KR101726501B1 - 팁페이퍼, 및 이를 포함하는 궐련 담배 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 내유성을 구비한 팁페이퍼(tipping paper)는, 궐련과 필터를 연결하며 감싸고, 팁페이퍼 내측을 향하는 탑 사이드 면 및 팁페이퍼 외측을 향하는 바텀 사이드를 구비하는 팁페이퍼 원지, 상기 바텀 사이드 면 상의 유성 OPV(over print varnish) 코팅층; 및 상기 탑 사이드 면 상의 PE 코팅층을 포함할 수 있다.

Description

팁페이퍼, 및 이를 포함하는 궐련 담배 {A TIPPING PAPER AND A CIGARETTE COMPRISING SAID TIPPING PAPER}
일 실시예에 따른, 향 캡슐 누유 방지 기능을 구비한 궐련 담배용 팁페이퍼, 및 이를 포함한 담배 필터 및 담배에 관한 것이다.
캡슐이 포함된 필터 및 이를 포함한 궐련담배가 제공된다. 이러한 필터 내 측에는 캡슐을 수용할 수 있는 공동을 포함할 수 있다. 캡슐 필터 시가렛은 흡연시에 캡슐을 파쇄함으로써, 캡슐에 담긴 향미제의 향을 필터 섬유에 스며들게 하는 것이다.
이러한 향미제가 액체인 경우, 캡슐을 손가락 또는 입술로 파쇄한 후에, 그 내용액이 시가렛 필터를 감싸는 팁 페이퍼(tipping paper)에 침투하여, 이 팁 페이퍼를 가지고 있는 손가락에 내용액이 묻는 경우가 발생할 수 있다.
시가렛 필터는 필터를 권취지로 감싸 필터 세그먼트를 형성하고, 이것을 플러그 래핑지(Plug wrapping paper, 필터권지)로 감싸서 형성되어 있다. 본 실험에서 래핑지는 내유기능이 없는 일반 플러그 래핑지이며, 일반 래핑지와 본 발명품 적용시 상술한 팁 페이퍼에 내용액이 침투하는 현상을 억제할 수 있다.
팁 페이퍼 자체에 코팅을 하여 팁페이퍼의 기능성을 향상시키기 위한 기술로, 한국 특허공보 제10-0583858호에는 권취지(2)의 내부를 금속, 특히 알루미늄으로 코팅하고 팁층으로 둘러싸인 필터 권취지(2)를 개시되어 있다. 공기가 필터 권취지를 통해 필터(1) 내로 침투할 수 있도록 필터 권취지(2)의 일부에만 코팅이 형성되어 있다.
일 실시예에 따른 내유성을 지닌 궐련담배용 팁페이퍼를 이용하여, 내유 필터 권지를 대체하고, 향 캡슐 파쇄 후 향액에 의한 오염 방지 최소화 하고자 한다.
또한, 내유 팁페이퍼 양산시에, 천공 작업성을 높이고, 컬 발생을 방지하기 하고, 이취 감소를 위한 물성 설계 및 표면 특성 최적화하고자 한다.
또한, 궐련 제조 작업성, 예를 들어, 내유성 팁페이퍼의 접착성, 제조 속도 등의 특성을 확보할 수 있다.
일 실시예에 따른 내유성을 구비한 팁페이퍼(tipping paper)는, 궐련과 필터를 연결하며 감싸고, 팁페이퍼 내측을 향하는 탑 사이드 면 및 팁페이퍼 외측을 향하는 바텀 사이드를 구비하는 팁페이퍼 원지, 상기 바텀 사이드 면 상의 유성 OPV(over print varnish) 코팅층; 및 상기 탑 사이드 면 상의 PE 코팅층을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 PE 코팅층은 8μm 이하가 될 수 있으나, 내유 기능이 완벽하지 않으므로 8um 이상이 되는 것이 바람직하다.
일측에 따르면, 상기 PE 코팅 처리량은 1 g/m2 내지 50 g/m2 의 범위 내일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 팁페이퍼 원지의 탑 사이드 면은 코로나 처리되고, 상기 코로나 처리는 10 암페어 내지 15 암페어에서 70 m/min 내지 80 m/min으로 진행될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 팁페이퍼 원지의 탑 사이드 면과 PE 코팅층 사이에 수성 고분자 코팅층을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 수성 고분자 코팅의 처리 량은 0.01 g/m2 내지 10 g/m2의 범위 내일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 수성 고분자 코팅층의 용매는 물과 혼합이 가능한 알코올을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 팁페이퍼 원지의 탑 사이드 면은 코로나 처리되고, 상기 코로나 처리된 탑 사이드 면과 PE 코팅층 사이에 수성 고분자 코팅층을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 탑 사이드 면과 반대측인 PE 코팅층의 이면은 코로나 처리되고, 상기 코로나 처리는 10 암페어(A) 내지 20 암페어(A)에서 40 m/min 내지 60 m/min로 진행될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 바텀 사이드 면과 유성 OPV 코팅층 사이는 2 내지 5 g/m2의 물 코팅 처리될 수 있다.
