KR20100123832A - 인화성 특성을 감소시키기 위해 랩퍼상에 처리된 영역을 갖는 흡연 용품 - Google Patents

인화성 특성을 감소시키기 위해 랩퍼상에 처리된 영역을 갖는 흡연 용품 Download PDF

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Abstract

인화성 특성이 감소된 흡연 용품이 개시된다. 상기 흡연 용품은 셀룰로즈 섬유 및 필러 파티클을 함유하는 페이퍼 랩퍼를 포함한다. 상기 페이퍼 랩퍼는 필러 파티클이 랩퍼의 두께에 걸쳐 농도 구배를 형성하도록 형성된다. 보다 구체적으로, 반대 표면에 존재하는 필러 파티클의 농도에 비해 제 1 표면에 보다 높은 농도의 필러 파티클이 존재한다. 본 발명에 따르면, 인화 감소 조성물은 상기 제 1 표면에 적용된다. 이러한 방식으로, 보다 균일한 특성을 갖는 처리된 영역이 형성된다.

Description

인화성 특성을 감소시키기 위해 랩퍼상에 처리된 영역을 갖는 흡연 용품{Treated areas on a wrapper for reducing the ignition proclivity characteristics of a smoking article}
본 출원은 2008년 2월 22일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 제 61/030,740호를 기초로 하며, 이를 우선권 주장한다.
흡연 용품의 인화성, 또는 불을 붙인 흡연 용품과 접촉하는 표면을 인화시키는 흡연 용품의 경향을 감소시키는 랩퍼(wrapper)를 갖는 담배를 제조하기 위한 관심이 담배 산업에서 증대되고 있다. 가연 재료와 접촉하는 연소중인 담배에 기인한 화재가 보고되고 있다. 담배 산업에서는 접촉시에 가구, 침구 등에 사용된 표면 및 재료를 인화시키는 담배 또는 다른 흡연 용품의 경향을 감소시키기 위한 타당한 관심이 존재한다.
따라서, 가연 재료상에 떨어지거나 또는 자유 연소 상태에 놓여질 때 자기 소화되는 경향을 갖는 것은 흡연 용품, 특히 담배의 바람직한 특징이다.
담배 산업에서는, 담배 랩퍼가 담배의 연소 특성에 중요한 영향을 미칠 수 있다는 것이 오랫동안 인식되어 왔다. 이와 관련하여, 담배의 바람직한 자기 소화 경향을 달성하기 위하여, 또는 달리 말하면 담배의 인화성 특성을 감소시키기 위하여 담배 랩퍼를 변화 또는 개질시키려는 다양한 시도들이 당업계에서 행해져 왔다.
종래 기술에는 담배 종이에 막 형성 용액을 도포하여 종이 투과도를 감소시키고 연소 속도를 조절하는 것이 기재되어 있다. 이들 물질이 담배의 길이를 따라 불연속 영역에 도포될 경우 담배는 감소된 기재 인화 경향을 나타내고, 자기 소화되는 경향을 나타내는 것으로 나타났다.
예를 들어, 본원에 참고로 인용된 피터슨(Peterson)의 미국 특허 제 5,878,753호 및 호탈링(Hotaling) 등의 미국 특허 제5,820,998호, 크래커(Kraker)의 미국 특허 제 6,779,530호, 및 피터슨(Peterson)의 미국 특허 제 6,725,867호에는 막 형성 수용액으로 처리하여 인화성을 감소시킨 흡연 용품 랩퍼가 기재되어 있다. 또한 본원에 참고로 인용된 피터슨의 미국 특허 제5,878,754호에는 비수성 용액 중에 용해된 용매 가용성 중합체의 비수성 용액으로 처리하여 인화성을 감소시킨 흡연 용품 랩퍼가 기재되어 있다.
비록 당업계에서 많은 개선이 이루어졌지만, 인화성 특성이 감소된 흡연 용품을 제조하기 위한 개선된 방법에 대한 요구가 여전히 존재한다. 예를 들어, 제조자들에게 대면된 한 도전은 균일한 특성을 갖는 불연속 영역을 생성하는 능력이다. 이와 관련하여, 페이퍼 랩터상에 처리된 영역을 형성하는 방법으로서, 각 랩퍼상의 처리된 영역 및 랩퍼로부터 랩터까지의 처리된 영역은 이들의 특성 및 특징에 기본적으로 변화를 주지 않는 방법이 현재 요구된다. 처리된 영역의 특성을 조절할 수 있는 방법은 보다 예측가능한 연소 특성을 갖는 흡연 용품의 형성을 이끌 것이다.
개요
본 발명은 일반적으로 인화성이 감소된 흡연 용품용 페이퍼 랩퍼 및 상기 랩퍼를 제조하는 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 일 구현으로, 상기 페이퍼 랩터는 셀룰로즈 섬유 및 필러 파티클로부터 제조될 수 있다. 상기 셀룰로즈 섬유는 예를 들어, 아마 섬유, 연목 섬유, 경목 섬유 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 한편, 상기 필러 파티클은 칼슘 카보네이트와 같은 어느 적절한 필러 파티클 또는 마그네슘 산화물 및/또는 티타늄 이산화물과 같은 금속 산화물과 같은 어느 적절한 필러 파티클을 포함할 수 있다. 상기 필러 파티클은 페이퍼 랩퍼내에 약 10-50중량%의 양으로, 예컨대 약 20-40중량%로 존재할 수 있다.
상기 페이퍼 랩퍼는 제 1 표면 및 제 2의 반대 표면을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 페이퍼 랩퍼는 상기 필러 파티클이 페이퍼 랩퍼의 두께에 걸쳐 농도 구배를 형성하도록 형성된다. 구체적으로, 제 2 표면에 존재하는 필러 파티클의 농도에 비해 제 1 표면에 보다 높은 농도의 필러 파티클이 존재한다. 예를 들어, 일 구현으로, 약 65중량%이상, 예컨대 약 75중량%이상, 예컨대 약 80중량%이상의 필러 파티클이 상기 랩퍼내에서 상기 랩퍼의 중앙과 제 1 표면의 사이에 함유된다. 이러한 방식으로, 제 1 표면은 일반적으로 제 2 표면보다 매끄럽다. 예를 들어, 제 1 표면은 약 600미만의 셰필드 평활도, 예컨대 550미만, 예컨대 500미만, 예컨대 450미만, 예컨대 400미만, 예컨대 350미만, 예컨대 300미만, 예컨대 250미만, 예컨대 200미만의 셰필드 평활도를 가질 수 있다.
적어도 하나의 처리된 영역은 페이퍼 랩퍼의 제 1 표면상에 위치한다. 처리된 영역은 페이퍼 랩터를 포함하는 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시키는 인화 감소 조성물을 포함한다. 상기 인화 감소 조성물은 예를 들어, 알기네이트, 구아검, 펙틴, 폴리비닐 알코올, 셀룰로즈 유도체, 전분 유도체 또는 이의 혼합물과 같은 필름-형성 물질을 함유할 수 있다.
보다 높은 농도의 필러 파티클을 갖는 페이퍼 랩퍼의 표면상에 상기 처리된 영역을 형성함으로써, 다양한 이득 및 잇점이 획득될 수 있다. 예를 들어, 상기 필러 파티클의 존재는 보다 매끄러운 표면을 생성할 수 있으며, 이는 특히 인쇄 공정 도중에 인화 감소 조성물을 받기에 보다 우수한 표면을 제공한다. 궁극적으로, 처리된 영역은 보다 균일한 특성을 갖도록 형성된다. 예를 들어, 상기 처리된 영역은 약 27%미만의 편차의 투과도 계수, 예컨대 약 25%미만, 예컨대 약 23%미만, 예컨대 약 20%미만의 편차의 투과도 계수를 가질 수 있다.
