KR20060026875A - 인쇄된 촉매를 가진 궐련 래퍼 - Google Patents

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피루즈 라졸리
웨이준 장
라제쉬 케이. 개르그
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Abstract

흡연 물품을 위한 래퍼는 웨브; 및 래퍼의 표면의 일부분 이상에 패턴화된 침착물을 포함하는데, 여기서 패턴화된 침착물은 촉매 입자를 포함한다. 패턴화된 침착물은 흡연 물품의 주류연 및/또는 부류연 중의 구성 기체 성분의 변환을 촉매작용할 수 있는 나노입자 촉매를 포함할 수 있다. 구성 기체 성분은 일산화탄소 및/또는 산화질소일 수 있고 촉매 입자는 산화철일 수 있다. 또한 담배 로드 주위에 형성된 래퍼를 가지는 담배 로드를 포함하는 흡연 물품이 제공되는데, 여기서 래퍼는 래퍼의 표면의 일부분 이상에 패턴화된 침착물을 포함한다. 래퍼를 제조하는 방법과 래퍼를 이용하는 흡연 물품을 제조하는 방법이 또한 제공된다.
패턴, 래퍼, 침착물

Description

인쇄된 촉매를 가진 궐련 래퍼{CIGARETTE WRAPPER WITH PRINTED CATALYST}
본 출원은 35 USC §119 하에 촉매 충전재를 가진 궐련 래퍼 및 동일물을 제조하는 방법이라는 명칭으로 2003년 6월 13일에 출원된 U.S. Provisional Application No. 60/477,922을 기초로 우선권을 주장한다. 그 전체 내용은 참조로서 여기에 도입되어 있다.
본 명세서에서, 다음 참조들은 일정한 구조와 방법에 대한 것으로 만들어졌으나, 그러한 참조들은 적용가능한 법 조항하에 종래의 이러한 구조와 방법이 종래 기술로서 자격화하는 승인으로서 해석되어서는 안된다. 출원인들은 참조된 대상의 어떤 것도 종래 기술을 구성하지 않는다는 것을 주장할 권리를 보유한다.
궐련이나 시가와 같은 흡연 물품은 담배를 피우는 중에 주류연 및 정적인 연소중에 부류연 모두를 생성한다. 주류연 및 부류연 둘 다의 구성성분은 일산화탄소(CO), 산화질소(NO) 및 미립자 물질(예컨대, 타르)이다. 궐련 연기에서 일산화탄소, 산화질소 및 미립자 물질의 감소가 바람직하다.
흡연 물품을 위한 촉매, 흡착제, 및/또는 산화제가 하기에 개시되어 있다: Snider et al에게 부여된 미국 특허 6,371,127호, Bowen et al.에게 부여된 미국 특허 6,286,516호, Yamazaki et al.에게 부여된 미국 특허 6,138,684호, Rongved에 게 부여된 미국 특허 5,671,758호, Quincy, Ⅲ et al.에게 부여된 미국 특허 5,386,838호, Shannon et al.에게 부여된 미국 특허 5,211,684호, Deffeves et al.에게 부여된 미국 특허 4,744,374호, Cohn에게 부여된 미국 특허 4,453,553호, Owens에게 부여된 미국 특허 4,450,847호, Seehofer et al.에게 부여된 미국 특허 4,182,348호, Martin et al.에게 부여된 미국 특허 4,108,151호, 미국 특허 3,807,416호, 및 미국 특허 3,720,214호. 공개 출원 WO 02/24005, WO 87/06104, WO 00/40104 및 미국 특허 출원 공개 번호 2002/0002979 A1, 2003/0037792 A1 및 2002/0062834 A1이 또한 촉매, 흡착제, 및/또는 산화제를 언급한다.
철 및/또는 산화철이 담배 제품에서의 사용을 위해 기술되었다(예를 들면, U.S. 특허 4,197,861; 4,489,739 및 5,728,462호 참조). 산화철은 착색제(예를 들면, U.S. 특허 4,119,104; 4,195,645 및 5,284,166호 참조)와 연소 조절제(예를 들면, U.S. 특허 3,931,824; 4,109,663 및 4,195,645호 참조)로서 기술되었고 풍미, 색 및/또는 외양을 개선시키기 위해 사용되었다(예를 들면, U.S. 특허 6,095,152; 5,598,868; 5,129,408; 5,105,836 및 5,101,839 참조).
지금까지의 개발에도 불구하고, 흡연 물품의 주류연 및/또는 부류연에서 기체 구성성분의 양을 감소시키기 위한 개선되고 더 효과적인 방법 및 조성물에 대한 관심이 남아 있다.
발명의 요약
담배 로드 둘레에 형성된 래퍼를 가지는 담배 로드를 포함하는 흡연 물품이 제공되는데, 상기 래퍼는 래퍼의 한 표면의 일부분 이상에 패턴화된(patterned) 침착물을 포함하고, 여기서 패턴화된 침착물은 흡연 물품의 주류연 및/또는 부류연 중에 구성 기체 성분을 촉매작용, 산화 그리고/또는 환원시킬 수 있는 촉매 입자를 포함한다. 래퍼를 포함하는 흡연 물품에서, 일산화탄소, 산화질소 및/또는 총 미립자 물질의 주류연 및/또는 부류연에서의 농도는 감소될 수 있다.
바람직한 구현예에서, 흡연 물품을 위한 래퍼는 래퍼의 한 표면의 일부분 이상에 웨브(web)와 패턴화된 침착물을 포함하는데, 여기서 패턴화된 침착물은 촉매 입자를 포함한다. 복수의 래퍼는 궐련을 싸는 종이 시트를 포함할 수 있다.
촉매 입자의 패턴화된 침착물을 가진 궐련 종이를 제조하는 방법은 (ⅰ) 제지 기계에서 궐련 종이 시트를 형성하는 단계; 및 (ⅱ) 래퍼 상에 입자의 패턴화된 침착물을 형성하도록 래퍼의 한 표면의 일부분 이상에 촉매 입자를 침착시키는 단계를 포함한다. 바람직한 구현예에서 촉매 입자는 결합제를 사용하지 않고서 침착되고 래퍼에 수소결합된다(예를 들면, 래퍼를 포함하고 있는 웨브에 결합됨).
바람직하게는, 촉매 입자는 약 5 마이크론 미만, 바람직하게는 약 50nm 미만, 가장 바람직하게는 약 10nm 미만의 평균 입자 크기를 가질 수 있는 나노크기 입자를 포함한다. 촉매 입자는 B, Al, Si, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Sn, Ce, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 및 Au로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소의 하나 이상의 산화물을 포함할 수 있지만, 촉매 입자는 바람직하게는 산화철(예를 들면, FeOOH, Fe3O4, α-Fe2O3, γ-Fe2O3, FeO 또는 이들의 혼합물)과 같은 금속 산화물이다. 촉매 입자는 두 번째 화합물(예를 들면, 탄산칼슘 입자 상에 담지된 산화철 입자)의 입자 상에 담지된 첫 번째 산화물의 입자를 포함할 수 있다.
침착물은 바람직하게는 문자숫자식(alphanumeric) 배열, 상형문자나 기하학적 형상과 같은 다수의 불연속적 특징(feature)을 가지는 패턴을 포함하는데, 이것은 종이의 길이를 따라 반복될 수 있다. 패턴은 임의의 또는 규칙적인 배열의 특징들을 포함할 수 있다. 패턴의 첫 번째 부분은 촉매 입자의 첫 번째 농도를 가질 수 있고 패턴의 두 번째 부분은 촉매 입자의 두 번째 농도를 가질 수 있다. 게다가, 촉매-패턴화된 종이는 종이의 길이를 따라 및/또는 종이 평면에 수직으로 촉매의 양에서의 구배가 제공될 수 있다.
촉매 입자는 래퍼의 내부 및/또는 외부 표면 상에 침착될 수 있다. 또한, 흡연 물품은 제 1 래퍼 상에서와는 다른 촉매 및/또는 다른 양의 촉매를 그 위에 침착시키는 제 2 래퍼를 가질 수 있다. 바람직한 래퍼의 투과성은 15 CORESTA 유니트보다 적지 않고 래퍼 상에서의 바람직한 촉매의 면적 커버리지(coverage)는 래퍼의 총 표면적의 약 90% 또는 약 50%미만이다. 촉매 입자는 래퍼의 총 표면적의 약 1% 또는 약 5% 이상을 덮을 수 있다. 바람직한 구현예에서, 래퍼 상의 촉매 패턴의 특징들은 코팅되지 않은 래퍼의 가장 큰 영역이 10mm, 더 바람직하게는 1 마이크론의 직경을 가진 원형 영역을 초과하지 않도록 반복된다.
본이 되는 흡연 물품은 흡연 물품 당 약 10mg 미만의 촉매 또는 흡연 물품 당 약 100mg 미만의 촉매를 포함한다. 촉매는 일산화탄소, 산화질소 및/또는 다른 연기 구성 성분들의 주류연 및/또는 부류연에서의 농도를 10% 미만 또는 25% 미만쯤 감소시키기에 효과적인 양으로 흡연 물품에 도입될 수 있다.
