KR102330307B1 - 삼중 캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품 및 이를 이용한 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

삼중 캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품 및 이를 이용한 에어로졸 발생 시스템 Download PDF

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Abstract

본 개시는, 삼중 캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품 및 이를 이용한 에어로졸 발생 시스템을 제공한다.

Description

삼중 캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품 및 이를 이용한 에어로졸 발생 시스템 {AEROSOL GENERATING ARTICLE COMPRISING TRIPLE CAPSULE AND AEROSOL GENERATING SYSTEM USING THE SAME}
삼중 캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품 및 이를 이용한 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
근래에 일반적인 에어로졸 발생 물품의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품을 연소시켜 에어로졸을 발생시키는 방법이 아닌 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 발생 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 발생하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 에어로졸 발생 물품 및 가열식 에어로졸 발생 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품과 관련하여, 한국 공개특허공보 제10-2019-0011724호는 액상을 함유하는 캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품의 컨셉을 제시하고 있으나, 해당 특허의 캡슐은 코어-쉘 구조의 이중 캡슐이고, 코어 및 쉘이 모두 수용성 물질로 이루어져 기계적 강도가 충분히 강하지 않아 실제로 캡슐의 구현이 불가능한 문제점이 있다.
실시예에 따른 에어로졸 발생 물품에 의하는 경우, 상술한 종래기술의 문제점을 해결할 수 있다.
다만, 기술적 과제는 상술한 바에 한정되지 않으며, 이하의 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
본 개시의 제 1 측면은, 에어로졸 발생 물질을 포함하는 에어로졸 발생 물품에 있어서, 마우스피스부(mouthpiece)를 포함하는 제 1 부분; 및 상기 제 1 부분에 인접하게 배치되고, 캡슐을 포함하는 제 2 부분;을 포함하며, 상기 캡슐은 코어(core) 영역, 제 1 쉘, 및 제 2 쉘을 포함하고, 상기 캡슐의 상기 코어 영역은 니코틴 및 상기 에어로졸 발생 물질을 포함하는, 에어로졸 발생 물품을 제공한다.
실시예들에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은, 상기 제 2 부분 내부에 배치되고 상기 캡슐에 인접하게 배치되는, 담체를 더 포함할 수 있다.
실시예들에 있어서, 상기 캡슐은 내부에서부터 순서대로 코어 영역, 제 1 쉘, 및 제 2 쉘의 삼중 구조로 형성되고, 상기 제 1 쉘은 지용성 식물성 왁스(wax)를 포함하고, 상기 제 2 쉘은 수용성 고분자를 포함할 수 있다.
실시예들에 있어서, 상기 제 1 쉘은 녹는점이 30℃ 내지 60℃인 지용성 왁스를 포함하고, 상기 제 2 쉘은 겔화온도가 40℃ 내지 55℃인 수용성 고분자를 포함할 수 있다.
실시예들에 있어서, 상기 제 1 쉘은 카나우바 왁스(carnauba wax), 칸델릴라 왁스(candelilla wax), 캐스터 왁스(castor wax), 깃털야자 왁스(ouricury wax), 코코아 버터(cocoa butter), 및 시어 버터(shea butter) 중 1종 이상을 포함하고, 상기 제 2 쉘은 젤라틴, 한천, 카라기난, 젤란검, 팩틴, 전분류, 또는 알지네이트를 포함할 수 있다.
실시예들에 있어서, 상기 코어 영역은 2.5 내지 6.0 mm의 직경을 갖고, 상기 제 1 쉘은 0.1 내지 1.0 mm의 두께를 가지며, 상기 제 2 쉘은 0.001 내지 1.5 mm의 두께를 가질 수 있다.
실시예들에 있어서, 상기 코어 영역은, 전체 조성물 100 중량부를 기준으로, 프로필렌글리콜 30 내지 70 중량부, 글리세린 30 내지 70 중량부, 및 니코틴 0.1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
실시예들에 있어서, 상기 캡슐의 직경은 2.6 내지 8.5 mm이고, 상기 캡슐의 파쇄 강도는 0.5 내지 3.0 kgf일 수 있다.
본 개시의 제 2 측면은, 에어로졸 발생 장치를 이용하여 에어로졸 발생 물품을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 시스템에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은, 마우스피스부(mouthpiece)를 포함하는 제 1 부분; 및 상기 제 1 부분에 인접하게 배치되고, 캡슐을 포함하는 제 2 부분;을 포함하고, 상기 캡슐은 코어(core) 영역, 제 1 쉘, 및 제 2 쉘을 포함하며, 상기 캡슐의 상기 코어 영역은 니코틴 및 에어로졸 발생 물질을 포함하고, 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 제 2 부분의 적어도 일부를 가열시켜 에어로졸을 발생시키는, 에어로졸 발생 시스템을 제공한다.
실시예들에 있어서, 상기 캡슐이 파쇄된 이후에, 상기 에어로졸 발생 장치가 상기 제 2 부분의 적어도 일부를 가열시켜 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
본 개시의 제 3 측면은, 삼중 캡슐로서, (a) 내장재, 중간막재 및 외막재를 공급하는 단계; (b) 노즐 마운트를 통해 상기 내장재, 상기 중간막재 및 상기 외막재를 공급받고, 상기 내장재를 토출하는 제 1 노즐, 상기 중간막재를 토출하는 제 2 노즐 및 상기 외막재를 토출하는 제 3 노즐이 동심상으로 배열되는 삼중 노즐을 통해 상기 내장재, 상기 중간막재 및 상기 외막재에 대한 공압출(coextrusion)을 수행함으로써 삼중 성형체를 토출하는 단계; 및 (c) 냉각재를 순환시켜 상기 삼중 성형체를 냉각함으로써 상기 삼중 캡슐을 형성하는 단계;에 의하여 제조되는 삼중 캡슐을 제공할 수 있다.
실시예들에 있어서, 상기 중간막재는 녹는점이 30℃ 내지 60℃인 지용성 왁스를 포함하고, 상기 외막재는 겔화온도가 40℃ 내지 55℃인 수용성 고분자를 포함할 수 있다.
과제의 해결 수단은 상술한 바에 제한되지 않으며, 본 명세서 전체에서 통상의 기술자에 의해 유추될 수 있는 사항들을 모두 포함할 수 있다.
