KR20070054249A - 열원로드를 제조하기 위한 제조기 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

제조기는, 가연성재료로 이루어지고 또한 그 외주면에 복수의 축방향 홈을 갖는 봉상의 압출성형품과, 이 압출성형품을 감싸는 단열웨브를 포함하는 열원로드를 제조하고, 포장부(4)를 향하여 단열웨브(W)가 공급되는 과정에서, 단열웨브(W)에 물을 분출하는 분출장치(10)를 구비한다. 분출장치(10)는 진동로드(34)를 구비한 공기 진동자(12)와, 진동로드(34)에 이 진동로드(34)를 관통하여 설치되고, 조량펌프(42)로부터 물이 공급되는 플렉시블 노즐(36)을 포함하며, 플렉시블 노즐(36)의 선단은 단열웨브(W)의 공급 중, 진동로드(34)의 진동에 의해 단열웨브(W)의 폭방향으로 왕복이동하면서, 단열웨브(W)로 향하여 물을 분출하고, 분출된 물은 단열웨브에서의 단열섬유의 결합제를 용해하여 습윤밴드(H)를 형성하고, 이 습윤밴드(H)는 단열웨브(W)의 길이방향으로 연속한 파형형상을 이루며, 압출성형품에 대한 접착영역을 제공한다.
담배, 시가렛, 열원로드, 웨브, 압출성형품, 연소특성, 접착강도, 가연성

Description

열원로드를 제조하기 위한 제조기 및 그 제조방법{HEAT SOURCE ROD PRODUCTION MACHINE AND ITS PRODUCTION METHOD}
본 발명은 시가렛(cigarette)의 대체품인 끽연품(喫煙品)에 사용되는 열원칩(heat source chip)을 얻기 위하여, 이 열원칩을 위한 열원로드(heat source rod)를 제조하는 제조기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이 종류의 열원칩은 연속하여 뻗는 열원로드를 소정의 길이마다 절단하여 얻어진다. 예를 들면, 일본특허 제3472591호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 열원로드는 가연성(可燃性)의 연료재료가 봉상(棒狀)으로 성형된 압출성형품과, 이 압출성형품을 감싸는 단열웨브(heat-insulating web)를 포함하고, 단열웨브는 유리섬유로 이루어진다.
더 상세하게는, 압출성형품은 그 제조 직후에, 다시 말해, 여전히 습윤상태, 즉, 부드러운 상태에 있을 때에 포장부(wrapping section)에 공급되고, 이 포장부에서 단열웨브에 의해 연속적으로 감싸져 열원로드가 제조된다. 이 후, 열원로드는 절단부(cutting section)에 공급되어, 이 절단부에서 소정의 길이마다 절단되고, 이에 의해, 상술한 열원칩이 얻어진다. 따라서, 열원칩은 압출성형품의 일부로 이루어지는 연료코어(fuel core)와, 이 연료코어를 감싸는 단열시스(heat- insulating sheath)를 포함하고, 단열시스는 단열웨브의 일부로 이루어진다. 이 후, 상술한 열원칩은 다른 구성요소와 조합되고, 이들 열원칩 및 구성요소는 시가렛과 유사한 대체 끽연품을 형성한다.
상술한 열원칩, 즉, 압출성형품은 대체 끽연품에 적합한 연소특성을 갖지 않으면 안 되고, 그 때문에, 압출성형품은 그 중앙에 형성된 관통구멍과, 그 외주면에 형성된 복수의 축방향 홈을 갖고, 이들 축방향 홈은 압출성형품의 둘레방향으로 간격을 두고 배치되어 있다.
한편, 열원칩의 단열시스는 열원 코어를 확실하게 감싸서, 대체 끽연품으로부터의 열원 코어의 탈락을 방지하는 것으로 하지 않으면 안된다. 이 때문에, 상기 특허문헌의 제조기는 분배롤러(distribution roller)를 구비하고 있다. 이 분배롤러는 포장부의 상류에 배치되어, 단열웨브가 포장부에 공급되기 전에, 단열웨브에 결합유발제(結合誘發劑)로서 물을 도포한다. 이러한 도포수(塗布水)는 단열웨브의 결합제인 펙틴(pectin)을 용해시켜, 용해 펙틴이 압출성형품과 단열웨브를 접착하는 접착제로서 기능한다. 구체적으로는, 분배롤러는 단열웨브에 대하여, 단열웨브의 길이방향을 따르는 힘줄모양(筋狀)으로 물을 도포하고, 이 결과, 단열웨브에는 용융 펙틴으로 이루어지는 레일(rail) 풀이 형성된다.
