KR102220688B1 - 개선된 결합제를 갖는 가연성 열원 - Google Patents

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Abstract

흡연 물품(2)을 위한 가연성 열원(4)은 탄소와 결합제로 이루어진다. 결합제는 3개의 바인더 구성분; 즉, 유기 고분자 바인더 재료, 카르복실산 연소염 및 비가연성 무기염 재료의 조합을 포함한다. 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료는 규산염 시트 재료로 이루어진다. 바람직하게, 가연성 열원은 추가로 점화 보조제를 포함한다.

Description

개선된 결합제를 갖는 가연성 열원{Combustible heat source with improved binding agent}
본 발명은 흡연 물품을 위한 가연성 열원에 관한 것이다. 이 가연성 열원은 탄소와 유기 및 무기 바인더(binder) 재료의 조합을 포함하는 개선된 결합제(binding agent)로 이루어져 있다. 본 발명은 또한 이러한 가연성 열원과 에어로졸 형성 기질로 이루어진 가열되는 흡연 물품에 관한 것이다.
대다수의 흡연 제품에 있는 담배가 연소된다기 보다는 가열되는 것들이 종래에 제안되어 왔다. 이러한 '가열되는' 흡연 물품의 한가지 목표는 연소에 의해 생성되는 잘 알려진 해로운 흡연 성분을 감소시키는 것과 통상적인 궐련에 있는 담배의 열분해 저감이다.
잘 알려진 타입의 가열되는 흡연 물품에서, 가연성 열원으로부터 가연성 탄소질 열원의 하류에 위치하는 에어로졸 형성 기질로의 열 전달에 의해서 에어로졸이 발생한다. 흡연 시, 가연성 열원으로부터 열 전달에 의해서 휘발성 화합물이 에어로졸 형성 기질로부터 방출되고, 흡연 물품을 통해서 흡입되는 공기에 연행된다. 방출된 화합물은 냉각되고 응축하여 에어로졸을 형성한 후 사용자에 의해서 흡입이 이루어진다.
예를 들어, WO-A-2009/022232에는 가연성 열원, 해당 가연성 열원의 하류에 있는 에어로졸 형성 기질 및 상기 가연성 열원의 후방 부위와 상기 에어로졸 형성 기질의 인접하는 전방 부위를 감싸면서 직접 접촉하고 있는 열전달 부재로 이루어진 흡연 물품을 개시하고 있다. WO-A-2009/022232의 흡연 물품에 있는 열전달 부재는 열원의 연소시 발생된 열을 에어로졸 형성 기질로 전달하는데 도움을 주고 있다.
일부 탄소 기반 열원은 제조, 가공 및 저장시 열원의 건전성(integrity)을 개선시키는데 도움을 주기 위해서 셀룰로오스 유도체와 같은 유기 바인더를 혼입하고 있다. 하지만, 유기 바인더는 연소시 열원 내에서 도달하게 되는 온도에서 일반적으로 가연성이다. 그 결과, 가열되는 흡연 물픔의 연소시 유기 바인더가 분해되어 열원의 건전성이 상실되는 것으로 밝혀졌다.
유기 바인더의 분해는 연소 도중 및 그 후에 가연성 열원의 변형을 일으킬 수 있으며, 다시 열원의 크랙킹(cracking)이나 파손(breakage)을 유발하거나 연소된 열원으로부터 애쉬(ash)를 방출하게 된다. 또한, 유기 바인더의 연소 중에, 일반적으로 가스가 방출되어 열원 내에서 압력이 발생하고, 크랙킹이나 파손 가능성을 증가시키게 된다.
이에 따라 흡연 중에, 흡연 후에 건전성이 개선된 가열되는 흡연 물품을 위한 가연성 열원을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 연소 특성도 개선된 가연성 열원을 제공하는 것도 바람직할 수 있다.
본 발명에 따르면, 흡연 물품을 위한 가연성 열원을 제공하기 위한 것으로, 상기 가연성 열원은 탄소와 적어도 하나의 유기 고분자 바인더 재료, 적어도 하나의 카르복실산 연소염과 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료를 포함하는 결합제로 이루어지되 상기 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료는 규산염 시트 재료를 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 가연성 열원과 해당 가연성 열원의 하류에 있는 에어로졸 형성 기질로 이루어진 흡연 물품을 제공하기 위한 것이다.
추가로 본 발명은 흡연 물품을 위한 탄소 함유 가연성 열원의 건전성을 개선하기 위한 결합제의 사용방법으로서, 상기 결합제는 적어도 하나의 유기 고분자 바인더 재료, 적어도 하나의 카르복실산 연소염과 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료를 포함하되 상기 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료는 규산염 시트 재료를 포함한다.
추가로 본 발명은 개선된 건전성을 가지는 가연성 열원을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 하나 이상의 탄소 함유 재료를 적어도 하나의 유기 고분자 바인더 재료, 적어도 하나의 카르복실산 연소염과 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료를 포함하는 결합제와 혼합하되 상기 적어도 하나의 비가연성무기 바인더 재료는 규산염 시트 재료로 이루어지는 단계; 하나 이상의 탄소 함유 재료와 결합제의 혼합물을 세장형 로드로 예비 성형하는 단계; 및 상기 세장형 로드를 건조시키는 단계로 이루어진다.
본 발명의 가연성 열원은 이하에서 더 상세히 기재하는 바와 같이, 압출 공정에 의해서 형성된 압출된 열원일 수 있다. 대안적으로 및 바람직하게, 본 발명의 가연성 열원은 이하에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 가압 공정에 의해서 형성된 압축된 열원일 수 있다. 압축된 열원은 상기에서 정의한 3개의 구성분의 조합을 포함하는 결합제의 사용의 결과로서 건전성의 개선을 보이는 것으로 밝혀졌다.
도 1은 본 발명에 따른 흡연 물품의 길이 방향의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 이하의 실시예 1에서 제조한 본 발명에 따른 가연성 열원의 온도 구배와 종래의 열원의 온도 구배를 비교한 그래프이다.
여기서 사용하는 용어 '결합제'는 가연성 열원의 구성분으로서 탄소와 어떤 다른 첨가제를 함께 열원 내에서 결합시키는 가연성 열원의 구성분을 의미하며, 그로 인해서 그의 구조를 유지하도록 고체 열원을 형성할 수 있다.
여기서 사용하는 용어 '카르복실산 연소염'은 카르복실산의 염을 의미하며, 탄소의 연소를 개선시키는 것으로 생각된다. 바람직하게, 카르복실산 연소염은 실온에서 1가, 2가 또는 3가 양이온과 카르복실산염 음이온을 포함하며, 카르복실산염 음이온은 가연성 열원이 불에 탈 때, 연소한다. 가장 바람직하게는, 카르복실산 연소염은 실온에서 1차 알칼리 금속 양이온과 카르복실산염 음이온을 포함하는 알칼리 금속 카르복실산 연소염으로서, 카르복실산염 음이온은 가연성 열원이 불에 탈 때, 연소한다. 본 발명의 가연성 열원의 결합제에 포함될 수 있는 카르복실산 연소염의 특별한 예로는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 알칼리 금속 구연산염과 알칼리 금속 호박산염을 포함한다.
어떤 구현예에서, 결합제는 단일의 카르복실산 연소염을 포함한다. 다른 구현예에서, 결합제는 2개 이상의 다른 카르복실산 연소염의 조합으로 이루어질 수 있다. 2개 이상의 다른 카르복실산 연소염은 다른 카르복실산 음이온으로 이루어질 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 2개 이상의 다른 카르복실산 연소염은 다른 양이온으로 이루어질 수 있다. 일례로써, 결합제는 알칼리 금속 구연산염과 알칼리 토금속 호박산염의 혼합물로 이루어질 수 있다.
여기서 사용하는 용어 '비가연성'은 무기 바인더 재료를 의미하는 것으로 본 발명의 가연성 열원의 점화 및 연소시 연소 또는 분해되지 않는다. 그러므로 가연성 열원의 연소시 비가연성 무기 바인더 재료는 결합제가 처리되는 온도에서 안정하고, 연소 중, 연소 후에 실질적으로 온전하게 남아 있을 것이다.
여기서 사용하는 용어 '상류', '전방', '하류' 및 '후방'은 흡연 물품의 사용 중에 공기 흡입 방향에 대해서 본 발명의 흡연 물품의 구성분의 상대적인 위치 또는 구성분의 상대적인 부분을 의미한다.
본 발명의 가연성 열원에서, 탄소는 유기 및 무기 바인더 재료의 특별히 새로운 조합으로 형성된 결합제와 혼합된다. 특히, 종래 기술의 가연성 열원에서 사용된 것과 같은 유기 고분자 바인더 재료는 적어도 하나의 카르복실산 연소염 및 비가연성 무기 바인더 재료와 혼합되며, 여기서, 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료는 규산염 시트 재료로 이루어진다. 다음의 설명에서, 유기 고분자 바인더 재료, 카르복실산 연소염 및 비가연성 무기 바인더 재료는 '바인더 구성분'으로서 일괄해서 언급하기로 한다.
