KR101840071B1 - 열 분해 동안 높은 확산능을 갖는 궐련지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수용성 염, 바람직하게는 중탄산나트륨, 중탄산칼륨 또는 탄산암모늄을 함유하는 궐련지에 관한 것이며, 그 결과로 열 분해 동안의 높은 확산능이 달성되며, 이에 따라 궐련 연기에서 해로운 일산화탄소의 감소가 달성된다. 특히, 본 발명은 230℃로의 가열 이후 그의 최초 질량의 15％ 초과로 손실되는 하나 이상의 수용성 염을 포함하는 궐련지에 관한 것이다. 추가적으로, 본 발명은 궐련지로부터 제조된 궐련, 궐련지의 제조 방법, 및 수용성 염의 용도에 관한 것이다.

Description

열 분해 동안 높은 확산능을 갖는 궐련지 {CIGARETTE PAPER HAVING A HIGH DIFFUSION CAPACITY DURING THERMAL DECOMPOSITION}

본 발명은 수용성 염, 바람직하게는 중탄산나트륨, 중탄산칼륨 또는 탄산암모늄을 함유하는 궐련지에 관한 것이며, 그 결과 열 분해 동안 높은 확산능이 얻어지며, 따라서 궐련 연기에서의 일산화탄소의 감소가 얻어진다.

궐련 연기가 특히 일산화탄소를 비롯하여 많은 해로운 물질을 함유한다는 것은 통상적으로 알려진 사실이다. 따라서, 궐련으로부터의 연기가 해로운 물질을 상당히 덜 함유하는 궐련의 제조에 대해 산업적으로 큰 관심이 존재한다. 이러한 물질의 양을 감소시키기 위하여, 궐련은 통상적으로 셀룰로스 아세테이트로 제조된 필터를 종종 갖는다. 그러나, 이러한 필터는 궐련의 연기에서의 일산화탄소의 양을 감소시킬 수 없는데, 셀룰로스 아세테이트는 일산화탄소를 흡수할 수 없기 때문이다. 필터에 촉매를 첨가하여 일산화탄소를 보다 덜 해로운 이산화탄소로 전환시키는 것에 관한 여러 제안은 성공적이지 못하였는데, 부분적으로는 기능상의 이유 때문이며, 부분적으로는 경제적인 이유 때문이다.

또한, 예를 들어 팁핑 용지(tipping paper)의 천공을 통해 유동하는 공기를 사용하여 담배에서 생성된 연기를 희석시키는 것이 알려져 있다. 이러한 기법은 궐련 연기에서 일산화탄소의 농도를 감소시킬 수 있다는 이점을 갖지만, 궐련의 맛을 생성하는 물질 또한 희석시키며, 따라서 궐련의 미감 및 고객 수용성을 악화시킨다는 단점을 갖는다.

추가적으로, 궐련지를 통한 기체의 확산의 증가에 의해 일산화탄소를 선택적으로 감소시킬 수 있다는 것이 알려져 있다. 예를 들어 적절한 충전재 물질 입자 분포를 선택하여 궐련지의 확산 계수를 증가시키기 위한 여러 시도가 선행 기술에서 알려져 있다. 비록 이런 시도는 초기의 성공을 향유하였지만, 이들은 여전히 일산화탄소의 실질적인 감소를 실질적으로 달성하도록 궐련지의 확산 계수를 증가시킬 수 없다.

높은 일산화탄소 값은 특히 자가-소화(self-extinguishing) 궐련에서 관찰되며, 이는 선행 기술에서 알려져 있다. 이러한 궐련은 표준화 시험 (ASTM E2187-04)에서 자가-소화인 것으로 분류되도록 하기 위하여 그에 난연 밴드를 갖는 궐련지를 사용한다. 이 시험은 예를 들어 미국, 캐나다, 오스트레일리아 및 핀란드에서 법적으로 구현되었다. 증가된 일산화탄소 값은, 일산화탄소가 난연 밴드를 통해 궐련의 외부로 확산될 수 없다는 사실로 인한 것이다. 따라서, 이러한 바람직하지 않은 부작용을 보완하는 궐련지의 제공에 대한 관심이 산업적으로 존재한다.

전형적인 궐련지는 목재, 아마 또는 다른 물질로부터 얻어진 셀룰로스 섬유를 포함한다. 추가적으로, 상이한 기원의 셀룰로스 섬유의 혼합물을 사용한다. 궐련지는 10 g/m² 내지 60 g/m²의 통상적인 평량을 가지며, 일반적으로 20 g/m² 내지 35 g/m²의 범위가 바람직하다.