실시예에 따른 에어로졸 발생 물품은, 액상을 함유하는 캡슐을 파쇄하여 액상을 담체에 담지시키고, 이를 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품은, 공압출법(coextrusion)으로 제조되는 삼중 캡슐을 구비하여, 니코틴 및 에어로졸 발생 물질을 포함하는 액상을 에어로졸 발생 물품의 내부에 효과적으로 보유할 수 있다.
추가로, 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품의 삼중 캡슐은, 식물성 왁스(wax) 성분을 포함하고, 이에 따라 에어로졸 발생 장치를 이용하여 에어로졸 발생 물품을 가열할 때 이취가 발생하지 않는 장점이 있다.
본 개시의 효과는 상술한 바에 한정되지 않으며, 후술하는 구성으로부터 유추가능한 효과를 모두 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의하여 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치에 삽입된 경우를 도시한 도면이다.
도 2는 다른 실시예에 의하여 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치에 삽입된 경우를 도시한 도면이다.
도 3은 또 다른 실시예에 의하여 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치에 삽입된 경우를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품을 도시한 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품에 포함되는 캡슐을 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치에 삽입된 경우를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 삼중 캡슐의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 삼중 캡슐을 제조하는 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따라 공압출(coextrusion)을 수행하는 성형부의 구조를 나타낸 도면이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 A 및 B 중에서 적어도 어느 하나를 의미한다.
명세서 전체에서, "~상에"는 어떤 부재가 다른 부재의 일 면에 배치되는 것을 의미하여, 어떤 부재가 다른 부재에 접촉하거나 접촉하지 않고 배치되는 경우를 모두 포함한다.
명세서 전체에서, "고분자"는 단위 구조체가 복수 개로 반복되는 화합물을 의미한다.
명세서 전체에서, "코어-쉘 구조"는 중심부에 코어(core)가 배치되고, 이를 쉘(shell)이 둘러싸는 구조를 의미한다. 여기에서, 쉘은 코어의 전부 또는 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
명세서 전체에서, "겔화온도(gelation temperature)"는 어떤 물질이 졸(sol) 상태에서 겔(gel) 상태로 변화되는 온도를 의미한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10000)에 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(20000)이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 발생 장치(10000)는 배터리(11000), 제어부(12000) 및 히터(13000)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 발생 장치(10000)는 증기화기(14000)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 발생 장치(10000)의 내부 공간에는 에어로졸 발생 물품(20000)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 발생 장치(10000)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 발생 장치(10000)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 발생 장치(10000)에 히터(13000)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(13000)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(11000), 제어부(12000) 및 히터(13000)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(11000), 제어부(12000), 증기화기(14000) 및 히터(13000)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(14000) 및 히터(13000)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 발생 장치(10000)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 발생 장치(10000)의 설계에 따라, 배터리(11000), 제어부(12000), 히터(13000) 및 증기화기(14000)의 배치는 변경될 수 있다.
에어로졸 발생 물품(20000)이 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입되면, 에어로졸 발생 장치(10000)는 히터(13000) 및/또는 증기화기(14000)를 작동시켜, 에어로졸 발생 물품(20000) 및/또는 증기화기(14000)로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13000) 및/또는 증기화기(14000)에 의하여 발생된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품(20000)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 에어로졸 발생 물품(20000)이 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 발생 장치(10000)는 히터(13000)를 가열할 수 있다.
배터리(11000)는 에어로졸 발생 장치(10000)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11000)는 히터(13000) 또는 증기화기(14000)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12000)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11000)는 에어로졸 발생 장치(10000)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12000)는 에어로졸 발생 장치(10000)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12000)는 배터리(11000), 히터(13000) 및 증기화기(14000)뿐 만 아니라 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12000)는 에어로졸 발생 장치(10000)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(10000)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12000)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(13000)는 배터리(11000)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입되면, 히터(13000)는 에어로졸 발생 물품의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13000)는 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 발생 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(13000)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13000)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13000)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13000)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 발생 장치(10000)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(13000)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(13000)에는 에어로졸 발생 물품을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 에어로졸 발생 물품은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 히터(13000)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 에어로졸 발생 물품(20000)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치(10000)에는 히터(13000)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13000)들은 에어로졸 발생 물품(20000)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 에어로졸 발생 물품(20000)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13000)들 중 일부는 에어로졸 발생 물품(20000)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 에어로졸 발생 물품(20000)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13000)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14000)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품(20000)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14000)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 장치(10000)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14000)에 의하여 생성된 에어로졸이 에어로졸 발생 물품을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14000)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 액체 저장부는 증기화기(14000)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14000)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14000)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 발생 장치(10000)는 배터리(11000), 제어부(12000), 히터(13000) 및 증기화기(14000) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(10000)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(10000)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 에어로졸 발생 물품 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(10000)는 에어로졸 발생 물품(20000)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 발생 장치(10000)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 발생 장치(10000)의 배터리(11000)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 발생 장치(10000)가 결합된 상태에서 히터(13000)가 가열될 수도 있다.
에어로졸 발생 장치(10000)의 내부에는 에어로졸 발생 물품의 제 2 부분이 삽입되고, 제 1 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(10000)의 내부에 에어로졸 발생 물품의 제 2 부분의 일부가 삽입될 수도 있고, 제 2 부분의 전체 및 제 1 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 1 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 2 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제 1 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달될 수 있다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 발생 장치(10000)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(10000)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 에어로졸 발생 물품(20000)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 에어로졸 발생 물품(20000)의 내부로 유입될 수도 있다.
도 4는, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(100)을 도시한 도면이다.
실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(100)은, 마우스피스부(mouthpiece)를 포함하는 제 1 부분(110); 및 제 1 부분(110)에 인접하게 배치되고, 캡슐(C)을 포함하는 제 2 부분(120);을 포함할 수 있다.
제 1 부분(110)은, 예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있으며, 원기둥 형(type) 로드일 수 있다. 다만, 제 1 부분(110)의 형상에는 제한이 없으며, 제 1 부분(110)은 내부에 중공을 포함하는 튜브 형 로드 또는 리세스 형 로드일 수도 있다. 만약, 제 1 부분(110)이 복수의 세그먼트(segment)들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들은 서로 다른 형상으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제 1 부분(110)은 튜브 필터 또는 지관 필터를 포함하는 냉각 세그먼트, 및 마우스피스 세그먼트를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제 1 부분(110)의 적어도 일부는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 제 1 부분(110)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 제 1 부분(110)의 내부에 삽입될 수도 있다.
