KR20130083835A - 복합 첨가제 물질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 두 가지의 상이한 첨가제 물질들의 입자들, 및 상기 첨가제 입자들을 복합 물질 내에서 함께 결합시키는 폴리머를 포함하는 복합 물질에 관한 것이다. 본 발명은 또한 복합 물질을 사용하여, 필터 재료에 적어도 두 가지의 상이한 첨가제 물질들을 도입하는 것에 관한 것이다.

Description

복합 첨가제 물질 {COMPOSITE ADDITIVE MATERIALS}
본 발명은 흡연 물품의 필터에 포함시키기 위한 집합화되거나(aggregated) 응집된(agglomerated) 첨가제에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 적어도 두 가지의 필터 첨가제들 및 폴리머를 포함하는 집합체(aggregate) 또는 응집체(agglomerate)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 결합제로서 폴리머를 이용한 입상(granular)의 첨가제 물질들 및 분말들의 응집, 및 이러한 응집체의 용도에 관한 것이다.
다양한 목적을 위해 흡연 물품의 필터에 첨가제를 포함시키는 것은 알려져 있다. 이러한 많은 첨가제들은 미립자 형태를 갖는다.
예를 들어, 흡연 시에 특정 물질들의 수준을 감소시키기 위하여 흡연 물품 및 연기 필터(smoke filter)에 다공성 탄소 물질을 도입하는 것은 널리 알려져 있다. 다공성 탄소 물질은 활성화 공정을 포함한 여러 상이한 방식들로 생성될 수 있다. 입자의 형태 및 크기, 샘플에서 입자의 크기 분포, 입자의 소모율(attrition rate), 기공 크기, 기공 크기의 분포 및 표면적을 포함하는 다공성 탄소 물질의 물리적 성질들 모두는 다공성 탄소 물질들이 생성되는 방식 및 사용되는 출발 물질의 특성에 따라 크게 달라진다. 이러한 차이는 다른 환경에서 흡착재로서 수행하기 위한 물질의 성능 또는 적합성에 상당한 영향을 미친다.
일반적으로, 다공성 물질의 표면적이 클수록, 흡착에 더욱 효과적이다. 다공성 물질의 표면적은 일정한 온도에서 질소의 부분압에 따른 물질에 의해 흡착된 질소 부피의 변화를 측정함으로써 추정된다. 브루나우어(Brunauer), 에메트(Emmett) 및 텔러(Teller)에 의해 고안된 수학적 모델에 의한 결과 분석은 BET 표면적으로서 공지된 값을 야기시킨다.
다공성 탄소 물질에서 기공 크기의 분포가 또한 이의 흡착 특성에 영향을 미친다. 당업자에 의해 사용되는 명명법에 따르면, 흡착재 물질에서의 기공은, 이들의 기공 크기가 2 nm 미만(< 2 × 10-9 m)의 직경인 경우 "마이크로기공(micropore)"이라 칭하며, 이들의 기공 크기가 2 내지 50 nm 범위인 경우 "메소기공(mesopore)"이라 칭한다. 기공은 이들의 기공 크기가 50 nm를 초과하는 경우에 "마크로기공(macropore)"으로서 칭하여진다. 500 nm 보다 큰 직경을 갖는 기공은 대개 다공성 물질의 흡착성(adsorbency)에 크게 기여하지 못한다. 이에 따라, 실용적인 목적을 위하여, 50 nm 내지 500 nm, 더욱 통상적으로 50 내지 300 nm, 또는 50 내지 200 nm 범위의 직경을 갖는 기공은 마크로기공으로서 분류될 수 있다.
다공성 물질에서 마이크로기공, 메소기공 및 마크로기공의 상대 부피는 널리 공지된 질소 흡착 및 수은 기공률 측정 기술(mercury porosimetry technique)을 이용하여 추정될 수 있다. 수은 기공률 측정은 마크로- 및 메소기공의 부피를 추정하기 위해 사용될 수 있으며, 질소 흡착은 소위 BJH 수학적 모델을 이용하여, 마이크로- 및 메소기공의 부피를 추정하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 추정을 위한 이론적 기초들이 상이하기 때문에, 두 가지 방법들에 의해 얻어진 값들은 서로 직접적으로 비교될 수 없다.