상기 처리된 영역은 또한 상대적으로 높은 평균 투과도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 밴드내의 투과도는 약 16 코레스타이상, 예컨대 약 20 코레스타이상, 예컨대 약 24 코레스타이상일 수 있다.
예기치 않게, 일부 적용에서 본 발명에 따라 제조된 페이퍼 랩퍼를 포함하는 흡연 용품이 감소된 일산화탄소 운반을 갖는 것으로 또한 발견되었다. 예를 들어, 일 구현으로, 본 발명에 따라 제조된 흡연 용품은 예컨대 약 14mg미만, 예컨대 약 15mg미만과 같이 약 15.5mg미만의 일산화탄소 운반을 가질 수 있다.
상기 페이퍼 랩터상에 형성되는 처리된 영역은 예컨대 약 3cm-1과 같이 약 5cm-1미만의 연소 방식 지수를 가질 수 있다. 페이퍼 랩퍼를 포함하는 흡연 용품은 예컨대 적어도 약 90%와 같이 적어도 약 75%의 ASTM 시험번호 E2187-04 통과율을 가질 수 있다. 상기 흡연 용품은 또한 예컨대 약 25%미만과 같이 약 50%미만의 "자유 대기 자기 소화"(FASE) 비율을 가질 수 있다.
본 발명은 또한 흡연 용품용 페이퍼 랩퍼를 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 셀룰로즈 섬유와 필러 파티클의 수성 서스펜션으로부터 페이퍼 웹을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 수성 서스펜션은 필러 파티클이 페이퍼 웹의 두께에 걸쳐 농도 구배가 형성되는 방식으로 적어도 하나의 다공성 표면상에 증착되고 배수된다. 예를 들어, 상기 페이퍼 웹은 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함할 수 있다. 웹 형성 도중에 제 2 표면은 다공성 표면과 대면할 수 있다. 배수 후, 제 2 표면에 필러 파티클의 농도에 비해 보다 높은 농도의 필러 파티클이 제 1 표면에 존재할 수 있다. 필요에 따라, 건조는 흡입력 하에 일어날 수 있으며, 이는 또한 필러 파티클의 농도 구배 형성시 도움을 줄 수 있다.
상기 페이퍼 웹이 형성되면, 상기 웹은 건조될 수 있으며, 인화 감소 조성물이 상기 페이퍼 랩퍼상의 불연속 영역에 적용될 수 있다. 상기 웹은 예를 들어, 하나 이상의 가열 드럼에 걸쳐 통과되어 건조될 수 있다. 상기 인화 감소 조성물은 인쇄 또는 분무와 같이 어느 적절한 기술을 이용하여 페이퍼 랩퍼에 적용될 수 있다. 상기 페이퍼 랩퍼상에 인쇄되는 경우, 상기 조성물은 플렉소그래픽 프린터 또는 그라비어 프린터를 이용하여 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 견지들은 이하 보다 상세히 설명된다.
당 기술분야의 숙련자에 대한 본 발명의 최상 방식을 포함하는 본 발명의 전체적이며 실행가능한 설명이 첨부된 도면을 참고로 하여 명세서의 나머지 부분에 보다 상세히 기술된다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 흡연 용품의 투시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 흡연 용품의 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 페이퍼 웹 제조 방법의 일 구현의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 페이퍼 랩퍼를 처리하는 시스템이다.
본 발명의 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소들을 나타내는 것으로 의도된다.
이제 본 발명의 실시태양들을 상세하게 살펴보고, 그의 하나 이상의 예를 이하에 기재한다. 각 예는 본 발명의 제한이 아닌, 본 발명의 설명의 방식으로 제공된다. 사실, 본 발명의 범주 또는 사상에서 벗어나지 않으면서 본 발명에 다양한 변형 및 변화를 행할 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 일 실시양태의 일부분으로 예시되거나 또는 설명된 특징부가 다른 실시양태에 사용되어 추가의 실시양태를 만들 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 이들의 등가물의 범주 내에 속하는 이러한 변형 및 변화들을 포함하는 것을 의도한다.
본 발명을 설명할 목적으로, 본 발명의 실시양태 및 원리들이 담배와 관련하여 논의될 것이다. 그러나, 이것은 단지 본 발명을 설명하려는 목적이며 본 발명을 단지 담배로 한정하는 것을 의미하지는 않는다. 임의의 적합한 유형의 흡연 용품이 본 발명의 범주 및 사상 내에 속한다.
본 발명은 인화성 조절 특성이 개선된, 흡연 용품 및 흡연 용품용 랩퍼에 관한 것이다. "인화성"은 연소되는 담배가 가연성 기재상에 떨어지거나 또는 다른 방식으로 놓여질 경우 가연성 기재를 인화시키는 흡연 용품 또는 담배의 경향의 척도이다. 담배의 인화성에 대한 시험은 NIST(National Institute of Standards and Technology)에 의해 확립되어 있고, 일반적으로 "모크 업(Mock-up) 인화 시험"이라 지칭된다. 이 시험은 연소되는 담배를 가연성 시험 직물상에 위치시키고, 시험 직물을 인화시키는지, 직물의 보통의 목탄 라인(char line)을 넘어서 시험 직물을 연소시키는지, 직물을 인화시키지 않고서 그의 전체 길이가 연소되는지 또는 시험 직물을 인화시키거나 그의 전체 길이가 연소되기 전에 자기 소화되는지에 대한 담배의 경향을 기록하는 것을 포함한다.
인화성에 대한 다른 시험은 10층의 여과지를 사용하는 ASTM 시험 번호 E2187-04인 "담배 소화 시험"으로 지칭된다. 담배 소화 시험에서는, 불을 붙인 담배를 10층의 여과지에 위치시킨다. 담배가 자기 소화되는 경우, 담배는 시험을 통과한다. 그러나, 담배가 여과지 상에서 그의 단부로 모두 연소되는 경우, 담배는 시험을 통과하지 못한다. 본 발명에 따라서 제조된 흡연 용품은 이들 시험 중 하나 또는 둘 모두를 통과하도록 고안될 수 있다.
상기 시험들 이외에, 인화성 특성이 감소된 흡연 용품은 또한 전형적으로 "자유 대기 자기 소화" (FASE)에 대해 시험된다. 자유 대기 자기 소화 시험 동안, 흡연 용품은 흡입되지 않고 인접 표면 상에 위치되지 않으면서 (핀으로 고정되면서 배기 후드 내의) 자유 대기에서 연소하게 된다. 대부분의 분야에서, 흡연 용품은 자유 대기에서 연소되게 둘 경우 자기 소화되지 않으면서 모크 업 인화 시험 또는 담배 소화 시험을 통과하는 것이 바람직하다. 따라서, 보다 낮은 FASE 비율이 바람직하다. 본 발명의 원리에 따라서 구성된 흡연 용품은, 인접 표면상에 위치될 경우 자기 소화되게 구성되며, 여전히 상대적으로 낮은 FASE 비율을 갖는 이점이 있다.
과거에, 본 발명자들은 감소된 인화성 특성을 갖는 흡연 용품에 관한 다양한 특허들을 획득하였다. 예를 들어, 랩퍼상에 처리된 불연속 영역을 형성하는 필름 형성 조성물로 처리된 페이퍼 랩퍼가 미국 특허 제 6,779,530호 및 제 6,725,867호에 개시되어 있으며, 이는 모두 본원에 참고문헌으로 인용된다.
'530 특허 및 '867 특허 모두에서, 필름-형성 조성물은 일 구현으로 원주형 횡단면 밴드로서 적용되는 것으로 기술되어 있다. 상기 밴드는 담배의 길이에 따라 담배 랩퍼상에 서로 이격된다. 두 특허에는 처리된 영역이 담배 필터에 인접하도록 페이퍼 랩퍼의 외부 표면 또는 페이퍼 랩퍼의 내부 표면에 필름 형성 조성물을 적용하는 것으로 기술되어 있다.