흡연 물품 제조의 바람직한 방법은 (ⅰ) 래퍼 상에 입자의 패턴화된 침착물을 형성하도록 래퍼의 한 표면의 일부분 이상에 촉매 입자를 침착시키는 단계; (ⅱ) 궐련 제조 기계에 담배를 포함하는 절단 충전재를 제공하는 단계; 및 (ⅲ) 흡연 물품의 담배 로드부를 형성하도록 절단 충전재 주위에 패턴화된 침착물을 포함하는 래퍼를 위치시키는 단계를 포함한다.
촉매 입자는 그라비어 인쇄, 로토그라비어 인쇄, 포토그라비어 인쇄, 스크린 인쇄, 플렉소 인쇄, 철판 인쇄, 요판 인쇄, 석판 인쇄, 분사, 브러슁, 롤링 또는 사이즈 프레스 기술에 의해 침착될 수 있다. 촉매 입자는 혼합물을 형성하도록 액체(예를 들면, 알콜, 물 및/또는 다른 용매)에 입자를 분산시킴으로서 그리고 래퍼 상에 혼합물을 침착시키거나, 래퍼의 기저 웨브 상에 건조 입자를 침착시킴으로서 침착될 수 있다.
임의로, 촉매 입자는 안료를 포함하는 촉매 잉크의 형태로 래퍼 상에 침착될 수 있다. 촉매 잉크는 바람직하게는 액체와 액체에 현탁된 나노입자 촉매를 포함한다.
바람직한 구현예의 상세한 설명
래퍼, 흡연 물품에서의 사용을 위해 개조된 래퍼를 포함하는 흡연 물품 및 흡연 물품과 래퍼의 제조 방법은 래퍼의 하나 이상의 표면 상에 촉매 입자의 패턴화된 침착물을 포함한다. 촉매 입자는 흡연 물품의 주류연 및/또는 부류연 중에 있는 하나 이상의 기체 구성성분을 변환시킬 수 있다. 예를 들면, 촉매 입자의 패턴화된 침착물을 래퍼에 제공함으로서, 주류연 및/또는 부류연 중에 일산화탄소, 산화질소 및/또는 총 미립자 물질의 양이 감소될 수 있다. "침착물"은 래퍼 표면에 분산된 촉매 입자를 의미한다.
바람직하게는, 촉매 입자는 나노입자를 포함한다. "나노입자"는 입자가 약 500 나노미터 미만, 바람직하게는 약 50nm 미만, 가장 바람직하게는 약 10nm 미만의 평균 입자 직경을 가지는 것을 의미한다. 촉매 입자는 B, Al, Si, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Sn, Ce, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 및 Au로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소의 하나 이상의 산화물을 포함한다. 바람직한 촉매 입자는 산화철 입자(예를 들면, 나노크기 산화철 입자)이다. 바람직한 나노입자 산화철 촉매는 Mach I, Inc., of King of Prussia, PA로부터 이용가능한 NANOCAT® Superfine Iron Oxide이다. 나노입자 산화철 촉매는 FeOOH, Fe3O4, α-Fe2O3, γ-Fe2O3, FeO 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
하나의 구현예는 촉매 입자의 패턴화된 침착물을 가지고 궐련 종이를 제조하는 방법, 제지 기계에서 궐련 종이 시트를 형성하는 것 및 종이 상에 입자의 패턴화된 침착물을 형성하도록 종이의 한 표면의 일부분 이상에 촉매 입자를 침착시키는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다. 그러한 종이 래퍼는 궐련과 같은 흡연 물품을 조립하기 위해 사용되고, 흡연 중에 소모된다. 촉매 입자의 패턴화된 침착물은 래퍼의 기저 웨브 상에 건조 입자로서 침착될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 촉매 입자는 슬러리를 형성하도록 액체와 혼합될 수 있고 슬러리는 래퍼의 한 표면의 일부분 이상에 침착될 수 있다. 바람직하게는, 슬러리는 액체와 촉매 입자로 구성된다(즉, 슬러리는 결합제가 없다).
또 다른 구현예는 (ⅰ) 래퍼 상에 입자의 패턴화된 침착물을 형성하도록 래퍼의 한 표면의 일부분 이상에 촉매 입자를 침착시키는 단계; (ⅱ) 궐련 제조 기계에 담배를 포함하는 절단 충전재를 제공하는 단계; (ⅲ) 흡연 물품의 담배 로드부를 형성하도록 절단 충전재 주위에 패턴화된 침착물을 포함하는 래퍼를 위치시키는 단계를 포함하는 흡연 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이론에 의해 구속받고 싶지는 않지만, 흡연 중에, 산화철 나노크기 입자와 같은 입자의 패턴화된 침착물은 방정식 2CO + O2 = 2CO2에 따라 흡연 물품의 기체 흐름에서 산소와의 반응에 의해 일산화탄소의 이산화탄소로의 변환을 촉매작용할 수 있다. 입자는 또한 방정식 2NO + 2CO → 2CO2+N2에 따라 산화질소를 질소로 변환(즉, 환원)시킬 수 있다.
촉매 반응(들)에 뒤이어, 입자는 또한 주류연 및/또는 부류연 중의 CO의 수준을 감소시키기 위해 산소의 부재속에서 CO를 CO2로 변환시킬 수 있는 산화제로서 작용할 수 있다. 여기서 사용되듯이, 촉매는 화학 반응 속도에 영향을 끼칠 수 있다. 예를 들면, 촉매가 반응물 또는 반응 생성물로서 참여하지 않고서 일산화탄소의 산화 속도를 증가시킬 수 있다. 산화제는 예를 들면, 산소 스스로가 환원되도록, 반응물에 산소를 공여함으로서, 반응물을 산화시킬 수 있다. 환원제는 예를 들면, 환원제 스스로가 산화되도록, 반응물로부터 산소를 받음으로서, 반응물을 환원시킬 수 있다. 촉매 입자는 또한 기체 흐름 중에 총 미립자 물질(TPM)(예를 들면, 타르)을 감소시킬 수 있다.
바람직하게는, 촉매 입자는 일산화탄소, 산화질소 및/또는 총 미립자 물질의 주류연 및/또는 부류연 중의 농도를 5% 이상 감소시키기에 효과적인 양으로 흡연 물품의 래퍼 상에 침착된다(예를 들면, 최소 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%).
궐련의 "흡연"은 궐련을 통해 빨아들여질 수 있는 연기를 형성하기 위한 궐련의 가열이나 연소를 의미한다. 일반적으로, 궐련의 흡연은 궐련의 한 쪽 끝에 불을 붙이는 것과, 거기에 함유된 담배가 연소 반응을 일으키는 동안, 궐련의 입 쪽 끝을 통해 연소로부터의 연기를 빨아들이는 것을 포함한다. 궐련은 또한 다른 수단에 의해 흡연될 수 있다. 예를 들면, U.S. 특허 번호 6,053,176; 5,934,289; 5,591,368 또는 5,322,075호에 기술되어 있듯이, 궐련은 궐련을 가열함으로서 그리고/또는 전기 가열기 수단을 사용하여 가열함으로서 흡연될 수 있다.
용어 "주류"연은 담배 로드를 따라 내려와서 필터 끝을 통해 배출되는 기체 혼합물, 즉, 궐련의 흡연 중에 궐련의 입 쪽 끝으로부터 배출되거나 빨아들여지는 연기의 양을 나타낸다. 주류연은 궐련 종이 래퍼를 통해서뿐만 아니라, 불이 붙여진 구역을 통해 빨아들여지는 연기를 함유한다. 용어 "부류연"은 궐련 종이 래퍼를 통해 담배 로드로부터 그리고/또는 불 붙여진 끝에 있는 담배 로드의 타고 있는 코울(coal)로부터 배출되는 기체 혼합물을 나타낸다.
몇몇 인자가 궐련에서의 일산화탄소의 형성에 기여한다. 담배 중의 구성성분 이외에, 연소 중에 궐련의 온도 및 산소 농도가 일산화탄소와 이산화탄소의 형성 및 반응에 영향을 끼칠 수 있다. 흡연 중에 형성된 일산화탄소의 총량은 세 가지 주요원의 혼합으로부터 나온다: 열분해(약 30%), 연소(약 36%) 및 탄화된 담배에 의한 이산화탄소의 환원(최소 23%). 주로 화학 반응속도론(chemical kinetics)에 의해 조절되는 열분해로부터의 일산화탄소의 형성은 약 180℃의 온도에서 시작되고 약 1050℃에서 끝난다. 연소 중 일산화탄소와 이산화탄소의 형성은 주로 표면(ka)으로의 산소의 확산에 의해 그리고 표면 반응(kb)을 통해서 조절된다. 250℃에서, ka와 kb는 거의 같다. 400℃에서, 반응은 확산조절된다. 최종적으로, 탄화된 담배 또는 차코울(charcoal)에 의한 이산화탄소의 환원이 약 390℃ 이상의 온도에서 일어난다.
흡연 중에 궐련에는 세 개의 별개 구역이 있다: 연소 구역, 열분해(pyrolysis)/증류 구역, 및 응축/여과 구역. 이론에 의해 구속되고 싶지 않지만, 촉매 입자의 패턴화된 침착물은 흡연 중 궐련의 다른 구역에서 일어나는 다양한 반응을 목표로 삼을 수 있다고 믿어진다. 촉매 입자의 패턴화된 침착물은 산소의 외부 공급원(external source)의 부재 시 또는 존재 시에 CO를 CO2로 변환시킬 수 있다.
