KR100868590B1 - 비연소형 끽연물품용 탄소질 열원 조성물 - Google Patents

Abstract

비연소형 끽연물품용 탄소질 열원 조성물은, 탄산칼슘을 30∼55중량%의 비율로 함유한다.

Description

비연소형 끽연물품용 탄소질 열원 조성물{CARBONACEOUS HEAT SOURCE COMPOSITION FOR NON-COMBUSTION SMOKING ARTICLE}

본 발명은, 비연소형 끽연물품용 탄소질 열원 조성물에 관한 것이다.

담배는, 담배의 잎을 연소시키는 것에 의해 인간의 미각·후각을 통해서 연기(에어로졸) 중의 향기를 맛보는 향미 발생재의 대표적인 것이다.

최근, 담배 대신 또는 담배에 더하여, 담배의 잎을 연소시키지 않고, 담배의 향끽미나 에어로졸을 즐기기 위한 비연소형 끽연물품이 개발되어 있다. 이들 비연소형 끽연물품은, 선단에 설치한 발열부재인 열원과, 적당한 기재에 향끽미 성분을 유지시킨 향끽미 발생재를 포함하고 있어, 열원과, 향끽미 성분을 포함하는 에어로졸을 발생하는 향끽미 발생재와는, 물리적으로 분리되어 있다. 이 타입의 끽연물품은, 열원을 연소시켜 그 열에 의해 향끽미 발생재를 연소시키지 않고 가열하고, 향끽미 성분을 포함하는 에어로졸을 발생시키는 것이며, 끽연자는 이 에어로졸을 흡인하여 향끽미을 맛본다.

열원으로서는, 한결같이 탄소질 열원이 사용되고 있어, 이 열원의 연소시에 발생하는 일산화탄소의 양을 저감시키기 위한 많은 제안이 되어 있다.

예컨대, 일본국특개평 2-215373호에는, 금속 카바이드, 탄소, 바인더를 포함 하는 열원체가 개시되어 있다. 이 열원체에서는, 금속 카바이드의 입경과 비표면적을 제어하는 것에 의해 열원의 연소율을 향상시켜, 일산화탄소량을 저감시키고 있다. 일본국특개평 2-215373호에는, 금속 질화물, 탄소, 바인더를 포함하는 열원체가 개시되어 있다. 이 열원체에서는, 금속 질화물이 연소에 의해 금속 산화물을 생성하고, 이 금속 산화물이 일산화탄소의 이산화탄소로의 변환을 촉진하는 것에 의해, 일산화탄소량을 저감시키고 있다. 미국특허 제4881556호에는, 카본과 바인더를 포함하는 탄소질 연료 요소가 개시되어 있다. 이 연료 요소에서는, 그 밀도와 형상을 바꾸는 것에 의해 연소성을 높이는 것에 의해 일산화탄소량을 저감시키고 있다. 미국특허 제5595577호에는, 금속 산화물을 포함하는 탄소질 열원이 개시되어 있다. 이 열원에서는, 열원에 퇴적된 금속 산화물에 의해 일산화탄소량을 저감시키고 있다. 미국특허공개US 2004/0173229 A1에는, 초미립자 금속촉매를 포함하는 연소 재료가 개시되어 있다. 이 연소 재료에서는, 금속촉매가 일산화탄소를 이산화탄소에 개변하는 것에 의해 일산화탄소량을 저감시키고 있다. 일본국특개평 10-179112호에는, 카본, 바인더, 비연소성 그라파이트, 및 칼륨을 포함하는 열원 조성물이 개시되어 있다. 이 열원 조성물에서는, 칼륨량을 조절하는 것에 의해 일산화탄소량을 저감시키고 있다.

이들 종래의 탄소질 열원은, 일산화탄소의 저감에 관해 아직 충분한 것은 아니다. 더하여, 일산화탄소의 산화촉매를 사용하는 열원은, 끽연물품에 대한 신뢰성상의 문제가 있다. 또한, 구내로의 일산화탄소량 저감수단으로서, 끽연물품에 부설되는 필터에 벤틸레이션 효과를 갖게 하는 것도 생각할 수 있지만, 이 필터 벤틸 레이션은 공기에 의한 희석에 의해 제품의 향끽미 특징을 크게 변화시킨다.