일 실시예에 따른 캡슐 필터 담배는, 파쇄성 캡슐; 상기 파쇄성 캡슐을 내부에 수용하는 필터; 및 상기 파쇄성 캡슐 및 필터를 감싸는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 내유성을 구비한 팁페이퍼을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 내유성을 지닌 궐련담배용 팁페이퍼를 이용하여, 내유 필터 권지를 대체하고, 향 캡슐 파쇄 후 향액에 의한 오염을 방지할 수 있다.
또한, 내유 팁페이퍼 양산시에, 천공 작업성을 높이고, 컬 발생을 방지하기 하고, 이취 감소를 위한 물성 설계 및 표면 특성의 최적화가 가능하다.
또한, 내유성 팁페이퍼의 접착성, 제조 속도 등 궐련 제조 작업성을 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 내유성을 지닌 궐련담배용 팁페이퍼(tipping paper)의 코팅층을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 내유성을 지닌 궐련담배용 팁페이퍼를 캡슐 담배 필터에 적용한 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 캡슐 담배 필터에서 캡슐이 파쇄 되었을 때, 내용액이 유출되는 것을 팁페이퍼가 막는 것을 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 내유성을 지닌 궐련담배용 팁페이퍼를 캡슐 필터 필터에 적용한 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 PE 코팅 및 코팅두께가 내유 특성에 미치는 영향에 대한 팁페이퍼 실험 조합을 나타낸 도면이다.
도 6은 팁페이퍼 표면특성이 천공작업시 PE코팅층 박리에 미치는 영향에 대한 실험 조합을 나타낸 도면이다.
도 7은 팁페이퍼 코로나 처리가 천공작업 시 PE코팅층 박리에 미치는 영향에 대한 시험 조합을 나타낸 도면이다.
도 8은 팁페이퍼 상에 고분자 코팅을 한 것이, 천공작업하는 경우에 코팅층 분리에 미치는 영향에 대한 실험 조합을 나타낸 도면이다.
도 9은 팁페이퍼 원지 상에, 코로나 처리 및 수성 고분자 코팅이 천공 작업시 PE 코팅층과 팁페이퍼 원지의 박리에 미치는 영향에 대한 실험 조합을 나타낸 도면이다.
도 10은 팁페이퍼 코로나 및 수성고분자 처리에 따른 컬 감소방안을 알아내기 위한 실험 조합을 나타낸 도면이다.
도 11은 팁페이퍼 원지 상에 수성고분자 코팅 처리하는 것이 기공도 편차에 어떠한 영향을 미치는지 알아내기 위한 실험 조합을 나타낸 도면이다.
도 12는 팁페이퍼 원지의 바텀 사이드 면 상에 물(water) 코팅 처리 하는 것이 역컬 감소에 어떠한 영향을 미치는지 알아내기 위한 실험 조합을 나타낸 도면이다.
도 13은 팁페이퍼 PE 코팅 후 코로나 처리에 따른 궐련 작업성의 변화를 알아보기 위한 시험 조합을 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
도 1은 일 실시예에 따른 내유성을 지닌 궐련담배용 팁페이퍼(tipping paper, 110)의 코팅층을 개략적으로 도시한 도면이다.
팁페이퍼(110)는 가운데 중심 부분에 다수의 천공을 포함하는 종이(111)가 배치되고, 외부 공기 층을 바라보는 방향의 바텀 사이드(bottom side) 면, 및 향캡슐과 필터재와 직접 접촉하는 탑 사이드(top side) 면으로 구별될 수 있다.
바텀 사이드 면 상에는 먼저 워터 코팅(water coating) 처리(112) 되고, 그 위에 유성 OPV 코팅(113) 처리가 될 수 있다.
탑 사이드 면 상에는 먼저 제1 코로나 층(114)이 생기도록 처리되고, 제1 코로나 층(114) 위에는 수성 고분자 코팅(115) 처리가 될 수 있고, 수성 고분자 코팅(115)층 위로 PE 고분자 코팅 (116) 처리가 될 수 있고, PE 고분자 코팅 (116) 층 위로는 제 2 코로나 층(117)이 생기도록 처리될 수 있다.
팁페이퍼(110)는 종이, 접착제, 고분자 코팅층을 포함하며 최소 3층 이상의 구조(3 layer)를 가질 수 있다. 접착제는 표면에너지가 20 mN/m 내지 80 mN/m 범위인 수성 접착제가 될 수 있다. 수성 접착제는 점도가 1cPs ~ 200 cPs 범위가 도리 수 있다.