궐련지는 종종 무기 미네랄 충전재 물질을 포함하며, 이는 10％ 내지 40％의 질량 분율로 용지에 첨가된다. 흔히 사용되는 충전재 물질은 초크 (탄산칼슘)이다. 그러나, 다른 산화물 및 탄산염, 예컨대 산화마그네슘 또는 수산화알루미늄 또한 사용된다.

또한, 궐련지는 연소 염(burning salt)을 가질 수 있으며, 이는 용지의 연소 속도를 증가 또는 감소시킨다. 트리-나트륨 및 트리-칼륨 시트레이트, 및 혼합물이 매우 흔히 사용되며, 이는 용지 질량의 0％ 내지 5％의 양으로 용지에 첨가된다. 추가적으로, 기술적으로 타당한 연소 염의 그룹은 시트레이트, 말레이트, 타르트레이트, 아세테이트, 니트레이트, 숙시네이트, 푸마레이트, 글루코네이트, 글리콜레이트, 락테이트, 옥살레이트, 살리실레이트, α-히드록시카프릴레이트 및 포스페이트를 추가로 포함한다. 예를 들어, 용지는 사이즈 프레스(size press)에서 이러한 연소 염의 용액 또는 현탁액에 함침되거나, 또는 용액 또는 현탁액을 필름 프레스(film press)에서 용지의 표면에 적용한다.

기술적으로 매우 타당한 궐련지의 통상적인 특징은 그의 공기 투과도이다. 이는 용지의 두 면 사이의 압력 차이에 의해 유발되는 공기 흐름에 대한 용지의 투과도를 기술한다. 따라서, 이는 단위 시간 당, 단위 면적 당 및 압력 차이 당 용지를 통해 유동하는 공기의 부피를 나타내며, 따라서 이는 cm³/(분 cm² kPa) 단위를 갖는다. 이는 종종 CORESTA 단위 (CU)로 지칭되며, 1 CU = 1 cm³/(분 cm² kPa)이다. 전형적인 궐련지는 10 CU 내지 300 CU의 공기 투과도를 가지며, 20 CU 내지 120 CU의 범위가 바람직하다. 예를 들어, 공기 투과도는 ISO 2965에 따라 측정될 수 있다.

궐련지의 또 다른 중요한 특징은 그의 확산능이다. 확산능은 전달 계수이며, 농도 차이에 의해 유발된 기체 흐름에 대한 궐련지의 투과도를 기재한다. 따라서, 이는 단위 시간 당, 단위 면적 당, 및 농도 차이 당 용지를 통해 유동하는 기체의 부피를 나타내며, 따라서 cm³/(cm² s) = cm/s의 단위를 갖는다. CO₂에 대한 궐련지의 확산능은 예를 들어 소딤(Sodim) 사로부터의 CO₂ 확산율 계량기(Diffusivity Meter)로 측정할 수 있다. 전형적인 궐련지는 실온에서 0.1 cm/s 내지 3.5 cm/s의 확산능을 가지며, 0.5 cm/s 내지 3.0 cm/s의 범위가 바람직하다.

확산능은 용지를 적절하게 컨디셔닝(conditioning)한 후에 실온에서, 또는 표준 조건 하에, 예를 들어 23℃의 온도 및 50％의 상대 공기 습도에서 측정할 수 있다. 다르게는, 용지를 특히 승온에 의한 열 스트레스에 노출시킨 이후에 용지의 확산능을 측정하는 것 또한 가능하다.

공기 투과도 및 확산능 둘 다는 궐련지의 공극 구조에 의해 결정될 수 있으며, 따라서 이들 특징 사이에는 관계가 있다. 용지 제조 공정에서 궐련지의 확산능을 용지의 공기 투과도와 무관하게 조절하는 것은 기술적으로 어렵다. 특히, 대부분의 경우에서 공기 투과도는 담배 제조업체에 의해 설정된 세부사항의 일부이며, 이는 실제로 확산능이 용지 제조 공정으로부터 기인하며, 오직 적은 범위 내로 변화될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 요구시에만 증가하는, 즉 정확하게는 용지의 온도가 훈소 궐련(smoldering cigarette)의 글로잉 팁(glowing tip)에 의해 증가되는 경우에서 증가하는 확산능을 갖는 용지의 발견에 특별한 관심이 존재한다.