유기 고분자 바인더 재료, 카르복실산 연소염, 및 규산염 시트 재료로 이루어진 비가연성 무기 바인더 재료의 특별한 조합을 포함하는 결합제의 사용은 유기 바인더 재료만으로 이루어진 열원과 비교해서, 연소 중에, 연소 후에 가연성 열원의 건전성을 바람직하게 증가시킨다는 것을 발견하였다. 본 발명의 가연성 열원은 연소 때문에 변형이 감소하게 되므로 열원의 크랙, 파손 또는 분열(fragmentation)이 감소하게 된다. 더욱이, 본 발명의 가연성 열원은 연소 후에 보다 많은 접착성 애쉬를 형성하게 되므로 애쉬의 파편 입자가 열원으로부터 멀리 벗어나지 않는다. 애쉬의 출현은 보다 균일한 농도와 보다 진하고 보다 균일한 색상으로 개선된다는 것을 발견한 것이다.
여기서 사용하는 용어 '건전성'은 전부 또는 온전하게 남아 있는 발명의 가연성 열원의 능력을 말한다. 가연성 열원의 건전성의 심각한 손실은 열원의 크래킹이나 파손으로 이어진다. 가연성 열원의 빈약한 건전성은 열원의 점화 시 스파크 또는 불꽃의 발생으로 나타날 수 있다.
이하에서 더 상세히 기재하는 바와 같이, 가연성 열원의 건전성의 양적 측정은 "탈락(drop off)"으로 잘 알려진, 조절된 연소 조건 하에서 가열되는 흡연 물품 내에서의 가연성 열원 부분의 탈락 가능성을 측정하는 실험적인 테스트를 통해서 제공할 수 있다. 특히, 테스트는 다른 결합제를 포함하는 가연성 열원의 건전성의 직접 비교에 대해서도 제공을 한다. 본 발명의 가연성 열원의 탈락 가능성은 단지 유기 바인더 재료만을 포함하는 종래 기술의 가연성 열원과 동일한 조건 하에서 탈락 가능성에 비해서 낮다.
보다 낮은 가연성 열원에 대한 탈락 가능성은 가연성 열원의 건전성이 보다 양호한 것으로 여겨진다. 바람직하게, 본 발명의 가연성 열원에 대한 탈락 가능성은 이하에 기재하는 실험적인 조건 하에서 20% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 가장 바람직하게는 0%에 가깝다.
상기에서 정의한 바인더 구성분의 특별한 조합의 사용으로 인하여 가연성 열원의 건전성에서 제공된 개선점은 개별의 바인더 구성분의 반응에 기초하는 예측된 것 보다 크다. 또한, 3개의 바인더 구성분의 조합의 사용은, 가연성 열원의 압축 강도의 향상으로 입증된 바와 같이, 가연성 열원의 기계적인 강도의 예기치 못한 개선점을 보이게 되었다. 그러므로 결합제는 본 발명의 가연성 열원의 물리적인 특성에서 놀랍고, 유리한 효과를 제공하게 된다.
본 발명의 가연성 열원의 결합제의 3개의 바인더 구성분의 비율은 열원의 연소 특성을 변형하고 개선시키기 위해서 조정할 필요가 있다는 것이 밝혀졌다. 예를 들면, 바인더 구성분의 비율은 단지 유기 바인더 재료만 포함하는 열원과 비교해서 열원의 연소 온도 또는 연소 수명시간을 향상시키는데 적합할 수 있다.
본 발명의 가연성 열원에 3개의 다른 바인더 구성분의 조합으로 이루어진 결합제의 사용은 열원의 전방 말단의 점화 후에, 전방 말단으로부터 후방 말단으로 열원의 탄소 연소의 전달 속도를 바람직하게 향상시키는 것으로 나타났다. 가연성 열원을 통한 탄소 연소의 전달은 가연성 열원의 전방 말단으로부터 후방 말단으로의 폭연(deflagration)의 하류 이동으로 인해 가연성 열원의 표면에서 색상의 변화를 뚜렷하게 나타낸다. 점화 후 가연성 열원을 통해서 탄소 연소의 신속한 전달은 첫번째 퍼프에 대한 시간을 바람직하게 감소시킨다. 이하에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 결합제의 3개의 다른 바인더 구성분 각각은 가연성 열원 내에서 다른 구조와 기능을 제공한다. 또한, 바인더 구성분은 가연성 열원의 연소시 다르게 작용을 한다. 바인더 구성분의 다른 특성 및 작용의 조합은 결합 효과를 개선시키며, 특히 가연성 열원의 건전성 측면에서 놀라운 개선점을 제공한다.
본 발명의 가연성 열원의 결합제에서 유기 고분자 바인더는 일반적으로 길고 유연한 유기 고분자로 형성된다. 유기 고분자 바인더 재료는 일반적으로 우수한 연료로서 가연성 열원의 연소 품질을 개선시킨다. 상기에서 설정한 바와 같이, 유기 고분자 바인더 재료는 또한, 가연성 열원의 생산 중에, 연소 전에 탄소의 결합을 도와주게 된다. 하지만, 유기 고분자 바인더 재료는 가연성 열원의 점화 후에 바로 연소해 버리므로 연소 중에 또는 연소 후에 어떤 심각한 결합 효과를 제공하지 못한다.
유기 고분자 바인더 재료는 가열 또는 연소시 해로운 부산물을 생산하지 않는 어떤 적당한 유기 고분자 바인더를 포함할 수 있다. 유기 고분자 바인더 재료는 한가지 유형의 유기 고분자 또는 2개 이상의 다른 유형의 유기 고분자의 조합물을 포함할 수 있다. 바람직하게, 유기 고분자 바인더 재료는 하나 이상의 셀룰로오스성 고분자 재료를 포함한다. 적당한 셀룰로오스성 고분자 재료는, 이에 한정하는 것은 아니지만, 셀루로오스, 개질 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 및 이들의 조합물을 포함한다. 본 발명에서 특히 바람직한 구현예에서, 유기 고분자 바인더 재료는 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)를 포함하는 것이다. 본 발명에 사용하기 위한 CMC의 적당한 근원은 Phrikolat GmbH, Germany의 것을 이용할 수 있다. 대안적으로 또는 하나 이상의 셀룰로오스 고분자 재료에 추가해서, 유기 고분자 바인더 재료는 하나 이상의 비셀룰로오스성 고분자 재료로서, 이에 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, 구아검과 같은 검; 밀가루; 전분; 설탕; 야채유 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
바람직하게, 결합제는 유기 고분자 바인더 재료를 약 25중량%와 약 80중량% 사이, 더 바람직하게는 약 30중량%와 약 75중량% 사이로 포함한다.
유기 고분자 바인더 재료와 반대로, 본 발명의 가연성 열원의 결합제에서 카르복실산 연소염은 일반적으로 열원에서 다른, 큰 분자에 비해서 크기가 작은 이온을 일반적으로 포함한다. 카르복실산 연소염은 열원의 연소를 촉진시킨다. 또한, 유기 바인더와는 달리, 카르복실산 연소염은 연소 중에, 연소 후에 가연성 열원 내에서 다른 분자 주위에서 접착성 구조를 유지한다는 것을 발견하였다. 이것은 열원 재료를 함께 결합하는데 도움을 준다. 따라서, 카르복실산 연소염은 연소 중에, 연소 후에 가연성 열원의 건전성을 개선시키고, 열원의 변형과 파손 가능성을 감소시키게 된다. 연소 이후에 카르복실산 연소염의 결합 효과의 유지는 추가적으로 점착 및 애쉬 재료의 외형을 개선시키게 된다.
본 발명의 가연성 열원에서 카르복실산 연소염의 포함은 가연성 열원의 연소 특성에서의 개선점을 추가적으로 제공한다. 특히, 카르복실산 연소염은 단지 유기 바인더 재료만을 포함하는 가연성 열원과 비교해서 본 발명의 가연성 열원의 연소 시간을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 가열되는 흡연 물품에 사용하고자 하는 고밀도의 가연성 열원이 카르복실산 연소염에 의해 열원의 연소 촉진을 가능하게 할 수 있다. 이것은 소정의 크기의 열원을 위해 가연성 열원이 다량의 탄소 연료를 제조하는 것을 가능하게 하여 가연성 열원의 연소 시간을 추가로 개선시킬 수 있다.