또한 팁페이퍼(110)는 분자량이 100,000 g/mol ~ 1,200,000 g/mol 범위의 비닐 아세테이트(Vinyl acetate) 및 에틸렌(Ethylen)e 공중합 바인더를 포함할 수 있다. 또한, 팁페이퍼(110)는 평량이 10 g/m2 ~ 150 g/m2 범위의 필름을 포함할 수 있으며, 이러한 필름의 두꼐는 5 um ~ 20 um 범위가 될 수 있다.
코로나 처리는 플라스틱 [PET, PP, PC, NY 기타], 메탈[알류미늄,동박,스틸 기타] , Glass 등의 판 또는 필름, Sheet에 고주파수의 고전압의 전자를 투과시켜 표면상의 수십 Nano 의 거친정도를 만들어 인쇄, 코팅의 젖음성의 향상 또는 압연유를 제거하는 등의 목적으로 사용된다.
도 1에 도시된 내유성 팁페이퍼의 최적 설계를 위하여 다음과 같은 재료의 조합으로 실험이 진행되었다.
층별재료 적용재료 표면에너지 (mN/m) 최외층 두께
(μm)		 무게 (g/m2) 비고
재료 1 팁페이퍼 원지 (bottom)+ water 코팅+ 유성 OPV 40 5 0.05 권취 팁페이퍼 외측
재료 2 팁페이퍼 원지 (bottom)+ water 코팅 67 0.02
재료 3 팁페이퍼 원지 (bottom) 65 44 38
재료 4 팁페이퍼 원지 (top) 62 권취 팁페이퍼 내측
재료 5 팁페이퍼 원지 (top) + 코로나 68
재료 6 팁페이퍼 원지 (top) + 코로나+ 수성코팅 72 0.5 0.05
재료 7 팁페이퍼 원지 (top) + 코로나+ 수성코팅+ PE 코팅 30 9 9.0
재료 8 팁페이퍼 원지 (top) + 코로나+ 수성코팅+ PE코팅 +코로나 1 36
재료 9 팁페이퍼 원지 (top) + 코로나+ 수성코팅+ PE코팅 +코로나 2 45
팁페이퍼 재료 1 내지 9에서는 각 표면 에너지의 수치가 구체적으로 기재되어 있으며, 팁페이퍼 원지(bottom)라고 표시된 재료 1 내지 3에 기재된 표면 에너지는 바텀 사이드 면 상의 표면에너지를 의미하고, 팁페이퍼 원지(top)라고 표시된 재료 4 내지 8에 기재된 표면 에너지는 탑 사이드 면 상의 표면에너지를 의미한다.
권취 팁페이퍼 외측은 팁페이퍼가 담배 필터에 적용 되었을 때 공기와 접촉하는 면을 바라보는 방향인 것을 의미하고, 권취 팁페이퍼 내측은 팁페이퍼가 담배 필터에 적용 되었을 때 필터재와 캡슐을 감싸는 방향을 의미한다.
상기 바텀 사이드 면의 표면 에너지는 40 mN/m 내지 85 mN/m의 범위가 될 수 있고, 상기 탑 사이드 면의 표면 에너지는 20 mN/m 내지 60 mN/m의 범위가 될 수 있다.
도 2 및 3은, 도 1에 도시된 내유성 팁페이퍼(110)을 캡슐 담배 필터(100)에 적용한 모습을 나타낸다.
캡슐 담배 필터(100)는 파쇄성 캡슐(140), 파쇄성 캡슐(140)을 수용가능한 간격(130)을 두고 일방향으로 배열된 복수의 필터재(120), 및 파쇄성 캡슐(140) 및 필터재(120)를 감싸는 랩핑지(170) 및, 이러한 랩핑지(170)를 감싸고 담배살과 연결시킬 수 있는 내유성을 지닌 궐련담배용 팁페이퍼(110)을 포함한다.
파쇄성 캡슐(140)이 사용자에 의하여 깨지게 되면, 캡슐벽(142)이 깨지면서 내부에 들어있던 향액이(141) 스며 나오면서 필터재(120)를 적시게 되며, 내유성을 지닌 팁페이퍼(110)는 향액(141)에 의하여 젖지 않기 때문에, 담배 필터의 원주방향의 외측으로는 더 이상 향액(141)이 확산되지 않는다. 따라서, 사람이 직접 담배 필터를 손에 쥔다고 하더라도, 향액(141)이 손에 묻지 않는다.
랩핑지(170)가 내유성을 가지도록 코팅하게 되면, 랩핑지(170)까 1차적으로 향액(141)이 외부로 유출되는 것을 막을 수 있고, 2차적으로 팁페이퍼(110)에 의하여 향액(141)이 외부로 유출되는 것을 막을 수 있다.