제 2 부분(120)은, 캡슐(C)을 포함할 수 있고, 캡슐(C)과 인접하게 배치되는 담체(121)를 더 포함할 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 캡슐(C) 및 담체(121)는 나란히 배치될 수 있으며, 캡슐(C)은 에어로졸 발생 물품(100)의 말단에 배치되고, 담체(121)는 에어로졸 발생 물품(100)의 제 1 부분(110)에 인접하게 배치되는 제 2 부분(120)의 내부에 배치될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다만, 에어로졸 발생 물품(100)의 캡슐(C) 및 담체(121)가 이러한 배치를 가짐으로써, 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치(미도시)에 삽입되었을 때, 에어로졸 발생 장치가 제 2 부분(120)의 담체(121)를 효과적으로 가열할 수 있다.
캡슐(C)은, 삼중 캡슐의 구조를 가질 수 있고, 니코틴 및 에어로졸 발생 물질을 포함할 수 있다. 캡슐(C)은 외력 또는 열에 의해 파괴되어 내부로부터 니코틴 및 에어로졸 발생 물질을 방출할 수 있다. 에어로졸 발생 물질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 외력은 예를 들어, 흡연자의 손 또는 입에 의해 발생되는 힘일 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않는다. 캡슐(C)에 대하여는 이하 도 6에서 보다 자세히 설명한다.
담체(121)는, 캡슐(C)로부터 방출되는 니코틴 및 에어로졸 발생 물질을 담지하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 담체(121)는 제 1 부분(110)과 마찬가지로 셀룰로오스 아세테이트 재료를 포함할 수 있다. 다만, 이에 특별히 제한되지 않으며, 액상을 담지하는 기능을 하는 공지의 재료라면 제한없이 담체(121)로서 사용될 수 있다.
도면에는 나타내지 않았지만, 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(100)은 제 2 부분(120)에 인접하게 배치되는 제 3 부분(미도시)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 3 부분은 튜브 형태의 플러그로서 에어로졸 발생 물품(100)의 최말단에 배치될 수 있으며, 제 3 부분에 해당되는 길이가 조절됨으로써 에어로졸 발생 장치(미도시)에 의하여 에어로졸 발생 물품(100)이 직접 가열되는 부분이 적절하게 조절될 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(200)을 도시한 도면이다.
도 5에 표시된 구성들에 대하여, 도 4에 기재된 내용들이 동일하게 적용될 수 있다. 다만, 도 5에서는, 도 4의 경우와는 달리, 에어로졸 발생 물품(200)의 제 2 부분(220)에 배치되는 캡슐(C) 및 담체(221)의 구조가 변경될 수 있다.
예를 들어, 제 2 부분(220)은, 단면을 기준으로 외부 쪽으로 형성되는 담체(221) 및 내부 쪽으로 형성되는 공동(223)을 포함할 수 있다. 공동(223)에는 캡슐(C)이 배치될 수 있다. 제 2 부분(220)의 말단은 도 5에 도시된 바와 같이 개방되어 있을 수 있다. 다만, 이에 특별히 제한되지 않으며, 제 2 부분(220)의 말단은 연장되어 형성되는 담체(221)에 의해 폐쇄될 수 있고, 폐쇄된 제 2 부분(220)의 말단은 캡슐(C)을 보호할 수 있다.
캡슐(C)이 외력에 의해 파쇄되면, 내부에서 방출된 니코틴 및 에어로졸 발생 물질이 제 2 부분(220)의 단면을 기준으로 외부 쪽으로 형성되는 담체(221)에 담지될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(200)이 에어로졸 발생 장치(미도시)에 삽입되어 가열되면, 에어로졸 발생 물질에 열이 전달됨에 따라 에어로졸이 발생될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품에 포함되는 캡슐(C)을 도시한 도면이다. 실시예에 있어서, 캡슐(C)은 코어 영역(310), 제 1 쉘(320), 및 제 2 쉘(330)을 포함하고, 캡슐(C)의 코어 영역(310)은 니코틴 및 에어로졸 발생 물질을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 캡슐(C)은 구형인 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 캡슐(C)의 단면은 국소적으로 타원형이거나 일 부분이 변형된 원형일 수 있다.
캡슐(C)은, 내부에서부터 순서대로 코어 영역(310), 제 1 쉘(320), 및 제 2 쉘(330)의 삼중 구조로 형성될 수 있고, 각 영역이 포함하는 재료는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제 1 쉘(320)은 지용성 식물성 왁스(wax)를 포함하고, 제 2 쉘(330)은 수용성 고분자를 포함할 수 있다.
코어 영역(310)은 약 2.5 mm 내지 약 6.0 mm의 직경을 가질 수 있고, 제 1 쉘(320)은 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm의 두께를 가질 수 있으며, 제 2 쉘(330)은 약 0.001 mm 내지 약 1.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 쉘(330)은 수분 건조 전에 약 0.3 mm 내지 약 1.5 mm의 두께를 가질 수 있고, 제 2 쉘(330)은 수분 건조 후에 약 0.001 mm 내지 약 0.05 mm의 두께를 가질 수 있다. 다만, 이에 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 수치범위는 통상의 기술자가 용이하게 변경 가능한 수준에서 적절하게 조절될 수 있다.
코어 영역(310)은, 프로필렌글리콜, 글리세린, 및 니코틴 중 1종 이상을 함유할 수 있다. 또한, 코어 영역(310)은 니코틴의 활성을 돕기 위한 유기 산 (organic acid)을 더 함유할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 코어 영역(310)은, 전체 조성물 100 중량부를 기준으로, 프로필렌글리콜 약 30 내지 약 70 중량부, 글리세린 약 30 내지 약 70 중량부, 및 니코틴 약 0.1 내지 약 5 중량부를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 코어 영역(310)은 프로필렌글리콜 약 40 내지 약 50 중량부, 글리세린 약 40 내지 약 50 중량부, 니코틴 약 0.3 내지 약 5 중량부, 및 유기 산 약 0.1 내지 약 5 중량부를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 제 1 쉘(320)은 녹는점이 약 30℃ 내지 약 60℃인 지용성 왁스를 포함하고, 제 2 쉘(330)은 겔화온도가 약 40℃ 내지 약 55℃인 수용성 고분자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제 1 쉘(320)은 녹는점이 약 30℃ 내지 약 60℃, 약 30℃ 내지 약 50℃, 약 30℃ 내지 약 40℃, 약 40℃ 내지 약 60℃, 약 40℃ 내지 약 50℃, 또는 약 50℃ 내지 약 60℃일 수 있다. 제 2 쉘(330)은 녹는점이 약 45℃ 내지 약 55℃, 약 45℃ 내지 약 50℃, 또는 약 50℃ 내지 약 55℃일 수 있다.