발명의 개시

본 발명은, 일산화탄소의 산화촉매 등의 첨가물을 이용하는 것에 의한 신뢰성의 문제를 수반하지 않고 열원의 연소에 의해 생기는 일산화탄소의 양을 한층 저감시킬 수 있고, 필터 벤틸레이션에 의한 향끽미의 변화를 수반하지 않는 비연소형 끽연물품용 열원 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 탄산칼슘을 30∼55중량%의 비율로 함유하는 비연소형 끽연물품용 탄소질 열원 조성물을 제공한다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 비연소형 끽연물품용 탄소질 열원 조성물은, 탄산칼슘(입자)을 30∼55중량% 함유한다. 탄산칼슘의 양이 30중량% 미만이면, 일산화탄소 생성량이 효과적으로 감소되지 않는다. 또한, 탄산칼슘의 양이 55중량%를 넘으면, 끽연물품의 퍼프 회수가 현저하게 감소하기 때문에, 실용상 부적당하다.

통상, 본 발명의 탄소질 열원 조성물에는, 탄산칼슘과 카본에 더하여, 탄산칼슘과 카본을 결착시키기 위한 바인더가 포함된다. 바인더의 양은 5∼15중량%인 것이 바람직하다. 바인더의 양이 5중량% 미만이면, 바인더에 의한 결착력이 충분히 발휘되지 않는 경향이 있다. 또한, 바인더의 양이 15중량%를 넘으면, 카본의 양이 감소하는 결과, 열원이 충분히 연소되지 않는 경향에 있다.

바인더로서는, 아르긴산염, 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염, 펙틴 또는 그 염, 및 카라기난 또는 그 염, 구아감 등을 이용할 수 있다.

본 발명의 탄소질 열원 조성물은, 이미 기술한 바와 같이, 30∼55중량%의 탄산칼슘을 함유하는 것이며, 바인더를 더 함유하는 경우를 포함하여, 잔부는 카본이다. 사용하는 카본(입자)의 유래에 특별히 제한은 없고, 기지의 어느 하나의 카본을 이용할 수 있다.

본 발명의 탄소질 열원 조성물은, 탄소질 열원을 사용한 일반적인 끽연물품과 비교하여, 열원의 연소에 의한 일산화탄소 생성량을 60% 이하로 저감할 수 있다.

본 발명의 탄소질 열원 조성물이, 이와 같이 일산화탄소 생성량을 현저하게 저하시키는 기구는 상세하지는 않지만, 본 발명의 탄소질 열원 조성물의 연소온도가 비교적 낮은 것이 하나의 원인으로 되어 있다고 생각된다. 즉, 본 발명의 탄소질 열원 조성물의 연소온도는 1000℃ 이하이다. 일반적으로, 연소온도가 높아지게 될수록 일산화탄소 생성량이 증가하는 것이 알려져 있고, 본 발명의 탄소질 열원은, 그 최고 도달온도가 1000℃ 이하인 결과, 일산화탄소 생성량을 크게 저감시킬 수 있다고 생각된다.

그런데, 본 발명의 탄소질 열원 조성물에 있어서, 탄산칼슘으로서 0.08∼0.15㎛의 입경의 탄산칼슘을 이용했을 경우, 18㎛를 넘는 입경의 탄산칼슘을 이용했을 경우와 비교하여, 흡연 연소중의 일산화탄소 생성량을 더욱 저감할 수 있다. 예컨대, 탄소질 열원 조성물에 있어서의 탄산칼슘의 비율이 동일한 경우에, 입경이 0.08∼0.15㎛의 범위에 있는 탄산칼슘을 이용함으로써, 입경 18㎛를 넘는 탄산칼슘을 이용했을 경우의 일산화탄소 생성량의 50%∼80% 상당량까지 일산화탄소 생성량을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 탄소질 열원 조성물은, 압출성형 등의 성형수단에 의해, 열원으로서 성형할 수 있다.

