KR20140034859A - 흡연 물품용 가연성 열원 - Google Patents

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Abstract

흠연 물품(2)용 가연성 열원(4)은 탄소 및 하나 이상의 점화 보조제를 포함하고, 여기서 점화 보조제는 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 20%의 양으로 존재한다. 가연성 열원(4)은 제 1 부분 및 반대편의 제 2 부분은 갖는다. 제 1 부분 및 제 2 부분 사이의 가연성 열원(4)의 적어도 일부(4b)는 열 전도성 및 실질적으로 산소 불투과성 중 하나 또는 둘 다인 내연소성 래퍼(22)로 포장된다. 가연성 열원(4)의 제 1 부분의 점화시, 가연성 열원의 제 2 부분은 제 1 온도로 온도가 증가한다. 가연성 열원의 후속 연소 중에, 가연성 열원의 제 2 부분은 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도를 유지한다.

Description

흡연 물품용 가연성 열원{COMBUSTIBLE HEAT SOURCE FOR A SMOKING ARTICLE}
본 발명은 흡연 물품에 사용되는 가연성 열원에 관한 것이고, 본 발명에 의한 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품에 관한 것이다.
담배가 연소되는 것보다 가열되는 다수의 흡연 물품을 본 기술분야에서 제안하고 있다. 이러한 가열되는 흡연 물품의 한가지 목표는 종래의 궐련에서 담배의 연소 및 열 분해 열화에 의해 생산되는 공지의 유해한 연기 성분을 감소시키는 것이다. 통상적으로 가열되는 흡연 물품에 있어서, 에어로졸은 가연성 연료 요소 또는 열원에서 열원의 내부, 주위 또는 하류에 위치될 수 있는 물리적으로 분리된 에어로졸-발생 물질로 열을 전달하여 발생된다. 가열되는 흡연 물품의 가연성 열원으로서 광을 사용할 경우, 가연성 열원으로부터 열 전달에 의해 에어로졸-발생 물질에서 방출되는 휘발성 화합물은 가열되는 흡연 물품을 통해서 흡입 공기에 혼입된다. 방출되는 화합물은 차갑기 때문에 응축되어서 소비자에 의해 흡입되는 에어로졸을 형성한다.
예를 들면, US-A-4,714,082에는 고밀도 가연성 연료 요소, 물리적으로 분리된 에어로졸-발생 수단 및 열-전도 부재를 포함하는 흡연 물품이 개시되어 있다. 열-전도 부재는 적어도 주변부 표면의 부분 주위에 연료 요소 및 에어로졸-발생 수단과 접촉되어서 연소하는 연료 소자에서 에어로졸-발생 수단으로 열을 전도한다. US-A-4,714,082의 흡연 물품에 있어서, 열-전도 부재는 연료 요소의 광 말단으로부터 오목해서 그 전체 길이를 따라 에어로졸-발생 수단을 둘러싸는 전도성 컨테이너를 형성하는 것이 바람직하다.
WO-A2-2009/022232에는 가연성 열원, 가연성 열원의 하류에 에어로졸-발생 요소 및 가연성 열원의 후면 부분 주위와 접촉하고 에어로졸-발생 요소의 전면 부분과 인접한 열-전도 요소를 포함하는 흡연 물품이 개시되어 있다. WO-A2-2009/022232의 흡연 물품에 있어서, 에어로졸-발생 요소는 열-전도 요소를 지나서 하류에 적어도 약 3㎜로 연장된다.
가열되는 흡연 물품에 사용되는 가연성 열원의 연소 온도는 가열되는 흡연 물품의 사용 중에 에어로졸 형성 물질의 연소 또는 열 열화로 야기되는 것에 관해서 너무 높지 않은 것이 유리하다. 그러나, 가연성 열원의 연소 온도는, 특히 초기 퍼프 중에 허용가능한 에어로졸을 생산하기 위해서 에어로졸 형성 물질로부터 충분한 휘발성 화합물을 방출하기 위해 충분한 열을 발생시킬 만큼 충분히 높은 것이 유리하다. 가연성 열원을 점화하는 소비자와 생산되는 허용가능한 에어로졸 사이의 지연을 피하기 위해서, 가연성 열원은 점화 후에 적절한 연소 온도에 빠르게 도달해야 한다.
가열되는 흡연 물품에 사용되는 다양한 가연성 탄소계 및 비탄소계 열원은 이전 본 기술분야에 제안되어 왔다. 가연성 탄소계 및 비탄소계 열원 및 이러한 열원의 제조방법은, 예를 들면 US-A-5,076,297 및 US-A-5,146,934에 기재되어 있다.
다수의 연소성 탄소계 열원이 본 기술분야에 공지되어 있지만, 이러한 열원은 대개 종래의 노란 불꽃의 궐련 라이터로 점화하기 어렵다. 또한, 가열되는 흡연 물품을 사용할 경우, 공지의 가연성 탄소계 열원은 대개 초기 퍼프 중에 허용가능한 에어로졸을 생산하기 위해서 점화 후 충분한 열을 발생시키지 않는다.
점화 및 연소 특성을 향상시키기 위해서, 가연성 탄소계 열원에 산화제 및 다른 첨가제를 포함하는 것이 본 기술분야에 제안되어 있다. 그러나, 이러한 첨가제는 일반적으로 가연성 탄소계 열원의 총 중량에 비례해서 소량만 포함되어 있다. 예를 들면, EP-A1-0 627 174에는 과염소산염, 염소산염, 질산염 및 과망간산염과 같은 산화제가 열원의 약 0.05중량% 내지 10중량% 및 바람직하게는 0.2% 및 4%의 양으로 그 안에 개시된 탄소를 포함한 열원에 포함될 수 있다는 것이 개시되어 있다.
가열되는 흡연 물품의 초기 퍼즈 중에 허용가능한 에어로졸을 생산하기 위해 충분한 열을 발생시키지만, 에어로졸-발생 물질의 연소 또는 열 열화로 야기되는 것에 관해서는 너무 많은 열이 없는 가연성 열원에 대한 요구가 남아있다. 또한, 주위 온도 및 습도에서 기계적으로 그리고 화학적으로 안정하고 종래의 노란 불꽃의 궐련 라이터로 쉽고 빠르게 점화시킬 수 있는 이러한 가연성 열원에 대한 요구가 있다.
본 발명에 의하면, 탄소 및 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 20%의 양으로 존재하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함하는 흡연 물품용 가연성 열원을 제공하는 것이다. 가연성 열원은 제 1 부분 및 반대편의 제 2 부분을 갖고, 여기서 제 1 부분 및 제 2 부분 사이의 가연성 열원의 적어도 일부는 열 전도성 및 실질적으로 산소 불투과성 중 하나 또는 둘 다인 내연소성 래퍼로 포장한다. 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 가연성 열원의 제 2 부분의 온도는 제 1 온도로 증가하고, 가연성 열원의 후속 연소 중에 가연성 열원의 제 2 부분은 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도를 유지한다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '점화 보조제'는 가연성 열원의 점화 중에 에너지 및 산소 중 하나 또는 둘 다를 방출시키는 물질을 나타내는데 사용된다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '점화 보조제'는 가연성 열원의 점화 중에 에너지 및 산소 중 하나 또는 둘 다를 방출시키는 물질을 나타내는데 사용되고, 여기서 물질에 의해 에너지 ? 산소 중 하나 또는 둘 다의 방출 속도는 주변의 산소 확산을 제한하지 않는다. 즉, 가연성 열원의 점화 중에 물질에 의해 에너지 및 산소 중 하나 또는 둘 다의 방출 속도는 주위의 산소가 물질에 도달할 수 있는 속도의 대체로 비의존적이다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 '점화 보조제'는 가연성 열원의 점화 중에 에너지를 방출하는 원소 금속을 나타내는데 사용되고, 여기서 원소 금속의 점화 온도는 약 500℃ 이하이며, 원소 금속의 연소열은 적어도 약 5kJ/g이다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '점화 보조제'는 탄소 연소를 수정할 것으로 여겨지는 카르복실산의 알칼리 금속염(예를 들면, 알칼리 금속 시트르산염, 알칼리 금속 아세트산염 및 알칼리 금속 숙신산염), 알칼리 금속 할라이드염(예를 들면, 알칼리 금속 염화염), 알칼리 금속 탄산염 또는 알칼리 금속 인산염을 포함하지 않는다. 추가로 후술되는 바와 같이, 가연성 열원의 총 중량에 비례해서 다량으로 존재할 경우라도, 이러한 알칼리 금속 연소염은 초기 퍼프 중에 허용가능한 에어로졸을 생산하기 위해 가연성 열원의 점화 중에 충분한 에너지를 방출하지 않는다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '제 1 부분' 및 '제 2 부분'은 가연성 열원의 2개의 이격된 영역을 나타내는데 사용된다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '내연소성 래퍼'는 가연성 열원의 연소 내내 실질적으로 온전하게 남아있는 래퍼를 나타내는데 사용된다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '포장된'은 내연소성 래퍼가 가연성 열원의 주변부 주위와 직접 접촉하고 있는 것을 나타내는데 사용된다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 의한 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품도 제공하는 것이다.
특히, 본 발명에 의하면, 본 발명에 의한 가연성 열원 및 에어로졸-발생 요소를 포함하는 흡연 물품을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 의한 가연성 열원 및 가연성 열원의 하류에 에어로졸-발생 요소를 포함하는 흡연 물품을 더 제공하는 것이고, 여기서 가연성 열원의 제 1 부분은 가연성 열원의 상류 말단 및 가연성 열원의 제 2 부분은 가연성 열원의 하류 말단이다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '상류'와 '전면' 및 '하류'와 '후면'은 사용 중에 흡연 물품을 통한 공기 흡입의 방향과 관련해서 본 발명에 의한 흡연 물품의 성분, 또는 성분 부분의 상대 위치를 설명하는데 사용된다.
가연성 열원의 적어도 후면 부분은 내연소성 래퍼로 포장되어 있는 것이 바람직하다.
가연성 열원의 적어도 후면 부분 및 에어로졸-발생 요소의 적어도 전방 부분은 내연소성 래퍼로 포장되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구현예에 있어서, 내연소성 래퍼는 가연성 열원의 적어도 후면부와 에어로졸-발생 요소의 적어도 전면부의 주변부 주위와 직접 접촉되어 있다.
에어로졸-발생 요소의 후면부는 내연소성 래퍼로 포장되지 않는 것이 바람직하다.
가연성 열원의 전면부는 내연소성 래퍼로 포장되지 않는 것이 바람직하다.
제 1 부분의 점화시, 본 발명에 의한 가연성 열원은 두 단계의 연소 공정을 겪는다. 초기 제 1 단계에 있어서 본 발명에 의한 가연성 열원은 온도의 '부스트'를 나타내고, 후속 제 2 단계에 있어서 가연성 열원은 저온에서 지속적인 연소를 겪는다. 이 두 단계의 연소 공정은 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 온도 프로파일에 반영된다. 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분은 초기에 제 1 '부스트' 온도로 온도가 증가한 다음, 이어서 제 1 온도보다 낮은 제 2 '크루징' 온도로 온도가 감소한다. 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 온도 및 제 2 온도 사이의 차이는 가연성 열원의 제 1 단계의 연소 중에 가연성 열원의 제 2 부분의 온도로 '부스트'의 규모를 설정한다.
가연성 열원의 제 1 단계 및 제 2 단계의 연소 중에 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분은 자체적으로 연소하거나 자체적으로 연소하지 않을 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 온도의 초기 '부스트'는 제 1 부분의 점화시 가연성 열원의 전체에 걸쳐서 열의 매우 빠른 전파로 인해 상승한다. 열의 매우 빠른 전파는 점화된 가연성 열원의 일부가 점화되지 않은 가연성 열원의 일부와 인접해서 점화를 촉발시키는 연쇄 반응의 결과일 수 있다.
본 발명에 의한 흡연 물품을 사용할 경우, 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 온도에서 제 1 '부스트' 온도로의 빠른 증가는 휘발성 유기 아로마 및 풍미 화합물이 에어로졸-발생 요소로부터 발생되는 수준으로 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도를 빠르게 상승시킨다. 이것은 본 발명에 의한 흡연 물품이 현재 제 1 퍼프로서 감각 기관으로 허용가능한 에어로졸을 생산하도록 보장한다. 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 온도에서 제 2 '크루징' 온도로의 후속 감소는 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도가 에어로졸-발생 요소의 연소 또는 열 열화가 발생되는 수준에 도달하지 못하도록 보장한다.
상술한 방법으로 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 온도를 제어하는 것은 본 발명에 의한 흡연 물품이 바람직하게 초기 퍼프시 감각 기관으로 허용가능한 에어로졸을 생산할 뿐만 아니라 에어로졸-발생 요소의 연소 또는 열 열화도 실질적으로 피할 수 있도록 제공하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 20%의 양으로 존재하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함한다.
가연성 열원의 점화 중에 하나 이상의 점화 보조제에 의해 방출되는 에너지 및 산소 중 하나 또는 둘의 양은 상술한 두 단계의 연소 공정을 겪은 가연성 열원을 야기하기에 충분해야 한다.
상술한 두 단계의 공정을 달성하기 위해서 본 발명에 의한 가연성 열원에 포함되어야 하는 하나 이상의 점화 보조제의 양은 가연성 열원에 포함되는 하나 이상의 특정 점화 보조제에 따라 다양해질 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
일반적으로, 단위 질량당 하나 이상의 점화 보조제에 의해 방출되는 에너지 및 산소 중 하나 또는 둘의 양이 크면 클수록, 상술한 두 단계의 연소 공정을 달성하기 위해서 본 발명에 의한 가연성 열원에 포함되어야 하는 하나 이상의 점화 보조제의 양은 작다.