제 1 쉘(320)의 재료로서 사용되는 지용성 왁스의 녹는점이 30℃ 미만인 경우 캡슐(C)이 보관 중에 쉽게 깨질 수 있고, 지용성 왁스의 녹는점이 60℃를 초과하는 경우 캡슐(C)의 기계적 강도가 세서 캡슐이 외력이나 열에 의해 파괴되지 않아 니코틴 및 에어로졸 발생 물질이 적절하게 흘러나오지 못할 수 있다.
또한, 제 1 쉘(320)의 재료로서 사용되는 지용성 왁스의 녹는점이 약 60℃ 이하로 비교적 낮은 편이기 때문에, 후술하는 바와 같이 노즐(nozzle)로부터 공압출(coextrusion)된 삼중 성형체가 비교적 근사한 온도범위에서 균일하게 냉각될 수 있으며, 이에 따라 제 1 쉘(320)과 제 2 쉘(330)이 적절한 기계적 강도를 가지도록 함께 형성될 수 있고, 캡슐(C)의 제조 수율이 증가될 수 있다.
제 1 쉘(320)은 식물성 왁스를 포함할 수 있다. 식물성 왁스는, 예를 들어, 카나우바 왁스(carnauba wax), 칸델릴라 왁스(candelilla wax), 캐스터 왁스(castor wax), 깃털야자 왁스(ouricury wax) 등일 수 있다. 바람직한 실시예로서, 제 1 쉘(320)은 코코아 버터(cocoa butter) 또는 시어 버터(shea butter)를 포함할 수 있다. 제 1 쉘(320)은 상술한 식물성 왁스 중 어느 하나 또는 적어도 둘 이상을 혼합하여 제조될 수 있다. 상술한 식물성 왁스 중 둘 이상이 혼합되어 제 1 쉘(320)이 제조하는 경우, 제 1 쉘(320)의 녹는점은 혼합되는 식물성 왁스들의 물성에 따라 적절하게 변경될 수 있다.제 1 쉘(320)이 상술한 바와 같은 식물성 왁스를 포함함으로써, 에어로졸 발생 장치(미도시)에 의해 캡슐(C)이 가열될 때 발생되는 이취가 감소될 수 있다.
또한, 제 1 쉘(320)은, 녹는점 및 기계적 특성이 개선될 수 있도록, 첨가제를 더 포함할 수 있다. 바람직한 실시예로서 첨가제는 지방산일 수 있으며, 지방산은 팔미트산, 스테아린산, 및 미리스트산 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
제 2 쉘(330)은 수용성 고분자 물질을 포함할 수 있다. 제 2 쉘(330)은 캡슐(C)의 최외부에 형성되는 구성으로서, 캡슐(C)의 파괴와 관련되는 특성을 가질 수 있다. 캡슐(C)이 의도치 않게 파괴되지 않도록 하기 위해, 제 2 쉘(330)은 탄성 내지 유연성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 제 2 쉘(330)은, 예를 들어, 젤라틴, 한천, 카라기난, 알긴산, 펙틴 등과 같은 수용성 하이드로콜로이드, 젤란검 등과 같은 검류, 감자 전분, 옥수수 전분 등과 같은 전분류 및 덱스트린, 말토덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 녹말 유도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 쉘(330)은 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(HPMC), 히드록시 프로필 셀룰로오스(HPC), 메틸 셀룰로오스(MC), 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC) 등의 셀룰로오스 유도체, 폴리비닐알코올, 및 폴리올 등을 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 캡슐(C)의 전체 직경은 약 2.6 mm 내지 약 8.5 mm일 수 있다. 구체적으로, 캡슐(C)의 전체 직경은, 약 2.6 mm 내지 약 8.5 mm, 약 2.6 mm 내지 약 7.5 mm, 약 2.6 mm 내지 약 6.5 mm, 약 2.6 mm 내지 약 5.5 mm, 약 2.6 mm 내지 약 4.5 mm, 약 2.6 mm 내지 약 3.5 mm, 약 2.6 mm 내지 약 3.0 mm, 약 3.0 mm 내지 약 8.5 mm, 약 3.0 mm 내지 약 7.5 mm, 약 3.0 mm 내지 약 6.5 mm, 약 3.0 mm 내지 약 5.5 mm, 약 3.0 mm 내지 약 4.5 mm, 약 3.0 mm 내지 약 3.5 mm, 약 3.5 mm 내지 약 8.5 mm, 약 3.5 mm 내지 약 7.5 mm, 약 3.5 mm 내지 약 6.5 mm, 약 3.5 mm 내지 약 5.5 mm, 약 3.5 mm 내지 약 4.5 mm, 약 4.5 mm 내지 약 8.5 mm, 약 4.5 mm 내지 약 7.5 mm, 약 4.5 mm 내지 약 6.5 mm, 약 4.5 mm 내지 약 5.5 mm, 약 5.5 mm 내지 약 8.5 mm, 약 5.50 mm 내지 약 7.5 mm, 약 5.5 mm 내지 약 6.5 mm, 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm, 약 6.5 mm 내지 약 7.5 mm, 또는 약 7.5 mm 내지 약 8.5 mm의 범위 내일 수 있다. 다만, 캡슐(C)의 직경은 에어로졸 발생 물품의 직경 내로 포함될 수 있는 범위에서 적절하게 변경될 수 있다.