바람직하게, 카르복실산 연소염은 구연산염, 초산염 또는 호박산염과 같은 카르복실산의 칼륨염 또는 나트륨염이다. 바람직한 구현예로서, 카르복실산 연소염은 알칼리 금속 구연산염이다. 본 발명의 특히 바람직한 구현예에서, 카르복실산 연소염은 구연산 칼륨이며, 가장 바람직한 것은 구연산 제1 칼륨이다.
카르복실산 연소염을 위해 선택된 양이온과 음이온의 습성은 가연성 열원의 연소 특성에 영향을 줄 수 있으며, 특히 가연성 열원의 점화 시에 연소 수명, 연소 온도 및 초기 온도에 영향을 줄 수 있다. 그러므로, 결합제에 혼입되는 카르복실산 연소염의 습성과 카르복실산 연소염의 함량은 가연성 열원의 소망하는 연소 특성에 따라 조정할 수 있다.
바람직하게, 결합제는 카르복실산 연소염을 약 5중량%와 약 50중량%의 사이, 바람직하게는 약 8중량%와 약 40중량% 사이로 포함한다.
비가연성 무기 바인더 재료는 규산염 시트 재료를 포함한다.
무기 바인더 재료는 비교적 크고, 단조롭고, 불가변의 분자를 갖는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 무기 바인더 재료는 연소시 가연성 열원이 도달하는 온도에서 비가연성이므로 무기 바인더는 열원의 점화 및 연소 후에 계속 잔존할 것이다. 그러므로 무기 바인더가 연소된 후에도 무기 바인더 재료는 그의 결합 특성을 유지하고, 열원 재료와의 결합을 계속할 것이다. 특정한 수준에서, 무기 바인더 재료의 첨가는 가연성 열원의 연소 온도를 추가적으로 증가시킬 수 있다. 그래서 연소 특성을 조정할 수 있다. 특히, 비가연성 무기 바인더 재료는 점화시 열원의 온도를 증가시키도록 조정할 수 있다.
무기 바인더 재료는 열원의 연소시 불활성이고, 연소 또는 분해되지 않는 적당한 무기 바인더를 포함할 수 있다. 비가연성 무기 바인더 재료는 한가지 유형의 무기 바인더 또는 하나 이상의 다른 유형의 무기 바인더의 조합물을 포함할 수 있다. 비가연성 무기 바인더 재료에 포함시키기 위한 적당한 규산염 시트 재료는 이에 한정하는 것은 아니지만, 점토, 운모, 사문석 및 이들의 조합물을 포함한다. 특히 바람직한 구현예에서, 비가연성 무기 바인더 재료는 하나 이상의 점토를 포함한다. 비가연성 무기 바인더 재료에 포함시키기 위한 다른 적당한 무기 바인더는 이에 한정하는 것은 아니지만, 알루미나-규산염 유도체, 알칼리 규산염, 석회암 유도체, 알칼린 토류 화합물 및 유도체, 알루미늄 화합물 및 유도체 및 이들의 조합물을 포함한다.
여기서 기재하는 용어 '점토'는 규산염과 알루민산염의 2차원 시트로 형성된 알루미늄 층상규산염(phyllosilicate) 재료를 말하며, 점토 내에서 독특한 층상 구조물을 형성한다. 본 발명의 가연성 열원의 결합제에 사용하기 위한 적당한 점토는 이에 한정하는 것은 아니지만, 벤토나이트, 몬모릴로나이트 및 카올리나이트를 포함한다. 적당한 점토는 Worlee-Chimie GmbH, Germany 또는 Nanocor를 이용할 수 있다.
특히 바람직하게, 본 발명의 가연성 열원의 결합제에 사용된 하나 이상의 점토는 박리 점토(exfoliated clays)이다. 여기서 사용하는 용어 '박리 점토'는 박리 또는 박층 공정을 거친 점토를 말하며, 규산염과 알루민산염 시트의 층 사이의 분리가 일부 경우에 20 배 이상까지 늘어난다.
점토와 같은 규산염 시트 재료의 크고, 편평한 구조는 길고, 유연한 분자의 유기 바인더 재료와 작은 이온의 카르복실산 연소염과 대조를 이룬다. 이들 다른 구조를 갖는 바인더 분자의 조합은 본 발명의 가연성 열원의 제조 및 저장 중에 뿐만 아니라 연소 중, 연소 후에도 개선된 결합 특성을 제공하는데 효과적이라는 것으로 밝혀졌다.
바람직하게, 결합제는 비가연성 무기 바인더 재료를 약 10중량%와 약 35중량% 사이, 더 바람직하게는 비가연성 무기 바인더 재료를 약 15중량%와 약 35중량% 사이로 포함한다.
본 발명의 특히 바람직한 구현예로서, 가연성 열원은 유기 바인더 재료로서 카르복시메틸 셀룰로오스, 카르복실산 연소염으로서 구연산 칼륨 및 비가연성 무기 바인더 재료로서 점토로 이루어진 결합제를 포함한다. 특정한 바람직한 구현예로서, 결합제는 유기 바인더로서 카르복시메틸 셀룰로오스 약 73중량%, 카르복실산 연소염으로서 구연산 칼륨 약 17중량%, 및 비가연성 무기 바인더 재료로서 점토 약 10중량%를 포함한다.
바인더 구성분의 이러한 조합은 연소 중에 또는 연소 후에 가시적인 변형 또는 크랙킹이 거의 없거나 아주 없는 상태에서 특히 유효한 결합 특성을 보이고, 최종적인 가연성 열원이 건전성을 유지하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 조합의 바인더 구성분을 포함하는 가연성 열원의 연소 후에 남아 있는 애쉬도 유기 바인더 재료만 포함하는 종래 기술의 가연성 열원과 비교해서 점착력과 외관이 개선된 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 가연성 열원은 3개의 다른 바인더 구성분을 포함하는 결합제를 바람직하게 약 2중량%와 약 10중량% 사이, 더 바람직하게는 결합제를 약 4중량%와 약 10중량% 사이, 가장 바람직하게는 결합제를 약 5중량%와 약 9중량% 사이로 포함한다. 특정한 바람직한 구현예로서, 본 발명의 가연성 열원은 결합제를 약 8중량% 포함한다.
결합제는 열원의 제조 중에 본 발명의 가연성 열원에 혼입하는 것이 바람직하다. 결합제의 3개의 바인더 구성분의 조합을 제조시 한 단계에서 열원 재료에 혼입하거나 3개의 바인더 구성분을 둘 또는 세개의 별개의 단계에서 첨가할 수 있다.
결합제의 하나 이상의 바인더 구성분을 고체 형태, 실질적으로 건조 분말로 가연성 열원의 다른 성분에 첨가할 수 있다. 대안적으로 물과 같은 적당한 용매에 용해되거나 현탁된 하나 이상의 바인더 구성분으로 이루어진 바인더 용액의 형태로 가연성 열원의 다른 구성분에 결합제의 하나 이상의 바인더 구성분을 첨가할 수 있다. 바람직하게, 최소한 카르복실산 연소염은 가연성 열원의 다른 구성분에 용액의 형태로 첨가된다. 예를 들면, 카르복실산 연소염은 구연산 칼륨을 포함하며 구연산 칼륨 5중량%와 10중량% 사이의 수용액이 사용될 수 있다.
결합제의 하나 이상의 바인더 구성분이 바인더 용액 형태로 혼입되며, 바인더 용액의 pH는 바람직하게 최소한 pH 8, 더 바람직하게 최소한 pH 10, 가장 바람직하게 약 pH 12의 염기성 pH가 적합하다. 용액의 정상 pH는 일반적으로 산성일 것이다. 그러한 경우에, 적당한 알칼리의 첨가를 통해서 pH가 증가되게 준비할 수 있다.
바인더 구성분과 특히 유기 고분자 바인더 재료는 일반적으로 pH의 변화에 민감하다. 이것은 특히 전하를 띤 유기 고분자 바인더 재료에 해당할 수 있으며, 바인더 용액의 pH의 증가는 바인더 분자의 전하, 그로 인한 분자 구조 및 결합 특성에 영향을 줄 수 있다. 염기성 pH(pH 8 이상)를 가지는 바인더 용액의 사용은 산성 바인더 용액을 사용하여 형성한 유사한 가연성 열원과 비교해서 본 발명의 가연성 열원의 연소 특성을 개선시키는 것으로 밝혀졌다. 특히 가연성 열원은 연소 수명을 증가시켜서 가연성 열원이 장시간 동안 계속 연소할 수 있게 하는 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 염기성 바인더 용액의 사용은 산성 바인더 용액을 사용하여 형성한 유사 가연성 열원과 비교해서 밀도가 향상된 가연성 열원의 생산이 가능하고 연소 후 가연성 열원의 건전성을 개선시키는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 가연성 열원은 연료와 같이 탄소로 이루어진 탄소 함유 열원이다. 바람직하게, 본 발명에 따른 가연성 열원은 탄소 함량이 가연성 열원의 건조 중량으로 최소한 약 35%, 더 바람직하게는 최소한 약 40%, 가장 바람직하게는 최소한 약 45%를 갖는다.
