KR20160032035A - 입자 함유 래퍼를 가지는 흡연 물품 - Google Patents

Abstract

흡연 물품이 담배 로드와 그 담배 로드 주위에 배치된 래퍼를 포함한다. 위의 래퍼는 복수의 응집체 입자를 포함한다. 응집체 입자는 고분자 바인더에 결합된 기능성 물질 입자와 화이트너를 포함한다. 기능성 물질의 입자는 산화철-함유 입자와 같은, 촉매 또는 산화제일 수도 있다. 화이트너는 탄산칼슘일 수도 있다.

Description

입자 함유 래퍼를 가지는 흡연 물품{Smoking article having A particle-containing Wrapper}

본 발명은, 복수의 응집체 입자를 가지는, 흡연 물품용 래퍼에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 래퍼를 가지는 흡연 물품에 관한 것이다.

궐련(cigarette)과 같은 가연성 흡연 물품은 일반적으로 담배 로드(rod)를 형성하는 종이 래퍼(paper wrapper)에 의해 둘러싸인 (보통 각초(cut filler) 형태의) 썰은 담배(shredded tobacco)를 가진다. 궐련은 흡연자가 궐련의 일 말단에 불을 붙이고 담배 로드를 태워서 사용한다. 그런 다음, 흡연자는 일반적으로 필터를 포함하는 궐련의 맞은 편 말단 또는 마우스 말단으로 흡인하여 그들의 입 안으로 주류 연기를 받아들인다. 썰은 담배는 단일 유형의 담배이거나 2개 이상의 유형의 담배의 블렌드일 수 있다.

흡연 물품은, 통상적으로 종이로 만들어진, 하나 이상의 래퍼를 포함할 수 있다. 그러한 래퍼의 예는 담배 로드를 둘러싸는 궐련 종이 및 필터를 담배 로드에 부착하는 티핑 종이(tipping paper)를 포함한다. 일반적으로, 이 래퍼들은 백색이고, 소비자가 볼 수 있다. 그에 따라, 많은 소비자들은, 흡연 물품 또는 흡연 물품의 특정 부분이 백색 외관을 유지하는 것을 예상하게 되었다.

경우에 따라서는, 흡연 물품용 래퍼에 기능성 물질을 추가하여, 그 기능성 물질이 담배 로드의 연소에 의해 생성된 연기와 상호 작용할 수 있도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 한 예로서, 주류 연기의 일산화탄소의 레벨을 감소시키기 위해 산화철 입자가 흡연 물품에 추가될 수도 있다. 그러나, 흡연 물품의 래퍼에 대한 그러한 기능성 물질[천연의 어두운 색(dark colour)을 가짐]의 추가는 래퍼의 변색을 가져오기 쉽다. 이러한 변색은, 흡연 물품 또는 흡연 물품의 특정 부분이 백색 외관을 유지하게 되기를 기대하게 된 소비자들에게 바람직하지 않을 수 있다.

몇몇 경우에, 이러한 변색을 가리기 위해, 기능성 물질을 함유하는 래퍼의 외부의 주위에 아무런 기능성 물질을 포함하지 않은 제2 래퍼를 포함시키는 것이 제안되어 왔다. 그러나, 그러한 추가 래퍼의 사용은 그 밑에 있는 래퍼의 변색을 충분히 가려주지 못할 수도 있고, 이중 포장 흡연 물품의 연기에 있는 종이 맛(paper flavour)이 단일 포장 흡연 물품의 예상 향미에 비하여 증가되는 것과 같은 다른 문제를 야기할 수도 있다.

촉매나 산화제 입자와 같은 기능성 물질의 사용은, 래퍼의 잠재적 변색이 아닌 다른 문제를 제공할 수 있다. 예를 들어, 흡연 중에, 타르와 같은 반-휘발성 또는 비-휘발성 연소 물질이 기능성 물질의 위에 쌓일 수 있고, 기능성 불질의 입자가 의도한 바대로 연기와 상호 작용하는 것을 효과적으로 방해할 수 있다.