실시예에 있어서, 캡슐(C)의 파쇄 강도는 약 0.5 kgf 내지 약 3.0 kgf일 수 있다. 구체적으로, 캡슐(C)의 파쇄 강도는 약 0.5 kgf 내지 약 3.0 kgf, 약 0.5 kgf 내지 약 2.5 kgf, 약 0.5 kgf 내지 약 2.0 kgf, 약 0.5 kgf 내지 약 1.5 kgf, 약 0.5 kgf 내지 약 1.0 kgf, 약 1.0 kgf 내지 약 3.0 kgf, 약 1.0 kgf 내지 약 2.5 kgf, 약 1.0 kgf 내지 약 2.0 kgf, 약 1.0 kgf 내지 약 1.5 kgf, 약 1.5 kgf 내지 약 3.0 kgf, 약 1.5 kgf 내지 약 2.5 kgf, 약 1.5 kgf 내지 약 2.0 kgf, 약 2.0 kgf 내지 약 3.0 kgf, 약 2.0 kgf 내지 약 2.5 kgf, 또는 약 2.5 kgf 내지 약 3.0 kgf의 범위 내일 수 있다. 다만, 캡슐(C)의 파쇄 강도는 외력에 의해 캡슐(C)이 파괴될 수 있는 범위에서 통상의 기술자에 의해 적절하게 변경될 수 있다.
도 7은, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(400)이 에어로졸 발생 장치(10)에 삽입된 경우를 도시한 도면이다. 이 때, 캡슐(C)은 파쇄된 상태로 에어로졸 발생 물품(400)의 말단에 배치되어 있고, 파쇄된 캡슐(C)의 코어 영역에 함유된 니코틴 및 에어로졸 발생 물질이 흘러나와 담체(421)에 담지될 수 있다.
실시예에 있어서, 에어로졸 발생 장치(10)는 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같이, 가열 요소(11)를 포함할 수 있다. 가열 요소(11)는 에어로졸 발생 장치(10)의 내부에서 에어로졸 발생 물품(400)이 수용되는 수용 공간(미도시)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 가열 요소(11)는, 예를 들어, 수용 공간을 둘러싸는 원통 형태일 수 있으나, 이러한 형태에 특별히 제한되지 않는다.
실시예에 있어서, 가열 요소(11)는 에어로졸 발생 물품(400)의 제 2 부분(420)의 적어도 일부를 커버하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 가열 요소(11)는 담체(421)의 적어도 일부를 커버하도록 배치될 수 있다. 가열 요소(11)는 담체(421)의 전부를 커버하도록 배치될 수 있다.
실시예에 있어서, 가열 요소(11)는 담체(421)의 일부만을 커버하도록 배치될 수 있으며, 이러한 경우 담체(421)의 일 부분은 가열 요소(11)에 의하여 직접 가열되고, 담체(421)의 나머지 부분은 간접적으로 가열될 수 있다. 예를 들어, 담체(421)의 나머지 부분은 열전도성 래퍼 등을 통해 열을 전달받아 간접적으로 가열될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
실시예에 따른 제 2 측면은, 에어로졸 발생 장치(10)를 이용하여 에어로졸 발생 물품(400)을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 시스템을 제공할 수 있다.
여기에서, 에어로졸 발생 물품(400)은, 마우스피스부(mouthpiece)를 포함하는 제 1 부분(410); 및 제 1 부분(410)에 인접하게 배치되고, 캡슐(C)을 포함하는 제 2 부분(420);을 포함하고, 캡슐은 코어(core) 영역, 제 1 쉘, 및 제 2 쉘을 포함하며, 캡슐(C)의 코어 영역은 니코틴 및 에어로졸 발생 물질을 포함하고, 에어로졸 발생 장치(10)는 제 2 부분(420)의 적어도 일부를 가열시켜 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
제 2 측면에 대하여는, 앞서 제 1 측면에 대하여 서술한 내용들이 동일하게 적용될 수 있으며, 기재를 생략하였다고 하여 그 적용이 배제되는 것은 아니다.
실시예에 있어서, 에어로졸 발생 장치(10)는 캡슐(C)이 파괴된 이후에 제 2 부분(420)의 적어도 일부를 가열시켜 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 삼중 캡슐의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
실시예에 따른 제 3 측면은, 하기 (a) 내지 (c)를 포함하는 방법에 의하여 제조되는 삼중 캡슐을 제공할 수 있다.
(a) 내장재, 중간막재 및 외막재를 공급하는 단계(510);
(b) 노즐 마운트를 통해 상기 내장재, 상기 중간막재 및 상기 외막재를 공급받고, 상기 내장재를 토출하는 제 1 노즐, 상기 중간막재를 토출하는 제 2 노즐 및 상기 외막재를 토출하는 제 3 노즐이 동심상으로 배열되는 삼중 노즐을 통해 상기 내장재, 상기 중간막재 및 상기 외막재에 대한 공압출(coextrusion)을 수행함으로써 삼중 성형체를 토출하는 단계(520); 및
(c) 냉각재를 순환시켜 상기 삼중 성형체를 냉각함으로써 상기 삼중 캡슐을 형성하는 단계(530);
제 3 측면에 대하여는, 앞서 제 1 측면 및 제 2 측면에 대하여 서술한 내용들이 동일하게 적용될 수 있으며, 기재를 생략하였다고 하여 그 적용이 배제되는 것은 아니다.
공압출(coextrusion)은, 복수 개의 재료에 대한 압출(extrusion)을 동시에 수행하여 복수 개의 재료로 이루어지는 결합체를 성형하는 과정을 의미할 수 있다. 내장재, 중간막재 및 외막재는 성형부에 의해 공압출될 수 있고, 그에 따라 내장재, 중간막재 및 외막재를 포함하는 삼중 성형체가 성형부로부터 생성될 수 있다.
실시예에 있어서, 앞서 서술한 캡슐(C)의 코어 영역은 내장재를 포함할 수 있고, 제 1 쉘은 중간막재를 포함할 수 있으며, 제 2 쉘은 외막재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중간막재는 녹는점이 30℃ 내지 60℃인 지용성 왁스를 포함하고, 외막재는 겔화온도가 40℃ 내지 55℃인 수용성 고분자를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 삼중 캡슐을 제조하는 방법은, 단계 510 내지 단계 530을 포함할 수 있다. 다만 도 8에 도시되는 단계들 외에 다른 범용적인 단계들이 삼중 캡슐을 제조하는 방법에 더 포함될 수 있다.
도 8의 삼중 캡슐을 제조하는 방법은 도 9 의 삼중 캡슐을 제조하는 장치에서 시계열적으로 수행되는 단계들로 구성될 수 있다.