도 4는, 도 2에 도시된 캡슐 담배 필터(100)를 캡슐 필터 담배에 적용한 모습을 나타낸다. 담배살(160)은 궐련지(150)에 의하여 포장되어 담배부를 형성하고, 담배부와 캡슐 담배 필터(100)는 팁페이퍼(110)에 의하여 결합된다. 따라서 팁페이퍼(110)는 직접적으로 궐련지(150)의 일부와 랩핑지(170)의 외측면 전체와 밀착하여 접촉하게 되고, 담배부와 캡슐 담배 필터(100)를 견고하게 연결한다.
이하, 팁페이퍼의 내유성을 향상시키기 위하여, 팁페이퍼의 양 면에 코팅되는 다양한 코팅 층 조합에 대한 구체적인 실험예들에 대하여 설명한다.
팁페이퍼 원지는, 외부 공기 층을 바라보는 방향의 바텀 사이드(bottom side) 면, 및 향캡슐과 필터재와 직접 접촉하는 탑 사이드(top side) 면으로 구별될 수 있다. [Top side] 및 [Bottom side]표시는 팁페이퍼 원지의 바텀 사이드(bottom side) 면 및 탑 사이드(top side) 면이 마주보는 방향을 지칭하는 표시로써, 코팅이 이루어지는 방향을 나타내기 위하여 사용한다. 내유 효과는, Kit No로 표시하고, Kit No가 높을수록 내유 효과는 우수하다.
실험 1
도 5에서는, PE 코팅 및 코팅두께가 내유 특성에 미치는 영향에 대하여, 4가지의 시험 조합을 나타낸다.
시험 1은 팁페이퍼 원지의 탑 사이드 면에 아무 코팅도 하지 않은 것이고, 시험 2는 팁페이퍼 원지의 탑 사이드 면에 8μm의 PE코팅을 처리한 것이고, 시험 3은 팁페이퍼 원지의 탑 사이드 면에 12μm의 PE코팅을 처리한 것이고, 시험 2는 팁페이퍼 원지의 탑 사이드 면에 18μm의 PE코팅을 처리한 것이다.
시험 결과는 아래와 같이 나타나며, 각 시험 결과에 따른 표면 에너지와 내유성 정도가 나타나 있다.
구분 세부사항 표면에너지 (mN/m) PE 코팅 두께
(μm)		 내유성 (Kit No.) 비고
시험 1 무처리 (Control) 62 (팁페이퍼) 0 팁페이퍼
시험 2 PE코팅 (8 μm) 30 (PE 층) 8 11
시험 3 PE코팅 (12 μm) 30 (PE 층) 12 11
시험 4 PE코팅 (18 μm) 30 (PE 층) 18 11
시험 1은 내유성 처리가 되어 있지 않은 팁페이퍼 원지를 나타내며, Kit No 가 0으로써, 내유성이 전혀 없다.
시험 2 내지 4에서, 팁페이퍼 원지의 탑사이드 면에 PE 코팅함에 따라 내유 효과가 Kit No. 11로 기존의 내유성 필터 필터 권지의 약 2배로 향상된다. 기존의 내유성 필터 필터 권지의 Kit No는 6 정도를 나타낸다
또한, PE 코팅함에 따라 표면에너지가 감소하며, 무처리한 팁페이퍼 원지의 표면에너지는 62 mN/m이나, PE 코팅 후 팁페이퍼 원지의 표면에너지는 30 mN/m으로 측정되었다.
PE 코팅 두께가 8μm 이상인 시험 2 내지 4의 경우에, 내유성은 모두 Kit No. 11로 대등한 정도를 보이며, PE 코팅 두께가 8μm 이상이 되면 충분한 내유성이 확보가 가능하다.
실험 2
도 6은, 팁페이퍼 표면특성이 천공작업시 PE코팅층 박리에 미치는 영향에 대한 시험 조합을 나타낸다. 천공공정은, 레이저로 원지에 작은 홀을 형성하는 공정이며, 열 및 물리적인 힘이 적용된다. 이러한 열 및 물리적인 힘에 의하여 종이 및 PE 코팅층이 박리되는 현상이 발생한다.
시험 1은 팁페이퍼 원지의 탑사이드 면에 PE 코팅을 처리한 것이고, 시험 2는 팁페이퍼 원지의 바텀 사이드 면에 PE 코팅을 처리한 것이다.
구분 세부사항 표면에너지 (mN/m) PE 코팅 두께
(μm)		 내유성 (Kit No.) 평활도 (Sec) 박리현상 비고
시험 1 팁페이퍼 Top면 PE코팅 62 (Top) 9 11 350 심함
시험 2 팁페이퍼 Bottom면 PE코팅 65 (Bottom) 9 11 200 심함
시험 1 및 시험 2 모두 박리현상이 심한 것을 확인할 수 있다. 평활도가 다소 차이가 있으며 팁페이퍼 원지의 표면에너지와 PE층 표면에너지의 차이는 거의 없다.