몇몇 구현예에 있어서, 하나 이상의 점화 보조제는 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 25%의 양으로 존재하는 것이 바람직하고, 적어도 약 30%의 양으로 존재하는 것이 보다 바람직하며, 적어도 약 40%의 양으로 존재하는 것이 가장 바람직하다.
하나 이상의 점화 보조제는 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 65% 미만의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
몇몇 구현예에 있어서, 하나 이상의 점화 보조제는 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 60% 미만의 양으로 존재하는 것이 바람직하고, 약 55% 미만의 양으로 존재하는 것이 보다 바람직하며, 약 50% 미만의 양으로 존재하는 것이 가장 바람직하다.
달리 명시되지 않는 한, 본 발명의 후술하는 대로, 본 발명에 의한 가연성 열원의 온도는 별개로 측정된 가연성 열원의 온도이다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 '별개로' 및 '별개'는 본 발명에 의한 흡연 물품의 나머지로부터 분리될 때 본 발명에 의한 가연성 열원을 설명하는데 사용된다.
후술하는 대로, 본 발명에 의한 별개의 가연성 열원의 온도는 가연성 열원의 제 2 부분의 말단 영역으로 약 1 ㎜ 내지 약 2 ㎜의 짧은 거리를 삽입한 열전대를 사용하여 측정된다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '말단 영역'은 점화되는 가연성 열원의 제 1 부분으로부터 멀리 위치된 가연성 열원의 제 2 부분의 영역을 나타내는데 사용된다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 온도는 적어도 약 400℃인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 온도는 약 1200℃ 미만이거나 1200℃와 동일한 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 온도는 약 400℃ 내지 약 1200℃인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 2 온도는 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 온도보다 낮다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 2 온도는 적어도 약 200℃인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 2 온도는 약 1000℃ 미만이거나 1000℃와 동일한 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 2 온도는 약 200℃ 내지 약 1000℃인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 온도는 적어도 약 400℃이고, 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 2 온도는 적어도 약 200℃인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 온도는 약 1200℃ 미만이거나 1200℃와 동일하고, 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 2 온도는 약 1000℃ 미만이거나 1000℃와 동일한 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 2 온도는 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 온도보다 낮은 약 200℃ 내지 약 1000℃인 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 2 온도는 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 온도보다 낮은 약 200℃ 내지 약 500℃인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 온도의 초기 '부스트'는 저에너지의 라이터 또는 다른 점화 수단을 사용하여 가연성 열원의 제 1 부분을 점화함으로써 저온에서 시작되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 1 부분의 점화 온도는 약 200℃ 내지 약 1000℃가 바람직하고, 약 300℃ 내지 약 800℃가 보다 바람직하며, 약 300℃ 내지 약 500℃가 가장 바람직하다.
본 발명의 특히 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 1 부분은 15초 이하, 보다 바람직하게는 10초 이하, 가장 바람직하게는 5초 이하로 종래의 노란 불꽃의 궐련 라이터로 점화될 수 있다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '점화'는 가연성 열원의 제 1 부분의 적어도 일부가 지속적으로 연소되고, 가연성 열원의 다른 일부로 연소가 전파되는 것을 의미하는데 사용된다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 온도는 제 1 부분을 점화하는데 사용되는 라이터 또는 다른 점화 수단의 온도에 의해 직접적으로 영향을 받지 않는다.
본 발명의 의한 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시, 가연성 열원의 제 2 부분의 온도는 바람직하게는 약 100℃/초 내지 약 1000℃/초의 속도, 보다 바람직하게는 약 400℃/초 내지 약 800℃/초의 속도에서 제 1 온도로 증가한다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시, 가연성 열원의 제 2 부분의 온도는 바람직하게는 약 L/20초 내지 약 2L초 내, 보다 바람직하게는 약 L/10초 내지 L초 내, 가장 바람직하게는 약 L/10초 내지 L/2 내의 제 1 온도로 증가한다. 여기서 사용된 바와 같이, 'L'은 점화되는 본 발명의 의한 가연성 열원의 제 1 부분과 가연성 열원의 반대편의 제 2 부분 사이의 거리를 ㎜로 나타내는데 사용된다.
예를 들면, 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 1 부분 및 제 2 부분 사이의 거리가 ㎜로 약 10 ㎜이고, 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시, 가연성 열원의 제 2 부분의 온도는 바람직하게 약 0.5초 내지 약 20초 내, 보다 바람직하게는 약 1초 내지 약 10초 내, 가장 바람직하게는 약 1초 내지 약 5초 내의 제 1 온도로 증가한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 온도가 제 1 '부스트' 온도로 빠르게 증가한 다음, 이어서 제 2 '크루징' 온도로 감소한다. 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분은 바람직하게 약 1초 내지 약 30초 내, 보다 바람직하게 약 1초 내지 약 20초 내, 가장 바람직하게 약 1초 내지 약 15초 내의 제 1 온도에서 제 2 온도로 온도가 감소한다. 본 발명의 특히 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분은 약 1초 내지 약 10초 내, 보다 바람직하게는 약 1초 내지 약 5초 내의 제 1 온도에서 제 2 온도로 온도가 감소한다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 온도는 바람직하게는 적어도 약 3분, 보다 바람직하게는 적어도 4분, 가장 바람직하게는 적어도 5분 동안 제 2 온도에서 실질적으로 안정하다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '실질적으로 안정한'은 약 50℃ 미만이거나 약 50℃와 동일한 온도 변화를 설명하는데 사용된다.
본 발명에 의한 흡연 물품 내에서 측정된 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 및 제 2 온도는 별개로 측정된 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 및 제 2 온도와 동일할 수 있다.
그러나, 본 발명에 의한 흡연 물품을 사용할 경우, 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 온도는, 예를 들면 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소 및 다른 원소의 조성, 양, 형상, 크기 및 위치에 의해 영향을 미칠 수 있다는 것을 이해해야할 것이다. 결과적으로, 본 발명에 의한 흡연 물품 내에서 측정된 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 및 제 2 온도는 별개로 측정된 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 및 제 2 온도와 다를 수 있다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 사용 목적에 따라 상이한 형상 및 크기를 갖는 것을 생산할 수 있다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 가늘고 긴 가연성 열원인 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원의 제 1 부분은 가늘고 긴 가연성 열원의 제 1 말단이고, 본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원의 제 2 부분은 가늘고 긴 가연성 열원의 반대편의 제 2 말단이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의해서, 탄소 및 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 20%의 양으로 존재하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함하고 상류 말단 및 반대편의 하류 말단을 갖는 흡연 물품용 가늘고 긴 가연성 열원을 제공하는 것이고, 여기서 상류 말단 및 하류 말단 사이에 가늘고 긴 가연성 열원의 적어도 일부는 열 전도성 및 실질적으로 산소 불투과성 중 하나 또는 둘 다인 내연소성 래퍼로 포장되며, 여기서 가늘고 긴 가연성 열원의 상류 말단의 점화시 가늘고 긴 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 제 1 온도로 증가하고, 가늘고 긴 가연성 열원의 후속 연소 중에 가늘고 긴 가연성 열원의 하류 말단은 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도를 유지한다.
본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원은 실질적으로 로드 형상인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원은 실질적으로 원통형인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에 의한 원통형 가연성 열원의 제 1 부분은 원통형 가연성 열원의 제 1 말단 면이고, 본 발명의 원통형 가연성 열원의 제 2 부분은 원통형 가연성 열원의 반대편의 제 2 말단 면이다.
본 발명의 특히 바람직한 구현예에 의해서, 탄소 및 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 20%의 양으로 존재하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함하고 상류 말단 면 및 반대편의 하류 말단 면을 갖는 흡연 물품용 원통형 가연성 열원을 제공하는 것이고, 여기서 상류 말단 면과 하류 말단 면 사이의 원통형 가연성 열원의 적어도 일부는 열 전도성 및 실질적으로 산소 불투과성 중 하나 또는 둘 다인 내연소성 래퍼로 포장되며, 여기서 원통형 가연성 열원의 상류 말단 면의 점화시 원통형 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 제 1 온도로 증가하고, 원통형 가연성 열원의 후속 연소 중에 원통형 가연성 열원의 하류 말단 면은 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도를 유지한다.
본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원은 실질적으로 원형, 타원형 또는 타원형의 횡단면인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원은 바람직하게는 약 5㎜ 내지 약 9㎜, 보다 바람직하게는 약 7㎜ 내지 약 8㎜의 직경을 갖는다. 여기 사용된 바와 같이, 용어 '직경'은 본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원의 최대 횡단 크기를 나타낸다.
본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원은 실질적으로 균일한 직경인 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원은 가늘고 긴 가연성 열원의 하류 말단의 직경이 가늘고 긴 가연성 열원의 상류 말단의 직경보다 크도록 교대로 테이퍼드될 수 있다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 바람직하게는 약 7㎜ 내지 약 17㎜, 보다 바람직하게는 약 11 ㎜ 내지 약 15㎜, 가장 바람직하게는 약 11 ㎜ 내지 약 13㎜의 길이를 갖는다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 '길이'는 상류 말단 및 하류 말단 사이에 본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원의 최대 종 방향의 크기를 나타낸다.
본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원은 실질적으로 전체 길이를 따라 내연소성 래퍼로 포장될 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원은 길이의 부분만을 따라 내연소성 래퍼로 포장될 수 있다.
본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원의 적어도 하류의 일부가 내연소성 래퍼로 포장되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가늘고 긴 가연성 열원의 상류의 일부가 내연소성 래퍼로 포장되지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 열-전도성인 내연소성 래퍼로 포장될 수 있다.
본 발명에 의한 흡연 물품을 사용할 경우, 열-전도성 내연소성 래퍼로 포장된 본 발명에 의한 가연성 열원의 연소 중에 발생되는 열은 열-전도성 내연소성 래퍼를 통해 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소로 전도에 의해 전달될 수 있다. 이것은 가연성 열원의 제 2 부분의 온도에 상당히 영향을 미친다. 전도성 열 전달에 의해 가해지는 열 흡수는 가연성 열원의 제 2 부분의 온도를 상당히 낮춘다. 이것은 가연성 열원의 제 2 부분의 제 1 온도 및 제 2 온도 사이의 차이와 가연성 열원의 제 2 부분의 온도의 '부스트'의 규모를 증가시킨다.
사용할 경우, 이러한 구현예에 있어서, 열-전도성 내연소성 래퍼를 통해서 전도성 열 전달에 의해 가해지는 열 흡수는 가연성 열원의 제 2 부분의 자기-점화 온도의 상당히 아래에서 가연성 열원의 제 2 부분의 제 2 온도를 유지시킬 수 있다.
대신 또는 그 이외에, 본 발명에 의한 가연성 열원은 산소-제한 내연소성 래퍼로 포장된 가연성 열원의 적어도 일부에 산소 접근을 제한하거나 방지하는 산소-제한 내연소성 래퍼로 포장될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 의한 가연성 열원은 실질적으로 산소 불투과성 내연소성 래퍼로 포장될 수 있다.
이러한 구현예에 있어서, 산소-제한 내연소성 래퍼로 포장된 가연성 열원의 적어도 일부는 실질적으로 산소에 대한 접근이 부족하다. 따라서, 이러한 구현예에 있어서, 산소-제한 내연소성 래퍼로 포장된 가연성 열원의 적어도 일부는 가연성 열원의 제 2 단계의 연소 중에 자체적으로 연소되지 않는다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 열 전도성 및 산소 제한성 두 가지를 갖는 내연소성 래퍼로 포장되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 적절한 내연소성 래퍼, 예를 들면 알루미늄 포일 래퍼, 강철 포일 래퍼, 철 포일 래퍼 및 구리 포일 래퍼와 같은 금속 포일 래퍼; 금속 합금 포일 래퍼; 흑연 포일 래퍼; 유리 섬유 래퍼; 세라믹 섬유 래퍼; 및 특정 페이퍼 래퍼를 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 조성물에 실질적으로 균질한 것이 바람직하다.
그러나, 본 발명에 의한 가연성 열원은 대체적으로 복합 가연성 열원일 수 있다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 바람직하게는 적어도 약 35%, 보다 바람직하게는 적어도 약 40%, 가장 바람직하게는 적어도 약 45%의 탄소 함량을 갖는다.
몇몇 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 탄소계 열원일 수 있다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 '탄소계 열원'은 주로 탄소로 구성되는 열원을 설명하는데 사용된다.
본 발명에 의한 가연성 탄소계 열원은 가연성 탄소계 열원의 건조 중량을 기준으로 바람직하게 적어도 약 50%, 보다 바람직하게는 적어도 약 60%, 가장 바람직하게는 적어도 약 80%의 탄소 함량을 갖는다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 바람직하게는 약 20% 내지 약 80%, 보다 바람직하게는 약 40% 내지 약 60%의 공극률을 갖는다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화 중에 에너지를 방출하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구현예에 있어서, 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 하나 이상의 점화 보조제에 의한 에너지 방출 온도는 가연성 열원의 제 1 단계의 연소 중에 직접적으로 '부스트'를 야기한다. 이것은 가연성 열원의 제 2 부분의 온도 프로파일에 반영된다.
