KR101482806B1 - 인화성 특성을 감소시키는 확산 감소 흡연 용품용 랩퍼 - Google Patents

Abstract

인화성 특성이 감소된 흡연 용품을 개시한다. 흡연 용품 (10)은 셀룰로오스 섬유 및 충전제를 포함하는 랩퍼 (14)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 충전제는 입자 크기가 약 3.2 마이크로미터 이상이며 랩퍼에 약 20 중량％ 미만의 양으로 존재한다. 또한, 랩퍼는 기초 중량이 약 23 gsm 미만이며 투과도가 약 15 코레스타 내지 약 130 코레스타이다. 이러한 랩퍼가 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 바람직할 경우, 상기에 기재된 특정 랩퍼는 또한 흡연 용품의 인화성 특성을 추가로 감소시키는 인화성 감소 조성물로 처리된 불연속 영역을 함유할 수 있다.

인화성 감소 조성물, 불연속 영역, 충전제, 랩퍼, 흡연 용품

Description

인화성 특성을 감소시키는 확산 감소 흡연 용품용 랩퍼{WRAPPERS FOR SMOKING ARTICLES HAVING REDUCED DIFFUSION LEADING TO REDUCED IGNITION PROCLIVITY CHARACTERISTICS}

<관련 출원>

본 발명은 2007년 2월 23일자로 출원된 미국 가출원 제60/903,018호를 기초로 하며 이를 우선권 주장한다.

흡연 용품의 인화성, 또는 불을 붙인 흡연 용품과 접촉하는 표면을 인화시키는 흡연 용품의 경향을 감소시키는 랩퍼(wrapper)를 갖는 담배를 제조하기 위한 관심이 담배 산업에서 증대되고 있다. 가연 재료와 접촉하는 연소중인 담배에 기인한 화재가 보고되고 있다. 담배 산업에서는 접촉시에 가구, 침구 등에 사용된 재료 및 표면을 인화시키는 담배 또는 다른 흡연 용품의 경향을 감소시키기 위한 타당한 관심이 존재한다.

따라서, 가연 재료 상에 떨어지거나 또는 자유 연소 상태에 놓여질 때 자기 소화되는 경향을 갖는 것은 흡연 용품, 특히 담배의 바람직한 특징이다.

담배 산업에서는, 담배 랩퍼가 담배의 연소 특성에 중요한 영향을 미칠 수 있다는 것이 오랫동안 인식되어 왔다. 이와 관련하여, 담배의 바람직한 자기 소화 경향을 달성하기 위하여, 또는 달리 말하면 담배의 인화성 특성을 감소시키기 위하여 담배 랩퍼를 변화 또는 개질시키려는 다양한 시도들이 당업계에서 행해져 왔다.

종래 기술에는 담배 종이에 막 형성 용액을 도포하여 종이 투과도를 감소시키고 연소 속도를 조절하는 것이 기재되어 있다. 이들 물질이 담배의 길이를 따라 불연속 영역에 도포될 경우 담배는 감소된 기재 인화 경향을 나타내고, 자기 소화되기 쉽고, 보다 높은 흡입(puff) 횟수를 갖는 것으로 나타났다.

예를 들어, 본원에 참고로 인용된 피터슨(Peterson)의 미국 특허 제5,878,753호 및 호탈링(Hotaling) 등의 미국 특허 제5,820,998호에는 막 형성 수용액으로 처리하여 투과도를 감소시킨 흡연 용품 랩퍼가 기재되어 있다. 또한 본원에 참고로 인용된 피터슨의 미국 특허 제5,878,754호에는 비수성 용액 중에 용해된 용매 가용성 중합체의 비수성 용액으로 처리하여 투과도를 감소시킨 흡연 용품 랩퍼가 기재되어 있다.

비록 당업계에서 많은 개선이 이루어졌지만, 인화성 성질이 감소된 담배 랩퍼를 제조하기 위한 개선된 방법에 대한 요구가 여전히 존재한다. 예를 들어, 상기에 기재된 바와 같은 다수의 종래 기술 랩퍼는 흡연 용품에 감소된 인화성 특성을 제공하는 불연속 영역을 포함한다. 랩퍼의 전체 표면 상에서 인화성 특성이 감소된 흡연 용품을 제공할 수 있는 랩퍼가 필요하다. 예를 들어, 랩퍼를 제조한 후에 랩퍼에 추가의 조성물을 도포해야 하는 것에 비해서, 랩퍼를 구성하는데 사용되는 물질에 의해서 흡연 용품의 인화성 특성이 본질적으로 감소된 랩퍼가 구성될 수 있다면 다양한 장점 및 이점을 얻을 수 있을 것이다. 별법으로, 이러한 랩퍼는 랩 퍼를 인화성 감소 조성물로 처리하는 것과 상승효과적으로 조합될 수 있다.

<발명의 개요>

본 발명은 일반적으로 인화성이 감소된 흡연 용품용 종이 랩퍼 및 이러한 랩퍼의 제조 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 종이 랩퍼는 종이 웹으로부터 제조될 수 있다. 종이 랩퍼는 아마 섬유, 연목 섬유, 경목 섬유 및 이들의 혼합물을 함유할 수 있다.