그러나, 대부분의 상업적 적용시, 상기 처리된 영역은 페이퍼 랩퍼의 내부 표면에 적용되었다. 상기 밴드는 이들의 가시성을 감소시키기 위해 내부 표면에 적용되었다. 그러나, 본 발명자들은 만일 처리된 영역이 흡연 용품의 겉 표면을 형성하는 페이퍼 랩퍼의 내부에 적용된 경우 이하 보다 상세히 설명되는 바와 같이 다양한 유익성 및 잇점이 획득될 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 또한 필름-형성 조성물과 같은 인화 감소 조성물을 받기에 특히 매우 적합한 페이퍼 랩퍼의 구성에 관한 것이다. 상세하게, 상기 페이퍼 랩퍼는 하나 이상의 필러와 함께 셀룰로즈 섬유를 함유한다. 본 발명에 따라, 상기 필러는 필러 파티클이 랩퍼의 두께에 걸쳐 농도 구배를 형성하도록 페이퍼 랩퍼내로 편입된다. 따라서, 페이퍼 랩퍼는 반대 표면에서의 필러 파티클 농도에 비해 제 1 표면에서 더 높은 농도의 필러 파티클을 갖도록 형성된다. 제 1 표면에서 상대적으로 높은 농도의 필러 파티클을 가짐으로써, 제 1 표면은 일반적으로 반대 표면보다 매끄러우며, 이에 따라 랩퍼상에 처리된 영역을 형성하는 인화 감소 조성물을 받기에 보다 적합하다.
예를 들어, 본 발명자들은 상대적으로 높은 농도의 필러 파티클을 갖는 페이퍼 랩퍼의 표면에 인화 감소 조성물을 적용함으로써 상기 랩퍼상에 처리된 영역의 특징 및 특성이 보다 잘 조절될 수 있음을 발견하였다. 또한, 각 처리된 영역내에서 보다 균일한 특성이 획득될 수 있으며, 처리 영역에 걸쳐 보다 균일한 특성이 획득될 수 있다. 처리된 영역의 균일성을 향상시킴으로써, 상기 페이퍼 랩퍼가 편입된 흡연 용품은 감소된 인화 특성 및 자유 대기 자기 소화에 대한 시험시 보다 예측가능한 결과를 나타낸다.
예를 들어, 본 발명에 따라 제조된 처리 영역은 향상된 편차의 투과도 계수를 나타내었다. 특히, 본 발명에 따라 제조된 처리 영역은 일 구현으로, 예컨대 약 21%미만, 예컨대 약 23%미만, 예컨대 약 25%미만, 예컨대 약 27%미만과 같이 약 30%미만의 편차의 투과도 계수를 가질 수 있다.
본 발명에 적용되는 처리된 영역은 처리된 영역이 흡연 용품내에 함유된 담배 필러와 대면하도록 페이퍼 랩퍼의 내부 표면에 적용될 수 있다. 택일적으로, 상기 처리된 영역은 흡연 용품의 겉표면에 위치하도록 페이퍼 랩퍼상에 형성될 수 있다. 처리된 영역이 겉표면에 적용될 경우 실제로, 상술한 바와 같이, 다양한 다른 유익성 및 잇점이 획득될 수 있다.
예를 들어, 알기네이트를 포함하는 필름 형성 물질과 같은 다수의 인화 감소 조성물은 보다 높은 온도에서 열 분해된다. 그러나, 처리된 영역이 흡연 용품의 겉표면상에 위치할 경우, 처리된 영역은 처리된 영역이 흡연 용품의 내부 표면상에 위치한 경우보다 낮은 온도에 노출된다. 보다 높은 온도에 노출될 경우, 인화 감소 조성물은 보다 빠르게 열 분해되고 효과가 감소하는 경향을 가질 수 있다. 그러나, 흡연 용품의 외부 표면상에 처리된 영역을 위치시킴으로써, 처리된 영역은 보다 낮은 온도에 노출되고, 이에 따라 자기 소화시 보다 우수한 효과를 가질 수 있으며, 이는 흡연 용품은 인접 표면에 놓여질 경우 흡연 용품이 가져야하는 특성이다. 예를 들어, 페이퍼 랩퍼의 내부 표면과 페이퍼 랩퍼의 외부 표면간의 온도차는 흡연 용품 연소시 150℉이상일 수 있다.
본 발명자들은 또한 처리된 영역을 페이퍼 랩퍼의 외부 표면상에 위치시키는 것이 실제로 메인스트림 연기에서 보다 낮은 일산화탄소 수준을 이끄는 것을 예기치 않게 발견하였다. 알려지진 않았으나, 페이퍼 랩퍼를 통한 가스의 확산성은, 만일 처리된 영역이 랩퍼의 외부 표면에 적용될 경우 랩퍼의 내부 표면에 적용되는 경우보다 증가되는 것으로 여겨진다. 보다 높은 확산성을 가짐으로써, 흡연 용품이 피워짐에 따라 흡입되는 대신에 보다 많은 양의 일산화탄소가 랩퍼를 통해 빠져나갈 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따라 제조된 담배는 메인스트림 연기에 예컨대 약 14mg미만, 예컨대 약 14.5mg미만, 예컨대 약 15mg미만과 같이 약 15.5mg미만의 일산화탄소를 가질 수 있다. 즉, 페이퍼 랩퍼의 외부 표면에 상기 인화 감소 조성물을 적용함으로써, 일산화탄소 운반은 페이퍼 랩퍼의 내부 표면에 상기 인화 감소 조성물이 적용된 경우에 비해 예컨대 약 10%이상과 같이 약 5%이상 감소될 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따라 제조된 페이퍼 랩퍼는 필러 파티클과 함께 셀룰로즈 섬유를 함유한다. 상기 셀룰로즈 섬유는 예를 들어, 아마 섬유, 연목 섬유, 경목 섬유 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 필요에 따라 페이퍼 웹의 특성을 바꾸기 위해, 다양한 셀룰로즈 섬유 혼합물이 사용될 수 있으며, 섬유가 정제되는 정도가 또한 달라질 수 있다.
상기 페이퍼 웹내로 편입되는 필러 파티클은 특정 적용에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 어느 적절한 필러가 사용될 수 있다. 상기 필러는 예를 들어, 칼슘 카보네이트 파티클 또는 금속 산화물 파티클일 수 있다. 적절한 금속 산화물 파티클은 마그네슘 산화물 파티클 또는 티타늄 이산화물 파티클을 포함한다. 상기 페이퍼 웹에 첨가되는 총 필러 적재량은 예컨대 약 20-40중량%와 같이, 약 10-50중량%일 수 있다.
상기 페이퍼 랩퍼의 두께에 걸쳐 필러 파티클의 농도 구배를 형성하기 위해, 어느 적절한 기술 또는 방법이 이용될 수 있다. 일 구현으로, 예를 들어, 상기 페이퍼 랩퍼는 웨트-래이드 제지공정으로 형성될 수 있다. 페이퍼 랩퍼의 형성 도중에, 랩퍼는 원하는 필러 파티클 농도 구배가 형성되도록 하는 다양한 힘에 적용될 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 제지 시스템의 일 예시적 구현이 보여진다. 도시된 바와 같이, 제지 시스템은 셀룰로즈 섬유와 필러 파티클의 희석 수성 서스펜션을 받도록 형성된 헤드박스 30을 포함한다. 상기 헤드박스 30은 제 1 다공성 표면 32와 제 2 다공성 표면 34 사이에 수성 서스펜션을 주입하도록 형성된다. 나타낸 바와 같이, 제 1 다공성 표면 32 및 제 2 다공성 표면 34는 이음매없는 트래블링 컨베이어를 포함할 수 있다. 상기 컨베이어는 직물, 펠트 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다.