먼저, 연소 구역은 궐련의 흡연 중에, 보통 궐련의 불이 붙여진 끝에서 생성되는 궐련의 불타는 구역이다. 연소 구역의 온도는 약 600℃~약 950℃에 이르고, 가열 속도는 500℃/초만큼 높을 수 있다. 일산화탄소, 이산화탄소, 수증기 및 다양한 유기 화합물을 생성하기 위해서 담배의 연소시 산소가 소비되고 있기 때문에, 산소의 농도는 연소 구역에서 낮다. 높은 온도와 결부된 낮은 산소 농도는 탄화된 담배에 의해 이산화탄소의 일산화탄소로의 환원을 가져온다. 이 구역에서, 촉매 입자는 산화 및/또는 촉매작용 메커니즘에 의해 일산화탄소를 이산화탄소로 변환시킬 수 있다. 연소 구역은 매우 발열 반응이고 발생된 열은 열분해/증류 구역으로 전해진다.
열분해 구역은 연소 구역의 배후 구역인데, 온도는 약 200℃~약 600℃에 이른다. 연소 구역에서 촉매 입자는 또한 CO의 CO2로의 변환을 직접 산화 시킬 수 있고 그리고/또는 NO를 N2로 환원시킬 수 있다. 주요한 반응은 연소 구역에서 발생된 열을 사용하여 일산화탄소, 이산화탄소, 연기 성분 및 챠코울을 생산하는 담배의 열분해(즉, 열적 분해)이다. 이 구역에는 약간의 산소가 존재하고, 따라서 촉매 입자는 일산화탄소의 이산화탄소로의 산화를 위한 촉매로서 작용할 수 있다. 촉매 반응은 약 50℃에서 시작되고 약 150℃~300℃에서 최대 활성에 도달하고 약 300℃를 초과하는 온도에서 최대 활성을 유지한다.
응축/여과 구역에서 온도는 주위 온도로부터 약 150℃까지의 범위이다. 이 구역에서 주요한 처리는 연기 성분의 응축/여과이다. 일산화탄소와 이산화탄소 및 산화질소의 일부량은 궐련 외부로 확산되고 일부 산소는 궐련 내부로 확산된다. 응축/여과 구역에서 산소의 부분압은 일반적으로 대기 수준으로 회복되지 않는다. 상대적으로 낮은 온도 응축/여과 구역에서, 촉매 입자는 일산화탄소의 이산화탄소로의 변환 및/또는 산화질소의 질소로의 변환에 대해 선택적으로 촉매작용을 할 수 있다.
궐련의 흡연 중에, 주류연 중에 일산화탄소와 산화질소는 궐련의 필터 끝쪽으로 흐른다. 이러한 기체들이 궐련 내에서 이동하므로, 산소는 래퍼를 통해 궐련 내로 확산되고 일산화탄소 및 산화질소는 래퍼를 통해 궐련 밖으로 확산된다. 전형적인 궐련의 2-초 퍼프(puff) 후에, CO 및 NO는 연소 구역의 앞에 있는, 궐련의 주변, 즉, 궐련 래퍼 근처에서 농축된다. O2의 궐련 내부로의 확산때문에, 산소 농도도 주변 구역에서 높다. 담배 로드 내로의 기류는 흡연 물품의 주변에 연소 구역 가까이에서 가장 많고 온도 구배에 대략 적합하다. 즉, 더 높은 기류는 더 큰 온도 구배와 연관된다. 전형적인 담배에서, 가장 높은 온도 구배는 축을 따라 궐련의 필터 끝을 향하여 연소 구역으로부터 생긴다(>850~900℃). 연소 구역 뒤 몇 밀리미터 내의 온도는 거의 주위까지 하락한다. 기류 패턴에 대한 추가 정보, 흡연 중에 궐련에서의 구성성분의 형성 및 연기 형성과 전달은 Richard R. Baker, "Mechanism of smoke Formation and Delivery", 담배 과학에서 최근의 진보, vol. 6, pp. 184~224, (1980)과 Richard R. Baker, "Variation of the Gas Formation Regions within a Cigarette Combustion Coal during the Smoking Cycle", Beitrage zur Tabakforschung International, vol. 11, no. 1, pp. 1~17, (1981)에서 밝혀질 수 있다. 둘 모두의 내용들은 참조로서 여기에 도입되어 있다.
패턴화된 촉매 입자에 의한 CO의 CO2로의 변환 속도 및/또는 NO의 N2로의 변환 속도는 CO 및/또는 NO의 촉매 구역으로의 신속하고 효과적인 이동 및 CO2 및/또는 N2의 촉매 구역으로부터 멀리 떨어지는 이동에 의해, 즉, 흡연 물품 내에 기류에 의해 향상된다. 더불어, 흡연 물품 내의 작용 온도 및 기류가 촉매의 작용에 영향을 끼칠 수 있다.
패턴화된 침착물의 래퍼 상에서의 양, 위치 및 분포는 예를 들면, CO의 CO2로의 그리고/또는 NO의 N2로의 변환 속도를 증가시키거나 최대화시키는 것과 같이, 조절할 수 있도록 흡연 중에 표시된 온도와 기류 특성의 함수로서 선택될 수 있다. 촉매 입자는 주어진 온도 범위에서 촉매작용 및 산화작용을 할 수 있도록 선택될 수 있고, 침착물의 패턴 기하학적 배열/분포는 촉매작용/산화를 위해 적절한 온도와 부합하도록 선택될 수 있다.
많은 경우에, 래퍼 구역 상에 인쇄 물질의 완전한 코팅은 차단 효과를 가지는데, 그것은 코울의 래퍼 업스트림을 통한 CO의 확산을 억제하는 경향이 있다. 패턴 인쇄에 의해, 동시에 인쇄된 구역은 그들의 촉매 효과에 기여하도록 존재하지만, 궐련 래퍼 구역은 인쇄되지 않은 채로 남겨지고 래퍼를 통한 CO의 확산을 촉진하도록 이용될 수 있다. 결과적으로, 확산 및 촉매작용은 둘 다 궐련의 흡연 중에 CO를 감소시키는 데 관여된다.
여기에 기술된 흡연 물품의 구현예들에서, 어떠한 적절한 담배 혼합물이라도 절단 충전재를 위해 사용될 수 있다. 담배 재료의 적절한 유형의 예로는 연도-건조된(flue-cured), Burley, Maryland 또는 Oriental 담배, 희귀하거나 특별한 담배, 및 이들의 배합물을 포함한다. 담배 재료는 담배 라미나, 부피 팽창되거나 퍼프된(puffed) 담배와 같이 처리된 담배 재료, 절단-롤 또는 절단-퍼프된 줄기와 같은 처리된 담배 줄기, 재구성된 담배 물질, 또는 이들의 배합물의 형태로 제공될 수 있다. 담배는 또한 담배 대체물을 포함할 수 있다.
담배 컬럼(column)은 바람직하게는 당업계의 전형적인 담배 배합물의 절단 충전재를 포함하는데, 그것은 브라이트(bright), Burley 및 Oriental 담배와 다른 배합물 성분으로 구성된 배합물을 포함하고, 전통적인 궐련 향(flavor)을 포함한다. 바람직한 구현예에서, 담배 컬럼의 분쇄된 담배(절단 충전재)는 재구성된 담배 또는 향료(flavorings)를 절단한 후의 것들이 포함되거나 포함되지 않은 브라이트, Burley, Maryland 및 Oriental 담배의 배합물을 포함한다. 임의로, 확장된 담배 성분이 로드 밀도를 조절하도록 배합물에 포함될 수 있고 향이 첨가될 수 있다. 임의로, 전술한 갖가지의 담배들이 단일로 배합물 대신 사용될 수 있다.
궐련 제조에서, 담배는 일반적으로 절단 충전재, 즉 약 1/10 인치~ 약 1/20 인치 또는 심지어 1/40 인치 범위의 폭으로 절단된 조각(shreds) 또는 가닥(strands)의 형태로 이용된다. 가닥의 길이는 약 0.25 인치~ 약 3.0인치의 범위이다. 궐련은 하나 이상의 풍미제나 다른 첨가제(즉, 버언(burn) 첨가제, 연소 변형제, 착색제, 결합제, 등등)를 추가로 포함할 수 있다.
절단 충전재를 둘러싸고 있는 래퍼는 어떤 싸는 것일수 있는데, 그것은 아마, 대마, 양마, 에스페라토 그래스(grass), 볏짚, 셀룰로오스 등을 함유하는 래퍼를 포함한다. 임의의 충전재 물질, 향 첨가제, 및 버닝(burning) 첨가제들이 포함될 수 있다. 궐련과 같은 흡연 물품의 제조에서, 궐련 제조 기계에 의해 흡연 물품의 담배 로드부를 형성하도록 절단 충전재 주위에 래퍼가 싸여지는데, 그것은 담배 절단 충전재와 래퍼의 하나 이상의 리본이 이전에 공급되었거나 연속적으로 공급된다. 궐련 제조 기계에 공급될 때, 래퍼는 연속 시트(단일랩)에 단일 보빈(bobbin)으로부터 또는 다수 보빈(두 개의 보빈으로부터의 이중 랩과 같은 다중랩)으로부터 공급될 수 있다. 더욱이, 래퍼는 공동-소유된 미국 특허 번호 5,143,098호에 개시되어 있듯이 이-층 종이에서와 같이, 횡단면에 하나 이상의 층을 가질 수 있다.
