KR20100113591A - 흡연 물품 - Google Patents

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KR20100113591A
KR20100113591A KR1020107018615A KR20107018615A KR20100113591A KR 20100113591 A KR20100113591 A KR 20100113591A KR 1020107018615 A KR1020107018615 A KR 1020107018615A KR 20107018615 A KR20107018615 A KR 20107018615A KR 20100113591 A KR20100113591 A KR 20100113591A
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카즈 쿠이스틸라
베사 쿤나리
에로 허메
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스테이지모드 오와이
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Abstract

본 발명은 담배, 흡입 저항부 및 상기 담배와 관련된 화학 열원을 포함한 흡연 물품에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 상기 열원은 열 챔버를 포함하고, 외부 자극에 의해 활성화된다. 본 발명은 추가로 흡연 물품을 생성하는 방법에 관한 것이기도 하다.

Description

흡연 물품{SMOKING ARTICLE}
본 발명은 청구항 1의 서문에 정의되는 흡연 물품에 관한 것이고, 청구항 16 및 21의 서문에 정의되는 흡연 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
흡연자가 담배 니코틴의 중독성(addictive nature)으로 인해 전반적으로 흡연을 포기하는 것은 매우 어렵다. 수용가능한 대안물은 흡연 대신에, 여러 다른 형태 또는 여러 다른 방식으로 니코틴을 해결하여 왔다.
담배들을 대체하기 위해 사용되는, 그리고/또는 흡연을 포기하는데 도움을 주기 위해 사용되는 공지된 물품들은 추잉 껌들(chewing gums), 반죽물들(plasters), 비강 스프레이들 또는 니코틴이 첨가된 마름모꼴 사탕과자들(lozenges)을 포함한다.
이러한 물품들이 가진 문제점은 이들의 사용이 흡연 경험을 제공하지 못한다는 것에 있다. 흡연자들은 실질적인 흡연 경험을 가지길 원하고, 흡연자들은 담배 맛을 느끼길 원하고 그들의 입에서 흡연하길 원한다.
특허 공보 US 7290549는 무연 흡연 물품을 개시한다. 흡연 물품은 담배, 및 열을 내는 무연 화학적인 열원을 포함하고, 담배 향 또는 담배 향 에어로졸을 제공하는 담배를 휘발시킨다. 열원의 열 챔버는 열 카트리지(heat cartridge)를 포함하고, 상기 열 카트리지는 열을 생성할 수 있는 화합물(마그네슘 및 철 등), 및 깨지기 쉬운 부분에 의해 분리되는 활성 용액(염화칼륨 및 질산염의 용액등)을 포함한다. 상기 물품에서, 열 생성 반응은 상기 부분을 제거함으로써 열 카트리지 및 활성 용액을 결합시켜 제공된다.
무연 흡연 물품이 가진 문제점은 약 125 내지 150℃로 되는 담배의 최적 휘발성 온도까지 온도를 상승시키는데 느리다는 것이다. 게다가, 흡연 물품은 열 생성 반응을 시작하기 위해 결합되는 2 개의 개별적인 챔버들을 필요로 한다.
특허 공보 EP 0371285는 담배, 필터 소자 및 열원을 포함하는 흡연 물품을 개시한다. 열원은, 물과 접촉될 시에, 발열 반응을 할 수 있는 물질(예를 들면, 금속 산화물 및 무수 금속 황산염)을 포함한다. 물과 열원의 성분들 사이의 접촉은 담배를 따뜻하게 하고 휘발시키는 열을 형성한다. 반응에 필요한 물은 열원내로 주입될 수 있고, 개별적으로 파열가능한 캡슐에 통합될 수 있고, 고체 염(solid salt), 염 수화물(salt hydrate)에 통합될 수 있다.
특허 공보 US 5285798는 담배, 필터 소자 및 열원을 포함하는 흡연 물품을 개시한다. 적어도 2 개의 금속 작용제들(metallic agents)을 포함하는 열원의 화학 작용제들은, 전해질 용액, 예를 들면 물과 접촉될 시에, 전기화학적으로 상호작용한다. 전기화학 상호 작용은 담배를 따뜻하게 하고 휘발시키는 열을 생성한다.
