KR20150130457A - 개선된 저장 수단을 갖는 전자 흡연 물품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자 흡연 물품 내에 제품을 저장하기 위한 저장조에 관한 것이다. 저장조는 셀룰로스 아세테이트 섬유, 열가소성 섬유, 비-열가소성 섬유, 또는 그 조합으로 제조된다. 저장조는 실질적으로 튜브형 형상이며, 흡연 물품의 내부 부품을 수용하도록 구성되고, 따라서 저장조 용량이 증가된다. 내부 부품은 특히, 편조 심지를 구비할 수 있는 분무기를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 에어로졸 송달 물품 및 그 사용에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 담배의 성분 및 기타 재료를 흡입 가능한 형태로 만들기 위한 흡연 물품으로 간주될 수 있는 물품에 관한 것이다. 이러한 물품의 매우 바람직한 성분은 담배로부터 제조 또는 유래되거나, 또는 이들 물품은 식용 담배를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
사용을 위해 담배 연소를 요구하는 흡연 제품의 개선 또는 대안으로서 많은 흡연 장치가 오랜 세월 동안 제안되었다. 이들 장치의 대다수는 의도적으로, 담배의 연소에 기인하는 상당한 양의 불완전 연소 및 열분해 생성물을 산출하지 않으면서 궐련(cigarette), 여송연(cigar) 또는 파이프 흡연과 연관된 감각을 제공하기 위해 설계되었다. 이 목적을 위해, 휘발성 물질을 기화 또는 가열하기 위해 전기 에너지를 사용하거나, 상당한 정도의 담배 연소 없이 궐련, 여송연, 또는 파이프 흡연의 감각을 제공하려는 다수의 흡연 제품, 향미 발생기 및 의약용 흡입기가 제안되었다. 예를 들면, 본 명세서에 참조로 원용되는, Robinson 등의 미국 특허 제7,726,320호, Griffith 2세 등의 미국 특허 공개 제2013/0255702호, Sebastian 등의 미국 특허 공개 제2014/0000638호, Collett등의 미국 특허 공개 제2014/0060554호, 및 2012년 10월 8일자 미국 특허 출원 제13/647,000호에 기재된 배경기술에 제시되어 있는 다양한 대안 흡연 물품, 에어로졸 송달 장치, 및 발열 소스를 참조하기 바란다.
연기 또는 에어로졸 형성을 위한 열을 생성하기 위해 전기 에너지를 사용하는 특정 담배 제품과, 특히 전자 담배 제품으로 지칭되는 특정 제품은 전세계적으로 시판되어 왔다. 전통적인 형태의 궐련, 여송연 또는 파이프의 특성의 많은 점과 유사한 대표 제품은 Philip Morris Incorporated에 의한 ACCORD®; Inno Vapor LLC에 의한 ALPHA™, JO YE 510™ 및 M4™; White Cloud Cigarettes에 의한 CIRRUS™ 및 FLING™; Epuffer® International Inc.에 의한 COHITA™, COLIBRI™, ELITE CLASSIC™, MAGNUM™, PHANTOM™ 및 SENSE™; Electronic Cigarettes, Inc.에 의한 DUOPRO™, STORM™ 및 VAPORKING®; Egar Australia에 의한 EGAR™; Joyetech에 의한 eGo-C™ 및 eGo-T™; Elusion UK Ltd에 의한 ELUSION™; Eonsmoke LLC에 의한 EONSMOKE®; Green Smoke Inc. USA에 의한 GREEN SMOKE®; Greenarette LLC에 의한 GREENARETTE™; Smoke Stik®에 의한 HALLIGAN™, HENDU™, JET™, MAXXQ™, PINK™ 및 PITBULL™; Philip Morris International, Inc.에 의한 HEATBAR™; Crown7로부터의 HYDRO IMPERIAL™ 및 LXE™; LOGIC Technology에 의한 LOGIC™ 및 THE CUBAN™; Luciano Smokes Inc.에 의한 LUCI®; Nicotek, LLC에 의한 METRO®; Sottera, Inc.에 의한 NJOY® 및 ONEJOY™; SS Choice LLC에 의한 NO. 7™; PremiumEstore LLC에 의한 PREMIUM ELECTRONIC CIGARETTE™; Ruyan America, Inc.에 의한 RAPP E-MYSTICK™; Red Dragon Products, LLC에 의한 RED DRAGON™; Ruyan Group (Holdings) Ltd.에 의한 RUYAN®; The Smart Smoking Electronic Cigarette Company Ltd.에 의한 SMART SMOKER®; Coastline Products LLC에 의한 SMOKE ASSIST®; Smoking Everywhere, Inc.에 의한 SMOKING EVERYWHERE®; VMR Products LLC에 의한 V2CIGS™; VaporNine LLC에 의한 VAPOR NINE™; Vapor 4 Life, Inc.에 의한 VAPOR4LIFE®; E-CigaretteDirect, LLC에 의한 VEPPO™; 및 R. J. Reynolds Vapor Company에 의한 VUSE®로서 시판되어 왔다. 또 다른 전동식 에어로졸 송달 장치, 및 특히 소위 전자 담배로서 특징지어진 장치는 상표명 BLU™; COOLER VISIONS™; DIRECT E-CIG™; DRAGONFLY™; EMIST™; EVERSMOKE™; GAMUCCI®; HYBRID FLAME™; KNIGHT STICKS™; ROYAL BLUES™; SMOKETIP® 및 SOUTH BEACH SMOKE™로서 시판되어 왔다.
전기 에너지에 의해 생성되는 열을 사용하여 궐련, 여송연 또는 파이프 흡연의 감각을 제공하고, 담배를 임의의 상당한 정도로 연소시키지 않으면서 그렇게 하며, 연소 열원의 필요 없이 그렇게 하고, 상당한 양의 불완전 연소 및 열분해 생성물을 송달할 필요 없이 그렇게 하는 흡연 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 흡연 물품과 관련 부품 및 방법을 제공한다. 일 양태에 따르면, 본 명세서에 개시되는 것은 전원, 및 셀룰로스 아세테이트를 구비하고 제품을 보유하도록 구성되는 저장조를 구비하는 전자 흡연 물품이다. 제품은 에어로졸 전구체 조성물을 포함할 수 있다. 저장조는 중공 내부 부분을 갖는 실린더로서 실질적으로 형상화될 수 있다. 저장조는 흡연 물품의 내표면에 실질적으로 합치되도록 구성된 외표면을 구비한다. 저장조는 흡연 물품의 하나 이상의 추가 부품을 수용하도록 형상화 및 치수형성될 수 있다. 하나 이상의 추가 부품은 분무기일 수 있다. 분무기는 예를 들어 저항 가열 요소와 같은 히터를 구비할 수 있다. 분무기는 액체 운송 요소를 추가로 구비할 수 있다. 예를 들어, 액체 운송 요소는 연속적인 세장형 물품일 수 있다. 물품은 액체를 심지이동시키도록 구성될 수 있다. 히터는 액체 운송 요소의 적어도 일부와 가열 배치될 수 있다. 예를 들어, 히터는 액체 운송 요소와 접촉할 수 있으며 액체 운송 요소의 대략 중점에 위치할 수 있다. 액체 운송 요소는 편조 심지(braided wick)일 수 있다. 편조 심지는 쉬쓰/코어 심지일 수 있으며, 쉬쓰는 편조될 수 있다. 쉬쓰/코어 심지의 코어는 연사(twisted yarn)일 수 있다. 분무기는, 액체 운송 요소의 적어도 일부를 따라서 연장되고 히터와 전기 전도적으로 배치되는 도전성 단자를 구비할 수 있다. 저장조의 중공 내부는 저장조의 내벽에 의해 형성되는 중심 공동을 구비할 수 있다. 이러한 내벽에는 하나 이상의 오목부 또는 돌출부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 내벽은 저장조 내로 연장되는 정반대의 홈을 구비할 수 있다. 이러한 홈(또는 유사한 수단)은 분무기의 적어도 일부와 교합하도록 구성될 수 있다. 액체 운송 요소는 제품과 실질적으로 접촉하도록 흡연 물품 내에 작동적으로 배치될 수 있다. 저장조는 셀룰로스 아세테이트 섬유 토우(fiber tow)로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 셀룰로스 아세테이트 섬유는 약 0.5 dpf 이상, 특히 약 0.5 내지 약 20 dpf의 크기를 가질 수 있다. 튜브 또는 실린더 형상의 저장조 내의 중공 셀룰로스 아세테이트 저장조는 약 1 mm 내지 약 4 mm의 벽 두께를 가질 수 있다. 저장조는 약 70 중량% 내지 약 99 중량%의 셀룰로스 아세테이트와 약 2 중량% 내지 약 25 중량%의 결합제를 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 저장조는 100% 셀룰로스 아세테이트로 구성될 수 있다. 필요할 경우, 추가 섬유와 재료는 셀룰로스 아세테이트로 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 저장조는 튜브 또는 중공 실린더 형태의 직조 또는 부직(non-woven) 섬유상 매트일 수 있다.
본 발명은 또한 전자 흡연 물품에 특히 유용할 수 있는 심지를 제공한다. 특정 실시예에서, 전자 흡연 물품에 사용하기에 적합한 심지는 적어도 네 개의 개별 섬유 또는 방적사(yarn)의 편조를 포함할 수 있다. 특히, 편조를 형성하는 섬유 또는 방적사의 적어도 하나는 C-글래스 또는 E-글래스일 수 있다. 추가 실시예에서, 심지는 적어도 8개의 개별 섬유 또는 방적사의 편조를 포함할 수 있다. 더욱이, 편조 심지는 쉬쓰/코어 심지일 수 있다. 구체적으로, 편조 심지는 코어를 둘러싸는 쉬쓰일 수 있다. 코어는 비편조(non-braided)될 수 있거나, 편조 쉬쓰와 다른 재료로 형성될 수 있거나, 또는 비편조되고 편조 쉬쓰와 다른 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 코어는 연사를 포함할 수 있다.
추가 실시예에서, 본 발명은 그 안에 에어로졸 전구체 조성물(예를 들면, 액체 조성물)이 저장되는 저장조 및 상기 저장조와 유체 연통하는 편조 심지를 포함하는 전자 흡연 물품을 제공할 수 있다. 편조 심지는 전술한 바와 같을 수 있다. 저장조는 특히 실질적으로 실린더 형상이거나 튜브 형상일 수 있으며 중공 내부 부분을 가질 수 있다. 저장조는 특히 셀룰로스 아세테이트를 포함할 수 있다. 저장조는 성형(molded) 요소일 수 있다. 저장조는 또한 셀룰로스 아세테이트의 섬유를 포함하는 것과 같은 직조 또는 부직 섬유상 매트일 수 있다. 섬유상 매트는 튜브 또는 중공 실린더 형상으로 롤링되거나 달리 형성될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 전자 흡연 물품용 카트리지를 제공할 수 있다. 카트리지는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 튜브형 저장조의 중공 내부 내에 적어도 부분적으로 배치되는 분무기를 포함할 수 있으며, 저장조 튜브는 중공 셸 내에 배치된다. 특히, 저장조 튜브는 셀룰로스 아세테이트로 형성될 수 있다. 분무기는 구체적으로, 두 개의 대향 단부를 갖는 연속적인 세장형 심지, 상기 심지와 연결되고 그 대략 중점에 배치되는 히터, 및 상기 심지와 물리적으로 접촉하여 또한 상기 히터와 전기적으로 접속하여 배치되는 도전성 단자를 포함할 수 있다. 중공 셸은 제어 부품(예를 들어, 전자 흡연 물품의 컨트롤러 또는 파워 유닛)과 결합하도록 구성된 제 1 단부, 및 대향 마우쓰단부를 포함할 수 있다. 분무기의 히터는 중공 셸의 마우쓰단부에 형성된 공동 내에서 저장조 튜브로부터 연장될 수 있다. 심지는 본 명세서에서 논의된 편조 심지일 수 있다.
다른 양태에서, 전자 흡연 물품 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 셀룰로스 아세테이트를 포함하고 중공 내부 부분을 갖는 실린더를 제공하는 단계를 구비한다. 중공 내부의 적어도 일부는 흡연 물품의 하나 이상의 추가 부품을 수용하도록 형상화 및 치수형성될 수 있다. 상기 방법은 셀룰로스 아세테이트 실린더의 중공 내부에 분무기를 삽입하는 단계를 추가로 구비한다. 상기 방법은 실린더와 분무기를 중공 셸 내에 삽입하는 단계 및 분무기를 전원에 연결하는 단계를 추가로 구비할 수 있다. 전원은 배터리일 수 있다. 중공 셸은 전자 흡연 물품의 카트리지 부분일 수 있다.
이상에서 본 발명을 총괄적인 언어로 설명했지만, 이제 첨부 도면을 참조할 것이며, 이들 도면이 반드시 실척으로 도시되지는 않는다.
도 1은 흡연 물품의 실시예의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저장조를 수용하는 전자 흡연 물품의 부분 절취도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저장조 및 분무기를 수용하는 전자 흡연 물품의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조합된 저장조 및 분무기의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 쉬쓰/코어 심지의 단면도이다.
도 6 및 도 7은 저장조가 액체에 의해 포화되는 능력을 평가하기 위해 액체 조성물 내에 배치된 후의 본 발명의 실시예에 따른 저장조와 비교 저장조의 이미지이다.
도 8은 에어로졸 전구체 조성물로 포화되는 본 발명의 실시예에 따른 저장조의 이미지이다.
도 9는 에어로졸 전구체 조성물이 에어로졸화 흡연 물품에서 저장조의 사용을 통해 고갈된 후의 도 8로부터의 저장조의 이미지이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 저장조의 에어로졸 형성 효율을 도시하는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 비틀린 심지 또는 편조 심지를 이용하는 에어로졸화 흡연 물품의 퍼프(puff: 뻐끔) 시에 송달되는 총 입자상 물질(total particulate matter: TPM)의 평균 mg의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 8, 12 또는 16개의 개별 유리섬유사로 형성된 본 발명의 실시예에 따른 편조 심지를 구비하는 에어로졸화 흡연 물품의 퍼프 시에 송달되는 총 입자상 물질(TPM)의 평균 mg의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 1은 흡연 물품의 실시예의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저장조를 수용하는 전자 흡연 물품의 부분 절취도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저장조 및 분무기를 수용하는 전자 흡연 물품의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조합된 저장조 및 분무기의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 쉬쓰/코어 심지의 단면도이다.
