초봉의 마우스엔드에는 직경 약 4.6mm 정도의 통로를 종방향으로 뚫는다. 이 구멍의 끝은 단열재킷내의 플라스틱 관에 들어가 연결되는 형상으로 된다. 카트리지 립체를 단열재킷과 연초봉의 결합체의 전단부로부터 삽입함에 따라, 그와 동시에 구멍과 이 구멍에 연결된 플라스틱 관을 연초 두루마리의 마우스엔드로 부터 밀어낸다. 카트리지 조립체는 연료부재의 점화단부가 단열재킷의 전단부와 일치할 때까지 삽입된다. 이렇게 된 전단부 조립체의 전장의 약 37mm이다.

[마우스엔드피스]

마우스엔드피스는 느슨하게 접어말은 길이 20mm의 원통형 연초종이 구간과 용융방사(melt-blown)부직 폴리프로필렌의 접어말은 웹으로 된 길이 20mm의 원통형 구간을 포함하는데, 각 구간은 외측 상권지를 포함한다. 각 구간은 프라이어 일행의 미국특허 4,807,809에 설명된 장치를 이용해 제조된 봉을 분할해서 마련된다.

제1 구간은 직경이 약 7.5mm이고 킴벌리-클라크 코포레이션의 P1440-GNA란 연초종이를 느슨하게 접어말은 웹으로 제조되며, 이 구간은 킴벌리-클라크 코포레이션의 P1487-184-2란 플러그 상권지로 둘러싼다.

제2 구간은 직경 약 7.5mm이고 킴벌리-클라크 코포레이션의 PP-100이란 부직 폴리프로필렌을 접어말은 웹으로 제조되며, 이 구간은 킴벌리-클라크 코포레이션의 P1487-184-2란 플러그 상권지로 둘러싼다.

2개의 구간들을 끝을 맞대어 나란히 정렬하고, 미시간주 빅스버그시의 심슨 페이퍼 컴퍼니의 L-1377-196F란 상권지로 각 구간들의 전장을 감싸서 이들 구간을 서로 결합한다. 마우스엔드피스의 길이는 약 40mm이다.

[최종 궐련 조립체]

마우스엔드 조립체와 끝을 맞대어 전단부 조립체를 나란히 정렬시켜, 전단부 조립체의 후단부를 마우스엔드피스의 접어말은 연초종이 구간에 인접하게 한다. 마우스엔드피스 전체와 마우스엔드피스에 접해있는 전단부 조립체의 길이 5mm를 티핑 종이로 감싸서 전단부 조립체를 마우스엔드피스에 결합한다.

[용도]

흡연시, 라이터로 연료부재에 불을 붙여 연료부재를 태운다. 흡연자는 궐련의 마우스엔드를 입술로 문다. 연료부재에서 흡입된 뜨거운 공기는 기질을 통과하면서 안정된 에어로졸 형성제를 휘발시켜 결합제로부터 분리시킨다. 휘발성 물질은 입 안으로 흡입되면서 연초 구간들로부터 향미제를 취한 다음 냉각되어 향미성 있고 눈에 보이는 연기형 에어로졸을 형성한다. 이런 연초향을 띠는 가시적인 에어로졸이 흡연자의 입안으로 흡입된다.

[실시예 20]

[제2도의 궐련]

[연료부재 제조]

제2도에 도시된 것과 거의 같은 형태를 갖는 대칭 연료부재를 다음과 같이 제조한다.

길이 12mm이고 직경 4.8mm이며 겉보기 밀도가 약 1.02 g/cc인 원통형이고 길이방향으로 구분된 연료부재는 평균 입경 12㎛인 약 89.1부의 경목펄프 탄소와 10부의 알긴산암모늄(켈코사의 Amoloid HV) 및 0.9부의 Na₂CO₃를 이용해 제조된다.