상술한 대로, 여기 사용된 바와 같이 용어 '점화 보조제'는 카르복실산의 알칼리 금속염(예를 들면, 알칼리 금속 시트르산염, 알칼리 금속 아세트산염 및 알칼리 금속 숙신산염), 알칼리 금속 할라이드염(예를 들면, 알칼리 금속 염화염), 알칼리 금속 탄산염 또는 알칼리 금속 인산염을 포함하지 않는다. 도 9에 도시된 대로, 가연성 열원의 총 중량에 비례해서 다량으로 존재할 경우라도, 이러한 알칼리 금속 연소염은 가연성 열원의 제 1 단계의 연소 중에 온도에 '부스트'를 야기하기 위해 가연성 열원의 점화 중에 충분한 에너지를 방출하지 않는다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 에너지를 방출하는 단일 원소 또는 화합물로 이루어진 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 특정 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 산소와 발열적으로 반응하는 단일 원소 또는 화합물로 이루어진 하나 이상의 에너지성 물질을 포함할 수 있다. 적절한 에너지성 물질의 예로는 알루미늄, 철, 마그네슘 및 지르코늄을 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
대신 또는 그 이외에, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 에너지를 방출하기 위해 서로 반응하는 둘 이상의 원소 또는 화합물을 포함하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 특정 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 에너지를 방출하기 위해 서로 반응하는, 예를 들면 금속과 같은 환원제, 및 예를 들면 금속 산화물과 같은 산화제를 포함하는 하나 이상의 테르밋 또는 테르밋 복합 물질을 포함할 수 있다. 적절한 금속의 예로는 마그네슘을 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니고, 적절한 금속 산화물의 예로는 산화 철(Fe2O3) 및 산화 알루미늄(Al203)을 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
다른 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 발열 반응을 겪는 다른 물질을 포함하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다. 적절한 금속의 예로는 합금 및 두가지 금속으로 된 물질, 금속 탄화물 및 금속 수소화물을 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화 중에 산소를 방출하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구현예에 있어서, 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 하나 이상의 점화 보조제에 의한 산소의 방출은 가연성 열원의 연소 속도를 증가시킴으로써 가연성 열원의 제 1 단계의 연소 중에 온도에 '부스트'를 간접적으로 야기시킨다. 이것은 가연성 열원의 제 2 부분의 온도 프로파일에 반영된다.
예를 들면, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 산소를 방출하기 위해 분해되는 하나 이상의 산화제를 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 가연성 열원은 유기 산화제, 무기 산화제 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 적절한 산화제의 예로는: 예를 들면, 질산 칼륨, 질산 칼슘, 질산 스트론튬, 질산 나트륨, 질산 바륨, 질산 리튬, 질산 알루미늄 및 질산 철과 같은 질산염; 아질산염; 다른 유기 및 무기 니트로 화합물; 예를 들면, 염소산 나트륨 및 염소산 칼륨과 같은 염소산염; 예를 들면, 과염소산 나트륨과 같은 과염소산염; 아염소산염; 예를 들면, 브롬산 나트륨 및 브롬산 칼륨과 같은 브롬산염; 과브론산염; 이브롬산염; 예를 들면, 붕산 나트륨 및 붕산 칼륨과 같은 붕산염; 예를 들면, 철산 바륨과 같은 철산염; 예를 들면, 망간산 칼륨과 같은 망간산염; 예를 들면, 과망간산 칼륨과 같은 과망간산염; 예를 들면, 과산화 벤조인 및 과산화 아세톤과 같은 유기 과산화수소; 예를 들면 과산화수소, 과산화 스트론튬, 과산화 마그네슘, 과산화 칼슘, 과산화 바륨, 과산화 아연 및 과산화 리튬과 같은 무기 과산화수소; 예를 들면, 초과산화 칼륨 및 초과산화 나트륨과 같은 초과산화수소; 요오드산염; 과요오드산염; 아요오드산염; 황산염; 아황산염; 다른 술폭시화물; 인산염; 포스피네이트, 아인산염; 및 포스파니트를 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
대신 또는 그 이외에, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 산소를 방출하는 하나 이상의 산소 저장소 또는 격리제 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 가연성 열원은 캡슐화, 물리 흡착, 화학 흡착, 구조 변화 또는 그 조합을 사용해서 산소를 저장하고 방출하는 산소 저장소 또는 격리제 물질을 포함할 수 있다. 적절한 산소 저장소 또는 격리제 물질의 예로는: 예를 들면, 금속성의 실버 또는 금속성의 골드 표면과 같은 금속 표면; 혼합된 금속 산화물; 분자 체; 제올라이트; 금속-유기 골격구조; 공유 결합의 유기 골격구조; 스피넬; 및 페로브스카이트를 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 산소를 방출하는 단일 원소 또는 화합물로 이루어진 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다. 대신 또는 그 이외에, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 산소를 방출하기 위해 서로 반응하는 둘 이상의 원소 또는 화합물을 포함하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 에너지 및 산소 모두를 방출하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 산소를 방출하는 발열적으로 분해되는 하나 이상의 산화제를 포함할 수 있다.
대신 또는 그 이외에, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 에너지를 방출하는 하나 이상의 점화 보조제 및 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 산소를 방출하는 하나 이상의 제 1 점화 보조제와 상이한 하나 이상의 제 2 점화 보조제를 포함할 수 있다.
하나의 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은 약 600℃ 미만, 보다 바람직하게는 약 400℃ 미만의 열 분해 온도를 갖는 하나 이상의 금속 질산염을 포함한다.
하나 이상의 금속 질산염은 바람직하게는 약 150℃ 내지 약 600℃, 보다 바람직하게는 약 200℃ 내지 약 400℃의 분해 온도를 갖는다.
이러한 구현예에 있어서, 가연성 열원의 제 1 부분이 종래의 노란 불꽃의 라이터 또는 다른 점화 수단에 노출될 경우, 하나 이상의 금속 질산염은 산소 및 에너지를 방출하기 위해 분해된다. 이것은 가연성 열원의 온도에서 초기 부스트를 야기하고, 또한 가연성 열원의 점화를 돕는다. 하나 이상의 금속 질산염의 총 분해 후에 가연성 열원은 낮은 온도에서 계속 연소된다.
하나 이상의 금속 질산염의 포함은 표면 상에 한 점뿐만 아니라 내부적으로 개시되는 가연성 열원의 점화를 야기하는 것이 유리하다. 하나 이상의 금속 질산염은 가연성 열원에 걸쳐서 실질적으로 균질하게 분산되는 것이 유리하다.
이전에 상술한 대로, 하나 이상의 금속 질산염의 분해로 인한 제 1 부분의 점화시 가연성 열원의 온도의 부스트를 사용할 경우, 가연성 열원의 제 2 부분의 온도가 제 1 '부스트' 온도로 증가되는 것에 반영된다. 본 발명에 의한 흡연 물품을 사용할 경우, 이것은 초기 퍼프 중에 허용가능한 에어로졸을 생산하기 위해서 가연성 열원에서 흡연 물품의 에어로졸 형성 물질로 층분한 열을 전달하도록 보장하는 것이 유리하다.
또한, 이전에 상술한 대로, 하나 이상의 금속 질산염의 분해 후에, 가연성 열원의 온도의 후속 감소는 제 2 '크루징' 온도로 가연성 열원의 제 2 부분의 온도의 후속 감소에 반영된다. 본 발명에 의한 흡연 물품을 사용할 경우, 이것은 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소가 열 열화 또는 연소되지 않도록 보장하는 것이 유리하다.
하나 이상의 금속 질산염의 분해로 인한 온도의 부스트의 규모 및 지속기간은 가연성 열원에서 하나 이상의 금속 질산염의 성질 및 양을 통해서 제어되는 것이 유리하다.
하나 이상의 금속 질산염은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 20% 내지 약 50%의 양으로 가연성 열원에 존재하는 것이 바람직하다.
하나 이상의 금속 질산염은 질산 칼륨, 질산 나트륨, 질산 칼슘, 질산 스트론튬, 질산 바륨, 질산 리튬, 질산 알루미늄 및 질산 철로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 적어도 두 개 이상의 상이한 금속 질산염을 포함하는 것이 바람직하다.
하나의 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은 질산 칼륨, 질산 칼슘 및 질산 스트론튬을 포함한다. 질산 칼륨은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 5% 내지 약 15%의 양으로 존재하고, 질산 칼슘은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 2% 내지 약 10%의 양으로 존재하며, 질산 스트론튬은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 15% 내지 약 25%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
또 다른 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은 약 600℃ 미만의 온도, 보다 바람직하게는 약 400℃ 미만의 온도에서 활동적으로 산소를 발산하는 하나 이상의 과산화수소 또는 초과산화수소를 포함한다.
하나 이상의 과산화수소 또는 초과산화수소는 바람직하게는 약 150℃ 내지 약 600℃, 보다 바람직하게는 약 200℃ 내지 약 400℃, 가장 바람직하게는 약 350℃의 온도에서 산소를 발산한다.
사용시, 가연성 열원의 제 1 부분이 종래의 노란 불꽃의 라이터 또는 다른 점화 수단에 노출될 경우, 하나 이상의 과산화수소 또는 과산화수소를 분해해서 산소를 방출한다. 이것은 가연성 열원의 온도에 초기 부스트를 야기하고, 또한 가연성 열원의 점화를 돕는다. 하나 이상의 과산화수소 또는 초과산화수소의 총 분해 후에, 가연성 열원은 낮은 온도에서 계속 연소된다.
하나 이상의 과산화수소 또는 초과산화수소의 포함은 표면 상에 한 점뿐만 아니라 내부적으로 개시되는 가연성 열원의 점화를 야기하는 것이 유리하다. 하나 이상의 과산화수소 또는 초과산화수소는 가연성 열원에 걸쳐서 실질적으로 균질하게 분산되는 것이 바람직하다.
이전에 상술한 대로, 하나 이상의 과산화수소 또는 초과산화수소의 분해로 인한 제 1 부분의 점화시 가연성 열원의 온도의 부스트를 사용할 경우, 제 1 '부스트' 온도로 가연성 열원의 제 2 부분의 온도 상승에 반영된다. 본 발명에 의한 흡연 물품을 사용할 경우, 이것은 초기 퍼프 중에 허용가능한 에어로졸을 생산하기 위해 본 발명에 의한 흡연 물품의 에어로졸 형성 물질로 가연성 열원으로부터 충분한 열이 전달되도록 보장하는 것이 유리하다.
또한, 이전에 상술한 바와 같이, 하나 이상의 과산화수소 또는 과산화수소의 분해 후에 가연성 열원의 온도의 후속 감소는 제 2 '크루징' 온도로 가연성 열원의 제 2 부분의 온도의 후속 감소에 반영된다. 본 발명에 의한 흡연 물품을 사용할 경우, 이것은 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소가 열 열화 또는 연소되지 않도록 보장하는 것이 유리하다.
하나 이상의 과산화수소 또는 초과산화수소의 분해로 인한 온도의 부스트의 규모 및 지속기간은 가연성 열원에 하나 이상의 과산화수소의 성질 및 양을 통해서 제어되는 것이 유리하다.
하나 이상의 과산화수소 또는 초과산화수소는 바람직하게는 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 20% 내지 약 50%의 양으로 존재하고, 보다 바람직하게는 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 30% 내지 약 50%의 양으로 존재한다.
본 발명에 의한 가연성 열원에 포함되는 적절한 과산화수소 및 초산화수소는 과산화 칼슘, 과산화 스트론튬, 과산화 마그네슘, 과산화 바륨, 과산화 리튬, 과산화 아연, 초과산화 칼륨 및 초과산화 나트륨을 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
하나 이상의 과산화수소는 과산화 칼슘, 과산화 스트론튬, 과산화 마그네슘, 과산화 바륨 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 과산화수소 또는 초과산화수소의 포함은 본 발명에 의한 가연성 열원이 가연성 탄소계 열원인 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 하나 이상의 적절한 탄소-함유 물질로 형성될 수 있다. 적절한 탄소-함유 물질은 본 기술분야에 잘 공지되어 있고, 탄소 분말을 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
필요에 따라, 하나 이상의 결합제는 하나 이상의 탄소 함유 물질과 결합될 수 있다. 하나 이상의 결합제는 유기 결합제, 무기 결합제 또는 그 조합일 수 있다. 적절한 공지의 유기 결합제는: 예를 들면 구아검과 같은 검; 예를 들면 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스 및 히드록시프로필 메틸셀룰로오스와 같은 변성 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체; 밀가루; 전분; 당; 식물성 오일; 및 그 조합을 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
적절한 공지의 무기 결합제는: 예를 들면, 벤토나이트 및 카올리나이트와 같은 점토; 예를 들면 시멘트, 알칼리 활성 알루미노-규산염와 같은 알루미노-규산염 유도체; 예를 들면 규산 나트륨 및 규산 칼륨과 같은 알칼리 규산염; 예를 들면 석회 및 소석회와 같은 석회석 유도체; 예를 들면 마그네시아 시멘트, 황산 마그네슘, 황산 칼슘, 인산 칼슘 및 인산 이칼슘과 같은 알칼리 토류 화합물 및 유도체; 및 예를 들면 황산 알루미늄과 같은 알루미늄 화합물 및 유도체를 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
하나의 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은: 탄소 분말; 예를 들면 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 변성 셀룰로오스; 예를 들면 밀가루와 같은 가루; 및 예를 들면 사탕수수로부터 유래된 백색 결정질 당과 같은 당의 혼합물로 형성된다.
또 다른 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은 탄소 분말, 예를 들면 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 변성 셀룰로오스; 및 필요에 따라 벤토나이트의 혼합물로 형성된다.
