KR20160021124A - 담배에 균일한 흡입 프로파일을 제공하는 담배 종이 - Google Patents

담배에 균일한 흡입 프로파일을 제공하는 담배 종이 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 그 농도 c(x)가 담배 종이의 방향 x를 따라 변동되는 적어도 1개의 연소 첨가물을 함유하는 담배 종이가 개시되어 있다. 길이 L의 구간에 걸친 위치-의존성 농도 c(x)에 대해, 다음의 수학식은 구간 [0, L]로부터의 모든 x에 대해 적용된다: f(x)-Δc ≤c(x)≤f(x)+Δc. 여기에서, 3 ㎝≤L≤11 ㎝이고, f(x)는 구간 [0, L]에 걸쳐 단조성이지만 전체 구간에 걸쳐 일정하지 않고, 담배 종이의 질량에 대해 각각의 경우에 Δc≤1 중량%, 바람직하게는 ≤0.7 중량%, 특히 바람직하게는 ≤0.5 중량%, 매우 특히 바람직하게는 ≤0.3 중량% 그리고 특별히 바람직하게는 ≤0.15 중량% 그리고 Δc>0 중량%이다.

Description

담배에 균일한 흡입 프로파일을 제공하는 담배 종이{CIGARETTE PAPER THAT GIVES A CIGARETTE A UNIFORM DRAWING PROFILE}
본 발명은, 담배 종이로서, 그로부터 제조되는 담배에 균일한 퍼프 프로파일(puff profile)을 제공하는, 담배 종이에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 이러한 담배 종이를 제조하는 공정에, 담배에 그리고 담배 내에서의 연소 첨가물의 위치-의존성 농도의 사용에 관한 것이다.
전형적인 담배는 담배 종이로써 포위되고 그와 함께 전형적으로 원통형의 연초 로드(tobacco rod)를 형성하는 연초(tobacco)를 포함한다. 연초 로드에는 전형적으로 셀룰로스 아세테이트 섬유를 포함하는 필터가 부착된다. 필터 및 연초 로드는 티핑 종이(tipping paper)로써 포위된다. 티핑 종이는 연초 로드에 필터를 연결한다. 연초를 포위하는 그 기능 이외에, 담배 종이는 우선 담배에 연소 및 미연소 상태에서 불쾌하지 않은 외관을 제공하여야 하고, 담배의 연소 속도(smoldering speed)에 영향을 미친다. 이것은 또한 기본적으로 연기의 조성물 특히 타르, 니코틴 및 일산화탄소 함량을 억제하도록 기능한다.
흡연 중에, 흡연자는 연소 중인 담배의 입쪽 단부(mouth end)에서 낮은 압력을 발생시키고, 그에 의해 공기가 한편으로 담배의 선단에서 불타는 원뿔부(glowing cone)를 통해 흡입되고 또한 다른 한편으로 연초 로드 내로 공기-투과성 담배 종이를 통해 유동되고 그에 따라 연기를 희석시킨다. 흡연 중에 연초 로드 내로 공기 투과성 담배 종이를 통해 유동되는 공기 유동은 로드 순환(rod ventilation)으로 불린다.
티핑 종이가 천공된 경우에, 공기가 필터 내로 티핑 종이를 통해 유동되고, 또한 연기를 희석시킨다. 이러한 공기 유동은 필터 순환(filter ventilation)으로 불린다.
연기의 총 희석은 로드 순환 및 필터 순환으로 분해될 수 있다. 흡연 중에 그리고 자유 연소 중에, 연초 로드가 연소되고, 그에 의해 그 길이는 감소된다. 이러한 방식으로, 로드 순환에 이용 가능한 담배 종이의 영역이 또한 감소되고 그에 의해 점점 더 적은 공기가 연초 로드 내로 담배 종이를 통해 유동될 수 있고 그에 따라 로드 순환이 퍼프(puff)마다 감소된다. 동일한 정도로, 연기는 퍼프마다 덜 희석되고, 연기를 형성하는 에어로졸 및 가스의 농도는 담배의 입쪽 단부 외부로 유동되는 연기에서 증가된다. 추가로, 연초 로드는 연초 로드의 길이 감소에 따라 꾸준하게 또한 감소되는 연기에 대한 소정 여과 효과를 갖는다. 흡연자는 그에 따라 담배가 퍼프마다 "더 강해지는" 인상을 받는다.
이러한 인상은 바람직하지 않고, 이것을 완화시키려는 다양한 조치가 종래 기술에서 공지되어 있다. 하나의 예로서, 담배 종이는 천공되고, 여기에서 필터에 근접하게 놓인 담배 종이의 부분은 더 강하게 천공되고 그에 따라 잔여의 담배 종이보다 높은 공기 투과도를 갖는다. 이러한 방식으로, 로드 순환은 연초 로드를 따라 대략 일정한 공기 투과도를 갖는 담배 종이와 같이 강하게 감소되지 않는다. 이러한 조치는 종종, 많은 공기가 담배 종이의 더 강하게 천공된 부분을 통해 유동되고 담배의 선단을 통한 공기 유동이 점화 중에 연소 과정을 시작할 수 없을 정도로 과도하게 작기 때문에 이러한 담배가 점화되기 어렵다는 단점을 갖는다.
대체의 조치는 제US 3,911,932호에서 제안된 것과 같이 필터로부터 더 멀리 떨어진 부분 상의 담배 종이를 코팅하고 그에 의해 코팅 영역의 공기 투과도가 감소되고 그에 따라 로드 순환에 덜 기여하는 연초 로드의 영역이 먼저 소비되는 것을 포함한다. 그러나, 종종, 이러한 조치는 연기 내의 일산화탄소 함량의 불균형성 증가로 이어질 것이다.
나아가, 제US 3,667,479호에서, 그 영역의 일부 내의 담배 종이에 강한 산화제를 코팅할 것이 제안된다. 흡연 중에, 종이는 코팅 영역 내에서 빠르게 열 분해될 것이고, 공기가 유동되어 연기를 희석시킬 수 있는 개구가 생성된다. 코팅 영역의 크기 및 개수는 입쪽 단부를 향한 방향으로 증가된다. 그 단점은 이러한 담배가 매우 불쾌한 담뱃재 외관을 제공한다는 것이다. 흡연 후에, 담배의 연초 담뱃재는 백색 응집 기둥으로서 남아 있을 것으로 기대된다. 흑색 얼룩 및 돌출 담뱃재 입자 또는 구멍은 바람직하지 않다. 그러나, 그 영역의 코팅 부분은 정확하게 이러한 바람직하지 않은 구멍이 생성되는 것을 의미한다.
마지막으로, 예컨대, 제US 3,805,799호에서, 연기에 의해 분해 가능한 및 분해 불가능한 물질의 다층 코팅이 제안된다. 그러나, 이러한 해결책은 잘 사용되지 않는다.
이와 같이, 균일한 퍼프 프로파일을 성취하지만 연기 내의 높은 일산화탄소 함량, 불쾌한 담뱃재 외관 또는 담배의 점화 중의 흡연자에 대한 불편 등의 종래 기술에서의 단점을 피하는 선택 사항에 대한 추가의 요구가 존재한다.
이러한 목적은 청구항 1에 따른 담배 종이에 의해, 청구항 16에 따른 담배 종이를 제조하는 공정에 의해, 청구항 28에 따른 담배에 의해 그리고 또한 청구항 30에 따른 위치-의존성 연소 첨가물 농도의 사용에 의해 성취된다. 바람직한 실시예가 종속 청구항 내에 개시되어 있다.
본 발명에 따르면, 담배 종이에는 연소 첨가물이 제공되고, 담배 종이는 1개 이상의 연소 첨가물의 함량이 그로부터 제조되는 담배 상의 필터 단부로부터 연초 단부까지 담배 종이 내에서 변동되도록 특히 이것이 통상의 제조 및 측정 공차 내에서 단조성으로(monotonically) 변동되고 그에 따라 단조성으로 증가되거나 단조성으로 감소되도록 설계된다. 변동은 엄격하게 단조성일 필요는 없고; 그에 따라, 1개 이상의 연소 첨가물의 일정한 함량을 갖는 영역이 있을 수 있다. 연소 첨가물의 가변 함량 또는 다양한 농도는 그로부터 제조되는 담배 특히 필터 담배의 담배 종이가 담배의 길이 방향을 따라 일정한 연소 첨가물 농도를 갖는 나머지 구성은 동일한 담배의 경우보다 균일한 퍼프 프로파일을 제공하도록 각각 선택된다.