경목펄프 탄소는 활석을 함유하지 않은 그랜드 프레리 캐나디언 크라프트지를 질소 분위기에서 탄화시키고, 이 크라프트지의 산화를 최소화하기에 충분하게 750℃ 이하의 최종 탄화온도까지 단계적으로 온도를 상승시켜서 제조된다. 이렇게 생긴 탄소재를 35℃ 이하까지 질소상태에서 냉각시킨 다음 평균 입경이 약 12㎛인 미세한 분말로 분쇄한다.

미세하게 분쇄된 경목 탄소를 알긴산염 결합제와 건식 혼합한 다음, 3%의 탄산나트륨 수용액을 첨부하여, 중량기준으로 최종적으로 0.9부의 Na₂CO₃를 함유하는 압출형 혼합물을 만든다.

일반적으로 직경 약 4.8mm인 원통형 혼합물을 나사형 압출기를 이용해 길이가 각각 약 24인치인 원통형 연료봉으로 압출하는데, 이 연료봉의 바닥은 둥그스름하고 그 원주면에는 6개의 등간격 홈(약 1mm × 1mm)이 길게 형성된다. 압출봉의 초기 습도는 약 32 내지 34 w%이다. 이 압출봉들을 실온에서 약 16시간 동안 건조하여 최종 습도를 7 내지 8 w%로 한다.

다이아몬드를 끝에 붙인 절삭날을 사용해 건조된 원통형 봉의 끝을 다듬어서 길이를 약 22.5인치로 한다. 각각의 연료봉을 끼워서 고정하기에 적합한 채널들이 여러개 형성된 회전드럼에 상기 봉들을 끼운다. 이 봉들을 여러개의 가느다란 고무끈으로 드럼의 채널에 고정한다. 여러개의 얇은 원형 다이아몬드 절삭날이 이격되어 달려 있는 축 옆에서 드럼을 회전시킨다. 이런 절삭날로는 Norton 컴퍼니에서 1AIR로 구입할 수 있는 4인치 직경의 100∼120 그릿 절삭날이 있다. 이 절삭날은 각각의 봉의 길이를 따라 분리된 구간들을 만들고 이 봉을 다음 작업에 맞는 길이로 다듬질하도록 축에 설치된다. 분리된 구간들의 크기는 축을 이동시키거나 사판(斜板)을 이용해 조절된다. 드럼을 계속 회전시킨 다음 봉을 분리해낸다.

이어서 이 봉을 끼워서 유지하기에 적합한 다수의 채널들이 형성된 다른 회전드럼에 절단된 봉을 설치한다. 이 봉들은 여러개의 가느다란 고무끈으로 드럼상의 채널에 고정된다. 이 드럼은, 원하는 위치에서 봉을 절삭하도록 배치된 여러개의 이격된 다이아몬드 절삭날이 달린 드럼 옆에서 회전하여 각각의 연료봉을 형성한다. 드럼을 계속 회전시킨 다음 절단된 연료부재들을 떼어내어 수집통에 모은다.

가공된 연료부재의 길이는 각각 12mm이고, 이 연료부재는 길이 2.5mm인 단부 구간과 길이 1.5mm인 2개의 분리 구간들 및 길이 4.0mm인 중간 구간으로 이루어진다. 이렇게 하여, 분리구간들의 단면적이 단부 구간의 단면적의 약 45%로 된다. 각 연료부재의 중량은 약 165 mg이다.

[전단부 제조]

연료부재를 Owens-Corning C-유리섬유로 감싼다. 이 재료의 성질에 대해 자세한 것은 RJR 논문의 48 내지 52페이지의 supra를 참조하시오. 이어서, 킴벌리-클라크 코포레이션에서 P-2831-189-AA로 판매하는 상권지로 유리섬유를 감싸서, 양단부가 공기 통로로 트여있고 길이는 약 16mm이며 원주가 약 7.5mm인 원통을 만든다.