다공성 표면 26은 복수의 롤 36에 의해 지지되고 구동된다. 다른 한편, 다공성 표면 34는 복수의 롤 38에 의해 지지되고 구동된다. 다공성 표면 34와 관련하여 다공성 표면 32가 구동되는 속도는 특정 적용에 따라 달라질 수 있다. 일 구현으로, 예를 들어, 제 1 다공성 표면 32의 속도는 제 2 다공성 표면 34의 속도와 대략 동일할 수 있다.
상술한 바와 같이, 다공성 표면 32 및 34는 직물 및/또는 펠트와 같이 어느 다공성 물질로 제조될 수 있다. 직물로 구성되는 경우, 상기 직물은 금속 와이어 또는 중합 필라멘트를 포함할 수 있다. 다른 한편, 펠트는 일반적으로 부직 베이스 층을 포함한다. 일 구현으로, 예를 들어, 상기 다공성 표면 34는 상기 페이퍼 랩퍼를 형성하기 위해 상대적으로 매끄러운 표면을 제공하는 펠트를 포함할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 섬유와 필러 파티클의 수성 서스펜션이 제 1 다공성 표면 32와 제 2 다공성 표면 34 사이에 주입되면, 상기 수성 서스펜션은 형성 롤 40의 둘레 주위를 이동한다. 형성 롤 40은 임의적이지만, 존재하는 경우에 물이 수성 서스펜션으로부터 빠져나가도록 배수 롤을 포함한다. 일 구현으로, 상기 형성 롤 40은 페이퍼 웹 14을 형성하기 위해 상기 수성 서스펜션에 흡입력을 적용하는 진공 롤을 포함할 수 있다.
상기 형성 롤 40 후에, 제 1 다공성 표면 32는 제 2 다공성 표면 34로부터 분리 및 갈라진다. 상기 페이퍼 웹 14는 또한 다공성 표면 34상에 단독으로 하향 운반된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 다공성 표면 34와는 달리, 페이퍼 웹 14는 하나 이상의 진공 장치 42에 인접하여 놓여진다. 예를 들어, 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 제지 시스템은 3개의 진공 장치를 포함한다. 그러나 보다 많거나 적은 진공 장치가 포함될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
진공 장치 42는 페이퍼 웹 14에 흡입력을 가하고, 또한 다공성 표면 34를 통해 상기 웹을 더욱 배수시킨다. 본 발명에 따라, 형성 롤 40과 연결된 진공 장치 42는 필러 파티클이 페이퍼 웹 14내에 농도 구배를 형성하도록 한다. 구체적으로, 물에 부가적으로, 다공성 표면 34와 대면하는 페이퍼 웹 14의 측면은 필러 파티클 및 미세분이 없게된다. 따라서, 보다 적은 양의 필러 파티클이 다공성 표면 34와 대면하는 페이퍼 웹 14의 표면상에 존재한다. 다른 한편으로, 보다 높은 농도의 필러 파티클이 다공성 표면 34로부터 외면되는 페이퍼 웹 14의 표면상에 존재한다.
상기 페이퍼 웹 14에서 물이 배수된 후, 상기 페이퍼 웹은 또한 하향으로 운반되고 건조된다. 필요시, 하나 이상의 트랜스퍼 직물 또는 펠트 44가 상기 공정에 존재할 수 있다. 궁극적으로, 상기 페이퍼 웹 14는 건조 직물 46과 접촉되고 건조된다. 상기 페이퍼 웹은 어느 적절한 공정에 따라 건조될 수 있다. 도 3에 도시된 구현으로, 예를 들어, 페이퍼 웹 14는 하나 이상의 가열 드럼 48과 접촉된다. 도 3에서, 예를 들어, 3개의 가열 드럼 48이 연속적으로 존재한다. 그러나, 보다 많거나 적은 가열 드럼이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 상기 드럼은 어느 적절한 에너지 공급원을 이용하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 상기 드럼은 전기 저항을 통해 또는 스팀과 같이 드럼내에 뜨거운 유체를 순환시킴으로써 가열될 수 있다. 하나 이상의 가열 드럼 48은 실질적으로 페이퍼 웹 14를 건조시킨다.
상술한 바와 같이, 도 3에 나타낸 공정을 통해, 필러 파티클의 농도 구배가 페이퍼 웹의 두께에 걸쳐 형성된다. 예를 들어, 일 구현으로, 약 65중량%이상의 필러 파티클이 페이퍼 랩퍼에서 상기 랩퍼의 중앙과 상기 다공성 표면 34로부터 외면되는 상기 랩퍼의 표면 사이에 함유된다. 다른 구현으로, 예컨대 약 75중량%이상과 같이 약 70중량%이상의 필러 파티클이 상기 랩퍼의 중앙과 상기 다공성 표면 34와 접촉하지 않는 표면 사이에 함유된다. 상기 페이퍼 웹이 형성되면, 본 발명에 따라, 그 다음, 인화 감소 조성물이 보다 많은 양의 필러 파티클을 함유하는 페이퍼 랩퍼의 표면에 적용된다.
특히 유리하게, 보다 많은 양의 필러 파티클을 함유하는 페이퍼 랩퍼의 표면은 일반적으로 반대 표면보다 매끄럽다. 예를 들어, 보다 높은 농도의 필러 파티클을 함유하는 표면은 반대 표면보다 예컨대 적어도 약 8% 더 평활한, 예컨대 적어도 약 6% 더 평활한, 예컨대 적어도 약 4% 더 평활한 것과 같이, 적어도 약 2% 더 평활한 셰필트 평활도를 가질 수 있다. 보다 평활한 표면은 인화 감소 조성물을 받기에 더 잘 적응되며, 특히 상기 조성물이 페이퍼상에 인쇄되는 경우에 그러하다. 궁극적으로, 보다 평활한 표면은 처리된 영역의 보다 균일한 특성을 형성한다.
본 발명에 따라 제조된 페이퍼 랩퍼는 특정 적용에 기초하여 필요한 어느 적절한 투과도 및 평량을 가질 수 있다. 상기 페이퍼 랩퍼의 투과도는 예를 들어, 약 10-200 코레스타 유니트일 수 있다. 일부 적용에서, 상기 투과도는 약 15-55 코레스타 유니트일 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 구현으로, 상기 페이퍼 랩퍼의 초기 투과도는 상대적으로 높다. 예를 들어, 일 구현으로, 상기 페이퍼 랩퍼의 투과도는 약 60-110 코레스타 유니트일 수 있다. 다양한 구현으로, 예를 들어, 상기 페이퍼 랩퍼의 초기 투과도는 약 70 코레스타 유니트 이상, 약 80 코레스타 유니트 이상, 약 90 코레스타 유니트 이상, 또는 약 100 코레스타 유니트 이상일 수 있다.
담배 랩핑 페이퍼의 평량은 일반적으로 약 18-60gsm, 그리고 보다 특별하게 약 15-40gsm이다. 본 발명에 따른 랩핑 페이퍼는 이러한 어느 범위내로 제조될 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같은 페이퍼 웹이 형성되면, 인화 감소 조성물이 상기 웹의 일 측면에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현으로, 인화 감소 조성물은 상기 웹의 불연속 영역에 적용될 수 있으며, 이는 상기 웹을 포함하는 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시킨다.
일반적으로, 어느 적절한 인화 감소 조성물이 상기 페이퍼 웹 14에 적용될 수 있다. 일 구현으로, 예를 들어, 상기 인화 감소 조성물은 필름-형성 물질을 함유한다. 예를 들어, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 필름-형성 물질은 알기네이트, 구아검, 펙틴, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 에틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 및 카르복시메틸 셀룰로즈와 같은 셀룰로즈 유도체, 전분, 전분 유도체 등을 포함한다.
일 특정 구현으로, 상기 필름 형성 물질은 알기네이트를 포함할 수 있다. 일반적으로, 알기네이트는 패오피시애(Phaeophyceae) 갈조류에서 불용성 혼합 칼슘, 소디움, 포타슘 및 마그네슘 염으로 존재하는 산성 폴리사카라이드 또는 검의 유도체이다. 일반적으로 말하면, 이러한 유도체들은 다른 비율의 D-만누로닉산 및 L-글루로닉산으로 구성된 고분자량 폴리사카라이드의 칼슘, 소디움, 포타슘, 및/또는 마그네슘 염이다.