도 6 및 도 7은 저장조가 액체에 의해 포화되는 능력을 평가하기 위해 액체 조성물 내에 배치된 후의 본 발명의 실시예에 따른 저장조와 비교 저장조의 이미지이다.
도 8은 에어로졸 전구체 조성물로 포화되는 본 발명의 실시예에 따른 저장조의 이미지이다.
도 9는 에어로졸 전구체 조성물이 에어로졸화 흡연 물품에서 저장조의 사용을 통해 고갈된 후의 도 8로부터의 저장조의 이미지이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 저장조의 에어로졸 형성 효율을 도시하는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 비틀린 심지 또는 편조 심지를 이용하는 에어로졸화 흡연 물품의 퍼프(puff: 뻐끔) 시에 송달되는 총 입자상 물질(total particulate matter: TPM)의 평균 mg의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 8, 12 또는 16개의 개별 유리섬유사로 형성된 본 발명의 실시예에 따른 편조 심지를 구비하는 에어로졸화 흡연 물품의 퍼프 시에 송달되는 총 입자상 물질(TPM)의 평균 mg의 변화를 나타내는 그래프이다.
이제 이하에서는 본 발명을 그 예시적 실시예를 참조하여 보다 충실하게 설명할 것이다. 이들 예시적 실시예는 본 발명이 철저하고 완전해지고 발명의 범위가 통상의 기술자에게 충실히 전달되도록 설명된다. 실제로, 본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구체화될 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시예에 제한되는 것으로 간주되지 않아야 하며; 오히려 이들 실시예는 본 발명이 적용 가능한 법적 요구사항을 충족하도록 제공된다. 명세서 및 청구범위에 사용될 때, 단수 형태의 관사 및 정관사는 달리 명시되지 않는 한 복수의 대상을 포함한다.
본 발명은 전기 에너지를 사용하여 재료를 (바람직하게는 재료를 상당한 정도로 연소시키지 않으면서) 가열하여 흡입 가능한 물질을 형성하는 물품에 관한 것이며, 상기 물품은 "손잡이식" 장치로 간주되기에 충분히 콤팩트하다. 특히, 본 발명은 전자 흡연 물품 내에 에어로졸 전구체 조성물을 저장하기 위한 저장조에 관한 것이다. 저장조는 섬유질일 수 있으며 다양한 섬유로 제조될 수 있다. 예를 들어, 저장조는 셀룰로스 아세테이트 섬유로 제조될 수 있다. 저장조는 실질적으로 튜브형 형상일 수 있으며, 흡연 물품의 추가 내부 부품을 수용하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 전기 에너지를 사용하여 재료를 (바람직하게는 재료를 상당한 정도로 연소시키지 않으면서) 가열하여 흡입 가능한 물질을 형성하는 물품(및 그 제조)에 관한 것이며, 상기 물품은 "손잡이식" 장치로 간주되기에 충분히 콤팩트하다. 특정 실시예에서, 상기 물품은 특히 흡연 물품으로 특징지어질 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, "흡연 물품"이라는 용어는 물품의 임의의 성분의 상당한 연소가 없이 궐련, 여송연, 또는 파이프를 흡연하는 감각의 여러가지(예를 들면, 호흡 행위, 풍미나 향미의 형태, 관능 효과, 신체 느낌, 사용 행위, 가시 에어로졸에 의해 제공되는 것과 같은 시각적 단서 등)를 제공하는 물품을 의미하도록 의도된다. 본 명세서에 사용될 때, "흡연 물품"이라는 용어는, 작동 시에 물품이 담배의 연소 또는 열분해의 부산물에 기인하는 에어로졸의 의미로 연기를 발생시키는 것을 반드시 의미하지 않으며, 오히려 물품이 물품 또는 장치의 특정 성분의 휘발 또는 증발에 기인하는 증기(연기와 유사한 것으로 기재되는 것으로 간주될 수도 있는 가시 에어로졸인 것으로 간주될 수 있는 에어로졸 내의 증기를 포함)를 산출함을 의미한다. 매우 바람직한 실시예에서, 흡연 물품으로 특징지어지는 물품은 담배 및/또는 담배에서 유래되는 성분을 포함한다.
추가 실시예에서, 본 발명에 따라 제조될 수 있는 물품은 증기-발생 물품, 에어로졸화 물품, 또는 약물 송달 물품인 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 물품은 하나 이상의 물질(예를 들면, 향미료 및/또는 의약품 활성 성분)을 흡입 가능한 형태 또는 상태로 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 흡입 가능한 물질은 실질적으로 증기(즉, 그 임계점 미만의 온도에서 기체상인 물질)의 형태로 제공될 수 있다. 대안적으로, 흡입 가능한 물질은 에어로졸(즉, 기체 내의 미세한 고체 입자 또는 액적의 현탁액)의 형태일 수 있다. 간명함을 위해, 본 명세서에 사용되는 용어 "에어로졸"은 가시적인지 여부에 관계없이 또한 연기와 유사한 것으로 간주될 수 있는 형태인지 여부에 관계없이 사람이 흡입하기에 적합한 형태 또는 타입의 증기, 기체 및 에어로졸을 포함하도록 의미된다.
사용 시에, 본 발명에 따른 흡연 물품은 전통적인 형태의 흡연 물품(예를 들면, 불을 붙인 후 연소되는 담배를 흡입함으로써 사용되는 궐련, 여송연 또는 파이프)의 사용 시에 개인의 여러가지 신체 행동을 받을 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 흡연 물품의 사용자는 전통적인 형태의 흡연 물품과 매우 유사한 그 물품을 쥐고, 그 물품에 의해 생성되는 에어로졸의 흡입을 위해 그 물품의 일 단부를 물고, 선택된 시간 간격으로 모금을 피울 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라 제조될 수 있는 흡연 물품은 외부 셸 또는 보디 내에 제공되는 다수의 부품을 구비할 수 있다. 외부 셸 또는 보디의 전체 설계는 변경될 수 있으며, 흡연 물품의 전체 크기와 형상을 규정할 수 있는 외부 보디의 포맷 또는 구조는 변경될 수 있다. 통상적으로, 궐련 또는 여송연의 형상과 유사한 세장형 보디가 단일의 일체형 셸로 형성될 수 있거나; 또는 상기 세장형 보디는 두 개 이상의 분리 가능한 피스로 형성될 수 있다. 예를 들어, 흡연 물품은 실질적으로 튜브형 형상일 수 있는 세장형 셸 또는 보디를 포함할 수 있으며, 따라서 종래의 궐련 또는 여송연의 형상을 닮을 수 있다. 일 실시예에서는, 흡연 물품의 부품의 전부가 외부 보디 또는 셸 내에 수용된다. 대안적으로, 흡연 물품은 결합되고 분리될 수 있는 두 개의 셸을 포함할 수 있다. 예를 들어, 흡연 물품의 일 단부에는 하나 이상의 재사용 가능한 부품들(예를 들면, 충전식 배터리 및 상기 물품의 작동을 제어하기 위한 각종 전자기기)을 수용하는 셸을 포함하는 제어 보디가 구비될 수 있고, 타 단부에는 일회용 부분(예를 들면, 일회용 향미료-수용 카트리지)을 수용하는 셸이 착탈식으로 부착될 수 있다. 또한, 본 발명의 배경기술 항목에서 열거한 대표 제품들과 같은 시판되는 전자 흡연 물품을 고려할 때 다양한 흡연 물품 설계 및 부품 구조가 이해될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라 제조될 수 있는 흡연 물품은 전원(즉, 전기 전원), 적어도 하나의 제어 부품(예를 들면, 전원으로부터 물품의 다른 부품으로의 전류 유동을 제어하는 등에 의해 발열을 위한 전력을 조작, 제어, 규제 및 중지하기 위한 수단), 히터 또는 발열 부품(예를 들면, "분무기"로 통칭되는 전기 저항 가열 요소 또는 부품), 및 에어로졸 전구체 성분(예를 들면, "스모크 주스", "e-액체" 및 "e-주스"로 통칭되는 성분과 같은, 통상 충분한 열이 가해지면 에어로졸을 발생시킬 수 있는 액체)의 어떤 조합과, 에어로졸 흡입을 위해 흡연 물품을 물 수 있게 하기 위한 마우쓰단부 영역 또는 선단(예를 들어, 물면 발생된 에어로졸이 물품으로부터 인출될 수 있도록 물품을 통해서 형성되는 공기 유로)을 구비할 수 있다. 물품 내의 부품들의 정렬은 변경될 수 있다. 특정 실시예에서, 에어로졸 전구체 성분은 사용자에게로의 에어로졸 송달을 최대화하기 위해 사용자의 입에 근접한 물품(예를 들면, 특정 환경에서 교체 및 폐기될 수 있는 카트리지를 구비)의 단부 근처에 위치할 수 있다. 그러나, 다른 구성이 배제되지는 않는다. 일반적으로, 히터 부품은, 히터 부품으로부터의 열이 에어로졸 전구체 물질(뿐 아니라 마찬가지로 사용자에게 송달되기 위해 제공될 수 있는 하나 이상의 향미료, 약물 등)을 휘발시킬 수 있고 사용자에게 송달하기 위한 에어로졸을 형성할 수 있도록 에어로졸 전구체 성분에 충분히 근접하여 배치될 수 있다. 가열 부재가 에어로졸 전구체 성분을 가열하면, 에어로졸이 소비자가 흡입하기에 적합한 물리적 형태로 형성, 방출 또는 발생된다. 상기 용어들은 용어 "방출", "방출하는", "방출한다" 또는 "방출되는"이 "형성 또는 발생", "형성하는 또는 발생하는", "형성한다 또는 발생한다" 및 "형성된다 또는 발생된다"를 포함하도록 상호 교환될 수 있음을 의미함을 알아야 한다. 구체적으로, 흡입가능한 물질은 증기 또는 에어로졸 또는 그 혼합물의 형태로 방출된다. 또한, 본 발명의 배경기술 항목에서 열거한 대표 제품들과 같은 시판되는 전자 흡연 물품을 고려할 때 다양한 흡연 물품 부품의 선택을 알 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라 제조될 수 있는 흡연 물품은, 저항 가열, 제어 시스템의 급전, 인디케이터의 급전 등과 같은 다양한 기능을 물품에 제공하기에 충분한 전류 유동을 공급하기 위해 배터리 또는 기타 전기 전원을 구비할 수 있다. 전원은 다양한 실시예를 취할 수 있다. 바람직하게, 전원은 소정 기간 동안의 사용을 통해서 에어로졸 형성을 제공하고 물품에 급전하기 위해 가열 부재를 급속 가열하기에 충분한 전력을 송달할 수 있다. 전원은 물품이 쉽게 취급될 수 있도록 물품 내에 꼭 끼워지도록 크기형성되는 것이 바람직하며; 또한 전원은 바람직한 흡연 경험을 손상시키지 않도록 충분히 가벼운 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 예시적인 흡연 물품(10)이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 표면에 나타나 있듯이, 흡연 물품(10)은 기능적 관계로 정렬될 수 있는 제어 보디(80) 및 카트리지(90)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제어 보디(80)와 카트리지(90)는 상호 부착 및 탈착될 수 있다. 도 1에는 나사 결합이 도시되어 있지만, 압입 결합, 마그네틱 결합 등과 같은 추가 결합 수단이 포함되는 것을 알아야 한다. 카트리지는 특히 본 명세서에 달리 기재되는 일회용 커넥터를 구비할 수 있다.
특정 실시예에서, 제어 보디(80)는 재사용 가능한 것으로 지칭될 수 있으며, 카트리지(90)는 일회용인 것으로 지칭될 수 있다. 일부 실시예에서, 전체 흡연 물품은 제어 보디가 제한된 개수의 카트리지와 더불어 (예를 들어, 배터리 전력 부품이 더 이상 충분한 전력을 흡연 물품에 제공하지 않을 때까지) 제한된 사용 횟수 용으로만 구성될 수 있고 이후 제어 보디를 구비하는 전체 흡연 물품(10)이 폐기될 수 있다는 점에서 일회용으로 특징지어질 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 보디는 교체형 배터리를 가질 수 있으며 따라서 제어 보디는 복수의 배터리 교환을 통해서 및 다수의 카트리지에 의해서 재사용될 수 있다. 마찬가지로, 흡연 물품(10)은 재충전될 수 있으며, 따라서 통상의 전기 콘센트에 대한 연결, 자동차 충전기(즉, 시가 잭)에 대한 연결, 및 USB 케이블 등을 통한 컴퓨터 연결을 포함하는 재충전 기술의 임의의 형태와 조합될 수 있다.
제어 보디(80)는 제어 부품(20), 유동 센서(30) 및 배터리(40)를 구비한다. 이들 부품은 특정 정렬로 도시되어 있지만, 그 다양한 정렬이 본 발명에 포함되는 것을 알아야 한다. 제어 보디(80)는 제어 보디 셸(81)의 원위 단부(12)에 복수의 인디케이터(19)를 추가로 구비한다. 이러한 인디케이터(19)는 흡연 물품으로부터 취해진 퍼프 또는 잔여 퍼프의 횟수를 나타낼 수 있고, 활성 또는 비활성 상태를 나타낼 수 있으며, 퍼프에 반응하여 불이 들어올 수 있는 등을 할 수 있다. 인디케이터는 가변적인 개수로 제공될 수 있고, 다양한 형상을 취할 수 있으며, 단순히 보디 내의 개구(이러한 인디케이터가 존재할 때 소리를 방출하기 위한 목적 등의)일 수도 있다.
하나 이상의 공기 흡입구(17)를 위한 다양한 위치가 본 발명에 의해 망라된다. 도시하듯이, 공기 흡입구(17)는 흡입구를 통해서 흡인된 공기가 센서를 활성화시키기 위해 유동 센서(30)와 충분히 접촉하도록 제어 보디 셸(81) 내에 배치될 수 있다(다른 위치가 망라되지만, 특히 상이한 감지 수단이 제공되는 경우에, 또는 푸시 버튼 등에 의한 수동 조작이 제공되는 경우에). 제어 보디(80)의 근위 부착 단부(12)에는 리셉터클(60)도 구비되며, 리셉터클은 카트리지(90)가 제어 보디에 부착될 때 저항 가열 요소(50)와의 전기 접속을 용이하게 할 수 있도록 제어 보디 돌출부(82) 내로 연장된다. 도시된 실시예에서, 리셉터클(60)은 물품(10)의 사용 중에 제어 보디 내의 공기 흡입구로부터 카트리지 내로의 공기 유동을 촉진하기 위해 중심 개방 통로를 구비한다.