상술된 흡연 물품들이 가진 문제점은 발열 반응을 제공하는 물이 흡연 물품들에 공동-반응하는 화합물들로부터 분리되어야 한다는 것이다. 이러한 흡연 물품들은 발열의 열 생성 반응을 제공하기 위하여, 개별적인 물 캡슐, 물 주입 또는 수화 염(hydrous salt)으로부터의 물 제거를 항상 필요로 한다.
본 발명의 과제는 구조물 및 동작에서 간단한 새로운 유형의 무연 흡연 물품을 개시하는 것에 있고, 열원은 개별적인 추가물 또는 액체/물의 챔버 없이 담배의 최적 휘발 영역의 온도에 빠르게 이른다. 본 발명의 흡연 물품의 추가적인 과제는 담배 또는 다른 성분의 연소 없이, 외부 연기 없이, 그리고 일산화탄소와 같은 연소 생성물의 발생 없이 흡연자에게 흡연 경험을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 특정한 일 과제는 상기에서 언급된 문제점들을 완화하는 것에 있다.
본 발명의 추가적인 일 과제는 흡연 물품을 생성하는 방법을 개시하는 것에 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 청구항 1에서 개시된 것에 특징지어진다.
본 발명에 따른 흡연 물품을 생성하는 방법은 청구항 16 및 21에 개시된 것에 특징지어진다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 담배, 흡입 저항부 및 상기 담배와 관련된 화학 열원을 포함한다. 화학 열원은 하나의 연속적인 체적에 의해 형성된 열 챔버를 포함하고, 상기 열원은 외부 열 및/또는 산소 자극에 의해 활성화된다. 화학 열원은 발열 반응에 기반한다.
열 챔버는 밀폐될 수 있다.
열 챔버에서 형성된 열은 담배의 바람직한 휘발 영역의 125 내지 150 ℃에 빠르게 이르고, 이 영역에서 온도를 유지시킨다. 열은 담배로부터 향 및 니코틴을 휘발시킨다. 담배 향 및 니코틴과 같은 다른 활성제들(active agents)은 바람직한 휘발 영역에서 연기의 연소 또는 생성 없이 최적으로 방출될 수 있다.
열 챔버는 열을 생성할 수 있는 화합물들을 함유한다. 화합물들은 보통, 금속/금속들 및/또는 강한 산소를 함유하는 산화제(strong oxygen-containing oxidizer)를 포함한다. 금속은 전이 금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및/또는 다른 족의 금속일 수 있다. 전형적으로 적용할 수 있는 금속들의 예들은 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 코발트(Co), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 실리콘(Si), 바람직하게는 철(iron)을 포함하다. 강한 산소를 함유하는 산화제는 금속 산화물, 금속 과산화물 및/또는 금속 산화물 염, 예를 들면 과망간산칼륨(potassium permanganate), 이산화망간, 납-3-테트라옥시드(lead-3-tetraoxide), 바륨 퍼옥시드(barium peroxide), 브롬산염(bromates), 염소산염(chlorates) 등일 수 있다. 강한 산소를 함유하는 산화제는 과망간산칼륨(KMnO4) 또는 산소인 것이 바람직하다.
화합물들은 안전한 반응을 생성하기 위해 선택되고, 그 결과 반응에 의해 생성된 온도는 너무 높지 않은 최대 온도까지 빠르게 상승되고, 반응의 열 생성은 오랜 시간 동안 지속된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 화합물들은 무수(anhydrous)이다.
열 챔버는 반응 촉매제, 예를 들면 탄소도 함유할 수 있다.
열 챔버에서 시작 화합물과 관련하여 불활성 충전재가 추가될 수도 있다. 불활성 충전재는 예를 들면, 열을 축적할 수 있는 결합제(binder)와 같은 전형적인 첨가물도 포함할 수 있다.
열 챔버는 열 챔버 반응에 의해 생성된 온도, 및 약 220 ℃의 전형적인 온도를 유지시키는 물질로 구성된다. 반응에서 생성된 온도 및 압력을 이겨내는 중합체-, 종이-, 천연 섬유-, 세라믹-, 유리-, 및/또는 금속에 기반한 물질들 및 반응으로 형성된 화합물들은 열 챔버를 구현하기 위해 사용된다. 중합체에 기반한 물질들은 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 다른 폴리올레핀(polyolefins), 폴리에스테르(polyesters) 및/또는 균등한 다른 중합 물질들 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 종이에 기반한 물질은 종이 및/또는 코팅된 종이 및/또는 천연 섬유에 기반한 다른 물질을 포함할 수 있다.