연소 첨가물은 담배 종이의 연소 속도를 증가 또는 감소시킬 수 있는 물질 예컨대 염이다. 매우 빈번하게, 트리-시트르산나트륨 및 트리-시트르산칼륨 또는 그 혼합물이 사용된다. 그러나, 본 발명이 수행될 수 있는 연소 첨가물의 그룹은 시트레이트, 말레이트, 타르트레이트, 아세테이트, 니트레이트, 숙시네이트, 푸마레이트, 글루코네이트, 글리콜레이트, 락테이트, 옥실레이트, 살리실레이트, α-히드록시 카프릴레이트, 히드로겐 카보네이트, 카보네이트 및 포스페이트 그리고 그 혼합물을 추가로 포함한다. 트리-시트르산나트륨 및 트리-시트르산칼륨은 연소를 가속시키고 그에 따라 연소 촉진성인 본 발명에 따른 연소 첨가물의 예이고, 한편 포스페이트는 연소를 감속시키고 그에 따라 연소 지연성인 본 발명에 따른 연소 첨가물의 하나의 예로서 기능할 수 있다. 연소 첨가물이 연소 촉진성 또는 연소 지연성인지는 통상의 기술자에게 일반적으로 공지되어 있거나, 충분한 양으로 관심 대상의 연소 첨가물을 함유하는 담배 종이의 연소 속도를 측정함으로써 쉽게 결정될 수 있다.
연기 생성량에 대한 연소 첨가물의 영향은 고도로 복잡하고, 관련 분야에서 충분히 이해되어 있지 않다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 발명자는 다음과 같은 사실을 알게 되었다: 적어도 1개의 연소 첨가물의 농도 c(x)가 담배 종이의 방향 x를 따라 변동되고, 길이 L의 구간에 걸친 위치-의존성 농도 c(x)에 대해 그리고 구간 [0, L]에 걸친 x에 대해:
f(x)-Δc ≤c(x)≤f(x)+Δc
여기에서:
- 3 ㎝≤L≤11 ㎝이고,
- f(x)는 구간 [0, L]에 걸쳐 단조성이지만, 전체 구간에 걸쳐 일정한 함수가 아니고,
- 담배 종이의 중량에 대해 각각 Δc≤1 중량%, 바람직하게는 ≤0.7 중량%, 특히 바람직하게는 ≤0.5 중량%, 특히 상당히 바람직하게는 ≤0.3 중량% 그리고 특별히 바람직하게는 ≤0.15 중량% 그리고 Δc>0 중량%이면, 더 균일한 퍼프 프로파일이 얻어질 수 있다.
용어 "종이 내에서의 연소 첨가물의 농도 또는 함량"은 담배에 사용될 때에 담배 종이의 질량에 대한 무수 연소 첨가물의 질량을 의미하는 것으로 이해되어야 하고, 중량%로서 표시된다. 담배 종이의 방향 x는 기계 방향과 일치될 필요는 없다.
길이 L은 담배 종이가 사용되는 담배 상의 관찰 가능한 연초 로드의 길이 즉 연초 로드가 티핑 종이 아래에서 나오는 지점으로부터 점화되도록 의도되는 담배의 선단까지의 길이에 대응한다. 이러한 길이 L은 상이한 담배 브랜드에 대해 상이할 수 있지만, 일반적으로 ≤11 ㎝ 및 ≥3 ㎝일 것이다. 함수 f(x)는 구간 [0, L]에 걸쳐 단조성이지만, 엄격하게 단조성일 필요는 없다. 반대로, 본 발명의 양호한 실시예들 중 일부는 일정한 또는 기본적으로 일정한 연소 첨가물 농도 c(x)를 갖는 필터에 근접한 영역 내의 그리고 선단의 영역 내의 섹션을 갖는다. 어느 경우에나, 함수 f(x)는 전체 구간에 걸쳐 일정하지 않다.
나아가, 실제의 연소 첨가물 농도 c(x)는 단조 함수 f(x)로부터 Δc의 수치만큼 벗어날 수 있다. 이러한 수치 Δc는 연소 첨가물 함량의 통상의 제조 및 측정 공차를 고려한다. 나아가, Δc는 일정한 연소 첨가물 농도에 비해 여전히 개선을 부여하지만 아마도 이상적인 단조성 프로파일로부터 적당한 정도로 국부적으로 벗어나는 이상화 함수 f(x) 주위의 여유부(corridor)를 한정한다.
연기 생성량에 대한 연소 첨가물의 영향이 비교적 복잡하고 충분히 이해되어 있지 않으므로, 통상의 기술자는 실험에 의해 연소 첨가물 함량의 가장 적절한 변동을 결정할 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 발명자에 의한 광범위한 조사는 실제로 많은 경우에 연소 첨가물 농도의 위에서 언급된 단조성 또는 대략 단조성의 변동이 양호한 결과를 제공한다는 것을 보여주었다. 이러한 관점에서, 농도가 필터 단부로부터 담배 선단까지 증가되는 위치-의존성 농도 c(x) 그리고 또한 농도가 필터 단부로부터 담배 선단까지 감소되는 위치-의존성 농도 c(x)가 균일한 연소 첨가물 분포에 비해 개선된 퍼프 프로파일을 제공할 수 있다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다. 이러한 관점에서, 본 발명은 실제로 퍼프 프로파일을 실질적으로 균질화시킬 잠재력을 갖는 담배 종이의 분류를 한정한다.
이러한 기술적인 영향은 적어도 정성적으로 설명될 수 있다. 일정한 함량으로써 담배 종이에 인가되는 연소 첨가물이 이러한 담배의 연기 생성량에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 연소 첨가물 함량과 연기 생성량 사이의 관계는 연소 첨가물의 종류에 의존하고, 특정한 개별의 경우에 통상의 기술자에 의해 간단하게 결정될 수 있다. 대개, 그 관계는 비-선형성이다.
중요한 그룹의 연소 첨가물 특히 트리-시트르산나트륨 및 트리-시트르산칼륨에 대해, 다음의 전형적인 거동이 이러한 실험에서 밝혀졌다: 연소 첨가물 함량이 연소 첨가물을 갖지 않는 담배 종이로부터 출발하여 증가되면, 우선 연기 생성량의 감소가 있다. 이러한 감소는 분명 담배가 더 빠르게 연소될수록 퍼프가 더 적게 수행된다는 사실에 의해 적어도 부분적으로 유발된다. 본 발명의 발명자는 어떠한 정확한 메커니즘이 이러한 감소를 유발하는지를 알지 못한다.
연소 첨가물이 더욱 증가되면, 연기 생성량은 점점 더 감소되고, 어떤 연소 첨가물 함량에서 최소치에 도달된다. 담배에 사용될 때의 담배 종이의 질량에 대해, 타르 및 니코틴에 대한 최소치는 각각 연소 첨가물로서 시트레이트를 갖는 종이에 대해 전형적으로 1.5 중량% 내지 5.0 중량%의 연소 첨가물 함량에, 트리-시트르산나트륨에 대해 전형적으로 1.5 중량% 내지 3.0 중량%의 연소 첨가물 함량에 그리고 트리-시트르산칼륨에 대해 3.5 중량% 내지 5.0 중량%에 위치된다. 그러나, 연소 첨가물 함량의 추가의 증가에 따라, 연기 생성량은 재차 증가되기 시작한다. 연소 속도의 증가 그리고 그에 따른 퍼프 횟수의 추가의 감소에도 불구하고, 타르 및 니코틴 함량은 전체적으로 그리고 또한 퍼프당 증가된다. 부분적으로, 이것은 가속된 연소가 또한 퍼프 중에 더 많은 종이를 연소시키고 그에 따라 퍼프당 소비되는 연초의 양이 또한 증가된다는 사실에 기인될 수 있다. 그러나, 여기에서 재차, 그 메커니즘은 전체적으로 명확하지는 않다.
본 발명에 따르면, 이러한 복잡한 거동은 이제부터 펌프마다 통상적으로 증가되는 연기 생성량이 연소 첨가물 함량의 프로파일에 의해 보상되도록 연초 로드를 따른 연소 첨가물 함량의 구간 및 프로파일을 선택함으로써 이용된다.