카트리지(90)는, 흡연 물품(10)을 피워물고 있는 동안 공기와 동반 증기(즉, 에어로졸 전구체 조성물의 흡입 가능한 형태의 성분)가 카트리지로부터 소비자에게로 이동할 수 있게 하기 위한 마우쓰 개구(18)가 그 마우쓰단부(11)에 제공되는 카트리지 셸(91)을 구비한다. 본 발명에 따른 흡연 물품(10)은 실질적으로 봉-형상이거나 실질적으로 튜브 형상이거나 실질적으로 원통 형상으로 한정될 수 있는 전체 형상을 가질 수 있다. 도 1에 도시하듯이, 흡연 물품(10)은 실질적으로 원형 단면을 갖지만; 다른 단면 형상(예를 들면, 타원형, 사각형, 삼각형 등)도 본 발명에 포함된다. 흡연 물품의 물리적 형상을 서술하는 이러한 언어는 제어 보디 및 카트리지와 같은 다수의 유닛을 포함하는 실시예에서 흡연 물품의 개별 유닛에 적용될 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 흡연 물품(10)은 궐련 또는 여송연 형상에 비견되는 크기를 가질 수 있다. 따라서, 흡연 물품은 약 5 mm 내지 약 25 mm, 약 5 mm 내지 약 20 mm, 약 6 mm 내지 약 15 mm, 또는 약 6 mm 내지 약 10 mm의 직경을 가질 수 있다. 이러한 치수는 특히 제어 보디 셸(81) 및/또는 카트리지 셸(91)의 외경에 대응할 수 있다. 제어 보디는 약 50 mm 내지 약 110 mm, 약 60 mm 내지 약 100 mm, 또는 약 65 mm 내지 약 95 mm의 길이를 가질 수 있다. 카트리지는 약 20 mm 내지 약 60 mm, 약 25 mm 내지 약 55 mm, 또는 약 30 mm 내지 약 50 mm의 길이를 가질 수 있다. 조합된 카트리지와 제어 보디의 전체 길이(또는 단일의 일체형 셸로 형성된 본 발명에 따른 흡연 물품의 전체 길이)는 예를 들어 약 70 mm 내지 약 130 mm, 약 80 mm 내지 약 125 mm, 또는 약 90 mm 내지 약 120 mm인 통상적인 궐련의 길이와 대략 동일하거나 그 이하일 수 있다.
흡연 물품(10)의 카트리지 셸(91)은 튜브 형상과 같은 적절한 구조를 형성 및 유지하고 그 안에 흡연 물품의 적절한 부품을 유지하기에 적합한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 보디는 도 1에 도시하듯이 단일 벽으로 형성될 수 있다. 카트리지 셸(91)은 저항 가열 요소에 의해 제공되는 가열 온도인 온도 이상에서 그 구조적 완전성을 유지하기 위해 내열성인, 예를 들어 분해되지 않는 재료(천연 또는 합성)로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서는, 내열 폴리머가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 보디는 종이로 형성되거나 스테인레스 스틸과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 추가적으로 논의되듯이, 종이 튜브와 같은 보디는 증기의 관통을 실질적으로 방지하도록 기능하는 그와 연관된 하나 이상의 층을 가질 수 있다. 일 예에서, 보디의 일 표면에는 알루미늄 포일 층이 적층될 수 있다. 세라믹 재료도 사용될 수 있다.
카트리지(90)는 추가로 금속 와이어 코일 형태의 저항 가열 요소(50)를 구비한다. 저항 가열 요소는, 저항 가열 요소를 통한 전류 유동을 촉진하기 위해서 및 카트리지(90)가 제어 보디(80)에 연결될 때 저항 가열 요소와 배터리(40)의 전기 접속을 형성하기에 적절한 배선(도시되지 않음)의 부착을 위해서 그 양 단부에 단자(51)(예를 들면, 양극 및 음극 단자)를 구비한다. 구체적으로, 카트리지의 원위 부착 단부(14)에는 플러그(65)가 배치된다. 카트리지(90)가 제어 보디(80)에 연결될 때, 플러그(65)는 전류가 배터리(40)로부터 리셉터클 및 플러그를 통해서 저항 가열 요소(50)로 제어 가능하게 흐르도록 전기 접속을 형성하기 위해 리셉터클(60)과 결합한다. 카트리지 셸(91)은 카트리지의 단부가 그로부터 돌출하는 플러그에 의해 실질적으로 폐쇄되도록 원위 부착 단부를 가로질러 계속될 수 있다. 도 1에 도시하듯이, 플러그(65)는 공기가 제어 보디(80)로부터 카트리지(90) 내로 유동할 수 있게 하기 위해 리셉터클(60) 내의 개방 중심 통로와 정렬되는 개방 중심 통로를 구비한다.
일반적으로, 사용 시에, 소비자가 카트리지의 마우쓰단부(11)를 입에 물면, 유동 센서(30)는 유동의 변화를 검출하고 제어 부품(20)을 작동시켜 저항 가열 요소(50)를 통한 전류 유동을 촉진한다. 따라서, 유동 센서(30)가 공기 유동을 거의 순간적으로 검출하는 방식으로 공기 유동이 제어 보디(80)를 통해서 이동하는 것이 유용하다.
제어 알고리즘은 저항 가열 요소(50)에 대한 전력이 순환하여 정해진 온도를 유지시킬 것을 요구할 수 있다. 따라서 제어 알고리즘은 소비자의 퍼프 없이 일정 시간이 지나면 흡연 물품(10)을 자동으로 비활성화시키고 흡연 물품을 통한 전력 유동을 단절시키도록 프로그래밍될 수 있다. 더욱이, 흡연 물품은 제어 부품에 피드백을 제공하기 위해 온도 센서를 구비할 수 있다. 이러한 센서는 예를 들어 저항 가열 요소(50)와 직접 접촉할 수 있다. 예를 들면 저항 가열 요소를 통한 저항을 평가하고 이러한 저항을 요소의 온도에 상관시키기 위한 논리 제어 부품에 따라서 다른 온도 감지 수단이 마찬가지로 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 유동 센서(30)는 정전용량식 감지와 같은 다른 감지 수단을 제공하기 위해 적절한 부품으로 교체될 수 있다. 추가로, 물품(10) 급전의 온오프, 흡입하기 위한 증기 또는 에어로졸을 발생시키기 위한 저항 가열 요소(50)의 턴온 등과 같은 다양한 기능을 끌어내기 위해 소비자에 의한 수동 조작이 가능하도록 하나 이상의 제어 버튼이 구비될 수 있다.
유동 센서(30)가 제어 보디(80) 내에 배치될 때는, 제어 보디 상에 공기 흡입구(17)를 갖는 것이 유용할 수 있다. 필요할 경우, 카트리지와 제어 보디가 결합된 후 제어 보디(80) 내의 유동 센서(30)가 카트리지 내부와 유체 연결되도록 밀봉된 유로가 제공될 수 있으며, 이러한 유체 연결은 제어 보디에 부착될 때 제어 보디 내의 나머지 부품들에 대해 밀봉되지만 카트리지(90) 내로 개방된다. 또한, 다른 실시예에서, 유동 센서(30)는 제어 보디(80) 대신에 카트리지(90) 내에 배치될 수 있다.
저장조는 에어로졸 전구체 조성물을 에어로졸화 구역으로 운송하기 위해 운송 요소를 사용할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 용어 "저장조"는 액체, 유체 또는 에어로졸과 같은 제품을 보유, 저장 또는 유지하기 위한 리셉터클 또는 챔버를 지칭한다. 그러한 일 예가 도 1에 도시되어 있다. 도시되어 있듯이, 카트리지(90)는 이 실시예에서 카트리지 셸(91)의 내부를 둘러싸는 튜브의 형상으로 형성되는 부직 섬유의 층을 포함하는 저장조 층(201)을 구비한다. 에어로졸 전구체 조성물은 저장조 층(201) 내에 보유된다. 예를 들어 액체 성분이 저장조 층(201)에 의해 흡착식으로 유지될 수 있다. 저장조 층(201)은 운송 요소(301)(본 실시예에서 심지)와 유체 연결된다. 운송 요소(301)는 저장조 층(201)에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 모세관 작용을 통해서 카트리지(90)의 에어로졸화 구역(400)으로 운송한다. 도시하듯이, 운송 요소(301)는 본 실시예에서 금속 와이어 코일의 형태인 저항 가열 요소(50)와 직접 접촉한다.
사용 시에, 사용자가 물품(10)을 피워물면, 저항 가열 요소(50)가 (예를 들어, 퍼프 센서 등을 통해서) 활성화되며, 에어로졸 전구체 조성물용 성분은 에어로졸화 구역(400)에서 기화된다. 물품(10)의 마우쓰단부(11)를 물면 주위 공기가 공기 흡입구(17)에 진입하여 리셉터클(60)내 중심 개구와 플러그(65)내 중심 개구를 통과하게 된다. 카트리지(90)에서, 흡인된 공기는 공기 통과 튜브(220) 내의 공기 통로(230)를 통과하고, 에어로졸화 구역(400)에 형성된 증기와 조합되어 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 에어로졸화 구역으로부터 멀리 심지이동되고, 공기 통과 튜브(250) 내의 공기 통로(260)를 통과하여 물품(10)의 마우쓰단부(11)의 마우쓰 개구(18) 밖으로 이동한다. 필요할 경우, 공기 통과 튜브(250)는 없을 수 있으며, 에어로졸 전구체 조성물이 저항 가열 요소(50)에 의해 기화될 때 에어로졸의 형성을 위한 위치에 개방 공동이 존재할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서의 흡연 물품(10)은 일회용 물품으로서 특징지어질 수 있다. 따라서, 이러한 실시예에서의 저장조(201)는 소비자가 흡연 물품의 1회 사용보다 더 많이 얻을 수 있도록 충분한 양의 에어로졸 전구체 조성물과 임의의 추가적인 흡입 가능한 재료를 구비하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 흡연 물품은 복수의 종래 궐련, 예를 들면, 2개 이상, 5개 이상, 10개 이상, 또는 20개 이상의 종래 궐련으로부터 얻을 수 있는 (약 2초 기간의) 퍼프 횟수와 거의 동등한 퍼프 횟수를 제공할 수 있도록 충분한 에어로졸화 가능하거나 및/또는 흡입 가능한 재료를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1의 실시예에 따른 일회용, 단일 유닛은 약 20회 이상, 약 50회 이상, 또는 약 100회 이상의 퍼프를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 흡연 물품을 예시하고 있지만, 본 발명의 범위는 여기에 도시된 부품들의 특정 조합 및/또는 배치에 한정되는 것으로 간주되지 않아야 한다. 오히려, 본 발명은 전자 흡연 물품을 형성하는데 유용한 부품들의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 Sebastian 등의 미국 특허 공개 제2014/0000638호 및 Griffith 2세 등의 미국 특허 공개 제2013/0255702호에 개시된 흡연 물품이 참조된다. 이상에 추가적으로, 그것에 사용하기 위한 대표 가열 요소 및 재료가 Counts 등의 미국 특허 제5,060,671호; Deevi 등의 미국 특허 제5,093,894호; Deevi 등의 제5,224,498호; Sprinkel 2세 등의 제5,228,460호; Deevi 등의 제5,322,075호; Deevi 등의 미국 특허 제5,353,813호; Deevi 등의 미국 특허 제5,468,936호; Das의 미국 특허 제5,498,850호; Das의 미국 특허 제5,659,656호; Deevi 등의 미국 특허 제5,498,855호; Hajaligol의 미국 특허 제5,530,225호; Hajaligol의 미국 특허 제5,665,262호; Das 등의 미국 특허 제5,573,692호; 및 Fleischhauer 등의 미국 특허 제5,591,368호에 기재되어 있으며, 이들 특허는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용된다.
본 발명에 따른 흡연 물품의 다양한 부품은, 배경기술에 설명되고 시중에서 구입할 수 있는 부품들로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 배터리의 예가, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 미국 특허 공개 제2010/0028766호에 기재되어 있다.
퍼프-작동 능력을 제공할 수 있는 예시적 기구로는 Freeport, 111 소재의 MicroSwitch division of Honeywell, Inc.에 의해 제조된 Model 163PC01D36 실리콘 센서가 포함된다. 본 발명에 따른 가열 회로에 채용될 수 있는 요구-작동식 전기 스위치의 추가 예가, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 Gerth 등의 미국 특허 제4,735,217호에 기재되어 있다. 본 흡연 물품에 유용할 수 있는 전류 조절 회로 및 마이크로컨트롤러를 포함하는 기타 제어 부품의 추가적인 설명은 Brooks 등의 미국 특허 제4,922,901호, 제4,947,874호 및 제4,947,875호, McCafferty 등의 미국 특허 제5,372,148호, Fleischhauer 등의 미국 특허 제6,040,560호, 및 Nguyen 등의 미국 특허 제7,040,314호에 제공되어 있으며, 이들 특허는 모두 그 전체 내용이 본 명세서에 원용된다.
에어로졸 전구체 또는 증기 전구체 조성물은 하나 이상의 상이한 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전구체 조성물은 다가 알콜(예를 들면, 글리세린, 프로필렌 글리콜 또는 그 혼합물)을 포함할 수 있다. 추가 에어로졸 전구체 조성물의 대표적인 형태는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 Sensabaugh 2세 등의 미국 특허 제4,793,365호; Jakob 등의 미국 특허 제5,101,839호; Biggs 등의 PCT WO 98/57556호; 및 Chemical and Biological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco(담배를 연소시키는 대신에 가열하는 신규 궐련 견본에 대한 화학적 및 생물학적 연구), R. J. Reynolds Tobacco Company Monograph (1988)에 제시되어 있다.
에어로졸 전구체 조성물은 물과 같은 추가 액상 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전구체 조성물은 글리세린과 물의 혼합물, 또는 프로필렌 글리콜과 물의 혼합물, 또는 프로필렌 글리콜과 글리세린의 혼합물, 또는 프로필렌 글리콜, 글리세린 및 물의 혼합물을 포함할 수 있다. 예시적인 에어로졸 전구체 조성물은 또한, 관련 흡연 카트리지 타입 C1a, C2a, C3a, C4a, C1b, C2b, C3b, C4b를 사용하여 채택될 수 있는 상표명 E-CIG를 갖는 전자 담배로서 및 Beijing, China 소재의 Ruyan SBT Technology and Development Co., Ltd.로부터의 Ruyan 무화 전자 파이프 및 Ruyan 무화 전자 궐련으로서, Acworth, Ga., USA. 소재의 Atlanta Imports Inc.를 통해서 구입할 수 있는 장치 내에 통합되는 형태의 재료를 포함한다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 에어로졸 전구체 조성물을 위한 예시적 제제가, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 Zheng 등의 미국 특허 공개 제2013/0008457호에 기재되어 있다.