산소가 산화제로서 사용될 시에, 열 챔버의 물질은 산소에 대해 불침투성이다.
열 챔버에는 열 절연층 및/또는 열 축적층이 구비될 수 있다. 열 챔버가 예를 들면 알루미늄과 같은 열-전도 물질로 구성될 시에, 열 챔버에는 절연 층이 구비되는 것이 바람직하다. 절연층은 직물, 판지, 폴리스티렌(polystyrene)과 같은 천연 또는 합성 중합체 물질로, 또는 세라믹, 유리-, 또는 금속에 기반한 물질로 구성될 수 있다. 열 축적층은 최적의 열을 안정적으로 그리고 더 길게 지속되게 할 수 있다. 열 축적층은 예를 들면 왁스(wax)로 구성될 수 있다.
열원을 활성화시키는 외부 자극은 열 및/또는 산소이다. 열은 예를 들면 성냥 또는 라이터를 사용한 점화에 의해, 예를 들면 전기적으로 가열된 저항 와이어를 사용한 전기에 의해, 뇌관(detonator) 및/또는 다른 시작 열 생성 자극물에 의해 제공된다. 적용된 산소는, 예를 들면, 산소에 대해 불침투성인 기밀식(airtight) 열 챔버의 벽을 제거함으로써, 산소에 대해 불침투성인 보호 막/패키지(package)에 의해 덮인 흡연 물품에서 이 막/패키지를 제거함으로써, 그리고/또는 이에 상응하는 방식으로 하여 공기에, 산소에 대한 불침투성인 열 챔버를 접촉시킴으로써, 보통 열원과 접촉된 공기에 함유된 산소일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 열원은 화합물들로서 철 및 과망간산칼륨을 함유한다. 시작 물질들 사이의 반응은 성냥, 라이터, 뇌관 및/또는 저항 와이어에 의해 혼합물에 시작 열을 도입함으로써, 시작된다. 산소는 반응을 시작하는데 필요치는 않다.
반응에서 생성된 반응률 및 열은 화합물들의 중량비(weight ratio)에 의해 조정될 수 있다. 중량비는 열 챔버에서 코팅 물질의 열 전도에 따라서 선택될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 과망간산칼륨과 철 사이의 중량비는 5/95 내지 95/5, 바람직하게는 25/75 내지 50/50, 더 바람직하게는 30/70의 범위로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 열 챔버는 다음 반응식에 따라서 산소 또는 공기의 존재 하에 서로 접촉되는 철, 황화 나트륨(sodium sulfide) 및 탄소를 함유한다:
Na2S x H2O + C + Fe + CaO + O2 → Na2SO4 + CaCO3 + FenOm (철 산화물)
탄소의 촉매 효과에 의해, 철은 가열되고, 반응에서 생성된 열을 더 상승시킨다. 황화 나트륨은 수화(hydrous) 또는 무수(anhydrous)일 수 있다. 산화 칼슘은 나트륨 황화물 결정수(sodium suplhide crystal water)와 반응하고, 상기 반응에서 생성된 온도는 더 빠르게 상승한다. 열 챔버의 물질은 산소에 대해 불침투성이다.
담배는, 담배 산업계에서 공지된 미가공 담배 처리 방법들에 의해 처리될 수 있는 일 유형의 담배 및/또는 담배의 혼합물을 포함할 수 있다. 담배 및/또는 담배의 혼합물은 서로 다른 수많은 방식으로 처리된 담배, 예를 들면, 담배 파인 컷(fine cut), 담배 스트랜드(strands), 담배 조각(flakes), 담배 더스트(dust), 처리된 담배, 추출된 담배, 재구성된 담배, 담배 추출물(extracts) 및 담배 산업계에서 사용된 담배의 균등하게 처리된 형태를 포함할 수 있다. 담배 추출물은 예를 들면, 담배의 필수물(essences), 담배의 방향족 오일, 분사 건조(spray-dried) 및 동결 건조된(freeze-dried) 담배 추출물, 및 담배 미가공 물질을 준비하여 사용된 해당 담배 추출물을 포함한다.