궐련은 길이에서 약 50mm~약 120mm의 범위일 수 있다. 일반적으로, 보통 궐련은 약 70mm 길이이다. "King Size"는 약 85mm 길이이고, "Super King Size"는 약 100mm 길이이고, "Long"은 대개 약 120mm 길이이다. 둘레는 약 15mm~약 30mm이고, 바람직하게는 약 25mm이다. 담배 패킹 밀도는 전형적으로 약 100mg/cm3~약 300mg/cm3의 범위이고, 바람직하게는 150mg/cm3~약 275mg/cm3의 범위이다.
도 1(a)는 래퍼의 웨브-충전재 물질 상에 담지된 미립자 촉매를 가진 본이 되는 흡연 물품을 도시한다. 도 1(b)는 래퍼의 확대도를 도시한다.
도 2(a)는 가장 바깥쪽 제 2 래퍼를 가진 제 1 래퍼의 웨브-충전재 물질 상에 담지된 미립자 촉매를 가진 본이 되는 흡연 물품을 도시한다. 도 2(b)는 가장 바깥쪽 제 2 래퍼를 가진 제 1 래퍼의 확대도를 도시한다.
도 3(a)에서 도 3(e)까지는 흡연 물품을 위한 래퍼 상에 촉매 입자의 본이 되는 불연속적 특징 및/또는 패턴을 예시한다.
도 4는 전기 흡연 장치로 사용될 수 있는 궐련의 본이 되는 구조를 예시한다.
도 5는 연료 요소를 둘러싸고 있는 촉매 변경된 종이를 가지는 궐련의 투시도이다.
도 6은 도 5에 보여지는 궐련의 횡단도를 도시한다.
도 1(a)를 참조하면, 흡연 물품 (100)의 바람직한 구현예는 담배 로드부(102)와 필터링 팁 (104)을 가진다. 임의로, 흡연 물품 (100)의 구현예는 필터링 팁 (104) 없이 실행될 수 있다. 바람직하게는, 담배 로드부 (102)는 궐련(담배) 래퍼 (108)로 싸여진 담배 (106)의 컬럼을 포함한다. 도 1(b)에 있는 확대도에서 볼 수 있듯이, 촉매 입자 (110)의 임의의 침착물은 래퍼 (108) 표면의 일부분 이상에 있다. 실제로, 촉매 입자 (110)는 래퍼 (108)의 기저 물질을 형성하는 섬유질 셀룰로오스 물질 (112)의 웨브의 외부 부분에 침투할 수 있다.
래퍼 표면 상에 촉매 입자의 크기 분포와 밀도는 래퍼 (108)의 투과성에 영향을 끼칠 수 있다(전형적으로는 CORESTA 단위로 측정되는데, 그것은 1.0 킬로파스칼의 압력 저하에서 1분 안에 1제곱 센티미터의 물질을 통과하는 공기의 양으로서 정의되고 입방 센티미터로 측정됨).
임의의 또는 규칙적인 배열의 특징을 포함할 수 있는 촉매 입자의 패턴은 농도 구배나 래퍼의 단위 면적 당 입자의 분포를 포함할 수 있다. 예를 들면, 패턴 내의 촉매의 농도 구배는 낮은 농도 특징을 가지는 제 1 부분과 높은 농도 특징을 가지는 제 2 부분 사이에 변화할 수 있다. 제 1의, 낮은 농도 부분에서의 촉매 입자의 총 로딩은 제 2의, 높은 농도 부분에서의 것보다 더 낮을 수 있다. 제 1의, 낮은 농도 부분은 바람직하게는 약 1mg 미만, 더 바람직하게는 0mg의 촉매의 총 로딩을 가진다. 제 2의, 높은 농도 부분은 바람직하게는 약 100mg 미만, 더 바람직하게는 1~50mg의 촉매의 총 로딩을 가진다. 존재한다면, 필터링 팁을 가진 끝과 같이, 흡연 물품의 끝에 대하여, 제 1의, 낮은 농도 부분과 제 2의, 높은 농도 부분은 각각, 래퍼의 선형으로 말단부(distal portion)와 선형으로 발단부(proximal portion)일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 촉매 입자의 로딩은 선형으로 말단부로부터 선형으로 발단부까지 연속적으로 또는 불연속적으로 그리고/또는 선형으로 또는 비-선형으로 변화할 수 있다.
농도 구배는 패턴의 표면적을 변화시킴으로서 달성될 수 있다(예를 들면, 기하학적 특징의 크기나 문자숫자식 특징의 폰트 크기를 증가시키는 것). 추가적으로, 농도 구배는 침착된 슬러리 중에 촉매의 농도를 변화시킴으로서 달성될 수 있다(예를 들면, 침착물을 형성하도록 제 1 인쇄 단계에 제 1 농도원(concentration source)과 제 2 인쇄 단계에 제 2 농도원을 사용함). 침착되는 슬러리의 농도를 변화시킴으로서, 패턴에서 불연속적인 특징의 두께를 변화시키는 것이 가능하다(예를 들면, 고농도의 촉매 입자를 가지는 슬러리는 저농도의 촉매 입자를 가지는 슬러리 보다 더 두꺼운 특징을 인쇄하기 위해 사용될 수 있다). 더 두꺼운 특징은 패턴화된 침착물의 면적 당 더 많은 입자를 가진다. 마지막으로, 다른 촉매 물질이 침착될 수 있다(예를 들면, 제 1의 낮은 활성 촉매 물질과 제 2의 높은 활성 촉매 물질이 촉매 활동을 변경시키는 패턴화된 침착물을 형성하도록 사용될 수 있다). 예를 들어서, 패턴화된 촉매 입자는 연속 적용을 이용하고 있는 단일 롤러를 사용하여 또는 각 롤러가 특정 촉매 및/또는 촉매 농도를 침착시키는 다수의 롤러를 사용함으로서 침착될 수 있다(예를 들면, 각 단계에서 다른 촉매 및/또는 촉매 농도를 사용함).
촉매 입자의 패턴은 촉매 입자가 인쇄되는 공기 통로를 위한 표면적을 감소시킴으로서 래퍼의 투과성을 감소시킬 수 있다. 패턴이 침착되는 래퍼는 적절한 종래의 래퍼일 수 있다. 예를 들면, 그 위에 패턴화된 침착물을 가지는 바람직한 래퍼는 약 18g/m2~약 60g/m2의 기저 중량과 약 15 CORESTA 단위~약 80 CORESTA 단위의 투과성을 가질 수 있다. 더 바람직하게는, 래퍼는 약 30g/m2~약 45g/m2의 기저 중량을 가지고 투과성은 약 30~35 CORESTA 단위이다. 하지만, 래퍼를 위한 어떤 적절한 기저 중량과 투과성은 선택될 수 있다. 침착된 촉매의 농도와 입자 크기는 원하는 결과를 달성하도록 조절될 수 있다.
바람직하게는, 촉매는 패턴화된 침착물을 포함하는 래퍼의 투과성이 15 CORESTA 단위보다 적지 않도록, 바람직하게는 30~40 CORESTA 단위가 되도록 래퍼 상에 침착된다. 래퍼의 다른 투과성(CORESTA 단위에 의해 측정됨)은 래퍼의 적용과 위치를 토대로 선택될 수 있다. 예를 들면, 더 높은 투과성이 사용될 수 있지만, 다중층 래퍼에서 제 1층의 투과성은 1,000 CORESTA 단위 미만일 수 있다. 단-층 래퍼의 두께는 바람직하게는 15~100 마이크론, 더 바람직하게는 20~50 마이크론일 수 있다. 다중층 래퍼에서 추가 층은 제 1층의 투과성의 0.1~10배일 수 있고 제 1층의 두께의 0.1~2배의 두께를 가질 수 있다. 제 1층과 제 2층의 투과성 및 두께 둘다는 흡연 물품을 위한 원하는 총 공기 투과성과 총 두께를 달성하도록 선택될 수 있다.
도 1을 다시 참고하면, 원한다면 래퍼 (108)는 표면의 패턴이 없는 부분을 임의로 포함할 수 있다. 원한다면, 도 1(a)와 1(b)에서 래퍼 (108)의 외부 표면 상에 보여지는 패턴화된 침착물은 래퍼의 내부 표면 상에 또는 내부와 외부 표면 둘 다 상에 있을 수 있다는 것이 이해된다.
도 2(a)와 2(b)는 가장 바깥 제 2 래퍼를 가진 제 1 래퍼의 표면 부분 상에 패턴화된 침착물을 가지는 흡연 물품의 구현예를 도시한다. 도 2(a) 구현예에서, 흡연 물품 (100)은 제 1 내부 래퍼 (114)에 의해 둘러싸인 궐련 담배 컬럼 (106)을 포함한다. 도 2(b)에 확대도에서 볼 수 있듯이, 패턴화된 침착물 (116)은 제 1 래퍼 (114)의 일부분 이상의 표면 상에 있다. 원한다면, 제 1 래퍼 (114)는 임의로 무-침착물 표면이나 표면의 무-침착물 부분을 포함할 수 있다.