일부 구현예에서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 탄소 기반 열원이다. 여기서 사용하는 바와 같이, 용어 '탄소 기반 열원'은 주로 탄소로 이루어진 열원을 기재하는데 사용한다. 본 발명에 따른 흡연 물품에 사용하는 가연성 열원은 탄소 함량이 가연성 열원의 건조 중량으로 최소한 약 50%, 바람직하게 최소한 약 60%, 더 바람직하게는 최소한 약 70%, 가장 바람직하게는 최소한 약 80%를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 하나 이상의 적당한 탄소 함유 재료로 형성될 수 있다. 적당한 탄소 함유 재료는 종래에 잘 알려져 있으며, 이에 한정하는 것은 아니지만, 탄소 분말을 포함한다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 바람직하게 추가로 적어도 하나의 점화 보조제를 포함한다.
여기서 사용하는 용어 '점화 보조제'는 가연성 열원의 점화 중에 에너지와 산소 중 하나 또는 둘 모두를 방출하는 재료를 표시한다. 여기서, 상기 재료에 의한 에너지 및 산소 중 하나 또는 둘 모두의 방출 속도는 주변 산소 확산을 제한하지 않는다. 다시 말해서, 가연성 열원의 점화 중에 상기 재료에 의해서 에너지와 산소 중 하나 또는 둘 모두의 방출 속도는 주변 산소가 상기 재료에 도달할 수 있는 속도와 전혀 무관하다. 여기서 사용하는 바와 같이, 용어 '점화 보조제'는 또한 가연성 열원의 점화 중에 에너지를 방출하는 기본 금속을 표시한다. 이 기본 금속의 점화 온도는 약 500℃ 이하, 기본 금속의 연소 열은 최소한 약 5kJ/g 이다.
여기서 사용하는 용어 '점화 보조제'는 위에 나열한 바와 같은 카르복실산 연소염은 포함하지 않는다.
본 발명의 가연성 열원에 사용하기 위한 적당한 점화 보조제는 종래부터 잘 알려져 있다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화 중에 에너지를 방출하는 단일 소재 또는 복합물로 구성된 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다. 하나 이상의 점화 보조제에 의한 에너지의 방출은 가연성 열원의 연소 초기 단계시의 온도에서 '부스트(boost)를 직접적으로 일으킨다.
예를 들면, 특정한 구현예에서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 하나 이상의 활성 재료를 포함할 수 있으며, 이것은 가연성 열원의 점화시 산소와 발열적으로 반응하는 단일 원소 또는 화합물로 구성되어 있다. 적당한 활성 재료의 예로는 이에 한정하는 것은 아니지만, 알루미늄, 철, 마그네슘 및 지르코늄을 포함한다.
대안적으로 또는 추가로, 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화시 에너지를 방출하기 위해서 서로 반응을 하는 2개 이상의 원소 또는 화합물로 이루어진 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 특정한 구현예로서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 예를 들면 금속과 같은 환원제와 예를 들어 금속 산화물과 같은 산화제로 이루어진 하나 이상의 테르밋(thermite) 또는 테르밋 복합체를 포함할 수 있다. 이들은 가연성 열원의 점화시에 에너지를 방출하기 위해서 서로 반응을 한다. 적당한 금속의 예로는 이에 한정하는 것은 아니지만, 마그네슘을 포함하고, 적당한 금속 산화물의 예로는 이에 한정하는 것은 아니지만, 산화철(Fe2O3)과 산화알루미늄(Al2O3)를 포함한다.
다른 구현예로서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화시 발열 반응을 겪는 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다. 적당한 금속의 예로는 이에 한정하는 것은 아니지만, 합금 및 이중 금속 재료, 금속 탄화물 및 금속 수소화물을 포함한다.
바람직한 구현예로서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화시 산소를 방출하는 적어도 하나의 점화 보조제를 포함한다.
이러한 구현예에서, 가연성 열원의 적어도 하나의 점화 보조제에 의한 산소의 방출은 가연성 열원의 연소 속도를 증가시키는 것에 의해 가연성 열원의 연소 초기 단계의 온도에서 '부스트'의 직접적인 원인이 된다.
예를 들어, 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화시 산소를 방출하는 하나 이상의 산화제를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 가연성 열원은 유기 산화제, 무기 산화제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적당한 산화제의 예로는 이에 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면 질산칼륨, 질산칼슘, 질산스트론튬, 질산나트륨, 질산바륨, 질산리튬, 질산알루미늄 및 질산철과 같은 질산염; 아질산염; 다른 유기 및 무기 니트로 화합물; 예를 들면 염소산나트륨과 염소산칼륨과 같은 염소산염; 예를 들면 과염소산나트륨과 같은 과염소산염; 아염소산염; 예를 들면 브롬산나트륨과 브롬산칼륨과 같은 브롬산염; 과브롬산염; 아브롬산염; 예를 들면 붕산나트륨과 붕산 칼륨과 같은 붕산염; 예를 들면 철산 바륨과 같은 철산염; 아철산염; 예를 들면 망간산 칼륨과 같은 망간산염; 예를 들면 과망간산칼륨과 같은 과망간산염; 예를 들면 과산화벤조일과 과산화아세톤과 같운 유기 과산화물; 예를 들면, 과산화수소, 과산화스트론튬, 과산화마그네슘, 과산화칼슘, 과산화바륨, 과산화아연 및 과산화리튬과 같은 무기 과산화물; 예를 들면 초산화칼륨과 초산화나트륨과 같은 초산화물; 요오드산염; 과요오드산염; 아요오드산염; 황산염; 아황산염; 다른 술폭시드; 인산염; 포스핀산염; 아인산염; 및 포스판산염을 포함한다.
대안적으로 또는 추가로 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화시 산소를 방출하는 하나 이상의 산소 저장 또는 격리 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 가연성 열원은 응축, 물리적 흡착, 화학적 흡착, 구조 변경 또는 이들의 조합 수단에 의해서 산소를 저장 및 방출하는 산소 저장 및 격리 물질을 포함할 수 있다. 적당한 산소 저장 또는 격리 물질의 예로는 이에 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면 금속성 은(銀) 또는 금속성 금(金) 표면과 같은 금속 표면; 혼합 금속 산화물; 분자체; 제올라이트; 금속 유기 골격구조체; 공유성 유기 골격구조체; 첨정석(스피넬); 희티탄석(페로브스카이트)을 포함한다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화시 산소를 방출하는 단일 원자 또는 화합물로 구성된 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화시 산소를 방출하기 위해서 서로 반응을 하는 두개 이상의 원소 또는 화합물로 이루어진 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화시 에너지와 산소를 방출하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화시 산소를 방출하기 위하여 발열적으로 분해되는 하나 이상의 산화제를 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 점화시 에너지를 방출하는 하나 이상의 제1 점화 보조제와, 가연성 열원의 점화시 산소를 방출하는 상기 제1 점화 보조제와는 다른 하나 이상의 제2 점화 보조제를 포함할 수 있다.
특정한 구현예로서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 약 600℃ 미만, 더 바람직하게는 약 400℃ 미만의 열분해 온도를 가지는 적어도 하나의 금속 질산염을 포함할 수 있다.
바람직하게, 적어도 하나의 금속 질산염은 약 150℃와 약 600℃ 사이, 더 바람직하게는 약 200℃와 약 400℃ 사이의 분해 온도를 갖는다.
이러한 구현예에서, 가연성 열원은 통상적인 황색 불꽃 라이터 또는 다른 점화 수단에 접촉하며, 적어도 하나의 금속 질산염이 산소와 에너지를 방출하기 위해서 분해된다. 이것은 가연성 열원의 온도에서 초기 부스트를 일으키며, 가연성 열원이 점화를 보조하게 된다. 적어도 하나의 금속 질산염의 분해에 이어서 가연성 열원은 저온에서 연소가 계속된다.
적어도 하나의 금속 질산염의 포함은 내면적으로 뿐만 아니라 그의 표면에 있는 한 지점에서 가연성 열원의 점화가 시작되게 하는 결과를 가져오는데 유리하다. 특정한 구현예에서, 적어도 하나의 금속 질산염은 가연성 열원의 도처에 실질적으로 균질하게 분포되어 있다.
바람직하게, 적어도 하나의 금속 질산염은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 20%와 약 50% 사이의 양으로 가연성 열원에 존재한다.
바람직하게, 적어도 하나의 금속 질산염은 질산칼륨, 질산나트륨, 질산칼슘, 질산스트론튬, 질산바륨, 질산리튬, 질산알루미늄 및 질산철로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정한 구현예로서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 적어도 두개의 다른 금속 질산염을 포함할 수 있다.