하나 이상의 결합제 대신, 또는 이외에, 가연성 열원의 특성을 향상시키기 위해서 다른 첨가제는 하나 이상의 탄소 함유 물질과 결합될 수 있다. 적절한 첨가제는 가연성 열원의 혼재를 촉진시키기 위한 첨가제(예를 들면, 탄산 칼슘과 같은 소결 보조제), 가연성 열원의 연소를 촉진시키기 위한 첨가제(예를 들면, 칼륨 및, 알칼리 금속 연소염, 예를 들면 염화 칼륨 및 구연산 칼륨과 같은 칼륨염) 및 가연성 열원의 연소에 의해 생산되는 하나 이상의 가스의 분해를 촉진시키기 위한 첨가제, 예를 들면 산화 구리(CuO), 산화 철(Fe2O3), 산화 철 규산염 분말 및 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 촉매를 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
하나 이상의 탄소 함유 물질은 소망한 형상으로 미리 형성되고 포함되는 하나 이상의 결합제 및 다른 첨가제와 혼합되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 결합제 및 다른 첨가제의 혼합물은, 예를 들면 주입 성형, 압출, 사출 성형 및 금형 압축 또는 가압과 같은 어느 하나의 적절한 공지의 세라믹 형성방법을 사용해서 소망한 형상으로 미리 형성될 수 있다. 혼합물은 가압 또는 압출에 의해 소망한 형상으로 미리 형성되는 것이 바람직하다.
하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 결합제 및 다른 첨가제의 혼합물은 원통형 로드로 미리 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 결합제 및 다른 첨가제의 혼합물은 다른 소망한 형상으로 미리 형성될 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
형성 후, 원통형 로드 또는 다른 소망한 형상은 그 수분 함량을 감소시키기 위해 건조되는 것이 바람직하다.
열원 생산 공정의 제 1 구현예에 있어서, 건조된 원통형 로드는 존재하는 하나 이상의 결합제를 탄화시키기에 충분한 온도로 비산화 분위기 하에서 열 분해해서 원통형 로드 또는 다른 형상으로 존재할 경우 어느 하나의 휘발성 물질을 실질적으로 제거한다. 원통형 로드 또는 다른 소망한 형상은 약 700℃ 내지 900℃의 온도의 질소 분위기 하에서 열 분해되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 결합제 및 다른 첨가제의 혼합물에 하나 이상의 금속 질산염 전구체를 포함함으로써 본 발명에 의한 가연성 열원에 배합된 다음, 이어서 열 분해된 미리 형성된 원통형 로드 또는 다른 형상을 질산 수용액으로 처리함으로써 그 자리에서 하나 이상의 금속 질산염 전구체를 하나 이상의 금속 질산염으로 전환시킨다.
하나 이상의 금속 질산염 전구체는, 예를 들면 금속 질산염을 형성하기 위해 질산과 반응하는 금속 산화물 또는 금속 탄산염과 같은 어느 하나의 금속 또는 금속 함유 화합물일 수 있다. 적절한 금속 질산염 전구체는 탄산 칼슘, 탄산 칼륨, 산화 칼슘, 탄산 스트론튬, 탄산 리튬 및 돌로마이트(탄산 칼슘 마그네슘)를 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
질산 수용액의 농도는 약 20중량% 내지 약 50중량%가 바람직하고, 약 30중량% 내지 약 40중량%가 보다 바람직하다. 하나 이상의 금속 질산염 전구체를 하나 이상의 금속 질산염으로 전환시킬 뿐만 아니라 질산으로 본 발명에 의한 가연성 열원의 처리는 가연성 열원의 공극률을 개선시키고, 그 표면적을 증가시킴으로써 탄소 구조를 활성화시키며, 가연성 열원에 걸쳐서 실질적으로 하나 이상의 금속 질산염의 균질한 분포를 야기하는 것이 유리하다.
질산 수용액은 약 400℃ 미만의 열 분해 온도를 갖는 하나 이상의 수용성 금속 질산염을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 질산 수용액은 질산 칼륨을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 금속 질산염 전구체를 하나 이상의 질산염으로 전환시킬 뿐만 아니라, 실질적으로 하나 이상의 수용성 금속 질산염을 포함하는 질산으로 본 발명에 의한 가연성 열원의 처리는 실질적으로 하나 이상의 수용성 질산염을 가진 가연성 열원에 침투되는 것이 유리하다.
대신 또는 그 이외에, 하나 이상의 금속 질산염은 하나 이상의 금속 질산염을 포함하는 용액을 가진 열 분해된 미리-형성된 형상에 직접적으로 침투함으로써 본 발명에 의한 가연성 열원에 배합될 수 있다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 하나 이상의 금속 질산염 수용액에 침투되는 것이 바람직하다. 본 발명의 특히 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은 질산 칼륨, 질산 칼슘 및 질산 스트론튬을 포함하는 수용액에 침투된다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 하나 이상의 금속 질산염을 포함하는 수용액에 침투되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 금속 질산염은 25℃에서 적어도 약 30g/100㎖의 물에 대한 용해도를 갖는 것이 바람직하다.
그러나, 본 발명에 의한 가연성 열원은 또한 하나 이상의 금속 질산염을 포함하는 비-수용액에 침투될 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
열원 제조 공정의 제 2 구현예에 있어서, 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 결합제, 다른 첨가제 및 하나 이상의 점화 보조제를 혼합해서, 예를 들면 열 분해 단계 없이 가압 또는 압출에 의해 소망한 형상으로 형성한다. 이 방법은 과산화수소, 테르밋, 2종 이상의 금속, 마그네슘, 알루미늄 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 물질을 포함하는 하나 이상의 점화 보조제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 질량은 하나 이상의 금속 질산염을 포함하는 용액에 침투되기 전에 약 300 ㎎ 내지 약 500 ㎎이 바람직하고, 약 400 ㎎ 내지 약 450 ㎎인 것이 보다 바람직하다.
가연성 열원의 공극률은 점화 및 연소 특성에 실질적으로 영향을 미친다. 본 발명에 의한 가연성 열원의 공극률은 약 20% 내지 약 80%가 바람직하고, 약 20% 내지 60%가 보다 바람직하다. 가연성 열원이 하나 이상의 질산염에 포함될 경우, 이것은 산소가 하나 이상의 금속 질산염을 분해해서 연소 과정에 따라 연소를 지속시키기에 충분한 속도에서 가연성 열원의 질량으로 확산되는 것이 유리하다.
필수 공극률은 종래의 방법 및 기술을 사용하여 본 발명에 의한 가연성 열원의 제조 중에 용이하게 달성될 수 있고, 공지의 방법으로 수은-침투법 및 수은-비중측정에 의해 측정될 수 있다.
예를 들면, 약 20% 내지 약 80%의 공극률을 갖는 본 발명에 의한 가연성 열원은 탄소-함유 물질 및 하나 이상의 적절한 공지의 포어 형성제를 포함하는 혼합물의 열 분해에 의해 제조될 수 있다. 적절한 공지의 포어 형성제는 콘, 셀룰로오스 플레이크, 스테아르산염, 탄산염, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 비드, 우드 펠릿 및 코르크를 포함하지만, 이것에 제한되지 않는다.
대신 또는 그 이외에, 본 발명에 의한 가연성 열원은 소망한 공극률을 달성하기 위해서 산으로 처리될 수 있다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 약 0.6 g/㎤ 내지 약 1.0 g/㎤의 겉보기 밀도를 갖는 것이 유리하다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 '블라인드' 가연성 열원일 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 '블라인드 가연성 열원'은 어느 하나의 종 방향의 기류 채널을 포함하지 않는 가연성 열원을 나타내는데 사용된다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "종 방향의 기류 채널'은 가연성 열원의 내부 부분을 통과하고, 가연성 열원의 전체 길이를 따라 연장되는 구멍을 나타내는데 사용된다.
또한, 본 발명에 의한 가연성 열원은 하나 이상의 종 방향의 기류 채널을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 의한 가연성 열원은 하나, 둘 또는 셋의 종 방향의 기류 채널을 포함한다. 이러한 구현예에 있어서, 본 발명에 의한 가연성 열원은 단일의 종 방향의 기류 채널을 포함하는 것이 바람직하고, 실질적으로 단일 중앙 종 방향의 기류 채널을 갖는 것이 보다 바람직하다. 단일의 종 방향의 기류 채널의 직경은 약 1.5 ㎜ 내지 약 3 ㎜가 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 하나 이상의 종 방향의 기류 채널의 내부 표면은 부분적으로 또는 전체적으로 코팅될 수 있다. 코팅은 모든 종 방향의 기류 채널의 내부 표면을 덮는다.
코팅은 고체 미립자 물질의 층을 포함하고, 실질적으로 공기 불침투성인 것이 바람직하다. 실질적으로 공기 불침투성 코팅은 낮은 열 전도율인 것이 유리하다. 코팅은 가연성 열원의 연소 온도에서 실질적으로 열 안정하고 비가연성인 하나 이상의 적절한 물질로부터 형성될 수 있다. 적절한 물질은 본 기술분야에 공지되어 있고, 예를 들면 점토, 산화 철, 알루미나, 티타니아, 실리카, 실리카-알루미나, 지르코니아 및 세리아와 같은 금속 산화물, 제올라이트, 인산 지르코늄 및 다른 세라믹 물질 또는 그 조합을 포함하지만, 이것에 제한되는 것은 아니다. 바람직한 코팅 물질은 점토, 유리 및 산화 철을 포함한다. 필요에 따라, 일산화탄소가 이산화탄소로의 산화를 촉진시키는 성분과 같은 촉매 성분은 코팅 물질에 배합될 수 있다. 적절한 촉매 성분은, 예를 들면 백금, 팔라듐, 전이 금속 및 그 산화물을 포함한다.
코팅은 약 30 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께가 바람직하고, 약 50 ㎛ 내지 약 150 ㎛의 두께가 보다 바람직하다.
US-A-5,040,551에 기재된 방법과 같이, 코팅은 어느 하나의 적절한 방법에 의해 가연성 열원의 하나 이상의 종 방향의 기류 채널의 내부 표면에 도포될 수 있다. 예를 들면, 각각의 종 방향의 기류 채널의 내부 표면은 코팅의 용액 또는 현탁액으로 분무, 습윤 또는 페인팅될 수 있다. 또한, 코팅은 하나 이상의 종 방향의 기류 채널로 라이너의 삽입에 의해 제공될 수 있다. 예를 들면, 공기 불침투성 중공 튜브는 실질적으로 각각의 종 방향의 기류 채널에 삽입될 수 있다.
하나의 구현예에 있어서, 가연성 열원을 압출시킴으로서 WO-A2-2009/074870에 기재된 방법에 의해 코팅은 가연성 열원의 하나 이상의 종 방향의 기류 채널의 내부 표면에 도포된다.
필요에 따라, 본 발명에 의한 가연성 열원은 가연성 열원의 일부 또는 전체 주변부를 따라 연장되는 하나 이상의 종 방향의 홈을 최대 6개 포함하고 있는 것이 바람직하다. 필요에 따라, 본 발명에 의한 가연성 열원은 하나 이상의 종 방향의 홈 및 하나 이상의 종 방향의 기류 채널을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 가연성 열원은 하나 이상의 종 방향의 홈을 포함하는 블라인드 가연성 열원일 수 있다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 WO-A-2009/022232에 개시된 타입의 흡연 물품에 사용하기에 특히 적절하다. 그러나, 본 발명에 의한 가연성 열원은 상이한 구조를 갖는 흡연 물품에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
본 발명에 의한 흡연 물품은 본 발명에 의한 가연성 열원 및 가연성 열원의 바로 하류에 위치된 에어로졸-발생 요소를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에 있어서, 에어로졸-발생 요소는 가연성 열원의 제 2 부분에 인접해 있다.
또한, 본 발명에 의한 흡연 물품은 본 발명에 의한 가연성 열원 및 가연성 열원의 하류에 위치된 에어로졸-발생 요소를 포함할 수 있고, 여기서 에어로졸-발생 요소는 가연성 열원으로부터 이격되어 있다.
본 발명에 의한 흡연 물품은 열전도성 및 산소-제한 내연소성 래퍼로 포장된 본 발명에 의한 가연성 열원을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 적어도 후면부는 내연소성 래퍼로 포장되어 있다.
본 발명에 의한 흡연 물품은 실질적으로 그 전체 길이를 따라 내연소성 래퍼로 포장되어 있는 본 발명에 의한 가연성 열원을 포함할 수 있다.
그러나, 본 발명에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 후면부만 내연소성 래퍼로 포장되는 것이 바람직하고, 가연성 열원의 전면부는 내연소성 래퍼로 포장되지 않는 것이 바람직하다.
내연소성 래퍼로 포장되지 않은 가연성 열원의 전면부의 길이는 약 4 ㎜ 내지 약 15 ㎜가 바람직하고, 약 4 ㎜ 내지 약 8 ㎜가 보다 바람직하다.
내연소성 래퍼로 포장된 가연성 열원의 후면부의 길이는 약 2 ㎜ 내지 약 8㎜가 바람직하고, 약 3 ㎜ 내지 약 5 ㎜가 보다 바람직하다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 적어도 후면부 및 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 적어도 전면부는 내연소성 래퍼로 포장되는 것이 바람직하다. 이러한 구현예에 있어서, 내연소성 래퍼는 가연성 열원의 적어도 후면부의 주변부 및 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 적어도 전면부의 주변부 주위와 직접 접촉하고 있다. 이전에 상술한 바와 같이, 내연소성 래퍼가 열전도일 경우, 내연소성 래퍼는 흡연 물품의 이들 두 성분 사이의 열적 링크를 제공한다.
본 발명에 의한 가연성 열원의 적어도 후면부 및 흡연 물품의 전체 에어로졸-발생 요소는 내연소성 래퍼로 포장될 수 있다.