본 발명에 따르면, 랩퍼는 입자 크기가 비교적 큰 충전제를 추가로 포함한다. 예를 들어, 충전제는 중간 입자 크기가 약 3.2 마이크로미터를 초과할 수 있으며, 예컨대 약 3.2 마이크로미터 내지 약 12 마이크로미터일 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 충전제는 입자 크기가 약 3.5 마이크로미터 내지 약 8 마이크로미터, 예컨대 약 3.5 마이크로미터 내지 약 5.5 마이크로미터일 수 있다. 충전제는 임의의 적합한 물질, 예컨대 탄산염 또는 산화물로부터 제조될 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 충전제의 예는 예를 들어 탄산칼슘 및 산화마그네슘을 포함한다.

입자 크기가 비교적 크다는 것 이외에, 충전제는 비교적 적은 양으로 종이 랩퍼에 존재할 수 있다. 예를 들어, 랩퍼는 충전제를 약 20 중량％ 미만, 예컨대 약 10 중량％ 내지 약 16 중량％의 양으로 함유할 수 있다. 또한, 랩퍼는 기초 중량이 비교적 작을 수 있다. 예를 들어, 랩퍼의 기초 중량은 약 23 gsm 미만, 예를 들어 약 18 gsm 내지 약 21 gsm일 수 있다.

본 발명자들은 흡연 용품에 도입될 경우 상기에 기재된 바와 같이 제조된 종 이 랩퍼가 인화성 특성이 감소된 흡연 용품을 생성할 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 상기 랩퍼는 제조될 수 있으며 비교적 일반적인 범위의 투과도를 가지면서 흡연 용품에 인화성 감소 특성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 랩퍼의 투과도는 약 15 코레스타 내지 약 80 코레스타, 예컨대 약 25 코레스타 내지 약 60 코레스타일 수 있다.

본 발명에 따라서 제조된 랩퍼를 함유한 흡연 용품은 ASTM 시험 번호 E2187-04 통과 비율이 약 75％ 이상일 수 있으며, 이는 흡연 용품이 인접 표면을 실질적으로 인화시키지 않는다는 것을 나타낸다. 또한, 이러한 흡연 용품은 흡연 용품의 자유 대기 자기 소화 비율이 약 50％ 미만, 예컨대 약 30％ 미만이다.

임의적이기는 하지만, 일 실시양태에서, 랩퍼는 인화성 감소 조성물로 처리된 불연속 영역을 추가로 포함할 수 있다. 처리된 불연속 영역은 비처리된 영역에 의해서 분리되어 랩퍼 상에 존재할 수 있다. 불연속 영역은 이러한 특정 영역에서 흡연 용품의 인화성을 추가로 감소시키기에 충분한 양의 인화성 감소 조성물을 함유할 수 있다. 예를 들어, 처리된 영역은 콜(coal)이 연소되어 처리된 영역으로 진입할 때 흡연 용품의 연소 콜에 산소를 감소시킴으로써 인화성을 추가로 감소시킬 수 있다.

인화성 감소 조성물은 임의의 적합한 물질로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 인화성 감소 조성물은 랩퍼에 도포되는 셀룰로오스 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 인화성 감소 조성물은 막 형성 물질을 포함할 수 있다. 막 형성 물질은 예를 들어 알기네이트, 예컨대 나트륨 또는 칼륨 알 기네이트를 포함할 수 있다. 그러나, 다양한 다른 막 형성 물질을 사용할 수 있음을 이해해야 한다. 다른 막 형성 물질은 예를 들어 구아 검, 펙틴, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 셀룰로오스 유도체, 예컨대 에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 전분 및 전분 유도체를 포함할 수 있다.

인화성 감소 조성물은 다양한 방법에 따라서 종이 랩퍼에 도포될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 예컨대 플렉소그래피, 직접 그라비어 인쇄 및 오프셋 그라비어 인쇄를 사용하여 종이 상에 인쇄될 수 있다.

일 실시양태에서, 인화성 감소 조성물에 의해서 형성된 불연속 영역은 흡연 용품을 따라서 길이방향으로 배치된 원주형 밴드 형상이다. 밴드들은 폭이 약 3 mm를 초과할 수 있으며, 예컨대 약 4 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 밴드들은 서로 약 5 mm 내지 약 50 mm, 특히 약 10 mm 내지 약 40 mm의 거리로 이격되어 있을 수 있다.

종이 랩퍼에 도포되는 인화성 감소 조성물의 양은 특정 분야 및 각종 인자에 좌우된다. 예를 들어, 조성물은 처리된 영역 내에서 랩퍼의 중량을 기준으로 약 1 중량％ 내지 약 30 중량％의 양으로, 특히 약 2 중량％ 내지 약 20 중량％의 양으로 랩퍼에 도포될 수 있다.

종이 랩퍼에 도포될 때 인화성 감소 조성물은 수용액 중에 함유될 수 있거나 비수성 용액 중에 함유될 수 있다. 비수성 용액 중에 함유되는 경우, 예를 들어 알콜이 존재할 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 양태들을 이하에서 보다 상세하게 논의한다.

통상의 당업자에게 최적의 양태를 포함하는 본 발명의 완전하고 가능한 내용들을 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 명세서의 나머지 부분에서 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라서 제조된 흡연 용품의 일 실시양태의 투시도이며,

도 2는 본 발명에 따라서 제조된 흡연 용품의 또다른 실시양태의 분해도이다.