[기질]

실시예 1∼13에서 설명된 어떤 기질도 본 발명에 성공적으로 사용할 수 있다. 특히 바람직한 기질은 실시예 9에서 설명한 것이다.

[마우스엔드피스]

길이 약 63mm이고 직경 약 7.5mm인 지관(紙管)을 폭이 약 27mm인 종이 웹으로 만든다. 이 종이는 두께가 약 0.012인치이고 기초 중량이 76 파운드인 종이로서 심슨 페이퍼 컴퍼니의 제품 RJR-001을 이용할 수 있다. 물을 기제로 한 에틸렌 비닐 아세테이트 접착제를 이용해 이 종이를 겹치기 이음해서 관으로 정형한다. 가능한한 에어로졸 형성제의 이동을 방지하기 위해, 관의 안쪽으로 약 10mm까지 내면을 Hercules사의 Hercon 70으로 코팅하여 건조시킨다. 이어서, 코팅된 관의 내면을 다시 (방염을 위해) 염화칼슘 수용액으로 코팅하고 건조시킨다.

지관의 코팅단부 안으로 10mm 길이의 기질을 삽입하되, 기질의 전단부를 지관의 전단부에서 약 3mm 튀어나오게 한다. 기질은 마찰 끼워맞춤에 의해 지관내에 단단히 고정된다. 상권지로 감싸인 10mm 길이의 썬연초 충전재 구간을 지관의 반대쪽 단부로 삽입한다. 연초의 후단부가 관의 마우스엔드 단부로부터 약 10mm까지 들어가도록 연초 구간을 관 안으로 삽입한다.

기질 반대쪽의 지관 단부 안으로 원통형 필터요소를 삽입하여 썬연초 충전재 구간에 맞닿게 한다. 필터요소의 길이는 약 10mm이고 원주는 약 24mm이다. 필터요소는 트리아세틴 가소화 셀룰로스 아세테이트 토우(필라멘트당 8.0 디네르; 총 40,000 디네르)를 이용해 종래의 필터 제조법으로 제조되고, 플러그 상권지로 둘러싼다.

[궐련 조립체]

마우스엔드피스와 전단부를 끝이 맞닿게 배치하여, 기질의 전면을 연료부재의 뒷면으로부터 약 3mm에 위치시킨다. 전단부와 마우스엔드피스를 티핑 종이 기능을 하는 상권지로 결합한다. 상권지는 킴벌리-클라크 코포레이션의 P-850-61-2로 구입할 수 있는 저밀도 종이이고, 마우스엔드의 단부로부터 약 3mm 길이만 제외하고 전단부 피스의 전장을 감싼다.

궐련을 피우면 약 10∼12번 빨 때마다 매번 눈에보이는 에어로졸과 연초향(즉, 휘발된 연초성분)이 발생된다. 연료부재는 연소부와 분리부와 만나는 부분까지 연소되고, 이후에는 궐련이 자동소화된다.

[실시예 21]

[연료부재 제조]

길이 12mm이고 직경 4.8mm이며 겉보기 밀도가 약 1.02 g/cc인 연료 부재는 평균 입경 12㎛인 약 78.7부의 경목펄프 탄소, 10부의 알긴산암모늄(켈코사의 Amoloid HV), 1.0부의 Na₂CO₃, 볼로 분쇄된 10부의 미국 배합형 담배 및 0.3부의 연초 추출물을 이용해 제조된다.

미세하게 분쇄된 경목 탄소를 알긴산암모늄 결합제 및 연초와 건식혼합한 다음, 3 w%의 Na₂CO₃수용액을 첨가하여, 중량기준으로 최종적으로 탄산나트륨 레벨이 1부인 압출형 혼합물을 만든다.