예컨대, 트리-시트르산나트륨 및 트리-시트르산칼륨에 대해, 이것은 적어도 2개의 방식으로 실제로 수행될 수 있다. 제1 가능성은 일정한 연소 첨가물 함량을 갖지만 다른 구성은 동일한 담배에서 타르 및 니코틴에 대한 최소치가 도달되는 수치에 근접하게 담배의 필터 단부에서의 연소 첨가물 함량을 선택하고 그 다음에 연소 첨가물 함량이 점화될 담배의 단부를 향한 방향으로 적어도 대략 단조성으로 감소되게 하는 것이다.
제2 가능성은 타르 및 니코틴에 대한 최소치가 얻어질 수 있는 수치에 근접하게 담배의 필터 단부에서의 연소 첨가물 함량을 재차 선택하지만 그 다음에 점화될 담배의 단부를 향한 방향으로 연소 첨가물 함량을 증가시키는 것이다.
양쪽 모두의 선택 사항에 대해, -일정한 연소 첨가물 함량에서- 최소의 타르 및 니코틴 수치를 초래하는 연소 첨가물 함량은 연초 로드의 필터 단부에 근접하게 그에 따라 흡연 중에 "가장 강한" 퍼프를 발생시키는 담배의 영역 내에 위치되고, 한편 -일정한 연소 첨가물 함량에서- 더 높은 연기 생성량을 초래하는 연소 첨가물 함량은 점화될 담배의 단부에 근접하게 그에 따라 퍼프가 상당히 "약한" 곳에 위치된다. 용어 "강한" 또는 "약한" 퍼프는 타르 및 니코틴 연기 생성량이 동일한 담배에 대한 다른 퍼프에 비해 각각 더 높거나 더 낮은 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 양쪽 모두의 경우에, 연소 첨가물 함량 또는 연소 첨가물 농도의 단조성 변동이 연초 로드의 길이에 걸쳐 그러나 상이한 경향으로써 발생된다. 이러한 관점에서, 단조성 또는 적어도 대략 단조성의 연소 첨가물 농도 프로파일은 실제로 더 균일한 퍼프 프로파일이 얻어질 수 있는 연소 첨가물 프로파일의 일반적인 분류를 한정한다. 이것은 또한 실험적으로 확인될 수 있다.
적어도 2개의 상이한 연소 첨가물의 혼합물이 담배 종이 내에 존재하면, 담배 종이 내의 총 연소 첨가물 함량은 일정할 수 있지만; 총 함량은 어느 연소 첨가물이 퍼프 프로파일에 최대 영향을 미치는지에 따라 필터 단부로부터 연초 단부까지 증가 또는 감소된다.
단조 함수 f(x)에 대해, 바람직하게는 │f(L)-f(0)│≥0.5 중량%, 더 바람직하게는 ≥1.0 중량% 그리고 특히 바람직하게는 ≥2.0 중량%이다. 바람직하게는, │f(L)-f(0)│≥2Δc이다.
위에서 언급된 것과 같이, L은 관련된 담배 상의 관찰 가능한 연초의 길이 즉 연초 로드가 티핑 종이 아래에서 나오는 지점으로부터 점화될 담배의 선단까지의 길이에 대응한다. 변수 x는 연초 로드가 티핑 종이 아래에서 나오는 지점 즉 x=0으로부터 점화될 담배의 선단 즉 x=L까지 연장되는 위치 좌표로서 간주될 수 있다.
적어도 1개의 연소 첨가물의 함량에 대한 양호한 프로파일은 관찰 가능한 연초 로드의 필터 단부 x=0에서 출발하여 점화될 담배의 단부의 방향으로 일정한 연소 첨가물 함량을 갖는 제1 선택 사항 영역, 그 다음에 함량의 선형성 증가 또는 감소 영역 그리고 마지막으로 재차 일정한 연소 첨가물 함량을 갖는 선택 사항 영역을 제공한다.
동등한 형태로 표현되어 있지만, 담배 종이는 바람직하게는 다음과 같이 설계된다. 즉, 위치 x에서 함량 c(x)를 갖는 적어도 1개의 연소 첨가물에 대해, 부등식
f(x)-Δc ≤c(x)≤f(x)+Δc
가 구간 [0, L]에 걸친 x에 대해 성립되고, 이 때에 f(x)는 다음과 같고,
Figure pct00001
여기에서, 아래에서 설명되는 것과 같이, 특별한 수치가 c0, cL, L1 및 L2에 대해 선택되어야 한다.
수치 L1 및 L2는 증가 또는 감소가 과도하게 급격하지 않고 또한 이것이 과도하게 일찍 또는 과도하게 늦게 시작되지 않도록 결정되어야 한다. L1에 대해, 2L/3, 바람직하게는 L/2 그리고 특히 바람직하게는 L/3의 상한이 유용한 것으로 입증되었다. L1에 대한 하한으로서, 0 그리고 바람직하게는 L/6의 수치가 선택되어야 한다. 마찬가지로, L2에 대한 하한은 L/3, 바람직하게는 L/2 그리고 특히 바람직하게는 2L/3이도록 선택되어야 한다. L2에 대한 상한은 일반적으로 L로 그리고 바람직하게는 5L/6로 설정될 수 있다. 그러나, 일반적으로, L1은 항상 L2 이하여야 한다.
본 발명이 연소 첨가물 함량의 계단식 변화 즉 L1=L2로써 원칙적으로 수행될 수 있지만, 이러한 실시예는 양호하지 않다. 연소 첨가물 함량의 증가 또는 감소의 길이 즉 L2-L1이 L/6 초과, 바람직하게는 L/3 초과 그리고 특히 바람직하게는 L/2 초과이도록 선택하는 것이 더 양호하다. 물론, 담배 상에서의 증가 또는 감소의 길이 즉 L2-L1은 관찰 가능한 연초 로드의 길이보다 클 수 없고, 그에 의해 차이 L2-L1에 대한 상한이 L에 의해 한정된다. 그러나, 바람직하게는, 일정한 연소 첨가물 함량이 필터에 근접한 영역 내에 제공될 수 있는데, 담배의 이러한 영역은 거의 흡연되지 않기 때문이다. 유사하게, 일정한 연소 첨가물 함량의 영역이 또한 점화될 담배의 단부에 제공될 수 있는데, 이러한 영역은 점화 중에 한꺼번에 연소되고 그에 따라 퍼프 프로파일에 매우 적게 영향을 미칠 뿐이기 때문이다. 증가 또는 감소의 길이 즉 L2-L1에 대한 양호한 상한이 그에 따라 9L/10, 바람직하게는 4L/5 그리고 특히 바람직하게는 2L/3이다.
c0 또는 cL에 대한 수치는 0 중량% 이상, 바람직하게는 0.2 중량% 초과 그리고 특히 바람직하게는 0.5 중량% 초과이어야 한다. c0 및 cL에 대한 상한에 대해, 15 중량%가 가능한 선택이지만, 10 중량%가 양호하고, 특히 바람직하게는 7 중량%이다. 그 함량이 담배 종이 상에서 변동되는 적어도 1개의 연소 첨가물이 시트레이트인 경우에, 5 중량%가 또한 특히 양호한 상한인 것으로 입증되었다. 이들 범위는 서로 독립적으로 c0 및 cL에 대해 유효하다. 그러나, c0 및 cL은 연소 첨가물 함량의 변동이 실제로 존재하고 바람직하게는 c0-cL의 절대값 차이가 2Δc보다 크도록 항상 서로 상이하여야 한다. Δc에 대한 수치는 바람직하게는 결국 전술된 수치에 대응한다.
담배 종이 상에서의 연소 첨가물의 기하학적 분포에 대한 제한은 없다. 위치 x에서의 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량에 대해, 이것은 L/10의 폭 그리고 그 중간에서의 위치 x를 갖는 스트립 상에서의 담배 상의 원주 방향으로의 그 평균 함량인 것으로 항상 이해되어야 한다. 위치 x에서의 연소 첨가물 함량의 측정에 필요한 종이의 샘플 크기 예컨대 1 g이 종종 여러 개의 담배 전형적으로 약 5개 내지 10개의 담배로부터 취해져야 할 것이다. 담배 종이 내의 아세테이트, 시트레이트 또는 포스페이트의 결정을 위한 적절한 방법은 예컨대 CORESTA Recommended Methods 33, 34 및 45에서 찾아볼 수 있다.