전술한 바와 같이, 압출성형품은 그 외주면에 복수의 축방향 홈을 가지므로, 포장부에서, 압출성형품이 단열웨브에 감싸질 때, 단열웨브의 레일 풀이 축방향 홈의 하나와 일치되는 일이 있다. 이 경우, 레일 풀은 압출성형품의 외주면에 접촉하는 일이 없어, 압출성형품과 단열웨브를 접착하는 접착제로서 유효하게 기능하지 않는다.
이러한 상황에서, 제조된 열원로드로부터 열원칩이 얻어졌을 때, 열원칩은 그 연료코어와 단열시스와의 접착이 불충분한 불량품으로 되고, 그리고, 이러한 열원칩이 조립된 대체 끽연품도 또한 불량품으로 된다. 그 때문에, 불량한 대체 끽연품이 수송중에 있을 때나, 소비자의 수중에 있을 때, 대체 끽연품에 대하여, 그 축방향으로 가해진 충격(shock)은 열원칩의 연료코어를 그 축선(軸線)방향으로 변위시켜 버리는 일이 있다. 이러한 연료코어의 변위는 단열시스의 일단(一端), 즉, 대체용 끽연품의 일단으로부터의 연료코어의 튀어나옴을 초래하거나, 또는 대체 끽연품내에서 열원칩과 인접하는 구성요소와의 사이로의 돌출을 초래하고, 그리고, 연료코어의 튀어나옴 또는 돌출은 대체 끽연품의 끽연 자체를 곤란하게 한다.
상술한 문제를 회피하기 위하여, 단열웨브에 형성되는 레일 풀의 수를 증가시키거나, 또는 각각의 레일 풀의 폭을 넓게 하는 것이 고려된다. 그러나, 이들 양쪽은 모두, 단열웨브에 다량의 물을 첨가하므로, 압출성형품의 외주면에의 물의 스며드는 양이 많아져, 압출성형품에서의 외면의 경도를 현저하게 저하시킨다.
한편, 압출성형품은 포장부에 공급될 때, 여전히 습윤이 있고 부드러운 상태에 있으므로, 압출성형품은 그 내부에 다량의 수분을 포함하고 있고, 이에 더하여, 그 내부에 단열웨브로부터 다량의 물이 더 스며들면, 압출성형품은 그 외형형상을 유지할 수 없게 된다. 이 결과, 단열웨브에 의한 압출성형품의 감쌀 때나 열원로드의 절단시, 압출성형품의 축방향 홈에 변형이 발생하거나, 또한, 축방향 홈이 찌그려져서 폐쇄되어버리는 일이 있다. 이러한 축방향 홈의 변형이나 찌그러짐은 축 방향 홈의 유로(流路) 단면적을 크게 감소시켜, 열원칩은 요구되는 연소특성을 가질 수 없다.
본 발명의 목적은 압출성형품과 단열웨브와의 사이의 접착강도를 충분히 확보하면서, 열원로드, 즉, 열원칩에 소망의 연소특성을 부여할 수 있는 제조기 및 그 제조방법을 제공하는데에 있다.
발명의 개시
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 열원로드의 제조기는 단열성 섬유재료가 결합제에 의해 결합된 단열웨브를 공급하는 웨브경로와, 웨브경로의 하류에 배치된 포장부로서, 웨브경로로부터 단열웨브를 받음과 아울러, 받은 단열웨브의 편면(片面)상에, 가연성재료로 이루어지고 또한 그 외주면에 복수의 축방향 홈을 갖는 봉상의 압출성형품을 더 받고, 이들 단열웨브 및 압출성형품이 포장부를 통과할 때, 압출성형품을 단열웨브에 의해 연속적으로 감싸서 열원로드를 형성하는 포장부와, 포장부에 단열웨브가 공급되기 전에, 단열웨브의 편면에 결합제의 용액을 분출하여, 편면에 용액의 습윤밴드(wet band)를 형성하는 용액분출장치를 구비하고, 습윤밴드는 단열웨브의 길이방향에 연속하는 파형(波形)형상을 갖는다.
단열웨브의 습윤밴드는 단열웨브의 결합제를 용해시켜, 압출성형품에 대한 접착제, 즉, 힘줄모양의 접착영역을 형성한다. 압출성형품이 단열웨브에 의해 감싸지고, 이 결과, 연료로드가 형성되었을 때, 상술한 힘줄모양의 접착영역은 단열웨브 및 압출성형품을 접착한다. 습윤밴드, 즉, 힘줄모양의 접착영역은 압출성형품의 축방향 홈과 교차하면서, 압출성형품의 둘레방향으로 뻗어 있으므로, 압출성형품 및 단열웨브를 강고하게 접착하여, 이들의 접착강도를 증가시킨다. 그 때문에, 습윤밴드의 형성에 요하는 용액의 양이 적어지므로, 압출성형품에서의 외면의 경도는 충분히 확보되어, 열원로드로부터 얻어지는 열원칩의 연소특성은 확실하게 유지된다.