본 발명의 흡연 물품에 사용되는 에어로졸 전구체 조성물은 하나 이상의 향미료, 약물 또는 기타 흡입 가능한 재료를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 액상 니코틴이 사용될 수 있다. 이러한 추가 재료는 에어로졸 전구체 또는 증기 전구체 조성물의 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다. 따라서, 에어로졸 전구체 또는 증기 전구체 조성물은 흡입 가능한 물질을 포함하는 것으로 기재될 수 있다. 이러한 흡입 가능한 물질은 본 명세서에서 논의되는 향미료, 약물 및 기타 재료를 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 흡연 물품을 사용하여 송달되는 흡입 가능한 물질은 담배 성분 또는 담배-유래 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 향미료, 약물 또는 기타 흡입 가능한 물질은 예를 들어 저장조 내에 다른 에어로졸 전구체 성분과 별도로 제공될 수 있다. 따라서, 정해진 분량의 향미료, 약물 또는 기타 흡입 가능한 물질은, 상기 향미료, 약물 또는 기타 흡입 가능한 물질을 에어로졸 전구체 또는 증기 전구체 조성물의 추가 성분들과 함께 사용자에 의해 흡입되도록 방출하기 위해 따로따로 또는 동시에 저항 가열 요소에 송달될 수 있다.
흡연 물품의 메인스트림 에어로졸의 관능적 또는 감각자극적 특성 또는 속성을 변경하는 다양한 형태의 향미제 또는 물질이 사용될 수 있다. 이러한 향미제는 담배 이외의 소스로부터 제공될 수 있고, 본질적으로 천연이거나 인공일 수 있으며, 농축물 또는 향미료 패키지로서 사용될 수 있다. 특히 관심있는 것은 에어로졸이 발생되는 흡연 물품 구역에 적용되거나 통합되는 향미제이다. 다시, 이러한 향미제는 저항 가열 요소에 직접 공급될 수 있거나, 전술했듯이 기판 상에 제공될 수 있다. 예시적인 향미제로는 바닐린, 에틸렌 바닐린, 크림, 차, 커피, 과일(예를 들면, 사과, 체리, 딸기, 복숭아, 및 라임과 레몬을 포함하는 감귤 향미료), 단풍밀, 멘톨, 민트, 페퍼민트, 스피어민트, 동록유(wintergreen), 육두구(nutmeg), 정향(clove), 라벤더, 소두구(cardamom), 생강, 꿀, 아니스(anise), 샐비어, 계피, 백단유, 자스민, 카스카릴라(cascarilla), 코코아, 감초, 및 궐련, 여송연, 파이프 담배의 향미를 위해 전통적으로 사용되는 형태 및 특성의 향신료와 향미료 패키지가 포함된다. 이성화당과 같은 시럽도 사용될 수 있다. 향미제는 또한 산성 또는 염기성 특성(예를 들면, 레불린산, 숙신산, 젖산 및 피루브산과 같은 유기산)을 가질 수 있다. 향미제는 필요할 경우 에어로졸-발생 재료와 조합될 수 있다. 사용될 수 있는 예시적인 식물-유래 조성물은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 Dube 등의 미국 특허 공개 제2012/0152265호 및 Dube 등의 미국 특허 공개 제2012/0192880호에 개시되어 있다.
에어로졸 전구체와 조합될 수 있는 니코틴과 같은 약물의 향미, 관능적 또는 감각자극적 특성에 영향을 미치기 위해 특히 유기산이 에어로졸 전구체 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 레불린산, 숙신산, 젖산 및 피루브산과 같은 유기산이 니코틴과 함께 에어로졸 전구체에 포함될 수 있으며, 그 양은 (총 유기산 함량에 기초하여) 니코틴과 등몰(equimolar)인 정도까지의 양이다. 여러 유기산의 임의의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전구체는 존재하는 유기산의 총량이 에어로졸 전구체 내에 존재하는 니코틴의 총량과 등몰인 농도까지, 니코틴 1몰당 약 0.1 내지 약 0.5 몰의 레불린산, 니코틴 1몰당 약 0.1 내지 약 0.5 몰의 피루브산, 니코틴 1몰당 약 0.1 내지 약 0.5 몰의 젖산, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
담배에서 유래하는 의약품 등급 니코틴을 포함하는, 담배 추출물을 함유하는 에어로졸 전구체 재료의 실시예에서, 담배 추출물은 예를 들어, N'-니트로소노르니코틴(NNN), (4-메틸니트로사미노)-1-(3-피리딜)-1-부타논(NNK), N'-니트로소아나타빈(NAT) 및 N'-니트로소아나바신(NAB)을 구비하는 담배-특이 니트로사민(TSNA); 벤즈안트라센(benz[a]anthracene), 벤조피렌(benzo[a]pyrene), 벤조[b]플루오란텐(benzo[b]fluoranthene), 벤조[k]플루오란텐(benzo[k]fluoranthene), 크리센, 디벤즈[a,h]안트라센(dibenz[a,h]anthracene) 및 인데노[l,2,3-cd]피렌을 구비하는 다환방향족 탄화수소(PAH) 등을 포함하는, 총칭하여 호프만 검체로 알려져 있는 화합물이 거의 없는 것을 특징으로 하는 것이 유리하다. 특정 실시예에서, 에어로졸 전구체 재료는 TSNA 및 PAH를 포함하는 일체의 호프만 검체가 전혀 없을 수 있다. 에어로졸 전구체 재료의 실시예는 약 5 ppm 미만, 약 3 ppm 미만, 약 1 ppm 미만, 또는 약 0.1 ppm 미만, 또는 심지어 임의의 검출 가능한 한계 이하 범위의 TSNA 레벨(또는 다른 호프만 검체 레벨)을 가질 수 있다. 호프만 검체 농도의 감소를 달성하기 위해 특정 추출 공정 또는 처리 공정이 사용될 수 있다. 예를 들어, 담배 추출물은 예를 들어 Bhattacharyya 등의 미국 특허 공개 제2007/0186940호; Rees 등의 미국 특허 공개 제2011/0041859호; 및 Jonsson 등의 미국 특허 공개 제2011/0159160호; 및 2011년 5월 19일자로 출원된 Byrd 등의 미국 특허 출원 제13/111,330호에 기재된 것과 같은 각인 폴리머 또는 비각인(non-imprinted) 폴리머와 접촉될 수 있으며, 이들 문헌은 모두 본 명세서에 참조로 원용된다. 담배 추출물은 특정 알데하이드 및 기타 화합물을 제거할 수 있는, 아민 관능기를 갖는 이온 교환 재료로 처리될 수 있다. 예를 들어 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 Horsewell 등의 미국 특허 제4,033,361호 및 Figlar 등의 미국 특허 제6,779,529호를 참조하기 바란다.
특정 실시예에서, 에어로졸 전구체는 전자 흡연 물품에서의 에어로졸 형성을 위해 가열 도중에 표면적을 증가시키도록 구성될 수 있다. 에어로졸 전구체는, 가열 도중에 분해되고 에어로졸 전구체의 적어도 일부의 발포를 초래하거나 미세 액적을 생성하기에 충분히 이산화탄소(또는 기타 기체상 물질)를 방출하도록 구성될 수 있는 발포 재료를 포함할 수 있다. 이러한 발포재의 포함은 에어로졸 전구체로부터 에어로졸을 형성하는데 필요한 가열 정도를 감소시키는데 유익할 수 있다.
에어로졸 전구체 조성물은 그 안에 사용되는 재료의 다양한 양에 기초하여 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 유용한 에어로졸 전구체 조성물은 약 98 중량% 이하, 약 95 중량% 이하, 또는 약 90 중량% 이하의 폴리올을 포함할 수 있다. 이 총량은 둘 이상의 상이한 폴리올 사이에 임의의 조합으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 하나의 폴리올은 약 50 중량% 내지 약 90 중량%, 약 60 중량% 내지 약 90 중량%, 또는 약 75 중량% 내지 약 90 중량%의 에어로졸 전구체를 포함할 수 있고, 제 2 폴리올은 약 2 중량% 내지 약 45 중량%, 약 2 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 약 2 중량% 내지 약 10 중량%의 에어로졸 전구체를 포함할 수 있다. 유용한 에어로졸 전구체는 또한, 약 25 중량% 이하, 약 20 중량% 이하 또는 약 15 중량% 이하의 물, 특히 약 2 중량% 내지 약 25 중량%, 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 7 중량% 내지 약 15 중량%의 물을 포함할 수 있다. 향미료 등(니코틴과 같은 약물을 포함할 수 있음)은 약 10 중량% 이하, 약 8 중량% 이하, 또는 약 5 중량% 이하의 에어로졸 전구체를 포함할 수 있다.
비제한적인 예로서, 본 발명에 따른 에어로졸 전구체는 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 물, 니코틴, 및 하나 이상의 향미료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 글리세롤은 약 70 중량% 내지 약 90 중량%, 약 70 중량% 내지 약 85 중량%, 또는 약 75 중량% 내지 약 85 중량%의 양으로 존재할 수 있고, 프로필렌 글리콜은 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 약 1 중량% 내지 약 8 중량%, 또는 약 2 중량% 내지 약 6 중량%의 양으로 존재할 수 있으며, 물은 약 10 중량% 내지 약 20 중량%, 약 10 중량% 내지 약 18 중량%, 또는 약 12 중량% 내지 약 16 중량%의 양으로 존재할 수 있고, 니코틴은 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%, 약 0.5 중량% 내지 약 4 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 3 중량%의 양으로 존재할 수 있으며, 향미료는 약 5 중량% 이하, 약 3 중량% 이하, 또는 약 1 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있고, 모든 양은 에어로졸 전구체의 총 중량에 기초한 것이다. 에어로졸 전구체의 한 가지 구체적인 비제한적 예는 약 75 중량% 내지 약 80 중량%의 글리세롤, 약 13 중량% 내지 약 15 중량%의 물, 약 4 중량% 내지 약 6 중량%의 프로필렌 글리콜, 약 2 중량% 내지 약 3 중량%의 니코틴, 및 약 0.1 중량% 내지 약 0.5 중량%의 향미료를 포함한다. 니코틴은 예를 들어 담배 추출물에서 나온 것일 수 있다.
흡연 물품 내에 사용되는 에어로졸 전구체 조성물의 양은, 물품이 허용 가능한 감각적 및 관능적 특성과 바람직한 성능 특성을 나타내게 하는 양이다. 예를 들어, 많은 점에서 담배 연기의 모습과 흡사한 가시적 메인스트림 에어로졸을 발생시키기 위해 글리세린 및/또는 프로필렌 글리콜과 같은 충분한 에어로졸 전구체 조성물 성분들이 사용되는 것이 매우 바람직하다. 통상적으로, 흡연 물품에 포함되는 에어로졸-발생 재료의 양은 약 1.5 g 이하, 약 1 g 이하, 또는 약 0.5 g 이하의 범위에 있다. 에어로졸 전구체 조성물의 양은 흡연 물품에 사용되는 카트리지당 요구되는 퍼프 횟수와 같은 인자에 종속될 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 상당한 정도의 허용될 수 없는 떨어지는 맛, 박막성 마우쓰-느낌, 또는 담배 절단 충전재를 연소시킴으로써 메인스트림 연기를 발생시키는 전통적인 형태의 담배의 관능 경험과 크게 다른 전체적인 감각 경험을 도입하지 않는 것이 바람직하다. 특정 에어로졸-발생 재료 및 저장조 재료의 선택, 이들 성분의 사용되는 양, 및 사용되는 담배 재료의 형태는 흡연 물품에 의해 생성되는 메인스트림 에어로졸의 전체 화학 조성을 제어하기 위해 변경될 수 있다.
본 발명의 흡연 물품에는 또 다른 부품이 사용될 수 있다. 예를 들어, Sprinkel 2세의 US 제5,261,424호는 피워물기와 연관된 사용자 입술 활동을 검출하고 이후 가열을 촉발하기 위해 장치의 마우쓰-단부와 연관될 수 있는 압전 센서를 개시하고; McCafferty 등의 US 제5,372,148호는 마우쓰피스를 통한 압력 강하에 반응하여 가열 로드 어레이로의 에너지 흐름을 제어하기 위한 퍼프 센서를 개시하며; Harris 등의 US 제5,967,148호는 흡연 장치 내의 리셉터클로서, 삽입된 부품의 적외선 투과율의 불균일성을 검출하는 식별자(identifier) 및 상기 부품이 리셉터클 내에 삽입됨에 따라 검출 루틴을 실행하는 컨트롤러를 구비하는 리셉터클을 개시하고; Fleischhauer 등의 US 제6,040,560호는 다중 차등 위상을 갖는 정해진 실행가능한 전력 사이클을 기재하며; Watkins 등의 US 제5,934,289호는 광자-광전자 부품을 개시하고; Counts 등의 US 제5,954,979호는 흡연 장치를 통한 피워물기 저항을 변경하기 위한 수단을 개시하며; Blake 등의 US 제6,803,545호는 흡연 장치에 사용하기 위한 특정 배터리 구조를 개시하고; Griffen 등의 US 제7,293,565호는 흡연 장치에 사용하기 위한 다양한 충전 시스템을 개시하며; Fernando 등에 의한 US 제2009/0320863호는 충전을 촉진하고 장치의 컴퓨터 제어를 가능하게 하기 위한 흡연 장치용 컴퓨터 인터페이스 수단을 개시하며; Fernando 등에 의한 US 제2010/0163063호는 흡연 장치용 식별 시스템을 개시하고; Flick에 의한 WO 제2010/003480호는 에어로졸 발생 시스템 내의 퍼프를 나타내는 유체 유동 감지 시스템을 개시하며; 상기 문헌은 모두 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용된다. 전자 에어로졸 송달 물품에 관련되는 부품 및 본 발명의 물품에 사용될 수 있는 개시 재료 또는 부품의 추가 예로는 Gerth 등의 미국 특허 제4,735,217호; Morgan 등의 미국 특허 제5,249,586호; Higgins 등의 미국 특허 제5,666,977호; Adams 등의 미국 특허 제6,053,176호; White의 US 제6,164,287호; Voges의 미국 특허 제6,196,218호; Felter 등의 미국 특허 제6,810,883호; Nichols의 미국 특허 제6,854,461호; Hon의 미국 특허 제7,832,410호; Kobayashi의 미국 특허 제7,513,253호; Hamano의 미국 특허 제7,896,006호; Shayan의 미국 특허 제6,772,756호; Hon의 미국 특허 공개 제2009/0095311호, 제2006/0196518호, 제2009/0126745호 및 제2009/0188490호; Thorens 등의 미국 특허 공개 제2009/0272379호; Monsees 등의 미국 특허 공개 제2009/0260641호 및 제2009/0260642호; Oglesby 등의 미국 특허 공개 제2008/0149118호 및 제2010/0024834호; Wang의 미국 특허 공개 제2010/0307518호; Worm 등의 미국 특허 공개 제2013/0037041호; 및 Hon의 WO 제2010/091593호가 포함된다. 상기 문헌에 개시된 다양한 재료는 다양한 실시예에서 본 장치에 포함될 수 있으며, 상기 문헌은 모두 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용된다.