본 명세서 및 도면에서 도면 부호가 반복적으로 사용되는 것은 본 발명의 동일하거나 또는 유사한 특징부 또는 요소들을 나타낼 의도이다.

이제 본 발명의 실시태양들을 상세하게 살펴보고, 그의 하나 이상의 예를 이하에 기재한다. 각 예는 본 발명의 제한이 아닌, 본 발명의 설명의 방식으로 제공된다. 사실, 본 발명의 범주 또는 사상에서 벗어나지 않으면서 본 발명에 다양한 변형 및 변화를 행할 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 일 실시양태의 일부분으로 예시되거나 또는 설명된 특징부가 다른 실시양태에 사용되어 추가의 실시양태를 만들 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 이들의 등가물의 범주 내에 속하는 이러한 변형 및 변화들을 포함하는 것을 의도한다.

본 발명을 설명할 목적으로, 본 발명의 실시양태 및 원리들이 담배와 관련하여 논의될 것이다. 그러나, 이것은 단지 본 발명을 설명하려는 목적이며 본 발명을 단지 담배로 한정하는 것을 의미하지는 않는다. 임의의 적합한 유형의 흡연 용품이 본 발명의 범주 및 사상 내에 속한다.

본 발명은 인화성 조절 특성이 개선된, 흡연 용품 및 흡연 용품용 랩퍼에 관한 것이다. "인화성"은 연소되는 담배가 가연성 기재 상에 떨어지거나 또는 다른 방식으로 놓여질 경우 가연성 기재를 인화시키는 흡연 용품 또는 담배의 경향의 척도이다. 담배의 인화성에 대한 시험은 NIST (National Institute of Standards and Technology)에 의해 확립되어 있고, 일반적으로 "모크 업(Mock-up) 인화 시험"이라 지칭된다. 이 시험은 연소되는 담배를 가연성 시험 직물 상에 위치시키고, 시험 직물을 인화시키는지, 직물의 보통의 목탄 라인(char line)을 넘어서 시험 직물을 연소시키는지, 직물을 인화시키지 않고서 그의 전체 길이가 연소되는지 또는 시험 직물을 인화시키거나 그의 전체 길이가 연소되기 전에 자기 소화되는 지에 대한 담배의 경향을 기록하는 것을 포함한다.

인화성에 대한 다른 시험은 10층의 여과지를 사용하는 ASTM 시험 번호 E2187-04인 "담배 소화 시험"으로 지칭된다. 담배 소화 시험에서는, 불을 붙인 담배를 10층의 여과지에 위치시킨다. 담배가 자기 소화되는 경우, 담배는 시험을 통과한다. 그러나, 담배가 여과지 상에서 그의 단부로 모두 연소되는 경우, 담배는 시험을 통과하지 못한다. 본 발명에 따라서 제조된 흡연 용품은 이들 시험 중 하나 또는 둘 모두를 통과하도록 고안될 수 있다.

상기 시험들 이외에, 인화성 특성이 감소된 흡연 용품은 또한 전형적으로 "자유 대기 자기 소화" (FASE)에 대해 시험된다. 자유 대기 자기 소화 시험 동안, 흡연 용품은 흡입되지 않고 인접 표면 상에 위치되지 않으면서 (핀으로 고정되면서 배기 후드 내의) 자유 대기에서 연소하게 된다. 대부분의 분야에서, 흡연 용품은 자유 대기에서 연소되게 둘 경우 자기 소화되지 않으면서 모크 업 인화 시험 또는 담배 소화 시험을 통과하는 것이 바람직하다. 따라서, 보다 낮은 FASE 비율이 바람직하다. 본 발명의 원리에 따라서 구성된 흡연 용품은, 인접 표면 상에 위치될 경우 자기 소화되게 구성되며, 인화성 특성을 감소시킨 다수의 종래 기술 제품에 비해서 낮은 FASE 비율을 가질 수 있다는 이점이 있다.

일반적으로, 본 발명은 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시킬 수 있는 특별하고 바람직한 구성을 갖는 랩퍼에 관한 것이다. 인화성이 특정 영역에서만 감소된 다수의 종래 기술 랩퍼 구성에 비해서 전체 랩퍼가 흡연 용품의 인화성을 감소시킨다는 이점이 있다. 또한, 이하에 상세하게 기재될 바와 같이, 랩퍼는 통상적인 투과도를 가지며 흡연 용품의 맛, 연기 전달, 외관 등의 다른 특성에 악영향을 미치지 않으면서 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.

랩퍼는 입자 크기가 비교적 큰 충전제를 랩퍼에 혼입시킴으로써 본 발명에 따라서 제조된다. 과거에, 본 발명자들은 랩퍼 내에 비교적 큰 입자를 혼입시킴으로써 담배용 종이 랩퍼의 연소 속도가 감소될 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제6,568,403호는 담배 연소 속도의 감소를 위한 종이 랩퍼에 관한 것이다. 상기 403 특허에는 종이 내의 총 충전제 수준이 약 20 중량％ 내지 약 45 중량％일 수 있다고 언급되어 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시양태에서, 랩퍼는 입자 크기가 비교적 큰 충전제를 약 20 중량％ 미만의 수준으로 함유하도록 구성된다. 이러한 랩퍼가 다양한 장점 및 이점을 제공하는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 본 발명자들은 일부 실시양태에서 충전제 수준이 약 20 중량％를 초과할 경우, 자유 대기 중에서 연소되도록 둘 경우 흡연 용품이 자기 소화되는 경향이 있어서 허용할 수 없는 FASE 비율을 가질 수 있다는 것을 발견하였다. 이와 관련하여, 본 발명은 인화성 감소 특성이 상당히 개선되었을 뿐만 아니라 허용가능한 FASE 비율을 갖는 흡연 용품용 랩퍼에 관한 것이다. 또한, 랩퍼는 흡연 용품의 맛 또는 흡입 횟수 등을 포함한 흡연 용품의 다른 특성에 악영향을 미치지 않는 성질을 갖도록 고안될 수 있다.