구체적으로는, 용액분출장치는 진동자(vibrator)로서, 웨브경로의 위쪽에 배치되어, 상기 웨브경로를 횡단하는 방향으로 진동하는 진동부재를 갖는 진동자와, 진동부재에 설치되어, 용액을 단열웨브로 향하여 분출하기 위한 노즐(nozzle)과, 노즐을 향하여 상기 용액을 공급하는 공급원을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 진동자는 진동부재의 진폭 및 진동수를 독립적으로 조정가능한 공기 진동자(air vibrator)이다.
또한, 노즐은 상기 진동부재에 이 진동부재를 관통하여 설치된 플렉시블 노즐(flexible nozzle)이며, 이 플렉시블 노즐은 진동부재의 진동에 의해 웨브경로를 횡단하는 방향으로 왕복 운동하는 선단(先端)을 갖는다.
단열웨브가 웨브경로를 따라 공급될 때, 노즐은 진동자의 진동부재에 의해 단열웨브의 폭방향으로 왕복이동하면서, 단열웨브의 편면을 향하여 용액을 분출하고, 이에 의해, 단열웨브에 상술한 습윤밴드가 형성된다. 이 습윤밴드의 진폭 및 파장은 진동부재의 진동수, 진동 폭, 및 단열웨브의 주행속도에 따라 결정된다.
파형형상의 습윤밴드는 단열웨브의 주행과 진동자의 진동과의 조합에 의해 용이하게 형성되고, 또한, 플렉시블 노즐의 사용은 용액공급원으로부터 뻗는 관로(管路)와 플렉시블 노즐과의 접속을 간단하게 행한다.
상술한 제조기는 포장부를 향하여 두루마리 종이(paper web)를 공급하는 공급경로를 더 포함할 수 있고, 두루마리 종이는 단열웨브와 함께 상기 압출성형품을 감싼다.
또한, 본 발명은 열원로드의 제조방법을 제공하고, 이 제조방법은 포장부를 향하여, 가연성재료로 이루어지고 또한 외주면에 복수의 축방향 홈을 갖는 봉상의 압출성형품, 및 단열성 섬유재료를 결합제에 의해 결합한 단열웨브를 각각 공급하고, 상기 단열웨브의 편면상에 압출성형품을 겹치는 제1공정과, 이들 단열웨브 및 상기 압출성형품이 상기 포장부를 통과할 때, 압출성형품을 단열웨브에 의해 감싸서 열원로드를 형성하는 제2공정과, 포장부를 향하여 단열웨브가 공급되는 과정에서, 단열웨브의 상기 편면에 상기 결합제의 용액을 분출하고, 상기 편면에 용액의 습윤밴드를 형성하는 제3공정을 구비하고, 습윤밴드는 상기 단열웨브의 길이방향으로 연속한 파형형상을 갖는다.
제3공정은 단열웨브를 향하여 상기 용액을 분출하는 노즐을 사용하고, 단열웨브가 포장부를 향하여 공급될 때, 노즐의 선단은 상기 단열웨브를 횡단하는 방향으로 왕복운동한다. 또한, 제1공정은 포장부를 향하여 두루마리 종이를 공급하는 공정를 더 포함할 수 있고, 두루마리 종이는 단열웨브와 함께 상기 압출성형품을 감싼다.
도 1은 일 실시예의 제조기의 일부를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는 열원로드의 성형에 사용되는 압출성형품의 횡단면도이다.
도 3은 열원로드(열원칩)의 단면도이다.
도 4는 열원칩을 구비한 대체 끽연품의 종단면도이다.
도 5는 연료코어의 압입(push-in) 저항력을 실시예의 열원칩과 비교예의 열원칩과의 사이에서 비교한 그래프이다.
도 6은 압입 저항력을 측정하는 측정장치의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은 열원칩의 통기저항을 실시예와 비교예와의 사이에서 비교한 그래프이다.
도 8은 통기저항의 측정방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 연료코어의 압입 저항력을 양쪽 실시예의 열원칩 사이에서 비교한 그래프이다.
도 10은 양쪽 실시예의 열원칩의 통기저항을 비교한 그래프이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
도 1에 도시된 열원로드의 제조기는 웨브경로(2)를 구비하고 있다. 웨브경로(2)는 포장부(4)의 근방까지 뻗어, 단열웨브(W)를 포장부(4)에 공급한다. 단열웨브(W)는 유리섬유의 부직포이며, 부직포 내의 유리섬유를 서로 결합하는 펙틴 등의 결합제를 포함하고, 웨브 롤(web roll, 도시하지 않음)로부터 웨브경로(2)를 따라 공급된다.