한 구현예로서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 질산칼륨, 질산칼슘 및 질산스트론튬을 포함한다. 여기서, 질산칼륨은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 5%와 약 15% 사이의 양으로 존재하고, 질산칼슘은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 2%와 약 10% 사이의 양으로 존재하며, 질산스트론튬은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 15%와 약 25% 사이의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
다른 구현예로서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 약 600℃ 미만의 온도, 더 바람직하게는 약 400℃ 미만의 온도에서 산소를 적극적으로 방출하는 적어도 하나의 과산화물 또는 초산화물을 포함할 수 있다.
바람직하게, 적어도 하나의 과산화물 또는 초산화물은 약 150℃와 약 600℃ 사이, 더 바람직하게는 약 200℃와 약 400℃ 사이, 가장 바람직하게는 약 350℃의 온도에서 적극적으로 산소를 방출한다.
사용 시에, 가연성 열원은 황색 불꽃 라이터 또는 다른 점화 수단에 노출되고, 적어도 하나의 과산화물 또는 초산화물이 산소를 방출하기 위해서 분해된다. 이것은 가연성 열원의 온도에서 초기 부스트를 일으키며, 가연성 열원이 점화를 보조하게 된다. 적어도 하나의 과산화물 또는 초산화물의 분해에 이어서 가연성 열원은 저온에서 연소가 계속된다.
바람직하게, 적어도 하나의 과산화물 또는 초산화물은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 20%와 약 50% 사이, 더 바람직하게는 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 30%와 약 50% 사이의 양으로 가연성 열원에 존재한다.
본 발명에 따른 가연성 열원에 포함시키기 위한 적당한 과산화물 및 초산화물은 이에 한정하는 것은 아니지만, 과산화칼슘, 과산화스트론튬, 과산화망간, 과산화바륨, 과산화리튬, 과산화아연, 초산화칼륨 및 초산화나트륨을 포함한다.
바람직하게, 적어도 하나의 과산화물은 과산화칼슘, 과산화스트론튬, 과산화마그네슘, 과산화바륨 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
적어도 하나의 점화 보조제에 대해 대안적으로 또는 추가로, 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 특성을 개선시키기 위해서 하나 이상의 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 적당한 첨가제로는 이에 한정하는 것은 아니지만, 가연성 열원의 고화를 촉진시키기 위한 첨가제(예를 들면, 소성 보조제)와 가연성 열원의 연소에 의해서 생산되는 하나 이상의 가스의 분해를 촉진시키기 위한 첨가제(예를 들면, CuO, F2O3 및 Al2O3와 같은 촉매)를 포함한다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 하나 이상의 탄소 함유 재료와 여기에 포함된 결합제 및 다른 첨가제를 혼합하고, 상기 혼합물을 소정의 형상으로 예비 성형하여서 형성하는 것이 바람직하다. 하나 이상의 탄소 함유 재료, 결합제 및 임으로 다른 첨가제의 혼합물은 예를 들면, 주입성형(slip casting), 압출(extrusion), 사출성형(injection moulding), 다이 압밀 또는 가압성형(die compaction or pressing)과 같은 어떤 적당한 공지의 세라믹 성형 방법을 이용해서 소정의 형상으로 예비 성형할 수 있다. 특정한 구현예에서, 상기 혼합물은 압출 또는 가압성형에 의해서 소정의 형상으로 예비성형될 수 있다.
바람직하게, 하나 이상의 탄소 함유 재료, 결합제 및 다른 첨가제의 혼합물은 세정형 로드로 예비 성형될 수 있다. 그러나, 하나 이상의 탄소 함유 재료, 결합제 및 다른 첨가제의 혼합물은 다른 소정의 형상으로 예비성형될 수 있다.
성형 이후에, 특히 압출 이후에, 세장형 로드 또는 다른 소정의 형상은 수분 함량의 감소를 위해 건조시킨 후 결합제의 탄화와 실질적으로 세장형 로드 또는 다른 형상에서의 어떤 휘발성 물질의 제거를 위해서 비산화성 분위기에서 열분해시키는 것이 바람직하다. 상기 세장형 로드와 다른 소정의 형상은 약 700℃와 약 900℃ 사이의 온도의 질소 분위기 하에서 열분해시키는 것이 바람직하다.
가연성 열원은 약 20%와 약 80% 사이, 더 바람직하게는 약 20%와 약 60% 사이의 기공율을 갖는다. 보다 바람직하게는 예를 들면, 수은 압입법 또는 헬륨 비중측정법으로 측정했을 때 가연성 열원은 약 50%와 약 70% 사이, 보다 더 바람직하게는 약 50%와 약 60% 사이를 갖는다. 소망하는 기공율은 통상적인 방법과 기술을 사용하여 가연성 열원의 제조시 달성되게 준비할 수 있다.
유리하게, 본 발명에 따른 가연성 열원은 약 0.6g/㎤와 약 1.0g/㎤ 사이의 겉보기 밀도를 갖는다.
바람직하게, 본 발명에 따른 가연성 열원은 약 300mg과 500mg 사이, 더 바람직하게는 약 400mg과 약 450mg의 사이의 질량을 갖는다.
바람직하게, 본 발명에 따른 가연성 열원은 약 5mm와 약 20mm 사이, 더 바람직하게는 약 7mm와 약 15mm 사이, 가장 바람직하게는 약 11mm와 약 13mm 사이의 길이를 갖는다. 여기서 사용하는 바와 같은 용어 '길이'는 본 발명에 따른 세장형 가연성 열원의 길이 방향, 상류 선단과 하류 선단과의 사이의 최대 크기를 말한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 가연성 열원은 약 5mm와 약 10mm 사이, 더 바람직하게는 약 7mm와 약 8mm 사이의 직경을 갖는다. 여기서 사용하는 바와 같은 용어 '직경'은 본 발명에 따른 세장형 가연성 열원의 가로 방향의 최대 크기를 말한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 가연성 열원은 실질적으로 균일한 직경을 갖는다. 본 발명에 따른 가연성 열원은 대안적으로 테이퍼지게 할 수 있다. 즉, 가연성 열원의 후방 부위의 직경이 전방 부위의 직경 보다 크게 할 수 있다. 특히 바람직하게는 가연성 열원은 실질적으로 원통형이다. 가연성 열원은 실질적으로 원형 단면을 갖는 예를 들면, 원통형 또는 테이퍼진 원통형 또는 실질적으로 타원형 단면의 원통형 또는 테이퍼진 원통형일 수 있다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 '은닉형(blind)' 가연성 열원일 수 있다. 여기서 사용하는 '은닉형'은 어떤 길이 방향의 기류 채널을 포함하지 않는 가연성 열원을 말한다. 여기서 사용하는 바와 같은 용어 '길이 방향의 기류 채널'은 가연성 열원의 내부를 통과하고 가연성 열원의 전체 길이를 따라 확장되어 있는 구멍을 나타내는데 사용된다.
대안적으로, 본 발명에 따른 가연성 열원은 적어도 하나의 길이 방향의 기류 채널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 가연성 열원은 하나, 둘 또는 세개의 길이 방향의 기류 채널을 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 바람직하게 하나의 길이 방향의 기류 채널, 더 바람직하게는 하나의 실질적으로 중앙의 길이 방향의 기류 채널을 포함할 수 있다. 하나의 길이 방향의 기류 채널의 직경은 약 1.5mm와 약 3mm 사이가 바람직하다.
본 발명에 따른 가연성 열원의 적어도 하나의 길이 방향의 기류 채널의 내부 표면은 부분적으로 또는 전체적으로 피복될 수 있다. 피복은 길이 방향의 모든 기류 채널의 내부 표면을 덮는 것이 바람직하다.
임의로, 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 열원의 둘레의 일부 또는 전체를 따라 확장되어 있는 세로 방향의 홈을 하나 이상, 바람직하게는 6개 까지 및 6개를 포함할 수 있다. 필요하다면, 본 발명에 따른 가연성 열원은 하나 이상의 길이 방향의 홈, 적어도 하나의 길이 방향의 기류를 포함할 수 있다. 대안적으로 본 발명에 따른 가연성 열원은 하나 이상의 길이 방향의 홈을 포함하는 은닉형 가연성 열원일 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 가연성 열원의 적어도 한 부분은 내연소성 래퍼로 포장한다. 여기서 사용하는 바와 같은, 용어 '내연소성"은 가연성 열원의 연소 중에 실질적으로 온전하게 남아 있는 래퍼를 말하는데 사용한다. 내연소성 래퍼는 가연성 열원의 주위 및 적어도 일부와 직접 접촉되게 포장하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 가연성 열원의 최소한 후방 또는 하류 부분은 내연소성 래퍼로 포장한다. 바람직하게, 가연성 열원의 최소한 전방 또는 상류 부분은 내연소성 래퍼로 포장하지 않는다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 열전도성이 있는 내연소성 래퍼로 포장할 수 있다.