일반적으로 직경 약 4.8mm인 원통형 혼합물을 나사형 압출기를 이용해 길이가 각각 약 24인치인 원통형 연료봉으로 압출하는데, 이 연료봉의 바닥은 둥그스름하고 그 원주면에는 5개의 홈(약 1mm × 1mm)이 등간격으로 길게 형성된다. 압출봉의 초기 습도는 약 32 내지 34 w%이다. 이 압출봉들을 실온에서 약 16시간 동안 건조하여 최종 습도를 7 내지 8 w%로 한다. 다이아몬드가 달린 강 절단날을 이용해 건조된 원통형 봉들을 12mm의 길이로 절단한다.

[단열 재킷]

길이 16mm, 직경 4.5mm의 플라스틱 관을 역시 길이 16mm의 단열재 재킷으로 둘러싼다. 이런 궐련 실시예에서, 단열 재킷은 2겹의 Owens-Corning C-유리매트로 구성되는데, 이 들 유리매트 각각은 재킷 제조기로 압축되기 전에는 두께가 약 1mm이고, 정형한 뒤에는 두께가 약 0.6mm이다. 두겹의 C-유리 사이에 킴벌리-클라크의 P-2831-189-AA인 두께 약 0.13mm의 재구성 연초종이 시트를 삽입한다. 킴벌리-클라크의 P-3122-153인 궐련종이로 외층을 감싼다. 재구성 연초종이 시트는 배합된 연초 추출물을 함유하는 종이형 시트이다. 재구성 연초 시트의 폭은 정형하기 전에는 내측 시트용은 19mm이고 외측 시트용은 26.5mm이다. 재킷에 싸인 플라스틱 관의 최종 직경은 약 7.5mm이다.

[전단부 피스]

길이 12mm의 연료부재를 단열 재킷에 삽입하여 길이 16mm의 플라스틱 관을 밀어낸다. 연료부재의 각 끝이 약 2mm 정도 들어가도록 연료부재를 재킷에 배치한다.

[기질]

실시예 1∼13에 설명된 어떤 기질도 본 발명에 성공적으로 사용될 수 있다. 가장 바람직한 기질은 실시예 9에 설명된 것이다.

[지관(紙管)]

두께가 약 0.012인치이과 폭이 약 27mm인 기초중량 76파운드의 심슨 RJR-001 종이 웹으로 길이 77mm이고 직경이 7.5mm인 지관을 만든다. 물을 기제로 한 에틸렌 비닐 아세테이트 접착제를 이용해 RJR-001 종이를 겹치기 이음하여 지관으로 정형한다. 에탄올과 인산을 함유하는 물-기제 에틸렌 비닐 아세테이트 접착제와 함께, Rohm and Haas에서 판매하는 방부제 Kathon LX-1.5로 지관의 내면을 코팅한다. 길이 37mm의 알루미늄 호일 시트로 외경 약 6.75mm의 강봉 둘레를 감싼 다음 호일의 한쪽 모서리가 지관의 한쪽 모서리와 일치하도록 지관의 일단으로 삽입한다. 이어서, 지관의 내면에 입혀진 호일은 남겨놓은채, 강봉을 빼낸다.

[궐련 조립체]

기질의 전면이 지관의 전단부에서 약 10mm에 있도록 호일을 입힌 지관의 일단으로 길이 15mm 직경 7.5mm의 기질을 삽입한다. 이 기질은 마찰 끼워맞춤에 의해 지관 안에 단단히 고정된다. 상권지로 감싸인 길이 12mm 직경 7.5mm의 재구성 연초종이 구간을 지관의 반대쪽 단부로 삽입한다. 이 연초종이 구간을 지관 안으로 밀어넣어 기질의 후단부에 맞닿게 한다. 이어서, 상권지로 감싸인 길이 20mm 직경 7.5mm의 썬연초 충전재 구간을 지관 안으로 삽입하여 재구성 연초종이 구간에 맞닿게 한다. 길이 20mm이고 직경 7.5mm인 폴리프로필렌 웹 필터요소를 썬연초 충전재 구간에 맞닿도록 지관 안으로 삽입한다. 단열 재킷의 안쪽 끝이 기질의 전단부에 맞닿도록 전단부 피스를 지관의 반대쪽 단부로 삽입한다. 이 전단부 피스는 지관의 전단부에서 6mm 이상 바깥쪽으로 튀어나와 있다.