그러므로, 그러한 래퍼와 일반적으로 연관된 결점을 가지지 않고, 기능성 물질을 포함하는 흡연 물품용 래퍼를 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 제1 측면에 의하면, 담배 로드와, 담배 로드 주위에 배치된 래퍼를 가지는 흡연 물품이 제공된다. 위의 래퍼는, 각각 기능성 물질 입자, 화이트너, 및 고분자 바인더를 함유하는, 복수의 응집체 입자를 포함한다. 각 응집체 입자는 적어도 일부의 기능성 물질의 입자들을 함유하는 내부 코어를 갖는다. 적어도 일부의 화이트너가 내부코어의 외부 표면에 분포되고, 고분자 바인더가 각 응집체 입자의 성분들을 함께 결합한다.

도 1은 부분적으로 펼쳐진 흡연 물품의 구현예의 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 응집체 입자의 개략도이다.
도 3은 응집입자의 영상을 나타낸 것이다.
도 4 샘플 A의 가스 분석의 도표이다.
도 5 샘플 B의 가스 분석의 도표이다.
도 6 실시예에서 얻은 종이의 영상을 나타낸 것이다.

발명자들은, 내부 코어에 기능성 물질의 입자들, 및 내부 코어의 외부 표면에 분포된 화이트너를 가지는, 복수의 응집체 입자들, 제공함으로써, 흡연 물품에 의해 생성된 연기와 상호 작용하는 기능성 물질의 능력에 과도한 영향을 주지 않고, 기능성 물질의 입자들이 소비자의 시야에 적어도 부분적으로 잘 보이지 않게 할 수 있다는 것을 보여주었다. 이렇게 되면, 일반적으로 백색인 래퍼로 하여금, 흡연 물품에 의해 생성된 연기와 상호 작용하는 기능성 물질의 능력에 과도한 영향을 주지 않고, 보통 천연의 어두운 색을 가지는 산화철 함유 입자와 같은 기능성 물질 입자를 포함하게 해준다. 더욱이, 이렇게 되면 흡연 물품의 이중 포장 필요성을 피할 수 있고, 그에 따라 흡연 중의 종이 노트(paper notes)의 원하지 않는 않은 증가 및 흡연 물품의 제조 공정의 불필요한 복잡성을 피한다. 이들 및 다른 이점들은 본 명세서에 기술된 설명 내용을 읽음으로써 당 기술분야에 숙련된 자에게 쉽게 이해될 것이다.

본 명세서에 사용된 “기능성 물질”은, 흡연 물품에서 나온 연기의 성분들을 잡거나 변환시키고, 또는 흡연 물품에 의해 생성된 연기에 향미 물질을 방출하는, 물질을 의미한다. 그러한 기능성 물질들은, 예를 들어, 흡착제, 촉매, 및 향미제 물질을 포함한다.

기능성 물질은, 흡연 물품의 흡연 중의 주류 연기의 성분을 제거하거나 변환시킬 수 있는, 촉매 또는 산화제를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기능성 물질은 산화철, 산화동, 이산화 티탄 또는 산화 세륨과 같은, 금속 산화물을 포함할 수도 있다. 특히 바람직한 기능성 물질은, 일산화탄소의 이산화탄소로의 변환을 촉진하고, 또는 가열되면, 일산화탄소의 이산화탄소로의 변환을 촉진할 수 있는 입자로 변환되는, 산화철 함유 입자이다. 그러한 입자의 예들은, 산화철(Fe₂O₃) 입자, 옥시수산화철(FeOOH) 입자, 그 유사 입자, 및 그러한 입자들의 조합을 포함한다.

기능성 물질의 입자는, 약 0.1 마이크로미터 내지 약 6 마이크로미터의 평균 크기를 갖는 것이 바람직하다. 기능성 물질의 입자는, 약 0.1 마이크로미터 내지 약 2 마이크로미터의 평균 크기를 갖는 것이 더욱 더 바람직하다. 하나의 바람직한 구현예에서, 기능성 물질의 입자는, 약 1 마이크로미터의 평균 크기를 갖는다.