궐련 연기에서의 물질은 표준 조건 하에 흡연하는 방법을 사용하여 측정된다. 이러한 방법의 예는 ISO 4387에 기재되어 있다. 이러한 방법에서, 먼저 최초 흡입(puff)의 시작시 궐련에 불을 붙이고, 이후 매분 담배의 입에 닿는 단부에서 흡입하고, 이는 2초 지속되며, 35 cm³의 부피를 가지며, 사인곡선적 프로파일을 갖는다. 궐련의 길이가 표준에서 정의된 길이 아래로 떨어질 때까지 흡입을 궐련에서 반복하였다. 흡입 동안 궐련의 입에 닿는 단부의 외부로 유동하는 연기를 캠브리지 필터 패드(Cambridge Filter Pad)에서 수집하고, 그 후 이 필터를 그가 함유하는 다양한 물질, 예를 들어 니코틴에 대하여 화학적으로 분석하였다. 흡입 동안에 궐련의 입에 닿는 단부의 외부로 유동하며 캠브리지 필터를 통해 유동하는 기체 상을 수집하고, 또한 화학적으로 분석하여 예를 들어 궐련 연기에서의 일산화탄소의 양을 측정한다.

표준화된 흡연 과정 동안, 궐련은 이에 따라 2가지 상이한 흐름 상태에 있다. 흡입 동안, 담배와 면하는 궐련지의 내면 및 궐련지의 외면 사이에 통상적으로 200 Pa 내지 1500 Pa 범위의 뚜렷한 압력 차이가 있다. 이러한 압력 차이는 공기가 궐련지를 통해 궐련의 담배 구역으로 흐르도록 하며, 흡입 동안 생성된 연기를 희석시킨다. 흡입 당 2초 동안 지속되는 이 단계 동안에, 희석 정도는 용지의 공기 투과도에 의해 결정된다.

그러나, 흡입 사이의 기간에서, 궐련은 궐련의 담배 구역의 내부 및 환경 사이에서의 상당한 압력 차이 없이 훈소되어, 기체 이동이 담배 구역 및 환경 사이에서의 기체 농도 차이에 의해 결정되도록 한다. 이는 일산화탄소가 궐련지를 통해 담배 구역 외부의 주위 공기로, 특히 글로잉 팁의 영역으로부터 확산될 수 있음을 의미한다. 흡입 당 58초 동안 지속되는 이 단계에서, 확산능은 일산화탄소의 감소를 초래하는 파라미터이다.

연기에서의 일산화탄소의 양을 감소시키기 위하여, 궐련지의 확산능이 특히 글로잉 팁의 영역에서 높아지게 된다는 것이 중요한데, 일산화탄소가 거기에서 생성되기 때문이다. 따라서, 일단 궐련지가 글로잉 팁의 접근에 의해 승온에 노출되면 확산능이 높아지게 되거나 또는 빠르게 증가되는 것이 특히 유리하다.

흡연시, 소위 "탄 선(char line)"이 글로잉 팁의 영역에서 명확하게 확인될 수 있으며, 이는 여전히 실질적으로 온전한 궐련지로부터 사실상 완전히 열적으로 파괴된 궐련지를 분리시킨다. 선행 기술에서의 측정값은 소위 "탄 선"이 약 450℃의 온도를 갖는다는 것을 나타낸다. 이에 따라, 450℃에 비해 상당히 낮은 온도에서 궐련지의 확산능이 높아지게 되거나 또는 강하게 증가되는 것이 필요하다.

본 발명의 한 목적은 궐련 연기에서 일산화탄소의 감소를 허용하는 증가된 확산능을 갖는 궐련을 제공하기 위한 것이다.

<발명의 개요>

본 발명은 궐련지를 상대적으로 저온에서, 즉 450℃에 비해 상당히 낮은 온도에서 분해되는 하나 이상의 수용성 염에 함침시키거나 또는 상기 수용성 염으로 코팅하여, 이에 의해 이 용지로부터 제조되는 궐련의 훈소시에 용지의 공극 구조를 개방하여 궐련의 외부로의 일산화탄소의 상당히 우수한 확산을 가능하게 하여 상기 목적을 달성한다.

특히, 본 발명의 목적은 230℃까지 가열한 이후에 그의 최초 질량의 15％ 초과로 손실되는 하나 이상의 수용성 염을 포함하는 궐련지를 통해 달성되며, 가열은 30℃의 온도에서 시작하여 25 ml/분의 질소 흐름에서 5℃/분의 가열 속도로 수행된다.

한 실시양태에서, 수용성 염은 그의 최초 질량의 20％ 초과, 바람직하게는 25％ 초과, 특히 바람직하게는 30％ 초과, 가장 바람직하게는 35％ 초과로 손실된다.

한 실시양태에서, 수용성 염은 무기 염, 또는 무기 염의 혼합물이다.