한편, 포장부(4)는 단열웨브(W)에 더하여, 봉상의 압출성형품(A) 및 두루마 리 종이(P)의 공급을 받는다. 단열웨브(W) 및 압출성형품(A)은 포장부(4)의 개시단(始端)에서, 두루마리 종이(P) 위에 순차적으로 겹쳐진다.
압출성형품(A)은 가연성의 혼합물로 이루어지고, 압출성형기(6)에 의해 제조되며, 그리고, 소정의 안내경로를 따라 포장부(4)까지 안내되는, 구체적으로는 혼합물은 연료로서 탄소분말, 연소조절제, 담배 분말, 결합제 및 물 등을 포함하고, 이들의 재료를 혼련(混練)함으로써 얻어진다. 또한, 연소조절제는 그래파이트(graphite), 탄산칼슘, 탄산나트륨 등의 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 결합제는 알긴산암모늄(ammounium alginate), 메틸셀루로스(methylcellulose), 구아감(guar gum), 펙틴 등의 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다.
도 2는 압출성형품(A)의 단면형상을 나타낸다. 압출성형품(A)은 그 중앙에 형성된 관통구멍(B)과, 그 외주면에 형성된 6개씩의 축방향 홈(Gb, Gs)을 갖는다. 이들 축방향 홈(Gb, Gs)은 압출성형품(A)의 둘레방향으로 일정한 간격으로 교대로 배치되어 있다. 도 2로부터 명확한 바와 같이, 축방향 홈(Gb)의 폭은 축방향 홈(Gs)의 폭보다 넓고, 축방향 홈(Gb)의 깊이는 축방향 홈(Gs)의 깊이보다 깊다.
압출성형품(A)은 예를 들면, 3∼5mm의 직경을 갖고, 압출성형품(A)의 둘레길이는 단열웨브(W)의 폭과 실질적으로 같다. 그 때문에, 단열웨브(W)는 압출성형품(A)을 완전히 감쌀 수 있다. 한편, 두루마리 종이(P)는 압출성형품(A)을 감싼 원통모양의 단열웨브(W)의 둘레길이보다 넓은 폭을 갖고, 두루마리 종이(P)가 원통모양의 단열웨브(W)를 감쌌을 때, 두루마리 종이(P)의 양 측연(側緣)은 접착제로서 의 랩 풀을 통하여 서로 겹쳐진다.
포장부(4)는 시가렛 제조기의 포장부와 마찬가지의 구조를 갖는다. 그 때문에, 압출성형품(A) 및 단열웨브(W)가 포장부(4) 안을 두루마리 종이(P)와 함께 통과할 때, 도 3에 도시되는 바와 같이 압출성형품(A)은 단열웨브(W) 및 두루마리 종이(P)에 의해 감싸지고, 이 결과, 열원로드(HR)가 형성된다.
이 후, 열원로드(HR)는 포장부(4)의 하류에 배치한 절단부(도시하지 않음)에서, 소정의 길이마다 절단되고, 이에 의해, 탄소질의 열원칩(HC)이 얻어진다.
도 4는 시가렛 타입(type)의 대체 끽연품(SC)을 나타낸다. 이 대체 끽연품(SC)은 열원칩(HC), 에어로졸 발생체(담배 잎)(AG) 및 마우스피스(mouth piece, 필터(filter)(FT)를 포함하고, 이들 칩, 발생체 및 피스는 대체 끽연품(SC)의 축선방향으로 한 선(線)상에 나열되어 있다.
도 4의 대체 끽연품(SC)이 끽연될 때, 열원칩(HC)에 불이 붙여진다. 열원칩(HC)으로부터 발생하는 열은 에어로졸(aerosol) 발생체(AG)를 가열하고, 이에 의해, 에어로졸 발생체(AG)로부터 연기모양의 에어로졸이 발생한다. 이러한 에어로졸은 마우스피스(FT)를 통하여 흡연자의 입 안으로 흡입된다.
전술한 열원로드(HR)를 제조함에 있어서, 압출성형품(A) 및 단열웨브(W)를 서로 충분히 접착하기 위하여, 제조기는 도 1에 도시되는 바와 같은 용액의 분출장치(10)를 더 구비하고 있다. 분출장치(10)는, 단열웨브(W)가 포장부(4)에 공급되기 전에, 단열웨브(W)를 향하여, 단열웨브(W)의 결합제를 용해시키는 용액, 구체적으로는 물을 분출한다.
더 상세하게는, 분출장치(10)는 선형(線型)의 공기 진동자(12)를 구비하고, 공기 진동자(12)는 웨브경로(2)의 위쪽에 배치되어 있다. 공기 진동자(12)는 원통모양의 케이싱(casing, 14)과, 이 케이싱(14) 안에 수용된 피스톤(도시하지 않음)을 포함하고, 피스톤은 케이싱(14) 안을 그 축선방향, 즉, 웨브경로(2)와 직교하는 방향으로 왕복이동할 수 있다.