본 발명에 따라서 제조된 랩퍼는 일반적으로 입자 크기가 비교적 큰 충전제와 혼합된 셀룰로오스 섬유를 함유한다. 셀룰로오스 섬유는 예를 들어 아마, 연목 섬유, 경목 섬유 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 충전제는 예를 들어 입자 크기가 약 3.2 마이크로미터 이상일 수 있다. 예를 들어, 충전제는 입자 크기가 약 3.2 마이크로미터 내지 약 12 마이크로미터, 예컨대 약 3.5 마이크로미터 내지 약 8 마이크로미터, 예컨대 약 3.5 마이크로미터 내지 약 5.5 마이크로미터일 수 있다. 비교를 위해서, 지금까지 랩퍼에 혼입하는데 통상적으로 사용된 충전제는 일반적으로 입자 크기가 2 마이크로미터 미만이었다. 본원에서 사용된 충전제의 중간 입자 크기는 미국 조지아주 노르크로스에 소재한 마이크로메리틱스 인스투르먼트 코퍼레이션(Micromeritics Instrument Corporation)에서 시판되는 세디그래프(SEDIGRAPH)와 같은 임의의 적합한 입자 크기 분석기를 사용하여 측정된다.

입자 크기가 비교적 큰 충전제를 사용하는 것 이외에, 랩퍼 내의 총 충전제 적재량은 통상적인 충전제 수준에 비해서 감소될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따라서 제조된 랩퍼는 충전제를 약 20 중량％ 미만, 예컨대 약 10 중량％ 내지 약 16 중량％ 양으로 함유할 수 있다. 예를 들어, 특정 일 실시양태에서, 랩퍼 내의 충전제 적재량은 약 11 중량％ 내지 약 13 중량％일 수 있다.

일반적으로, 크기가 적절한 임의의 적합한 충전제가 랩퍼 내에 혼입될 수 있다. 대다수의 분야의 경우, 예를 들어 충전제는 백색이다. 충전제는 예를 들어 탄산염 또는 산화물을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 충전제 입자의 특정 예는 탄산칼슘, 산화마그네슘 및 이들의 혼합물을 포함한다.

일부 분야에서, 랩퍼의 기초 중량은 비교적 작다. 예를 들어, 랩퍼의 기초 중량은 약 23 gsm 미만, 예컨대 약 21 gsm 미만일 수 있다. 예를 들어, 특정 일 실시양태에서, 랩퍼의 기초 중량은 약 18 gsm 내지 약 21 gsm일 수 있다.

본 발명에 따라서 제조된 랩퍼는 흡연 용품의 인화성 특성을 여전히 감소시키면서 통상적인 랩퍼와 다소 유사한 종이 투과도를 갖도록 고안될 수 있다는 이점이 있다. 예를 들어, 랩퍼의 투과도는 약 200 코레스타 미만, 예컨대 약 15 코레스타 내지 약 120 코레스타일 수 있다. 랩퍼의 투과도는 특정 분야용으로 고안될 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어 랩퍼의 투과도는 약 18 코레스타 내지 약 80 코레스타, 예컨대 약 30 코레스타 내지 약 80 코레스타, 예컨대 약 35 코레스타 내지 약 75 코레스타일 수 있다.

알 수는 없지만, 본 발명자들은 본 발명에 따른 랩퍼 내에 혼입될 경우 입자 크기가 비교적 큰 충전제가, 흡연 용품에 불을 붙일 때 랩퍼를 통해서 산소가 확산되는 것을 방지하지만 통상적인 수준과 유사한 종이 투과도를 유지시킨다고 생각한다. 보다 구체적으로는, 큰 입자가 흡연 용품에 불을 붙일 때 연소 콜로의 산소 확산용 통로를 더 적게 제공하면서 투과도를 높일 수 있도록 종이에 보다 큰 기공 크기를 형성한다고 생각된다. 연소 콜로의 산소의 확산을 제한함으로써, 랩퍼는 용품의 인화성 특성을 효과적으로 감소시킨다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따라서 제조된 흡연 용품 (10)의 일 실시양태가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 흡연 용품 (10)은 랩퍼 (14) 내에 담배 컬럼 (12)를 포함한다. 일반적으로, 담배 컬럼 (12)는 임의의 적합한 담배 물질을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 담배 물질은 황색종(flue-cured) 담배, 벌리종(burley) 담배, 터키종(Turkish) 잎담배, 향(aromatic) 담배, 재생 담배(reconstituted tobacco sheets) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 담배 물질은 담배 가루, 담배 라미네이트(laminate), 담배 각초(cut-filler), 부피 팽창성(volume-expanded) 담배, 스크랩(scrap) 담배, 담배 줄기 및 대, 모든 잎 형태의 담배를 포함할 수 있다.