본 발명에 따른 흡연 물픔의 사용 시, 열전도성 내연소성 래퍼로 포장한 본 발명에 따른 가연성 열원의 연소 중에 발생된 열은 연전도성 내연소성 래퍼를 통해서 흡연 물품의 에어로졸 형성 기질로 전도에 의해 전달될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 본 발명에 따른 가연성 열원은 산소 제한성 내연소성 래퍼로 포장된 가연성 열원의 적어도 일부에 산소 접근을 제한 또는 방지하는 산소 제한성 내연소성 래퍼로 포장될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 가연성 열원은 실질적으로 산소 불투과성 내연소성 래퍼로 포장할 수 있다. 이러한 구현예에서, 산소 제한성 내연소성 래퍼로 포장된 가연성 열원의 적어도 일부는 실질적으로 산소에 대한 접근이 부족하여 연소되지 않는다.
바람직하게, 본 발명에 따른 가연성 열원은 열전도성 및 산소 제한성이 있는 내연소성 래퍼로 포장할 수 있다.
본 발명에서 사용하기에 적당한 내연소성 래퍼는 이에 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면 알루미늄 호일 래퍼, 스틸 호일 래퍼, 철 호일 래퍼 및 구리 호일 래퍼와 같은 금속 호일 래퍼; 금속 합금 호일 래퍼; 흑연 호일 래퍼; 유리 섬유 래퍼; 세라믹 섬유 래퍼; 및 특정한 종이 래퍼를 포함한다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서, 바람직하게 가연성 열원의 최소한 후방 부위와 에어로졸 형성 기질의 최소한 전방 부위는 상술한 바와 같이 내연소성 래퍼로 포장한다. 바람직하게, 가연성 열원의 전방 부위는 내연소성 래퍼로 포장하지 않는다. 바람직하게, 에어로졸 형성 기질의 후방 부위는 내연소성 래퍼로 포장하지 않는다.
바람직하게, 내연소성 래퍼로 포장된 가연성 열원의 후방 부위는 길이가 약 2mm와 약 8mm 사이, 더 바람직하게는 약 3mm와 약 5mm 사이이다.
바람직하게, 내연소성 래퍼로 포장된 가연성 열원의 전방 부위는 길이가 약 4mm와 15mm 사이, 더 바람직하게는 약 4mm와 약 8mm 사이이다.
바람직하게, 에어로졸 형성 기질은 길이가 약 5mm와 약 20mm 사이, 더 바람직하게는 약 8mm와 약 12mm 사이를 갖는다. 바람직하게, 내연소성 래퍼로 포장된 에어로졸 형성 기질의 전방 부위는 길이가 약 2mm와 약 10mm 사이, 더 바람직하게는 약 3mm와 약 8mm 사이, 가장 바람직하게는 약 4mm와 약 6mm 사이를 갖는다. 바람직하게, 내연소성 래퍼로 포장되지 않은 에어로졸 형성 기질의 후방 부위는 길이가 약 3mm와 약 10mm 사이이다. 다시 말해서, 에어로졸 형성 기질은 내연소성 래퍼보다 멀리 하류로 약 3mm와 약 10mm 사이로 확장되어 있는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 에어로졸 형성 기질은 내연소성 래퍼 보다 멀리 하류로 최소한 약 4mm 확장되어 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 본 발명에 따른 가연성 열원과 해당 가연성 열원의 바로 하류에 위치하는 에어로졸 형성 기질로 이루어져 있다. 이러한 구현예에서, 에어로졸 형성 기질은 가연성 열원과 맞붙어 있다.
대안적으로, 본 발명에 따른 흡연 물품은 본 발명에 따른 가연성 열원과 해당 가연성 열원의 하류에 위치하는 에어로졸 형성 기질로 이루어져 있으며, 여기서 에어로졸 형성 기질은 가연성 열원과 이격되어 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 흡연 물품은 적어도 하나의 에어로졸 형성제로 이루어진 에어로졸 형성 기질과 열에 대한 반응으로 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 재료를 포함한다.
적어도 하나의 에어로졸 형성제는 어떤 적당한 잘 알려진 화합물 또는 화합물의 혼합물일 수 있으며, 사용시, 고밀도의 안전한 에어로졸의 형성을 용이하게 한다. 에어로졸 형성제는 흡연 물품의 작동 온도에서 열적 열화에 내성이 있는 것이 바람직하다. 적당한 에어로졸 형성제는 이 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 예를 들면, 다가 알코올, 글리세롤 모노-, 디-, 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르, 디메틸 도데칸디오에이트와 디메틸테트라데칸디오에이트와 같은 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다. 본 발명에 따른 흡연 물품에 사용하기 위한 바람직한 에어로졸 형성제는 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올과 같은 다가 알코올 또는 그의 혼합물이며, 가장 바람직하게는 글리세린이다.
바람직하게, 열에 대한 반응으로 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 재료는 식물 기반 재료의 충전물, 더 바람직하게는 균질한 식물 기반 재료의 충전물이다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기질은 이에 한정하는 것은 아니지만, 담배; 예를 들면, 녹차와 같은 차; 페퍼민트; 라우렐(laurel); 유클립투스; 바질; 살비아(sage); 버베나(verbena); 및 타라곤(tarragon)을 포함하는 식물로부터 유래된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 식물 기반 재료는 이에 한정하는 것은 아니지만 습윤제, 풍미제, 바인더 및 이들의 혼합물을 포함하는 첨가제로 이루어질 수 있다. 바람직하게, 식물 기반 재료는 본질적으로 담배 재료, 가장 바람직하게는 균질한 담배 재료로 구성되어 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 에어로졸 형성 기질의 하류에 기류 유도 부재를 포함할 수 있다. 기류 유도 부재는 흡연 물품을 통과하는 기류 경로로 정의한다. 적어도 하나의 공기 입구는 에어로졸 형성 기질의 하류 말단과 공기 유도 부재의 하류 말단 사이에 제공하는 것이 바람직하다. 기류 유도 부재는 흡연 물품의 적어도 하나의 입구로부터 마우스 말단까지 공기를 유도한다.
공기 유도 부재는 개방된 말단, 실질적으로 공기 불투과성 중공 몸체를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 적어도 하나의 공기 입구를 통한 공기 흡입은 일차로 개방된 말단, 실질적으로 공기 불투과성 중공 몸체의 외부를 따라서 상류로 흡입된 후에 개방된 말단, 실질적으로 공기 불투과성 중공 몸체의 내부를 통해서 하류로 흡입된다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 추가로 에어로졸 형성 기질의 하류에 팽창실을 추가로 포함할 수 있으며, 이것은 기류 유도 부재의 하류가 존재한다. 팽창실의 포함은 유리하게 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기질로 열전달에 의해 발생된 에어로졸의 추가 냉각을 가능하게 한다. 팽창실은 또한 유리하게 본 발명에 따르 흡연 제품의 전체 길이를 팽창실의 길이를 적당히 선택하는 것에 의해 소망하는 값, 예를 들면, 통상적인 궐련의 길이와 유사한 길이로 조정하는 것을 가능하게 한다. 바람직하게, 팽창실은 세장형 중공 튜브이다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 또한 에어로졸 형성 기질의 하류에 마우스피스를 추가로 포함하며, 이것은 기류 유도 부재와 팽창실의 하류에 존재한다. 마우스피스는 예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트, 페이퍼 또는 다른 적당한 잘 알려진 여과 재료로 만들어진 필러로 이루어진다. 바람직하게, 마우스피스는 낮은 여과 효율, 더 바람직하게는 매우 낮은 여과 효율을 갖는다. 대안적으로 또는 추가로, 마우스피스는 흡수제, 흡착제, 풍미제, 및 다른 에어로졸 개질제와 통상적인 궐련의 궐련에 사용되는 첨가제, 또는 이들의 조합물을 포함하는 하나 이상의 세그먼트로 이루어진다.
필요하다면, 본 발명에 따른 흡연 물품의 가연성 열원의 하류의 어느 장소에 통풍구를 제공할 수 있다. 예를 들면 이 통풍구는 본 발명에 따른 흡연 물품의 마우스피스 전체를 따라 어느 장소에 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 공지의 방법 및 장비를 사용하여 조립할 수 있다.
본 발명을 첨부하는 도면에 의거하여 단지 예시할 목적으로 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 흡연 물품의 길이 방향의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 이하의 실시예 1에서 제조한 본 발명에 따른 가연성 열원의 온도 구배와 종래의 열원의 온도 구배를 비교한 그래프이다.