이온 교환 수지(또는 이온 교환 폴리머)는 또한 필터에서 첨가제로서 사용된다. 이러한 것들은 불용성 지지체 구조물을 포함하는데, 이는 대개 1 내지 2 mm의 직경을 갖는 유기 폴리머 비드 형태이다. 이러한 물질은 이온들을 가두면서 동시에 단지 다른 이온들을 방출시킬 수 있는 사이트를 제공하는 고도의 다공성 표면을 갖는다. 여러 상이한 타입들의 이온 교환 수지들이 존재하는데, 이들 중 일부는 특히 연기 여과(smoke filtration)를 위해 매력적이고, 이에 따라 흡연 물품의 필터에 도입된다. 킬레이팅 수지, 예를 들어 Diaion® CR20은 담배 연기로부터 금속성 이온들을 선택적으로 제거할 수 있다. 그러나, 필터에서 이들의 사용은 이러한 이온 교환 수지들이 불쾌한 악취를 가질 수 있다는 사실에 의해 제한된다. Amberlite® CG-50은 마크로다공성 구조, 및 수지의 이온 교환 사이트로서 제공되는 고농도의 카복실기를 갖는 가교된 메타크릴 타입의 약산성 양이온 교환 수지 분말이다.
흡연 물품의 필터에서 사용하는 다른 미립자 첨가제 물질은 하기 물질들을 포함한다: 무기 옥사이드, 예를 들어 실리카, 알루미나, 지르코늄 옥사이드, 티탄 옥사이드, 철 옥사이드, 또는 세륨 옥사이드. 다른 첨가제들은 알루미노실리케이트, 예를 들어 제올라이트 및 세피올라이트를 포함한다.
몇몇 물질들은 흡연 물품의 필터에 도입될 때 유리할 수 있지만, 이러한 것들은 물리적으로 이러한 사용에 적절치 않다. 이러한 물질들은 구조적으로 약하고 이에 따라 깨지기 쉽고 분말 형태인 물질을 포함하는데, 이는 필터에 바람직하지 않다.
하나 초과의 미립자 첨가제가 필터에 도입될 때에, 이는 제작 공정 및 요구되는 기계의 복잡성을 부가시켜, 생산 비용의 증가를 초래한다. 특히, 첨가되는 첨가제 입자들이 상이한 입자 크기 및/또는 상이한 밀도를 갖는 경우에, 이러한 것들은 별도로 첨가되어야 한다. 이는, 필터 엘리먼트의 형성 동안에 필터 재료에 첨가하기 위해 호퍼에 유지되는 이러한 상이한 물질들을 포함하는 혼합물이 균일하고 균질한 혼합물로서 유지되지 않을 것이기 때문이다. 오히려, 시간에 따라 침전(settling) 등이 일어나서, 호퍼에서 두 개 이상의 물질들의 불균등한 분포를 초래하며, 그 결과, 필터 재료에 이러한 물질들의 일관되지 않고 제어되지 않는 첨가를 초래한다. 이러한 것은, 여과 효율을 포함하는 일관되지 않고 예측되지 않는 특징들을 갖는 필터 엘리먼트를 야기시킬 것이기 때문에, 분명히 허용되지 않는다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 흡연 물품용 필터에 두 개 이상의 미립자 첨가제를 포함시키기 위한 개선된 수단을 제공하기 위한 것이다.
응집(agglomeration)은 보다 작은 크기의 입자들이 함께 결합하여 보다 큰 입자를 형성하는 공정이다. 두 개의 상이한 출발 물질들의 입자들이 응집되는 경우에, 얻어진 복합 물질은 두 개의 출발 물질 모두를 포함한다. 복합 물질이 미립자 형태인 경우에, 응집에 의해 형성된 복합 물질의 각 입자는 두 개의 출발 물질들 모두의 입자들을 포함해야 한다.
이러한 기술의 주요 이점들 중 하나는 단일 복합 물질에 다수의 첨가제들을 합하는 것이 가능하다는 것으로서, 이에 따라 보다 용이한 공정으로 필터에 포함시키고 특별한 혼합 장치에 대한 비용의 필요성을 감소시킬 수 있다. 또한, 응집된 첨가제 물질이 일관된 입자 크기 분포 및 개선된 균질성을 갖게 정확하게 보다 쉽게 투여된다. 또한, 응집된 물질은 개개 입자들과 비교하여 다양한 개선된 물리적 성질들, 예를 들어 강도 증가 및 더욱 균일한 입자 크기 및 밀도를 가질 수 있다.