한 실시양태에서, 수용성 염은 중탄산염, 바람직하게는 알칼리 금속 중탄산염 또는 중탄산암모늄, 또는 탄산염, 바람직하게는 탄산암모늄이다. 이들 염의 혼합물 또한 고려된다.

바람직한 실시양태에서, 수용성 염 또는 알칼리 금속 중탄산염 각각은 중탄산나트륨 또는 중탄산칼륨이다. 이들 염 둘 다의 혼합물 또한 고려된다.

특히 바람직한 실시양태에서, 수용성 염 또는 알칼리 금속 중탄산염 각각은 중탄산칼륨이다.

한 실시양태에서, 수용성 염의 양은 용지 질량의 0.1％ 내지 10％, 바람직하게는 1％ 내지 6％, 특히 바람직하게는 3％ 내지 6％이다. 또한, 이러한 양은 상이한 수용성 염의 혼합물에 의해 얻어질 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 수용성 염은 용지 질량의 4％ 이상, 바람직하게는 4％ 내지 10％, 특히 바람직하게는 4％ 내지 6％의 양의 중탄산나트륨이다.

또 다른 바람직한 실시양태에서, 수용성 염은 용지 질량의 3％ 이상, 바람직하게는 3％ 내지 10％, 특히 바람직하게는 3％ 내지 6％의 중탄산칼륨이다.

추가의 또 다른 바람직한 실시양태에서, 수용성 염은 용지 질량의 4％ 이상, 바람직하게는 4％ 내지 10％, 특히 바람직하게는 4％ 내지 6％의 탄산암모늄이다.

한 실시양태에서, 수용성 염은 궐련지의 영역, 바람직하게는 이격된 스트라이프-형 영역(stripe-shaped area)에 함유된다.

바람직한 실시양태에서, 영역은 이 궐련지로부터 제조된 궐련에서 담배 막대(tobacco rod)의 원주 방향으로 하나 이상의 밴드를 형성하도록 설계된다.

예를 들어, 선행 기술에서 알려진 궐련지가 이미 확산능을 감소시키는 난연 스트라이프로 처리되어 그로부터 제조된 담배가 표준화 시험 (ASTM E2187-04)에서 자가-소화인 것으로 분류되도록 하는 경우가 유리할 수 있다. 통상적으로, 이러한 난연 스트라이프는 이들이 궐련에서 원주 방향으로 밴드를 형성하도록 위치된다. 이러한 궐련은 보다 높은 일산화탄소 값을 나타내는데, 보다 적은 일산화탄소가 난연 스트라이프를 통해 궐련의 외부로 확산될 수 있기 때문이다. 이러한 작용을 보완하기 위하여, 본 발명에 따른 염을 궐련지의 아직 처리되지 않은 영역, 즉 난연 스트라이프 사이의 영역에 적용하여 보다 높은 확산능의 보완이 궐련지의 열 분해 동안 상기 영역에서 얻어지도록 하는 것이 유용할 수 있다.

특히 바람직한 실시양태에서, 영역은 난연 영역, 바람직하게는 난연 스트라이프로부터 분리된다. 용어 "분리된"은 영역이 난연 영역으로부터 분리되지만, 또한 예를 들어 제조 공정에 의해 유발될 수 있는 소정의 중첩이 제공될 수 있음을 의미한다.

한 실시양태에서, 궐련지는 수용성 염에 함침 (침지)된다.

또 다른 실시양태에서, 궐련지는 수용성 염으로 한쪽 면 또는 양면에 코팅된다.

추가적으로, 본 발명의 목적은 하나 이상의 수용성 염을 포함하는 궐련지를 통해 달성되며, 여기서 하나 이상의 수용성 염은 중탄산염, 바람직하게는 알칼리 금속 중탄산염 또는 중탄산암모늄, 또는 탄산염, 바람직하게는 탄산암모늄이다. 이들 염의 혼합물 또한 고려된다.

바람직한 실시양태에서, 알칼리 금속 중탄산염은 중탄산나트륨 또는 중탄산칼륨이다. 이들 염 둘 다의 혼합물 또한 고려된다.

특히 바람직한 실시양태에서, 알칼리 금속 중탄산염은 중탄산칼륨이다.

한 실시양태에서, 상기 정의된 수용성 염의 양은 용지 질량의 0.1％ 내지 10％, 바람직하게는 1％ 내지 6％, 특히 바람직하게는 3％ 내지 6％이다.

바람직한 실시양태에서, 상기 정의된 수용성 염은 용지 질량의 4％ 이상, 바람직하게는 4％ 내지 10％, 특히 바람직하게는 4％ 내지 6％의 함량의 중탄산나트륨이다.