도 2(a) 및 2(b)에서, 흡연 물품 (100)은 제 1 래퍼 (114)를 둘러싸고 있는 제 2 래퍼 (118)를 가진다. 제 2 외부 래퍼 (118) 중의 촉매의 총량은 바람직하게는 주어진 단일 흡연 물품 (100), 예를 들어서, 단일 궐련에 대해 1mg 미만이다. 바람직한 구현예에서, 제 2 래퍼 (118)는 촉매로부터의 어떠한 착색에 의해서도 영 향받지 않는 궐련 (100)에 외관을 제공할 수 있도록 촉매가 없다. 본보기가 되는 구현예에서, 제 1 래퍼에서의 촉매 입자의 총량은 1~100mg이고 제 2 래퍼에서는 1mg 미만, 바람직하게는 0mg이고 그리고/또는 중량 퍼센트로, 제 1 래퍼 (112)에서의 촉매에 대해 제 2 래퍼 (120)에서의 촉매의 비율은 0.25 미만이다. 예를 들어서, 궐련 당 촉매의 바람직한 양은 1~100mg, 1~50mg 또는 50~100mg, 2~25mg 또는 25~50mg, 1~15mg 또는 15~40mg, 또는 4~10mg 또는 10~20mg이다.
제 1 래퍼와 제 2 래퍼는 상호교환될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 원한다면, 예를 들어서, 외부 제 2 래퍼는 패턴화된 침착물을 포함할 수 있고 내부 제 1 래퍼는 촉매 입자의 동일하거나 상이한 배열을 가질 수 있거나 무-촉매일 수 있다. 게다가, 침착물이 보여지도록 의도되지 않는다면, 예를 들어서, 바라보는 소비자에게 원하는 이미지 및 또는 메시지를 전달하는 패턴이 아니라면, 일부 촉매들은 래퍼를 변색시킬 수 있기 때문에, 제 1 래퍼의 내부 표면 상에 침착물을 위치시키는 것이 미적 관점으로부터 바람직할 수 있다. 임의의, 무-촉매인, 외부 제 2 래퍼는 그 다음에 내부 제 1 래퍼 주위에 위치될 수 있다.
도 3(a)에서 3(e)까지는 흡연 물품을 위한 래퍼 상에 촉매 입자의 규칙적인 패턴의 실시예를 예시한다. 패턴은 다수의 불연속적인 특징을 포함한다. 본보기가 되는 구현예에서, 불연속적인 특징은 문자숫자식 배열, 상형문자, 또는 기학학적 형상을 포함한다. 패턴의 다른 임의의 형태는 크로스해치(crosshatch), 경사로(ramp) 및/또는 구배의 형상, 불규칙적 형상 등과 같은 다양한 불연속적 패턴을 포함한다. 도 3(a) 및 3(b)에서, 흡연 물품 (300)의 래퍼 (302)는 문자숫자식 배열 (306)을 포함하는 불연속적 특징의 패턴 (304)을 가진다. 패턴 (304)은 또한 선 (308)에서 볼 수 있듯이, 반복되는 일련의 기하학적 형상을 포함한다. 패턴은 흡연 물품의 길이를 따라 선형으로 또는 원주형으로, 첫 번째 방향으로 반복된다. 패턴 (304)의 문자숫자식 배열 (306)은 주어진 미적 효과를 위해 바랬던 것과 같이, 예를 들어서, 선형으로 (도 3(a)) 또는 원주형으로 (도 3(b)) 방향이 정해질 수 있다. 도 3(c)에서 3(e)까지에서, 흡연 물품 (300)의 래퍼 (302)는 기하학적 형상을 포함하는 불연속적 특징의 패턴 (304)을 가진다. 예시된 실시예에서, 기하학적 형상은 원주선 (310)(도 3(c)), 및 첫 번째 밀도(도 3(d))와 두 번째 더 높은 밀도(도 3(e))의 일련의 중첩되는 나선 (312)을 포함한다.
하나의 접근에서, 촉매 입자는 인쇄 기술에 의해 흡연 물품의 래퍼 상에 침착된다. 예를 들면, 종래의 궐련 제조 기술에 의해 제조되고 종래의 담배 배합물과 담배 풍미제를 가지는 궐련은 궐련 제조업에서 알려진 절차에 의해 래퍼 종이 상에 인쇄된 패턴을 가질 수 있다. 그러한 절차는 일반적으로 원하는 배치의 부드러운 인쇄 롤러 또는 롤러들의 사용을 포함한다. 예를 들어서, 액체 중에 분산된 촉매 입자를 함유하는 슬러리와 같이, 궐련 래퍼에 적용될 슬러리에서 순환하는 피크-업 롤러는 인쇄 단계를 위해 인쇄 롤러로 액체를 전달하도록 작용한다. 바람직한 슬러리는 결합제를 함유하지 않는다. 유사하게, 패턴은 종래의 그라비어 인쇄 및 플렉소 인쇄 및/또는 철판 인쇄, 음각 인쇄, 또는 다른 인쇄 처리 기술에 의해 인쇄될 수 있다. 패턴은 크기 압착 기술, 페인팅 기술, 로토그라비어 기술, 포토그라비어 기술 등을 사용하여 래퍼 종이 상에 도입될 수 있다. 래퍼 종이 표면 상에 촉매 입 자를 침착시키기 위해 사용되는 다른 방법들은 정전기적 침착물, 접착제에 의한 접착, 인쇄용 어플리케이터(applicator)에 의한 패턴화된 접착, 인쇄 처리, 분사, 브러슁 등을 사용하는 잉크 용액에서의 접착을 포함한다. 게다가, 촉매 입자는 인쇄 기술을 사용하고 어떤 하나의 침착에 적용된 슬러리의 양을 조절하여 단일 코팅 단계 또는 다중 코팅 단계로 래퍼에 적용될 수 있다. 구현예에 따라, 건조 촉매 입자가 젖은 래퍼 표면 상에 침착될 수 있다.
전술한 인쇄 기술들 중의 어떤 하나에 의해 또는 혼합에 의해 패턴 인쇄가 행해질 수 있다. 더욱이, 이러한 인쇄 작업은 조립된 궐련의 래퍼 상에 및/또는 궐련의 조립 이전에 래퍼의 어느 쪽 상의 어떤 점에 촉매 입자의 패턴화된 침착물을 만들 수 있다.
바람직한 구현예에서, 촉매 입자는 촉매 잉크(예컨대, 슬러리)를 형성하도록 적절한 액체에 분산되고 그리고/또는 현탁된다. 어떤 급속 건조 액체라도 예를 들면, 물, 에탄올 또는 아세톤과 같은 슬러리를 형성하도록 사용될 수 있다. 촉매 잉크는 또한 수성 성분, 비-수성 성분, 및/또는 계면활성제와 같은 다른 구성성분을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 슬러리는 결합제가 없다. 촉매 잉크의 또 다른 임의의 성분은 인쇄 처리 중에 잉크의 적절한 전달을 제공하는 유동제(rheology agent)를 포함한다. 흡연 물품에서 사용되는 래퍼와 같은 종이 기질 상에 인쇄하기 위해, 인쇄 잉크는 바람직하게는 종이 기질에 적용되고 또한 하나 이상의 레진, 용매, 거품제거제와 건조제를 포함할 수 있다.
임의의 구현예에서, 촉매 잉크는 유기 또는 무기 안료와 같은 착색제를 포함 한다. 착색제의 한 예에서, 안료는 흰색의 건조된 촉매 침착물을 생기게 하는 촉매 잉크를 생성하는 실리카-기초 안료이다. 안료의 대안으로서 또는 그 이외에, 색을 부여하거나 건조된 침착물에 착색하는 나노입자 촉매가 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 티타늄-기초 나노입자 촉매는 흰색을 부여하거나 건조된 침착물에 음영을 제공할 수 있다.
제지 처리는 종래의 종이 제조 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 궐련 래퍼는 웨브, 및 웨브-충전재를 형성하는 셀룰로오스 물질을 포함할 수 있는데, 그것은 종이의 투과성을 조절하기 위해 사용될 수 있다.
지지체 웨브는 아마(flax) 담체 웨브와 같은 종래의 웨브일 수 있거나 나노입자 촉매와 같은 도입된 촉매 성분을 가진 웨브를 포함할 수 있다. 담체 웨브가 촉매 성분을 포함하면, 도입된 촉매 성분은 웨브-충전재 물질 상에 담지될 수 있거나 웨브-충전재 물질 없이 담체 웨브 상에 직접 담지될 수 있다. 웨브-충전재는 CaCO3 입자나 산화물, 카보네이트, 또는 Ⅱ족, Ⅲ족 또는 Ⅳ족 금속의 하이드록사이드, CaCO3, TiO2, SiO2, Al2O3, MgCO3, MgO 및 Mg(OH)2과 같은 실리케이트와 같은 어떤 다른 적절한 웨브-충전재 물질을 포함한다.
래퍼는 적층된 래퍼, 이-층 래퍼 또는 다중층 래퍼를 포함할 수 있다. 이-층 및 다중층 래퍼의 실시예는 공동-소유된 미국 특허 번호 5,143,098호에 개시되어 있는데, 그 전체 내용이 여기에 참조로서 도입되어 있다.