또한, 맨톨(menthol), 바닐린(vanillin), 코코아, 감초, 시나믹 알데히드(cinnamic aldehyde) 등과 같은 방향제, 이뿐 아니라, 담배 향 변경물 및 다른 변경물, 담배를 생성하는데 사용된 첨가물 및 충전재, 및 니코틴은 담배에 첨가될 수 있다.
흡연 물품의 담배에 포함된 니코틴의 양은 전형적으로 0.1 내지 1.Omg이다.
담배를 빨 시에, 흡연 물품의 흡입 저항부는 저항을 제공하고, 흡연자는 이 방식으로 사람의 흡연 리듬을 제어하기 위해 빠는 리듬(sucking rhythm)을 사용할 수 있다. 흡입 저항부는 흡연 물품의 일 말단에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 흡입 저항부는, 담배가 흡연자와 접촉을 못하게 하고, 그리고/또는 담배가 휘발되는 동안 형성된 해로운 생성물, 예를 들면 타르를 여과시키는 필터이다.
흡연 물품은 열원을 활성화시키기 위해 사용된 열원과 관련된 열 제공 소자를 더 포함할 수 있다. 열 제공 소자는 뇌관일 수 있고, 열 챔버는, 예를 들면, 열 챔버에 시작 열을 도입하기 위해 전류가 와이어, 퓨즈 및/또는 점화 테이프(firing tape)에 전도될 시에, 강렬하게 열을 내는 흡연 물품, 저항 와이어, 예를 들면 볼프람(wolfram)을 스냅핑(snapping)함으로써, 활성화된다.
흡연 물품은 냉각부를 더 포함하고, 상기 냉각부는 사용자에 의해 흡입되고 담배의 휘발성에 의해 형성된 연기를 가라앉게 한다(cool down). 냉각부는 파인 컷 담배로부터 얻어진 연기량을 조정할 수도 있다. 냉각부의 흐름부는 흡연 물품의 흐름부와 동일하거나 실질적으로 상기 흡연 물품의 흐름부보다 작다. 흡연 물품의 단면보다 작게, 냉각부의 단면을 조정하면, 빨아들인 연기의 양을 감소시키고, 흡연 물품의 사용 시간을 연장시킨다. 냉각부는 흡입 저항부와 담배 사이에서 배치되는 것이 바람직하다.
냉각부의 물질은 열 절연 및 저항 물질, 바람직하게는 열 저항 플라스틱을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 열 챔버는 흡연 물품에서 담배에 의해 둘러싸인다. 열 챔버는 바(bar)- 또는 나선-형상을 하고, 아코디언(accordion)-형상을 하거나, 또는 파형 구조물 또는 다른 형태로 접어진 형상일 수 있다. 상술된 형태의 열 챔버의 구조물을 형상화시킴으로써, 더 긴 열 챔버를 흡연 물품에 맞출 수 있다. 더 긴 열 챔버는 흡연 물품에 대해 더 안정적이고, 최적의 열을 더 오래 지속시키고, 그리고 사용 시간을 더 길게 한다.
본 발명의 추가적인 실시예에서, 담배는 흡연 물품에서 열 챔버에 의해 둘러 싸인다. 열 챔버는 관형으로 되어 있다.
흡연 물품은 담배 종이 및/또는 이와 유사한 담배 종이인 다른 물질로 코팅될 수 있다.
담배 종이의 표면은 열의 효과에 의해 색상이 변화되는 열크롬 안료(thermochrome pigment)와 같은 착색제로 처리될 수 있다. 이는 담배 모양이 연소되는 것처럼 하게 한다.
흡연 물품은 실질적인 원형 단면의 실질적인 관형/바-형상을 한 대상물의 형태를 할 수 있다. 상기 단면은 각이 지거나 또는 평평할 수도 있다. 흡연 물품은 전형적인 담배의 형태인 것이 바람직하다.
흡연 물품은,
화합물들을 결합시키고 열 챔버 내부에 상기 화합물들을 둘러싸이게 함으로써, 열 챔버를 형성하고,
담배의 층에 열 챔버를 접촉시키고,
흡연 물품의 일 말단에 흡입 저항부를 배치시키고, 그리고
담배의 층에 접촉된 열 챔버를 코팅시킴으로써, 생성된다.