본 발명의 탄소질 열원 조성물로부터 얻어지는 열원은, 열원과 에어로졸 발생재가 물리적으로 분리되어 설치되어 있는 여러가지의 비연소형 끽연물품의 열원으로서 이용된다

이하, 본 발명의 탄소질 열원 조성물로 이루어지는 열원을 이용한 비연소형 끽연물품의 일례를 도 1을 참조해서 설명한다.

도 1에 나타내는 비연소형 끽연물품(10)은, 가열되어 향끽미 성분을 포함하는 에어로졸을 발생하는 에어로졸 발생 섹션(11)을 갖는다. 이 에어로졸 섹션(11)은, 도 1에 나타내는 예에서는, 제1 에어로졸 발생 부분(111)과 제2 에어로졸 발생 부분(112)으로 구성되어 있다. 제1 에어로졸 발생 부분(111)은, 알루미늄, 스테인레스강 등의 열적으로 안정한 재료로 형성된 원통내에, 예컨대 시트 담배 및 담배살을 충전한 것이며, 제2 에어로졸 발생 부분(112)은, 동일한 원통내에, 예컨대 담배살을 충전한 것이다. 제1 에어로졸 발생 부분(111)과 제2 에어로졸 발생 부분(112)은, 서로 접해서 끽연물품(10)의 길이방향에 위치한다.

에어로졸 발생 섹션(11)의 선단(제1 에어로졸 발생 부분(111)의 선단)에, 본 발명의 조성물로 이루어지는 탄소질 열원(12)이, 에어로졸 발생 섹션(11)과 물리적으로 분리되도록 설치되어 있다. 열원(12)에는, 외부공기를 받아들이기 위한 관통 구멍(121)이 축방향으로 설치되어 있다. 열원(12)은, 통상, 그 외주를, 예컨대 유리울로 이루어지는 내열부재(13)로 둘러싸여 있다. 에어로졸 발생 섹션(11)의 후단(제2 에어로졸 발생 부분(112)의 후단)에는, 통상의 필터(14)를 설치할 수 있다. 에어로졸 발생 섹션(11) 및 필터(14)의 전체 외주와, 내열부재(13)로 둘러싸여진 열원(12)의 일부 외주는, 단열재로 이루어지는 포피재료(15)에 의해 감겨 일체화 되어 있다. 이와 같은 비연소형 끽연물품(10)은, 통상의 궐련의 외관을 가질 수 있다.

도 1은, 비연소형 끽연물품의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 2는, 흡연 연소중의 탄소질 열원 내부의 온도이력 그래프이다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼4, 비교예 1

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 탄산칼슘(12∼55중량%), 바인더(10중량%), 및 카본(잔부;78∼35중량%)을 포함하는 조성물로 이루어지는 탄소질 열원을 성형했다. 이 탄소질 열원을 이용하여 도 1에 나타내는 구조의 끽연물품을 제작하고, 표준 끽연조건하(TIOJ 표준측정법 「제4판」부칙 1)에서 자동 끽연기에 의해 끽연 연소시켜, 그때의 TPM(전체 입상물질) 및 일산화탄소 생성량을 측정했다. 결과를 표 1에 병기한다.

[표 1]

탄산칼슘 함유율과 일산화탄소 생성량 및 최고 연소온도

표 1에 나타낸 바와 같이, 탄산칼슘을 30중량% 이상 함유하는 탄소질 열원을 이용해서 제작한 끽연물품은, 탄산칼슘을 30중량% 미만 함유하는 탄소질 열원을 이용해서 제작한 끽연물품과 비교하여, 대폭적인 일산화탄소 생성량의 저감이 가능해진다. 또한, TPM도, 탄산칼슘을 30중량% 이상 함유하는 탄소질 열원을 이용해서 제작한 끽연물품은, 탄산칼슘을 30중량% 미만 함유하는 탄소질 열원을 이용해서 제작한 끽연물품와 비교해서 감소하는 경향이 있다.

또한, 실시예 1∼3과 비교예 1의 끽연물품에 관하여, 표준 흡연조건하(TIOJ 표준측정법 「제4판」부칙 1)에서 자동 끽연기에 의해 끽연 연소시켰을 때의 탄소열원 내부의 최고 연소온도도 측정했다. 결과를 표 1에 병기한다.