촉매 입자의 패턴화된 침착물을 포함하는 이-층 또는 다중층 래퍼의 구현예 에서, 방사상 내부층 및/또는 방사상 외부층의 하나 이상의 표면은 패턴화된 침착물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 다중층 종이의 방사상으로 가장 안쪽의 층은 촉매 입자를 포함한다.
그 위에 촉매 입자의 패턴화된 침착물을 가지는 래퍼는 종래의 궐련 또는 미국 특허 번호 6,026,820; 5,988,176; 5,915,387; 5,692,526; 5,692,525; 5,666,976; 5,499,636 및 5,388,594호에 기술되어 있는 전기 흡연 시스템을 위한 궐련과 같은 비-종래의 궐련이나 미국 특허 번호 5,345,951호에 기술되어 있는 것과 같이 연료 로드를 가지는 비-전통적 유형의 궐련을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
도 4는 전기 흡연 장치를 가지고 사용될 수 있는 궐련 (300)의 구조의 한 유형을 예시한다. 보여지는 것과 같이, 궐련 (300)은 티핑(tipping) 종이 (364)에 의해 결합된 담배 로드 (360)와 필터 부분 (362)을 포함한다. 필터 부분 (362)은 바람직하게는 관모양의 자유-흐름(free-flow) 필터 요소 (302)와 마우스피스 필터 플러그 (304)를 함유한다. 자유-흐름 필터 요소 (302)와 마우스피스 필터 플러그 (304)는 플러그 랩 (312)과 결합된 플러그 (310)로서 함께 접합될 수 있다. 담배 로드 (360)는 하나 이상의 하기 세목들을 도입하고 있는 다양한 형식을 가질 수 있다: 겉포장 (371), 또 하나의 관모양 자유-흐름 필터 요소 (374), 바람직하게는 플러그 랩 (384)에 싸여진 원통형 담배 플러그 (380), 기저 웨브 (368)를 포함하고 있는 담배 웨브 (366), 및 빈 공간 (391). 나노크기 촉매 입자와 같은 촉매 입자의 패턴화된 침착물은 바람직하게는 겉포장 (371) 상에 인쇄되지만, 대안으로 또는 그 이외에, 하나 이상의 플러그-랩 (384) 또는 담배 웨브 (366)의 성분 또는 성분들 상에 인쇄 및/또는 침착될 수 있다.
도 5는 여기에 참조로서 그 개시가 도입된 미국 특허 번호 5,345,951에 기술되어 있듯이 연료 요소 (411)를 가지는 궐련 (410) 구조를 예시한다. 궐련 (410)은 연료 요소 (411)와 궐련 싸는 종이 (414)에 의해 겉이 싸여진 확장 튜브 (412), 및 티핑 종이 (405)에 의해 부착된 필터 요소 (413)을 포함한다. 도 6을 참조로, 연료 요소 (411)는 열원에서 하나 이상의 길이 방향의 통로를 통해 흐르고 있는 뜨거운 기체에 의해 접촉될 때 열원 (420) 및 풍미가 나는 증기와 기체를 방출하는 풍미 베드 (421)를 포함한다. 증기는 확장 체임버 (412) 내로 지나가고 그 후에 마우스피스 요소 (413)로 지나간다. 열원은 실질적으로 순수한 탄소와 임의로 촉매 또는 버언 첨가제를 함유할 수 있다. 열원 (420)을 둘러싸고 있는 하나 이상의 종이층 (418)은 예를 들어서, 촉매 잉크의 패턴을 인쇄함으로서, 그 위에 인쇄된 패턴화된 촉매 입자를 가질 수 있고 CO, NO 및/또는 열원 (420)에 의해 생성된 TPM을 환원시키기 위해 사용될 수 있다. 대안으로, 또는 그에 더하여, 패턴화된 침착물을 가지고 있는 종이는 열원 (420)의 다운스트림에 제공될 수 있다. 예를 들면, 그 하나 이상의 표면 상에 패턴화된 침착물을 포함하고 있는 종이는 열원과 풍미 베드 (421) 사이에 또는 풍미 베드 (421)에 위치될 수 있다. 풍미 베드 (421)는 예를 들어서, 향 형성 화합물(예컨대, 멘솔)이 도입된 담배 충전재 또는 기질과 같은 바람직한 향을 방출하는 물질을 포함할 수 있다.
연료 요소 (411)는 복사 에너지 반사물 슬리브 (422)(예컨대, 구멍이 뚫린 금속이 입혀진 종이)와 임의의 내부 슬리브 (423)(예컨대, 구멍이 뚫린 금속이 입혀진 종이)를 가지고 있는 복합 슬리브에 위치된다. 내부 슬리브 (422)는 그 사이에 고리 모양 공간이 있는 반사물 슬리브 (422)의 내부벽로부터 떨어져서 달린 열원을 수용하기 위해 그 업스트림 끝에 립 (424)을 형성하도록 접혀질 수 있다. 풍미 베드 (421)는 내부 슬리브 (423)내에 수용된다. 연료 요소와 확장 체임버 (412)를 함께 수용하는 래퍼 (414)는 종이 (414)를 통해 공기가 들어올 수 있도록 하고 열원의 연소를 지원할 수 있도록 충분한 다공(porosity)을 가진다. 연료 요소 (411)는 또한 연료 요소 (411) 내로 공기를 허용하도록 하나 이상의 구멍 (416)을 가지는 반사 끝 캡 (415)을 포함한다. 흡연 물품은 예를 들어서, 내부 래퍼와 외부 래퍼인 이중 종이 래퍼를 포함할 수 있다. 원한다면, 그 위에 패턴화된 촉매 침착물을 가지고 있는 종이는 다른 위치에서 사용될 수 있고 그리고/또는 도 5 및 6에서 볼 수 있듯이 궐련의 종이층 중 어느 것을 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 연료 요소 궐련의 한 구현예가 도 5 및 6에서 보여지지만, 패턴화된 촉매 입자를 포함하고 있는 종이는 연료 요소를 둘러싸기 위해 그리고/또는 다른 연료 요소 궐련 배치에서 종이층 대신에 사용될 수 있다.
도 7은 내부 튜브 또는 래퍼의 한 표면의 일부분 이상에 촉매 입자의 패턴화된 침착물을 가지고 있는 궐련 래퍼 (515)의 씌우개(sheath)를 포함하는 동심의 담배 로드 (510)를 가지고 있는 궐련 (500)을 예시한다. 보여지는 것과 같이, 궐련 (500)은 티핑 종이 (511)로 서로에게 부착된 필터 (505)와 담배 로드 (510)를 포함한다. 담배 로드 (510)는 Hamburg, Germany의 Hauni Machinenbau AG로부터 이용할 수 있는 Hauni Baby 로드 제조 기계에서 만들어질 수 있는 "동심 코어" 또는 "동축" 배치이다. 내부 코어 구역 (512)은 내부 래퍼 (515)로서 한정되는데, 그것은 담배 절단 충전재 물질 (520)에 의해 둘러싸여 있다. 외부 궐련 래퍼 (525)는 담배 로드 (510)의 외부를 따라 뻗어 있다. 필터 (505)는 셀룰로오스 토우(tow)의 하나 이상의 플러그를 포함할 수 있고 임의로 탄소와 같은 흡착제를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 내부 래퍼 (515)의 종이 상에 있는 촉매 입자의 침착물에 의해 야기된 착색은 시계(view)로부터 숨겨져 있다.
중심 코어 구역 (512)은 속이 비어 있을 수 있고 그리고/또는 담배 절단 충전재로 부분적으로 또는 전체적으로 채워질 수 있고 바람직하게는 대략 2~5mm 직경, 더 바람직하게는 2~3mm 직경이다. 하나의 대안으로, 내부 래퍼 (515)는 그 표면 상에 촉매 입자의 패턴화된 침착물을 가지고 있는 종이의 형성된 하나 이상의 층을 가지는 층화된 배열로 만들어질 수 있다. 촉매 입자는 내부 래퍼의 내부 표면, 내부 래퍼의 외부 표면, 외부 래퍼의 내부 표면 및/또는 외부 래퍼의 외부 표면 상에 침착될 수 있다.
도 2(a)와 2(b)의 구현예를 다시 참조하면, 내부 래퍼와 외부 래퍼는 별도의 제지 처리에서 형성된 개별적인 래퍼이고 후에 궐련 담배 로드로부터 담배 절단 충전재 주위에 싸여진다. 내부 래퍼, 외부 래퍼 또는 두 래퍼 모두는 나노입자 촉매를 함유하고 있는 건조된 침착물을 포함할 수 있다. 두 래퍼 모두가 촉매 입자의 패턴화된 침착물을 포함하는 실시예에서, 특정 촉매 입자와 각각의 래퍼 상에 촉매 로딩은 동일하거나 상이할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 촉매 입자의 첨가는 예를 들 어서, 래퍼는 흰색이 아니게 되거나 갈색이 되는 것과 같이 래퍼를 변색시킬 수 있다. 미적 이유로, 종래의 색, 예를 들어서, 흰색인 외부 래퍼는 내부 래퍼 주위에 위치될 수 있다. 내부 래퍼와 외부 래퍼는 둘 다 퍼프(puff) 수, 타르, 버언 비율, 및 재 외관과 같은 흡연 물품 특성에 관하여 원하는 흡연 물품 성능을 제공하도록 선택될 수 있다. 따라서 그리고 보여지고 기술되어 있는 것과 같이, 예를 들면, 도 2(a)와 2(b)에 관하여, 흡연 물품의 바람직한 구현예 및 흡연 물품을 제조하는 방법은 제 1 래퍼 상에 촉매 입자의 패턴화된 침착물을 가진 궐련의 담배 로드 부분을 포함할 수 있고, 그 위에 침착된 어떤 촉매 입자도 가지고 있지 않은 제 2 가장 바깥쪽 래퍼를 추가로 포함할 수 있다.