팁페이퍼 원지의 탑사이드 면 및 바텀사이드 면에 PE 코팅 후 천공 작업 시 코팅층의 박리가 발생함을 나타내고, 표면 평활도 만의 차이는 PE 박리현상을 방지할수 없음을 알 수 있다. 따라서, PE 박리 현상을 감소하기 위해서는 종이와 PE층의 접착성이 개선되어야 함을 알 수 있다. 종이와 PE층의 접착성을 개선하기 위해서는 코로나 처리하는 것이 필요하다.
실험 3
도 7에서는, 팁페이퍼 코로나 처리가 천공작업 시 PE코팅층 박리에 미치는 영향에 대한 시험 조합을 나타낸다.
시험 1은 팁페이퍼 원지의 탑사이드 면 상에 PE 코팅과 코로나 처리를 한 것이고, 시험 2은 팁페이퍼 원지의 바텀사이드 면 상에 PE 코팅과 코로나 처리를 한 것이다. 시험 1 및 2및 모두 코로나 처리 조건은 15암페어, 80m/min으로 하였다.
구분 세부사항 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m) 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m)
(코로나 후)		 PE층 표면에너지 (mN/m) PE 코팅 두께
(μm)		 내유성 (Kit No.) 평활도 (Sec) 박리현상
시험 1 팁페이퍼 Top면 PE코팅 62 (Top) 68 (Top) 30 9 11 350 일부개선
시험 2 팁페이퍼 Bottom면 PE코팅 65 (Bottom) 70 (Bottom) 30 9 11 200 심함
코로나 처리 전과 후를 비교해 볼 때, 시험 1 및 2 모두 팁페이퍼 표면에너지가 상승한 것을 확인 할 수 있다.
팁페이퍼 원지의 탑사이드 면 상에 PE 코팅과 코로나 처리를 한 시험 1의 경우에, 박리현상이 일부 개선된 모습을 나타내나, 바텀사이드 면 상에 PE 코팅과 코로나 처리를 한 시험 2의 경우에는 여전히 박리현상이 심한 것을 확인할 수 있다.
팁페이퍼 원지에서 탑사이드 면은 전분이 코팅되어있으며 펄프성분이 많고, 바텀 사이드 면은 충전제(Filler) 성분이 많으며, 전분 성분은 탑사이드 면에 비해하여 적다.
시험 1의 경우에, 코로나 처리됨에 따라 종이의 표면에너지가 일부 상승하여 팁페이퍼 원지 와 PE층의 접착성이 개선된 것으로 나타난다. 또한, 탑사이드 면에 전분에 코팅되어 있으며, 전분 성분이 일부 바인더의 역할을 하는 것이다.
실험 4
도 8에서는, 팁페이퍼 상에 고분자 코팅을 한 것이, 천공작업하는 경우에 코팅층 분리에 미치는 영향에 대한 실험 조합을 나타낸다.
시험 1은 팁페이퍼 원지의 탑사이드 면 상에 수성 고분자 코팅과 PE 코팅 처리를 한 것이고, 시험 2은 팁페이퍼 원지의 바텀사이드 면 상에 수성 고분자 코팅과 PE 코팅 처리를 한 것이다. 코로나 처리 에너지는 시험 1 및 시험 2 모두 15암페어, 80m/min으로 조절하였다.
구분 세부사항 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m) 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m)
(수성 코팅 후)		 PE층 표면에너지 (mN/m) PE 코팅 두께
(μm)		 내유성 (Kit No.) 평활도 (Sec) 박리현상
시험 1 팁페이퍼 Top면 PE코팅 62 (Top) 72 (Top) 30 9 11 350 양호
시험 2 팁페이퍼 Bottom면 PE코팅 65 (Bottom) 73 (Bottom) 30 9 11 200 일부개선
수성 고분자 코팅 전 후를 비교해 볼 때, 시험 1 및 2 모두 팁페이퍼 표면에너지가 상승한 것을 확인 할 수 있고, 시험 1의 경우 표면 평활도가 시험 2의 경우보다 더 큰 것으로 확인되었다.
시험 1의 경우, 팁페이퍼 원지의 탑사이드 면 상에 수성 고분자 코팅과 PE 코팅 처리를 한 것으로 박리 현상이 거의 나타나지 않는 것으로 나타난다. 시험 2의 경우, 팁페이퍼 원지의 바텀사이드 면 상에 수성 고분자 코팅과 PE 코팅 처리를 한 것으로, 박리 현상이 일부 개선된 것으로 나타난다.
시험 1 및 2의 결과를 종합하면, 팁페이퍼 원지의 탑사이드 면 및 바텀사이드 면에 수성 고분자 코팅 후 천공작업 진행시 코팅층 박리 현상이 개선되는 것으로 확인된다. 이는 수성 고분자가 코팅됨에 따라 팁페이퍼 워지와 PE층의 접착성이 향상되기 때문이다. 수성 고분자 코팅은 팁페이퍼 원지의 탑사이드면에 처리 하는 것이, 바텀 사이드면에 처리하는 것 보다 효과적이다.