그러나, 응집이 유리할 수 있지만, 흡연 물품의 필터 엘리먼트에 포함된 다수의 첨가제들은 첨가제 입자 표면을 갖는 필터 엘리먼트를 통해 흡입되는 연기의 접촉에 의존적인 활성을 갖는다. 예를 들어, 휘발성 물질은 활성 탄소와 같은 여러 첨가제의 표면 상에 흡착된다. 첨가제 입자의 응집은 연기와 접촉하기 위해 이용 가능한 입자의 표면적을 확실히 감소시킬 것이다. 이에 따라, 필터에 응집체 형태로의 이러한 첨가제의 도입은 이들의 여과 효율 및/또는 첨가제의 다른 활성의 적어도 일부의 손실이 동반될 것으로 예상될 것이다.
WO 2008/031816호에는 미네랄 옥사이드, 알루미노실리케이트 및 활성 탄소로부터 선택된 적어도 하나의 화합물, 및 폴리머를 응집시킴으로써 제조된 높은 응집 강도(cohesive strength)의 복합 물질이 기재되어 있다. 응집은 요망되는 입자 크기(적어도 100 ㎛의 평균 입자 크기), 기공 부피 및 높은 응집 강도를 갖는 응집물을 제공하도록 조절된다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 적어도 두 개의 상이한 첨가제 물질의 입자들 및 복합 물질에서 상기 첨가제 입자들을 함께 결합시키는 폴리머를 포함하는 복합 물질이 제공된다. 바람직하게, 응집물은 균일한 밀도 및 좁은 입자 크기 분포를 나타낸다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 첨가제 물질의 입자들을 결합 폴리머와 혼합하여 복합 물질을 형성시키는, 제 1 양태의 복합 물질을 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 본 발명의 제 1 양태의 복합 물질을 사용함을 포함하는, 필터 재료에서 적어도 두 개의 상이한 첨가제 물질들을 포함시키는 방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 필터 재료에 적어도 두 개의 상이한 첨가제 물질들을 도입하기 위한, 본 발명의 제 1 양태의 복합 물질의 용도가 제공된다.
본 발명의 제 5 양태에 따르면, 본 발명의 제 1 양태에 따른 복합 물질을 포함하는, 흡연 물품용 필터 엘리먼트가 제공된다.
본 발명의 제 6 양태에 따르면, 본 발명의 제 1 양태에 따른 복합 물질을 포함하는 흡연 물품이 제공된다.
두 개 이상의 상이한 첨가제 물질들을 포함하는, 본 발명에 따른 복합 물질의 사용은 두 개의 미립자 첨가제 물질들을 별도로 첨가하는 것과 관련된 상술된 문제점들을 극복한다.
본 발명에 따른 복합 물질에 도입되는 첨가제는 일반적으로 흡연 물품의 필터에 도입되는 첨가제이다. 이러한 것들은 일반적으로 필터의 여과 특징을 향상시키거나 여과된 연기의 성질을 개선시키거나 흡연 물품에 전체적으로 일부 유리한 성질을 제공하는, 유리한 성질들을 필터에 제공할 것이다. 종종, 첨가제들은 흡착 성질을 갖는 물질일 것이다.
필터에서 하나 초과의 첨가제의 사용은, 이러한 것이 효과들의 특정 조합을 제공하기 위해 필터의 성질 또는 특징들을 조절하거나 조정할 수 있게 하기 때문에 매력적이다. 예를 들어, 상이한 흡착재 물질들은 상이한 연기 구성성분들에 대해 보다 큰 선택성을 가질 수 있다.
또한, 상이한 첨가제 물질의 포함은 첨가제들의 상호작용을 초래할 수 있으며, 첨가제 조합의 신중한 선택은 유리한 효과를 형성시킬 수 있는데, 왜냐하면 하나의 첨가제가 다른 하나의 첨가제와 관련된 단점 또는 문제점을 극복하기 위해 사용될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 일부 첨가제, 예를 들어 특정 이온 교환 수지는 흡연 물품의 필터에서 이의 사용을 제한하는 불쾌한 악취를 갖는다. 이러한 악취가 나는 첨가제 및 흡착재, 예를 들어 활성 탄소 또는 실리카의 조합은, 흡착재가 악취를 감소시키는 바, 이러한 문제점을 극복할 수 있다.