임의의 적절한 화이트너가 본 명세서에 제공된 가르침에 따라 사용될 수도 있다. 예를 들어, 고분자 바인더에 의해 기능성 물질의 입자에 결합될 수 있는, 적합한 화이트너는, 산화칼슘(CaCO₃), 이산화티탄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 황산바륨(BaSO₄), 활석, 점토, 또는 다른 유사 화이트너, 및 그러한 화이트너들의 조합을 포함한다. 그러나, 화이트너는 탄산칼슘을 포함하는 것이 바람직하다. 탄산칼슘은 흡연 물품용 래퍼의 제조에 잘 알려져 있고, 널리 사용된다. 그러므로, 탄산칼슘은, 흡연 물품용 래퍼의 제조에 통상 사용되는 입자들과 동일하거나 유사한 성질을 가지는 응집체 입자들을 제공할 수 있기 때문에, 본 발명에 사용되는 특히 바람직한 화이트너다.

화이트너는 나노 입자의 형태로 제공되는 것이 바람직하다. 말하자면, 화이트너는 약 950 나노미터 이하의 평균 크기를 가지는 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 나노 입자는 약 1 나노미터 이상의 평균 크기를 가지게 된다. 나노 입자는 약 20 나노미터 내지 약 500 나노미터의 평균 크기를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 나노 입자는, 약 70 나노미터와 같이, 약 40 나노미터 내지 약 100 나노미터의 평균 크기를 가질 수 있다. 이론에 억매이지 않으려고 할 때, 그러한 작은 나노 크기 화이트너 입자의 사용은, 응집체 입자들에서, 대부분의 기능성 물질 입자들이 각 응집체 입자의 내부 코어에 위치하게 하고, 그리고 대부분의 화이트너 입자들이 각 응집체 입자의 내부 코어의 표면에 위치하게 할 가능성을 증가시키는 것으로 생각된다.

적어도 일부의 화이트너는, 각 응집체 입자의 내부 코어에 다공성 코팅을 형성하여, 기능성 물질 입자가 흡연 물품에 의해 생성된 연기 성분과 상호 작용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 다공성 화이트너의 하나의 예가 탄산 칼슘이다.

그 화이트너는, 기능성 물질 입자의 평균 크기의 약 30%보다 작은 평균 크기를 갖는 화이트너 입자로 이루어질 수 있다. 화이트너 입자는, 기능성 물질 입자의 평균 크기의 약 15%보다 작은 평균 크기를 갖는 것이 바람직하고, 기능성 물질 입자의 평균 크기의 약 10%보다 작은 평균 크기를 갖는 것이 더욱 더 바람직하다. 하나의 바람직한 구현 예에서, 화이트너 입자는, 기능성 물질 입자의 평균 크기의 약 7%의 평균 크기를 갖는다. 이론에 얽매이지 않으려고 할 때, 그러한 비율을 갖는 입자의 사용은, 응집체 입자들에서, 대부분의 기능성 물질 입자가 각 응집체 입자의 내부 코어에 위치하고, 그리고 대부분의 화이트너 입자가 각 응집체 입자의 내부 코어의 표면에 위치하게 될 가능성을 증가시키는 것으로 생각된다.

응집체 입자는 약 0.5 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터의 평균 크기를 가지는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 구현예에서, 복수의 응집체 입자는 약 1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터의 평균 크기를 가지며, 약 1 마이크로미터 내지 약 3 마이크로미터의 평균 크기를 가지는 것이 더욱 더 바람직하다. 하나의 바람직한 구현예에서, 복수의 응집체 입자는 약 2 마이크로미터의 평균 크기를 가진다. 그러한 크기는, 흡연 물품용 래퍼의 제조에 충전재(filler) 물질로서 일반적으로 사용되는, 탄산 칼슘 입자와 같은, 표준 충전재 입자의 평균 입자 크기에 비교할만 하다. 그러므로, 이것은 복수의 응집체 입자가 통상의 공정과 기계에 의해 흡연 물품 래퍼에 합체될(incorporated) 수 있게 할 수 있다. 더욱이, 이것은, 탄산 칼슘 입자와 같은 표준 충전재 입자 또는 그 일부가, 래퍼 제조 공정에 커다란 복잡성을 추가시키지 않고, 응집체 입자에 의해 쉽게 대체될 수 있게 한다.