케이싱(14)은 그 외면에 입구(inlet, 16) 및 출구(outlet, 18)를 각각 갖는다. 입구(16)는 공급관로(20)를 통하여 압축공기의 공급원(22)에 접속되어 있고, 공급관로(20)에는 공급원(22)측으로부터 압력조정기(24), 압력계(26) 및 니들밸브(needle valve, 28)가 순차적으로 개재되어 있다. 한편, 출구(18)로부터는 배기 관로(30)가 뻗고, 배기관로(30)는 대기에 개방된 선단을 갖는다. 배기관로(30)에도 니들밸브(32)가 개재되어 있다.
상술한 공기 진동자(12)내에 공급원(22)으로부터의 압축공기가 입구(16)를 통하여 공급되면서, 공기 진동자(12)로부터 출구(18)를 통하여 압축공기가 배출됨으로써, 피스톤은 한 방향으로 왕복이동, 즉, 진동한다. 피스톤의 진동수 및 진폭은 입구(16)에 공급되는 압축공기의 압력 및 출구(18)로부터 배출되는 압축공기의 배출속도에 따라 결정된다. 따라서, 피스톤 진동수 및 진폭은 압력조정기(24), 니들밸브(28, 32)에 의해 독립적으로 조정할 수 있다.
공기 진동자(12)의 피스톤에는, 진동로드(vibrating rod, 34)가 연결되어 있다. 진동로드(34)는 공기 진동자(12)로부터 돌출하여, 웨브경로(2)의 위쪽에서, 웨브경로(2)를 횡단하여 뻗어 있다.
진동로드(34)에는 플렉시블 노즐(36)이 설치되어 있다. 이 플렉시블 노즐(36)은 선단을 갖고, 이 선단은 웨브경로(2)상의 단열웨브(W)로 향해져 있다. 플렉시블 노즐(36)의 기단(基端)으로부터는 급수관로(38)가 뻗고, 이 급수관로(38)는 물탱크(40)에 접속되어 있다. 급수관로(38)에는, 기어펌프(gear pump) 등의 조량(調量)펌프(42)가 개재되어 있다. 조량펌프(42)는 물탱크(40)로부터 물을 빨아 들이고, 그리고, 빨아 들인 물을 플렉시블 노즐(36)로부터 단열웨브(W) 위에 소정의 토출량으로 분출시킬 수 있다.
더 상세하게는, 플렉시블 노즐(36)은 그 기단에 급수관로(38)가 끼워 맞추어진 허브부(hub part, 36a)와, 이 허브부(36a)로부터 일체로 뻗는 니들부(needle part, 36b)를 포함하고, 니들부(36b)는 가요성(可撓性)을 갖는다. 한편, 진동로드(34)는 그 선단부에 구멍을 갖고, 이 구멍은 진동로드(36)를 진동로드(36)의 직경방향으로 관통하고 있다. 플렉시블 노즐(36)의 니들부(36b)는 진동로드(34)의 상기 관통구멍에 위쪽으로부터 삽입 통과되고, 이에 의해, 플렉시블 노즐(36)은 진동로드(34)에 설치되어 있다.
공기 진동자(12)가 구동되고, 그리고, 진동로드(34)가 진동 중에 있을 때, 플렉시블 노즐(36)의 선단은 니들부(36b)의 휨을 따르면서, 진동로드(34)의 진동에 추종하여, 단열웨브(W)의 폭방향으로 왕복운동한다. 한편, 플렉시블 노즐(36)은 니들부(36b)의 휨에 관계하지 않고, 조량펌프(42)로부터 일정량의 물을 안정하게 받는다. 그 때문에, 플렉시블 노즐(36)의 니들부(36b)는 진동로드(34)의 진동에 의해 플렉시블 노즐(36)의 선단이 왕복운동함에도 불구하고, 조량펌프(42)로부터 플렉시블 노즐(36)의 선단에 이르는 물의 공급경로를 간단히 구체화한다.
또한, 진동로드(34)의 진폭 또는 진동수가 변경되어도, 이 변경에 니들부(36b)의 가요성은 용이하게 대처한다.
또한, 플렉시블 노즐(36)은, 진동로드(34)가 공기 진동자(12)의 피스톤과 함께, 그 축선 주위로 회전하는 것을 저지하는 스톱퍼(stopper)로서도 역할한다.
웨브경로(2)상을 단열웨브(W)가 포장부(4)로 향하여 공급될 때, 상기 진동로드(34)는 진동되고, 그리고, 플렉시블 노즐(36)의 선단으로부터 단열웨브(W)로 향하여 물이 분출된다. 이렇게 하여 분출된 물은 단열웨브(W)의 상면에 스며들어, 단열웨브(W)에 도 1에 도시되는 바와 같은 습윤밴드(H)를 형성한다. 이 습윤밴드(H)는 단열웨브(W)의 길이방향으로 연속한 파형 형상, 즉, 정현(正弦)곡선을 그린다.