바람직하게는, 담배 종이는 관찰 가능한 연초 로드를 따른 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 동일한 분포를 명목적으로 갖는 담배가 그로부터 제조될 수 있도록 설계된다. 이것은 예컨대 담배 종이에 연소 첨가물 함량의 프로파일과 연초 로드의 절단을 동기화시키는 데 사용될 수 있는 1개 이상의 마크(mark)가 구비되고 그 위치가 그에 따라 연소 첨가물 함량에 대한 함수 c(x)와 미리-결정된 공간 관계에 있다는 것을 의미할 수 있다. 마크는 바람직하게는 전자기파에 대한 그 영향에 의해; 그에 따라 예컨대 가시 광선, 자외선 또는 적외선의 전달, 반사, 굴절 또는 흡수 시에 검출 가능하고, 이들은 바람직하게는 광학 센서에 의해 특히 반사된 가시 광선에 반응하는 광학 센서에 의해 검출될 수 있다. 바람직하게는, 이들 마크는 완성된 담배 상에서 이들이 티핑 종이 아래에 위치되고 그에 따라 흡연자에게 관찰 가능하지 않도록 담배 종이에 위치된다.
선택 사항의 공정은 종이에 인가되는 1개 이상의 연소 첨가물을 갖는 조성물을 약간 착색하는 단계 그리고 티핑 종이가 담배 종이와 중첩되는 위치에서 센서에 의해 쉽게 검출 가능한 라인 또는 다른 마크를 인가하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 라인 또는 마크가 후속적으로 연초로부터 반대쪽을 향하게될 측면 상으로 인쇄되고, 그에 의해 연초 로드의 제조 후에, 라인 또는 마크는 광학 센서에 의해 검출 가능하게 남아 있다. 일반적으로, 이는 담배 종이의 상부 측면이다. 연초와 대면하는 측면 상으로 라인 또는 마크를 인가하는 것이 또한 가능하고; 이때 연초 로드가 담배 기계 상에 형성되기 전에 담배 종이 상의 마크를 먼저 검출할 것이 추천된다.
적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 프로파일의 설계에 대해, 상업 담배 기계 상에서 처음에 2개분 담배가 제조되고 그 다음에 절반의 담배들 중 하나가 반전된다는 사실이 고려되어야 하는 것이 바람직하다. 이것은 2개분 담배의 절단 후에 연소 첨가물 프로파일이 모든 담배의 관찰 가능한 연초 로드에 대해 명목적으로 동일하도록 연소 첨가물 함량 c(x)의 프로파일이 통상 및 반전 방향으로 선택 사항으로 적절한 중간 변위로써 담배 종이의 기계 방향으로 주기적으로 교대되도록 인가되어야 한다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명은 또한 필터를 포함하지 않는 담배에 적용될 수 있다. 이러한 경우에, 위치 x=0은 담배의 입쪽 단부이고, x=L은 입쪽 단부에 대향되는 담배의 단부이다.
기본 담배 종이 즉 본 발명에 따라 위치-의존성 연소 첨가물 함량이 제공되어야 하는 초기의 담배 종이에 대해, 제한이 적용되지 않는데, 이것은 종래 기술에서 공지된 모든 담배 종이 그리고 또한 유색 종이 또는 그로부터 제조되는 담배의 자기-소화 성질(self-extinguishing property)을 생성할 수 있는 처리 영역을 갖는 종이가 본 발명의 구현에 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명을 위한 양호한 기본 담배 종이는 목재, 플랙스(flax), 헴프(hemp) 또는 이스파르토 풀(esparto grass)로부터 제조될 수 있는 펄프 섬유를 포함한다. 추가로, 상이한 공급원의 펄프 섬유의 혼합물이 사용될 수 있다. 양호한 기본 담배 종이는 10 g/㎡ 내지 60 g/㎡의 평량을 갖고, 20 g/㎡ 내지 35 g/㎡의 범위가 특히 양호하다.
양호한 기본 담배 종이는 10 중량% 내지 45 중량%의 양으로 종이에 첨가되는 무기 미네랄 충전제 재료를 또한 함유한다. 특히 양호한 충전제 재료는 초크(chalk)(칼슘 카보네이트)이지만, 마그네슘 산화물 및 알루미늄 수산화물 등의 산화물 그리고 카보네이트 또는 그 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 침전 초크가 그 순도 및 더 균일한 입자 크기 때문에 지질학적으로 공급되는 초크보다 양호하다. 충전제 재료를 갖지 않거나 10% 미만의 충전제 재료를 갖는 담배 종이가 또한 통상적이고, 본 발명에 주로 비-기계식으로["직접 마는 방식으로(Roll-your-own)", "직접 제작하는 방식으로(Make-your-own"] 제조되는 담배에 사용될 수 있다. 추가로, 45% 초과의 충전제 재료를 갖는 담배 종이가 알려져 있지만, 충전제 함량의 증가에 따라 종이의 인장 강도가 증가되고, 종이가 추가의 처리 중에 먼지를 방출하는 경향이 있는데, 그 이유로 이러한 실시예는 기계-제조식 담배에서의 사용에 양호하지 않다.
담배 종이를 특성화하는 중요한 파라미터는 그 공기 투과도이다. 이것은 ISO 2965에 따라 측정되고, ㎝.min- 1.㎪-1로 주어진다. 본 발명의 맥락에서의 양호한 기본 담배 종이는 0 ㎝ min-1 ㎪-1 내지 350 ㎝ min-1 ㎪-1, 바람직하게는 20 ㎝ min-1 ㎪-1 내지 200 ㎝ min-1 ㎪-1 그리고 특히 바람직하게는 30 ㎝ min-1 ㎪-1 내지 120 ㎝ min-1 ㎪-1의 자연 상태에서의 즉 추가의 천공부를 갖지 않는 상태에서의 공기 투과도를 갖는다.
예컨대 300 ㎝ min-1 ㎪-1 위까지 또는 심지어 1000 ㎝ min-1 ㎪-1 위까지 공기 투과도를 상당히 증가시키는 천공 또는 다른 조치가 사용될 수 있다.
담배 종이는 전형적으로 예컨대 0.3 m 내지 5 m의 폭을 갖는 릴(reel) 내에 제조되고, 전형적으로 9 ㎜ 내지 35 ㎜의 담배 원주부로부터 유도되는 폭 또는 이러한 폭의 정수배의 폭을 갖는 보빈(bobbin)으로 절단된다.
연소 첨가물로써의 담배 종이의 공지된 종래 기술의 처리는 연소 첨가물의 수성 용액으로써의 사이즈 또는 필름 프레스(size or film press) 내의 종이 기계 상에서의 종이의 함침 그리고 후속의 건조를 포함한다. 종이 기계 뒤에 제공되는 별도의 장비 상에서의 종이의 함침이 또한 고려될 수 있다.
특히 높은 연소 첨가물 농도를 갖는 수성 조성물이 종이 기계 내로 합체되는 플렉소그래픽 인쇄 스테이션(flexographic printing station)에 의해 과도하게-건조된 종이 상으로 인가되고 종이가 그 다음에 추가의 건조 없이 권취되는 공정이 또한 알려져 있다.
이들 공정은 전체 종이 표면에 걸쳐 명목적으로 일정한 연소 첨가물 함량을 생성하고, 이들은 추가의 변형이 없으면 본 발명에 적용 가능하지 않다. 그러나, 이들은 표면에 걸쳐 일정한 연소 첨가물 함량을 갖는 담배 종이를 제공하도록 기능할 수 있고, 그에 의해 그 후에 연소 첨가물 함량의 요구된 프로파일은 추가의 단계에 의해 생성될 수 있다. 하나의 예로서, 나중에 인가되는 연소 첨가물 함량의 프로파일이 함침 또는 인쇄에 의해 얻어진 일정한 연소 첨가물 함량 상에 중첩될 수 있다. 추가로, 공정의 반대 순서 즉 우선 프로파일을 가하고 그 다음에 담배 종이의 함침 또는 인쇄를 수행하는 것이 가능하지만, 이것은 덜 양호하며, 이전에 인가된 프로파일이 함침 또는 인쇄 중의 종이의 침윤으로 인해 변화될 수 있기 때문이다.
바람직하게는, 적어도 1개의 연소 첨가물은 액체 조성물 특히 용액, 현탁액 또는 또 다른 형태의 용매 내의 혼합물의 형태로 기본 담배 종이에 인가된다. 가하는 공정은 바람직하게는 인쇄 공정에 의해 또는 분무에 의해 수행될 수 있다.