응집체 입자는 래퍼의 약 10 중량% 내지 40 중량%를 형성하는 것이 바람직하고, 약 30 중량%를 형성하는 것이 더욱 더 바람직하다. 이것은, 흡연 물품 래퍼에 일반적으로 사용되는 충전재 물질의 양에 해당한다.

응집체 입자는 임의의 적합한 중량 비의 기능성 물질 입자, 화이트너 및 고분자 바인더를 포함할 수 있다. 만일, 기능성 물질 입자가 촉매 또는 산화제이면, 기능성 물질 입자의 충분한 기능적 활성(functional activity)을 고려하여, 기능성 물질 입자, 화이트너 및 고분자 바인더의 비율이 조정되는(tuned) 것이 바람직하다. 화이트너의 기능성 물질 입자에 대한 비율에 있어서, 기능적 활성을 유지하면서도 원하는 백색도를 성취하는 균형을 이루는 것이 바람직하다.

예를 들어, 기능성 물질 입자의 화이트너에 대한 중량비는 약 1:2 내지 1:10이다. 그러한 중량 비는, 예를 들어, 산화철 입자의 활성을 유지하기에 효과적일 수 있다. 기능성 물질 입자의 화이트너에 대한 중량비는 약 1:3 내지 1:7인 것이 바람직하다. 아래에 설명하는 실시예에 의해 설명되듯이, 그러한 중량비는, 받아들일 만한 백색 외관을 유지하면서도, 산화철 입자의 받아들일 만한 활성 또는 다른 기능성 물질의 다른 기능성을 유지하는데 효과적일 수 있다.

응집체 입자는 약 1:1:2 내지 1:1:10의 기능성 물질 입자 대 고분자 바인더 대 화이트너의 중량비를 가질 수 있다. 응집체 입자는 약 1:1:3 내지 1:1:7의 기능성 물질 입자 대 고분자 바인더 대 화이트너의 중량 비를 가지는 것이 바람직하다. 아래에 설명하는 실시예에 의해 설명되듯이, 그러한 중량 비는 받아들일 만한 백색 외관을 유지하면서도, 산화철 입자의 받아들일 만한 활성 또는 다른 기능성 물질의 다른 기능성을 유지하는데 효과적일 수 있다.

임의의 적합한 고분자 바인더가 기능성 물질 입자와 화이트너를 복수의 응집체 입자에 결합하는데 사용될 수 있다. 기능성 물질 입자들이, 산화철 함유 입자와 같은, 촉매 또는 산화제를 포함할 때, 흡연 중에 도달한 온도로 가열됨에 따라, 고분자 바인더가 이미 결합되어 있는 촉매 또는 산화제를 분해하고, 증발시키고, 또는 달리 노출시키는 것이 바람직하지만, 저장 중에 도달한 온도에서는 그러하지 아니하다. 예를 들어, 고분자 바인더는, 약 100°C 보다 낮은 온도에 노출될 때가 아닌, 약 100°C 보다 높은 온도에 노출될 때, 이미 결합되어 있는 촉매 또는 산화제를 분해하고, 증발시키고, 또는 달리 노출시킬 수 있다. 고분자 바인더는, 약 200°C 보다 낮은 온도에 노출될 때가 아닌, 약 200°C 보다 높은 온도에 노출될 때, 이미 결합되어 있는 촉매 또는 산화제를 분해하고, 증발시키고, 또는 달리 노출시키는 것이 바람직하다. 고분자 바인더는, 약 250°C 보다 낮은 온도에 노출될 때가 아닌, 약 250°C 보다 높은 온도에 노출될 때, 촉매 또는 산화제를 분해하고, 증발시키고, 또는 달리 노출시키는 것이 더욱 바람직하다. 일반적으로, 고분자 바인더는, 약 500°C 보다 낮은 온도에 노출될 때, 촉매 또는 산화제를 분해하고, 증발시키고, 또는 노출시킨다.