알긴산의 예시적인 염 또는 유도체는 암모늄 알기네이트, 포타슘 알기네이트, 소디움 알기네이트, 프로필렌 글리콜 알기네이트, 및/또는 이의 혼합물을 포함한다.
일 구현으로, 상대적으로 낮은 분자량의 알기네이트가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 알기네이트는 25℃의 3중량% 수용액으로 함유될 경우 약 500cP이하의 점도를 가질 수 있다. 보다 특별하게, 상기 알기네이트는 상기 조건에서 250cP이하의 점도, 특히 100cP이하의 점도, 그리고 일 구현으로 약 20-60cP의 점도를 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된, 점도는 브룩필트 LVF 점도계에 의해 측정된다. 이용될 수 있는 상업적으로 구입가능한 알기네이트는 KELGIN RL, MANUCOL LD 및 MANUCOL LB를 포함하며, 모두 ISP Corporation(FMC Corporation의 일부임)으로부터 상업적으로 구입가능하다.
상기의 보다 낮은 점도 수준에서, 알기네이트 조성물은 보다 높은 고형분 함량으로 형성될 수 있지만, 통상적인 기술을 사용하여 페이퍼 랩퍼에 조성물을 적용할 수 있게 하는 충분히 낮은 용액 점도로도 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따라서 제조된 알기네이트 용액의 고형분 함량은 약 6 중량％ 이상, 특히 약 10 중량％ 이상, 보다 특별하게는 약 10 중량％ 내지 약 20 중량％일 수 있다.
상기 고형분 수준에서, 본 발명에 따라 사용되는 알기네이트 조성물은 25℃에서 용액 점도가 약 250 cP 이상, 특히 약 500 cP 이상, 보다 특별하게는 약 800 cP 이상일 수 있고, 일 구현에서 약 1,000 cP를 이상일 수 있다. 일반적으로, 알기네이트 필름 형성 조성물의 용액 점도는 조성물이 종이에 적용되는 방식에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 조성물의 용액 점도는 조성물이 종이 상에 분무되거나 또는 종이 상에 인쇄되는지 또는 그렇지 않은지의 여부에 따라 조절될 수 있다.
다른 구현으로, 용도에 따라서 비교적 큰 분자량의 알기네이트를 사용할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 알기네이트는 25℃에서 3 중량％ 수용액으로 함유될 때 점도가 약 50O cP 이상일 수 있다.
하나 이상의 필름 형성 물질에 부가적으로, 상기 인화 감소 조성물은 또한 필요에 따라 연소 촉진제를 함유할 수 있다. 연소 촉진제의 예는 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일 구현으로, 연소 촉진제는 카르복실산의 염을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 예를 들어, 연소 촉진제는 아세트산염, 시트르산염, 말산염, 락트산염, 타르타르산염, 카본산염, 포름산염, 프로피온산염, 글리콜산염, 푸마르산염, 옥살산염, 말론산염, 숙신산염, 질산염, 인산염 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 특정한 분야에서, 예를 들어, 연소 촉진제는 포타슘 시트레이트, 소디움 시트레이트, 포타슘 숙시네이트, 소디움 숙시네이트 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
필름 형성 물질 및 연소 촉진제에 부가적으로, 페이퍼 랩퍼에 적용되는 필름 형성 조성물은 다양한 다른 성분들을 함유할 수 있다.
예를 들어, 일 구현에서, 필러가 상기 조성물내에 함유될 수 있다. 필러는 예를 들어, 칼슘 카보네이트, 칼슘 클로라이드, 칼슘 락테이트, 칼슘 글루코네이트 등일 수 있다. 칼슘 화합물에 부가적으로, 마그네슘 산화물과 같은 마그네슘 화합물, 클레이 파티클 등을 포함하는 다른 다양한 파티클이 사용될 수 있다.
다른 구현으로, 연소 지연제가 또한 인화 감소 조성물에 존재할 수 있다. 적절한 연소 지연제는 예를 들어, 디암모늄 포스페이트와 같은 암모늄의 포스페이트를 포함할 수 있다. 다른 연소 지연제는 본 명세서에 참고문헌으로 편입된 미국 특허 제 6,837,248호에 기재되어 있다.
일 구현으로, 상기 인화 감소 조성물은 수성일 수 있다. 특히, 상기 인화 감소 조성물은 수성 분산물 또는 수용액을 포함할 수 있다. 택일적으로, 페이퍼 랩퍼에 적용되기 전에 상기 인화 감소 조성물은 비수성 용액 또는 분산물을 포함할 수 있다. 이러한 구현에서, 예를 들어, 알코올은 상기 조성물을 랩퍼에 적용하기 위해 존재할 수 있다.
상기 인화 감소 조성물이 조제되면, 이 조성물은 불연속 영역으로 페이퍼 랩퍼에 적용될 수 있다. 조성물이 랩퍼에 적용되는 방식은 다양할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 랩퍼 상에 분무, 브러슁 또는 인쇄될 수 있다. 처리된 영역을 형성하기위하여, 조성물은 단일 패스로 또는 다중 패스 작업으로 도포될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 랩핑 피이퍼상에 인화성이 감소된 영역들을 형성하기 위해서 연속적인 단계로 랩핑 페이퍼에 적용될 수 있다. 일반적으로, 다중 패스 방법 동안, 처리된 영역들은 약 2 내지 약 8회 패스 동안 조성물을 적용함으로써 형성될 수 있다.
인화성 감소 조성물 이외에, 페이퍼 랩퍼는 또한 다른 다양한 제제들로 처리될 수 있다. 예를 들어, 일 구현으로, 상기한 바와 같은 연소 촉진제가 랩핑 페이퍼의 실질적으로 전체 표면에 걸쳐 적용될 수 있다. 연소 촉진제는 인화 감소 조성물이 페이퍼 랩퍼에 적용되기 전 또는 후에 적용될 수 있다. 예를 들어, 인화 촉진제는 예컨대 약 0.3-2.5중량%와 같이 약 0.3-5중량%의 양으로 페이퍼 랩퍼의 표면 영역에 걸쳐 균일하게 적용될 수 있다.
본 발명을 기술 및 설명하는 데 도움이 되고자, 본 발명에 따른 흡연 용품의 일 구현이 도 1 및 2에 일반적으로 도시된다. 향상된 인화성 특성을 갖는 흡연 용품(담배), 일반적으로 10, 은 랩퍼 14내에 토바코 컬럼 12를 포함한다. 물품 10은 필터 26을 포함할 수 있다.
페이퍼 웹 14는 담배 컬럼 12 주변을 감싸는 경우 보다 외부 원주 표면으로 규정된다. 외부 원주 표면 16의 불연속 영역 18은 인화 감소 조성물로 처리된다. 처리된 영역 18은 또한 랩퍼 14의 내부 표면상에 배치될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 랩퍼 14는 처리된 영역 18이 담배에 인접하도록 담배 컬럼 12 주변에 롤링될 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 다양한 잇점 및 유익성은 처리된 영역이 흡연 용품의 외부 표면상에 위치하는 경우에 획득될 수 있다. 예를 들어, 처리된 영역을 흡연 용품의 외부 표면에 적용하는 것이 메인스트림 연기에서 일산화탄소의 양을 감소시킬 수 있는 것으로 발견되었다. 또한, 인화 감소 조성물에 따라, 상기 조성물을 상기 외부 표면에 적용하는 것이 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시키는데 조성물의 효과를 보다 잘 보존할 수 있다. 예를 들어, 본 발명자들은 처리된 영역이 페이퍼 랩퍼의 외부 표면상에 존재하는 경우, 처리된 영역이 흡연 용품이 연소됨에 따라 보다 낮은 온도에 노출되는 것을 발견하였다. 처리된 영역을 보다 낮은 온도에 노출시키는 것은 인화 감소 조성물의 열 분해를 지연시킨다.