또 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 정의된 수용성 염은 용지 질량의 3％ 이상, 바람직하게는 3％ 내지 10％, 특히 바람직하게는 3％ 내지 6％의 중탄산칼륨이다.

추가의 또 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 정의된 수용성 염은 용지 질량의 4％ 이상, 바람직하게는 4％ 내지 10％, 특히 바람직하게는 4％ 내지 6％의 탄산암모늄이다.

한 실시양태에서, 상기 정의된 수용성 염은 궐련지의 이격된 영역, 바람직하게는 스트라이프-형 영역에 함유된다.

바람직한 실시양태에서, 상기 정의된 수용성 염을 갖는 영역은 이 용지로부터 제조된 궐련에서 담배 막대의 원주 방향으로 하나 이상의 밴드를 형성하도록 설계된다.

특히 바람직한 실시양태에서, 영역은 난연 영역으로부터 분리된다.

한 실시양태에서, 궐련지는 상기 정의된 수용성 염에 함침 (침지)된다.

또 다른 실시양태에서, 궐련지는 상기 정의된 수용성 염으로 한쪽 면 또는 양면에 코팅된다.

추가적으로, 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 궐련지를 포함하는 궐련을 통해 달성된다.

궐련은 담배, 팁핑 용지, 필터, 플러그 랩(plug wrap) 용지 및 접착제와 같은 추가의, 몇몇 경우에서 임의의 성분의 도움 하에 궐련지를 사용하여 통상적인 궐련 제조 기계에서 제조할 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 궐련지의 제조 방법을 통해 달성되며, 여기서 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:

(1) 각각 용지의 총 질량 또는 섬유-충전재 현탁액의 총 질량을 기초로 50％ 미만, 바람직하게는 30％ 미만의 수분 함량을 갖는 궐련지 또는 섬유-충전재 현탁액을 제공하는 단계;

(2) 하나 이상의 수용성 염을 갖는 수용액을 적용하며, 용액 중의 수용성 염의 양은 용액의 총 질량을 기초로 0.2％ 내지 20％, 바람직하게는 2％ 내지 15％인 단계.

상기 방법의 한 실시양태에서, 수용성 염은 무기 염이다. 수용액 중의 무기 염의 혼합물 또한 고려된다.

상기 방법의 한 실시양태에서, 수용액 중의 수용성 염은 중탄산염, 바람직하게는 알칼리 금속 중탄산염 또는 중탄산암모늄, 또는 탄산염, 바람직하게는 탄산암모늄이다. 수용액 중의 이들 염의 혼합물 또한 고려된다.

상기 방법의 바람직한 실시양태에서, 수용성 염 또는 알칼리 금속 중탄산염은 중탄산나트륨 또는 중탄산칼륨이다. 수용액 중의 2개 염의 혼합물 또한 고려된다.

특히 바람직한 실시양태에서, 수용성 염 또는 알칼리 금속 중탄산염 각각은 중탄산칼륨이다.

한 실시양태에서, 하나 이상의 수용성 염의 양은 이 방법에 의해 제조되는 궐련지의 용지 질량의 0.1％ 내지 10％, 바람직하게는 1％ 내지 6％, 특히 바람직하게는 3％ 내지 6％이다.

한 실시양태에서, 방법 중의 단계 (2)에서, 수용성 염은 궐련지의 영역, 바람직하게는 스트라이프-형 영역에 적용된다.

바람직한 실시양태에서, 영역은 이 용지로부터 제조된 궐련에서 담배 막대의 원주 방향으로 하나 이상의 밴드를 형성하도록 설계된다.

특히 바람직한 실시양태에서, 영역은 난연 영역으로부터 분리된다.

한 실시양태에서, 방법 중의 단계 (2)에서, 수용액은 사이즈 프레스 또는 필름 프레스를 사용하여 적용된다.

용지 기계의 사이즈 프레스 또는 필름 프레스에서, 수용액은 용지의 한쪽 면 또는 양면 상의 전체 표면에 적용된다. 따라서, 용지는 본질적으로 용액에 함침된다.

또 다른 실시양태에서, 방법 중의 단계 (2)에서, 수용액은 프린팅 또는 분무 기법을 사용하여 적용된다.

용지 기계에서의 또는 이후에서의 프린팅 공정 또는 분무를 통한 수용액의 적용은 용액이 보다 얇게 적용되며 오직 용지의 한쪽 면에만 적용되는 것을 가능하게 한다. 이는 용액이 용지의 시각적 특성을 변경시키는 경우에 유리할 수 있다. 이후, 용액을 바람직하게는 추후에 담배와 면하는 용지의 면에 적용한다.