본 발명에 따른 물품은 이하에서 상세히 논의되는 다양한 실시예를 취할 수 있지만, 소비자에 의한 물품 사용은 범위가 유사할 것이다. 특히, 물품은 단일 유닛으로서 또는 소비자에 의해 사용을 위해 조합되고 이후 소비자에 의해 분해되는 복수의 성분으로서 제공될 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 흡연 물품은 제 2 유닛과 함께 결합 및 결합해제될 수 있는 제 1 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 유닛은 저항 가열 요소를 포함하고, 상기 제 2 유닛은 전기 전원을 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 유닛은 전기 전원으로부터의 전류 흐름을 조작 또는 조절하는 하나 이상의 제어 부품을 추가로 포함할 수 있다. 제 1 유닛은 제 2 유닛과 결합하는 원위 단부 및 마우쓰피스(또는 간단히 마우쓰단부)를 구비하는 대향 근위 단부를 포함할 수 있으며, 그 근위 단부에는 개구가 구비된다. 제 1 유닛은 제 1 유닛의 마우쓰피스 내로 개방되는 공기 유로를 포함할 수 있으며, 공기 유로는 저항 가열 요소로부터 형성된 에어로졸을 마우쓰피스 내로 통과시킬 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제 1 유닛은 일회용일 수 있다. 마찬가지로, 제 2 유닛은 재사용될 수 있다.
사용 중에, 소비자는 저항 가열 요소의 가열을 개시하며, 저항 가열 요소에 의해 생성된 열은 에어로졸 전구체 조성물을 에어로졸화하고, 경우에 따라서는 추가적인 흡입 가능한 물질을 에어로졸화한다. 이러한 가열은 에어로졸 전구체 조성물의 적어도 일부를 에어로졸(그것에 포함되는 임의의 추가적인 흡입 가능한 물질을 포함할 수 있음) 형태로 방출하며, 이러한 에어로졸은 카트리지의 마우쓰단부와 유체 연통하는 카트리지 내부의 공간 내에 제공된다. 소비자가 카트리지의 마우쓰단부를 흡입하면, 카트리지를 통해서 공기가 흡인되고, 흡인된 공기와 에어로졸의 조합체는, 흡인된 재료가 카트리지의 마우쓰단부를(그리고 존재할 경우 임의의 선택적 마우쓰피스를) 빠져나가 소비자의 입안에 들어감에 따라 소비자에 의해 흡입된다. 가열을 개시하기 위해, 소비자는 저항 가열 요소가 배터리 또는 기타 에너지원(캐패시터 등)으로부터 전기 에너지를 수용하게 만드는 푸시버튼, 정전용량식 센서, 또는 유사한 부품을 작동시킬 수 있다. 전기 에너지는 예정된 기간 동안 공급될 수 있거나, 수동으로 제어될 수 있다. 바람직하게, 전기 에너지의 흐름은 (대기 온도보다 높은 기준 온도, 예를 들면 활성 가열 온도로의 급속 가열을 촉진하는 온도를 유지하기 위해서 진행될 수도 있지만) 물품에 대한 퍼프 사이에는 거의 진행되지 않는다. 추가 실시예에서, 가열은 본 명세서에 달리 기재되어 있는 다양한 센서의 사용을 통해서 소비자의 퍼핑 작용에 의해 개시될 수도 있다. 퍼프가 단절되면, 가열이 중지되거나 감소될 것이다. 소비자가 흡입 가능한 물질의 충분한 양(예를 들면, 통상적인 흡연 경험과 동등해지기에 충분한 양)을 방출시키기에 충분한 횟수의 퍼프를 취했을 때, 카트리지는 제어 하우징으로부터 제거되어 폐기될 수 있다. 카트리지가 소모되었다는(즉, 에어로졸 전구체 조성물이 소비자에 의해 거의 제거되었다는) 표시가 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 단일 카트리지는 단일 흡연 경험보다 더 많은 것을 제공할 수 있으며 따라서 종래 궐련의 전체 꾸러미(full pack)를 최대한 또는 그 이상 모방하기에 충분한 함량의 에어로졸 전구체 조성물을 제공할 수 있다.
물품 사용에 대한 상기 설명은 본 명세서에 제공되는 추가 설명을 감안할 때 통상의 기술자에게 자명할 수 있는 일부 수정을 통해서 기재되는 다양한 실시예에 적용될 수 있다. 그러나, 상기 사용 설명은 물품의 사용을 제한하도록 의도되지 않으며, 본 발명의 모든 필수 요건과 부합하도록 제공된다.
다양한 실시예에서, 본 발명은 특히, 흡연 물품의 추가 요소들과 쉽게 조합될 수 있는 저장조, 특히 카트리지를 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 2는 전자 흡연 물품에 구비될 수 있는 카트리지(500)의 절취도를 제공한다. 일 실시예에 따르면 카트리지(500)는 저장조(501)를 구비한다. 카트리지(500)는 실질적으로 튜브형 형상일 수 있으며, 본 명세서에 기재되는 저장조 벽(502)으로 형성될 수 있다. 도시하듯이, 저장조(501)는 카트리지 벽(502)과 동심적인 실질적으로 중공 튜브의 전반적인 형상일 수 있다. 저장조(501)는 실질적으로 봉-형상이거나 실질적으로 튜브 형상이거나 실질적으로 원통 형상일 수 있다. 따라서, 저장조(501)는 카트리지(500) 내에 끼워지도록 구성될 수 있는 직경을 가질 수 있다. 저장조(501)는 동심적이거나 중첩될 수 있는 복수의 조합된 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 저장조(501)는 중공 튜브를 형성하도록 압연되는 재료의 연속 시트일 수 있다. 저장조는 부직 재료의 매트일 수도 있다. 다른 실시예에서, 저장조(501)는 실질적으로 단일 부품일 수 있다. 예를 들어,저장조(501)는 그 길이와 두께에 걸쳐서 조성이 실질적으로 연속적인 실질적으로 중공 튜브 형태의 단일 요소이도록 형상화되거나 성형될 수 있다. 저장조(501)는 강성이거나 반강성일 수 있다. 저장조(501)는 제 1 단부(503)와 대향 제 2 단부(504)를 구비할 수 있다. 저장조(501)는 실질적으로 카트리지 벽(502)의 내표면(506)에 합치되도록 형상화 및 구성될 수 있는 외표면(505)을 구비한다. 필요할 경우, 본 발명에 따른 흡연 물품의 하나 이상의 추가 부품이 저장조(501) 내에 또는 그 주위에 수용될 수 있다. 도 2에서 저장조(501)는 흡연 물품의 카트리지(500) 부분에 있는 것으로 도시되어 있지만, 통상의 기술자라면 저장조(501)가 그 안에 저장된 에어로졸 전구체 조성물의 저장 및 송달을 방해하지 않도록 흡연 물품의 어떤 부분에도 배치될 수 있음을 알 것이다.
특정 실시예에서, 본 발명에 따른 저장조는 그 중공 내부의 적어도 일부가 흡연 물품의 하나 이상의 추가 부품을 수용하도록 형상화 및 치수형성되게 하는 형태로 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, "형상화 및 치수형성된다"는 용어는 중공 내부가 실질적으로 매끄럽고 연속적인 형상 이외의 형상을 갖게 만드는 하나 이상의 오목부 또는 돌출부가 중공 내부의 벽에 구비됨을 나타낼 수 있다. 다른 실시예에서, 저장조의 중공 특성은 공동이나 돌출부를 형성할 필요없이 흡연 물품의 추가 부품의 수용을 허용하기에 충분할 수 있다.
본 발명의 물품은, 저장조가 예비-형성될 수 있고 흡연 물품의 추가 부품을 교합 구조로 수용하도록 형상화 및 치수형성되는 벽을 갖는 중공 내부를 가질 수 있다는 점에서 특히 유익할 수 있다. 이것은 특히 흡연 물품의 조립의 용이함을 촉진할 수 있고 저장조 체적을 최대화할 수 있으며, 또한 에어로졸 형성을 위한 충분한 공간을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 카트리지의 일 실시예가 도 3에 도시되어 있으며, 도 3은 카트리지(500)의 분해도이다. 도 3에 도시하듯이, 카트리지 벽(502)은 본 명세서에 기재되는 저장조(501)를 둘러싸도록 구성될 수 있다. 저장조(501)의 외표면(505)은 카트리지 벽(502)의 내표면(506)과 합치되도록 구성될 수 있다.
저장조(501)는 또한 저장조의 중심 공동(507)을 규정하는 내표면(508)을 갖는다. 도시된 실시예에서, 저장조(501)의 내표면(508)은 중심 공동으로부터 저장조 내로 내측 연장되는 두 개의 정반대 홈(515, 516)을 구비한다. 도시하듯이, 이들 홈은 그 제 1 단부(503)에서 제 2 단부(504)까지 저장조(501)의 거의 전체 길이에 걸쳐서 연장된다. 다른 실시예에서는, 이들 홈이 없을 수도 있으며, 저장조의 내표면은 여전히, 분무기의 일부가 저장조와 유체 연결되도록 분무기가 중심 공동과 함께 배치될 수 있다는 점에서 분무기를 수용하도록 형상화 및 치수형성되는 것으로 특징지어질 수 있다.
도 3의 실시예에서, 분무기는 특히 히터, 액체 운송 요소, 및 도전성 단자를 포함한다. 도 3에 도시하듯이, 액체 운송 요소는 연속적인 세장형 심지(509)이며, 히터는 심지와 연결되고 심지의 대략 중점에 배치되는 저항 가열 코일(510)이다. 저항 가열 코일을 지나서 연장되는 심지 부분은 심지의 원위 아암으로 지칭될 수 있다. 분무기(520)의 도전성 단자(511)는 저항 가열 코일(510)의 원위에서 심지(509)와 접촉하여 배치된다. 도전성 단자는 특히, 저항 가열 요소의 원위에 있는 심지의 하나 이상의 부분에서 심지와 접촉하는 것으로 특징지어질 수 있다. 도시하듯이, 도전성 단자(511)는 심지(509)의 단부를 지나서 연장된다. 이러한 연장이 반드시 요구되지는 않는다. 그 중공 내부 부분을 갖는 저장조(501)의 속성을 감안하여, 분무기는 흡연 물품의 조립 중에 저장조 내부에 쉽게 배치될 수 있다. 마찬가지로, 중공 내부가 분무기와 교합하도록 형상화 및 치수형성될 수 있기 때문에, 조합체가 쉽게 조립될 수 있으며, 분무기는 심지를 저장조와 유체 연결 상태로 배치하는 것과 동시에 저장조와 꼭 맞게 교합할 수 있다.
상기 구성은 도 4에 추가로 도시되어 있으며, 도 4는 분무기(520)가 그와 조합되는 일 실시예에 따른 저장조(501)의 사시도이다. 저장조(501)는, 섬유질 재료가 없을 수 있으며 에어로졸 전구체 조성물과 같은 제품을 저장, 보유 또는 유지할 수 있는 중심 공동(507)을 구비한다. 분무기(520)는 심지(509)의 원위 아암이 정반대 홈(515, 516)과 교합 및 결합된다는 점에서 저장조(501)와 조합된다. 홈은 저장조에 미리-형성될 수 있거나, 홈은 섬유질 저장조가 분무기 심지에 의해 국소적으로 압축되도록 분무기 심지와 저장조 내벽의 결합에 의해 형성될 수 있다. 저장조(501)의 중심 공동(507)의 내표면(508)을 다양한 흡연 물품 부품을 수용하도록 적응시킴으로써, 흡연 물품 내의 이용 가능한 개방 공간은 저장조(501)를 미리 개방된 공간 내로 연장시킴으로써 완전히 최대화될 수 있다. 그 결과, 저장조(501)의 전체 크기와 용량은 전자 흡연 물품에 통상적으로 사용되는 전통적인 직조 또는 부직 섬유 매트에 비해서 증가될 수 있다. 증가된 용량은 저장조(501)가 증가된 양의 에어로졸 전구체 조성물을 보유할 수 있게 하며, 이 결과 최종 사용자가 흡연 물품을 더 오래 사용하고 즐기게 된다.
도 4에 도시하듯이, 저항 가열 요소를 포함하는 분무기(520)의 부분은 저장조(501)의 제 2 단부(504)를 지나서 연장된다. 카트리지와 조립될 때, 저장조(501)의 제 2 단부(504)는 카트리지의 마우쓰단부[도 1의 요소(11) 참조] 근처에 배치될 수 있다. 바람직하게, 카트리지의 마우쓰단부는 에어로졸 전구체 조성물이 저항 가열 요소에 의해 기화될 때 그 안에 에어로졸이 형성될 수 있는 개방 공동을 구비할 수 있다. 다른 실시예에서, 분무기는 저장조의 단부를 지나서 연장될 필요가 없으며, 분무기는 저항 가열 요소가 저장조의 중공 공동 내에 있도록 저장조에 대해 배치될 수 있다.