예를 들어, 알기네이트는 셀룰로즈가 연소되는 온도보다 약 70℉ 낮은 온도에서 열 분해되는 것으로 알려져 있다. 흡연 용품이 연소됨에 따라, 뜨거운 분탄이 처리된 영역으로 진입하며, 알기네이트는 열 분해되기 시작하며, 이는 처리된 영역의 효과를 감소시킨다. 다른 한편, 흡연 용품의 외부 표면상에 인화 감소 조성물을 배치시키면, 처리된 영역이 감소된 온도에 노출될 수 있어, 이는 처리된 영역이 보다 긴 시간동안 유효하도록 유지하여 이에 따라 보다 감소된 인화성 특성을 제공할 수 있다.
도 1 및 2에 도시된 구현에서, 처리된 영역 18은 원주형 횡단면 밴드 24로서 규정된다. 밴드 24는 담배 10의 길이를 따라 길이방향으로 서로 이격된다. 밴드 24는 도 2에 음영부분으로 표시된다. 그러나, 처리된 영역은 본질적으로는 도 1에 나타낸 바와 같이 형성된 담배 중에서는 보이지 않음은 물론이다. 달리 말하면, 흡연자는 랩퍼 14가 불연속 영역 18로 처리된 어느 바깥쪽 표시를 구별할 수 없다. 이와 관련하여, 처리된 영역 18은 비처리 영역 28과 본질적으로 동일한 평활하고 편평한 텍스쳐를 가질 수 있다.
밴드 24의 폭 및 간격은 랩퍼 14의 초기 투과도, 담배 컬럼 12의 밀도 등과 같은 많은 변수에 의존한다. 밴드 24는 바람직하게는 분탄을 소화시킬 수 있는 충분한 길이 또는 기간의 시간 동안 연소되는 분탄으로 가는 산소를 제한시킬 수 있는 폭을 갖는다. 달리 말하면, 밴드 24가 너무 좁을 경우, 연소되는 분탄은 자기 소화되기 전에 밴드 24를 통해 연소하게 된다. 대부분의 용도의 경우, 3 mm의 최소 밴드 폭이 바람직하다. 예를 들면, 밴드 폭은 약 4 mm 내지 약 10 mm일 수 있다.
밴드 24들 사이의 간격은 또한 많은 변수들 중의 한 인자이다. 간격은 분탄이 처리된 영역 18내로 타들어가기 전에 기재를 발화시키기 충분한 길이의 시간 동안 담배가 연소될 수 있을 정도로 커서는 안된다. 밴드들 24 사이의 간격은 또한 연소되는 분탄의 열 불활동 또는 분탄이 자기 소화되지 않고서 처리된 밴드 24 전체를 연소시킬 수 있는 능력에 영향을 미친다. 시험한 담배 중에서, 출원인들은 5 내지 50 mm 사이의 밴드 간격이 적절하고, 특히 약 10 mm 내지 40 mm 사이의 밴드 간격이 적절함을 발견하였다. 그러나, 밴드 간격이 많은 수의 변수들에 의해 결정되는 임의의 적합한 폭일 수 있음은 물론이다. 대부분의 용도의 경우, 흡연 용품은 상기 간격을 사용하여 1 내지 약 3 밴드들을 함유할 수 있다.
처리된 영역 18의 투과도는 페이퍼 랩퍼의 베이스 투과도 및 사용된 인화 감소 조성물의 타입을 포함하는 여러 인자들에 따라 달라질 수 있다. 일부 적용에서, 흡연자가 흡연 용품을 피우고 타들어가는 분탄이 처리된 영역을 통해 연소될 때, 맛 또는 다른 특성들에 있어 차이를 알아차리지 못할 정도로 가능한 높은 처리된 영역의 투과도를 갖는 것이 바람직하다. 특히 유익하게, 처리된 영역의 특성은 본 발명의 방법에 따라 적절히 조절될 수 있기 때문에, 적절한 인화성 특성이 감소된 흡연 용품을 여전히 제공하면서 처리된 영역의 투과도는 상대적으로 높을 수 있다. 예를 들어, 처리된 영역은 예컨대 약 24 코레스타이상, 예컨대 약 20 코레스타이상, 예컨대 약 18 코레스타이상과 같이 약 15 코레스타이상의 투과도를 가질 수 있다.
감소된 인화성 특성을 나타내는데 사용될 수 있는 측정기는 연소 방식 지수(Burn Mode Index)이다. 사실상, 페이퍼 랩퍼의 연소 방식 지수는 페이퍼의 투과도를 단순히 측정하는 것과는 대조적으로 페이퍼의 연소 특성을 나타내는데 있어서 보다 정확할 수 있다. 연소 방식 지수를 측정하기 위한 시험은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는 햄플(Hampl)의 미국 특허 제4,739,775호에 설명되어 있다.
감소된 인화성 특성을 나타내기 위하여, 처리된 영역 18의 연소 방식 지수("BMI")는 일반적으로 약 8 cm-1 미만, 특히 약 1 cm-1 내지 약 5 cm-1일 수 이다. 예를 들면, 일 구현으로, 처리된 영역 18의 연소 방식 지수가 약 1 cm-1
내지 약 3 cm-1 일 수 있다.
종이에 첨가되는 조성물의 양은 사용되는 조성물의 타입 및 원하는 결과를 포함하는 다양한 인자들에 의존하게 된다. 대부분의 용도의 경우, 인화 감소 조성물은 밴드화 영역 내에서 페이퍼의 약 1 중량% 내지 약 30 중량%, 특히 밴드가 형성되어 건조된 후에 밴드화 영역 내의 페이퍼의 약 2 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 페이퍼에 첨가될 수 있다. 비록 항상은 아니지만, 일반적으로 페이퍼에 도포되는 조성물의 양은 일반적으로 페이퍼의 투과도가 증가함에 따라 증가하게 된다. 예를 들면, 약 30 코레스타 단위 미만의 투과도를 갖는 랩핑 페이퍼의 경우, 조성물은 약 1 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 페이퍼에 도포될 수 있다. 한편, 약 60 코레스타 단위 이상의 투과도를 갖는 랩핑 페이퍼의 경우, 조성물은 약 8 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 페이퍼에 도포될 수 있다.
상기한 바와 같이, 조성물은 랩퍼 상에 분무, 브러슁 또는 인쇄될 수 있다. 일반적으로, 어느 적절한 인쇄 방법이 본 발명에 사용될 수 있다. 출원인들은 적절 인쇄 기술이 그라비어 인쇄, 또는 플렉소그래픽 인쇄를 포함함을 발견하였다. 도 4에 예시한 바와 같은 한 구현에서, 페이퍼 랩퍼 14는 공급 롤 50으로부터 풀어져서 그와 관련된 화살표가 나타내는 방향으로 이동한다. 다르게는, 페이퍼 랩퍼 14가 하나 이상의 제지 공정에 의해 형성되어 먼저 공급 롤 40 상에 보관되지 않고서 직접 공정 50으로 갈 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 페이퍼 랩퍼 14는 역-S 경로로 S-롤 배치 52를 갖는 닙을 통과한다. S-롤 배치 52로부터, 페이퍼 랩퍼 14는 그라비어 인쇄 배치 54로 전달된다. 그라비어 인쇄 방법은 직접 프린트 방법 또는 간접 프린트 방법, 예를 들면 오프셋 프린터의 사용에 의할 수 있다. 도 4는 간접 프린트 방법을 묘사한다.
그라비어 인쇄 배치는 조성물 탱크 56 및 그라비어 롤 64에 조성물을 도포하는데 사용되는 닥터 블레이드 58을 함유한다.