습윤밴드(H)는 단열웨브(W) 중의 펙틴 등의 결합제를 용해하여, 소위, 접착제의 도포영역을 형성한다. 습윤밴드(H)의 진폭은 진동로드(34)의 진폭에 따라 결정되며, 습윤밴드(H)의 파장은 단열웨브(W)의 주행속도 및 진동로드(34)의 진동수에 따라 결정된다.
상술한 습윤밴드(H), 즉, 접착제의 도포영역이 형성된 단열웨브(W)는 두루마리 종이(P)와 함께 포장부(4)에 공급된다. 한편, 포장부(4)에는 압출성형품(A)도 또한 공급되고, 압출성형품(A)은 단열웨브(W)를 사이에 개재하여 두루마리 종이(P)상에 재치(載置)된다. 이들 압출성형품(A), 단열웨브(W) 및 두루마리 종이(P)가 포장부(4)를 통과할 때, 압출성형품(A)는 단열웨브(W) 및 두루마리 종이(P)에 연속 적으로 감싸져, 열원로드(HR)가 형성된다.
이때, 단열웨브(W)는 습윤밴드(H), 즉, 접착제의 도포영역을 가지므로, 단열웨브(W) 및 압출성형품(A)은 서로 접착제에 의해 접착된다. 습윤밴드(H)는 압출성형품(A)의 둘레방향으로 뻗어 있으므로, 습윤밴드(H)는 압출성형품(A) 및 단열웨브(W)를 확실하게 접착하여, 이들 압출성형품(A)와 단열웨브(W)와의 사이의 접착강도는 높다.
그 때문에, 열원로드(HR)를 절단하여 얻어지는 열원칩(HC)에 있어도, 연료코어(K) 및 단열시스(S)는 서로 강고하게 접착된 상태로 있다. 이 결과, 열원칩(HC)을 포함하는 대체 끽연품(SC)의 제조 후, 대체 끽연품(SC)의 수송중이나 대체 끽연품(SC)이 소비자의 수중에 있을 때, 대체 끽연품(SC)에 대하여, 그 축방향으로 충격이 가해져도, 단열시스(S)에 대하여 연료코어(K)가 그 축선방향으로 변위, 즉, 움직이는 일은 없다.
한편, 상술한 바와 같이 연료코어(K)와 단열시스(S)와의 사이의 접착강도는 높으므로, 습윤밴드(H)의 형성에 필요로 하는 물의 분출량은 적다. 이것은 압출성형품(A) 안으로의 습윤밴드(H)의 물의 과도한 스며듦, 즉, 압출성형품(A)에서의 외면의 경도저하를 방지한다. 그 때문에, 열원로드(HR)의 형성시나 열원로드(HR)의 절단시 등에 있어서, 압출성형품(A)에서의 축방향 홈(Gb, Gs)의 찌그러짐이 없어지거나 또는 적어지고, 이들 축방향 홈(Gb, Gs)은 압출성형품(A)의 형성 직후의 홈형상으로 안정하게 유지된다.
이 결과, 열원칩(HC)은 소망의 연소특성을 가질 수 있다.
도 5는 실시예 E1의 열원칩(HC), 비교예 C1, C2의 열원칩을 동일한 갯수씩 준비하고, 이들 열원칩에 관하여, 연료코어(K)와 단열시스(S)와의 사이의 접착강도를 측정한 결과를 나타낸다. 여기에서, 접착강도는 단열시스(S)에 대한 연료코어(K)의 압입 저항력을 의미한다.
실시예 E1의 열원칩(HC)을 위한 열원로드(HR)의 제조시, 단열웨브(W)에 대하여, 그 25m당 14ml의 물에 의해 습윤밴드(H)가 형성되고, 이에 대하여, 비교예 C1, C2의 열원칩을 위한 열원로드의 제조시, 단열웨브에 대하여, 그 25m당 28ml, 14ml의 물에 의해 직선모양의 습윤밴드가 형성되었다. 실시예 E1, 비교예 C1, C2의 열원칩은 모두, 도 2에 도시된 단면형상을 갖는 압출성형품을 12mm마다 절단하여 얻어지며, 압출성형품의 제조조건은 동일하다.
도 6은 도 5의 측정의 결과를 얻은 측정장치를 나타낸다.