저장조는 예를 들어 에어로졸 전구체 조성물과 같은 액상 제품을 저장하는 능력을 유지하면서 강성 또는 반강성 중공 튜브로 형상화될 수 있는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 특정 실시예에서, 저장조 재료는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하는 능력을 제공하기 위해 흡수성, 흡착성 또는 다공성일 수 있다. 따라서, 에어로졸 전구체 조성물은 저장조 재료 상에 코팅되거나 저장조 재료에 의해 흡착되거나 저장조 재료 내에 흡수되는 것을 특징으로 할 수 있다. 저장조는 하나 이상의 운송 요소(예를 들면, 심지)와 실질적으로 접촉하도록 흡연 물품 내에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 저장조는 에어로졸 전구체 조성물을 (예를 들어, 흡수, 흡착 등을 통해서) 보유하고 전구체 조성물을 저항 가열 요소에 운송하기 위해 멀리 심지이동할 수 있게 하기에 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다.
저장조 재료는 실질적으로 튜브 형상과 같은 적절한 구조를 형성 및 유지하고 그 안에 흡연 물품의 적절한 부품을 수용하기에 적합하다. 저장조 재료는 저항 가열 요소에 의해 제공되는 가열 온도에 근접한 온도 이상에서 그 구조적 완전성을 유지하기 위해 내열성일 수 있으며, 예를 들면 분해되지 않는다. 저장조의 크기와 강도는 대응 전자 흡연 물품의 특징 및 요건에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시예에서, 저장조는 고속 자동 제조 공정에 적합한 재료로 제조될 수 있다. 특정 실시예에서, 저장조는 튜브 또는 중공 실린더 형상으로 롤링되거나 달리 형성될 수 있는 직조 또는 부직 섬유상 매트를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 저장조는 성형 튜브 또는 중공 실린더일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 저장조는 중공 아세테이트 튜브를 형성하도록 가공될 수 있는 셀룰로스 아세테이트 토우로 제조될 수 있다. 셀룰로스 아세테이트는 통상의 기술자에게 공지된 다양한 공정에 따라 준비될 수 있다. 예를 들면, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 Yabune의 미국 특허 제4,439,605호, Nielsen 등의 미국 특허 제5,167,764호 및 Ozaki의 미국 특허 제6,803,458호에 제시된 공정을 참조하기 바란다. 통상적으로, 셀룰로스 아세테이트는 목재 펄프로부터의 정제된 셀룰로스를 황산의 존재 하에 아세트산 및 무수 아세트산과 반응시킴으로써 셀룰로스로부터 유래된다. 결과적인 제품은 이후, 최종적으로 강성 또는 반강성 중공 튜브를 형성할 수 있는 셀룰로스 아세테이트에 필요한 특성을 생성하기 위해 황산염과 충분한 개수의 아세테이트 기를 제거하기 위해 통제된 부분 가수분해를 통해서 달성된다. 셀룰로스 아세테이트는 이후 추출되고, 스피닝되어 토우로 배열될 수 있다. 셀룰로스 아세테이트 섬유는 개방되거나 권축(crimp)될 수 있거나, 연속 필라멘트일 수 있다.
추가 실시예에서, 셀룰로스 아세테이트는 궐련용 담배 연기 필터를 제공하기 위해 사용될 수 있는 형태의 임의의 아세테이트 재료일 수 있다. 셀룰로스 아세테이트 토우, 또는 수집된 셀룰로스 아세테이트 웹과 같은 전통적인 궐련 필터 재료가 사용될 수 있다. 셀룰로스 아세테이트의 대안으로서 사용될 수 있는 재료의 예로는 폴리프로필렌 토우, 수집된 페이퍼, 재구성된 담배의 스트랜드 등이 포함된다. 적절한 필터 봉을 제공하고 따라서 적합한 중공 튜브 저장조를 제공할 수 있는 한 가지 필터 재료는 3 데니어/필라멘트를 갖고 총 40,000 데니어를 갖는 셀룰로스 아세테이트 토우이다. 다른 예로서, 3 데니어/필라멘트를 갖고 총 35,000 데니어를 갖는 셀룰로스 아세테이트 토우가 사용될 수 있다. 다른 예로서, 8 데니어/필라멘트를 갖고 총 40,000 데니어를 갖는 셀룰로스 아세테이트 토우가 사용될 수 있다. 추가 예로는, 그 각각이 본 명세서에 참조로 원용되는 Neurath의 미국 특허 제3,424,172호; Cohen 등의 미국 특허 제4,811,745호; Hill 등의 미국 특허 제4,925,602호; Takegawa 등의 미국 특허 제5,225,277호; 및 Arzonico 등의 미국 특허 제5,271,419호에 제시된 필터 재료의 형태가 포함된다.
셀룰로스 아세테이트 섬유는 셀룰로스, 비스코스, 코튼, 셀룰로스 아세테이트-부티레이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리젖산(PLA)과 같은 폴리에스테르, 활성탄, 유리 섬유, 금속 섬유, 목재 섬유 등과 같은 다른 재료와 혼합될 수 있다. 스피너릿으로부터 나오는 셀룰로스 아세테이트 토우의 섬유는 본 명세서에 기재되는 튜브로 후속 가공되기 위해 곤포 내에 수집될 수 있는 "미가공 토우(raw tow)"를 형성하기 위해 함께 다발화될 수 있다. 본 발명에 따른 저장조에 사용하기에 적합할 수 있는 섬유 재료의 추가 예는, 그 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 Sebastian 등의 미국 특허 공개 제2013/0025610호에 기재되어 있다.
셀룰로스 아세테이트는 종래의 필터 토우 가공 수단을 사용하여 튜브로 가공 형성될 수 있다. 예를 들어, 스팀 본딩 공정이 중공 아세테이트 튜브 생산을 위해 사용될 수 있다. 셀룰로스 아세테이트의 튜브를 형성하기 위한 예시적인 공정은 Beard 등의 미국 특허 공개 제2012/0255569호에서 찾아볼 수 있다. 추가 실시예에서, 셀룰로스 아세테이트는 종래의 필터 토우 가공 유닛을 사용하여 가공될 수 있다. 예를 들어, 필터 토우는 버셀 제트(bussel jet) 방법 또는 나사식 롤 방법을 사용하여 블루밍될 수 있다. 예시적인 토우 가공 유닛은 Arjay Equipment Corp., Winston-Salem, N.C.에 의해 공급되는 E-60으로 시판되고 있다. 다른 예시적인 토우 가공 유닛은 Hauni-Werke Korber & Co. KG.로부터 AF-2, AF-3 및 AF-4로 시판되고 있으며 International Tobacco Machinery로부터 Candor-ITM Tow Processor로 시판되고 있다. 통상의 기술자에게 공지되어 있는 다른 형태의 시판되는 토우 가공 설비가 사용될 수 있다. 수집된 페이퍼, 부직 폴리프로필렌 웹, 또는 절단된 웹의 수집된 스트랜드와 같은, 중공 튜브 저장조를 형성하기 위한 다른 재료는 Pryor 등의 미국 특허 제4,807,809호 및 Raker의 미국 특허 제5,025,814호에 개시된 형태의 재료, 장비 및 기술을 사용하여 제공될 수 있다. 또한, 필터 재료 공급 유닛과 필터-제조 유닛을 작동시키기 위한 대표적인 방식 및 방법은 Bynre의 미국 특허 제4,281,671호; Green 2세 등의 미국 특허 제4,850,301호; Green 2세 등의 미국 특허 제4,862,905호; Siems 등의 미국 특허 제5,060,664호; Rivers의 미국 특허 제5,387,285호; 및 Lanier 2세 등의 미국 특허 제7,074,170호에 개시되어 있다.
본 명세서에 기재된 중공 아세테이트 튜브는 놀랄 만큼 효과적인 액체 저장 능력으로 인해 특히 유용할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 셀룰로스 아세테이트 토우는 약 0.5 dpf(denier per filament) 이상, 약 1 dpf 이상, 또는 약 2 dpf 이상의 선형 질량 밀도를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 셀룰로스 아세테이트 토우는 약 0.5 dpf 내지 약 20 dpf, 약 0.75 dpf 내지 약 15 dpf, 약 1 dpf 내지 약 10 dpf, 또는 약 2 dpf 내지 약 6 dpf의 선형 질량 밀도를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 셀룰로스 아세테이트는 스테이플 섬유를 포함할 수 있다. 스테이플 섬유는 약 0.1 인치(0.254 cm) 내지 약 6 인치(15.24 cm), 약 0.2 인치(0.508 cm) 내지 약 5 인치(12.7 cm), 또는 약 0.25 인치(0.635 cm) 내지 약 3 인치(7.62 cm)의 평균 길이를 가질 수 있다.
셀룰로스 아세테이트를 포함하는 저장조는 다양한 조성 및 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 저장조는 셀룰로스 아세테이트 섬유를 포함할 수 있다. 필요할 경우, 저장조는 결합제(binder)를 포함할 수 있다. 다양한 재료로 형성되는 충전재(예를 들면, 셀룰로스) 및 섬유도 사용될 수 있다. 저장조는 약 70 중량% 내지 약 99 중량%의 셀룰로스 아세테이트 섬유를 포함할 수 있으며, 여기에서 언급되는 중량은 건조 중량을 기초로 측정된다. 보다 구체적으로, 저장조는 약 75 중량% 내지 약 98 중량%, 약 80 중량% 내지 약 97.5 중량%, 또는 약 90 중량% 내지 약 97 중량%의 셀룰로스 아세테이트 섬유를 포함할 수 있다. 저장조는 약 1 중량% 내지 약 30 중량%의 결합제를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 저장조는 약 2 중량% 내지 약 25 중량%, 약 2.5 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 3 중량% 내지 약 10 중량%의 결합제를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 본 발명에 따른 저장조는 약 95 중량% 내지 약 97 중량%의 셀룰로스 아세테이트 섬유와 약 3 중량% 내지 약 5 중량%의 결합제를 포함할 수 있다. 다른 특정 실시예에서, 본 발명에 따른 저장조는 약 80 중량% 내지 약 85 중량%의 셀룰로스 아세테이트 섬유와 약 15 중량% 내지 약 20 중량%의 결합제를 포함할 수 있다. 결합제는 개시된 저장조를 형성하는데 사용되는 섬유에 응집 효과를 부여하는 재료인 것으로 이해된다. 예를 들어, 결합제는 섬유가 상호 결합하거나 직조 또는 부직 저장조에 구비된 추가 섬유상 재료에 결합되도록 셀룰로스 아세테이트 섬유를 부분적으로 용해시키는 재료일 수 있다. 사용될 수 있는 예시적 결합제로는 폴리비닐 아세테이트(PVA) 결합제, 전분, 및 트리아세틴이 포함된다. 담배 필터 제조 분야의 통상의 기술자는 트리아세틴을 이러한 필터를 위한 가소제로서 인정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 유용한 결합제 그룹과 추가 분야에서 가소제로서 인정될 수 있는 재료 사이에 중첩이 있을 수도 있음을 알 것이다. 따라서, 본 명세서에서 결합제로서 사용 및 기재되는 응집제는 다른 분야에서 가소제로서 인정될 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 담배 필터 분야에서 셀룰로스 아세테이트에 대한 가소제로서 인정되는 재료는 본 명세서에서 용어 결합제의 사용에 의해 포함될 수 있다.
셀룰로스 아세테이트 섬유는 예를 들어 원형, 세장형 또는 다중-단면(milti-lobal)과 같은 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 특정 실시예에서는, 삼각-단면 또는 Y-형 단면 형상을 갖는 셀룰로스 아세테이트가 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명에 따른 부직 섬유상 매트 저장조는 습식-레이드 공정에 의해 또는 건식-레이드 공정에 의해 형성될 수 있다. 습식-레이드 공정을 사용할 때는, 예를 들어 약 0.25 인치(6.35 mm) 내지 약 2 인치(5.08 cm) 범위의, 짧은 길이를 갖는 셀룰로스 아세테이트 섬유를 사용하는 것이 유익할 수 있다. 건식-레이드 공정을 사용할 때는, 예를 들어 약 2.5 인치(6.35 cm) 내지 약 3 인치(7.62 cm) 범위의, 긴 길이를 갖는 셀룰로스 아세테이트 섬유를 사용하는 것이 유익할 수 있다. 어느 경우에나, 셀룰로스 아세테이트 섬유를 포함하는 결과적인 매트는 약 1 mm 내지 약 4 mm, 약 1.25 mm 내지 약 3.5 mm, 또는 약 1.5 mm 내지 약 3 mm의 두께일 수 있다. 셀룰로스 아세테이트 매트는 약 70 gsm(grams per square meter) 내지 약 240 gsm, 약 80 gsm 내지 약 220 gsm, 또는 약 90 gsm 내지 약 200 gsm의 기초 중량을 가질 수 있다. 셀룰로스 아세테이트 매트는 소정 폭으로 크기형성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 폭은 약 10 mm 내지 약 25 mm, 약 15 mm 내지 약 24 mm, 또는 약 20 mm 내지 약 23 mm일 수 있다. 셀룰로스 아세테이트 매트는 본 명세서에 기재된 흡연 물품에 삽입하기에 적합한 외경을 갖고 본 발명에 따라서 그 안에 분무기가 삽입될 수 있게 하기에 적합한 내경을 갖는 튜브로 압연되기에 적합한 길이로 절단될 수 있다. 압연된 매트의 단부는 버트 조인트를 형성할 수 있거나 중첩될 수 있다. 추가 실시예에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 실질적으로 튜브형인 정형(formed) 형상으로 몰딩될 수 있다. 성형 중공 아세테이트 튜브는 전술한 정반대 홈과 같은 그 내벽에 형성되는 하나 이상의 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 형성된 매트의 섬유는 인탱글링될 수 있다. 예를 들어, 하이드로인탱글링(hydroentangling) 및 니들 펀칭 각각은 개별적으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 니들 펀칭은 250 이상, 500 이상, 1,000 이상 또는 1,500 이상의 NPPSI(needle punches per square inch)로 사용될 수 있다. 특히, 약 250 내지 약 2,500, 약 500 내지 약 2,000, 또는 약 750 내지 약 1,500 NPPSI가 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 저장조는 다양한 형태의 섬유의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 혼합물을 형성하기에 적합한 섬유는 셀룰로스 아세테이트, 목재 펄프, 울, 실크, 폴리에스테르(예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트) 폴리아미드(예를 들면, 나일론), 폴리올레핀, 폴리비닐 알콜 등으로 형성된 섬유를 포함하지만 이것에 한정되지 않는다.