최대한 정확하게 연소 첨가물 함량의 요구된 프로파일을 생성하기 위해, 단층으로 가하는 공정이 다층으로 가하는 공정에 비해 양호하다.
인쇄 공정은 로토-그라비어 인쇄(roto-gravure printing) 또는 플렉소그래픽 인쇄일 수 있다. 로토-그라비어 인쇄의 경우에, 인쇄될 조성물이 기본 담배 종이로 전달되는 리세스를 갖는 로토-그라비어 인쇄 실린더가 제공되고, "리세스의 메시 크기(mesh size)"로 또한 불릴 수 있는 로토-그라비어 인쇄 실린더 상에서의 리세스의 체적 및/또는 리세스의 밀도는 연소 첨가물의 요구된 위치-의존성 연소 첨가물 농도 c(x)가 발생되도록 선택된다.
연소 첨가물로서 사용되는 많은 물질이 수용성이므로, 일정한 연소 첨가물 함량이 발생될 때의 그 변형이 예컨대 사이즈 프레스 내에서의 함침에 의해 가능하다. 이러한 변형은 종이 외부로 연소 첨가물을 용해시키거나 종이 내에서 이들을 이동시키도록 종이 상으로 물을 선택적으로 가함으로써 얻어질 수 있다. 가하는 공정은 종이 기계의 하류의 별도의 장치 상에서 수행될 수 있다.
하나의 실시예에서, 담배 종이 내의 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 이미 기존의 아마도 또한 일정한 프로파일이 변형된다.
다른 공정 단계 예컨대 자기-소화성을 얻는 종래 기술에서 공지되어 있는 밴드(band)를 인쇄하는 공정 단계가 연소 첨가물 함량의 프로파일의 생성 또는 변형을 위한 종이의 이러한 처리 전에, 그 후에 또는 그와 동시에 수행될 수 있다.
연소 첨가물 함량의 프로파일의 생성에 사용되는 조성물은 적어도 1개의 연소 첨가물 및 용매를 포함한다. 여기에서, 용어 "용매"는 화학적인 의미에서의 용액에 제한되는 것으로 간주되지 않아야 한다. 연소 첨가물은 또한 현탁액 또는 또 다른 형태의 용매 내의 혼합물로 존재할 수 있다. 일반적으로, 물이 유기 용매에 비해 용매로서 양호한데, 이것이 담배의 맛에 악영향을 미치는 종이 내의 잔류물을 남기지 않고 화재의 위험성과 관련된 문제가 없기 때문이다.
조성물 내의 연소 첨가물 함량은 적어도 0.1 중량%, 바람직하게는 적어도 1 중량% 그리고 특히 바람직하게는 적어도 2 중량% 그리고 또한 최대 15 중량%, 바람직하게는 최대 10 중량% 그리고 특히 바람직하게는 최대 7 중량%이고, 이들 수치는 완성된 조성물의 질량에 대한 무수 연소 첨가물의 질량으로서 이해되어야 한다.
선택 사항으로, 조성물은 개별적으로 또는 임의의 혼합물로 예컨대 점도를 조절하는 다른 물질 특히 중합체를 함유할 수 있다. 이러한 중합체의 예는 카르복실 메틸 셀룰로스 등의 셀룰로스 유도체, 전분 또는 전분 유도체 등의 폴리사카라이드, 또는 특히 알기네이트, 덱스트린, 구아 또는 아라비아 검(gum Arabic)이다. 이러한 물질은 예컨대 인쇄 실린더와 접촉되는 닥터 블레이드(doctor blade)가 인쇄 실린더를 긁지 않도록 조절된 점도에 의해 인쇄 실린더 상에 필름을 생성하기 위해 크롬이 코팅된 로토-그라비어 인쇄를 위한 강철 인쇄 실린더에 요구될 수 있다. 세라믹이 코팅된 인쇄 실린더에 대해, 조성물 내의 이러한 물질은 어떤 상황 하에서 생략될 수 있다. 조성물의 점도는 유동 시간에 의해 특성화될 수 있고; 예컨대 로토-그라비어 인쇄에 대해, 이것은
Figure pct00002
NORM EN ISO 2431:2011에 따라 4 ㎜의 개구를 갖는 컵 외부로의 유동 시간으로서 측정될 때에 10 s 내지 40 s 그리고 바람직하게는 12 s 내지 35 s이도록 선택될 것이다. 유동 시간의 측정은 이러한 관점에서 조성물이 가하는 공정에서 사용되는 온도에서 수행되어야 한다.
담배 종이 내의 적어도 1개의 연소 첨가물의 어떤 함량을 얻기 위해, 조성물의 인가된 양은 담배 종이의 초기의 평량으로 즉 조성물을 가하기 전의 평량으로 조절되어야 한다. 조성물의 인가된 양은 초기의 평량의 최대 100%, 바람직하게는 최대 80% 그리고 특히 바람직하게는 최대 60%이어야 한다. 상한은 그에 따라 예컨대 침윤 상태에서의 인장 강도의 감소로 인해 그 가공성에 실질적으로 악영향을 미치지 않으면서 담배 종이에 인가될 수 있는 조성물의 양으로부터 주로 발생된다. 하한은 가하는 공정의 가능성으로부터 발생되고, 초기의 평량의 적어도 0%, 바람직하게는 적어도 0.5% 그리고 특히 바람직하게는 적어도 1%이다. 조성물이 인가되지 않는 영역이 물론 또한 제공될 수 있다.
조성물을 인가한 후에 담배 종이를 건조시키기 위해, 임의의 종류의 건조기 예컨대 고온 공기 건조기, 적외선 건조기, 터널 건조기, 가열식 건조 실린더 그리고 또한 마이크로파 건조기가 또한 사용될 수 있다.
수성 조성물을 인가한 후의 담배 종이의 건조는 바람직하게는 1개 이상의 가열식 건조 실린더와의 접촉에 의해 수행된다. 수성 조성물로써 종이를 처리하는 것은 빈번하게 건조 실린더로써의 건조에 의해 효율적으로 감소될 수 있는 종이 내의 주름의 형성으로 이어진다. 추가의 조치로서, 종이의 주름을 펴는 데 적절한 1개 이상의 스프레더 롤(spreader roll) 또는 평활화 장치(smoothing device)가 제공될 수 있고, 바람직하게는 종이가 제1 건조 실린더와의 접촉 전에 1개 이상의 스프레더 롤러 또는 평활화 장치 위로 진행되도록 배열된다. 대체예에서, 덜 양호하지만, 스프레더 롤러 또는 평활화 장치는 1개 이상의 건조 실린더 뒤에 배열된다. 수성이 아닌 조성물에 대해, 이러한 기술이 물론 또한 사용될 수 있지만, 이러한 경우에 주름의 형성과 관련된 문제점은 일어나지 않거나 실질적으로 적은 정도로만 일어난다.
인쇄 공정 또는 다른 공정에서 조성물을 가하기 위해 설정되어야 하는 다른 파라미터 예컨대 온도, 점도, 속도 또는 인쇄 실린더의 설계는 이러한 전문 지식의 도움으로써 통상의 기술자에 의해 쉽게 구해질 수 있다.
많은 가하는 공정이 또한 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량이 종이의 길이 방향으로 즉 그로부터 제조될 담배의 길이 방향 축의 방향으로 그리고 또한 횡단 방향으로 즉 제조될 담배의 원주 방향으로 변동되게 한다.
단지 본 발명에 대해, 적어도 1개의 연소 첨가물의 원주 방향으로의 평균 함량이 중요한데, 그 이유로 담배 종이 내의 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량은 본 발명에 따른 종이로부터 제조되는 담배 상에서 횡단 방향으로 즉 원주 방향으로 기본적으로 일정하다. 이러한 방식으로, 그 주변부에 비교될 때의 담배의 불균등한 연소, 담뱃재나 연초 낙하 또는 담뱃재 외관의 악화가 피해진다.
도 1은 담배를 도시하고 있고, 그 위에는 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 예시의 프로파일의 도표가 배열되어 있다.
도 2는 통상의 기계-제조식 담배 제조 공정으로부터 발생될 때의 담배 종이를 따른 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 예시의 프로파일을 도시하고 있다.
일부의 예가 이제부터 본 발명에 따른 요구된 효과를 입증할 것이다.