단계 510에서, 장치는 내장재, 중간막재 및 외막재를 공급할 수 있다.
단계 520에서, 장치는 노즐 마운트를 통해 내장재, 중간막재 및 외막재를 공급받고, 내장재를 토출하는 제 1 노즐, 중간막재를 토출하는 제 2 노즐 및 외막재를 토출하는 제 3 노즐이 동심상으로 배열되는 삼중 노즐을 통해 내장재, 중간막재 및 외막재에 대한 공압출을 수행함으로써 삼중 성형체를 토출할 수 있다.
단계 530에서, 장치는 냉각재를 순환시켜 삼중 성형체를 냉각함으로써 삼중 캡슐을 형성할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 삼중 캡슐을 제조하는 장치(600)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 삼중 캡슐을 제조하는 장치(600)는 재료 공급부(610), 성형부(620) 및 냉각부(630)를 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 이외에 다른 범용적인 구성 요소들이 장치(600)에 더 포함될 수 있다.
재료 공급부(610)는 내장재, 중간막재 및 외막재를 공급할 수 있다. 재료 공급부(610)는 삼중 캡슐에 포함되는 내장재, 중간막재 및 외막재를 성형부(620)에 공급할 수 있다.
재료 공급부(610)는 내장재, 중간막재 및 외막재를 성형부(620)에 공급하기 위해 저장 수단, 연결 수단 및 이송 수단을 포함할 수 있다. 재료 공급부(610)는 내장재, 중간막재 및 외막재를 저장하기 위한 수단, 재료 공급부(610) 및 성형부(620)를 연결하기 위한 수단, 내장재, 중간막재 및 외막재를 성형부(620)에 이송하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
재료 공급부(610)의 저장 수단, 연결 수단 및 이송 수단은 각각이 단일 개수로 재료 공급부(610)에 구비될 수 있으나, 저장 수단, 연결 수단 및 이송 수단 각각은 내장재, 중간막재 및 외막재에 대응되는 복수 개로 재료 공급부(610)에 구비될 수도 있다.
성형부(620)는 내장재, 중간막재 및 외막재에 대한 공압출을 수행할 수 있다. 내장재, 중간막재 및 외막재에 대한 공압출에 의해 내장재, 중간막재 및 외막재로 구성되는 삼중 성형체가 성형부(620)로부터 토출될 수 있다.
성형부(620)는 내장재, 중간막재 및 외막재를 공급받는 노즐 마운트 및 내장재를 토출하는 제 1 노즐, 중간막재를 토출하는 제 2 노즐 및 외막재를 토출하는 제 3 노즐이 동심상으로 배열되는 삼중 노즐을 포함할 수 있다. 성형부(620)를 구성하는 요소들에 대한 구체적인 내용은 도 10을 참조하여 후술된다.
냉각부(630)는 냉각재를 순환시켜 삼중 성형체를 냉각함으로써 삼중 캡슐을 형성할 수 있다. 냉각부(630)에 의해 냉각재가 성형부(620)를 포함하는 경로를 순환할 수 있다. 그에 따라, 삼중 성형체는 성형부(620)로부터 배출되는 즉시 냉각재의 흐름에 따라 순환할 수 있고, 그 과정에서 삼중 성형체가 냉각되어 삼중 캡슐이 형성될 수 있다.
냉각부(630)는 냉각재를 순환시키기 위해 저장 수단, 연결 수단 및 이송 수단을 포함할 수 있다. 냉각부(630)는 냉각재를 저장하기 위한 저장 수단, 저장 수단과 성형부(620) 사이에 순환 경로를 형성하기 위한 연결 수단 및 순환 경로를 따라 냉각부를 순환시키기 위한 이송 수단을 포함할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따라 공압출(coextrusion)을 수행하는 성형부(620)의 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 성형부(620)는 노즐 마운트(621) 및 삼중 노즐(622)을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 노즐 마운트(621) 및 삼중 노즐(622) 외에 다른 범용적인 구성이 성형부(620)에 더 포함될 수 있다.
노즐 마운트(621)는 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23)를 재료 공급부(미도시)로부터 공급받을 수 있다. 재료 공급부의 연결 수단이 노즐 마운트(621)에 연결될 수 있고, 노즐 마운트(621)는 재료 공급부의 이송 수단에 의해 전달되는 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23)를 수용할 수 있다.
노즐 마운트(621)는 삼중 노즐(622)과 접합되어 성형부(620)를 형성할 수 있다. 노즐 마운트(621)는 이송되는 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23)를 삼중 노즐(622)에 전달할 수 있다. 노즐 마운트(621)는 삼중 노즐(622)에 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23)를 보다 원활하게 공급할 수 있도록 삼중 노즐(622)보다 높게 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
노즐 마운트(621)의 형상은 원통 형상일 수 있다. 노즐 마운트(621)가 원통 형상인 경우 밑면을 통해 접촉하는 삼중 노즐(622)에 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23)를 전달할 수 있다. 다만 원통 형상 외에도, 노즐 마운트(621)는 재료 이송부 및 삼중 노즐(622) 사이에서 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23)를 매개하여 전달할 수 있는 다른 형상을 가질 수 있다.
삼중 노즐(622)은 내장재(21)를 토출하는 제 1 노즐(623), 중간막재(22)를 토출하는 제 2 노즐(624) 및 외막재(23)를 토출하는 제 3 노즐(625)이 동심상으로 배열되는 형상을 가질 수 있다. 제 1 노즐(623), 제 2 노즐(624) 및 제 3 노즐(625)은 유체를 외부로 분출시키기 위한 노즐(nozzle) 구조로 형성될 수 있다. 삼중 노즐(622)은 재료 공급부 및 노즐 마운트(621)로부터 이송되는 재료들을 작은 단면적을 갖는 배출구를 통해 냉각부(630)로 토출할 수 있다.
제 1 노즐(623), 제 2 노즐(624) 및 제 3 노즐(625)이 동심상으로 배열되는 형상은 제 1 노즐(623)로부터 내장재(21)가 배출되는 위치, 제 2 노즐(624)로부터 중간막재(22)가 배출되는 위치 및 제 3 노즐(625)로부터 외막재(23)가 배출되는 위치가 일치하는 것을 의미할 수 있다. 또는, 도 10에 도시되는 예시와 같이, 동심상으로 배열되는 형상은 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23)가 배출되는 배출구들이 지면에 직교하는 방향을 따라 일렬로 배열되는 것을 의미할 수도 있다.