열 챔버는 실질적으로 바-형상을 하고, 나선형, 아코디언-형상을 하고, 임의의 다른 형태로 된 파형 또는 접이형인 구조물로서, 또는 관형 구조물로서 형성될 수 있다.
담배의 층은 실질적으로 바-형상을 하고, 나선형, 아코디언-형상을 하고, 임의의 다른 형태로 된 파형 또는 접이형인 또는 실질적인 관형 열 챔버 내부에 있는 열 챔버를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
필요하다면, 열 절연층 및/또는 축적층은 열 챔버와 담배 사이에서 배치된다.
절연층은, 필요하다면, 코팅되기 전에, 또는 코팅과 관련되기 전에, 담배 또는 열 챔버의 층 상에 배치될 수 있다. 흡연 물품은 전형적으로 담배 종이로 코팅된다.
원한다면, 냉각부는 흡연 물품의 일 말단에서 배치될 수 있다. 냉각부는 흡입 저항부와 담배 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
담배가 열 챔버에 의해 둘러싸인 본 발명에 따른 흡연 물품은, 관형 구조물을 형성하기 위해 회전된 평면 구조물 상에 반응 시작 물질들, 화합물들을 접착/고정시킴으로써 생성될 수 있다. 보호막, 절연체 및/또는 축적층은 예를 들면 적층에 의해 시작 물질 상에 배치될 수 있다. 담배는 관형 구조물 내부 또는 외부에 배치된다. 평면 구조물은 담배 종이, 절연층 및/또는 열-축적층에 의해 형성될 수 있다.
산소가 외부 열원 자극으로서 사용될 시에, 열원의 생성은 예를 들면, 질소, 이산화탄소 또는 아르곤 가스를 포함한, 실질적으로 산소가 없는 대기(oxygen-free atmosphere)를 필요로 한다. 생성은 일괄 처리로서 실행된다. 이 경우에서, 화합물들은 혼합되고, 열 챔버는 질소 또는 아르곤 가스로 충전된, 전체적으로 밀폐된 산소가 없는 공간에서 봉합된다. 기밀성(Airtightness)은 생성으로부터 사용자에게 유지되어야 한다. 흡연 물품은 기밀식의 개별적인 팩(pack)으로 포장될 수 있다.
흡연자가 시작 열 또는 산소에 의해 발열 성의 열 챔버 반응을 활성화시킬 시에, 본 발명에 따른 흡연 물품은 바로 사용되기 위해 준비된다. 열 챔버의 온도는 담배의 휘발성 온도까지 빠르게 상승하고, 담배의 니코틴 및 향 및/또는 담배에 첨가된 방향제들을 휘발시킨다. 필터를 통해 담배를 빨아들일 시에, 흡연자는 담배의 휘발된 니코틴 및 향을 감지할 수 있고, 연기 없는 흡연 경험을 가질 수 있다. 열 챔버는 담배의 성분들을 휘발시키기 위해 충분하게, 그리고 빠르게 열을 생성하면서, 몇 분 동안 바람직한 휘발 영역에서 온도를 유지시킨다. 흡연 물품 및 그의 열 챔버는 구조물 및 동작에 있어, 간단하다. 화합물들을 물과 결합시키는 것, 예를 들면, 열 챔버에 물을 주입시키는 것, 개별적인 액체 캡슐을 제거하는 것 또는 수화 염(hydrous salts)을 사용하는 것은 열 챔버에서 에너지의 생성에는 필요 없다. 취급될 시에, 흡연 물품은 담배, 또는 시가(cigar)와 같은 실제 흡연 물품과 동일하게 느껴지고, 동일한 외형을 가진다. 게다가, 흡연 물품은 우수한 저장 내구성을 가진다. 흡연 물품의 반응 생성물은 유독하지 않고, 보통 가정용 쓰레기로 안전하게 처리될 수 있다.
도 1은 측면으로부터 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 흡연 물품을 도시하고,
도 2는 측면으로부터 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 제 2 흡연 물품을 도시하고,
도 3은 측면으로부터 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 제 3 흡연 물품을 도시하고,
도 4는 본 발명에 따른 흡연 물품의 단면을 도시하고,
도 5는 시간에 따른 열 챔버에서의 화합물들 효과, 및 열률(heating rate), 최대 온도 및 온도 변화들에 관한 이들의 중량비를 도시하고,
도 6은 측면으로부터 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 제 4 흡연 물품을 도시하고,
도 7은 측면으로부터 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 제 5 흡연 물품을 도시하고, 그리고
도 8은 측면으로부터 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 제 6 흡연 물품을 도시한다.