실험 5
도 9에서는, 팁페이퍼 원지 상에, 코로나 처리 및 수성 고분자 코팅이 천공 작업시 PE 코팅층과 팁페이퍼의 박리에 미치는 영향에 대한 실험 조합을 나타낸다.
시험 1은 팁페이퍼 원지의 탑사이드 면에 수성 고분자 코팅 및 코로나 처리를 진행한 것이고, 시험 2는 팁페이퍼 원지의 바텀사이드 면에 수성 고분자 코팅 및 코로나 처리를 진행한 것이다. 코로나 처리 조건은 15암페어, 80m/min으로 하였다. 시험 1 및 시험 2 모두 PE 코팅 두께는 9 μm로 하였다.
분세부사항 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m) 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m)
(코로나 후)		 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m)
(수성 코팅 후)		 PE층 표면 에너지 (mN/m) 내유성 (Kit No.) 평활도 (Sec)
팁페이퍼 Top면 PE코팅 62 (Top) 68 (Top) 72 (Top) 30 11 350
팁페이퍼 Bottom면 PE코팅 65 (Bottom) 70 (Bottom) 73 (Bottom) 30 11 200
시험 1 및 2 모두 코로나 처리 후 보다, 수성 고분자 코팅 후에 팁 페이퍼 표면 에너지가 더 증가하는 것으로 확인되고, 표면 평활도는 시험 1이 시험 2보다 훨씬 더 큰 것으로 확인된다. 시험 1의 경우 박리 현상이 전혀 없을 정도로 매우 우수한 효과를 나타내고, 시험 2의 경우에도 박리 현상이 일부 개선된 것을 나타낸다.
PE 코팅 처리된 팁페이퍼의 탑사이드 면에 고분자 코팅과 코로나 처리를 한 시험 1은 박리 현상이 전혀 없을 정도로 매우 우수한 접착 효과를 나타낸다. 상대적으로 PE 코팅 처리된 팁페이퍼의 바텀사이드 면에 고분자 코팅과 코로나 처리를 한 시험 2의 경우 박리 현상이 개선되는 정도가 낮다.
시험 1의 경우, 코로나 처리 및 수성 고분자 코팅이 처리됨에 따라서, 팁페이퍼 원지와 PE 코팅층의 접착성이 개선되기 때문이다.
실험 6
도 10은, 팁페이퍼 코로나 및 수성고분자 처리에 따른 컬 감소방안을 알아내기 위한 실험 조합을 나타낸다. 코팅 공정 중 발생하는 팁페이퍼 원지의 컬은 코팅용액 내에 포함된 물이 증발되면서 발생한다. 물과 혼합이 가능한 알코올을 일부 적용하여 팁페이퍼 원지의 컬을 감소시킬 수 있다.
시험 1 내지 4 모두 팁페이퍼 탑사이드 면에 PE 코팅 및 수성 고분자 코팅을 입히고, 코로나 처리를 한 경우이다. 코로나 처리 조건은 15암페어, 150m/min으로 하였다. 수성 고분자 코팅량은 0.03 g/m2으로 하였다. 또한, 시험 1 내지 시험 4 모두 PE 코팅 두께는 9 μm로 하였다.
시험 1 내지 4의 경우 알코올 처리 함량이 각각 0 %, 5%, 15%, 35%로 다르다.
구분 세부사항 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m)
(코로나 후)		 수성 코팅 내 알코올 첨가량 (%) 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m)
(수성 코팅 후)		 PE층 표면 에너지 (mN/m) 역 Curl (mm)
시험 1 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 72 30 Rolling
시험 2 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 5 72 30 -25
시험 3 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 15 72 30 -20
시험 4 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 35 72 30 -15
알코올을 첨가하지 않은 시험 1의 경우 역 Curl이 심하게 발생한 것을 확인할 수 있으며, 수성 고분자 코팅 시에 알코올을 첨가한 시험 2 내지 4의 경우에는 역컬 수치가 -25에서부터 -15까지 점차적으로 절대값이 작아지는 것을 보이며, 이는 역컬이 점차적으로 감소였음을 의미한다. 즉, 알코올 함량이 많아질수록 역컬의 정도가 줄어드는 것을 알 수 있다.
이를 통해, 팁페이퍼 원지의 탑사이드 면에 수성 고분자 코팅 시 알코올 함량 조절로 팁페이퍼 원지 표면의 역컬을 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 수성 고분자 코팅은 물을 용매로 하고 있어, 물의 일부를 알코올로 대체 하게 되면 컬이 감소되기 때문이다.