트리-시트르산나트륨이 ISO 2965에 따라 30 g/㎡의 평량의 목재 펄프, 종이 질량의 30% 함량의 충전제로서의 침전 초크 그리고 50 ㎝ min-1 ㎪-1의 공기 투과도를 갖는 담배 종이에 연소 첨가물로서 인가되었다.
더 정확하게는, 연소 첨가물의 수성 용액이 종래 기술에서 공지된 것과 같은 종이의 함침을 위해 또한 준비되는 것과 같이 생성되었다. 용액 내의 연소 첨가물 함량은 그에 따라 담배 종이 내의 함량의 요구된 프로파일 그리고 가하는 공정의 요건으로부터 발생되었다.
다음의 성질을 갖는 담배가 담배 종이로부터 수동으로 제조되었다:
직경 7.8 ㎜
담배의 길이 84 ㎜
필터의 길이 24 ㎜
필터 셀룰로스 아세테이트
티핑 종이의 길이 32 ㎜
연초 로드의 충전제 중량 750 ㎎
연초 블렌드 아메리칸 블렌드
이러한 관점에서, 우선, 담배 종이의 긴 튜브가 준비되었고, 연소 첨가물의 프로파일이 그로부터 제조되는 담배 상의 요구된 프로파일에 대응하도록 절단되었다. 그 다음에, 튜브에는 연초가 충전되었고, 필터 플러그가 티핑 종이에 의해 연초가 충전된 튜브에 부착되었다.
연소 첨가물 함량의 각각의 프로파일에 대해, 60개의 담배가 ISO 4387에 따라 기계-흡연되었고, 각각의 퍼프 내에서 발생된 타르 및 니코틴은 캠브리지 필터 패드(Cambridge Filter Pad) 내에 수집되었다. 타르 및 니코틴은 캠브리지 필터 패드의 분석으로부터 각각의 퍼프에 대해 결정되었다.
각각의 퍼프 내의 타르 및 니코틴의 함량으로부터, 모든 퍼프에 걸친 ㎎ 단위로의 평균 수치(M), 모든 퍼프에 걸친 %로서의 변동 계수(CoV) 그리고 최종 및 최초 퍼프 사이의 함량의 비율 V가 계산되었다. 변동 계수는 이러한 관점에서 그 평균 수치에 의해 제산되는 담배의 모든 퍼프에 걸친 각각의 연기 생성량의 표준 편차이고, 백분율로서 표현된다. 함수 f(x)에 따른 연소 첨가물 함량의 프로파일은 파라미터 c0, cL, L1 및 L2에 의해 특성화되고, 그 결과와 함께 표 1에 도시되어 있다.
프로파일 타르 니코틴
No. c0 cL L1 L2 M CoV V M CoV V
% % mm mm mg % mg %
1 1.4 1.4 0 52 1.25 16.1 1.62 0.075 11.6 1.41
2 0.7 0.0 0 52 1.33 13.0 1.47 0.082 7.6 1.25
3 1.4 0.0 0 52 1.30 12.5 1.44 0.080 6.4 1.20
4 2.0 0.0 0 52 1.29 13.5 1.47 0.078 6.8 1.20
5 2.7 0.0 0 52 1.31 16.0 1.56 0.078 8.9 1.25
6 3.5 0.0 0 52 1.35 19.9 1.70 0.080 12.5 1.35
7 2.7 2.5 0 52 1.52 9.4 1.32 0.086 6.6 1.21
8 2.0 3.5 0 52 1.45 7.1 1.23 0.082 4.8 1.15
9 1.4 3.5 0 52 1.40 6.2 1.18 0.080 4.5 1.12
10 0.7 3.5 0 52 1.37 6.9 1.18 0.079 6.1 1.15
11 0.0 3.5 0 52 1.36 9.3 1.23 0.080 9.1 1.22
12 1.4 3.5 10 40 1.41 4.9 1.18 0.081 3.9 1.13
13 1.4 3.5 5 45 144 4.5 118 0.083 3.4 1.13
프로파일 No. 1은 1.4%의 일정한 연소 첨가물 함량에 대응하고, 비교를 위해 기능한다. 62%의 타르 함량의 증가 그리고 41%의 니코틴 함량의 상당한 증가가 있다는 것이 비율 V에 의해 관찰될 수 있다. 타르 및 니코틴의 변동 계수는 16.1% 및 11.6%이다.
프로파일 2 내지 6은 입쪽 단부로부터 담배 선단으로 감소되는 연소 첨가물 함량을 보여주고, 한편 프로파일 7 내지 13은 증가성 연소 첨가물 함량에 대응한다. 프로파일 12 및 13에 대해, 연소 첨가물은 입쪽 단부에서 그리고 담배 선단에서 각각 10 ㎜ 또는 5 ㎜의 길이에 걸쳐 일정하고, 그 사이에서 이것은 선형으로 증가된다.
프로파일 2-5 및 7-13에 대해, 타르 함량의 변동 계수 그리고 또한 최종 및 최초 퍼프 사이의 타르 함량의 비율은 예 1의 일정한 프로파일을 갖는 비교 담배보다 작다는 것이 표 1로부터 관찰될 수 있다. 니코틴 함량에 대해, 프로파일 2-13의 모두는 니코틴 함량의 변동 계수에 대해 또는 최종 및 최초 퍼프 사이의 니코틴 함량의 비율에 대해 비교 담배에 비해 개선을 나타내었다.
연초 로드를 따른 감소성 연소 첨가물 함량을 갖는 프로파일 2-6에 대해, 더 작은 개선만이 증가성 프로파일 7-11에서 비해 얻어질 수 있다는 것이 또한 관찰될 수 있다. 이것은 타르에 대해 그리고 또한 니코틴에 대해 성립된다. 하나의 예로서, 프로파일 2-6에 대해, 타르 함량의 최저 변동 계수는 프로파일 3에 대해 12.5%로써 즉 1.4%로부터 0%로의 연소 첨가물 함량의 감소로써 얻어질 수 있고, 한편 동일한 파라미터는 모든 프로파일 7-11에 대해 이러한 수치 아래에 있고, 1.4%로부터 3.5%로의 연소 첨가물 함량의 증가인 프로파일 9에 대해 6.2%의 최소치에 도달되었다.
이러한 관점에서, 약 1.5% 내지 3.0%의 트리-시트르산나트륨의 일정한 함량이 타르 및 니코틴에 대해 최소치를 발생시키는 효과가 이용된다.
담배 선단 x=L을 향한 방향으로 감소되는 프로파일 2-6 그리고 또한 이러한 방향으로 증가되는 프로파일 7-13의 양쪽 모두는 더 낮은 타르 및 니코틴 수치로 이어지는 연소 첨가물 함량이 "강한" 퍼프가 발생되는 필터 단부에 근접하게 존재하는 효과를 이용한다.
다른 예에 비해, 프로파일 6 및 11은 덜 양호한데, 이들 프로파일에 대해 프로파일 6에 대해 3.5%이고 프로파일 11에 대해 0%인 필터 단부에서의 연소 첨가물 함량이 최소의 타르 및 니코틴이 얻어질 수 있는 연소 첨가물 함량으로부터 상당히 벗어나기 때문인 것으로 밝혀졌다. 이들 2개의 프로파일에 대해, 퍼프 프로파일을 안정화시킬 가능성이 충분히 이용되지 못했다.
일반적으로, 필터 단부의 영역 내의 연소 첨가물 함량은 그에 따라 이것이 일정한 연소 첨가물 함량을 갖는 나머지 구성은 동일한 담배에 대한 특정 연기 생성량 구체적으로 타르 또는 니코틴의 최소화를 초래하도록 거의 선택될 수 있고, 그 다음에 이러한 수치로부터 출발하여 담배 선단을 향한 방향으로 단조성으로 또는 대략 단조성으로 증가 또는 감소된다. 용어 "도록 거의 선택되는(almost be selected such)"은 또한 이상적인 수치의 50% 미만, 바람직하게는 30% 미만 그리고 구체적으로 15% 미만인 연소 첨가물 농도의 이상적인 수치로부터의 이탈을 허용하여야 한다. 추가로, 용어 "나머지 구성은 동일한 담배(otherwise identical cigarette)"는 어떤 담배 종이에 대해 이것이 동일한 기본 담배 종이로부터 또는 평량이 최대 20%만큼 벗어나고 ISO 2965에 따른 평균 공기 투과도가 동일한 기본 담배 종이로부터 최대 15%만큼 벗어나는 한도로 유사한 기본 담배 종이로부터 제조된다는 것을 의미한다. 1.4%로부터 3.5%로의 연소 첨가물 함량의 선형성 증가에 추가하여 1.4% 및 3.5%의 일정한 연소 첨가물 함량을 갖는 영역이 입쪽 단부에서 그리고 담배 선단 단부에서 5 ㎜ 또는 10 ㎜의 길이 상에 각각 제공되는 2개의 프로파일 12 및 13에 대해, 특히 양호한 결과가 구해졌다. 거의 어떠한 개선도 예 2-11에 비해 최종 및 최초 퍼프 사이의 타르 및 니코틴 함량의 비율 면에서 얻어질 수 없지만, 타르 및 니코틴의 변동 계수는 더욱 감소될 수 있고, 타르에 대해 4.9% 및 4.5% 그리고 니코틴에 대해 3.9% 및 3.4%의 수치에 도달된다.