흡연 중에 응집체 입자의 가열시에만, 촉매 또는 산화제가 흡연 물품의 연소 구역에 노출되는 것이 바람직하다. 이것은, 흡연 중에 기능성 물질 입자가 필요한 온도에 도달한 구역에만 보여지도록 잠재적 가능성을 제한한다.

고분자 바인더가, 연기에 노출시킬 필요가 있는 촉매, 산화제 또는 다른 기능성 물질을 포함하는, 기능성 물질의 입자를 결합할 때, 고분자 바인더는 그 입자들에 대한 연기 성분의 부착(deposition)을 방지하거나 감소시킴으로써, 연기 성분의 부착에 의한 그 입자들의 효과적인 비활성화(deactivation)을 방지하거나 감소시키는 것이 바람직하다.

구현예들에서, 고분자 바인더는 주류 연기에 대해 투과성이다. 그러한 구현예들에서, 특히 기능성 물질이 촉매, 산화제 또는 다른 기능성 물질일 때는, 고분자 바인더는 기능성 물질 입자를 흡연 중에 도달한 온도에서 분해하고, 증발시키고, 또는 달리 노출시킬 필요가 없다.

기능성 물질과 화이트너의 입자들을 복수의 응집체 입자들에게 결합하기 위해 사용될 수도 있는 고분자 바인더의 예는, 셀룰로오스, 전분, 전분계 폴리머, 왁스, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에스터, 알긴산 염, 펙틴 및 그 유사물을 포함한다. 고분자 바인더는 전분 또는 전분계 폴리머인 것이 바람직하다. 예를 들어, 고분자 바인더는 천연 감자 전분일 수 있다.

그 복수의 응집체 입자는 임의의 적합한 방법으로 만들 수 있다. 예를 들어, 응집체 입자는, 기능성 물질 입자, 화이트너, 고분자 바인더, 및 임의의 다른 성분을 용매 또는 다른 적합한 액체내에서 건조, 용해, 또는 현탁시키고, 건조하여 그 용매 또는 액체를 제거함으로써, 만들 수 있다. 그러한 경우에, 그 용매 또는 액체는 수성 용매 또는 수성 액체(aqueous liquid)인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 사용되는 “수성(aqueous)”은, 물을 50% 이상, 바람직하게는 75% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상 포함하는 것을 의미한다. 물론, 비수성 용매 또는 액체도 사용될 수 있다. 예를 들어, 에탄올-계 용매 또는 액체와 같은, 알코올-계 용매 또는 액체도 사용될 수 있다.

건조는 분무 건조를 포함하는 것이 바람직하다. 분무 건조 공정을 사용할 때는, 셀룰로오스 및 전분계 물질들과 같은 천연 고분자 바인더를 사용하는 것이 바람직하다.

바람직한 구현예들에서, 기능성 물질 입자, 화이트너, 및 용매 또는 액체를 포함하는, 슬러리의 응집화 피드(flocculated feed)가 응집체 입자를 생성하는데 사용된다. 위의 응집화 피드는, 사전 균질화된(homogenized) 피드(feed, 공급재료)보다 표면의 화이트너 농도를 더 높게 만들며, 그 결과 표면의 기능성 물질 입자의 농도들을 더 높게 하는 것으로 생각된다.