그러나, 본 발명에 의한 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 전면부만 내연소성 래퍼로 포장되는 것이 바람직하고, 에어로졸-발생 요소의 후면부는 내연소성 래퍼로 포장되지 않는 것이 바람직하다.
내연소성 래퍼로 포장되지 않은 에어로졸-발생 요소의 후면부의 길이는 적어도 약 3 ㎜인 것이 바람직하다. 즉, 에어로졸-발생 요소는 내연소성 래퍼를 지나 하류에 적어도 약 3 ㎜로 연장되는 것이 바람직하다.
에어로졸-발생 요소는 약 5 ㎜ 내지 약 20㎜의 길이가 바람직하고, 약 8㎜ 내지 12 ㎜의 길이가 보다 바람직하다. 내연소성 래퍼로 포장된 에어로졸-발생 요소의 전면부의 길이는 약 2 ㎜ 내지 약 10 ㎜인 것이 바람직하고, 약 3 ㎜ 내지 약 8 ㎜인 것이 보다 바람직하며, 약 4 ㎜ 내지 약 6 ㎜인 것이 가장 바람직하다. 내연소성 래퍼로 포장되지 않은 에어로졸-발생 요소의 후면부의 길이는 약 3 ㎜ 내지 약 10 ㎜인 것이 바람직하다. 즉, 에어로졸-발생 요소는 내연소성 래퍼를 지나 하류에 약 3 ㎜ 내지 약 10 ㎜ 연장되는 것이 바람직하다. 에어로졸-발생 요소는 내연소성 래퍼를 지나 하류에 적어도 약 4 ㎜ 연장되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 의한 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소는 하나 이상의 에어로졸 형성제 및 가열에 반응해서 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 에어로졸은 가시적이거나 비가시적일 수 있고, 증기뿐만 아니라 가스 및 응축된 증기의 액체 방울을 포함할 수 있다.
하나 이상의 에어로졸 형성제는 어느 하나의 적절한 공지의 화합물 또는 조밀하고 안정한 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 작동 온도에서 실질적으로 열 열화에 대해 내성인 화합물의 혼합물일 수 있다. 적절한 에어로졸 형성제는 본 기술분야에 잘 공지되어 있고, 예를 들면 다가 알콜, 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알콜의 에스테르, 및 디메틸 도데칸다이오에이트 및 디메틸 테트라데칸다이오에이트와 같은 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다. 본 발명에 의한 흡연 물품에 사용되는 바람직한 에어로졸 형성제는 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올과 같은 다가 알콜 또는 그 혼합물, 및 가장 바람직하게는 글리세린이다.
가열에 반응해서 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질은 식물계 물질의 전하가 바람직하고, 균질화된 식물계 물질의 전하가 보다 바람직하다. 예를 들면, 에어로졸 발생 요소는 담배, 차, 예를 들면 녹차, 페퍼민트, 월계수, 유칼립투스, 바질, 세이지, 버베나 및 타라곤을 포함하는 식물로부터 유래된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있지만, 이것에 제한되는 것은 아니다. 식물계 물질은 습윤제, 풍미제, 결합제 및 그 혼합물을 포함하는 첨가제를 포함할 수 있지만, 이것에 제한되는 것은 아니다. 식물계 물질은 본질적으로 담배 재료로 이루어지는 것이 바람직하고, 균질화된 담배 재료로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 의한 흡연 물품은 에어로졸-발생 요소의 하류에 신장 실을 더 포함하는 것이 바람직하다. 신장 실의 포함은 가연성 열원에서 에어로졸-발생 요소로 열 전달에 의해 발생되는 에어로졸의 냉각을 허용하는 것이 유리하다. 신장 실은 본 발명에 의한 흡연 물품의 전체 길이를 소망한 값, 예를 들면 신장 실 길이의 적절한 선택을 통해서 종래의 궐련 길이와 유사한 길이로 조정하는 것이 유리하다. 신장 실은 가늘고 긴 중공 튜브인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 흡연 물품은 신장 실의 하류에 존재하고 에어로졸-발생 요소의 하류에 마우스피스를 더 포함할 수 있다. 마우스피스는, 예를 들면 하나 이상의 세그먼트를 갖는 필터를 포함할 수 있다. 필터는 셀룰로오스 아세테이트, 페이퍼 또는 다른 적절한 공지의 여과 물질 중 하나 이상의 세그먼트를 포함할 수 있다. 필수적인 마우스피스는 낮은 여과 효율인 것이 바람직하고, 매우 낮은 여과 효율인 것이 보다 바람직하다. 대신 또는 그 이외에, 필터는 흡수제, 흡착제, 풍미제, 및 다른 에어로졸 개질제 및 종래의 궐련용 필터에 사용되는 첨가제, 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 세그먼트를 포함할 수 있다.
필요에 따라, 환기 장치는 본 발명에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 위치에 제공될 수 있다. 예를 들면, 환기 장치가 존재할 경우, 본 발명에 의한 흡연 물품의 필수적인 마우스피스를 따르는 위치에 제공될 수 있다.
본 발명에 의한 흡연 물품은 공지의 방법과 기계를 사용하여 조립될 수 있다.
또한, 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 실시예로서만 설명될 것이다:
도 1은 본 발명에 의한 흡연 물품의 개략적인 종 방향의 단면을 나타낸다;
도 2a는 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 1 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도 그래프를 나타낸다;
도 2b는 가연성 열원의 후속 연소 중에 본 발명의 제 1 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도 그래프를 나타낸다;
도 3a는 가연성 열원의 연소 중에 본 발명의 제 1 구현예에 의한 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도 그래프를 나타낸다;
도 3b는 퍼프수의 함수로서 본 발명의 제 1 구현예에 의한 흡연 물품에 의해 발생되는 에어로졸의 320 ㎚에서의 흡광도 그래프를 나타낸다;
도 4a는 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도 그래프를 나타낸다;
도 4b는 가연성 열원의 후속 연소 중에 본 발명의 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도 그래프를 나타낸다;
도 5a는 본 발명의 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도 그래프를 나타낸다;
도 5b는 퍼프수의 함수로서 본 발명의 제 2 구현예에 의한 흡연 물품에 의해 발생되는 에어로졸의 320 ㎚에서의 흡광도 그래프를 나타낸다;
도 6a는 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 상류 말단의 평면도를 나타낸다; 그리고
도 6b는 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 종 방향의 단면을 나타낸다;
도 7은 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도 그래프를 나타낸다;
도 8은: 상류 말단의 점화시 (ⅰ) 본 발명의 제 5 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅱ) 본 발명의 제 6 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅲ) 제 1 비교 흡연 물품; 및 (ⅳ) 제 2 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도 그래프를 나타낸다;
도 9a는 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 7 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도 그래프를 나타낸다;
도 9b는 가연성 열원의 후속 연소 중에 본 발명의 제 7 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도 그래프를 나타낸다;
도 10은 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 8 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도 그래프를 나타낸다;
도 11은 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 9 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도 그래프를 나타낸다; 그리고
도 12는: 상류 말단의 점화시 (ⅰ) 본 발명의 제 9 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅱ) 제 3 비교 흡연 물품; 및 (ⅲ) 제 4 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 그래프를 나타낸다; 그리고
도 13은: 상류 말단의 점화시 (ⅰ) 본 발명에 의한 제 4 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅱ) 제 5 비교 흡연 물품; 및 (ⅲ) 제 6 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 그래프를 나타낸다.
도 2a, 2b, 3a, 4a, 4b, 5a, 7, 8, 9a, 9b, 10, 11, 12 및 13의 그래프에 있어서, 시간 제로는 제 1 퍼프의 시간을 나타낸다.
도 1에 나타낸 흡연 물품(2)은 전제 길이가 70 ㎜이고, 직경은 7.9 ㎜이며, 본 발명에 의한 가연성 열원(4), 에어로졸-발생 요소(6), 가늘고 긴 신장 실(8) 및 마우스피스(10)를 포함하고 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 가연성 열원(4), 에어로졸-발생 요소(6), 가늘고 긴 신장 실(8) 및 마우스피스는 동축 얼라인먼트와 인접해 있고, 낮은 공기 투과성의 궐련 페이퍼(12)의 외부 래퍼에 오버랩되어 있다.
가연성 열원(4)은 길이 11 ㎜, 직경 7.8 ㎜이고, 가연성 열원(4)을 통해서 종 방향으로 연장되는 원형 단면의 중앙 기류 채널(16)을 포함한다. 실질적으로 공기 투과성, 내열성, 80 ㎛의 두께를 갖는 부분적으로 소결된 유리 코팅(14)이 직경이 2 ㎜인 중앙 기류 채널(16)의 내부 표면에 제공된다
길이 10 ㎜, 직경 7.8 ㎜ 및 0.8 g/㎤의 밀도를 갖는 에어로졸-발생 요소(6)는 가연성 열원(4)의 바로 하류에 위치하고 있다. 에어로졸-발생 요소(6)는 에어로졸 형성제로서 글리세린을 포함하는 균질화된 담배 재료(18)의 원통형 플러그를 포함하고, 필터 플러그 랩(20)으로 둘러싸여 있다. 균질화된 담배 재료(18)는 압출된 담배 재료의 종 방향으로 정렬된 필라멘트로 이루어져 있다.
두께 20 ㎛, 길이 9 ㎜ 및 직경 7.8 ㎜를 갖는 알루미늄 포일의 튜브로 이루어진 내연소성 래퍼(22)는 길이 4 ㎜의 가연성 열원(4)의 후면부(4b)와 접촉하고 길이 5 ㎜의 에어로졸-발생 요소(6)의 전면부(6a)와 인접해서 둘러싸여 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 길이 7 ㎜의 가연성 열원(4)의 전면부(4a) 및 길이 5 ㎜의 에어로졸-발생 요소(6)의 후면부(6b)는 내연소성 래퍼(22)에 의해 둘러싸여 있지 않다.
길이 42 ㎜, 직경 7.8 ㎜인 가늘고 긴 신장 실(8)은 에어로졸-발생 요소(6)의 하류에 위치하고 있고, 판지(24)의 원통형 개방 선단 튜브로 이루어져 있다. 길이 7㎜, 직경 7.8 ㎜인 흡연 물품(2)의 마우스피스(10)는 신장 실(8)의 하류에 위치하고 있고, 필터 플러그 랩(28)에 의해 둘러싸여진 매우 낮은 여과 효율의 셀룰로오스 아세테이트 토우(26)의 원통형 플러그로 이루어져 있다. 마우스피스(10)는 티핑 페이퍼로 둘러싸여질 수 있다(예시하지 않음).
사용시, 소비자는 가연성 열원(4)을 점화한 다음, 중앙 기류 채널(16)을 통해서 마우스피스(10)를 향해서 하류로 공기가 흡입된다. 에어로졸-발생 요소(6)의 전면부(6a)는 가연성 열원(4)의 인접하는 비연소 후면부(4b)와 내연소성 래퍼(22)를 전도에 의해 주로 가열된다. 중앙 기류 채널(16)을 통과한 다음 대류에 의해 에어로졸-발생 요소(6)를 가열함으로써 흡입 공기가 가열된다. 에어로졸-발생 요소(6)의 가열은 에어로졸-발생 요소(18)로부터 에어로졸 형성제를 포함하는 휘발성 및 반휘발성 화합물을 방출하고, 에어로졸-발생 요소를 통해서 흐를 때 가열된 흡입 공기에 동반되게 된다. 가열된 공기 및 동반된 화합물은 신장 실(8)를 통해서 하류를 지나서 냉각 및 응축되어 대략 주위 온도에서 마우스피스를 통해서 소비자의 입속으로 들어가는 에어로졸을 형성하게 된다.
흡연 물품(2)을 제조하기 위해서, 내연소성 래퍼(22)의 직사각형의 조각은 궐련 페이퍼(12)에 접착시킨다. 접착된 내연소성 포장재(22)를 가진 궐련 페이퍼(12) 상에 가연성 열원(4), 에어로졸-발생 요소(6)의 플러그 및 신장 실(8)을 적절하게 정렬 및 배치한다. 접착된 내연소성 래퍼(22)를 가진 궐련 페이퍼(12)를 가연성 열원(4)의 후면부(4b), 에어로졸-발생 요소(6) 및 신장 실(8) 주위를 감싼다. 마우스피스(10)는 공지의 필터 결합 기술을 사용하여 신장 실의 개방 말단에 접착되어 있다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 제 1 구현예에 의한 흡연 물품은 실시예 1에 따라 생산된 본 발명의 제 1 구현예에 의한 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 제 2 구현예에 의한 흡연 물품은 실시예 2에 따라 생산된 본 발명의 제 2 구현예에 의한 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품은 실시예 3에 따라 생산된 본 발명의 제 3 구현예에 의한 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품은 실시예 4에 따라 생산된 본 발명의 제 4 구현예에 의한 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 제 5 구현예에 의한 흡연 물품은 실시예 5에 따라 생산된 본 발명의 제 5 구현예에 의한 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 제 6 구현예에 의한 흡연 물품은 실시예 5에 따라 생산된 본 발명의 제 5 구현예에 의한 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 제 1 비교 흡연 물품은 실시예 5에 따라 생산된 제 1 비교 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 제 2 비교 흡연 물품은 실시예 5에 따라 생산된 제 2 비교 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 제 7 구현예에 의한 흡연 물품은 실시예 6에 따라 생산된 본 발명의 제 7 구현예에 의한 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 제 8 구현예에 의한 흡연 물품은 실시예 7에 따라 생산된 본 발명의 제 8 구현예에 의한 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 제 9 구현예에 의한 흡연 물품은 실시예 8에 따라 생산된 본 발명의 제 9 구현예에 의한 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 제 3 비교 흡연 물품은 실시예 9에 따라 생산된 제 3 비교 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 제 4 비교 흡연 물품은 실시예 9에 따라 생산된 제 4 비교 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 제 5 비교 흡연 물품은 실시예 10에 따라 생산된 제 5 비교 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
도 1에 나타낸 구조를 갖는 제 6 비교 흡연 물품은 실시예 10에 따라 생산된 제 6 비교 가연성 열원을 사용하여 조립된다.