상이한 첨가제들을 포함하는 복합 물질의 형성은 또한 첨가제 물질들의 물리적 성질들을 조절할 수 있게 한다. 상기에 언급된 바와 같이, 복합 물질은 비교적 균일한 밀도 및 좁은 입자 크기 분포를 확보하기 위해 제조될 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 복합 물질은 임의의 적합한 형태, 예를 들어 미립자, 섬유, 또는 단일 모놀리틱 독립체(entity)를 갖는다. 그러나, 바람직하게, 복합 물질은 미립자이다. 적합한 입자 크기는 100 내지 1500 ㎛, 또는 150 내지 1400 ㎛이다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 복합 물질은 흡연 물품의 필터에 보다 작은 입자들을 도입하는 것과 관련된 압력 강하 문제를 방지하기 위해 적어도 250 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 입자 형태로 제공된다.
복합 물질의 바람직한 최소 기공 부피 및/또는 기공 크기는, 복합 물질이 흡연 물품의 필터에 도입될 때 이러한 물질의 제안된 목적에 의존적일 것이다. 물리 흡착을 위하여, 본 발명에 따른 복합 물질은 바람직하게 적어도 대략 0.4 cm3/g의 미세기공 부피를 갖는다. 화학 흡착이 의도되는 경우에, 기공 크기는 중요하지 않다. 탄소는 주로 물리 흡착에 의해 연기 분석물을 감소시킨다. 수지, 예를 들어 CR2O은 화학 흡착에 의해 연기 분석물을 감소시키는 경향이 있다.
또한, 응집 공정은, 불량한 강도를 갖는 첨가제들이 포함될 때 특히 유용하다. 이러한 비교적 깨지기 쉬운 입자들은 응집되어 수송, 저장 및 가공, 예를 들어 흡연 물품의 필터에 도입을 견딜 수 있는 충분한 강도의 복합물 입자를 형성할 수 있다. 이는 특히 깨지기 쉬운 첨가제가 더욱 강력한 첨가제 물질, 예를 들어 이온 교환 수지와 함께 응집되어 복합 물질을 형성시키는 경우이다.
본 발명의 일 구체예에서, 복합 물질에 포함되는 첨가제들 중 적어도 하나는 다공성 탄소이다. 활성 탄소는 흡연 물품 필터에서 일반적으로 사용되는 물질이다. 이는 여러 상이한 유기 물질, 가장 일반적으로 식물 기반 물질, 예를 들어 코코넛 껍질의 탄화된 형태로부터 제조될 수 있다.
대안적으로, 다른 다공성 탄소 물질, 예를 들어 탄소질의 건조된 겔을 사용할 수 있다. 이러한 건조된 겔은 액체 성분이 제거되고 가스로 대체되고 이후에 열분해/탄화된 겔 또는 졸-겔로부터 얻어진 다공성의 고체-상태 물질이다. 이러한 것들은 건조 방식에 따라 분류될 수 있고 탄소 크세로겔(xerogel), 에어로겔, 및 크라이겔(cryogel)을 포함할 수 있다. 이러한 겔은 촉매(예를 들어, 카보네이트)의 존재 하에, 방향족 알코올(예를 들어, 레소르시놀)과 알데하이드(예를 들어, 포름알데하이드)의 수성 중축합에 의해 얻어질 수 있다.
활성 탄소의 경우에, 출발 물질은 활성화된 생성물의 강도에 영향을 미칠 수 있다. 코코넛 껍질은, 수송, 저장 및 필터 엘리먼트로의 도입 시에 쉽게 파괴되지 않는 비교적 강하고 튼튼한 활성화된 탄소 생성물을 형성시키는 바, 인기 있는 출발 물질이다. 그러나, 풍부하고 저렴한 다른 물질들은 활성 탄소를 생성시키기 위한 출발 물질로서 유용한 것으로 여겨지지 않는다. 예를 들어, 담배 자루(tobacco stalk)(일반적으로 흡연 물품의 생산 시에 폐기물임)는 경제적인 출발 물질이지만, 얻어진 활성 탄소는 매우 깨지기 쉽다. 그러나, 활성화된 담배 자루 탄소의 입자들을 응집시키면, 물질의 강도는 증가되고 필터 엘리먼트로의 도입을 가능하게 한다. 본 발명에 따른 응집으로부터 유리한 약한 활성 탄소를 초래할 수 있는 다른 출발 물질은 식물성 소스, 목재(예를 들어, 오크 칩(oak chip) 및 대나무를 포함한다.