흡연 물품을 위한 래퍼 상에서의 사용을 위한 바람직한 촉매는 주위 온도만큼 낮은 온도에서 촉매적으로 활성이고 더 바람직하게는 900℃만큼 높은 온도에서조차 비활성화되지 않는다. 촉매 입자는 예를 들어서, 흡연 물품의 필터 끝에서만 아니라 예상된 버언 구역의 전체 축 길이를 따라 인쇄될 수 있고, 사용 중에 불 붙여진 끝에서 필터 끝까지 촉매적으로 활성일 수 있다. 촉매의 축 분포는 주류연과 CO2로 변환될 CO 및/또는 N2로 변환될 NO를 위한 촉매 사이에 충분한 접촉 시간을 제공한다.
또 다른 구현예에서, 촉매 입자는 예를 들어서, 다른 온도 범위 또는 중첩되는 온도 범위에서 각각 작용하는 개별적인 촉매 조성물의 혼합물인 촉매와 같은 혼합된 촉매를 포함할 수 있다. 그러한 상이한 촉매 입자의 혼합물은 CO의 CO2로의 변 환 및/또는 NO의 N2로의 변환이 일어날 수 있는 온도 범위를 확장시키기 위해 그리고 흡연 물품이 탈 때 촉매의 촉매 효율을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 혼합된 촉매는 연소 구역과 연소 구역 배후 둘 다에서 CO를 CO2로 및/또는 NO를 N2로 변환시킬 수 있다.
종이 상에서 사용될 때, 패턴화된 촉매는 CO에 선택적일 수 있다. 따라서, CO는 미립자 물질(TPM)보다 더 큰 비율로 감소될 수 있다. 따라서, CO:TPM 비는 감소된다. 대조 궐련은 상업적인 흡연 기계 상에서 흡연되었고 주류연 중의 미립자 물질과 일산화탄소의 양이 측정되었다. 대조 궐련은 종래의 래퍼를 포함했다. 래퍼의 내부 상에 인쇄된 나노크기 산화철 입자를 중량으로 12.5%를 가지는 래퍼를 포함하고 있는 시험 궐련에 대한 주류연 구성성분이 또한 측정되었다. 대조 궐련으로부터 배출되는 총 미립자 물질(TPM)과 일산화탄소(CO)의 양은 각각, 18.3mg과 14.7mg이었다. 시험 궐련에 대한 TPM과 CO 양은 각각 30%와 48%의 TPM과 CO에서의 감소에 해당하는 12.9mg과 7.6mg이었다.
침착물 물질, 래퍼, 흡연 물품 또는 여기에 기재된 방법 중 어떠한 것이라도 흡연 물품을 위한 래퍼에서 종래 사용된 추가적인 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 예를 들면, 예컨대, 래퍼의 색, 래퍼의 버언 비율을 조절하는 첨가제, 및/또는 원하는 재 외관을 가져오는 첨가제 및/또는 궐련 종이에 사용되는 웨브-충전재와 같은 외관을 조절하는 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명은 그것의 본이 되는 구현예와 관련하여 기술되었지만, 구체적으로 기술되지 않은 첨가, 제거, 변경, 및 치환이 덧붙여진 청구항에 정의되어 있듯이 본 발명의 정신과 영역으로부터 벗어나지 않고서 행해질 수 있다는 것이 당업자들에 의해 식별될 것이다.

Claims (81)

  1. 담배 로드 주위에 형성된 래퍼를 가지는 담배 로드를 포함하는 흡연 물품으로, 상기 래퍼의 한 표면의 일부분 이상에 패턴화된 침착물을 포함하는 래퍼를 포함하는 것으로, 상기 패턴화된 침착물은 흡연 물품의 주류연 및/또는 부류연 중에 구성 기체 성분의 변환을 촉매작용, 산화 및/또는 환원시킬 수 있는 촉매 입자를 포함하는 것인 흡연 물품.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구성 기체 성분은 일산화탄소 및/또는 산화질소인 것인 흡연 물품.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 일산화탄소 및 산화질소와 상이한 연기 성분의 양을 감소시킬 수 있는 것인 흡연 물품.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 촉매의 평균 입자 크기는 약 5마이크론 미만 또는 약 50nm 미만인 것인 흡연 물품.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 B, Al, Si, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Sn, Ce, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 및 Au로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소의 하나 이상의 산화물을 포함하는 것인 흡연 물 품.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 B, Al, Si, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Sn, Ce, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 및 Au로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소의 하나 이상의 산화물로 필수적으로 구성되어 있는 것인 흡연 물품.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 침착물은 결합제가 없는 것인 흡연 물품.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 산화철을 포함하는 것인 흡연 물품.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 FeOOH, Fe3O4, α-Fe2O3, γ-Fe2O3, FeO 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 흡연 물품.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 제 2 화합물의 입자 상에 담지된 제 1 산화물의 입자를 포함하는 것인 흡연 물품.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제 2 화합물은 탄산칼슘을 포함하는 것인 흡연 물품.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 침착물은 문자숫자식 배열, 상형문자 또는 기하학적 형상을 포함하는 다수의 불연속적인 특징을 가지는 패턴을 포함하는 것인 흡연 물품.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 패턴은 낮은 농도 특징을 가지는 제 1 부분과 높은 농도 특징을 가지는 제 2 부분 사이의 촉매 농도 구배를 포함하는 것인 흡연 물품.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 패턴의 특징은 흡연 물품의 축 방향을 따라 반복되는 것인 흡연 물품.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 래퍼의 내부 표면 상에 침착되는 것인 흡연 물품.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 래퍼의 외부 표면 상에 침착되는 것인 흡연 물품.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 래퍼는 제 1 래퍼이고 흡연 물품은 추가로 제 2 래퍼를 포함하는 것인 흡연 물품.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제 2 래퍼는 제 1 래퍼의 방사상으로 바깥쪽에 있는 것인 흡연 물품.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 제 2 래퍼 상의 촉매의 총량은 0인 것인 흡연 물품.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 제 1 래퍼 상의 촉매에 대한 제 2 래퍼 상의 촉매의 중량 퍼센트 비율은 0.25 미만인 것인 흡연 물품.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 래퍼는 흡연 물품의 제 1 끝에 대하여 선형으로 말단부와 선형으로 발단부를 가지는 것으로, 선형 말단부는 촉매의 제 1 로딩을 가지고 선형 발단부는 촉매의 제 2 로딩을 가지는 것인 흡연 물품.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 촉매의 제 1 로딩은 촉매의 제 2 로딩 미만인 것인 흡연 물품.
  23. 제 1항에 있어서, 상기 래퍼의 투과성은 15 CORESTA 단위보다 적지 않은 것인 흡연 물품.
  24. 제 1항에 있어서, 상기 래퍼 상에 촉매의 영역 커버리지는 래퍼의 총 표면적의 약 90% 미만 또는 약 50% 미만인 것인 흡연 물품.
  25. 제 1항에 있어서, 상기 래퍼 상에 촉매의 영역 커버리지는 래퍼의 총 표면적의 약 1%보다 더 크거나 약 5%보다 더 큰 것인 흡연 물품.
  26. 제 1항에 있어서, 코팅되지 않은 래퍼의 가장 큰 영역이 1마이크론의 직경 또는 10mm의 직경을 가지는 고리모양 영역을 초과하지 않도록 패턴의 특징이 반복하는 것인 흡연 물품.
  27. 제 1항에 있어서, 상기 촉매의 총량은 약 10mg/흡연 물품 또는 약 100mg/흡연 물품 미만인 것인 흡연 물품.
  28. 제 1항에 있어서, 상기 입자는 주류연 및/또는 부류연 중에 일산화탄소 및/또는 산화질소의 농도를 10% 이상 또는 25% 이상 감소시키기에 충분한 양으로 침착되는 것인 흡연 물품.
  29. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 래퍼에 수소결합된 것인 흡연 물품.
  30. 래퍼를 가지는 궐련 담배 로드를 포함하는 흡연 물품으로, 래퍼의 한 표면의 일부분 이상에 패턴화된 침착물을 포함하는 래퍼를 포함하고, 상기 패턴화된 침착물은 산화철 나노크기 촉매를 포함하는 것인 흡연 물품.