상기 끽연 연소중의 탄소열원 내부의 온도이력을 도 2에 나타낸다. 도 2 중, 곡선(a)은 비교예 1에 관한 결과, 및 곡선(b)는 실시예 1에 관한 결과, 곡선(c)는 실시예 2에 관한 결과, 및 곡선(d)는 실시예 3에 관한 결과이다. 도 2는 각각의 온도이력을 알기 쉽도록 어긋나게 표시하고 있다. 도 2 중 각 곡선에 있어서의 급격한 피크는 퍼프를 나타낸다.

탄소질 열원을 이용한 끽연물품의 흡연 연소중에서, 다만 연소온도가 높아지게 되는 3∼5퍼프 근방에서의 온도는, 탄산칼슘을 30중량% 이상 함유하는 탄소질 열원을 이용했을 경우에는 1000℃ 이하로 된다. 그리고, 표 1에 나타낸 데이터로부터, 연소온도가 1000℃ 이하로 되면, 일산화탄소 생성량이 대폭 저감하고 있는 것이 분명하다.

실시예 5∼10

탄소질 열원 조성물의 성분비율을, 탄산칼슘 40중량%, 바인더 10중량%, 및 카본 50중량%로 고정하고, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 탄산칼슘의 입경을 변화시켜서 열원을 제작했다. 얻어진 탄소질 열원을 이용해서 도 1에 나타내는 구조의 끽연물품을 제작하고, 표준 흡연조건하(TIOJ 표준측정법 「제4판」부칙 1)에서 자동 끽연기에 의해 흡연 연소시켜, 그때의 일산화탄소 생성량을 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

탄산칼슘의 입경(탄산칼슘 함유율 40중량%)과 일산화탄소 생성량

입경이 18㎛ 이상인 탄산칼슘을 함유하는 탄소질 열원을 이용해서 제작한 끽연물품을 끽연 연소시켰을 때의 일산화탄소 생성량을 100%로 하면, 입경이 0.15∼0.08㎛의 범위에 있는 탄산칼슘을 함유하는 탄소질 열원을 이용해서 제작한 끽연물품을 끽연 연소시켰을 때의 일산화탄소 생성량을, 그것의 70∼57.5%로 저감시킬 수 있다. 즉, 탄소질 열원에 포함되는 탄산칼슘의 비율이 같을 경우에, 이 탄산칼슘으로서 입경이 0.15∼0.08㎛의 범위에 있는 탄산칼슘을 이용하면, 일산화탄소 생성량을 더 한층 감소시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 비연소형 끽연물품용 탄소질 열원 조성물에 있어서, 탄산칼슘의 양을 30∼55중량%의 범위내로 설정한다는 단순한 구성을 채용하는 것에 의해, 일산화탄소의 산화촉매 등의 첨가물을 이용했을 때에 생기는 끽연 제품의 신뢰성의 문제, 혹은 필터 벤틸레이션 등 제품설계의 대폭적인 변경에 의해 제품의 향끽미 특징이 변화되는 문제를 회피하면서, 일산화탄소 생성량을 저감시킬 수 있는 탄소질 열원 조성물을 제공할 수 있다.

더 한층의 이익 및 변형은, 당업자에게는 용이하다. 그 때문에, 본 발명은, 그것보다 넓은 측면에 있어서, 여기에 기재된 특정한 기재나 대표적인 태양에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부의 청구의 범위 및 그 균등물에 의해 규정되는 본 발명의 포괄적 개념의 진의 또는 범위로부터 일탈하지 않는 범위 내에서, 여러가지 변형이 가능하다.

Claims (5)

1. 0.08∼0.15㎛의 범위내의 입경을 갖는 탄산칼슘을 30∼55중량%의 비율로 함유하는 비연소형 끽연물품용 탄소질 열원 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 표준 흡연조건하에 있어서, 연소온도가 10OO℃ 이하인 탄소질 열원 조성물.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 바인더를 더 포함하는 탄소질 열원 조성물.
5. 제 4항에 있어서, 상기 바인더를 5∼15중량% 함유하는 탄소질 열원 조성물.

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