수용액을 용지에 적용하기 위한 다른 방법 또한 고려된다. 그러나, 궐련지가 이미 용액을 흡수하며 섬유 구조에 수용성 염을 실질적으로 고정시키는 능력을 갖는 경우에 용지 제조 동안의 시기 또는 그 이후의 시기에 용액을 적용하는 것이 중요하다. 이는 용지 기계를 통과하는 용지 또는 섬유-충전재 현탁액 각각이 총 용지 질량을 기초로 50％ 미만, 바람직하게는 총 용지 질량을 기초로 30％ 미만의 수분 함량을 갖는 경우에서일 것이며, 이는 통상의 용지 기계에 대하여 용지가 프레스 구역을 지난 경우에서이다. 예를 들어, 이 현탁액이 용지 기계에 도착하기 이전에 섬유-충전재 현탁액에 수용성 탄산염 또는 중탄산염, 예컨대 충전재를 첨가하는 것이 유리하지는 않은데, 용액에 존재하는 탄산염 및 중탄산염이 용지 기계의 와이어 구역(wire section)에서의 탈수 공정에서 대부분 손실되기 때문이다.

추가적으로, 본 발명의 목적은 열 분해 동안의 궐련지 또는 궐련지의 영역의 확산능을 열 분해 전의 23℃에서의 확산능의 최초 값을 기초로 0.9 cm/s 초과 및 50％ 초과로 증가시키기 위한 하나 이상의 수용성 염, 바람직하게는 무기 염의 사용에 의해 달성된다.

사용의 한 실시양태에서, 수용성 염은 중탄산염, 바람직하게는 알칼리 금속 중탄산염 또는 중탄산암모늄, 또는 탄산염, 바람직하게는 탄산암모늄이다.

사용의 한 실시양태에서, 수용성 염은 알칼리 금속 중탄산염이다.

사용의 바람직한 실시양태에서, 알칼리 금속 중탄산염은 중탄산칼륨이다.

특히 바람직한 실시양태에서, 영역은 난연 영역에 의해 분리된다.

본 명세서 및 특허 청구항에 개시된 발명의 특징은 그의 다양한 실시양태 각각 및 또한 임의의 조합으로 본 발명을 수행하는데 필수적일 수 있다.

본 발명은 용지가 본원에서 중탄산나트륨, 중탄산칼륨 및 탄산암모늄으로 나타낸 특정한 염에 함침되거나 또는 특정한 염으로 코팅되는 경우에 증가된 확산능을 갖는 궐련지를 얻을 수 있다는 놀라운 발견을 기초로 하며, 이는 비교적 저온에서, 즉 450℃에 비해 상당히 낮은 온도에서 분해되며 따라서 궐련지의 공극 구조를 개방한다. 열 분해 동안의 궐련지의 확산능에서의 증가가 몇몇 경우에서 2배 초과로 증가될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 확산능의 증가의 증가는 이 용지로부터 제조된 궐련으로부터의 연기에서 해로운 일산화탄소의 감소에 상당히 기여할 수 있다.

본 발명은 이제 실시예 및 첨부된 도면을 참조로 상세히 기재될 것이다.
도 1은 열중량 분석에서 가열 동안 수용성 염의 중량 손실을 나타낸다. 최초 질량의 ％로서의 질량의 손실을 온도에 대하여 나타낸다. 최대 600℃의 온도로의 가열 (최초 온도는 30℃였음)을 25 ml/분의 질소 기체 흐름 하에 수행하였다. TKZ: 트리-칼륨 시트레이트; TNZ: 트리-나트륨 시트레이트.

실시예

실시예 1: 중탄산나트륨, 중탄산칼륨 또는 탄산암모늄을 갖는 궐련지의 제조

목재 펄프로 제조되며, 25 g/m²의 평량, 30 CU의 공기 투과도 및 1.75 cm/s의 확산능을 갖는 궐련지 (용지 질량의 32％는 충전재 물질로서 초크로 이루어져 있음)를 실험을 위해 사용하였다. 이는 통상적인 궐련지이며, 따라서 유사한 결과가 또한 다른 궐련지에 대해 예상될 수 있고; 기본적으로, 예를 들어 공기 투과도, 확산능, 섬유 및 충전재 조성물, 또는 평량과 관련하여 궐련지의 선택에 대해 제한이 없다.

이 궐련지를 사이즈 프레스에서 다양한 농도의 중탄산나트륨 (NaHCO₃), 중탄산칼륨 (KHCO₃) 또는 탄산암모늄 ((NH₄)₂CO₃)의 수용액에 함침시켰다.

