KR100390358B1

KR100390358B1 - 담배용 필터와 필터담배

Info

Publication number: KR100390358B1
Application number: KR10-2000-0042774A
Authority: KR
Inventors: 폴 클락; 존 찰톤; 이치로 아토베; 마사노리 고보리나이
Original assignee: 니뽄 다바코 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2003-07-12
Also published as: JP2001046044A; KR20010049874A; ES2225029T3; BR0003473A; EP1072201B1; BR0003473B1; US6422244B1; EP1072201A2; MY118420A; JP3607856B2; TW562657B; EP1072201A3; DE60013974T2; DE60013974D1; CN1282547A; CN1135074C; GB9917819D0

Abstract

본 발명은 원래의 담배 맛과 향기를 손상시키지 않고 더욱 부드러운 끽연감을 줄 수 있는 담배용의 필터와 필터담배를 제공하기 위한 것으로 상기의 담배필터는 통기성의 둘레면과 내부에 3 내지 12개의 축방향통로(12)를 구비한 필터로드(8)를 갖는다. 이들 통로(12)는 로드 직경의 50 내지 70%에 해당하는 직경을 갖는 링에 분포하며 0.1 내지 0.7mm의 직경을 갖는다. 상기 축방향통로(12)의 벽은 통기성을 갖는다. 흡연시에 통로(12)로 유도된 환기공기는 담배로부터의 연기를 희석시킨다.

Description

담배용 필터와 필터담배{Filter for a cigarette and filter cigarette}

본 발명은 담배용 필터와 필터를 사용하는 필터담배에 관한 것이다.

필터의 일단에서 타단으로 연장되는 복수의 축방향홀(axial hole)을 필터내에 갖는 타입의 필터가 알려져있다. 상기의 축방향홀은 필터에 끼워진 튜브(USP 3546325 참조) 또는 열성형(thermoforming)에 의하여 형성된다. 열성형은 레이저 빔(USP 4291712 참조)이나 핀(pin) 형상의 가열 기구를 사용하여 필터의 일부를 녹여서 이루어진다.

이러한 필터에 의해서 연기의 주된 흐름 중의 일부를 필터 처리를 거치지 않고 직접 담배에서 흡연자의 입으로 유도할 수 있다.

최근에 많은 흡연자들은 담배의 원래 맛과 향기의 손실없이 좀 더 부드러운 끽연감(喫煙感)을 좋아하는 경향을 보여왔다. 따라서 필터의 축방향홀을 통해서 흡연자의 입으로 유도되는 연기의 양을 최적으로 조절할 필요가 있다. 그러나 종래의 필터에 존재하는 축방향홀은 연기를 흡연자의 입으로 직접 전달하고 끽연감을 가볍게 할 수 있는 정도에는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 흡연자들에게 담배의 원래 맛과 향기의 손실없이 좀 더 부드러운 끽연감(喫煙感)을 제공하고자 하는 것을 목적으로 하고 있다.

도1은 본 발명에 의한 필터담배의 사시도.

도2는 도1에 도시된 필터담배의 마우스피스(mouthpiece) 끝단(end)을 도시한 도.

도3은 도1에 도시된 필터담배의 단면 일부를 도시한 도.

도4는 필터로 유도되는 환기공기 양의 퍼센트를 나타낸 그래프.

도5는 필터담배의 마우스피스 끝단에서의 흐름 확산 속도를 나타내는 그래프.

도6은 담배용의 다른 필터를 도시한 도.

도7은 담배용의 또 다른 필터를 도시한 도.