궐련을 피우면, 담배를 10 내지 12번 빨 때마다 매번 눈에 보이는 에어로졸과 연초향(즉, 휘발된 연초성분)이 생긴다. 연료부재는 연소부와 분리부가 만나는 지점까지 연소되고, 그 이후 궐련은 자동소화된다.

당업자라면 본 발명의 관점 및 정신을 벗어남이 없이도 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 명시된 사항에 한정되는 것은 아니며, 이 특허청구범위에 명시된 모든 특징적 사항들은 그들의 대응 균등물을 포괄하여 넓게 해석되어야 할 것이다.

Claims

(a) 탄소성 연료 부재 및 (b) 상기 연료 부재의 후방에 종방향으로 배치되고, 에어로졸 형성물질과 이 에어로졸 형성물질을 안정화시키는 결합제의 혼합물을 포함하는 안정화된 에어로졸 형성 조성물로 이루어진 필름이나 코팅을 갖는 베이스 재료를 포함하는 기질을 포함하고, (i) 상기 베이스 재료는 조각조각내거나 썬 연초 충전재를 포함하고, 또 (ii) 상기 안정화된 에어로졸 형성 조성물중의 에어로졸 형성물질과 결합제의 비가 15:1 내지 40:1 범위인 궐련.
제1항에 있어서, 상기 안정화된 에어로졸 형성 조성물중의 에어로졸 형성물질과 결합제의 비가 25:1 내지 35:1 범위인 궐련.
제1항에 있어서, 상기 조각조각내거나 썬 연초 충전재가 연초, 재구성 연초, 부피 팽창된 연초 또는 연초 종이로 제조된 궐련.
제1항에 있어서, 상기 에어로졸 형성물질이 다가 알코올, 또는 모노-, 디- 또는 폴리카르복시산의 지방족 에스테르를 포함하는 궐련.
제1항에 있어서, 상기 결합제가 알긴산암모늄, 프로필렌 글리콜 알기네이트, 알긴산칼륨 및 알긴산나트륨으로 구성된 군으로부터 선택된 알기네이트를 포함하는 궐련.
제1항에 있어서, 상기 결합제가 연초 펙틴을 포함하는 궐련.
(a) 탄소성 연료 부재 및 (b) 상기 연료 부재의 후방에 종방향으로 배치되고 에어로졸 형성물질과 이 에어로졸 형성물질을 안정화시키는 결합제의 혼합물을 포함하는 안정화된 에어로졸 형성 조성물로 이루어진 필름이나 코팅을 갖는 베이스 재료를 포함하는 기질을 포함하고, (i) 상기 베이스 재료가 시트 또는 웹을 포함하고, 또 (ii) 상기 안정화된 에어로졸 형성 조성물중의 에어로졸 형성물질과 결합제의 비가 3:1 내지 15:1 범위인 궐련.
제7항에 있어서, 상기 베이스 재료가 종이, 금속 호일 및 불활성 플라스틱 필름으로 구성된 군으로부터 선택된 궐련.
제7항에 있어서, 상기 에어로졸 형성물질이 다가 알코올, 또는 모노-, 디- 또는 폴리카르복시산의 지방족 에스테르를 포함하는 궐련.
제7항에 있어서, 상기 결합제가 알긴산암모늄, 프로필렌 글리콜 알기네이트, 알긴산칼륨 및 알긴산나트륨으로 구성된 군으로부터 선택된 알기네이트를 포함하는 궐련.
제7항에 있어서, 상기 결합제가 연초 펙틴을 포함하는 궐련.