도 1에 따른 흡연 물품(1)은 담배로 형성된다. 흡연 물품은 실질적으로 바로 형상된 열원(2)을 포함하고, 상기 열원은 담배(3)의 층에 의해 둘러싸인 밀폐된 열 챔버이다. 흡연 물품의 일 말단에서는 흡입 저항부(4)가 있고, 상기 흡입 저항부는 보통 필터이다. 열원(2)은 발열 반응, 바람직하게는 산화성 금속(Fe) 및 강한 산소를 함유하는 산화제(KMnO4)를 제공하는 화합물들을 포함한다. 열 챔버의 화합물들은 불활성 충전재에서 존재할 수 있다. 흡연 물품(2)은 담배 종이(7)로 코팅된다.
도 2에 따른 흡연 물품(1)에서, 담배(3)는 바-형상으로 밀폐된 열원(2)에 의해 둘러싸인다. 다른 관점에서, 흡연 물품은 상술된 것과 비슷하다.
도 3 및 도 4의 흡연 물품(1)에서, 열 축적층(5)은 열원(2)과 담배(3)의 층 사이에서 배치되어, 열을 더 안정적으로 방출하고, 원하는 담배의 휘발 영역에서 더 오랜 시간 동안 온도를 유지시킬 수 있다. 열 축적층(5)은 예를 들면, 알루미늄과 같은 금속을 포함하는 층이다. 또한, 담배(3)의 층은 열 절연층(6), 예를 들면, 열을 전도하는 성능이 낮아서 담배가 손에서 너무 뜨겁게 느끼지 않도록 하는 폴리스티렌에 기반한 물질로 코팅된다.
열 챔버의 물질이 열 전도성을 가지고, 그리고/또는 열 챔버의 반응이 담배의 휘발 온도를 초과하는 열을 생성하는 경우, 열 축적층(5) 대신에, 상기 층의 위치에서, 또는 상기 층에 관련하여 열 절연층이 배치될 수 있다.
대안적으로, 도 3 및 4에 따른 흡연 물품에서, 열원(2)은 담배(3)의 위치에서 배열될 수 있고, 열원(2)의 위치에서 담배(3)가 배치될 수 있다. 이 경우에서, 담배는 열원에 의해 둘러싸이고, 열 축적층(5)은 이들 사이에서 배치된다. 게다가, 열원은 열 절연층(6)에 의해 코팅된다.
도 6에 따른 흡연 물품(1)에서, 바-형상을 한 열원(2)은 나선형으로 휘어지고, 열원은 담배(3)에 의해 둘러싸인다. 더 긴 열 챔버는 원하는 휘발 영역에서 온도가 더 길게 유지되도록 한다.
도 7에 따른 흡연 물품(1)에서, 바-형상을 한 열원(2)은 형태에 따라 접어지고, 열원은 담배(3)에 의해 둘러싸인다. 흡연 물품의 일 말단에 있는 흡입 저항부(4)와, 담배(3) 및 열 챔버(2)를 형성하는 부분 사이에는 냉각부(8)가 있고, 상기 냉각부는 흡연 물품보다 단면이 작고, 이를 통하여 담배로부터 휘발되어 나아가는 연기를 가라앉게 하여, 인출된 연기의 양을 감소시키고, 그로 인해, 흡연 물품의 사용 시간은 연장된다. 냉각부(8)는 보통 열 저항 플라스틱으로 구성된다. 냉각부(8)를 둘러싼 부분(9)은 보통 공기를 함유한다.
냉각부(8)의 단면은 흡연 물품과도 동일할 수도 있고, 그와 같은 경우, 냉각부는 사용자에게 적합하도록 담배로부터 휘발되는 연기를 단지 가라앉게 한다.
도 8에 따른 흡연 물품(2)에서, 열 챔버(3)는 3 개의 바-형상을 한 열 챔버들을 결합함으로써, 형성된다. 더 긴 열 챔버는 사용 시간을 더 길게 제공한다.