도 1에 표시한 흡연 물품(2)은 전체 길이가 70 mm이고, 직경은 7.9 mm이며, 본 발명에 따른 가연성 열원(4), 에어로졸 형성 기질(6), 세장형 팽창실(8) 및 마우스피스(10)으로 이루어진다. 도 1에 표시한 바와 같이, 가연성 열원(4), 에어로졸 형성 기질(6), 세장형 팽창실(8)은 접경하는 동축 정렬로 되어 있고, 공기 저투과성의 궐련 페이퍼(12)의 외부 래퍼로 겉포장되어 있다.
가연성 열원(4)은 길이가 11 mm이고, 직경은 7.8 mm이며, 밀도는 약 0.84 g/㎤이다. 가연성 열원(4)은 원형 단면을 갖는 중앙 기류 채널(16)을 포함하고 있으며, 가연성 열원(4)을 통해서 길이 방향으로 확장되어 있다. 실질적으로 공기 불투과성, 80 미크론의 두께를 가지는 내열성 피막(도시하지 않음)이 직경이 2 mm인 중앙 기류 채널의 내부 표면에 도포되어 있다.
에어로졸 형성 기질(6)은 길이가 10 mm이고, 직경이 7.8 mm이며, 약 0.8 g/㎤의 밀도를 갖고 있으며, 가연성 열원(4)의 바로 하류에 위치하고 있다. 에어로졸 형성 기질(6)은 에어로졸 형성제로서 글리세린을 포함하는 균질한 담배 재료의 원통형 플로그로 이루어져 있고, 필터 플러그 랩(20)으로 둘러싸여져 있다. 균질한 담배 재료(18)는 압출된 담배 재료의 길이 방향으로 정렬된 필라멘트로 구성되어 있다.
두께가 20 미크론, 길이가 9 mm 및 직경이 7.8 mm인 알루미늄 호일 튜브로 구성된 내연소성 래퍼(22)가 길이가 4 mm인 가연성 열원(4)의 후방 부위(4b)와 길이가 5 mm인 에어로졸 형성 기질(6)의 접경하는 전방 부위(4a)를 둘러싸면서 접촉하고 있다. 도 1에 표시한 바와 같이, 길이가 7 mm인 가연성 열원(4)의 전방 부위와 길이가 5 mm인 에어로졸 형성 기질(6)의 후방 부위는 내연소성 래퍼(22)로 둘러싸여져 있지 않다.
세장형 팽창실(8)은 길이가 42 mm, 직경이 7.8 mm로서 에어로졸 형성 기질(6)의 하류에 위치하고 있으며, 원통형 개방 선단 튜브의 판지(24)로 이루어져 있다. 흡연 제품(2)의 마우스피스(10)는 길이가 7 mm, 직경이 7.8 mm로서 팽창실(8)의 하류에 위치하고 있고, 매우 낮은 여과 효율을 보이는 셀룰로오스 아세테이트 토우의 원통형 플러그(26)로 이루어져 있으며, 필터 플러그 랩(28)으로 둘러싸여져 있다. 티핑 페이퍼(도시하지 않음)로 둘러싸여질 수 있다.
사용 중에, 소비자들은 가연성 열원(4)을 점화하고, 중앙 기류 채널(16)을 통해서 하류에 있는 마우스피스(10) 쪽으로 공기를 끌어들인다. 에어로졸 형성 기질(6)의 전방 부위(6a)가 가연성 열원(4)의 접경하는 비연소성의 후방 부위(4b)와 내연소성 래퍼(22)를 통한 전도에 의해서 처음에 가열된다. 유입된 공기는 중앙 기류 채널(16)을 통과할 때 가열되고 다음에 대류에 의해서 에어로졸 형성 기질(6)이 가열된다. 에어로졸 형성 기질(6)의 가열은 에어로졸 형성제를 포함하고 있는 휘발성 및 반휘발성 화합물을 담배 재료(18)로부터 방출하며, 가열된 기류에 연행되어 하류에 있는 팽창실(8)을 통과한 후, 냉각 및 응축되어 에어로졸을 형성하고, 주변 온도에서 마우스피스를 통해서 소비자의 입으로 들어가게 된다.
흡연 물품(2)을 제작하기 위해서, 사각형의 내연소성 래퍼(22)를 궐련 페이퍼(12)에 접착시킨다. 가연성 열원(4), 에어로졸 형성 기질(6)의 플러그 및 팽창실(8)을 내연소성 래퍼(22)가 부착된 궐련 페이퍼(12) 위에 적당하게 정렬 및 배치한다. 내연소성 래퍼(22)가 부착된 궐련 페이퍼(12)로 가연성 열원(4)의 후방 부위(4b), 에어로졸 형성 기질(6) 및 팽창실(8) 주위를 포장하고 접착시킨다. 마우스피스(10)를 공지의 필터 결합 기술을 이용해서 팽창실의 개방 선단에 부착한다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 이하의 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조할 수 있다.
실시예 1- 가압
본 발명에 따른 가연성 열원을 이하의 표 1에 표시한 구성분들을 혼합하고 과립상의 혼합물을 형성하여 제조하였다.
성분 작용 함유량(g)
열분해되지 않은 탄소분말 연료 135
과산화칼슘(75% 순도) 점화 보조제 150
카르복시메틸 셀룰로오스 유기 중합성 바인더 5
제1 구연산칼륨 카르복실산 연소염 5
박리한 몬모릴로나이트 점토 비연소성 무기 바인더 5
탈이온수 용매 196
혼합물 800 mg을 깔때기를 이용하여 프레싱 몰드의 원통형 몰드 캐비티에 도입하고, 수동 프레스를 사용하여 몰드 캐비티 내에서 압축하여 길이가 13mm인 원통형의 열원을 얻었다. 압축된 열원 몰드 캐비티로부터 제거하고 그 다음에 약 100℃에서 약 1시간 동안 건조하고 약 12 시간 동안 약 22℃에서, 30% 습도의 조건을 유지하였다. 열원의 밀도는 약 0.80 g/㎤와 약 0.85 g/㎤ 사이였다.
가연성 열원의 점화 및 연소시 실시예 1에 따라 제조된 가연성 열원(4)의 온도를 가연성 열원의 중앙 부위에 삽입된 열전자쌍을 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 2에 표시하였다. 도 2에 표시한 프로필을 발생시키기 위해서 가연성 열원의 상류 선단을 통상적인 황색 불꽃 라이터를 사용하여 점화하였다.
비교를 목적으로, 무기 바인더 재료만을 포함하는 종래 열원의 온도를 유사한 실험 조건하에서 측정하였다. 종래의 열원을 실시예 1에 따라 제조하였다. 하지만, 3개의 바인더 성분을 카르복실메틸 셀룰로오스 15 g으로 대체하였다. 종래 열원의 밀도는 약 0.84 g/㎤이었다. 그 결과도 도 2에 표시하였다.
도 2에 표시한 바와 같이, 유기 바인더와 무기 바인더 재료의 조합으로 이루어진 결합제를 포함하는 본 발명의 가연성 열원은 단지 유기 바인더 재료를 포함하는 종래의 열원 보다 높은 연소 온도와 긴 연소 수명이 달성되었다. 이들 결과는 상기한 바와 같이, 3개의 바인더 성분의 특별한 조합을 포함하는 개선된 결합제의 사용을 통해서 제공된 연소 특성이 개선되었음을 입증하는 것이다. 특히, 이들 결과는 본 발명의 가연성 열원(4)이 종래의 가연성 열원에 비해서 가연성 유기 재료를 적게 포함하고 있다고 할지라도 3개의 바인더 성분의 특별한 조합을 포함하는 개선된 결합제의 사용이 놀라웁게도 본 발명의 가연성 열원(4)이 종래의 열원에 비해서 장시간의 연소 수명을 가진다는 것을 입증하고 있다.
실시예 1에 따라 제조된 가연성 열원의 시료의 점화시, 어떤 열원에 대해서도 스파크와 불꽃이 보이지 않았다. 반대로, 단지 유기 바인더 재료만 포함하는 이에 상응하는 종래 기술의 열원의 시료의 점화시, 시료 중 최소한 2, 3개에서 점화시에 스파크와 불꽃이 관찰되었다. 이것은 유기 바인더 재료만 포함하는 종래 기술의 열원과 비교해서 3개의 바인더 성분을 포함하는 본 발명의 가연성 열원의 개선된 건전성의 질적 표시를 제공한다.
실시예 1에 따른 가연성 열원의 개선된 건전성을 양적으로 보다 더 입증하기 위해서, 실시예 1에 따라 제조한 가연성 열원 중 하나가 병합되어 있는 20개의 가열되는 흡연 제품 시료에 대해 "탈락(drop off)" 시험을 수행하였다. 유기 바인더 재료만으로 이루어진 종래 기술의 열원을 포함해서 동일한 구조의 20개의 가열되는흡연 물품 시료에 대해 상응하는 탈락 시험을 수행하였다.