사이즈 프레스에서 트리-나트륨 시트레이트 (TNZ), 또는 트리-나트륨 시트레이트 및 트리-칼륨 시트레이트 (TNZ/TKZ) 각각의 질량 기준 50:50 혼합물의 수용액에 함침된 동일한 궐련지를 비교용으로 사용하였다.

실시예 2: 제조된 궐련지의 확산능의 측정

실시예 1에서 제조된 궐련지의 확산능을 소딤 사로부터의 CO₂ 확산율 계량기로 측정하였다.

23℃ 및 50％ 습도에서의 용지의 확산능은 일관적으로 약 1.75 cm/s였다. 용지를 30분 동안 230℃의 온도에 노출시킨 이후에, 이를 23℃ 및 50％ 습도에서 컨디셔닝하고, 이후 확산능을 측정하였다. 측정된 절대값을 하기 표 1로 얻었다.

<표 1>

가열 (230℃, 30분) 후의 확산능 (cm/s)

* 중량％에 해당함

표 1은 중탄산나트륨, 중탄산칼륨 또는 탄산암모늄을 갖는 종이의 확산능이 트리-나트륨 시트레이트 또는 트리-나트륨/트리-칼륨 시트레이트를 포함하는 용지의 확산능에 비해 용지 질량에서의 모든 농도에 대하여 보다 높음을 나타낸다. 시트레이트로 측정된 가장 높은 확산능은 7％ 트리-나트륨/트리-칼륨 시트레이트로의 2.616 cm/s이다. 2.616 cm/s에 비해 높은 값이 4％ 양의 중탄산나트륨 및 탄산암모늄, 및 심지어 3％의 양의 중탄산칼륨으로 얻어졌다. 2.7 cm/s 이상의 확산능은 중탄산나트륨 (≥ 6％), 중탄산칼륨 (≥ 4％) 또는 탄산암모늄 (≥ 5％)으로만 얻을 수 있었지만, 시트레이트로는 얻을 수 없었다.

1.75 cm/s의 실온에서의 최초 값에 비하여 확산능 (cm/s)에서의 증가, 및 이 최초 값에 기초한 백분율로서의 상대적 증가를 하기 표 2에서 나타내었다.

<표 2>

가열 (230℃, 30분) 후의 확산능에서의 변화 (cm/s 및 ％)

* 중량％에 해당함

표 2는 통상적인 연소 염으로서의 시트레이트와 비교하여, 중탄산나트륨 또는 중탄산칼륨의 사용, 또는 탄산암모늄의 사용을 통해 열 분해 동안의 궐련지의 확산능에서의 증가가 몇몇 경우에서 2배 초과로 증가될 수 있음을 명백하게 나타낸다.

추가적으로, 실시예는 이 경우에서 1.75 cm/s의 23℃에서의 최초 값으로부터 시작하여 0.9 cm/s 초과의 확산능에서의 증가, 또는 유사하게 23℃에서의 최초 값에 대하여 50％ 초과의 확산능에서의 백분율 증가는 통상적인 연소 염으로서의 시트레이트로는 가능하지 않지만, 이용되는 무기 염으로는 가능함을 나타낸다. 이러한 목적으로, 4％ 이상의 중탄산나트륨 또는 3％ 이상의 중탄산칼륨 또는 4％ 이상의 탄산암모늄이 사용되어야 한다.

또한, 실시예는 6％ 초과의 중탄산나트륨의 양에서의 증가는 추가의 개선이 없음을 달성하여, 용지 질량을 기초로 최대 6％의 함량이 바람직하다는 것을 나타낸다. 그러나, 중탄산칼륨에 대하여, 6％ 초과의 함량의 추가의 증가는 추가로 현저한 개선을 달성하여, 중탄산칼륨의 합당한 사용에 대한 상한이 이 실험을 기초로 설정될 수 없도록 하며, 대신 함량은 이 용지로부터 제조된 궐련의 미감의 이유로 약 10％로 제한되어야 한다. 탄산암모늄에 대하여, 6％를 초과하는 함량에 대하여 달성가능한 개선은 감소하는 것으로 보이지만, 8％의 함량까지는 정지되지 않아, 이에서도 유용한 상한은 약 10％로 도출될 수 있도록 한다. 전체적으로, 중탄산칼륨은 발명의 효과와 관련하여 중탄산나트륨 또는 탄산암모늄에 비해 우수한 것으로 드러났으며, 따라서 그의 사용이 특히 바람직하다.