본 발명에 따르면 친수성 섬유, 특히 셀룰로스 아세테이트는 에어로졸 전구체 조성물, 특히 주로 글리세린과 같은 다가 알콜로 형성된 조성물을 위한 저장조를 형성하는데 특히 유용할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 저장조는 에어로졸 전구체 조성물의 개선된 저장 및 방출을 제공할 수 있다. 예를 들면, 이러한 저장조는 에어로졸 전구체 조성물의 보다 신속한 로딩을 제공할 수 있고, 흡연 물품의 사용 중에 심지 등에 의해 인출될 때 에어로졸 전구체 조성물의 보다 일관된 방출을 제공할 수 있으며, 저장조에 로딩되어야 하는 에어로졸 전구체 조성물의 총 체적의 감소를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 심지에 사용되는 필라멘트는 에어로졸 전구체 조성물의 하나 이상의 성분을 필라멘트의 길이를 따라서 운송하기에 충분한 심지이동 작용을 제공하는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 비제한적 예는 코튼, 셀룰로스, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리젖산, 유리 섬유, 그 조합 등과 같은 천연 및 합성 섬유를 포함한다. 심지에 사용될 수 있는 다른 예시적 재료는 금속, 세라믹, 및 탄화 필라멘트[예를 들면, 재료의 비탄소 성분을 추방하기 위해 소성(calcining)을 겪은 탄소질 재료로 형성된 재료]를 포함한다.
필라멘트(또는 일반적으로 심지)는 즉 필라멘트의 심지이동 작용을 증가(또는 필요할 경우 감소)시키기 위해 필라멘트의 모세관 작용을 변경시키는 재료로 코팅될 수 있다. 또한, 섬유 재료 선택은 심지이동 작용을 증가 또는 감소시키고 따라서 에어로졸 전구체 조성물의 특정 성분의 심지이동 속도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 심지이동은 또한 심지에 사용되는 섬유의 치수 및 심지 길이와 심지 직경을 포함하는 심지의 전체 치수의 선택을 통해서 맞춤화될 수 있다.
심지 형성에 사용되는 필라멘트는 특정 단면 형상을 가질 수 있거나 및/또는 섬유의 모세관 작용을 변경하도록 홈형성될 수 있다. 필라멘트는 실질적으로 원형 단면을 가질 수 있으며, 섬유 단면 형상의 변경은 섬유의 데니어당 표면적을 증가시킬 수 있고 따라서 필라멘트를 따르는 심지이동을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 4DG 섬유(Fiber Innovation Technology로부터 입수 가능함) 및 날개달린 섬유(Alasso Industries로부터 입수 가능함)와 같은 필라멘트에는 심지이동을 촉진하도록 의도된 종방향 홈이 형성될 수 있다. "X" 또는 "Y"형 단면을 갖고 형성된 필라멘트는 마찬가지로 바람직한 심지이동 특성을 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 심지에 사용되는 필라멘트의 적어도 일부는 반경방향 심지이동을 촉진하도록 설계될 수 있다. 파이버글래스와 같은 연속 필라멘트 섬유는 주로 필라멘트의 축을 따르는 심지이동, 즉 축방향 심지이동을 촉진하는 경향이 있다. 적절한 설계를 통해서, 필라멘트는 또한 반경방향 심지이동, 즉 필라멘트의 축으로부터 외측으로의 심지이동을 촉진하게 될 수 있다. 예를 들어, 반경방향 심지이동은 피브릴화(fibrillated) 섬유 표면을 갖는 필라멘트의 사용을 통해서 촉진될 수 있다. 이러한 설계는 더 많은 전구체 조성물이 히터의 특정 영역에서 에어로졸화에 이용될 수 있게 만들기 때문에 특히 히터에 근접하거나 히터와 접촉하는 필라멘트의 영역에서 유용할 수 있다. 마찬가지로 입자 또는 비드는 연속 심지 구조물에 유사한 효과를 제공하기 위해 소결되거나 아니면 상호연결될 수 있다.
심지 형성에 사용되는 필라멘트는 단독으로 제공될 수 있거나 또는 다발화(메쉬와 가닥을 포함)될 수 있다. 필라멘트는 단일 섬유일 수 있거나, 필라멘트는 큰 질량을 제공하는 조합된 섬유의 그룹으로 형성될 수 있다. 심지에 사용되는 필라멘트의 다공성은 또한 모세관 작용을 변경하기 위해 제어될 수 있으며, 이는 평균 세공(pore) 크기와 총 다공성의 제어, 필라멘트 기하구조의 제어, 전체 심지 형상의 제어, 및 표면 특징의 제어를 포함할 수 있다. 개별 필라멘트는 또한 다양한 길이를 가질 수 있다. 필라멘트의 속성을 변경하는 것은 증기 형성을 맞춤화하는데 유용할 수 있다. 예를 들어, 보다 큰 심지이동 능력을 갖는 필라멘트는 다량으로 기화되어야 하는 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 운송하기 위해 사용될 수 있으며, 감소된 심지이동 능력을 갖는 필라멘트는 보다 적은 양으로 기화되어야 하는 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 운송하기 위해 사용될 수 있다.
심지의 개별 필라멘트를 형성하기 위해 사용되는 재료의 형태는 또한 특정 형태의 화합물을 운송하기 위해 맞춤화될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 심지는 소수성 액체를 우선적으로 심지이동시키기 위해 소수성 재료를 사용하는 필라멘트로 형성될 수 있다. 또한, 하나 이상의 심지는 친수성 액체를 우선적으로 심지이동시키기 위해 친수성 재료를 사용하는 필라멘트로 형성될 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 심지는, 현저하게 극성이지도 않고 현저하게 비극성이지도 않은 액체를 우선적으로 심지이동시키기 위해 천연 재료와 같은 친수성이지도 않고 소수성이지도 않은 재료로 형성된 필라멘트를 구비할 수 있다.
특정 실시예에서, 액체 운송 부품으로서 유용한 심지는 편조 심지이다. 편조 심지는 적어도 세 개의 개별 섬유 또는 방적사로 형성될 수 있다. 또한, 편조 심지는 적어도 4개, 적어도 6개, 적어도 8개, 적어도 10개, 적어도 12개, 적어도 14개, 또는 적어도 16개의 개별 섬유 또는 방적사로 형성될 수 있다. 개별 섬유 또는 방적사의 각각은 조성이 동일할 수 있다. 대안적으로, 개별 섬유 또는 방적사는 두 개 이상의 다른 조성물로 형성된 섬유 또는 방적사(예를 들면, 면사로 편조된 파이버글래스 방적사)를 포함할 수 있다. 따라서, 편조 심지는 복수의 합성 섬유 또는 방적사, 복수의 천연 섬유 또는 방적사, 적어도 하나의 합성 섬유 또는 방적사와 적어도 하나의 천연 섬유 또는 방적사의 조합으로 형성될 수 있다. 특정 실시예에서는, E-글래스가 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서는, C-글래스가 사용될 수 있다. C-글래스의 사용은 그 재료가 다른 재료, 특히 다른 파이버글래스 재료에 비해 폐액 내에서 더 많이 용융될 수 있기 때문에 특히 유용한 것으로 판정되었다.
편조 심지는 특히 쉬쓰/코어 방적사의 부품으로서 제공될 수 있다. 특히, 제 1 심지 재료는 방적사 코어를 형성할 수 있고, 제 2 심지 재료는 방적사 쉬쓰를 형성하기 위해 코어를 둘러쌀 수 있다. 쉬쓰와 코어는 방적사가 형성되는 재료와 물리적 구조 중 적어도 하나에 있어서 상이할 수 있다. 바람직한 예에서는, 연사가 코어를 포함할 수 있고, 편조된 방적사(braided yarn)가 쉬쓰를 형성할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따른 쉬쓰/코어 심지의 일 예가 도 5의 단면도에 도시되어 있으며, 여기에서 쉬쓰/코어 심지(202)는 쉬쓰 성분(203)과 코어 성분(204)으로 형성될 수 있다. 쉬쓰(203)는 본 명세서에서 달리 기재하듯이, 편조된 섬유 또는 방적사로 형성된다. 코어(204)는 비편조 방적사로 형성된다. 일부 실시예에서, 쉬쓰/코어 심지 단면의 상대 치수는 변경될 수 있다. 코어는 쉬쓰와 직접 접촉할 수 있거나, 또는 쉬쓰와 코어 사이에 공간이 제공될 수 있다.
전자 흡연 물품 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 셀룰로스 아세테이트를 포함하고 중공 내부 부분을 갖는 실린더를 제공하는 단계를 구비한다. 중공 내부의 적어도 일부는 흡연 물품의 하나 이상의 추가 부품을 수용하도록 형상화 및 치수형성될 수 있다. 상기 방법은 셀룰로스 아세테이트 실린더의 중공 내부에 분무기를 삽입하는 단계를 추가로 구비할 수 있다. 분무기는 액체 운송 요소, 히터, 및 전기 접점을 포함할 수 있다. 상기 방법은 실린더와 분무기를 중공 셸 내에 삽입하는 단계, 및 분무기를 전원에 연결하는 단계를 추가로 구비할 수 있다. 전원은 배터리일 수 있다. 액체 운송 요소의 부분들은 에어로졸 전구체 조성물을 저장조 밖으로 운송할 수 있는 유체 연결을 형성하기 위해 저장조에 부착되거나 매립될 수 있다. 분무기는 두 개의 대향 단부를 갖는 연속적인 세장형 심지를 포함할 수 있다. 심지는 특히 편조 심지일 수 있으며 C-글래스를 포함할 수 있다. 분무기는, 심지와 연결되고 그 대략 중점에 배치되는 히터를 추가로 포함할 수 있다. 분무기는 또한, 심지와 물리적으로 접촉하고 히터와 전기적으로 접촉하여 배치되는 도전성 단자를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 히터는 저항 가열 요소일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 분무기를 셀룰로스 아세테이트 실린더에 삽입하는 단계는 분무기의 일부를 셀룰로스 아세테이트 실린더의 단부를 지나서 연장시키는 단계를 포함할 수 있다.
[실험예]
본 발명의 요지는, 본 발명의 요지를 설명하고 충실한 개시를 제공하기 위해 제시되지만 그것을 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는 하기 예에 의해 보다 충실하게 설명된다.
예 1
셀룰로스
아세테이트
저장조의
준비
건식 레이드 셀룰로스 아세테이트(CA) 기판은, 본 발명에 따른 저장조로서 사용하기 위한 적합성의 평가를 위해 2.5 인치(6.35 cm)의 스테이플 길이로 절단된 종래의 담배 필터 토우(Eastman Estron 아세테이트 토우, 3.0 dpf, 40,000 총 데니어, Y 단면)로 제조되었다. 시트는 니들펀치 공정에서 기계적으로 인탱글링되었다. 시트에는 어떠한 추가 섬유나 결합제도 추가되지 않았다. 다른 CA 섬유와 토우 크기가 사용될 수 있을 뿐 아니라, 다양한 섬유 단면, 및 카딩(carding)/바느질과 적합한 스테이플 길이가 사용될 수 있다. 500, 1000, 1500 NPPSI로의 바느질은 모두 사용 가능한 시트를 생산했다. 완성된 기판 시트는 약 70 gsm 내지 약 240 gsm으로 생산되었으며, 이는 약 1 mm 내지 약 4 mm의 두께를 산출하였다. 바람직한 실시예는 약 2 mm 두께 및 1000 NPPSI에서 150 gsm의 기초 중량을 가졌다. 보다 가벼운 기초 중량 기판은 제품으로부터 발생되는 에어로졸의 양의 증가를 초래했으며, 다른 모든 인자는 동일하다. 이들 시트 파라미터는 부분적으로 카트리지 설계 및 조립 공정의 필요성을 수용하도록 선택되었다. 이들 시트 파라미터는 더 크거나 작은 액체 로딩 및/또는 물리적 카트리지 크기와 매치되도록 조절될 수 있다.
하이드로인탱글링은 또한 응집 시트를 생성하기 위해 스테이플 섬유를 인탱글링하는 방법으로서 테스트되었다. 스티치 본딩, 초음파, 또는 써멀 본딩과 같은 다른 방법도 사용될 수 있다. 트리아세틴 또는 기타 가소제, 또는 분사식 접합제 또한 사용될 수 있다. 섬유의 혼합물은 또한 액체 친화성, 심지이동, 강도, 연신, 및 강성에 관하여 시트 특성을 조절하기 위해 사용될 수 있다.
습식레이드 CA 기판은 Celanese and Eastman Chemical에 의해 제조된 비권축 CA 방적사로 구성되었다. Eastman 방적사는 종래의 궐련 토우 마감과 더불어 4.0 dpf 및 150 총 데니어, 규칙적인(원형) 단면으로 특정되었다. 방적사는 습식레이드 공정에 사용하기 위해 0.25 인치(0.635 cm) 및 0.5 인치(1.27 cm) 길이로 절단되었다. 테스트에서 0.5 인치(1.27 cm) 절단이 바람직한 것은 증가된 시트 완전성 때문이다. 더 긴 스테이플 길이도 이를 향상시킬 수 있다. 다른 필라멘트 데니어, 총 데니어, 또는 단면도 사용될 수 있다.
몇 가지 시트 조성이 테스트되었다. 모든 조성은 CA 섬유의 대부분을 즉 총 건조 중량의 약 75% 내지 약 92%를 사용하였다. 시트를 강화하기 위해 추가 섬유가 (단독으로 또는 혼합되어) 총 건조 중량의 약 8% 내지 약 25%로 추가되었다. 이것들은 Buckeye Technologies로부터의 HP-11 목재 펄프; Fiber Innovation Technologies로부터의 PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트) 복합 섬유인 DPL-2607; 및 Kuraray Co., Ltd.로부터의 Kuralon VPB 105-2x4, PVOH (폴리비닐 알콜) 섬유를 구비했다. 생산을 위해 선택되는 최종 재료는 92% CA, 4% 목재 펄프, 및 4% PVOH의 조성을 갖는다.
완성된 기판 시트는 약 0.7 mm 내지 약 3 mm의 두께와 약 70 gsm 내지 약 160 gsm으로 생산되었다. 예시적 재료는 약 115 gsm 및 약 1.5 mm 두께였다. 이들 시트 파라미터는 부분적으로 카트리지 설계 및 조립 공정의 필요성을 수용하도록 선택되었다. 이것들은 보다 크거나 작은 액체 로딩 및/또는 물리적 카트리지 크기와 매치되도록 조절될 수 있다. 기판 시트는 중공 튜브 저장조로 형성하기에 유용했다.