여러 흡착재 물질의 다공도를 증가시키는 것은 물질의 여과 특징을 개선시키는 이점을 가지지만, 종종 물질의 구조적 보전성이 너무 나쁘게 절충되어 물질이 흡연 물품의 필터 엘리먼트 중에 포함시키기에 적합하지 않는 단점을 갖는다. 그러나, 응집은 이의 여과 특징들을 유지시킬 수 있으면서 고도의 다공성 물질의 구조적 완전성을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 복합 물질을 형성시키기 위해 사용되는 첨가제들 중 적어도 하나는 본 발명에 따른 것과 같은 응집 없이 개개 입자들의 형태로 포함시키는데 충분한 강도를 나타내지 못한다.
본 발명의 다른 구체예에서, 첨가제들 중 적어도 하나는 이온 교환 수지이다. 이온 교환 수지는 킬레이트화 수지, 예를 들어 Diaion® CR20일 수 있다. 대안적으로 또한 추가로, 이온 교환 수지는 양이온 교환 수지, 예를 들어 Amberlite® CG-50일 수 있다. 미쯔비시 케미칼스 코포레이션(Mitsubishi Chemicals Corporation)으로부터의 Diaion® CR20이 특히 바람직한데, 왜냐하면 이는 흡연 물품 필터에서 사용하기 위해 가장 효율적인 수지인 것으로 여겨지기 때문이다. 이는 아민 표면 작용기를 가지고 연기 알데하이드, 예를 들어 포름알데하이드에 대한 및 HCN에 대한 선택성을 나타낸다.
본 발명의 다른 구체예에서, 첨가제들 중 적어도 하나는 무기 옥사이드, 예를 들어 실리카, 알루미나, 지르코늄 옥사이드, 티탄 옥사이드, 철 옥사이드, 세륨 옥사이드, 알루미노실리케이트, 예를 들어 제올라이트, 또는 세피올라이트(sepiolite)이다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 복합 물질 및 방법에서 사용되는 폴리머는 셀룰로오즈, 셀룰로오즈 아세테이트, 셀룰로오즈 설페이트, 에틸셀룰로오즈, 하이드록시에틸셀룰로오즈, 메틸셀룰로오즈, 하이드록시메틸셀룰로오즈, 카복시메틸 셀룰로오즈를 포함하는 이의 유도체들; 전분, 카복시메틸 전분, 하이드록시프로필 전분을 포함하는 이의 유도체들; 알기네이트, 및 알긴산, 소듐 알기네이트, 칼륨 알기네이트, 칼슘 알기네이트를 포함하는 이의 유도체들; 폴리에틸렌; 아가; 아라비검, 검 트래거캔스, 아가 검, 로쿠스트 콩 검을 포함하는 검; 폴리비닐 알코올, 및 폴리비닐 아세테이트(임의적으로 가수분해됨), 폴리비닐 아세테이트 및 지방족 카복실산의 비닐 에스테르의 코폴리머, 및 에틸렌 및 포화된 카복실산 지방족의 비닐 에스테르의 코폴리머를 포함하는 이의 유도체로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 구체예에서, 폴리머는 셀룰로오즈 또는 이의 유도체들 중 하나(특히, 셀룰로오즈 아세테이트 또는 셀룰로오즈 설페이트), 폴리에틸렌, 아라비검, 또는 폴리비닐 알코올이다.
본 발명의 하나의 특히 바람직한 구체예에서, 복합 물질은 이온 교환 수지 및 활성 탄소의 조합물을 포함한다. 이온 교환 수지는, 예를 들어 Diaion® CR20 또는 Amberlite® CG-50일 수 있다. 바람직하게, 이러한 첨가제 물질들을 결합시키는 폴리머는 셀룰로오즈 아세테이트이다.
CR20과 같은 물질을 활성 탄소와 조합할 때, 수지에 의해 야기되는 악취는 완전히 제거된다.