관찰된 효과의 원인은 아마도 중탄산나트륨 및 중탄산칼륨이 통상적인 연소 염에 비해 낮은 온도, 즉 약 50℃에서 분해된다는 사실에 근거한다. 심지어 중탄산암모늄 및 탄산암모늄도 약 60℃의 온도에서 분해되며, 따라서 오직 150℃에서 분해되기 시작하는 트리-나트륨 또는 트리-칼륨 시트레이트에 비해 실질적으로 보다 낮은 온도에서 분해된다. 표 1에서의 용지에의 적용을 위해 사용되는 중탄산나트륨 및 중탄산칼륨의 열중량 분석 (이들 물질은 30℃에서 600℃로 5℃/분의 속도로 25 ml/분의 질소 흐름 하에 가열되었음)은 비교적 저온에서의 질량의 빠른 손실이 확산능에서의 증가를 초래한다는 것을 나타낸다. 결과를 도 1에서 나타낸다. 230℃의 온도에 도달되는 경우, 중탄산나트륨의 경우에서의 질량의 손실은 그의 최초 질량의 약 35％이며, 중탄산칼륨의 경우 그의 최초 질량의 약 30％인 것으로 판단된다. 추가적으로, 도 1은 중탄산나트륨 및 중탄산칼륨이 표 1에서 나타낸 것과 같은 증가된 확산능을 유발할 뿐만 아니라, 또한 약 130℃ 내지 230℃의 범위에서 통상적인 연소 염에서에 비해 확산능이 보다 크다는 것을 나타낸다.

따라서, 이 분석 방법의 조건 하에서 선택된 무기 염이 230℃의 온도에서의 그의 최초 질량의 30％ 내지 35％, 아마도 보다 적은 분율, 예를 들어 15 내지 25％ 손실된 경우에, 관찰된 효과가 예상될 수 있는 것으로 추정할 수 있다.

Claims (18)

1. 상부에 난연 밴드가 있고 하나 이상의 수용성 염을 포함하는, 궐련의 담배 막대 랩핑(tobacco rod wrapping)용 궐련지로서,
   가열이 30℃의 온도에서 시작하여 25 ml/분의 질소 흐름 하에 5℃/분의 가열 속도로 수행되는 경우에, 상기 수용성 염이 230℃로의 가열 이후에 그의 최초 질량의 15％ 초과로 손실되는 염이며,
   상기 궐련지 중의 상기 수용성 염의 양은 상기 궐련지를 230℃에서 30분 동안 가열한 후 궐련지 또는 궐련지 영역의 확산능이 가열 전 23℃에서의 확산능의 최초 값을 기준으로 0.9 cm/s 초과 및/또는 50% 초과로 증가되도록 하는 양인 것을 특징으로 하는 궐련지.
2. 제1항에 있어서, 수용성 염이 알칼리 금속 중탄산염 또는 중탄산암모늄, 또는 탄산암모늄인 궐련지.
3. 제2항에 있어서, 알칼리 금속 중탄산염이 중탄산나트륨 또는 중탄산칼륨인 궐련지.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수용성 염의 양이 용지 질량의 3％ 내지 6％인 궐련지.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수용성 염이 이격된 영역에 존재하는 것인 궐련지.
6. 제5항에 있어서, 영역이 궐련지로부터 제조된 궐련의 담배 막대의 원주 방향으로 하나 이상의 밴드를 형성하도록 설계되는 것인 궐련지.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 궐련지가 하나 이상의 수용성 염에 함침된 것인 궐련지.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 궐련지가 하나 이상의 수용성 염으로 한쪽 면 또는 양면에 코팅된 것인 궐련지.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 궐련지를 포함하는 궐련.
10. (1) 섬유-충전재 현탁액의 전체 질량에 대하여 50％ 미만의 수분 함량을 갖는 섬유-충전재 현탁액을 제공하는 단계;
    (2) 하나 이상의 수용성 염을 갖는 수용액을 각각 용지 기계에 통과하는 섬유-충전재 현탁액에 적용하며, 용액 중 수용성 염의 양은 용액의 질량에 대하여 2％ 내지 15％인 단계
    를 포함하는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 궐련지 또는 상기 궐련지를 포함하는 궐련의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 수용성 염이 알칼리 금속 중탄산염 또는 중탄산암모늄, 또는 탄산암모늄인 방법.
12. 제11항에 있어서, 알칼리 금속 중탄산염이 중탄산나트륨 또는 중탄산칼륨인 방법.
13. 제10항에 있어서, 수용액이 사이즈 프레스(size press) 또는 필름 프레스(film press)를 사용하여 적용되는 것인 방법.
14. 제10항에 있어서, 수용액이 프린팅 또는 분무 기법을 사용하여 적용되는 것인 방법.
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