담배 충전제의 패킹 밀도는 특정 용도에 따라 다를 수 있다. 일반적으로, 예를 들어, 담배 충전제의 패킹 밀도는 약 150 mg/cm³ 내지 약 350 mg/cm³, 예컨대 약 200 mg/cm³ 내지 약 320 mg/cm³일 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어, 패킹 밀도는 약 240 mg/cm³ 내지 약 280 mg/cm³일 수 있다.

담배 물질 이외에, 담배 컬럼 (12)는 또한 결합제, 무기 충전제, 탄소, 탄화 물질, 활성 탄소 및 다른 성분을 비롯한 각종 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 가열시 분해되어 산소를 방출하는 각종 성분을 담배 컬럼 (12)에 첨가할 수 있다.

랩퍼 (14)는 상기에 기재된 바와 같이 중간 입자 크기가 약 3.2 마이크로미터 이상인 충전제를 함유한다. 랩퍼는 인화성 특성이 개선된 흡연 용품 (10)을 제공한다.

도시된 바와 같이, 흡연 용품 (10)은 필터 (26)을 추가로 포함할 수 있다. 필터 (26)은 담배 컬럼 (12)의 한 단부에 부착된다. 그러나, 다른 실시양태에서 필터가 필수적인 것은 아닐 수 있음을 이해해야 한다.

인화성 감소 특성을 나타내는데 사용될 수 있는 한 척도는 연소 모드 지수(Burn Mode Index)이다. 연소 모드 지수를 측정하는 시험은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,739,775호 (햅플(Hampl))에 설명되어 있다.

일반적으로, 본 발명에 따라서 제조된 랩퍼는 임의의 바람직한 연소 모드 지수 (BMI)를 갖도록 제조될 수 있다. 랩퍼 (14)는 일반적으로 랩퍼의 전체 표면적에 걸쳐서 균일한 연소 모드 지수를 갖는다는 이점이 있다. 일반적으로, 랩퍼 (14)의 연소 모드 지수는 약 8 cm^-1 미만, 특히 약 5 cm^-1 미만일 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 랩퍼 (14)의 BMI는 약 1 cm^-1 내지 약 3 cm^-1일 수 있다.

궁극적으로, 도 1에 도시된 바와 같은 흡연 용품 (10)은 모크 업 인화 시험 또는 담배 소화 시험을 통과하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따라서 제조된 흡연 용품은 ASTM 시험 번호 E2187-04 통과 비율이 약 75％ 이상, 예컨대 약 90％ 이상일 수 있으며, 일 실시양태에서는 그 비율 100％일 수 있다.

흡연 용품 (10)은 또한 흡연 용품이 자유 대기 연소 상태에 놓일 때, 예컨대 흡연 용품이 들려져 있고 흡입되지 않을 때 또는 담배 용품이 재떨이에 놓여 있을 때 자기 소화되지 않도록 구성되면서 인화성 감소 특성을 가질 수 있다는 이점이 있다. 예를 들어, 흡연 용품 (10)은 또한 자유 대기 자기 소화 비율이 약 50％ 미만, 예컨대 약 30％ 미만, 예컨대 약 10％ 미만일 수 있다.

본 발명의 랩퍼는 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시키기 위해서 그 자체로 사용될 수 있거나 또는 화학적 처리와 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 랩퍼 상의 불연속 영역은 처리된 영역 내에서 흡연 용품의 인화성 특성을 추가로 감소시키기 위해서 인화성 감소 조성물로 처리될 수 있다.

예를 들어, 도 2를 참고하면, 본 발명에 따라서 제조된 흡연 용품 (10)의 별법의 실시양태가 도시되어 있다. 마찬가지로, 도 1과 비교하여 유사한 요소들을 나타내도록 도면 부호를 사용하였다.

도시된 바와 같이, 흡연 용품 (10)은 랩퍼 (14)로 감싸진 담배 컬럼 (12)를 포함한다. 바람직할 경우, 흡연 용품 (10)은 필터 (26)을 추가로 포함할 수 있다.

이 실시양태에서, 흡연 용품 (10)은 인화성 감소 조성물로 처리된 불연속 영역 (18)을 추가로 포함한다.

도 2에 도시된 일 실시양태에서, 처리된 영역 (18)은 원주형 횡단 방향 밴드 (24)로 규정된다. 밴드 (24)는 흡연 용품 (10)의 길이를 따라서 서로 길이방향으로 이격되어 있다. 밴드 (24)는 도 2에서 음영으로 표시되어 있다. 그러나, 처리된 영역이 형성된 흡연 용품에서 본질적으로는 식별불가능할 수 있음을 이해해야 한다. 달리 말하면, 흡연자는 랩퍼 (14)가 불연속 영역 (18)로 처리되어 있다는 것을 임의의 바깥쪽 표시로부터 구별할 수 없을 수 있다. 이와 관련하여, 처리된 영역 (18)은 비처리된 영역 (28)과 본질적으로 동일한 평활하고 편평한 텍스쳐를 가질 수 있다.