실시예
1) 탄소 및 이온 교환 복합물
궐련 필터 중의 세 개의 복합 첨가물 샘플을 평가하였다. 세 가지 샘플의 조성물은 하기와 같다: i) 활성 탄소 및 셀룰로오즈 아세테이트(70:30); ii) 활성 탄소, CR20 (이온 교환 수지) 및 셀룰로오즈 아세테이트(35:35:30); 및 iii) CR20 및 셀룰로오즈 아세테이트(70:30).
각각 85 mg의 세 개의 첨가제를 전체 궐련 원주 24.6 mm를 갖는 밀도 229 mg/cm3, 길이 56 mm의 버지니아 스타일 담배를 함유한 담배 로드에 부착된 공동 필터(cavity filter)((12 mm 셀룰로오즈 아세테이트 마우스 단부/5 mm의 필터 첨가제/10 mm 셀룰로오즈 아세테이트 로드 단부)에 도입하였다. 필터 첨단 통풍구가 변동 가능한 다른 것들을 도입시킬 수 있는 바, 필터 첨단 통풍구를 사용하지 않았다. 공동에서 전체 중량 60 mg의 탄소 또는 CR20 또는 탄소 플러스(plus) CR20을 제공하기 위하여 85 mg의 첨가제를 사용하였다.
대조군으로서, (1) 60 mg의 CR20; (2) 그라인딩(grinding) 및 과립화(granulating) 이전의 60 mg의 활성 탄소; 및 (3) 길이 5 mm의 빈 공동을 필터에서 사용하였다.
궐련을 22℃ 및 60% 상대 습도에서 흡연 하기 전 3주 동안 컨디셔닝시켰다. 흡연을 ISO 조건 하에서 수행하였다(즉, 2초 동안 1회의 35 ml 부피 퍼프(puff)를 매 분 마다 취하였다). 기본 연기 화학 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
Figure pct00001
타르, CO 및 니코틴 수율에서의 유의미한 차이가 관찰되지 않았다. 연기 기상 화합물들을 측정하였고 도 1의 표에 나타내었다. 수율을 단위 타르로 표준화하였으며, 빈 공동을 갖는 궐련에 대한 감소율을 계산하였다. 단위 타르로 표준화된 빈 공동에 대한 감소율을 표에서 괄호로 나타내었다.
도 2a 내지 도 2c의 그래프는 각 타입의 물질에 대한 응집 효과를 나타낸 것이다.
상기 데이타로부터, 하기 관찰들이 이루어질 수 있었다:
1) 탄소를 응집된 탄소와 비교할 때, 카보닐 및 HCN에 대한 선택성에 있어 현저한 차이를 지니지 않는다. 그러나, 선택된 휘발성 물질의 감소는 응집된 탄소의 경우 보다 낮다.
2) 응집 효과는 CR2O의 경우에 더욱 크다. 응집된 CR2O는 포름알데하이드를 제외한 모든 경우에서 보다 낮은 성능을 가지며, 선택된 휘발성 물질의 감소는 실험 오차인 것으로 여겨진다.
이에 따라, 탄소에 비해 CR2O의 표면적이 더욱 낮기 때문에, 응집이 탄소 보다 CR2O 이온 교환 수지에 더욱 영향을 미치는 것으로 보인다. 반대로, 탄소 및 CR2O의 응집된 조합물은 전반에 걸쳐 비교적 잘 수행된다. 그러나, 이러한 물질들의 조합물의 응집은 이온 교환 수지와 관련된 악취 문제를 제거하였다.
2) 담배 자루 및 줄기로부터의 탄소를 포함하는 복합물
불량한 강도 성질을 갖는 활성 탄소의 샘플(버지니아 담배 자루 및 줄기 전구체로부터 유도됨)을 셀룰로오즈 아세테이트와 함께 응집시켰다.
활성 탄소를 미세 분말로 분쇄시키고 셀룰로오즈 아세테이트와 함께 응집시켰다. 얻어진 경질 실린더형 탄소 복합물 과립은 대략 3:1의 탄소:셀룰로오즈 아세테이트의 비로 이루어졌고, 400 내지 800 ㎛의 입자 크기 분포를 갖는다.
85 mg의 탄소 복합물을 통기되지 않는 버지니아 담배 스타일 기준 궐련의 공동 필터 디자인에 도입하였다. 공동에서 전체 중량 60 mg의 탄소를 달성하기 위해 이러한 중량의 복합물을 사용하였다. 대조군으로서, 빈 공동 및 60 mg의 기본 활성 탄소를 함유한 공동을 사용하였다.