실시예 1
본 발명의 제 1 구현예에 의한 가연성 열원은 탈이온수 579 g과 탄소 분말 525 g, 탄산 칼슘(CaCO3) 225 g, 구연산 칼륨 51.75 g, 변성 셀룰로오스 84 g, 밀가루 276 g, 당 141.75 g 및 콘 오일 21 g을 혼합하여 제조하고 수성 슬러리를 형성하였다.
수성 슬러리를 직경 8.7 ㎜를 가진 원형 단면의 중앙 다이 오리피스를 갖는 다이를 통해서 압출한 다음, 약 20-22 ㎝의 길이 및 약 9.1-9.2 ㎜의 직경을 갖는 원통형 로드를 형성하였다. 단일의 종 방향의 기류 통로는 다이 오리피스의 중앙에 설치된 약 2 ㎜의 외부 직경을 가진 원형 단면의 맨드릴에 의해 원통형 로드로 형성하였다. 원통형 로드의 압출 중에, 유리 코팅 슬러리는 맨드릴의 중앙을 통해서 확장되어 있는 공급 통로를 통해서 펌핑하여 단일의 종 방향의 기류 통로의 내부 표면 상에 약 150-300 ㎛의 박막을 형성하였다.
원통형 로드를 약 12시간 내지 약 72시간 동안 20-25℃, 40-50%의 상대 습도에서 건조시킨 다음, 약 240분 동안 750℃의 질소 분위기 하에서 열 분해하였다.
열 분해 후, 원통형 로드는 미분기를 사용하여 규정된 직경으로 절단 및 형상화하여 약 11 ㎜의 길이, 약 7.8 ㎜의 직경 및 약 400 ㎎의 건조 질량을 갖는 개별 가연성 열원을 형성하였다.
개별 가연성 열원을 약 1시간 동안 130℃에서 건조시킨 다음, 질산 칼륨(KNO3)으로 포화시킨 38 중량%의 농도를 갖는 질산 수용액에 넣었다.
약 5분 후, 개별 가연성 열원을 상기 용액으로부터 제거하고 약 1시간 동안 130℃에서 건조시켰다.
건조 후, 개별 가연성 열원을 질산 칼륨(KNO3)으로 포화시킨 38 중량%의 농도를 갖는 질산 수용액에 한번 더 넣었다.
약 5분 후, 개별 가연성 열원을 상기 용액으로부터 제거하고 약 1시간 동안 130℃에서 건조시킨 다음, 약 1시간 동안 160℃에서 건조시키고 최종적으로 약 1시간 동안 200℃에서 건조시켰다.
건조된 개별 가연성 열원은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 39%의 점화 보조제(질산 칼륨) 함량을 갖는다.
가연성 열원의 상류 말단(upstream end)의 점화시 본 발명의 제 1 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단(downstream end)의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다. 결과는 도 2a에 나타내었다.
또한, 가연성 열원의 후속 연소 중에 본 발명의 제 1 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품 중에서 측정하였다. 그 결과는 도 2b에 나타내었다.
가연성 열원의 연소 중에 본 발명의 제 1 구현예에 의한 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도는 가연성 열원의 하류 2 ㎜ 위치(도 1에서 선 P2로 표시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 측정하였다. 그 결과는 도 3a에 나타내었다.
본 발명의 제 1 구현예에 의한 흡연 물품의 각각의 퍼프 중에 발생되는 에어로졸의 흡광도는 320 ㎚의 주변 자외선 영역에서 데이터를 기록하도록 설정된 광학셀을 가진 자외선-가시광선 광학 분광기를 사용하여 측정하였다. 발생된 에어로졸의 밀도를 가리키는 결과를 도 3b에 나타내었다.
도 2a-3b에 나타낸 프로파일을 생성하기 위해서, 본 발명의 제 1 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원은 종래의 노란 불꽃 라이터를 사용하여 점화하였다. 55 ㎖(퍼프 부피) 퍼프는 흡연기를 사용하여 매 30초마다(퍼프 빈도) 2초(퍼프 지속기간) 후에 얻어졌다.
실시예 2
본 발명의 제 2 구현예에 의한 가연성 열원은 탈이온수 579 g과 탄소 분말 639 g, 구연산 칼륨 51.75 g, 산화 구리(CuO) 195.5 g, 콘 111 g, 변성 셀룰로오스 84 g, 밀가루 276 g, 콘 오일 21 g 및 당 141.75 g을 혼합하여 제조하고 수성 슬러리를 형성하였다.
수성 슬러리를 8.7 ㎜의 직경을 가진 원형 단면의 중앙 다이 오리피스를 갖는 다이를 통해 압출한 다음, 약 20-22 ㎝의 길이 및 약 9.1-9.2 ㎜의 직경을 갖는 원통형 로드를 형성하였다. 단일의 종 방향의 기류 통로는 다이 오리피스의 중앙에 설치된 약 2 ㎜의 외부 직경을 가진 원형 단면의 맨드릴에 의해 원통형 로드로 형성하였다. 원통형 로드의 압출 중에, 유리 코팅 슬러리는 맨드릴의 중앙을 통해서 확장되어 있는 공급 통로를 통해 펌핑하여 단일의 종 방향의 기류 통로의 내부 표면 상에 약 150-300 ㎛의 박막을 형성하였다.
원통형 로드를 약 12시간 내지 약 72시간 동안 약 20-25℃, 40-50%의 상대 습도에서 건조시킨 다음, 약 240분 동안 750℃의 질소 분위기 하에서 열 분해하였다.
열 분해 후, 원통형 로드는 미분기를 사용하여 규정된 직경으로 절단 및 형상화하여 약 11 ㎜의 길이, 약 7.8 ㎜의 직경 및 약 425 ㎎의 건조 질량을 갖는 개별 가연성 열원을 형성하였다. 가연성 열원의 원소 분석의 결과는 하기 표 1에 나타내었다:
Figure pct00001
가연성 열원의 X선 회절 분석은 대다수의 CuO가 열 분해 중에 Cu 금속으로 환원되고, Cu2O 및 CuO이 소수의 상으로 존재한다.
개별 가연성 열원을 약 1시간 동안 130℃에서 건조시킨 다음, 약 80℃ 내지 약 85℃의 온도에서 미리-가열된 질산 스트론튬(SR(NO3)2) 34 중량%, 질산 칼륨(KNO3) 16 중량% 및 질산 칼슘(Ca(NO3)2*4H2O) 11 중량%를 포함하는 수용액에 넣었다.
약 15분 후, 개별 가연성 열원을 용액으로부터 제거하고 약 5~30초 동안 탈이온수에 넣었다. 개별 가연성 열원을 탈이온수로부터 제거하고, 우선 약 1시간 동안 주위 온도에서 건조시킨 다음, 약 1시간 동안 130℃에서 건조시켰다.
건조된 개별 가연성 열원은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 33% 점화 보조제(질산 스트론튬, 질산 칼륨 및 질산 칼슘) 함량을 갖는다.
가연성 열원의 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다. 결과는 도 4a에 나타내었다.
또한, 가연성 열원의 후속 연소 중에 본 발명의 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 T1로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품 중으로 측정하였다. 그 결과는 도 4b에 나타내었다.
가연성 열원의 연소 중에 본 발명의 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도는 가연성 열원의 하류 2 ㎜ 위치(도 1에서 선 P2로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 측정하였다. 그 결과는 도 5a에 나타내었다.
본 발명의 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 각각의 퍼프 중에 발생되는 에어로졸의 흡광도는 320 ㎚의 주변 자외선 영역에서 데이터를 기록하도록 설정된 광학셀을 가진 자외선-가시광선 광학 분광기를 사용하여 측정하였다. 발생되는 에어로졸의 밀도를 가리키는 결과는 도 5b에 나타내었다.
도 4a-5b에 나타낸 프로파일을 생성하기 위해서, 본 발명의 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 상류 말단은 종래의 노란 불꽃의 라이터를 사용하여 점화하였다. 55 ㎖(퍼프 부피) 퍼프는 흡연기를 사용하여 매 30초마다(퍼프 빈도) 2초(퍼프 지속기간) 후에 얻어졌다.
도 2a 및 도 4a는 점화시, 본 발명의 제 1 및 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도가 각각 금속 질산염의 분해로 인해 약 650℃ 내지 약 750℃로 빠르게 상승한다는 것을 나타내었다.
두 구현예에서, 가연성 열원에서 탄소의 연소는 가연성 열원의 전체 길이에 걸쳐서 노란 불꽃의 라이터가 배치되어 있는 가연성 열원의 상류 말단으로부터 금속 질산염의 분해와 동시에 전파된다. 이것은 가연성 열원의 상류 말단에서 하류 말단으로 폭연 프론트의 하류 움직임으로 인해 가연성 열원의 표면에서 색 변화가 분명하게 나타내었다.
도 2b 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 금속 질산염의 분해로 인한 온도의 초기 부스트 후, 본 발명의 제 1 및 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 약 200℃ 내지 약 350℃의 온도로 하강하는 것이 유리하다.
도 3a와 도 3b 및 도 6a와 도 6b에 나타낸 바와 같이, 온도의 초기 부스트 및 금속 질산염의 분해로 인한 본 발명의 제 1 및 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 빠른 점화는 휘발성 유기 아로마 및 풍미 화합물이 현재 제 1 퍼프로서 감각 기관으로 허용가능한 에어로졸을 생산하기에 충분한 양으로 에어로졸-발생 요소에서 발생되는 수준으로 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도를 빠르게 상승시키는 것이 유리하다.
또한, 금속 질산염의 분해 후에 본 발명의 제 1 및 제 2 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 온도 감소는 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소가 에어로졸-발생 요소의 연소 또는 열 열화가 일어나는 수준에 도달하지 않도록 보장하는 것이 유리하다.
실시예 3
본 발명의 제 3 구현예에 의한 가연성 열원은 탈이온수 579 g과 탄소 분말 750 g, 구연산 칼륨 51.75 g, 변성 셀룰로오스 84 g, 밀가루 276 g, 당 141.75 g 및 콘 오일 21 g을 혼합하여 제조하고 수성 슬러리를 형성하였다.
수성 슬러리를 직경 8.7 ㎜를 가진 원형 단면의 중앙 다이 오리피스를 갖는 다이를 통해서 압출한 다음, 약 20-22 ㎝의 길이 및 약 9.1-9.2 ㎜의 직경을 갖는 원통형 로드로 형성되었다. 단일의 종 방향의 기류 통로는 다이 오리피스의 중앙에 설치된 약 2 ㎜의 외부 직경을 가진 원형 단면의 맨드릴에 의해 원통형 로드로 형성하였다. 원통형 로드의 압출 중에, 유리 코팅 슬러리는 맨드릴의 중앙을 통해서 확장되어 있는 공급 통로를 통해서 펌핑하여 단일의 종 방향의 기류 통로의 내부 표면 상에 약 150-300 ㎛의 박막을 형성하였다.
원통형 로드를 약 12시간 내지 약 72시간 동안 20-25℃, 40-50%의 상대 습도로 건조시킨 다음, 약 240분 동안 750℃의 질소 분위기 하에서 열 분해하였다.
열 분해 후, 원통형 로드는 미분기를 사용하여 규정된 직경으로 절단 및 형상화하여 약 11 ㎜의 길이, 약 7.8 ㎜의 직경 및 약 425 ㎎의 건조 질량을 갖는 개별 가연성 열원을 형성한 다음, 약 1시간 동안 130℃에서 건조되었다.
도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와 같이, 가연성 열원의 상류 말단으로부터 측정된 9 ㎜의 길이 및 약 1.5 ㎜ 내지 약 1.8 ㎜의 직경을 갖는 4개의 동일하게 이격된 종 방향의 홈은 전기 드릴을 사용하여 개별 가연성 열원의 주변을 둘러싸는 외부 표면을 따라서 형성되었다. 아세토에 니트로셀룰로오스 결합제 1 중량% 및 지르코늄 66 중량%의 현탁액을 개별 가연성-열원의 주변을 둘러싸는 외부 표면을 따라 주사기를 사용하여 각각의 종 방향의 홈 내에 도포하였다.
개별 가연성 열원을 약 1시간 동안 130℃에서 건조하였다.
건조된 개별 가연성 열원은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 20% 점화 보조제(지르코늄) 함량을 갖는다.
가연성 열원의 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품 중으로 측정하였다.
또한, 가연성 열원의 후속 연소 중에 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다.
모든 경우에 있어서, 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원은 종래의 노란 불꽃의 라이터를 사용하여 점화하였다. 55 ㎖(퍼프 부피) 퍼프는 흡연기를 사용하여 매 30초마다(퍼프 빈도) 2초(퍼프 지속기간) 후에 얻어졌다.