제 1 노즐(623)의 배출구, 제 2 노즐(624)의 배출구 및 제 3 노즐(625)의 배출구는 원형의 단면으로 형성될 수 있다. 제 1 노즐(623), 제 2 노즐(624) 및 제 3 노즐(625)의 배출구들의 단면이 원형으로 형성됨에 따라 삼중 노즐(622)로부터 토출되는 삼중 성형체(24)의 단면이 원형일 수 있고, 그에 따라 삼중 캡슐(20)이 구형으로 형성될 수 있다. 다만, 원형 단면을 갖는 배출구에 한정되는 것은 아니고, 삼중 노즐(622)의 배출구들의 단면은 다양한 삼중 성형체(24) 및 삼중 캡슐(20)의 형상에 대응되는 형상이 될 수 있다.
삼중 성형체(24)는 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23)가 결합되는 혼합물을 의미할 수 있다. 삼중 성형체(24)는 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23)가 삼중 캡슐(20)로 형성되는 과정의 중간 물질일 수 있다. 삼중 성형체(24)가 냉각부(630)에 의해 냉각되는 경우 삼중 캡슐(20)이 형성될 수 있다.
제 1 노즐(623), 제 2 노즐(624) 및 제 3 노즐(625)의 배출구들은 서로 다른 직경을 가질 수 있다. 예를 들면, 중간막재(22)를 배출하는 제 2 노즐(624)의 배출구 직경은 내장재(21)를 배출하는 제 1 노즐(623)의 배출구 직경보다 클 수 있고, 외막재(23)를 배출하는 제 3 노즐(625)의 배출구 직경은 중간막재(22)를 배출하는 제 2 노즐(624)의 배출구 직경보다 클 수 있다. 그에 따라, 외장재(23)가 내장재(21)를 둘러싸는 중간막재(22)를 재차 둘러싸는 삼중 캡슐(20)의 구조가 구현될 수 있다. 다만, 삼중 캡슐(20)의 구조가 변경되는 경우 삼중 노즐(622)의 구조 또한 변경될 수 있다.
삼중 노즐(622)의 규격은 삼중 캡슐(20)의 규격을 구현할 수 있도록 설정될 수 있다. 예를 들면, 제 1 노즐(623), 제 2 노즐(624) 및 제 3 노즐(625)의 배출구 직경들은 삼중 캡슐(20)을 형성하는 내장재(21), 중간막재(22) 및 외장재(23)의 직경들에 관한 규격을 구현할 수 있는 수치들로 설정될 수 있다. 예를 들면, 제 1 노즐(623)의 배출구 직경은 1.0 mm 이상 3.0 mm 이하일 수 있고, 제 2 노즐(624)의 배출구 직경은 제 1 노즐(623)의 배출구 직경보다 0.5 mm 이상 2.5 mm 이하만큼 더 클 수 있고, 제 3 노즐(625)의 배출구 직경은 제 2 노즐(624)의 배출구 직경보다 1.0 mm 이상 3.0 mm 이하만큼 더 클 수 있다. 다만, 삼중 캡슐(20)의 크기에 대한 설계가 변경되는 경우 그에 부합하도록 삼중 노즐(622)의 크기도 변경될 수 있다.
전술한 바와 같이, 내장재(21)는 수용성 물질일 수 있고, 중간막재(22)는 지용성 물질일 수 있고, 외막재(23)는 수용성 물질일 수 있다. 한편, 냉각부(630)를 순환하는 냉각재는 지용성 물질일 수 있다. 이와 같은 물성에 따라, 삼중 노즐(622)로부터 토출되는 삼중 성형체(24) 내부의 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23)는 냉각재와 더불어 서로 섞이지 않는 층들을 형성할 수 있다. 냉각재가 순환함에 따라 삼중 성형체(24)는 층을 이룬 상태로 냉각재와 함께 순환 경로를 따라 이동하면서 냉각될 수 있고, 그 과정에서 중간막재(22) 및 외막재(23)가 수용성 물질들 간의 인력 및 지용성 물질들 간의 인력에 의해 폐곡면을 형성하여 내부에 내장재(21)를 담지하는 삼중 캡슐(20)이 형성될 수 있다.
삼중 성형체(24)가 냉각재에 의해 냉각되어 삼중 캡슐(20)을 형성하는 실시예에 있어서, 중간막재(22)로서 사용되는 지용성 왁스의 녹는점이 약 30℃이고 외막재(23)로서 사용되는 수용성 고분자의 겔화온도가 약 50℃인 경우, 삼중 성형체(24)는 냉각재와 함께 순환 경로를 따라 이동하면서 제 2 쉘을 먼저 형성하고, 이후에 제 1 쉘을 형성하면서 삼중 캡슐(20)로 변화할 수 있다.
다른 예시로서, 중간막재(22)로서 사용되는 지용성 왁스의 녹는점이 약 60℃이고 외막재(23)로서 사용되는 수용성 고분자의 겔화온도가 약 50℃인 경우, 삼중 성형체(24)는 냉각재와 함께 순환 경로를 따라 이동하면서 제 1 쉘을 먼저 형성하고, 이후에 제 2 쉘을 형성하면서 삼중 캡슐(20)로 변화할 수 있다.
상기 두 가지의 경우에 따라, 삼중 캡슐(20)의 제 1 쉘 및 제 2 쉘이 형성되는 순서는 달라질 수 있으나, 중간막재(22)의 녹는점과 외막재(23)의 겔화온도가 서로 근사한 범위 내에 형성되어 있어 냉각재에 의해 제 1 쉘 및 제 2 쉘이 비교적 시간차 없이 함께 형성될 수 있다. 이에 따라, 삼중 캡슐(20)의 내구성이 향상될 수 있고, 제조 수율 또한 향상될 수 있다.