측정장치는 기대(基台, 44)를 구비하고, 이 기대(44)상에는 한 쌍의 중공(中空)원통부재(48, 50)가 상하로 배치되어 있다. 이들 원통부재(48, 50) 사이에는 환형상(環狀)의 디스크(disk, 46)가 개재되어 있다. 원통부재(48, 50)의 내경은 열원칩(HC)의 외경보다 크고, 디스크(46)의 내경은 열원칩(HC)의 연료코어(K)의 외경보다 크지만, 열원칩(HC)의 외경보다 작다. 또한, 측정장치는 원통부재(48, 50)의 위쪽에 배치된 힘게이지(force gauge, 52)를 포함하고, 이 힘게이지(52)는 승강가능하다.
도 6에 도시되는 바와 같이, 시험편으로서의 열원칩은 위쪽의 원통부재(48) 안에 삽입되어, 디스크(46)상에 재치된다. 이 상태에서, 힘게이지(52)는 열원 칩(HC)의 연료코어(K)를 아래쪽으로 향하여 1.5mm/s의 속도로 압입하고, 이때, 힘게이지(52)에 표시되는 측정값의 최대값이 연료코어(K)의 압입 저항력(연료코어(K) 와 단열시스(S)와의 접착강도)으로서 측정되었다.
도 5로부터 명확한 바와 같이, 실시예 E1(14ml)의 열원칩은 비교예 C2(14ml)의 열원칩보다 큰 압입 저항력을 갖고, 이 압입 저항력은 비교예 C1(28m1)의 열원칩이 갖는 압입 저항력과 같은 정도이다. 이것은 동일한 압입 저항력을 얻는데에 있어서, 실시예 E1의 열원칩을 위한 열원로드의 제조에는 비교예 C1의 열원칩을 위한 열원로드의 제조에 비교하여, 단열웨브(W)에의 물의 분출량이 적다는 것을 나타내고 있다.
한편, 복수개씩 실시예 E1 및 비교예 C1의 열원칩에 관하여, 열원칩에서의 축방향 홈의 찌그러짐의 정도가 열원칩의 통기저항으로서 측정되고, 이 측정결과가 도 7에 누적도수(累積度數)(회수)로서 나타내어 있다.
도 7의 측정결과는 도 8의 흡인측정장치(54)를 사용하여 얻어졌다. 흡인측정장치(54)는 흡입관(suction pipe, 56)을 포함하고, 이 흡입관(56)은 시험관(test tube, 58)을 끼워 맞출 수 있는 입구를 갖고, 시험관(58)은 그 내부에 기밀(氣密)하게 삽입된 측정대상으로서의 연료코어(K)를 갖는다. 흡입관(56)의 입구에 시험관(58)이 끼워 맞추어진 후, 흡인측정장치(54)는 시험관(58)을 통하여, 17.5ml/s의 공기를 흡인하고, 그리고, 연료코어(K)(열원칩(HC))의 통기저항을 측정한다.
도 7로부터 명확한 바와 같이, 실시예 E1(14ml)의 열원칩은 비교예 C1(28ml)의 열원칩에 비교하여, 작은 통기저항을 갖지만 비율이 높다. 이것은, 실시예 E1 의 열원칩에 있어서는 연료코어(K)에서의 축방향 홈(G)의 형상이 압출성형시에서의 형상으로 양호하게 유지되어 있다는 것을 가리킨다. 이 결과, 실시예 E1의 열원칩은 소망의 연소특성을 가질 수 있어, 대체 끽연품(SC)의 품질을 크게 향상시킨다.
도 9, 도 10은 실시예 E1, E2의 열원칩 사이에서, 연료코어(K)의 압입 저항력 및 축방향 홈의 찌그러짐의 정도(통기저항)를 비교한 결과를 나타낸다.
실시예 E1, E2의 열원칩을 위한 열원로드는 다른 플렉시블 노즐을 사용하여 제조된다. 구체적으로는 실시예 E1의 열원로드의 제조에 사용된 플렉시블 노즐(36)은 0.61mm의 내경을 갖고, 이에 대하여, 실시예 E2의 열원로드의 제조에 사용된 플렉시블 노즐(36)은 0.25mm의 내경을 갖는다. 그 때문에, 실시예 E1의 습윤밴드의 폭은 실시예 E2의 습윤밴드의 폭보다 넓다.
도 9로부터 명확한 바와 같이, 실시예 E1에서의 압입 저항력은 실시예 E2의 열원칩의 압입 저항력에 비교하여 비교적 높지만, 도 10에 도시되는 바와 같이 실시예 E1, E2의 열원칩의 통기저항 사이에는 차이가 거의 보여지지 않는다. 이것은 물의 분출량이 동일하면, 실시예 E1, E2에서의 압입 저항력은 플렉시블 노즐(36)의 내경, 즉, 습윤밴드(H)의 폭에 따라 영향을 받지만, 그러나, 실시예 E1, E2에서의 통기저항(즉, 축방향 홈의 찌그러짐)에는 차이가 발생하지 않는다는 것을 의미한다.