[도면중 주요부분에 대한 부호의 설명]

2 …담배, 4 …티핑 용지,

5 …천공 6 …필터,

8 …필터재질, 10 …겉지,

12 …축방향통로, 14 …필터,

16 …필터부, 18 …평면필터,

20 …외부겉지, 22 …숯 필터,

본 발명에 의한 담배필터는 통기성(通氣性)(air permeable)의 둘레면(peripheral surface)을 갖는 필터 로드(rod)를 포함하며 상기 로드의 양단부에 존재하는 개단(開斷)(open end) 간에 연장되는 3 내지 12개의 연속된 통로를 갖고 상기의 통로는 로드 직경의 50 내지 70%에 해당하는 직경을 갖는 링(ring)상에 분포하며 각 통로는 0.1 내지 0.7 mm의 직경과 통기성을 갖는 각 통로의 벽을 갖는다.

통기성의 둘레면을 갖는 상기 필터 로드는 예를 들어 통기성의 원주(circumferential) 겉지(wrapper)에 의해 형성된 로드에 고정된 필터링 재질의 몸체(body)일 수 있다. 또한 주위 겉지가 없이 밀착되고 자기-지지력(self-supporting)이 있으며 구조적으로 안정적인(dimensionally stable) 필터로드일 수 있다. 이러한 예로 상업적으로 이용가능한 접합된 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트로 제조된 NWA 필터와 같이 접촉지점에서 접합된 섬유나 필라멘트에 의해 통기성 로드 형태로 만들어진 것을 들 수 있다. 여기에서 필터로드 자체는 로드 구성(configuration)을 유지하기 위한 겉지가 필요없으나 그럼에도 불구하고 통기성 겉지 즉 복합 필터를 형성하기 위해 길이방향으로 인접한 로드에 결합시키는 겉지 및/또는 필터 담배를 형성하기 위해 담배 로드에 필터로드를 결합시키는 통기성 티핑 오버랩(tipping overwrap)과 함께 제공된다.

필터는 일반적으로 통기성을 갖는 티핑용지(tipping paper)에 의해 담배와 연결된다. 필터담배를 피울때 환기공기는 티핑용지를 통해서 로드내로 유도되고 그후 로드내의 통로로 유도된다. 상기의 통로를 통과하는 연기는 환기공기에 의해 희석되고 흡연자에게 전달된다. 상기와 같이 통로의 직경과 수가 제한되어 있어 환기공기에 의해 희석되는 연기의 양은 흡연자에게 원래의 담배 맛과 향기를 제공하면서도 부드러운 끽연감을 제공할 수 있도록 최적화된다.

상기의 통로는 필터재질을 녹이지 않고 열성형할 수 있도록 증기에 의해 필터재질을 가열하여 제조될 수 있다.

바람직하게는 각 통로는 0.2 내지 0.5mm의 직경을 갖는다. 필터의 축방향 기류저항(air-flow resistance) 즉 필터를 통과하는 흡입저항(resistance to draw, RTD)은 바람직하게는 80 내지 160mmH₂O이다.

상기의 필터는 그 끝에 필터의 전체 길이의 8 내지 60%에 해당하는 2 내지 20mm의 길이와 80mmH₂O/25mm 이하의 RTD를 갖는 팁(tip)을 포함한다. 팁 즉 평평한(plain) 필터 팁은 전체 필터의 RTD를 조절하는 것을 용이하게 한다.

필터내에 반경방향으로 유도되는 환기공기의 양은 바람직하게는 필터로 유도되는 전체 환기공기의 20% 이상 더욱 바람직하게는 70 내지 80%이다. 환기공기의 양을 조절하여 필터를 통해 흡연자에게 전달되는 타르(tar)의 양이 정해질 수 있다.

도1을 참조하면 필터담배는 담배(2)와 티핑용지(4)에 의해 담배(2)의 일단에 연결된 필터(6)를 갖는다. 상기의 필터(6)는 겉지(10)로 필터재질(8)을 원통형으로 감아서 형성된다. 필터재질(8)은 이러한 종류의 필터에 일반적으로 사용되는 재질예를 들어 토우 아세테이트(tow acetate)이다. 원통형의 필터재질(8)에서의 섬유 밀도는 바람직하게는 단면적에 걸쳐서 일정한 것이 좋다.