  31. 흡연 물품 제조 방법으로, (ⅰ) 래퍼 상에 입자의 패턴화된 침착물을 형성하도록 래퍼 표면의 일부분 이상에 촉매 입자를 침착시키는 단계; (ⅱ) 궐련 제조 기계에 담배를 포함하는 절단 충전재를 제공하는 단계; 및 (ⅲ) 흡연 물품의 담배 로드부를 형성하도록 절단 충전재 주위에 패턴화된 침착물을 포함하는 래퍼를 위치시키는 단계를 포함하는 방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 입자는 그라비어 인쇄, 로토그라비어 인쇄, 포토그라비어 인쇄, 스크린 인쇄, 플렉소 인쇄, 철판 인쇄, 요판 인쇄, 석판 인쇄, 분사, 브러슁, 롤링 또는 사이즈 프레스 기술에 의해 침착될 수 있는 것인 방법.
  33. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 입자는 결합제 없이 침착되는 것인 방법.
  34. 제 31항에 있어서, 상기 건조 촉매 입자는 래퍼의 기저 웨브 상에 침착되는 것인 방법.
  35. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 입자는 혼합물을 형성하도록 액체에 입자를 분산시킴으로서 그리고 래퍼 상에 혼합물을 침착시킴으로서 침착되는 것인 방법.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 액체는 알콜, 물 및/또는 다른 용매와 이들의 혼합 물을 포함하는 것인 방법.
  37. 제 35항에 있어서, 래퍼를 가열함으로서 패턴화된 침착물을 건조시키는 것을 추가로 포함하는 것인 방법.
  38. 제 31항에 있어서, 혼합물에 안료를 첨가하는 것을 추가로 포함하는 것인 방법.
  39. 제 31항에 있어서, 상기 래퍼는 제 1 래퍼인 것이고, (ⅳ) 담배 로드부 주위에 제 2 래퍼를 위치시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  40. 제 39항에 있어서, 상기 제 2 래퍼는 제 1 래퍼로부터 방사상으로 바깥쪽에 있는 것인 방법.
  41. 제 39항에 있어서, 상기 제 2 래퍼 상의 촉매 입자의 총량은 0인 것인 방법.
  42. 제 39항에 있어서, 제 1 래퍼 상의 촉매 입자에 대한 제 2 래퍼 상의 촉매 입자의 중량 퍼센트 비율은 0.25 미만인 것인 방법.
  43. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 입자의 평균 입자 크기는 약 5마이크론 또는 약 50nm 미만인 것인 방법.
  44. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 입자는 B, Al, Si, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Sn, Ce, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 및 Au로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소의 하나 이상의 산화물을 포함하는 것인 방법.
  45. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 입자는 산화철을 포함하는 것인 방법.
  46. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 입자는 FeOOH, Fe3O4, α-Fe2O3, γ-Fe2O3, FeO 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
  47. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 입자는 상기 촉매는 제 2 화합물의 입자 상에 담지된 제 1 산화물의 입자를 포함하는 것인 것인 방법.
  48. 제 47항에 있어서, 상기 제 2 화합물은 탄산칼슘을 포함하는 것인 방법.
  49. 제 31항에 있어서, 상기 패턴화된 침착물은 문자숫자식 배열, 상형문자 또는 기하학적 형상을 포함하는 다수의 불연속적인 특징을 포함하는 것인 방법.
  50. 제 31항에 있어서, 상기 패턴화된 침착물은 낮은 농도 특징을 가지는 제 1 부분과 높은 농도 특징을 가지는 제 2 부분 사이에 촉매 입자의 농도 구배를 포함하는 것인 방법.
  51. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 입자는 래퍼의 내부 표면 상에 침착되는 것인 방법.
  52. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 입자는 래퍼의 외부 표면 상에 침착되는 것인 방법.
  53. 제 31항에 있어서, 상기 래퍼는 흡연 물품의 제 1 끝에 대하여 선형으로 말단부와 선형으로 발단부를 가지는 것으로, 선형 말단부는 촉매 입자의 제 1 로딩을 가지고, 선형 발단부는 촉매 입자의 제 2 로딩을 가지는 것인 방법.
  54. 제 53항에 있어서, 상기 촉매 입자의 제 1 로딩은 촉매 입자의 제 2 로딩 미만인 것인 방법.
  55. 제 31항에 있어서, 상기 래퍼의 투과성은 15 CORESTA 단위보다 적지 않은 것인 방법.
  56. 제 31항에 있어서, 상기 래퍼 상에 촉매의 영역 커버리지는 래퍼의 총 표면적의 약 90% 미만 또는 약 50% 미만인 것인 방법.
  57. 제 31항에 있어서, 상기 래퍼 상에 촉매의 영역 커버리지는 래퍼의 총 표면적의 약 1%보다 더 크거나 약 5%보다 더 큰 것인 방법.
  58. 제 31항에 있어서, 코팅되지 않은 래퍼의 가장 큰 영역이 1마이크론의 직경 또는 10mm의 직경을 가지는 고리모양 영역을 초과하지 않도록 패턴의 특징이 반복하는 것인 방법.
  59. 제 31항에 있어서, 상기 촉매의 총량은 약 10mg/흡연 물품 또는 약 100mg/흡연 물품 미만인 것인 방법.
  60. 제 31항에 있어서, 상기 입자는 주류연 및/또는 부류연 중에 일산화탄소 및/또는 산화질소의 농도를 10% 이상 또는 25% 이상 감소시키기에 충분한 양으로 침착되는 것인 방법.
  61. 제 31항에 있어서, 상기 촉매는 래퍼에 수소결합된 것인 방법.
  62. 흡연 물품을 위한 래퍼로, 웨브; 및 래퍼의 표면의 일부분 이상에 패턴화된 침착물을 포함하고, 여기서 패턴화된 침착물은 촉매 입자를 포함하는 래퍼.
  63. 다수의 제 62항에 따른 래퍼를 포함하는 궐련 싸는 종이 시트.
  64. 제 62항에 있어서, 상기 촉매의 평균 입자 크기는 약 5마이크론 미만 또는 약 50nm 미만인 것인 래퍼.
  65. 제 62항에 있어서, 상기 촉매는 산화철인 것인 래퍼.
  66. 제 62항에 있어서, 상기 촉매는 제 2 화합물의 입자 상에 담지된 제 1 산화물의 입자를 포함하는 것인 방법.
  67. 제 62항에 있어서, 상기 침착물은 문자숫자식 배열, 상형문자 또는 기하학적 형상을 포함하는 다수의 불연속적인 특징을 가지는 패턴을 포함하는 것인 래퍼.
  68. 제 62항에 있어서, 상기 패턴은 낮은 농도 특징을 가지는 제 1 부분과 높은 농도 특징을 가지는 제 2 부분 사이에 촉매의 농도 구배를 포함하는 것인 래퍼.
  69. 제 62항에 있어서, 상기 래퍼의 투과성은 15 CORESTA 단위보다 적지 않은 것 인 래퍼.
  70. 제 62항에 있어서, 상기 래퍼 상에 촉매의 영역 커버리지는 래퍼의 총 표면적의 약 90% 미만 또는 약 50% 미만인 것인 래퍼.
  71. 제 62항에 있어서, 상기 래퍼 상에 촉매의 영역 커버리지는 래퍼의 총 표면적의 약 1%보다 더 크거나 약 5%보다 더 큰 것인 래퍼.
  72. 제 62항에 있어서, 코팅되지 않은 래퍼의 가장 큰 영역이 1마이크론의 직경 또는 10nm의 직경을 가지는 고리모양 영역을 초과하지 않도록 상기 패턴의 특징이 반복되는 것인 방법.
  73. 촉매 입자의 패턴화된 침착물을 갖는 궐련 종이를 제조하는 방법으로, (ⅰ) 제지 기계에서 한 장의 궐련 종이를 형성하는 단계; 및 (ⅱ) 종이 상에 입자의 패턴화된 침착물을 형성하도록 종이의 표면의 일부분 이상에 촉매 입자를 침착시키는 단계를 포함하는 방법.
  74. 제 73항에 있어서, 상기 촉매 입자는 그라비어 인쇄, 로토그라비어 인쇄, 포토그라비어 인쇄, 스크린 인쇄, 플렉소 인쇄, 철판 인쇄, 요판 인쇄, 석판 인쇄, 분사, 브러슁, 롤링 또는 사이즈 프레스 기술에 의해 침착되는 것인 방법.
  75. 제 73항에 있어서, 상기 촉매 입자는 결합제 없이 침착되는 것인 방법.
  76. 제 73항에 있어서, 상기 촉매 입자의 평균 입자 크기는 약 5마이크론 미만 또는 약 50nm 미만인 것인 방법.
  77. 제 73항에 있어서, 상기 촉매 입자는 산화철인 것인 방법.
  78. 제 73항에 있어서, 상기 패턴화된 침착물은 문자숫자식 배열, 상형문자 또는 기하학적 형상을 포함하는 다수의 불연속적인 특징을 포함하는 것인 방법.
  79. 액체; 및 액체에서 현탁된 나노입자 촉매를 포함하는, 흡연 물품을 위한 래퍼의 생산에 이용되는 촉매 잉크.
  80. 액체; 및 액체에서 현탁된 나노입자 촉매로 필수적으로 구성되는, 흡연 물품을 위한 래퍼의 생산에 이용되는 촉매 잉크.
  81. 제 80항에 있어서, 상기 잉크는 결합제가 없는 것인 촉매 잉크.
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