점화시, 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 가연성 열원의 둘레에 대하여 배치된 4개의 종 방향의 홈 내에 지르코늄의 산소와의 반응의 결과로서 약 500℃로 상승되었다. 하기 반응식에 의해 예시된 바와 같이, 이 반응은 매우 발열적이고, 불활성 지르코늄 산화물 입자를 생산한다:
Zr + O2 → ZrO2 + ΔE(-1081 kJ/mol)
도 6b에 나타낸 바와 같이, 4개의 종 방향의 홈은 가연성 열원의 상류 말단에서 하류 말단으로 연장되지 않는 반면, 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품의 내연소성 래퍼 아래쪽으로는 연장된다. 본 구현예에 있어서, 산소와 지르코늄의 반응의 결과로서 가연성 열원의 상류 말단의 점화시 발생되는 열은 내연소성 래퍼를 통해서 전도에 의해 에어로졸-발생 요소에 직접 전달된다. 이것은 휘발성 유기 아로마 및 풍미 화합물이 현재 제 1 퍼프로서 감각 기관으로 허용가능한 에어로졸을 생산하기에 충분한 양으로 에어로졸-발생 요소에서 발생되는 수준으로 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도를 빠르게 상승시키는 것이 유리하다.
가연성 열원의 4개의 종 방향의 홈 내에서 지르코늄의 산소와의 발열 반응은 내연소성 래퍼를 통해서 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소에 전달되는 충분할 만큼의 고에너지인 열뿐만 아니라, 전체 가연성 열원에 걸쳐서 방사상으로 에너지를 방사시킨다. 이것은 가연성 열원의 탄소의 연소를 개시한다.
또한, 지르코늄 산화물을 형성하기 위해 지르코늄의 산소와의 반응으로 인한 온도의 초기 부스트 후, 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 가연성 열원의 후속 연소 중에 약 200℃ 내지 약 400℃의 온도로 하강하는 것이 유리하다. 지르코늄의 산소와의 반응 후에 본 발명의 제 3 구현예에 의한 가연성 열원의 온도의 감소는 본 발명의 제 3 구현예에 의한 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도가 에어로졸-발생 요소의 연소 또는 열 열화가 일어나는 수준을 도달할 수 없도록 보장하는 것이 유리하다.
상술한 본 발명의 제 3 구현예에 있어서, 지르코늄은 가연성 열원의 둘레에 대하여 배치된 4개의 동일하게 이격된 종 방향의 홈 내에 증착된다. 그러나, 가연성 열원의 상류 말단의 점화시 에너지를 방출하는 지르코늄 및 다른 물질이 본 발명에 의한 가연성 열원의 둘레에 대하여 배치된 4개 이상의 홈 또는 4개 미만의 홈 내에 증착되거나 달리 제공될 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
또한, 본 발명에 의한 가연성 열원은 다른 위치에서 가연성 열원의 상류 말단의 점화시 에너지를 방출하는 하나 또는 물질을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
실시예 4
본 발명의 제 4 구현예에 의한 가연성 열원은 탈이온수 180 g과 탄소 분말 135 g, 과산화 칼슘 150 g(75% 순도) 및 카르복시메틸 셀룰로오스 15 g을 혼합하여 제조하고 과립 혼합물을 형성하였다.
과립 혼합물을 7.6 ㎜의 직경을 가진 원형 단면의 중앙 다이 오리피스를 갖는 다이를 통해 압출한 다음, 약 20-25 ㎝ 및 약 7.8 ㎜의 직경을 갖는 원통형 로드로 형성하였다. 단일의 종 방향의 기류 통로는 다이 오리피스의 중심으로 설치된 약 2 ㎜의 외부 직경을 가진 원형 단면의 맨드릴에 의해 원통형 로드로 형성하였다. 점토 코팅 슬러리는 단일의 종 방향의 기류 통로의 내부 표면에 도포되어서 단일의 종 방향의 기류 통로의 내부 표면 상에 약 150-300 ㎛의 박막을 형성하였다.
원통형 로드를 약 12시간 내지 약 48시간 동안 약 20-25℃, 40~50%의 상대 습도에서 건조시켰다. 건조 후, 원통형 로드를 절단해서 약 13 ㎜의 길이 및 약 7.8 ㎜의 직경을 갖는 개별 가연성 열원을 형성하였다. 개별 가연성 열원을 약 1시간 동안 130℃에서 건조시켰다. 건조된 개별 가연성 열원은 약 500 ㎎의 질량을 갖는다.
건조된 개별 가연성 열원은 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 38% 함량의 점화 보조제(과산화 칼슘)를 갖는다.
가연성 열원의 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다. 결과는 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타낸 프로파일을 생성하기 위해서, 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 상류 말단은 종래의 노란 불꽃의 라이터를 사용하여 점화하였다. 55 ㎖(퍼프 부피) 퍼프는 흡연기를 사용하여 매 30초마다(퍼프 빈도) 2초 후(퍼프 지속기간)에 얻어졌다.
도 7은 점화시, 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도가 과산화 칼슘의 분해로 인해 약 500℃ 내지 약 600℃로 빠르게 상승한다는 것을 나타내었다.
가연성 열원에 탄소의 연소는 노란 불꽃 라이터가 위치되는 가연성 열원의 상류 말단으로부터 가연성 열원의 전체 길이에 걸쳐서 과산화 칼슘의 분해와 동시에 전파된다. 가연성 열원의 상류 말단에서 하류 말단으로 폭연 프론트의 하류 움직임으로 인해 가연성 열원의 표면에 색 변화가 분명하게 나타내었다.
과산화 칼슘의 분해로 인한 온도의 초기 부스트 후, 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 약 375℃ 이하의 온도로 하강하는 것이 유리하다.
과산화 칼슘의 분해로 인한 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 온도의 초기 부스트 및 빠른 점화는 휘발성 유기 아로마 및 풍미 화합물이 현재 제 1 퍼프로서 감각 기관으로 허용가능한 에어로졸을 생산하기에 충분한 양인 에어로졸-발생 요소에서 발생되는 수준으로 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도를 빠르게 상승시킨다.
또한, 과산화 칼슘의 분해 후에 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 온도 감소는 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도가 에어로졸-발생 요소의 연소 또는 열 열화가 발생되는 수준에 도달하지 않도록 보장하는 것이 유리하다.
실시예 5
표 2에 나타낸 함량인 점화 보조제(과산화 칼슘)를 갖는 본 발명의 제 5 구현예 및 본 발명의 제 6 구현예에 의한 가연성 열원은 표 2에 나타낸 성분을 혼합함으로써 실시예 4와 같이 제조되어서 과립 혼합물을 형성하였다.
표 2에 나타낸 함량인 점화 보조제(과산화 칼슘)를 갖는 제 1 비교 가연성 열원 및 제 2 비교 가연성 열원은 표 2에 나타낸 성분을 혼합함으로써 실시예 4와 같이 제조되어서 과립 혼합물을 형성하였다.
가연성 열원의 상류 말단의 점화시 (ⅰ) 본 발명의 제 5 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅱ) 본 발명의 제 6 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅲ) 제 1 비교 흡연 물품; 및 (ⅳ) 제 2 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다.
Figure pct00002
도 8에 나타낸 프로파일을 생성하기 위해서, (ⅰ) 본 발명의 제 5 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅱ) 본 발명의 제 6 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅲ) 제 1 비교 흡연 물품; 및 (ⅳ) 제 2 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 상류 말단은 종래의 노란 불꽃의 라이터를 사용하여 점화하였다. 55㎖(퍼프 부피) 퍼프는 흡연기를 사용하여 매 30초마다(퍼프 빈도) 2초(퍼프 지속기간) 후에 얻어졌다.
도 8은 점화시 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 38%의 과산화 칼슘 함량을 갖는 본 발명의 제 5 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 과산화 칼슘의 분해의 결과로서 약 650℃ 내지 약 750℃로 빠르게 상승한다는 것을 나타내었다.
도 8은 점화시 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 30%의 과산화 칼슘 함량을 갖는 본 발명의 제 6 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 과산화 칼슘의 분해의 결과로서 약 450℃ 내지 약 500℃로 빠르게 상승한다는 것을 나타내었다 .
그러나, 점화시 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 26%의 과산화 칼슘 함량을 갖는 제 1 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도, 및 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 23%의 과산화 칼슘의 함량을 갖는 제 2 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 온도의 '부스트'를 나타내지 않는다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 가연성 열원에서 과산화 칼슘의 양을 감소시키는 방법은 가연성 열원의 상류 말단의 점화시 얻어지는 가연성 열원의 하류 말단의 온도의 '부스트'의 크기를 감소시키는 것이다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 가연성 열원에서 과산화 칼슘의 양을 감소시키는 방법은 가연성 열원의 상류 말단의 점화시 '부스트' 온도를 도달하기 위해 가연성 열원의 하류 말단에 걸리는 시간을 증가시키는 것이다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 적어도 약 20%의 양으로 하나 이상의 점화 보조제를 포함한다. 그러나, 도 8은 제 1 부분의 점화시 온도에서 요구되는 '부스트'를 나타내도록 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분을 위해서 포함되어야 하는 하나 이상의 점화 보조제의 양은 가연성 열원에 포함되는 특정한 하나 이상의 점화 보조제에 따라 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 20%보다 크다는 것을 예시하고 있다.
실시예 6
본 발명의 제 7 구현예에 의한 가연성 열원은 탈이온수 180 g과 탄소 분말 180 g, 과산화 칼슘(75% 순도) 90 g, 마그네슘 15 g 및 카르복시메틸 셀룰로오스 15 g을 혼합하여 제조하고 과립 혼합물을 형성하였다.
과립 혼합물을 7.6 ㎜의 직경을 가진 원형 단면의 중앙 다이 오리피스를 갖는 다이를 통해서 압출한 다음, 약 20-25 ㎝의 길이 및 약 7.8 ㎜의 직경을 갖는 원통형 로드로 형성하였다. 단일의 종 방향의 기류 통로는 다이 오리피스 중앙에 설치된 약 2 ㎜의 외부 직경을 가진 원형 횡 단면의 맨드릴에 의해 원통형 로드로 형성되었다. 점토 코팅 슬러리는 단일의 종 방향의 기류 통로의 내부 표면에 도포되어서 단일의 종 방향의 기류 통로의 내부 표면 상에 약 150-300 ㎛의 박막을 형성하였다.
원통형 로드를 약 12시간 내지 약 48시간 동안 약 20-25℃, 40-50%의 상대 습도에서 건조시켰다. 건조 후, 원통형 로드를 절단하여 약 13 mm의 길이 및 약 7.8 mm의 직경을 갖는 개별 가연성 열원을 형성하였다. 개별 가연성 열원을 약 1시간 동안 130℃에서 건조시켰다. 건조된 개별 가연성 열원은 약 500 ㎎의 질량을 갖는다.
건조된 개별 가연성 열원은 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 28%의 점화 보조제(과산화 칼슘 및 마그네슘) 함량을 갖는다.
가연성 열원의 상류 말단의 점화시, 본 발명의 제 7 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다. 결과는 도 9a에 나타내었다.
또한, 가연성 열원의 후속 연소 중에 본 발명의 제 7 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치( 도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다. 결과는 도 9b에 나타내었다.
도 9a 및 도 9b에 나타낸 프로파일을 생성하기 위해서, 본 발명의 제 7 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 상류 말단은 종래의 노란 불꽃의 라이터를 사용하여 점화하였다. 55 ㎖(퍼프 부피) 퍼프는 흡연기를 사용하여 매 30초마다(퍼프 빈도) 2초(퍼프 지속기간) 후에 얻어졌다.
도 9a는 점화시, 본 발명의 제 7 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도가 과산화 칼슘의 분해 및 마그네슘의 산소와의 발열 반응으로 인해 약 600℃ 내지 약 700℃로 빠르게 상승한다는 것을 나타내었다.
가연성 열원에서 탄소의 연소는 노란 불꽃의 라이터가 위치된 가연성 열원의 상류 말단으로부터 가연성 열원의 전체 길이에 걸쳐서 과산화 칼슘의 분해 및 마그네슘의 산소와의 반응과 동시에 전파된다. 이것은 가연성 열원의 상류 말단에서 하류 말단으로 폭연 프론트의 하류 움직임으로 인한 가연성 열원의 표면에 색 변화가 분명하게 나타내었다.
도 9b에서 나타낸 바와 같이, 과산화 칼슘의 분해 및 마그네슘의 산소와의 반응으로 인한 온도의 초기 부스트 후, 본 발명의 제 7 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 약 250℃ 내지 400℃의 온도로 하강하는 것이 유리하다.
과산화 칼슘의 분해 및 마그네슘의 산소와의 반응으로 인한 본 발명의 제 7 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 온도에서 초기 부스트 및 빠른 점화는 휘발성 유기 아로마 및 풍미 화합물이 현재 제 1 퍼프로서 감각 기관으로 허용가능한 에어로졸을 생산하는데 충분한 양인 에어로졸-발생 요소에서 발생되는 수준으로 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도를 빠르게 상승시키는 것이 유리하다.
또한, 과산화 칼슘의 분해 및 마그네슘의 산소와의 반응 후에 본 발명의 제 7 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 온도의 감소는 흡연 물품의 에어로졸-발생 요소의 온도가 에어로졸-발생 요소의 연소 또는 열 열화가 일어나는 수준에 도달하지 않도록 보장하는 것이 유리하다.
실시예 7
본 발명의 제 8 구현예에 의한 가연성 열원은 탈이온수 579 g과 탄소 분말 525 g, 탄산 칼슘(CaCO3) 225 g, 구연산 칼륨 51.75 g, 변성 셀룰로오스 84 g, 밀가루 276 g, 당 141.75 g 및 콘 오일 21 g을 혼합하여 제조하고 수성 슬러리를 형성하였다.