겉지(10)와 티핑용지(4)는 환기공기가 외부로부터 이들을 통해서 상기의 필터재질(8)내로 유입될 수 있도록 통기성을 갖는다. 일반적으로 겉지(10)는 통기성 용지이고 티핑용지(4)는 도시된 바와 같이 하나의 열 또는 복수의 열로 필터(6)에 분포된 천공(5)을 갖는다.

필터재질(8)은 또한 내부에 필터(6)의 마우스피스 끝단에서 담배(2)로 연장된 축방향통로(12)를 갖는다. 각 통로(12)는 필터재질(8)을 열성형해서 제조될 수 있다. 상기의 열성형 공정은 증기의 열을 이용할 수 있는데 예를 들어 USP 4,022,221에서 그러한 열성형 공정을 이용하여 통로를 형성하는 것을 개시하고 있다. 그러한 공정을 통해 통로(12)는 필터재질(8)을 녹이지 않고 상기의 통로(12)가 통기성의 벽을 갖도록 제조될 수 있다.

필터담배를 피울 때 담배(2)로 부터의 연기중 많은 부분이 필터재질(8)에 의해서 여과되고 여과된 연기의 형태로 흡연자에게 전달된다. 연기의 잔여부분은 여과되지 않은 채 통로(12)를 통해서 흡연자에게 전달된다.

환기공기는 천공(5)과 겉지(10)를 통해서 필터재질(8)내로 유도되고 통로의 벽을 통해서 통로(12)내로 유도된다. 축방향통로(12)를 통해서 통과하는 연기는 환기공기에 의해서 희석되고 희석된 연기는 흡연자에게 전달된다. 담배의 주된 연기는 흡연자에게 직접 전달되지 않고 부드러운 끽연감을 얻도록 흡연자는 여과된 연기와 희석된 연기를 받게된다.

상기의 희석된 연기는 원래의 담배 맛과 향기를 유지한다. 따라서 흡연자는 좀 더 부드러운 끽연감과 함께 담배의 맛과 향기를 즐길 수 있다.

상기의 축방향통로(12)는 원통형 필터재질(8)의 직경(D)의 50 내지 70%에 해당하는 직경을 갖는 링에 분포된다. 흡연자에게 전달되는 희석된 연기는 원래의 담배 맛 또는 향기 그리고 연기양감(量感, feeling of smoke volume)에 크게 영향을 미치는 중요한 인자여서 필터(6)의 마우스피스 끝단으로부터 균일하게 흡입되는 것이 바람직하다. 따라서 도시된 바와 같이 상기의 축방향통로(12)는 원통형 필터재질(8)과 축을 같이 하는 링에서 동일한 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다.

축방향통로(12)의 수는 3 내지 12개일 수 있으나 바람직하게는 용이한 통로형성을 위해서 3개인 것이 좋다.

만일 상기 통로(12)를 위한 확산링의 직경이 필터재질(8)의 직경(D)의 70%를 초과하면 필터재질(8)의 외면과 축방향통로(12) 사이의 간격이 지나치게 얇아서 축방향통로(12)를 형성하는 것이 어렵다. 상기의 직경(D)이 50% 이하이면 상기의 간격이 지나치게 넓어서 환기공기를 통로(12)로 유도하여 내부에서 연기를 희석하는 것이 실질적으로 불가능하다.

도4에 도시된 바와 같이 필터(6)의 외부의 통기성면을 통해서 유도된 환기공기의 내부흐름은 필터재질(8)의 중심으로 갈수록 점차로 감소하여 중심부에서는 환기공기가 전혀 도달하지 않는다. 이러한 이유로 상기 통로(12)로 환기공기를 유도하기 위해서는 상기 직경(D)의 50 내지 70%의 지름을 갖는 링에 통로를 배치할 필요가 있다.