예 12 및 13의 특히 양호한 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 예시의 담배(100)는 필터(101)를 포함하고, 필터(101)는 티핑 종이(102)로써 포위되고, 티핑 종이(102)는 연초 로드(103)와 부분적으로 중첩되고, 연초 로드(103)는 결국 담배 종이(104)로써 포위된다. 담배(100) 상에서, 티핑 종이(102)는 담배 종이(104) 위의 중첩 영역 내에 위치된다. 점선 105는 중첩 영역이 담배 축을 따라 점선 105로부터 위치 x=0까지 연장되도록 필터와 연초 로드 사이의 경계부를 표시한다. 도 1에서 담배(100) 위에 배열되는 도표 110은 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 예시의 프로파일을 도시하고 있다. x-축(111)은 관찰 가능한 연초 로드의 출발부에서의 위치 x=0 그리고 점화될 담배의 단부에서의 위치 x=L을 도시하고 있다. y-축(112)은 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량을 도시하고 있다. 우선, 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량은 x=0 내지 x=L1의 범위 내에서 수준 c0로 일정하고(도면 부호 113), 그 다음에 이것은 수준 c0으로부터 수준 cL까지 x=L1 내지 x=L2의 범위 내에서 선형으로 증가되고(도면 부호 114), 그 다음에 위치 x=L까지 수준 cL로 남아 있다(도면 부호 115). 물론, 이것은 그 편차가 예컨대 종이의 통상의 제조 공차 또는 불균질성에 의해 실제로 가능한 이상화된 프로파일이다.
담배의 기계 제조 중에, 담배 상에서 연초 로드의 길이를 갖는 피스로 절단되는 순환 연초 로드가 형성된다. 2개의 이러한 피스 사이에, 2개분 길이의 필터 플러그가 삽입되고, 2개분 폭의 티핑 종이에 부착되고, 그에 의해 필터 단부에서 연결되는 2개분 담배가 생성된다. 최종 절단에서, 2개분 담배는 2개의 담배로 분할되고, 2개의 담배 중 하나가 반전되고 그에 의해 담배 기계 외부로 모든 담배가 동일하게 배향된다. 결론적으로, 담배 종이 웨브를 따른 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 프로파일의 적절한 선택에 대한 필요성이 있다. 이러한 예시의 프로파일이 도 2에 도시되어 있다.
담배 종이의 주 방향 전형적으로 기계 방향은 화살표 201에 의해 표시된다. 방향 202는 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량을 표시하고, 방향 201로의 그 프로파일은 라인 203에 의해 표시된다. 담배 기계 상에서, 연초 로드의 피스가 라인 204 및 205에 의해 표시된 위치의 각각에서 절단에 의해 생성된다. 점선 206에 의해 한정되는 영역 207은 2개분 담배 상의 티핑 종이 아래에 위치되고, 그에 따라 통상의 사용 중에 관찰 가능하지 않다. 이러한 영역 207에서, 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 프로파일은 중요하지 않은데, 이러한 영역이 전형적으로 흡연되지 않기 때문이다. x-축(208)은 연초 로드로부터 제조되는 담배의 각각에 대해 위치 x=0으로부터 위치 x=L까지의 x-좌표의 경로를 표시한다. 2개분 담배가 라인 204 및 205를 따른 후속의 절단 그리고 담배의 전도로써 생성되기 때문에, 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 프로파일이 제조된 담배 상의 관찰 가능한 연초 로드의 영역 내에서 영구적으로 명목상 동일하여야 하면 방향 201을 따라 증가성 및 감소성 프로파일이 주기적으로 교대될 것이 필요하다.
적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 프로파일(203)과 연초 로드의 절단을 동기화시키기 위해, 마크가 라인 205에 의해 표시된 위치에서 즉 영역 207 내에 채용되는데, 영역 207은 담배 상의 티핑 종이에 의해 중첩될 것이고 그에 따라 마크가 관찰 가능하지 않기 때문이다.
물론, 이것은 예시의 프로파일일 뿐이고, 담배 상의 적어도 1개의 연소 첨가물의 임의의 요구된 프로파일에 대한 통상의 기술자라면 담배의 제조 공정에 따라 담배 종이 웨브 상의 대응하는 프로파일을 간단하게 결정할 수 있다.
본 발명에 따른 연소 첨가물을 가하는 것은 또한 예 1의 일정한 프로파일을 갖는 비교 담배에 비해서도 전체적인 타르 및 니코틴 함량의 변화를 가져온다. 그러나, 이들 변화는 본 발명에 따른 효과를 손상시키지 않으면서 필터 순환 또는 필터의 조절에 의해 쉽게 보상될 수 있다.
이들 예에 의해, 통상의 기술자라면 본 발명이 다양한 연소 첨가물로 쉽게 이전될 수 있도록 아주 적은 실험으로써 큰 분류의 연소 첨가물을 위한 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량에 대한 프로파일을 계산할 수 있을 것이다. 추가로, 통상의 기술자라면 다양한 담배 종이 및 담배 설계에 대한 적어도 1개의 연소 첨가물의 함량의 요구된 프로파일을 계산할 수 있을 것이다.

Claims (31)

  1. 적어도 1개의 연소 첨가물을 함유하는 담배 종이에 있어서,
    적어도 1개의 연소 첨가물의 농도 c(x)는 담배 종이의 방향 x를 따라 변동되고,
    길이 L의 구간에 걸친 위치-의존성 농도 c(x)에 대해, 다음의 수학식이 구간 [0, L]에 걸친 x에 대해 성립되고,
    f(x)-Δc ≤c(x)≤f(x)+Δc
    여기에서,
    - 3 ㎝≤L≤11 ㎝이고,
    - f(x)는 구간 [0, L]에 걸쳐 단조성이지만, 전체 구간에 걸쳐 일정한 함수가 아니고,
    - 담배 종이의 질량에 대해 각각 Δc≤1 중량% 및 Δc≥0 중량%이고,
    - │f(L)-f(0)│≥2Δc인,
    것을 특징으로 하는 담배 종이.
  2. 제1항에 있어서, Δc는 ≤0.7 중량%, 바람직하게는 ≤0.5 중량%, 특히 바람직하게는 ≤0.3 중량% 그리고 특별히 바람직하게는 ≤0.15 중량%인 담배 종이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, │f(L)-f(0)│는 ≥0.5 중량%, 바람직하게는 ≥1.0 중량% 그리고 특히 바람직하게는 ≥2.0 중량%인 담배 종이.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 함수 f(x)는
    Figure pct00003

    와 같이 정의되는 담배 종이.
  5. 제4항에 있어서, c0 또는 cL은 0 중량% 이상, 바람직하게는 ≥0.2 중량% 그리고 특히 바람직하게는 ≥0.5 중량% 및/또는 ≤15.0 중량%, 바람직하게는 ≤10.0 중량% 그리고 특히 바람직하게는 ≤7.0 중량%이고, 각각의 경우에, c0 또는 cL은 서로 상이한, 담배 종이.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, L1은 ≤L/3, 바람직하게는 ≤L/2 그리고 특히 바람직하게는 ≤L/3 및/또는 L1은 ≥0 그리고 바람직하게는 ≥L/6인 담배 종이.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로, L2는 ≥L/3, 바람직하게는 ≥L/2 그리고 특히 바람직하게는 ≥2L/3 및/또는 L2는 ≤L 그리고 바람직하게는 ≤5L/6이고, L1≤L2는 항상 성립되는, 담배 종이.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로, L2-L1은 ≥L/6, 바람직하게는 ≥L/3 그리고 특히 바람직하게는 ≥L/2 및/또는 L2-L1은 ≤9L/10, 바람직하게는 ≤4L/5 그리고 특히 바람직하게는 ≤2L/3인 담배 종이.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 담배 종이 상에서의 그 위치가 함수 c(x)와 미리-결정된 공간 관계에 있는 적어도 1개의 마크를 갖고, 마크는 바람직하게는 광학 센서에 의해 검출 가능한, 담배 종이.