밴드 (24)들의 폭 및 간격은 다수의 변수, 예컨대 랩퍼 (14)의 초기 투과도, 담배 컬럼 (12)의 밀도 등에 좌우된다. 밴드 (24)는 바람직하게는 콜을 소화시키기에 충분한 길이 또는 기간 동안 산소가 연소되는 콜로 가는 것을 제한할 수 있는 폭을 갖는다. 달리 말하면, 밴드 (24)가 너무 좁을 경우, 연소되는 콜은 자기 소화되기 전에 밴드 (24)를 가로질러 연소될 것이다.

밴드 (24)들 사이의 간격 또한 많은 변수들 중의 한 인자이다. 간격은 처리된 영역 (18) 내로 콜이 타들어가기 전에 기재를 인화시키기 충분한 시간 동안 담배가 연소될 수 있을 정도로 커서는 안된다. 밴드 (24)들 사이의 간격은 또한 연소되는 콜의 열관성(thermal inertia) 또는 콜이 자기 소화되지 않고 처리된 밴드 (24)를 가로질러 연소될 수 있는 능력에 영향을 미친다. 밴드 간격은 임의의 수의 변수들에 의해 결정되는 임의의 적합한 폭일 수 있음을 이해해야 한다. 대부분의 용도의 경우, 흡연 용품은 1 내지 약 3개의 밴드들을 함유할 수 있다.

처리된 영역을 본 발명에 따라서 제조된 랩퍼와 함께 사용하는 경우, 밴드의 수, 밴드의 폭 및 밴드들 사이의 간격은 성능의 최적화를 위해 변경될 수 있다. 예를 들어, 랩퍼 (14)가 고유한 인화성 감소 특성을 가지기 때문에, 처리된 영역은 비교적 좁을 수 있다. 예를 들어, 각 밴드의 폭은 약 10 mm 미만, 예컨대 약 5 mm 미만, 또는 심지어는 약 3 mm 미만일 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 밴드의 폭은 약 0.5 mm 내지 약 4 mm, 예컨대 약 1 mm 내지 3 mm 미만이다.

밴드들 사이의 간격 또한 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 간격은 약 5 mm 내지 약 50 mm, 예컨대 약 10 mm 내지 약 40 mm일 수 있다.

본 발명에 따른 랩퍼에 도포되는 인화성 감소 조성물은 특정 용도 및 목적하는 결과에 따라서 다양할 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어 인화성 감소 조성물은 랩퍼의 제조 동안 랩퍼 (14)에 도포되는 셀룰로오스 물질, 예컨대 셀룰로오스 섬유를 포함할 수 있다.

별법으로, 인화성 감소 조성물은 막 형성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따라서 사용될 수 있는 막 형성 물질은 알기네이트, 구아 검, 펙틴, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 셀룰로오스 유도체, 예컨대 에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스 및 카르복시메틸 셀룰로오스, 전분, 전분 유도체 등을 포함한다.

특정 일 실시양태에서, 막 형성 물질은 알기네이트를 포함할 수 있다. 일반적으로, 알기네이트는 패오피시애(Phaeophyceae) 갈조류에서 불용성 혼합 칼슘, 나트륨, 칼륨 및 마그네슘 염으로 발생되는 산성 다당류 또는 검의 유도체이다. 일반적으로 말하자면, 이들 유도체는 다양한 비율의 D-만누론산 및 L-굴루론산으로 구성된 고분자량 다당류의 칼슘, 나트륨, 칼륨 및/또는 마그네슘 염이다. 예시적인 알긴산의 염 또는 유도체는 암모늄 알기네이트, 칼륨 알기네이트, 나트륨 알기네이트, 프로필렌 글리콜 알기네이트 및/또는 이들의 혼합물을 포함한다.

일 실시양태에서, 비교적 작은 분자량의 알기네이트를 사용할 수 있다. 예를 들어, 알기네이트는 25℃에서 3 중량％ 수용액으로 함유될 때 점도가 약 500 cP 미만일 수 있다. 보다 특별하게는, 알기네이트는 상기 조건에서 점도가 250 cP 미만, 특히 100 cP 미만일 수 있으며, 일 실시양태에서는 약 20 내지 60 cP일 수 있다. 본원에서 사용된 점도는 브룩필드(Brookfield) LVF 점도계(Viscometer)에 의해 측정된다. 사용될 수 있는 시판되는 알기네이트는 켈진(KELGIN) RL, 마누콜(MANUCOL) LD 및 마누콜 LB를 포함하고, 이들은 모두 아이에스피 코포레이션(ISP Corporation)으로부터 시판된다.

상기의 보다 낮은 점도 수준에서, 알기네이트 조성물은 보다 높은 고형분 함량으로 형성될 수 있지만, 통상적인 기술을 사용하여 종이 랩퍼에 조성물을 도포할 수 있게 하는 충분히 낮은 용액 점도로도 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따라서 제조된 알기네이트 용액의 고형분 함량은 약 6 중량％ 초과, 특히 약 10 중량％ 초과, 보다 특별하게는 약 10 중량％ 내지 약 20 중량％일 수 있다.