각각의 경우에서, 가연성 열원의 제1 조건은 22℃에서 12시간과 50%의 상대 습도 이었다. 각각의 열원을 가열되는 흡연 물품에 삽입하였다. 여기서, 비교를 위해서 모든 시료에 대해 동일한 구조의 가열되는 흡연 물품을 사용하였다. 각각 시험된 흡연 물품에 대해, 흡연 물품을 금속 블록 위에 있는 홀딩 바아에 설치하였다. 설치한 흡연 물품을 공기 흡입에 의해 퍼프를 수행할 수 있게 진공 시스템에 연결하였다. 여기서, 진공 시스템은 유속이 2ℓ/mim에서 퍼프시 177.8mmHg를 생산할 수 있는 진공 펌프를 포함하고 있다.
황색 불꽃 라이터를 이용하여 가연성 열원을 점화하였다. 불이 붙은 각각의 흡연 물품을 4번의 탈락 주기로 처리하였고, 각각의 주기는 20개의 탈락물을 포함한다. 여기서 흡연 물품이 설치되어 있는 금속 블럭이 3.81cm의 높이로 탈락되었다. 탈락 주기는 점화 직후, 점화 후 3분, 점화 후 6분, 점화 후 9분 후에 개시하도록 하였다. 각각의 주기 후에, 흡연 물품에 대해 2번의 2차 퍼프를 실시하였다.
각각의 탈락 주기에 대해, 다수의 탈락이 관찰되었다. 여기서 '탈락(drop off)'은 흡연 물품에서 멀리 떨어져 있는 가연성 열원의 길이의 최소한 6분의 1로 구성되어 있다. 20개의 궐련 시료에 대해, 각 주기에 대한 탈락의 백분율은 그 주기 중에 탈락의 수를 흡연 물품의 전체 수, 즉 20으로 나누고, 이 값에 100을 곱해서 계산하였다.
실시예 1에 따라 제조된 본 발명에 따른 가연성 열원을 병합한 20개의 흡연 물품의 시료에 대해 테스트를 실시한 결과 탈락 주기 모두에서 0%의 탈락율이 관찰되었다. 전체 실험적인 테스트 중에 탈락이 관찰되지 않았다.
단지 유기 바인더만 포함하는 종래의 열원을 병합한 20개의 흡연 물품의 시료에 대해 비교 데스트를 실시한 결과 점화 직후 수행한 1차 탈락 주기 후에 적어도 20%의 탈락율이 관찰되었고, 점화 3분 후에 수행한 2차 탈락 주기 후에는 적어도 40%의 탈락율이 관찰되었다. 점화 후 6분과 9분에서 수행한 탈락 주기 중에는 추가 탈락이 일반적으로 관찰되지 않았다. 이러한 결과들은 연소시 종래 열원의 건전성이 본 발명의 가연성 열원의 건전성 보다 떨어진다는 것을 입증하는 것이다. 종래의 열원은 개선된 결합제가 혼입된 본 발명의 가연성 열원에 비해서 연소 중에 크래킹(craking) 및 파손(breakage)이 보다 쉽게 되는 것이 관찰되었다.
실시예 2-압출
실시예 1에 따라 제조한 가연성 열원이 보이는 것과 유사한 특성을 가지는 본 발명에 따른 가연성 열원을 이하에서와 같이 제조하였다.
표 1에 나열한 동일한 구성분을 먼저 고속 전단 교반 믹서기에서 혼합하여 과립상의 혼합물을 형성하였다. 람 압출기를 사용하여 과립상의 혼합물을 직경이 8.7mm인 원형 단면의 원형 다이 오리피스를 가지는 다이를 통해서 60㎤/min의 속도로 압출하여 길이가 약 20cm 내지 약 22cm이고 직경이 약 9.1mm 내지 약 9.2mm인 원통형의 로드를 형성하였다.
원통형의 로드를 약 22℃, 45% 상대 습도에서 약 24 시간 동안 건조시켰다. 건조 후에 원통형 로드를 절단하여 길이가 약 13mm이고, 직경이 약 7.8mm인 개별의 가연성 열원을 형성하였다. 개별의 가연성 열원을 약 100℃에서 1시간 동안 건조하고, 약 22℃, 30%의 상대 습도에서 약 12시간 동안 조절하였다. 건조한 개별의 열원을 약 800mg의 집합체로 만들었다.
2: 흡연 물품,
4: 가연성 열원,
6: 에어로졸 형성 기질,
8: 팽창실,
10: 마우스피스,
12: 궐련 페이퍼,
18: 균질한 담배 재료,
20: 필터 플러그 랩,
22: 내연소성 래퍼,
24: 판지,
26: 원통형 플러그,
4a, 6a: 전방 부위,
4b: 후방 부위.

Claims (16)

  1. 흡연 물품을 위한 가연성 열원으로서, 상기 가연성 열원은 탄소; 및 적어도 하나의 유기 고분자 바인더 재료, 적어도 하나의 카르복실산 연소염과 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료를 포함하는 결합제를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료는 규산염 시트 재료를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 카르복실산 연소염은: 적어도 하나의 알칼리 금속 구연산염; 적어도 하나의 알칼리 금속 초산염; 및 적어도 하나의 알칼리 금속 호박산염 중 하나 이상을 포함하고, 상기 결합제는 유기 고분자 바인더 재료를 30중량%와 75중량% 사이로 포함하고, 카르복실산 연소염을 8중량%와 40중량%의 사이로 포함하고, 비가연성 무기 바인더 재료를 15중량%와 35중량% 사이로 포함하는 흡연 물품을 위한 가연성 열원.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 카르복실산 연소염은 적어도 하나의 알칼리 금속 구연산염을 포함하는 가연성 열원.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유기 고분자 바인더 재료는 셀룰로오스성 재료를 포함하는 가연성 열원.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비연소성 무기 바인더 재료는 하나 이상의 점토를 포함하는 가연성 열원.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 결합제를 2중량%와 10중량% 사이로 포함하는 가연성 열원.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서, 적어도 하나의 점화 보조제를 추가로 포함하는 가연성 열원.
  11. 제10항에 있어서, 적어도 하나의 점화 보조제는 적어도 하나의 과산화물 또는 초과산화물을 포함하는 가연성 열원.
  12. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 가연성 열원은 가압 공정에 의해서 형성된, 압축된 열원인 가연성 열원.
  13. 제1항 또는 제3항에 따른 가연성 열원 및 가연성 열원의 하류에 있는 에어로졸 형성 기질을 포함하는 흡연 물품.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가연성 열원의 최소한 후방 부위와 에어로졸 형성 기질의 최소한 전방 부위는 내연소성 래퍼로 포장되어 있는 흡연 물품.
  15. 흡연 물품을 위한 탄소 함유 가연성 열원의 건전성을 개선하기 위한 용도의 결합제로서, 상기 결합제는 적어도 하나의 유기 고분자 바인더 재료, 적어도 하나의 카르복실산 연소염과 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료를 포함하되 상기 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료는 규산염 시트 재료를 포함하고, 상기 적어도 하나의 카르복실산 연소염은: 적어도 하나의 알칼리 금속 구연산염; 적어도 하나의 알칼리 금속 초산염; 및 적어도 하나의 알칼리 금속 호박산염 중 하나 이상을 포함하고, 상기 결합제는 유기 고분자 바인더 재료를 30중량%와 75중량% 사이로 포함하고, 카르복실산 연소염을 8중량%와 40중량%의 사이로 포함하고, 비가연성 무기 바인더 재료를 15중량%와 35중량% 사이로 포함하는 것인, 결합제.
  16. 개선된 건전성을 가지는 가연성 열원의 제조방법으로서, 상기 방법은
    하나 이상의 탄소 함유 재료를 적어도 하나의 유기 고분자 바인더 재료, 적어도 하나의 카르복실산 연소염과 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료를 포함하는 결합제와 혼합하되, 상기 적어도 하나의 비가연성 무기 바인더 재료는 규산염 시트 재료를 포함하고, 상기 적어도 하나의 카르복실산 연소염은: 적어도 하나의 알칼리 금속 구연산염; 적어도 하나의 알칼리 금속 초산염; 및 적어도 하나의 알칼리 금속 호박산염 중 하나 이상을 포함하고, 상기 결합제는 유기 고분자 바인더 재료를 30중량%와 75중량% 사이로 포함하고, 카르복실산 연소염을 8중량%와 40중량%의 사이로 포함하고, 비가연성 무기 바인더 재료를 15중량%와 35중량% 사이로 포함하는 단계;
    하나 이상의 탄소 함유 재료와 결합제의 혼합물을 세장형 로드로 예비 성형하는 단계; 및
    상기 세장형 로드를 건조시키는 단계를 포함하는 제조방법.

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