도4의 그래프는 필터담배의 니코틴과 타르의 양을 측정하는 일반적인 자동 흡연 장치를 개선한 장치를 사용하여 측정된 결과를 나타낸다. 상기의 개선된 장치는 필터담배에 불을 붙이지 않은 채로 일반적인 흡연조건하에서 자동으로 필터담배를 흡연할 수 있다. 상기의 자동 흡연은 상기의 천공(5)만을 통과하여 필터(6)내로 유도된 하나의 담배 또는 복수의 담배의 연기로 수행된다. 자동흡연중에 연기는 필터재질(8)내로 흐르고 필터재질은 유도된 연기에 포함된 타르를 포집한다. 필터재질(8)의 단면에 걸쳐서 분포된 타르를 관찰하여 필터재질(8)내로 유도된 환기공기의 내부흐름을 평가할 수 있다.

통로(12)의 직경은 0.1 내지 0.7mm 이어야 한다. 만약 0.1mm 이하이면 통로(12)에서부터의 희석된 연기의 외부흐름은 너무 적어서 흡연자가 원래의 담배 맛과 향기를 즐길 수 없고 더욱이 축방향통로(12)를 열성형하는 것도 어렵다. 만일 0.7mm 이상이면 통로(12)에서부터의 희석된 연기의 외부흐름이 너무 많아서 부드러운 끽연감을 얻을 수 없고 필터(6)의 축방향 기류 저항 즉 흡입저항(RTD)이 지나치게 감소하여 흡연자가 생리학상(physiological) 좋지 않은 느낌을 가질 수 있다. 필터(6)의 RTD는 바람직하게는 80 내지 160mmH₂O 이고 더욱 바람직하게는 100 내지 135mmH₂O 이다. 그러나 3개의 통로(12)가 있을 때 필터(6)의 RTD는 통로(12)의 직경이 0.7mm를 초과하는 경우에 80mmH₂O 보다 지나치게 낮아진다. 상기 통로(12)의 직경은 가장 바람직하게는 0.2 내지 0.5mm 이다.

도5는 상기 필터(6)를 갖는 필터담배를 표준흡연조건하에서 흡입하는 경우에 필터(6)의 마우스피스 끝단에서의 흐름속도의 분포를 나타낸다. 이 그림에서 표시마크 o 와 ◇는 각각 0.28mm와 0.43mm의 직경을 갖는 필터담배의 통로(12)를 나타낸다. 표시마크 △는 축방향통로를 갖지 않는 필터담배를 나타낸다. 상기 필터의 직경(D)는 8mm이고 필터(6)는 4.6mm 직경의 원주에 동일한 간격으로 이격된 3개의 통로(12)를 갖는다.

도5에서 분명하게 나타난 바와 같이 통로(12)를 갖는 필터담배는 축방향통로를 갖지 않는 필터담배보다 높은 흐름속도를 나타낸다. 통로(12)의 직경이 증가함에 따라 내부에서의 흐름속도는 증가한다. 상기 축방향통로(12)의 직경은 표시마크 o 와 ◇로 표시된 직경의 사이 예를 들면 약 0.35mm인 것이 바람직하다.

통로(12)의 전체 단면적은 0.0236 내지 0.472㎟인 것이 바람직하다. 0.35mm의 직경을 갖는 3개의 통로(12)가 있는 경우 전체 단면적은 0.288㎟이다.

하기의 표1은 다양한 종류의 필터(6)의 사양과 RTD를 나타낸다.

구분	축방향통로직경(mm)	축방향통로갯수	축방향통로의확산링(mm)	RTD(mmH₂O)
A	0.40	3	4.4	108
B	0.28	3	4.6	105
C	0.33	4	4.1	105
D	0.26	4	4.3	106
E	0.43	3	4.6	103

필터(6)의 길이는 25mm, 필터재질(8)의 토우(tow) 사양은 5Y/80,000(즉 5 필라멘트 데니어(denier), Y 형상/80,000 전체 데니어; 이것은 앞으로 나타나는 유사한 표현에 적용된다), 그리고 겉지(10)는 24,000CU의 다공성 용지(즉 24,000 Coresta Unit; 이것은 앞으로 나타나는 유사한 표현에 적용된다)이다.