실험 7
도 11은, 팁페이퍼 원지 상에 수성고분자 코팅 처리하는 것이 기공도 편차에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위한 실험 조합을 나타낸다.
시험 1 내지 4 모두 팁페이퍼 탑사이드 면에 PE 코팅 및 수성 고분자 코팅을 입히고, 코로나 처리를 한 경우이다. 코로나 처리 조건은 15암페어, 150m/min으로 하였다. 수성 고분자 코팅량은 0.03 g/m2으로 하였다. 또한, 시험 1 내지 시험 4 모두 PE 코팅 두께는 9 μm로 하였다.
시험 1내지 4의 경우 알코올 처리 함량이 각각 0 %, 5%, 15%, 35%로 다르다.
구분 세부사항 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m)
(코로나 후)		 수성 코팅 내 알코올 첨가량 (%) 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m)
(수성 코팅 후)		 PE층 표면 에너지 (mN/m) 기공도 편차 (%)
시험 1 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 72 30 13~15
시험 2 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 5 72 30 5~ 10
시험 3 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 15 72 30 3~ 4
시험 4 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 35 72 30 2 ~3
알코올을 첨가하지 않은 시험 1이 기공도 편차가 가장 큰 것을 확인할 수 있으며, 수성 고분자 코팅 시에 알코올을 첨가한 시험 2 내지 4의 경우에는 첨가한 알코올의 양이 증가할수록 기공도 편차가 감소한 것으로 확인된다.
이를 통해, 팁페이퍼 원지의 탑사이드 면에 수성 고분자 코팅 시 알코올 함량이 증대됨에 따라 기공도 편차가 감소하는 것을 알 수 있고, 알코올의 첨가는 수성 고분자 코팅 건조 시에 코팅층을 균일하게 형성하게 하기 때문이다.
실험 8
도 12는, 팁페이퍼 원지 상에 워터 코팅 처리하는 것이 기공도 편차에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 실험 결과를 나타낸다.
시험 1 내지 4 모두 팁페이퍼 탑사이드 면에 PE 코팅 및 수성 고분자 코팅을 입히고, 코로나 처리를 한 경우이다. 워터 코팅은 팁페이퍼 원지의 바텀 사이드 면 상에 처리된다.
코로나 처리 조건은 15암페어, 150m/min으로 하였다. 수성 고분자 코팅량은 0.03 g/m2으로 하였고, 알코올 처리 함량이 5%로 하였으며, 워터(water) 코팅량은 시험 2 내지 4에 각각 2 g/m2, 5 g/m2,10 g/m2을 처리 하였다. 시험 1 내지 4 모두 수성 코팅 내 알코올 첨가량 (%)은 5%로 하였고, 시험 1 내지 시험 4 모두 PE 코팅 두께는 9 μm로 하였다.
구분 세부사항 팁페이퍼 표면 에너지 (mN/m)
(코로나 후)		 PE층 표면 에너지 (mN/m) 물 코팅량 (g/m2) PE층 표면 에너지 (mN/m) 역 Curl (mm)
시험 1 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 36 30 -25
시험 2 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 30 2 30 -7
시험 3 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 30 5 30 -4
시험 4 팁페이퍼 Top 면 PE 코팅 68 (Top) 30 10 30 -2
시험 결과를 검토하면, 팁페이퍼 탑사이드면 상의 PE코팅 층 이면에 워터 코팅을 진행함에 따라 역컬이 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있다.
워터 코팅량이 증대됨에 따라 역컬이 더 감소하는 경향이 나타나나, 양이 과도하게 많을 경우 팁페이퍼에 주름이 생길 수 있고 공정상의 문제를 고려하여 워터 코팅량은 2 내지 5 g/m2이 적절한 것으로 판단된다.
실험 9
도 13은 팁페이퍼 PE 코팅 후 코로나 처리에 따른 궐련 작업성의 변화를 알아보기 위한 시험 조합을 나타낸다.
이는, 팁페이퍼의 탑 사이드 면 상에 수성 고분자 코팅 및 PE 코팅 처리하고 코로나 처리 한 후에, 바텀사이드면 상에 워터 코팅을 처리한 후, 탑 사이드 면 상에 재차 코로나 처리를 하는 경우와 관련된 실험으로써, 이러한 재차 코로나 처리 하는 것이 궐련 작업성에 어떠한 영향을 미치는지 확인할 수 있다.
시험 1은 재차 코로나 처리를 하지 않은 실시예 8의 실험 2 내지 4의 경우에 해당하고, 시험 2 및 3은 팁페이퍼 원지의 탑사이드면 상의 고분자 코팅, PE 코팅, 및 코로나 처리를 한 층 위에 재차 코로나 처리를 한 경우이다.
시험 2의 코로나 처리 조건은 15암페어, 80m/min으로 하였고, 시험 3의 코로나 처리 조건은 15암페어, 50m/min으로 하였다.