궐련을 22℃ 및 60% 상대 습도에서 흡연 전 3 주 동안 컨디셔닝시켰다. ISO 조건 하에서 흡연을 수행하였다(즉, 매 분마다 2초 동안 1회 35 ml 부피 퍼프가 취해짐). 기본적인 연기 화학 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2
Figure pct00002
연기 기상 화합물들을 측정하였고 표 3에 나타내었다. 수율을 또한 타르(tar) 단위로 표준화하였으며, 빈 공동을 갖는 궐련에 대한 감소율을 계산하였다. 이러한 감소율을 표에서 괄호로 나타내었다.
표 3
Figure pct00003
감소율을 또한 도 3에 그래프로 나타내었다. 궐련 필터에서 평가할 때, HCN을 제외하고, 셀룰로오즈 아세테이트는 탄소 성능의 적은 감소를 야기시키는 것으로 볼 수 있다. 성능의 감소는 연기 카보닐에 대해 가장 작고 선택된 휘발성 물질 아크릴로니트릴, 벤젠 및 이소프렌에 대해 가장 크다. 1,3-부타디엔에서의 감소는 둘 모두의 샘플의 경우에서 작았다. 이러한 관찰들은 활성화된 코코넛 탄소 샘플을 사용하는 것과 유사하다.
이러한 실험으로부터, 미립자 첨가제 물질과 셀룰로오즈 아세테이트(CA)와의 응집이 필터 첨가제 강도 특징을 개선시키고 좁은 입자 크기 분포를 제공하고 성능의 현저한 손실 없이 첨가제를 하나의 물질과 합치는데 유용한 것으로 결론지을 수 있다. 감각적 관점으로부터, 측정된 흡연 특징에 차이가 없으며, 이에 따라 대조군 생성물과 시험 생성물 간에 현저한 차이가 없다.
상기 명세서에 언급된 모든 문헌들은 본원에 참고로 포함된다. 본 발명의 기술된 방법 및 시스템의 다양한 개질 및 변형은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에게 명확하게 될 것이다. 본 발명이 특정의 바람직한 구체예들과 관련하여 기술되었지만, 청구된 발명이 이러한 특정 구체예들로 지나치게 제한되지 않을 것으로 이해되어야 한다. 실제로, 당업자에게 자명한 본 발명을 수행하기 위한 기술된 모드의 다양한 변형은 하기 청구 범위 내인 것으로 의도된다.

Claims (11)

  1. 제 1 첨가제 물질로서 이온 교환 수지의 입자들, 하나 이상의 제 2 첨가제 물질의 입자들, 및 폴리머를 포함하는 복합 물질로서, 상기 폴리머가 상기 제 1 첨가제 입자들과 하나 이상의 제 2 첨가제 입자들을 복합 물질 내에서 함께 결합시키는 복합 물질.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 첨가제 물질 및 제 2 첨가제 물질이 상이한 밀도 및/또는 상이한 입자 크기를 갖는 복합 물질.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 하나 이상의 제 2 첨가제 물질이 다공성 탄소 물질; 무기 옥사이드; 및/또는 알루미노실리케이트로부터 선택되는 복합 물질.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리머가 셀룰로오즈 또는 이의 유도체; 전분 또는 이의 유도체; 알기네이트 또는 이의 유도체; 폴리에틸렌; 아가(agar); 검; 및/또는 폴리비닐 알코올 또는 이의 유도체인 복합 물질.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리머가 셀룰로오즈 아세테이트인 복합 물질.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 물질이 250 ㎛ 이상의 평균 입자 크기를 갖는 복합 물질.
  7. 첨가제 물질들의 입자들을 결합 폴리머와 혼합하여 복합 물질을 형성시키는, 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 복합 물질을 제조하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 복합 물질을 사용함을 포함하는, 필터 재료에 두 가지 이상의 상이한 첨가제 물질들을 포함시키는 방법.
  9. 필터 재료에 두 가지 이상의 상이한 첨가제 물질들을 도입시키기 위한, 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 복합 물질의 용도.
  10. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 복합 물질을 포함하는, 흡연 물품용 필터 엘리먼트.
  11. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 복합 물질을 포함하는, 흡연 물품.
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