도6은 본 발명에 의한 다른 실시예를 도시한다. 도6의 필터(14)는 상기의 필터(6)와 유사한 필터부(16)와 필터(14)의 마우스피스 끝단으로서 상기 필터부(16)의 일단에 연결된 평면(plain)필터(18)를 갖는다. 필터부(16)와 팁(18)은 외부겉지(20)에 의해서 서로 연결되어 있다. 외부겉지(20)는 필터부(16)용 겉지(10)와 같은 다공성 용지로 만들어진다. 상기 팁(18)은 필터부(16)용 겉지(10)로 만들어진다. 상기 팁(18)은 아세테이트 섬유의 토우로 만들어지고 플러그 겉지(plug wrapper)로 원통형으로 감겨진다.

팁(18)의 길이는 필터(14)의 전체 길이의 8 내지 60% 즉 2 내지 20mm이다. 팁(18)의 RTD는 80mmH₂O/25mm 이하이다. 필터(14)의 전체길이가 예를 들어 25mm인 경우 팁(18)의 길이는 2 내지 15mm, 바람직하게는 5mm 이다.

필터(14)가 마우스피스 끝단에 팁(18)을 갖고 있지만 팁(18)의 RTD가 매우 낮은 경우에는 필터부(16)에 있는 통로를 통과한 희석된 연기가 실질적으로 여과되지 않고 흡연자에게 전달된다. 따라서 필터담배가 흡연되는 경우에 흡연자는 여과된 연기와 실질적으로 여과되지 않은 희석된 연기를 흡입하게 된다. 이로인해 흡연자는 좋은 끽연감을 얻게 된다. 상기의 팁(18)은 또한 필터부(16)의 통로(12)의 내벽에 포집된 타르를 숨기는 장점도 있다.

바람직하게는 상기의 팁(18)은 필터부(16)로부터의 연기 전달의 흐름 속도 분포에 악영향을 주지않기 위해서 가능한한 짧은 것이 좋다. RTD를 줄이기 위해서 팁(18)에 두꺼운 섬유로 된 필터재질을 사용하는 것이 바람직하다. 팁(18)의 필터재질은 예를 들어 8Y/39,000의 토우 사양을 갖는다.

상기의 필터(18)는 또한 필터부(16)과 담배(2)사이에 배치될 수도 있다. 이 경우 도7에 도시된 바와 같이 평면필터(18) 대신에 숯 필터(22)를 사용할 수 있다. 숯 필터(22)는 평면필터(18)에 숯입자를 혼합하여 제조할 수 있다.

다음의 표2는 도6에 도시된 다양한 종류의 필터(14)의 사양과 RTD를 나타낸다.

구분	필터부	팁	전체 RTD(mmH₂O/25mm)
구분	축방향통로의직경(mm)	축방향통로의갯수	전체 RTD(mmH₂O/25mm)	축방향통로의분포링(mm)	RTD(mmH₂O/20mm)	RTD(mmH₂O/5mm)
F	0.43	3	4.3	88	7	93
G	0.27	3	4.3	92	7	98
H	0.33	4	4.3	89	7	100
I	0.27	4	4.0	94	7	103
J	0.26	3	5.0	100	7	110

다음의 표3은 필터 A 내지 J를 갖는 담배의 물성치를 각각 나타내며 이들의 목표 타르치는 1 내지 3mg이다.