  10. 제9항에 있어서, 필터 담배를 위한 목적의 담배 종이로서, 마크는 그로부터 제조될 필터 담배 상의 티핑 종이 아래에 위치되는 위치에 있고 및/또는 마크는 완성된 담배 상의 연초로부터 반대쪽을 향하는 측면에 인가되는 담배 종이.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로파일 c(x)는 통상 및 반전 방향으로 교대되면서 주기적으로 변동되는 담배 종이.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1개의 연소 첨가물은 다음의 연소 첨가물:
    트리-시트르산나트륨, 트리-시트르산칼륨, 추가의 시트레이트, 말레이트, 타르트레이트, 아세테이트, 니트레이트, 숙시네이트, 푸마레이트, 글루코네이트, 글리콜레이트, 락테이트, 옥실레이트, 살리실레이트, α-히드록시 카프릴레이트, 히드로겐 카보네이트, 카보네이트 및 포스페이트
    중 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 함유하는 담배 종이.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 담배 종이는 펄프 섬유 또는 펄프 섬유의 혼합물을 적어도 부분적으로 포함하고, 펄프 섬유는 바람직하게는 목재, 플랙스, 헴프 또는 이스파르토 풀로부터 유래되고, 담배 종이는 바람직하게는 10 g/㎡ 내지 60 g/㎡ 그리고 특히 20 g/㎡ 내지 35 g/㎡의 평량을 갖는, 담배 종이.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 무기 미네랄 충전제 특히 초크, 다른 산화물 특히 마그네슘 산화물 및 알루미늄 수산화물, 카보네이트 또는 그 혼합물을 추가로 포함하고, 충전제는 바람직하게는 담배 종이의 10% 내지 45 %의 중량 비율을 갖는, 담배 종이.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 공기 투과도는 0 ㎝ min-1 ㎪-1 내지 350 ㎝ min-1 ㎪-1, 바람직하게는 20 ㎝ min-1 ㎪-1 내지 200 ㎝ min-1 ㎪-1 그리고 특히 바람직하게는 30 ㎝ min-1 ㎪-1 내지 120 ㎝ min-1 ㎪-1인 담배 종이.
  16. 담배 종이를 제조하는 공정에 있어서,
    - 기본 담배 종이를 제공하는 단계와,
    - 담배 종이의 방향 x를 따라 변동되는 위치-의존성 농도 c(x)로 기본 담배 종이 내로 적어도 1개의 연소 첨가물을 유입시키는 단계
    를 포함하고,
    구간 [0, L]에 걸친 x에 대한 길이 L의 구간에 걸친 위치-의존성 농도 c(x)에 대해,
    f(x)-Δc ≤c(x)≤f(x)+Δc,
    이고, 여기에서,
    - 3 ㎝≤L≤11 ㎝이고,
    - f(x)는 구간 [0, L]에 걸쳐 단조성이지만, 전체 구간에 걸쳐 일정한 함수가 아니고,
    - 담배 종이의 질량에 대해 각각 Δc≤1 중량% 및 Δc≥0 중량%이고,
    - │f(L)-f(0)│≥2Δc인,
    공정.
  17. 제16항에 있어서, Δc는 ≤0.7 중량%, 바람직하게는 ≤0.5 중량%, 특히 바람직하게는 ≤0.3 중량% 그리고 특별히 바람직하게는 ≤0.15 중량%인 공정.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 적어도 1개의 연소 첨가물은 특히 인쇄 공정에 의해 또는 분무에 의해 액체 조성물 특히 용액, 현탁액 또는 또 다른 형태의 용매 내의 혼합물의 형태로 기본 담배 종이에 인가되는 공정.
  19. 제18항에 있어서, 인쇄 공정은 로토-그라비어 인쇄 또는 플렉소그래픽 인쇄인 공정.
  20. 제19항에 있어서, 로토-그라비어 인쇄에 대해, 인쇄될 조성물이 기본 종이로 전달되는 리세스를 갖는 로토-그라비어 인쇄 실린더가 제공되고, 로토-그라비어 인쇄 실린더 상에서의 리세스의 체적 및/또는 리세스의 밀도는 연소 첨가물의 요구된 위치-의존성 농도 c(x)가 얻어지도록 선택되는, 공정.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1개의 연소 첨가물의 적어도 일부는
    - 종이 기계의 사이즈 또는 필름-프레스에서 또는
    - 종이 기계의 하류의 장비에서
    연소 첨가물의 용액 특히 수성 용액에 의한 종이의 함침에 의해 유입되는 공정.
  22. 제16항 또는 제21항에 있어서, 적어도 1개의 연소 첨가물은 초기에 대략 균일한 농도로써 종이로 유입되고 그 다음에 위치-의존성 방식으로 씻기고 그에 의해 요구된 위치-의존성 연소 첨가물 농도를 얻는 공정.
  23. 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 내에서의 적어도 1개의 연소 첨가물 또는 연소 첨가물 혼합물의 함량은 조성물의 질량에 대해 적어도 0.1 중량%, 바람직하게는 적어도 1 중량% 그리고 특히 바람직하게는 적어도 2 중량% 및/또는 최대 15 중량%, 바람직하게는 최대 10 중량% 그리고 특히 바람직하게는 최대 7 중량%인 공정.
  24. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물은 점도를 조절하는 물질 특히 중합체 또는 중합체의 혼합물을 함유하고, 중합체는 바람직하게는 셀룰로스 유도체 특히 카르복실 메틸 셀룰로스, 폴리사카라이드 특히 전분 또는 전분 유도체, 알기네이트, 덱스트린, 구아 또는 아라비아 검 또는 그 조합체인, 공정.
  25. 제19항에 있어서, 조성물의 유동 시간은 조성물이 가하는 공정에서 사용되는 온도에서 4 ㎜의 개구를 갖는 컵으로써
    Figure pct00004
    NORM EN ISO 2431:2011에 따라 측정될 때에 10 s 내지 40 s 그리고 바람직하게는 12 s 내지 35 s인 공정.
  26. 제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 단위 면적당 조성물의 인가된 양은 조성물을 가하기 전의 대응하는 초기의 평량의 최대 100%, 바람직하게는 최대 80% 그리고 특히 바람직하게는 최대 60%에 대응하는 공정.
  27. 제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 고온 공기 건조기, 적외선 건조기, 터널 건조기, 가열식 건조 실린더 또는 마이크로파 건조기를 사용하여 조성물을 인가한 후에 담배 종이를 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 공정.
  28. 제27항에 있어서, 조성물은 수성이고, 가열될 수 있는 1개 이상의 건조 실린더와의 접촉에 의해 건조가 수행되고, 바람직하게는, 추가로, 1개 이상의 스프레더 롤러 또는 평활화 장치가 제공되고, 이들은 건조 중에 종이의 주름을 펴는 데 적절하고, 바람직하게는 종이가 건조 실린더 이전에 1개 이상의 스프레더 롤러(들) 또는 평활화 장치(들) 위로 진행되도록 배열되는, 공정.
  29. 연초 로드 그리고 연초 로드를 포위하는 담배 종이를 갖는 담배에 있어서, 담배 종이는 적어도 1개의 연소 첨가물을 함유하고, 상기 연소 첨가물의 농도가 담배의 길이 방향을 따라 변동되고 그에 의해 기계-흡연 중에 모든 퍼프에 걸친 타르 및/또는 니코틴 함량의 변동 계수가, 동일한 평균 연소 첨가물 함량을 갖지만 담배의 길이 방향을 따라 균일한 연소 첨가물 농도를 갖는 나머지 구성이 동일한 담배보다 작은 것을 특징으로 하는 담배.
  30. 제29항에 있어서, 담배 종이는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 담배 종이인 담배.
  31. 타르 및/또는 니코틴의 연기 생성량의 퍼프 프로파일의 균일성을 증가시키기 위한, 담배 내에서의 연소 첨가물의 위치-의존성 농도의 용도.
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