그라비어 롤 64는 각 밴드 사이에 가인되지 않은 영역들이 있는 일정 폭의 롤을 가로지르는 평행한 밴드들로 배열된 종래의 연속 셀 패턴(예를 들면, 사변형 셀 패턴)으로 조각될 수 있다. 각 그라비어 셀은 고무 어플리케이터 롤 66 상으로 일정 패턴으로 방출되는 소량의 조성물을 보유한다. 페이퍼 랩퍼 14는 고무 어플리케이터 롤 66과 협동하는 백업 롤 68 사이의 닙을 통과한다. 조성물은 어플리케이터 롤 66으로부터 페이퍼 랩퍼 14의 표면으로 전달되어, 코팅된 페이퍼 70을 형성한다. 그라비어 롤 64 및 어플리케이터 롤 68의 속도는 이들이 동일하거나, 또는 조성물의 도포에 영향을 미치는 소량으로 상이하도록 조절될 수 있다. 조성물이 페이퍼 랩퍼 14에 일단 도포되면, 페이퍼 랩퍼는 경우에 따라 건조될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 그라비어 인쇄 배치 54를 떠나간 후에, 페이퍼 웹 14는 건조 작업 72를 거친다. 건조 작업 72 동안, 처리된 페이퍼는 다양한 장치 및 방법을 사용하여 건조될 수 있다. 예를 들면, 일 구현으로, 건조 작업 72는 페이퍼 웹 위로 공기와 같은 고온 기체를 통과시키는 건조 장치를 포함한다. 공기의 온도는 약 100℉ 내지 약 600℉ 범위일 수 있다. 다른 구현으로, 건조 장치는 스팀 캔(steam can)일 수 있다. 그라비어 인쇄 장치에 의해 조성물로 처리된 후, 페이퍼 웹은 조성물을 건조시키기 위하여 스팀 캠과 접촉하도록 놓여질 수 있다.
고온 기체 스트림으로 또는 스팀 캔으로 종이를 건조시키는 것 외에, 본 발명의 다른 구현에서는, 페이퍼를 적외선과 접촉시킴으로써 종이를 건조시킬 수 있다. 예를 들면, 일 구현으로, 페이퍼가 적외선 가열 램프 아래를 통과할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현으로, 페이퍼 웹 14는 건조 작업 72 동안에 간단히 공기 건조될 수 있다.
도 4에 예시된 방법은 단지 조성물을 페이퍼 랩퍼에 도포하는 일 구현을 나타내는 것임은 물론이다. 예를 들면, 보다 많은 양의 인쇄 스테이션들이 조성물을 다중 패스 방법으로 도포하기 위하여 어느 위치에 포함될 수 있다.
흡연 용품내로 편입되면, 본 발명에 따라 제조된 페이퍼 랩퍼는 상기 용품의 인화성 특성을 감소시키기에 매우 적합하다. 예를 들어, 본 발명에 따라 제조된 흡연 용품은 적어도 약 75%의 ASTM 시험 번호 E2187-07(담배 소화 시험) 통과율을 가질 수 있으며, 예컨대 100% 통과율, 예컨대 적어도 약 90% 통과율, 예컨대 적어도 약 80% 통과율을 가질 수 있다. 또한, 이러한 흡연 용품은 또한 예컨대 약 10%미만, 예컨대 약 20%미만, 예컨대 약 30%미만과 같이 약 50%미만의 자유 대기 자기 소화(FASE) 비율을 가질 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참고로 하면 보다 잘 이해될 수 있다.
실시예 1
하기 시험이 본 발명의 가르침을 입증하기 위해 수행되었다.
필러와 함께 셀룰로즈 섬유를 함유하는 다양한 페이퍼 랩퍼가 제조되었다. 본 실시예에서, 상기 필러는 칼슘 카보네이트를 포함하였다.
상기 페이퍼 랩퍼의 형성 도중에, 상기 셀룰로즈 섬유 및 필러 파티클을 함유하는 수성 서스펜션이 다공성 표면상에 증착되었다. 상기 필러 파티클은 상기 페이퍼 랩퍼의 두께에 걸쳐 농도 구배를 형성하였다. 구체적으로, 다공성 표면과 접촉하지 않는 페이퍼 랩퍼의 표면(이하, 상부 표면이라 칭함)상에 보다 높은 농도의 필러 파티클이 존재하였다. 페이퍼 랩퍼의 반대 표면, 또는 바닥 표면은 다공성 표면과 접촉하도록 배치되었으며 보다 낮은 농도의 필러 파티클을 가졌다.
그 다음, 인화 감소 조성물이 밴드 형태로 페이퍼 랩퍼에 도포되었다. 특정 구현으로, 상기 밴드는 페이퍼의 바닥 표면상에 배치되었다. 그러나, 다른 시료에서, 상기 밴드는 페이퍼 랩퍼의 상부 표면상에 배치되었다.
그 다음, 상기 페이퍼 랩퍼는 담배 필러의 컬럼 둘레에 감싸여졌다. 페이퍼 랩퍼 및 흡연 용품은 평균 밴드 투과도, 밴드 투과도 계수 편차, 및 일산화탄소 운반성에 대해 시험되었다. 상기 흡연 용품은 또한 ASTM 시험 번호 E2187-04 및 FASE 시험에 따라 시험되었다.
다음과 같은 결과가 얻어졌다:
측면 인쇄 바닥 표면 상부 표면
평균 밴드 다공성(CU) 15.1 18.6
밴드 다공성 COV(%) 28.1 20.7
ASTM SE(%) 95 100
FASE SE(%) 10 30
CO(mg/cig.) 16.2 15.1
평균 밴드 다공성 및 밴드 투과도 계수 편차를 계산하기 위해, 250회의 측정을 수행하였다. 상기한 바와 같이, 상기 상부 표면상에 처리된 시료는 보다 높은 평균 밴드 다공성 및 보다 낮은 밴드 투과도 계수 편차를 가졌다. 또한, 상부 표면 처리된 랩핑 페이퍼는 흡연 용품내로 편입시 보다 낮은 일산화탄소 운반을 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에 기재된 시험들이 반복되었다. 본 실시예에서, 페이퍼 랩퍼는 칼슘 카보네이트 필러를 함유하였다.
상기 페이퍼 랩퍼는 필러 파티클이 페이퍼 랩퍼의 두께에 걸쳐 농도 구배를 형성하도록 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조되었다. 다음과 같은 결과가 얻어졌다:
측면 인쇄 바닥 표면 상부 표면
평균 밴드 다공성(CU) 21.2 25.3
밴드 다공성 COV(%) 40.5 27.0
ASTM SE(%) 85 90
FASE SE(%) 20 10
CO(mg/cig.) 14.7 13.8
상기한 바와 같이, 상부 표면상에 처리된 페이퍼 랩퍼는 보다 높은 평균 밴드 다공성 및 보다 낮은 밴드 투과도 계수 편차를 가졌다. 또한, CO 운반은 약 5-10% 감소되었다. 보다 높은 균일산 밴드에 기인하여, 상부 표면 처리된 랩퍼를 포함하는 흡연 용품은 또한 자기-소화 시험 및 FASE 시험에 대해서도 양호하였다.
본 발명의 이들 및 다른 변형 및 변화들은 통상의 당업자에 의해 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고서 실시될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범주는 첨부된 청구의 범위에서 보다 구체적으로 언급된다. 또한, 각종 실시양태들의 양상들이 전체적으로 또는 부분적으로 상호교환될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 통상의 당업자는, 상기한 설명이 단지 예일 뿐이며, 청구의 범위에서 더 설명되는 본 발명을 제한하려는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.