예 1
발열 반응 상의 열 챔버의 화합물들, 시작 물질들의 효과는 실험들에서 테스트되었다. 서로 다른 시작 물질들의 중량비들은 테스트들에서 사용되어, 시간의 경과에 따른 열률, 최대 온도 및 온도 변화에 대하여 이들의 효과를 확보했다. 열 테스트들은 30/70 및 70/30의 중량비로 과망간산칼륨 및 철의 반응으로 실행하였다. 1.Og의 시작 물질 혼합은 테스트에서 사용되었다. 반응은 알루미늄관 또는 유리관에 시작물질을 위치시킴으로써 실행되었고, 그 후에, 반응은 전기 퓨즈(electric fuse)에 의해 활성화되었다. 온도는 관에 부착된 열전 소자에 따라 수행된다.
관은, 공간이 파인 컷 담배에 대해 남아있는 방식으로 하여, 보통-크기의 담배의 파인 컷 담배(fine cut tobacco) 부분 내부에 끼워 맞춰지게 된다. 알루미늄 및 유리 관들의 내부 직경 및 외부 직경, 및 벽 두께는: Al 4.75mm, 4.05mm 및 0.35mm: 유리 5.06mm, 3.06mm 및 1mm이다. 관 길이는 55mm이고, 이는 필터를 가진 회전 기계 장치에 적합하다.
실행된 열 테스트들의 결과들은 도 5에서 도시된다.
결과들은, 모든 테스트들에서의 온도가 20 초 미만에서 담배의 최적 휘발 영역에 상승된다는 것을 나타낸다.
70/30% KmnO4/Fe의 중량비는, 특히, 싸는 것으로서 종이를 사용하길 의도하는 경우에서, 온도를 너무 높게 분명하게 생성한다. 이 중량비는 절연층의 사용을 필요로 한다.
30/70% KmnO4/Fe의 중량비는 유리관, 알루미늄관 및 절연된 유리 관에서 비교된다. 결과들에 따라서, 유리관은 알루미늄관보다 열을 더 길게 유지시키고, 최대 온도는 약 50℃ 까지 더 높게 상승된다.
박막 원단(thin fabric)에 의해 덮인 알루미늄 호일(aluminum foil)로 유리관을 절연시키면, 최대 온도에 이르는 시간을 몇 십초(a few dozen seconds) 동안 연기할 수 있다. 휘발 영역에 이르는 것은 약 10 초까지 연기되지만, 그러나, 온도는 절연이 되지 않은 관보다 2.5 배 더 길게, 즉, 약 2 분 동안 이 영역 상에서 유지된다.
예 2
무연 흡연 물품의 기능성은 실험에서 테스트된다. 절연된 유리관은 열 챔버 구조물로 사용된다. 구조물은 예 1과 유사하다. 알루미늄 호일 및 원단에 의해 형성된 절연층의 두께는 0.56mm이다.
과망간산칼륨 및 철(30/70)의 혼합물의 1.Og은 열 챔버로 도입된다.
흡연 물품은 담배 종이, 필터 및 담배 파인 컷을 가진 회전 기계 장치에 열 챔버를 위치시킴으로써, 그리고 흡연 물품을 회전시킴으로써 생성된다.
반응 시작 열은 와이어에 전기 전류를 전도시킴으로써 가열된 저항 와이어에 의해 흡연 물품에 도입된다.
테스트 후에, 흡연 물품을 육안으로 검사하고, 타르가 담배와 종이면 상에서 분리된지를 관측한다. 열 챔버 반응이 파인 컷 담배와 성분이 분리된지를 필터로부터 육안으로 알 수 있다. 테스트 후에 개방할 경우, 담배의 파인 컷 담배의 연소 및 검게 그을린 것을 관측할 수 없다
테스트는 고안된 열 챔버 성분 및 구조물에 의해 흡연 물품의 담배로부터 담배 향 및 니코틴을 휘발시킬 수 있다는 것을 증명했다.
예 3
본 발명에 따른 무연 흡연 물품, 보통의 담배 및 판매용의 무연 흡연 물품의 휘발성 요소들: 니코틴, 일산화탄소(CO) 및 타르를 분석하는 것을 포함한다. 예 2에 따른 흡연 물품은 무연 흡연 물품으로서 사용되고, 그리고 보통 담배로서는 필립 모리스 "골드(Gold)" 말보로(Marlboro)가 사용된다. Woodleaf Corporation brand Aeros에 따른 흡연 물품은 판매용 무연 참조 흡연 물품으로 사용되고, 이는 양 말단들에서 봉합되고, 니코틴 및 담배 향을 포함한 매트릭스(matrix)를 함유한 플라스틱 관을 기반으로 한다. 흡연자는 플라스틱 관의 말단들을 제거하고, 관을 통하여 공기를 빨아들일 시에 니코틴 및 담배 향은 흡연자의 입 및 기관들 내로 방출된다.