본 발명은 상술한 실시예에 제약되는 것은 아니며, 각종의 변형이 가능하다.
예를 들면, 분출장치(10)는 공기 진동자(12) 이외의 다른 형식의 진동자를 사용할 수 있고, 또한, 플렉시블 노즐(36)에 대신하는 하드노즐(hard nozzle)과, 이 노즐을 급수관로에 접속하는 플렉시블 커플링(flexible coupling)을 포함할 수 있다.
또한, 단열웨브에 분출되는 용액은 물에 한정되지 않고, 단열웨브가 넣는 결합제의 종류에 따라 적절하게 선택된다.

Claims (8)

  1. 열원로드(heat-source rod)의 제조기는,
    단열성 섬유재료가 결합제에 의해 결합된 단열웨브(heat-insulating web)를 공급하는 웨브경로와,
    상기 웨브경로의 하류에 배치된 포장부(wrapping section)로서, 상기 웨브경로로부터 상기 단열웨브를 받음과 아울러, 받은 상기 단열웨브의 편면(片面)상에, 가연성재료로 이루어지고, 또한 그 외주면에 복수의 축방향 홈을 갖는 봉상(棒狀)의 압출성형품을 더 받고, 이들 상기 단열웨브 및 상기 압출성형품이 상기 포장부를 통과할 때, 상기 압출성형품을 상기 단열웨브에 의해 연속적으로 감싸서 열원로드를 형성하는 포장부와,
    상기 포장부에 상기 단열웨브가 공급되기 전에, 상기 단열웨브의 상기 편면에 결합제의 용액을 분출하여, 상기 편면에 용액의 습윤밴드(wet band)를 형성하는 용액분출장치,
    를 구비하고, 상기 습윤밴드는 상기 단열웨브의 길이방향으로 연속하는 파형형상을 갖는 것을 특징으로 하는 열원로드의 제조기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용액분출장치는,
    진동자로서, 상기 웨브경로의 위쪽에 배치되고, 상기 웨브경로를 횡단하는 방향으로 진동하는 진동부재를 갖는 진동자와,
    상기 진동부재에 설치되어, 상기 용액을 상기 단열웨브로 향하여 분출하기 위한 노즐과,
    상기 노즐을 향하여 상기 용액을 공급하는 공급원,
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 열원로드의 제조기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진동자는, 상기 진동부재의 진폭 및 진동수를 독립적으로 조정가능한 공기 진동자인 것을 특징으로 하는 열원로드의 제조기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 진동부재에 이 진동부재를 관통하여 설치된 플렉시블 노즐(flexible nozzle)이며, 이 플렉시블 노즐은 상기 진동부재의 진동에 의해, 상기 웨브경로를 횡단하는 방향으로 왕복운동하는 선단(先端)을 갖는 것을 특징으로 하는 열원로드의 제조기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포장부를 향하여 두루마리 종이(paper web)를 공급하는 공급경로를 더 포함하고, 상기 두루마리 종이는 상기 단열웨브와 함께 상기 압출성형품을 감싸는 것을 특징으로 하는 열원로드의 제조기.
  6. 열원로드의 제조방법은,
    포장부를 향하여, 가연성재료로 이루어지고 또한 외주면에 복수의 축방향 홈을 갖는 봉상의 압출성형품, 및 단열성 섬유재료를 결합제에 의해 결합한 단열웨브를 각각 공급하고, 상기 단열웨브의 편면상에 상기 압출성형품을 겹치는 제1공정과,
    이들 단열웨브 및 상기 압출성형품이 상기 포장부를 통과할 때, 상기 압출성형품을 상기 단열웨브에 의해 감싸서 열원로드를 형성하는 제2공정과,
    상기 포장부를 향하여 상기 단열웨브가 공급되는 과정에서, 상기 단열웨브의 상기 편면에 상기 결합제의 용액을 분출하여, 상기 편면에 용액의 습윤밴드를 형성하는 제3공정을 구비하고, 상기 습윤밴드는 상기 단열웨브의 길이방향으로 연속한 파형형상을 갖는 것을 특징으로 하는 열원로드의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3공정은, 상기 단열웨브를 향하여 상기 용액을 분출하는 노즐을 사용하고, 상기 단열웨브가 상기 포장부를 향하여 공급될 때, 상기 노즐의 선단은 상기 단열웨브를 횡단하는 방향으로 왕복운동하는 것을 특징으로 하는 열원로드의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1공정은, 상기 포장부로 향하여 두루마리 종이를 공급하는 공정을 더 포함하고, 상기 두루마리 종이는 상기 단열웨브와 함께 상기 압출성형품을 감싸는 것을 특징으로 하는 열원로드의 제조방법.
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