Claims (25)

  1. 흡연가능한 담배를 포함하는 컬럼;
    상기 흡연가능한 담배의 컬럼을 둘러싸는 페이퍼 랩퍼로서, 상기 페이퍼 랩퍼는 셀룰로즈 섬유 및 필러 파티클을 포함하며, 상기 페이퍼 랩퍼는 제 1 표면 및 제 2의 반대 표면을 포함하며, 상기 페이퍼 랩퍼는 제 2 표면이 흡연가능한 담배의 컬럼에 대면하도록 위치하고, 상기 필러 파티클은 제 2 표면에 존재하는 필러 파티클의 농도에 비해 제 1 표면에 보다 높은 농도의 필러 파티클이 존재하도록 페이퍼 랩퍼의 두께에 걸쳐 농도 구배를 형성하며, 제 1 표면은 제 2 표면에 비해 보다 평활한, 페이퍼 랩퍼; 및
    상기 페이퍼 랩퍼의 제 1 표면상에 위치한 적어도 하나의 처리된 영역으로서, 상기 처리된 영역은 필름 형성 물질을 함유하는 인화 감소 조성물을 포함하며, 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시키는, 적어도 하나의 처리된 영역
    을 포함하는 흡연 용품.
  2. 흡연가능한 담배를 포함하는 컬럼;
    상기 흡연가능한 담배의 컬럼을 둘러싸는 페이퍼 랩퍼로서, 상기 페이퍼 랩퍼는 셀룰로즈 섬유 및 필러 파티클을 포함하며, 상기 페이퍼 랩퍼는 제 1 표면 및 제 2의 반대 표면을 포함하며, 상기 페이퍼 랩퍼는 제 2 표면이 흡연가능한 담배의 컬럼에 대면하도록 위치하고, 상기 제 1 표면은 약 500미만의 셰필드 평활도를 갖는, 페이퍼 랩퍼; 및
    상기 페이퍼 랩퍼의 제 1 표면상에 위치한 적어도 하나의 처리된 영역으로서, 상기 처리된 영역은 필름 형성 물질을 함유하는 인화 감소 조성물을 포함하며, 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시키며 그리고 약 5cm-1미만의 연소 방식 지수를 갖는, 적어도 하나의 처리된 영역
    을 포함하는 흡연 용품.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 흡연 용품은 상기 페이퍼 랩퍼의 제 1 표면상에 위치한 복수의 처리된 영역을 포함하며, 상기 처리된 영역은 비처리된 영역에 의해서 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 인화 감소 조성물은 알기네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  5. 제 1항, 제 2항, 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 흡연 용품은 흡연시 약 15.5mg미만의 일산화탄소를 생성하는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 처리된 영역은 약 25%미만의 편차의 투과도 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  7. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 4항, 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 페이퍼 랩퍼는 다공성 표면상에 형성된 웨트-래이드 페이퍼 웹을 포함하며, 그리고 여기서 상기 제 2 표면은 상기 페이퍼 웹의 형성 도중에 상기 다공성 표면에 대면하는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  8. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 페이퍼 랩퍼는 약 20-40중량%의 양으로 필러 파티클을 함유하는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  9. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항, 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 처리된 영역은 약 5cm-1미만의 연소 방식 지수를 갖는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  10. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항, 제 7항, 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 흡연 용품은 ASTM 시험 번호 E2187-04에 따르면 적어도 약 75%의 통과율을 갖는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  11. 제 1항 내지 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 페이퍼 랩퍼는 약 20-120 코레스타의 투과도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 인화 감소 조성물은 구아검, 펙틴, 폴리비닐 아세테이트, 셀룰로즈 유도체, 전분, 전분 유도체, 또는 이의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  13. 제 3항에 있어서, 상기 복수의 처리된 영역은 흡연 용품을 따라 길이방향으로 배치된 원주형 밴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  14. 제 1항 내지 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 필러 파티클의 약 65중량%이상이 상기 페이퍼 랩퍼내에서 상기 랩퍼의 중앙과 상기 제 1 표면의 사이에 함유되는 것을 특징으로 하는 흡연 용품.
  15. 셀룰로즈 섬유 및 필러 파티클을 포함하는 흡연 용품용 페이퍼 랩퍼로서,
    상기 페이퍼 랩퍼는 제 1 표면 및 제 2의 반대 표면; 및
    상기 페이퍼 랩퍼의 제 1 표면상에 위치한 적어도 하나의 처리된 영역을 포함하며,
    상기 필러 파티클은 제 2 표면에 존재하는 필러 파티클의 농도에 비해 제 1 표면에 보다 높은 농도의 필러 파티클이 존재하도록 페이퍼 랩퍼의 두께에 걸쳐 농도 구배를 형성하며, 제 1 표면은 제 2 표면에 비해 보다 평활하며, 상기 제 1 표면은 약 500미만의 셰필드 평활도를 가지며, 상기 처리된 영역은 약 27%미만의 편차의 투과도 계수를 가지며, 여기서 상기 랩퍼는 약 20-40중량%의 양으로 필러 파티클을 함유하며, 그리고 상기 처리된 영역은 약 5cm-1미만의 연소 방식 지수를 갖는, 흡연 용품용 페이퍼 랩퍼.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 흡연 용품은 상기 페이퍼 랩퍼의 제 1 표면상에 위치한 복수의 처리된 영역을 포함하며, 상기 처리된 영역은 비처리된 영역에 의해 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 페이퍼 랩퍼.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서, 상기 인화 감소 조성물은 알기네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 페이퍼 랩퍼.
  18. 제 15항, 제 16항 또는 제 17항에 있어서, 상기 필러 파티클의 약 65중량%이상이 상기 페이퍼 랩퍼내에서 상기 랩퍼의 중앙과 상기 제 1 표면의 사이에 함유되는 것을 특징으로 하는 페이퍼 랩퍼.
  19. 셀룰로즈 섬유와 필러 파티클의 수성 서스펜션으로부터 페이퍼 웹을 형성하는 단계로서, 상기 수성 서스펜션은 필러 파티클이 페이퍼 웹의 두께에 걸쳐 농도 구배가 형성되는 방식으로 다공성 표면상에 증착되고 배수되며, 상기 페이퍼 웹은 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하며, 상기 제 2 표면은 상기 다공성 표면과 대면하며, 그리고 여기서 제 2 표면에 존재하는 필러 파티클의 농도에 비해 제 1 표면에 보다 높은 농도의 필러 파티클이 존재하는, 페이퍼 웹을 형성하는 단계;
    상기 페이퍼 웹을 건조하는 단계로서, 상기 페이퍼 웹의 제 1 표면은 건조후 상기 페이퍼 웹의 제 2 표면보다 평활하게 되는, 상기 페이퍼 웹을 건조하는 단계; 및
    상기 제 1 표면상에 적어도 하나의 처리된 영역이 형성되도록 상기 페이퍼 웹의 제 1 표면에 인화 감소 조성물을 적용하는 단계로서, 상기 처리된 영역은 상기 페이퍼 랩퍼를 포함하는 흡연 용품의 인화성 특성을 감소시키는, 인화 감소 조성물을 적용하는 단계
    를 포함하는 흡연 용품용 페이퍼 랩퍼의 제조방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 페이퍼 웹은 흡입력하에 상기 다공성 표면상에서 배수되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서, 상기 인화 감소 조성물은 상기 페이퍼 웹의 제 1 표면상에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 19항, 제 20항 또는 제 21항에 있어서, 상기 인화 감소 조성물은 알기네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 19항, 제 20항 또는 제 21항에 있어서, 상기 인화 감소 조성물은 구아검, 펙틴, 폴리비닐 아세테이트, 셀룰로즈 유도체, 전분, 전분 유도체, 또는 이의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 19항, 제 20항, 제 21항, 제 22항 또는 제 23항에 있어서, 상기 필러 파티클의 약 65중량%이상이 상기 페이퍼 랩퍼내에서 상기 랩퍼의 중앙과 상기 제 1 표면의 사이에 함유되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 19항, 제 20항, 제 21항, 제 22항, 제 23항 또는 제 24항에 있어서, 상기 페이퍼 웹은 적어도 하나의 가열 드럼상에 상기 페이퍼 웹을 올려놓음으로써 건조되는 것을 특징으로 하는 방법.
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