수성 슬러리를 8.7 ㎜의 직경을 가진 원형 단면의 중앙 다이 오리피스를 갖는 다이를 통해서 압출한 다음, 약 20-22 ㎝의 길이 및 약 9.1-9.2 ㎜의 직경을 갖는 원통형 로드로 형성하였다. 단일의 종 방향의 기류 통로는 다이 오리피스의 중앙에 설치된 약 2 ㎜의 외부 직경을 가진 원형 단면의 맨드릴에 의해 원통형 로드로 형성되었다. 원통형 로드의 압출 중에, 유리 코팅 슬러리는 맨드릴의 중앙을 통해서 연장되는 공급 통로를 통해서 펌핑하여 단일의 종 방향의 기류 통로의 내부 표면 상에 약 150-300 ㎛의 박막을 형성하였다.
원통형 로드를 약 12시간 내지 약 72시간 동안 20-25℃, 40-50%의 상대 습도에서 건조시킨 다음, 약 240분 동안 750℃의 질소 분위기 하에서 열 분해하였다.
열 분해 후, 원통형 로드를 미분기를 사용하여 규정된 직경으로 절단 및 형상화하여 약 11 ㎜의 길이, 약 7.8 ㎜의 직경 및 약 400 ㎎의 건조 질량을 갖는 개별 가연성 열원을 형성하였다.
개별 가연성 열원을 약 1시간 동안 130℃에서 건조시킨 다음, 질산 칼륨(KNO3)으로 포화시킨 38 중량%의 농도를 갖는 질산 수용액에 넣었다.
약 5분 후, 개별 가연성 열원을 용액으로부터 제거하고 약 1시간 동안 130℃에서 건조하였다.
건조 후, 개별 가연성 열원을 0.98 mol/L의 농도를 갖는 염소산 나트륨(NaClO3) 수용액에 넣었다.
약 30초 후, 개별 가연성 열원을 수용액으로부터 제거하고 실온에서 10분 동안 건조시킨 다음, 약 1시간 동안 120℃에서 건조시켰다.
건조된 개별 가연성 열원은 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 30% 내지 약 40%의 점화 보조제(질산 칼슘, 질산 칼륨 및 염소산 나트륨) 함량을 갖는다.
가연성 열원의 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 8 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다. 결과는 도 10에 나타내었다.
도 10에 나타낸 프로파일을 생성하기 위해서, 본 발명의 제 8 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 상류 말단은 종래의 노란 불꽃의 라이터를 사용하여 점화하였다. 55 ㎖(퍼프 부피) 퍼프는 흡연기를 사용하여 매 30초마다(퍼프 빈도) 2초(퍼프 지속기간) 후에 얻어졌다.
도 10은 점화시, 본 발명의 제 8 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도가 금속 질산염 및 금속 염산염의 분해로 인해서 약 650℃ 내지 약 700℃로 급격하게 상승한다는 것을 나타내었다.
금속 질산염 및 금속 염산염의 분해로 인한 온도의 초기 부스트 후, 본 발명의 제 8 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 약 500℃ 이하의 온도로 하강하였다.
실시예 8
본 발명의 제 9 구현예에 의한 가연성 열원은 탈이온수 73.3 g과 탄소 분말 35 g, 산화 철(Fe2O3) 35.9 g, 마그네슘 16.4 g, 벤토나이트 6 g 및 카르복시메틸 셀룰로오스 6.7 g을 혼합하여 제조하고 과립 혼합물을 형성하였다.
과립 혼합물을 7.6 ㎜의 직경을 가진 원형 단면의 중앙 다이 오리피스를 갖는 다이를 통해서 압출한 다음, 약 20-25 ㎝의 길이 및 약 7.8 ㎜의 직경을 갖는 원통형 로드로 형성하였다.
원통형 로드를 약 12시간 내지 약 48시간 동안 약 20-25℃, 40-50%의 상대 습도에서 건조시켰다. 건조 후, 원통형 로드를 절단하여 약 11 ㎜의 길이 및 약 7.8 ㎜의 직경을 갖는 개별 가연성 열원을 형성하였다. 개별 가연성 열원을 약 1시간 동안 130℃에서 건조시켰다. 건조된 개별 가연성 열원은 약 400 ㎎의 질량을 갖는다.
건조된 개별 가연성 열원은 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 52%의 점화 보조제(산화 철(Fe2O3) 및 마그네슘) 함량을 갖는다.
가연성 열원의 상류 말단의 점화시 본 발명의 제 9 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다. 결과는 도 11에 나타내었다.
도 11에 나타낸 프로파일을 생성하기 위해서, 본 발명의 제 9 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 상류 말단은 종래의 노란 불꽃의 라이터을 사용하여 점화하였다. 55 ㎖(퍼프 부피) 퍼프는 흡연기를 사용하여 매 30초마다(퍼프 빈도) 2초(퍼프 지속기간) 후에 얻어졌다.
도 11은 점화시 본 발명의 제 9 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 산화 철(Fe2O3)과 마그네슘 사이의 발열 반응의 결과로서 약 1000℃ 내지 약 1100℃로 빠르게 상승한다는 것을 나타내었다.
산화 철(Fe2O3)과 마그네슘 사이의 발열 반응으로 인한 온도의 초기 부스트 후, 본 발명의 제 9 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도가 약 500℃ 이하의 온도로 하강하였다.
실시예 9
표 2에 나타낸 점화 보조제(산화 철(Fe2O3) 및 마그네슘) 함량을 갖는 제 3 비교 가연성 열원 및 제 4 비교 가연성 열원은 표 3에 나타낸 성분을 혼합함으로써 실시예 8에서와 같이 제조하여 과립 혼합물을 형성하였다.
가연성 열원의 상류 말단의 점화시 (ⅰ) 본 발명의 제 9 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅱ) 제 3 비교 흡연 물품; 및 (ⅲ) 제 4 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치(도 1에서 선 P1으로 예시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다. 결과는 도 12에 나타내었다.
도 12에 나타낸 프로파일을 생성하기 위해서, (ⅰ) 본 발명의 제 9 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅱ) 제 3 비교 흡연 물품; 및 (ⅲ) 제 4 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 상류 말단은 종래의 노란 불꽃의 라이터를 사용하여 점화하였다. 55 ㎖(퍼프 부피)의 퍼프는 흡연기를 사용하여 매 30초마다(퍼프 빈도) 2초(퍼프 지속기간) 후에 얻어졌다.
Figure pct00003
도 12는 점화시, 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 52%의 산화 철(Fe2O3) 및 마그네슘 함량을 갖는 본 발명의 제 9 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 산화 철(Fe2O3) 및 마그네슘 사이의 발열 반응의 결과로서 약 1000℃ 내지 약 1100℃로 급격하게 상승한다는 것을 나타내었다.
그러나, 점화시 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 48%의 산화 철(Fe2O3) 및 마그네슘 함량을 갖는 제 3 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도, 및 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 43%의 산화 철(Fe2O3) 및 마그네슘 함량을 갖는 제 4 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 온도의 '부스트'를 나타내지 않는다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 가연성 열원의 산화 철(Fe2O3) 및 마그네슘 함량을 감소시키는 방법은 가연성 열원의 상류 말단의 점화시 얻어지는 가연성 열원의 하류 말단의 온도의 '부스트'의 크기를 감소시킨다.
본 발명에 의한 가연성 열원은 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 적어도 약 20%의 양으로 하나 이상의 점화 보조제를 포함해야 한다. 그러나, 도 12는 제 1 부분의 점화시 온도의 요구되는 '부스트'를 나타내는데 본 발명에 의한 가연성 열원의 제 2 부분을 위해서 포함되어야 하는 하나 이상의 점화 보조제의 양이 가연성 열원에 포함되는 하나 이상의 특정한 점화 보조제에 따라 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 20%보다 클 수 있다.
실시예 10
제 5 비교 가연성 열원 및 제 6 비교 가연성 열원은 표 4에 나타낸 성분을 혼합함으로써 실시예 4의 경우와 같이 제조되어서 과립 혼합물을 형성하였다.
Figure pct00004
가연성 열원의 상류 말단의 점화시 (ⅰ) 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅱ) 제 5 비교 흡연 물품; 및 (ⅲ) 제 6 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 에어로졸-발생 요소의 상류 1 ㎜ 위치( 도 1에서 선 P1으로 표시)에서 흡연 물품의 표면에 접착된 열전대를 사용하여 흡연 물품으로 측정하였다. 결과는 도 13에 나타내었다.
도 13에 나타낸 프로파일을 생성하기 위해서, (ⅰ) 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품; (ⅱ) 제 5 비교 흡연 물품; 및 (ⅲ) 제 6 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 상류 말단은 종래의 노란 불꽃의 라이터를 사용하여 점화하였다. 55 ㎖(퍼프 부피)의 퍼프는 흡연기를 사용하여 매 30초마다(퍼프 빈도) 2초(퍼프 지속기간) 후에 얻어졌다.
도 13은 점화시, 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 38%의 과산화 칼슘 함량을 갖는 본 발명의 제 4 구현예에 의한 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 과산화 칼슘의 분해의 결과로서 약 750℃ 내지 약 800℃로 급격하게 상승한다는 것을 나타내었다.
그러나, 점화시 점화 보조제를 포함하지 않는 제 5 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도, 및 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 약 50%의 알칼리 금속 연소염(구연산 칼륨) 함량을 갖는 제 6 비교 흡연 물품의 가연성 열원의 하류 말단의 온도는 온도의 '부스트'를 나타내지 않는다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 적어도 약 20%의 양인 하나 이상의 점화 보조제의 부재 하에 가연성 열원의 제 2 부분은 제 1 부분의 점화시 온도의 '부스트'를 나타내지 않는다.
또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, 건조 중량을 기준으로 가연성 열원의 적어도 약 20%보다 훨씬 많은 양을 포함하는 경우라도 알칼리 금속 시트르산염 연소염은 가연성 열원의 제 1 부분의 점화시 충분한 에너지를 방출하지 않아 제 2 부분의 온도에 '부스트'를 생산시킨다.
2: 흡연 물품 4: 가연성 열원
6: 에어로졸-발생 요소 8: 신장 실
10: 마우스피스 12: 궐련 페이퍼
14: 유리 코팅 16: 중앙 기류 채널
18: 균질화된 담배 재료 20, 28: 필터 플러그 랩
22: 내연소성 래퍼 24: 판지
26: 셀룰로오스 아세테이트 토우 4a, 6a: 전면부 4b, 6b: 후면부

Claims (17)

  1. 탄소 및
    가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 20%의 양으로 존재하는 하나 이상의 점화 보조제를 포함하는 흡연 물품(2)용 가연성 열원(4)으로서,
    가연성 열원(4)은 제 1 부분 및 반대편(opposed)의 제 2 부분을 갖고, 제 1 부분 및 반대편의 제 2 부분 사이의 가연성 열원(4)의 적어도 일부(4b)는 열 전도성 및 실질적으로 산소 불투과성 중 하나 또는 둘 다인 내연소성 래퍼(22)로 포장하고, 그리고
    가연성 열원(4)의 제 1 부분의 점화시 가연성 열원(4)의 제 2 부분은 제 1 온도로 온도가 증가하고, 상기 가연성 열원(4)의 후속 연소 동안 가연성 열원(4)의 제 2 부분은 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도를 유지하는 흡연 물품(2)용 가연성 열원(4).
  2. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 점화 보조제는 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 약 65% 미만의 양으로 존재하는 가연성 열원(4).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가연성 열원(4)은 실질적으로 원통형이고, 가연성 열원의 제 1 부분은 가연성 열원의 제 1 말단 면(end face)이며, 가연성 열원의 제 2 부분은 가연성 열원의 반대편의 제 2 말단 면인 흡연 물품(2).
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 가연성 열원의 제 2 부분의 온도는 적어도 약 3분 동안 제 2 온도에서 실질적으로 안정하게 유지되는 가연성 열원(4).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 온도는 약 400℃ 내지 약 1200℃인 가연성 열원(4).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 온도는 약 200℃ 내지 약 1000℃인 가연성 열원(4).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 온도는 제 1 온도보다 낮은 약 200℃ 내지 약 1000℃인 가연성 열원(4).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 부분의 점화 온도는 약 200℃ 내지 약 1000℃인 가연성 열원(4).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 점화 보조제는 약 600℃ 미만의 열 분해 온도를 갖는 금속 질산염, 과산화수소, 테르밋(thermitic) 물질, 2종 이상의 금속으로 이루어진 물질, 마그네슘, 지르코늄, 철, 알루미늄 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 가연성 열원(4).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 가연성 열원(4)을 포함하는 흡연 물품(2).
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 가연성 열원(4); 및
    가연성 열원(4)의 하류에 에어로졸-발생 요소(6)를 포함하는 흡연 물품(2)으로서:
    가연성 열원의 제 1 부분은 가연성 열원의 상류 말단(upstream end)이고, 가연성 열원의 제 2 부분은 가연성 열원의 하류 말단(downstream end)인 흡연 물품(2).
  12. 제 11 항에 있어서, 가연성 열원의 적어도 후면부(4b)는 내연소성 래퍼(22)로 포장되는 흡연 물품(2).
  13. 제 12 항에 있어서, 가연성 열원의 적어도 후면부(4b) 및 에어로졸-발생 요소(6)의 적어도 전면부(6a)는 내연소성 래퍼(22)로 포장되는 흡연 물품(2).
  14. 제 13 항에 있어서, 에어로졸-발생 요소(6)의 후면부(6b)는 내연소성 래퍼(22)로 포장되지 않는 흡연 물품(2).
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 가연성 열원(4)의 전면부(4a)는 내연소성 래퍼(22)로 포장되지 않는 흡연 물품(2).
  16. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 가연성 열원(4)은 실질적으로 그 전체 길이를 따르는 내연소성 래퍼(22)로 포장되는 흡연 물품(2).
  17. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 가연성 열원(4)은 실질적으로 원통형인 흡연 물품(2).
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