상기 고형분 수준에서, 본 발명에 따라서 사용된 알기네이트 조성물은 25℃에서 용액 점도가 약 250 cP 초과, 특히 약 500 cP 초과, 보다 특별하게는 약 800 cP 초과일 수 있고, 일 실시양태에서는 약 1,000 cP를 초과일 수 있다. 일반적으로, 알기네이트 막 형성 조성물의 용액 점도는 조성물이 종이에 도포되는 방식에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 조성물의 용액 점도는 조성물이 종이 상에 분무되거나 또는 종이 상에 인쇄되는지 또는 그렇지 않은지의 여부에 따라 조절될 수 있다.

다른 실시양태에서, 용도에 따라서 비교적 큰 분자량의 알기네이트를 사용할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 알기네이트는 25℃에서 3 중량％ 수용액으로 함유될 때 점도가 약 50O cP를 초과할 수 있다.

종이 랩퍼에 도포되는 인화성 감소 조성물은 다양한 다른 성분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 충전제가 조성물에 함유될 수 있다. 충전제는 예를 들어, 탄산칼슘, 염화칼슘, 칼슘 락테이트, 칼슘 글루코네이트 등일 수 있다. 칼슘 화합물 이외에, 유사한 마그네슘 화합물을 비롯하여 다른 금속 화합물도 또한 포함될 수 있다.

일 실시양태에서, 인화성 감소 조성물은 수계일 수 있다. 특히, 인화성 감소 조성물은 수성 분산액 또는 수용액을 포함할 수 있다. 별법으로, 종이 랩퍼에 도포되기 전에 인화성 감소 조성물은 비수성 용액 또는 분산액을 포함할 수 있다. 이 실시양태에서, 예를 들어, 조성물을 랩퍼에 도포하기 위해서 알콜이 존재할 수 있다.

막 형성 조성물이 조제되면, 이 조성물은 불연속 영역으로 랩퍼에 도포된다. 조성물이 랩퍼에 도포되는 방식은 다양할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 랩퍼 상에 분무, 브러슁 또는 인쇄될 수 있다. 처리된 영역을 형성하기 위하여, 조성물은 단일 패스로 또는 다중 패스 작업으로 도포될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 랩핑 종이 상에 인화성이 감소된 영역들을 형성하기 위해서 연속적인 단계로 랩핑 종이에 도포될 수 있다. 일반적으로, 다중 패스 방법 동안, 처리된 영역들은 약 2 내지 약 8회 패스 동안 조성물을 도포함으로써 형성될 수 있다.

종이에 첨가되는 조성물의 양은 사용되는 조성물의 유형 및 목적하는 결과를 비롯한 다양한 인자에 좌우될 것이다. 대부분의 분야의 경우, 막 형성 조성물은 밴드가 형성되고 건조된 후 밴드처리된 영역 내에서 종이의 약 1 중량％ 내지 약 30 중량％, 특히 약 2 중량％ 내지 약 20 중량％의 양으로 종이에 첨가될 수 있다. 이 경우 항상은 아니지만, 일반적으로 종이에 도포되는 조성물의 양은 종이의 투과도가 클수록 일반적으로 증가할 것이다. 예를 들어, 투과도가 약 30 코레스타 단위 미만인 랩핑 종이의 경우, 조성물은 약 1 중량％ 내지 약 15 중량％의 양으로 종이에 도포될 수 있다. 한편, 투과도가 약 60 코레스타 단위를 초과하는 랩핑 종이의 경우, 조성물은 약 8 중량％ 내지 약 30 중량％의 양으로 종이에 도포될 수 있다.

인화성 감소 조성물 이외에, 바람직할 경우, 다양한 다른 첨가제가 랩퍼에 도포될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 연소 촉진제가 랩퍼에 도포될 수 있다. 연소 촉진제의 예는 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일 실시양태에서, 연소 촉진제는 카르복실산의 염을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 예를 들어, 연소 촉진제는 아세트산염, 시트르산염, 말산염, 락트산염, 타르타르산염, 카본산염, 포름산염, 프로피온산염, 글리콜산염, 푸마르산염, 옥살산염, 말론산염, 숙신산염, 질산염, 인산염 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 특정 한 분야에서, 예를 들어, 연소 촉진제는 칼륨 시트레이트, 나트륨 시트레이트, 칼륨 숙시네이트 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

특히, 조성물이 랩퍼에 도포되는 실시양태에서, 랩퍼에 함유되는 충전제 입자의 양은 다양할 수 있으며, 일 실시양태에서, 특히 랩퍼가 연소 촉진제로 처리되는 경우에는 20 중량％를 초과할 수 있다. 또한, 기초 중량도 23 gsm를 초과할 만큼 증가될 수 있다.

또다른 별법의 실시양태에서, 비교적 큰 입자를 포함하는 충전제가 또한 다른 충전제와 배합되어 랩퍼에 혼입될 수 있다. 이 실시양태에서, 예를 들어, 비교적 큰 입자 크기로 구성된 충전제를 보다 적은 양으로 유지하면서, 총 충전제 적재량은 20 중량％를 초과할 수 있다.

본 발명은 하기 실시예를 참고로 하면 보다 잘 이해될 수 있다.

본 발명의 교시를 설명하고 본 발명에 따라서 제조된 랩퍼가 랩퍼가 도입된 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시킬 수 있는지를 확인하기 위해서 하기 시험을 수행하였다.