레이온 또는 코튼을 구비하는 다른 셀룰로스 섬유가 실질적으로 동일한 효과를 위해서 목재 펄프를 대신하여 또는 목재 펄프에 추가적으로 사용될 수 있다. 시트를 결합하는 다른 방법은 트리아세틴 또는 기타 가소제와의 라텍스 또는 용제 결합과 같은 스프레이 결합제를 포함할 수 있다.
습식레이드 공정의 장점은 시트의 "직각도(squareness)"를 변경하기 위해 섬유 배향을 조절하는 능력이다. 이것은 세로 방향 연신을 감소시키도록 작용하며, 이는 다시 슬릿 폭 균일성을 향상시킬 수 있다.
예 2
에어로졸 전구체 조성물의 개선된 흡수 및 방출
공지된 에어로졸화 장치 내의 저장조는 통상적으로 폴리에스테르 (PET) 섬유의 부직 매트로 형성되었다. 이것은 비교적 저렴하고 널리 입수가능한 재료라는 장점을 갖지만, 이 재료의 소수성 특성은 특히 에어로졸 전구체 조성물이 주로 친수성 재료로 형성될 때 단점을 초래할 수 있음이 밝혀졌다. 예를 들어, PET 부직 시트는 액체 전구체 조성물의 이동을 거의 또는 전혀 촉진하지 않으며, 전체 저장조를 통한 액체 전구체 조성물의 완전한 이동을 위해서 수 시간 정도가 소요될 수 있다.
실험은 셀룰로스 아세테이트(CA) 기초의 기판을 저장조로서 평가하기 위해 이루어졌다. 건식레이드 부직 셀룰로스 아세테이트 저장조[100% CA, 2.5 인치(6.35 cm) 평균 섬유 길이, 150 gsm 중량]를 유사한 치수의 PET 저장조와 비교하였다. 도 6은 글리세린을 포함하는 액체 기판 상에 건식 저장조를 배치한 1분 후의 두 개의 저장조를 도시한다. 도 7은 배치 2분 후의 저장조를 도시한다. 1분 후에 CA 튜브는 상당한 양의 액체를 흡수했지만 PET는 흡수가 거의 또는 전혀 없었다. 2분 후에 CA 튜브는 포화되었지만 PET 튜브는 여전히 흡수가 거의 또는 전혀 없었다. 이와 같이 액체에 대한 친화성이 높은 것은 다양한 방식으로 제품에 영향을 미친다. 제조를 위해서, 이것은 기판이 액체를 보다 쉽게 및 균등하게 흡수하는 상태에서 카트리지의 급속 충전을 가능하게 한다. 제품 사용을 위해서, 이것은 카트리지 내의 액체가 보다 쉽게 심지로 이동할 수 있게 함으로써 카트리지내 액체의 사용을 보다 효과적으로 만든다.
CA 기판은 또한 흡연 물품용 카트리지 내의 저장조로서 사용될 때 충전 시간을 평가하기 위해 PET 기판에 대해 테스트되었다. 카트리지 내의 기판의 상부에 액체를 적용할 때 PET 기판에 대한 충전 시간은 30분을 초과하였다. CA 기판에 대한 동일 조건 하에서의 충전 시간은 2분 미만이었다.
PET 기초 기판에 있어서, 심지와 접촉하지 않는 기판 구역은 여전히 액체로 포화되고 심지와 접촉하는 기판은 고갈되는 것이 제품 수명의 종료 시에 자주 관찰되었다. 이것이 비효율적인 시스템인 이유는 에어로졸로 효과적으로 변환될 수 있는 것보다 많은 액체가 카트리지 내에 배치되어야 하기 때문이다. 도 8 및 도 9에서의 이미지는 사용 전(도 8)과 사용 후(도 9)의 CA 기판을 도시한다. 이들 도면은 CA 저장조가 흡연 물품에 사용될 때 적용되는 에어로졸 전구체 조성물이 저장조 전체에 걸쳐서 균일하게 고갈됨을 나타낸다. 이것은 유리하게 보다 작은 체적의 에어로졸 전구체 조성물과 보다 작은 저장조 양자의 사용이 CA 저장조를 포함하는 흡연 물품에 대해 소정의 퍼프 횟수를 달성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 도 10에 도시하듯이, (에어로졸 전구체 조성물로 포화된) 저장조의 크기가 감소함에 따라 증가하는 에어로졸 형성 효율은 에어로졸 전구체 조성물이 에어로졸화를 위해 저장조로부터 효과적으로 및 균등하게 운송됨을 나타낸다.
예 3
액체 운송 부품의 개선된 흡수 및 방출
많은 공지된 에어로졸화 흡연 물품에서 확인된 주요 단점 중 하나는 물품의 수명에 걸친 에어로졸 송달의 변화이다. 대부분의 물품은 초기 성능(예를 들면 1-20 퍼프)을 최종 수명 성능(예를 들면, 180-200 퍼프)과 비교할 때 에어로졸 송달이 25% 내지 60% 감소한다. 이상적으로, 성능은 제품의 수명에 걸쳐서 일관될 것이다. 테스트는 흡연 물품 내의 액체 운송 부품(즉, 심지)의 속성에 기초하여 성능 향상을 평가하기 위해 이루어졌다.
비교 심지는 대략 0.054 인치(1.37 mm)의 직경과 약 2.15 mg/mm의 선형 질량을 갖는 파이버글래스 연사(9 미크론 E-글래스)로 형성되었다. 연사는 특히 짧은 길이로 절단되었을 때 응집 구조가 거의 보이지 않았다. 연사는 쉽게 압축되었는데 이것은 저항 와이어 히터와의 양호한 접촉을 유지하기 위해서는 단점인 것으로 간주된다. 절단 시에, 상기 연사의 단부는 비틀림 공정에서 부여되는 텐션 또는 토션이 풀려짐에 따라 벌어지는 경향이 있다. 이것은 유체 운송을 위한 심지의 유효성을 저하시킬 것으로 예상되었다.
이들 물리적 결함을 해결하기 위해, 편조 파이버글래스 심지가 9-미크론 E-글래스, 0.052 인치(1.32 mm) 직경, 2.47 mg/mm 선형 질량의 대략 동일한 사양에서 개발되었다. 이 편조 심지는 원래의 꼬아진(twisted) 심지와 유사한 성능을 보여주었다. 양 설계에서, 퍼프당 총 입자상 물질(TMP)의 평균 mg는 초기 퍼프에서부터 최종 수명 퍼프까지 약 25% 감소하였다. 이것은 도 11에 도시되어 있다.
추가 테스트에서는, 꼬아진 코어 주위에 편조 심지 쉬쓰가 형성되었다. 심지의 직경 및 질량도 감소하였다. 세 개의 쉬쓰/코어 심지가 0.043 인치(1.09 mm) 내지 0.047 인치(1.19 mm)의 직경과 1.65 mg/mm 내지 1.85 mg/mm의 선형 질량으로 형성되었다. 쉬쓰/코어 심지의 편조된 외부는 8개의 보빈, 12개의 보빈, 및 16개의 보빈을 각각 사용하여 형성되었으며, 따라서 8 가닥(braid), 12 가닥 또는 16 가닥을 포함하는 것으로 특징지어진다. 세 개의 쉬쓰/코어 심지의 각각은 상당히 높은 TPM 수율을 보였다. 도 12를 참조하기 바란다. 쉬쓰/코어 심지는 또한 제품 수명에 걸쳐서 보다 작은 TPM 변화를 보였으며 두 경우에 약 20% 감소하였다. 원래의 꼬아진 심지와 비교하여, 모든 편조 설계는 풀림이나 닳음이 거의 없이 절단 시에 월등한 물리적 완전성을 보여주었다. 편조 설계는 또한 보다 견고했으며, 와이어 히터와 가닥 사이의 접촉을 개선할 수 있다.
본 발명의 많은 수정예 및 기타 실시예가 상기 설명 및 관련 도면에 제시된 기술의 이점을 갖는 통상의 기술자에게 떠오를 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 특정 실시예로 한정되지 않아야 하고 수정예 및 기타 실시예가 청구범위 내에 포함되도록 의도됨을 알아야 한다. 본 명세서에 특정 용어가 사용되지만, 이들 용어는 포괄적이고 서술적인 의미로만 사용되며 제한적인 목적으로는 사용되지 않는다.
Claims (36)
- 전자 흡연 물품에 있어서,
전기 전원; 및
셀룰로스 아세테이트를 포함하고 에어로졸 전구체 재료를 보유하도록 구성되는 저장조를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 저장조는 중공 내부 부분을 갖는 실린더로서 실질적으로 형상화되고, 경우에 따라서 상기 중공 내부의 적어도 일부는 흡연 물품의 하나 이상의 추가 부품을 수용하도록 형상화 및 치수형성되는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 2 항에 있어서,
상기 하나 이상의 추가 부품은 히터 및 액체 운송 요소 중 하나 또는 양자를 포함하는 분무기인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 3 항에 있어서,
상기 액체 운송 요소는 액체를 심지이동시키도록 구성된 연속적인 세장형 물품인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 3 항에 있어서,
상기 액체 운송 요소는 편조 심지를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 5 항에 있어서,
상기 액체 운송 요소는 쉬쓰/코어 심지의 형태인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 6 항에 있어서,
상기 심지의 쉬쓰 부분은 편조되는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 7 항에 있어서,
상기 심지의 코어 부분은 비편조되거나, 편조 심지 이외의 다른 재료로 형성되거나, 둘 다인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 5 항에 있어서,
상기 편조 심지는 적어도 네 개의 개별 섬유 또는 방적사의 편조인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 3 항에 있어서,
상기 액체 운송 요소는 경우에 따라서 C-글래스인 파이버글래스를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 2 항에 있어서,
상기 중공 내부는 저장조 내로 연장되는 정반대 홈을 갖는 중심 공동을 포함하며, 이들 홈은 분무기의 부분과 교합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 셀룰로스 아세테이트 섬유는 약 0.5 dpf 이상의 선형 질량 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 저장조는 약 70 중량% 내지 약 99 중량%의 셀룰로스 아세테이트와 약 2 중량% 내지 약 25 중량%의 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 2 항에 있어서,
상기 저장조의 중공 내부 부분 내에 배치되는 분무기를 추가로 포함하며,
상기 분무기는,
두 개의 대향 단부를 갖는 연속적인 세장형 심지;
상기 심지와 연결되고 그 대략 중점에 배치되는 히터; 및
상기 심지와 물리적으로 접촉하여 또한 상기 히터와 전기적으로 접속하여 배치되는 도전성 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 전자 흡연 물품에 있어서,
그 안에 액체 전구체 조성물이 저장되는 저장조; 및
상기 저장조와 유체 연통되는 편조 심지를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 15 항에 있어서,
상기 편조 심지는 쉬쓰/코어 심지인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 16 항에 있어서,
상기 편조 심지는 쉬쓰이며 코어를 둘러싸는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 17 항에 있어서,
상기 코어는
비편조되거나;
편조 쉬쓰 이외의 다른 재료로 형성되거나;
연사로 형성되는
것 중의 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 15 항에 있어서,
상기 편조 심지는 적어도 네 개의 개별 섬유 또는 방적사의 편조인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 15 항에 있어서,
상기 편조 심지는 C-글래스 또는 E-글래스인 파이버글래스를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 제 15 항에 있어서,
상기 저장조는 셀룰로스 아세테이트를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품. - 전자 흡연 물품용 카트리지에 있어서,
상기 카트리지는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 튜브형 저장조의 중공 내부 내에 적어도 부분적으로 배치되는 분무기를 포함하고, 상기 저장조 튜브는 중공 셸 내에 배치되며,
상기 분무기는,
두 개의 대향 단부를 갖는 연속적인 세장형 심지;
상기 심지와 연결되고 그 대략 중점에 배치되는 히터; 및
도전성 단자를 포함하고;
상기 저장조 튜브는 셀룰로스 아세테이트로 형성되거나, 상기 심지는 편조 심지이거나, 둘 다인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품용 카트리지. - 제 22 항에 있어서,
상기 중공 셸은 제어 부품과 결합하도록 구성된 제 1 단부, 및 대향 마우쓰단부를 포함하고, 상기 분무기의 히터는 중공 셸의 마우쓰단부에 형성된 공동 내에서 저장조 튜브로부터 연장되는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품용 카트리지. - 제 22 항에 있어서,
상기 편조 심지는 쉬쓰/코어 심지인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품용 카트리지. - 제 24 항에 있어서,
상기 편조 심지는 쉬쓰이며 코어를 둘러싸는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품용 카트리지. - 제 25 항에 있어서,
상기 코어는 비편조되거나, 편조 심지 이외의 다른 재료로 형성되거나, 둘 다인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품용 카트리지. - 제 22 항에 있어서,
상기 편조 심지는 적어도 네 개의 개별 섬유 또는 방적사의 편조인 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품용 카트리지. - 제 22 항에 있어서,
상기 심지는 C-글래스 또는 E-글래스인 파이버글래스를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품용 카트리지. - 전자 흡연 물품 제조 방법에 있어서,
셀룰로스 아세테이트를 포함하고 중공 내부 부분을 갖는 실린더를 제공하는 단계; 및
셀룰로스 아세테이트 실린더의 중공 내부에 분무기를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품 제조 방법. - 제 29 항에 있어서,
실린더와 분무기를 중공 셸 내에 삽입하는 단계; 및
분무기를 전원에 연결하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품 제조 방법. - 제 30 항에 있어서,
상기 분무기는 두 개의 대향 단부를 갖는 연속적인 세장형 심지, 및 상기 심지와 연결되고 그 대략 중점에 배치되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품 제조 방법. - 제 30 항에 있어서,
상기 삽입 단계는 분무기의 일부를 셀룰로스 아세테이트 실린더의 단부를 지나서 연장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 흡연 물품 제조 방법. - 전자 흡연 물품에 사용하기에 적합한 심지에 있어서,
상기 심지는 그 적어도 하나가 C-글래스 또는 E-글래스인 적어도 네 개의 개별 섬유 또는 방적사의 편조를 포함하는 것을 특징으로 하는
심지. - 제 33 항에 있어서,
상기 편조 심지는 쉬쓰/코어 심지인 것을 특징으로 하는
심지. - 제 34 항에 있어서,
상기 편조 심지는 쉬쓰이며 코어를 둘러싸는 것을 특징으로 하는
심지. - 제 34 항에 있어서,
상기 코어는
비편조되거나;
편조 쉬쓰 이외의 다른 재료로 형성되거나;
연사로 형성되는
것 중의 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
심지.
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