삼중 성형체(24)가 냉각부(630)에서 냉각재를 따라 순환하는 과정에서 삼중 캡슐(20)이 안정적으로 형성되기 위해서는 삼중 노즐(622)의 배출구들이 적정한 직경들을 가질 것이 요구될 수 있다. 삼중 노즐(622)의 배출구들이 과도하게 큰 직경을 갖는 경우 중간막재(22) 및 외막재(23)가 폐쇄되고, 냉각되어 안정화되기까지 소요되는 시간이 증가하여 삼중 캡슐(20)의 수율이 감소할 수 있고, 삼중 노즐(622)의 배출구들이 과도하게 작은 직경을 갖는 경우 삼중 성형체(24)가 냉각재 내부에서 형성하는 층들이 일정 수준 이상의 두께를 형성하지 못해 삼중 성형체(24)가 냉각재의 순환 흐름에 의해 물리적으로 흩어질 수 있다.
따라서, 삼중 노즐(622)의 배출구들이 적정한 직경들로 형성되어야 냉각부(630)에서 삼중 캡슐(20)이 안정적으로 형성될 수 있고, 전술한 예시와 같이, 제 1 노즐(623)의 배출구 직경이 약 1.0 mm 이상 약 3.0 mm 이하이고, 제 2 노즐(624)의 배출구 직경이 약 1.5 mm 이상 약 5.5 mm 이하이고, 제 3 노즐(625)의 배출구 직경이 약 2.5 mm 이상 약 8.5 mm 이하인 범위에서 비로소 삼중 성형체(24)가 내장재(21), 중간막재(22) 및 외막재(23) 각각의 층으로 효과적으로 분리될 수 있어, 삼중 캡슐(20)의 제조 수율이 증대될 수 있다.
상술한 실시예들에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이며, 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위에 있는 모든 차이점은 청구범위에 의해 정해지는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10000: 에어로졸 발생 장치
11000: 배터리
12000: 제어부
13000: 가열 요소
14000: 증기화기
20000: 에어로졸 발생 물품
100, 200, 400: 에어로졸 발생 물품
110, 210, 410: 제 1 부분
120, 220, 420: 제 2 부분
121, 221, 421: 담체
C: 캡슐
310: 코어 영역
320: 제 1 쉘
330: 제 2 쉘
600: 장치
610: 재료 공급부
620: 성형부
630: 냉각부

Claims (12)

  1. 에어로졸 발생 물질을 포함하는 에어로졸 발생 물품에 있어서,
    마우스피스부(mouthpiece)를 포함하는 제 1 부분; 및
    상기 제 1 부분에 인접하게 배치되고, 캡슐을 포함하는 제 2 부분 - 상기 제2 부분의 적어도 일부가 가열요소에 의해 가열됨 - ;을 포함하며,
    상기 캡슐은 코어(core) 영역, 제 1 쉘, 및 제 2 쉘을 포함하고,
    상기 캡슐의 상기 코어 영역은 니코틴 및 상기 에어로졸 발생 물질을 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부분 내부에 배치되고 상기 캡슐에 인접하게 배치되는, 담체를 더 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡슐은 내부에서부터 순서대로 코어 영역, 제 1 쉘, 및 제 2 쉘의 삼중 구조로 형성되고,
    상기 제 1 쉘은 지용성 식물성 왁스(wax)를 포함하고,
    상기 제 2 쉘은 수용성 고분자를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 쉘은 녹는점이 30℃ 내지 60℃인 지용성 왁스를 포함하고,
    상기 제 2 쉘은 겔화온도가 40℃ 내지 55℃인 수용성 고분자를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 쉘은 카나우바 왁스(carnauba wax), 칸델릴라 왁스(candelilla wax), 캐스터 왁스(castor wax), 깃털야자 왁스(ouricury wax), 코코아 버터(cocoa butter), 및 시어 버터(shea butter) 중 1종 이상을 포함하고, 상기 제 2 쉘은 젤라틴, 한천, 카라기난, 젤란검, 팩틴, 전분류, 또는 알지네이트를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 영역은 2.5 내지 6.0 mm의 직경을 갖고,
    상기 제 1 쉘은 0.1 내지 1.0 mm의 두께를 가지며,
    상기 제 2 쉘은 0.001 내지 1.5 mm의 두께를 갖는, 에어로졸 발생 물품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 영역은, 전체 조성물 100 중량부를 기준으로, 프로필렌글리콜 30 내지 69.9 중량부, 글리세린 30 내지 69.9 중량부, 및 니코틴 0.1 내지 5 중량부를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡슐의 직경은 2.6 내지 8.5 mm이고, 상기 캡슐의 파쇄 강도는 0.5 내지 3.0 kgf인, 에어로졸 발생 물품.
  9. 에어로졸 발생 장치를 이용하여 에어로졸 발생 물품을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 시스템에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 물품은,
    마우스피스부(mouthpiece)를 포함하는 제 1 부분; 및
    상기 제 1 부분에 인접하게 배치되고, 캡슐을 포함하는 제 2 부분;을 포함하고,
    상기 캡슐은 코어(core) 영역, 제 1 쉘, 및 제 2 쉘을 포함하며,
    상기 캡슐의 상기 코어 영역은 니코틴 및 에어로졸 발생 물질을 포함하고,
    상기 에어로졸 발생 장치는 상기 제 2 부분의 적어도 일부를 가열시켜 에어로졸을 발생시키는, 에어로졸 발생 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 캡슐이 파쇄된 이후에, 상기 에어로졸 발생 장치가 상기 제 2 부분의 적어도 일부를 가열시켜 에어로졸을 발생시키는, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 제 1 항에 따른 에어로졸 발생 물품에 포함된 캡슐의 제조 방법에 있어서,
    (a) 내장재, 중간막재 및 외막재를 공급하는 단계;
    (b) 노즐 마운트를 통해 상기 내장재, 상기 중간막재 및 상기 외막재를 공급받고, 상기 내장재를 토출하는 제 1 노즐, 상기 중간막재를 토출하는 제 2 노즐 및 상기 외막재를 토출하는 제 3 노즐이 동심상으로 배열되는 삼중 노즐을 통해 상기 내장재, 상기 중간막재 및 상기 외막재에 대한 공압출(coextrusion)을 수행함으로써 삼중 성형체를 토출하는 단계; 및
    (c) 냉각재를 순환시켜 상기 삼중 성형체를 냉각함으로써 상기 캡슐을 형성하는 단계를 포함하는 캡슐 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 중간막재는 녹는점이 30℃ 내지 60℃인 지용성 왁스를 포함하고,
    상기 외막재는 겔화온도가 40℃ 내지 55℃인 수용성 고분자를 포함하는, 캡슐 제조 방법.
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