구분 세부 사항 재처리 코로나 (m/min) PE 층 표면에너지 (mN/m) 궐련 제조 속도 (레귤러)
(Cigarette/min)		 궐련 제조 속도 (초슬림) (Cigarette/min) 팁페이퍼 접착 상태
시험 1 PE 코팅 후 코로나 미처리 30 8000 (초기 접착 불량) 5000 (초기 접착 불량) 초기 접착 불량
시험 2 PE 코팅 후 코로나 1 80 36 10000 (초기 접착 불량) 6000 (초기 접착 불량) 초기 접착 불량
시험 3 PE 코팅 후 코로나 2 50 42 10000 (초기 접착 양호) 6800 (초기 접착 불량) 초기 접착 양호
시험 결과는, 재차 코로나 처리 후에, 팁페이퍼 PE 코팅층의 표면에너지가 증가하였으며, 이에 따라 전반적으로 팁페이퍼 접착 상태가 개선되고 제조 속도 또한 상승한 것으로 나타난다.
시험 3의 일반 레귤러 담배의 경우, PE 코팅층 표면에너지가 36 mN/m 에서 42 mN/m 로 증대됨에 따라 궐련 제조 속도가 10,000 cpm으로 증가하였고 팁페이퍼의 접착성 또한 양호한 것으로 나타난다.
시험 3의 얇은 초슬림 담배의 경우, PE 코팅층 표면 에너지가 36 mN/m에서 42 mN/m로 증대됨에 따라 궐련 제조 속도가 6,800 cpm으로 증가하였고, 팁페이퍼 접착 성 또한 양호한 것으로 나타난다.
일 실시예에 따른 내유성을 지닌 팁페이퍼에 따르면, 향캡슐 파쇄 시 향액에 의한 오염 방지 기능을 가질 수 있고, 고속 궐련기(10,000 CPM)에서 궐련 제조가 가능한 내유 팁페이퍼 표면 특성을 확보할 수 있다.
또한, 내유 팁페이퍼를 사용하게 되므로, 필터섬유와 팁페이퍼 사이에 내유권지를 사용하지 않게 되므로 공정 과정을 간략화 할 수 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
110 : 팁페이퍼
111 : 종이
112 : 워터 코팅
113 : 유성 OPV 코팅
114 : 제1 코로나 층
115 : 수성 고분자 코팅
116 : PE 고분자 코팅
117 : 제2 코로나 층

Claims (11)

  1. 궐련과 필터를 연결하며 감싸는 팁페이퍼에 있어서,
    팁페이퍼 내측을 향하는 탑 사이드 면 및 팁페이퍼 외측을 향하는 바텀 사이드를 구비하는 팁페이퍼 원지;
    상기 바텀 사이드 면 상의 유성 OPV(over print varnish) 코팅층; 및
    상기 탑 사이드 면 상의 PE(폴리에틸렌) 코팅층;
    을 포함하는, 내유성을 구비한 팁페이퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PE(폴리에틸렌) 코팅층은 8μm 이상인 내유성을 구비한 팁페이퍼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PE(폴리에틸렌) 코팅 처리량은 1 g/m2 내지 50 g/m2 인 내유성을 구비한 팁페이퍼.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 팁페이퍼 원지의 탑 사이드 면은 코로나 처리되고, 상기 코로나 처리는 10 암페어 내지 15 암페어에서 70 m/min 내지 80 m/min으로 진행되는 내유성을 구비한 팁페이퍼.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 팁페이퍼 원지의 탑 사이드 면과 PE(폴리에틸렌) 코팅층 사이에 수성 고분자 코팅층을 포함하는 내유성을 구비한 팁페이퍼.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수성 고분자 코팅의 처리 량은 0.01 g/m2 내지 10 g/m2 인 내유성을 구비한 팁페이퍼.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 수성 고분자 코팅층의 용매는 물과 혼합이 가능한 알코올을 포함하는 내유성을 구비한 팁페이퍼.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 팁페이퍼 원지의 탑 사이드 면은 코로나 처리되고, 상기 코로나 처리된 탑 사이드 면과 PE(폴리에틸렌) 코팅층 사이에 수성 고분자 코팅층을 포함하는 내유성을 구비한 팁페이퍼.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탑 사이드 면과 반대측인 PE(폴리에틸렌) 코팅층의 이면은 코로나 처리되고, 상기 코로나 처리는 10 암페어(A) 내지 20 암페어(A)에서 40 m/min 내지 60 m/min로 진행된 내유성을 구비한 팁페이퍼.
  10. 삭제
  11. 파쇄성 캡슐;
    상기 파쇄성 캡슐을 내부에 수용하는 필터; 및
    상기 파쇄성 캡슐 및 필터를 감싸는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 내유성을 구비한 팁페이퍼;
    를 포함하는 캡슐 필터 담배.
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