충전제와 조합으로 셀룰로오스 섬유를 함유하는 다양한 종이 랩퍼를 제조하였다. 충전제는 랩퍼에 12 중량％의 양으로 함유되었다. 충전제는 중간 입자 크기가 4.6 마이크로미터인 탄산칼슘을 포함하였다. 랩퍼는 기초 중량이 19 gsm이었다.

투과도가 상이한 3종의 상이한 랩퍼를 형성하였다.

이어서, 각각의 랩퍼를 사용하여 담배의 컬럼을 함유하는 흡연 용품을 형성하였다. 이어서, 흡연 용품을 ASTM 시험 번호 E2187-04인 담배 소화 시험에 따라 서 시험하였다. 또한, 흡연 용품을 자유 대기 자기 소화 (FASE)에 대해서 시험하였다.

하기 결과를 얻었다.

샘플 번호	투과도(코레스타)	ASTM 시험 번호 E2187-04 통과 비율 (％)	FASE 비율 (％)
1	18	100	65
2	38	100	30
3	65	75	0

상기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라서 제조된 흡연 용품은 인화성 감소 특성을 나타내었을 뿐만 아니라 자유 대기 자기 소화에 대해서도 양호하였다.

본 발명의 이들 및 다른 변형 및 변화들은 통상의 당업자에 의해 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고서 실시될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범주는 첨부된 청구의 범위에서 보다 구체적으로 언급된다. 또한, 각종 실시양태들의 양상들이 전체적으로 또는 부분적으로 상호교환될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 통상의 당업자는, 상기한 설명이 단지 예일 뿐이며, 청구의 범위에서 더 설명되는 본 발명을 제한하려는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.

Claims (30)

1. 흡연가능한 담배를 포함하는 컬럼, 및

   셀룰로오스 섬유를 포함하고 단일 충전제를 함유하며, 흡연가능한 담배의 컬럼을 감싸는 랩퍼(wrapper)를 포함하고,

   여기서 상기 단일 충전제는 한 중간 입자 크기를 가지고, 랩퍼 내의 총 충전제의 상기 중간 입자 크기는 3.2 마이크로미터를 초과하고, 랩퍼 내에 20 중량％ 미만의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하며,

   ASTM 시험 번호 E2187-04 통과 비율이 75％ 이상이고, 랩퍼의 BMI가 5 cm^-1 미만인, 인화성 특성이 감소된 흡연 용품.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 충전제가 3.5 마이크로미터 내지 8 마이크로미터의 중간 입자 크기를 갖는 것인 흡연 용품.
4. 제1항에 있어서, 충전제가 랩퍼 내에 10 중량％ 내지 16 중량％의 양으로 존재하는 것인 흡연 용품.
5. 제1항에 있어서, 랩퍼의 기초 중량이 23 gsm 미만인 흡연 용품.
6. 제1항에 있어서, 랩퍼의 기초 중량이 18 gsm 내지 21 gsm인 흡연 용품.
7. 제1항에 있어서, 랩퍼의 투과도가 30 코레스타(Coresta) 내지 80 코레스타인 흡연 용품.
8. 제1항에 있어서, 랩퍼의 투과도가 35 코레스타 내지 75 코레스타인 흡연 용품.
9. 제1항에 있어서, FASE 비율이 50％ 미만인 흡연 용품.
10. 제1항에 있어서, 랩퍼가 막 형성 조성물로 처리된 불연속 영역을 더 포함하며, 처리된 영역이 비처리된 영역에 의해서 분리되어 있는 흡연 용품.
11. 제10항에 있어서, 막 형성 조성물이 알기네이트, 구아 검, 펙틴, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 셀룰로오스 유도체, 전분, 전분 유도체 및 이들의 혼합물을 포함하는 것인 흡연 용품.
12. 제10항에 있어서, 처리된 영역이 흡연 용품을 따라서 길이방향으로 배치된 원주형 밴드 형상인 흡연 용품.
13. 제1항에 있어서, 충전제가 탄산칼슘을 포함하는 것인 흡연 용품.
14. 제1항에 있어서, 랩퍼의 표면이 인화성 감소 조성물로 처리된 영역을 포함하지 않는 것인 흡연 용품.
15. 제1항에 있어서, FASE 비율이 25％ 미만인 흡연 용품.
16. 제1항에 있어서, FASE 비율이 10％ 미만인 흡연 용품.
17. 셀룰로오스 섬유를 포함하고 단일 충전제를 함유하는 종이 웹을 포함하며,

    여기서 상기 단일 충전제는 한 중간 입자 크기를 가지고, 랩퍼 내의 총 충전제의 상기 중간 입자 크기는 3.2 마이크로미터를 초과하고 랩퍼 내에 20 중량％ 미만의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하며,

    랩퍼의 기초 중량이 23 gsm 미만이고,

    랩퍼의 BMI가 5 cm^-1 미만이며,

    투과도가 15 코레스타 내지 80 코레스타인 흡연 용품용 랩퍼.
18. 제17항에 있어서, 충전제가 3.5 마이크로미터 내지 8 마이크로미터의 중간 입자 크기를 가지고, 충전제가 종이 웹 내에 10 중량％ 내지 16 중량％의 양으로 존재하는 것이며, 기초 중량이 18 gsm 내지 21 gsm이고 투과도가 35 코레스타 내지 75 코레스타인 랩퍼.
19. 제17항에 있어서, 충전제가 탄산칼슘을 포함하는 것인 랩퍼.
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
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