구분	담배	타르(T), 니코틴(N)
구분	Vf(%)	RTD(mmH₂O)	T(mg/cig)	N(mg/cig)	CO(mg/cig)	CO/T	흡입횟수
A	807676	747979	1.42.02.2	0.160.220.24	0.81.11.2	0.570.550.55	7.67.17.2
B	787878	777878	1.61.51.5	0.180.160.16	1.00.80.9	0.630.530.60	7.27.27.1
C	747679	797874	2.32.51.7	0.230.260.19	1.11.30.7	0.480.520.41	7.17.07.0
D	828180	737374	1.01.21.3	0.120.150.16	0.60.60.6	0.600.500.46	7.57.27.2
E	787675	767878	1.82.02.2	0.220.220.26	0.90.91.1	0.500.450.50	7.37.17.1
F	777474	687071	2.02.42.4	0.240.280.28	1.11.21.2	0.550.500.50	7.17.07.0
G	797877	686970	1.41.62.0	0.180.180.20	0.80.91.4	0.570.560.70	7.27.07.2
H	767573	717173	2.42.22.7	0.250.260.27	1.61.61.4	0.670.730.52	7.17.27.0
I	807979	686667	1.31.31.5	0.160.160.18	1.01.01.1	0.770.770.73	7.37.17.0
J	808080	697069	1.31.31.6	0.140.140.17	1.01.01.2	0.770.770.75	7.17.37.0
Normal	626864	869094	1.61.92.6	0.190.220.26	1.82.32.6	1.131.211.00	7.07.06.8

사용된 각 담배(2)는 58mm의 길이와 20mg의 타르수준을 갖는다. 표3에서 티핑용지의 통기도는 담배필터의 각 종류마다 다르다.

표3에서 드러난 바와 같이 필터담배 A 내지 통상의(normal) 담배가 동일한 목표 타르 수준을 갖는 경우에 필터담배 A 내지 J는 70 내지 80의 환기공기 퍼센트 Vf를 가지며 이는 일반필터를 갖는 담배에 비해서 높다. 결과적으로 필터담배 A 내지 J는 일반필터를 갖는 담배보다 훨씬 낮은 CO/T 값을 갖는다.

표3에서 목표 타르 수준은 1 내지 3mg이다. 이 값이 약 6mg인 경우 Vf는 감소될 수 있고 20%이상의 값이면 충분하다.

상기와 같은 본 발명의 구성을 통하여 축방향 통로의 직경과 갯수를 조절하여 여과된 연기와 희석된 연기의 혼합량을 최적화할 수 있어 흡연자는 원래의 담배의 맛과 향기를 잃지 않고 더욱 부드러운 끽연감을 얻을 수 있다.

Claims

통기성의 둘레면을 가지며 내부에는 양단사이로 연장되어 연결된 3개 내지 12개의 연결된 통로(12)를 갖는 필터로드를 포함하고 상기의 통로(12)는 로드 직경의 50 내지 70%에 해당하는 직경을 갖는 링에 분포되며, 상기의 각 통로(12)는 0.1 내지 0.7mm의 직경과 통기성을 갖는 벽이 구비된 것을 특징으로 하는 담배필터.
청구항 1에 있어서,

상기의 각 통로(12)는 0.2 내지 0.5mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 담배필터(6).
청구항 1에 있어서,

공기 흐름 저항이 80 내지 160mmH₂O인 것을 특징으로 하는 담배필터(6).
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 필터(6)는 전체 길이의 8 내지 60%에 해당하는 2 내지 20mm의 길이와 80mmH₂O/25mm 이하의 공기 흐름 저항을 갖는 팁이 구비된 것을 특징으로 하는 담배필터(6).
청구항 1에 있어서,

상기의 필터로드는 통기성을 갖는 겉지(10)가 포함된 것을 특징으로 하는 담배필터.
청구항 5에 의한 필터가 통기성 티핑 오버랩을 이루는 겉지(10)에 의해 담배(2)에 부착되는 것을 특징으로 하는 필터담배.
통기성 티핑 오버랩에 의해 청구항 2에 의한 필터(6)가 담배(2)에 부착되는 것을 특징으로 하는 필터담배.
청구항 6 또는 7에 있어서,

상기의 티핑 오버랩을 통해 필터(6)로 들어오는 환기공기의 양이 필터(6)로 들어오는 전체 공기량의 20% 이상인 것을 특징으로 하는 필터담배.
청구항 8에 있어서,

상기의 환기공기가 상기 전체 공기양의 70 내지 80%인 것을 특징으로 하는 필터담배.
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