니코틴 및 타르 성분은 GC-MS-장치에 의해 판별되고, 이산화탄소는 GC-TDC-장치에 의해 판별된다. 2 개의 대등한 분석 평가(parallel assays)는 담배에 대해 실행된다. 본 발명(SAI)에 따른 흡연 물품의 결과는 보통의 담배에서 파인 컷 담배의 양에 기준화된다(scaled). 결과물은 표 1에 정리되어 있다.
SAI Marlboro Aeros
니코틴(mg) 0.125 1.7 ± 0.5 < 0.1
-표시 0.6 0.05
타르(mg) - 9.4 ± 0.3 -
-표시 8.0
일산화탄소(mg) 0.5 12.0 ± 0.7 -
-표시 9.0
본 발명은 상술된 대표적인 실시예들에 단지 한정되지는 않는다; 대신에, 청구항에 의해 정의된 독창적인 생각의 권리 범위 내에서는 많은 변형들이 가능하다.

Claims (23)

  1. 담배, 흡입 저항부, 상기 담배와 관련된 화학 열원을 포함하는 흡연 물품에 있어서,
    상기 열원은 하나의 연속적인 체적에 의해 형성된 열 챔버를 포함하고, 상기 열원은 외부 열 및/또는 산소 자극에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 챔버는 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열 챔버는 열을 생성할 수 있는 화합물들을 함유하는 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물들은 Fe, Al, Mg, Li, Co, Pt, Pd, Cu, Si와 같은 금속/금속들, 및/또는 강한 산소를 함유하는 산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 챔버의 물질은 중합체-, 종이-, 천연 섬유-, 세라믹-, 유리-, 및/또는 금속에 기반한 물질인 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 챔버에는 열 절연층 및/또는 축적층이 구비되는 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 챔버의 화합물들은 철 및 과망간산칼륨을 포함하고, 이들의 반응은 열에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 과망간산칼륨과 상기 철 사이의 중량비는 5/95 내지 95/5, 바람직하게는 25/75 내지 50/50, 더 바람직하게는 30/70의 범위로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 챔버의 화합물들은 Fe, Na2S, C 및 CaO를 포함하고, 이들의 반응은 산소에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡입 저항부는 필터인 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품은 시작 열 제공 소자(starting heat providing element)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시작 열 제공 소자는 뇌관, 저항 와이어, 퓨즈 및/또는 점화 테이프(firing tape)인 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품은 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 챔버는 상기 담배에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 담배는 상기 열 챔버에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 흡연 물품.
  16. 흡연 물품을 생성하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    화합물들을 결합시키고 열 챔버 내부에 상기 화합물들을 둘러싸이게 함으로써, 열 챔버를 형성하는 단계,
    상기 열 챔버에 담배의 층을 접촉시키는 단계,
    상기 흡연 물품의 일 말단에 흡입 저항부를 배치하는 단계, 및
    상기 담배의 층에 접촉된 열 챔버를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 열 챔버와 상기 담배 사이에는 열 절연층 및/또는 축적층이 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    코팅되기 전에, 또는 상기 코팅과 관련되기 전에, 상기 담배 또는 상기 열 챔버 상에는 절연층이 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅되기 전에, 또는 상기 코팅과 관련되기 전에, 상기 흡연 물품의 일 말단에는 냉각부가 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 냉각부는 흡입 저항부와 담배 사이에서 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 흡연 물품을 생성하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    화합물들을 평면 구조물 상에 고정시키는 단계,
    관형 구조물을 형성하기 위해 상기 구조물을 회전시키는 단계(rolling),
    상기 관형 구조물 내부 또는 외부에 담배를 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 평면 구조물은 담배 종이, 절연층 또는 열 축적층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    보호막, 절연층 및/또는 축적층은 상기 화합물들 상에서 배치되고, 바람직하게는 적층에 의해 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
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