응집체 입자는, 임의의 적합한 방법으로 흡연 물품의 종이 성분에 도포된다. 본 명세서에 사용된 “흡연 물품의 종이 성분”은, 흡연 물품에 합체시키기 위해 절단되기 전의 종이의 쉬트 또는 웹과 같은, 흡연 물품용 종이 성분의 전구체들(precursors)을 포함한다. 흡연 물품의 종이 성분은, 궐련 종이 또는 궐련 종이의 전구체, 플러그 랩(plug wrap) 또는 플러그 랩의 전구체, 및 티핑 종이 또는 티핑 종이의 전구체를 포함하되, 그에 한정되지 아니한다.

구현예들에서, 응집체 입자가 흡연 물품의 종이 성분에 코팅된다. 응집체 입자는 용해 또는 현탁되어, 습식 또는 건식 웹(wet or dry based web)일 수 있는 종이 기재의 표면에, 인쇄, 분무, 롤링(rolling), 또는 다른 적합한 코팅 기술에 의해 코팅될 수 있다. 코팅은, 종이 기재의 내부 표면, 종이 성분의 외부 표면, 또는 종이 기재의 내부 표면 및 외부 표면 모두에, 도포될 수 있다. 특히 응집체 입자에 포함된 기능성 물질 입자가 촉매일 때, 코팅은 종이 성분의 내부 표면에 도포되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 사용되는, 종이 성분의 내부 표면은, 종이 성분이 흡연 물품에 합체된 때 흡연 물품의 세로 축을 마주보는, 종이 성분의 표면을 말한다.

응집체 입자의 코팅은, 흡연 물품의 종이 성분에 임의의 적당한 두께로 도포될 수 있다. 예를 들어, 응집체 입자의 코팅은 약 0.05마이크로미터 내지 약 2 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 응집체 입자의 코팅은 적어도 약 1 마이크로미터의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

응집체 입자는, 종이 제조 공정 중에 흡연 물품의 충전재로서 종이 성분에 합체되는 것이 바람직하다. 구현예들에서, 응집체 입자는 종이 제조 공정에서 충전재로서 일반적으로 사용되는 탄산 칼슘 충전재의 모든 부분을 대체한다. 약 10 마이크로미터 이하의 응집체 입자 크기는 탄산 칼슘 입자의 대체를 쉽게 해준다. 탄산 칼슘 나노 입자와 같은 나노 크기 화이트너의 사용은, 응집체 입자의 평균 크기를 약 10 마이크로미터 이하로 유지하기 쉽게 할 수 있다.

본 발명의 제2 측면에 의하면, 복수의 응집체 입자를 함유하는 래퍼의 제조 방법이 제공된다. 그 방법은, 고분자 바인더에 기능성 물질 입자와 화이트너를 결합하여(bind), 적어도 얼마간의 기능성 물질 입자를 함유하는 내부 코어를 각각 가지며, 그 내부 코어의 외부 표면에는 적어도 얼마간의 화이트너가 도포된, 복수의 응집체 입자를 만드는 단계; 및 흡연 물품용 래퍼의 기재를 복수의 응집체 입자와 접촉시키는 단계; 를 포함한다.

본 발명의 제3 측면에 의하면, 기능성 물질 입자, 화이트너 및 고분자 바인더를 함유하는, 복수의 응집체 입자를 포함하는, 흡연 물품용 래퍼가 제공된다. 각 응집체 입자는 적어도 얼마간의 기능성 물질 입자를 함유하는 내부 코어를 가진다. 적어도 얼마간의 화이트너 입자가 내부 코어의 외부 표면에 분포되고, 고분자 바인더가 각 응집체 입자의 성분들을 결합시킨다.

본 발명의 제1 측면에 관하여 위에서 설명한 특징들의 어느 것도 상술한 본 발명의 제2, 제3 측면에, 단독으로 또는 서로 조합되어, 동일하게 적용될 수 있음을 알게 될 것이다.

일부 구현예에서, 각 응집체 입자는 그 내부 코어의 외부에 얼마간의 기능성 물질 입자를 포함할 수도 있다는 것을 알게 될 것이다. 그러나, 그러한 응집체 입자가 각각, 그 내부 코어내의 기능성 물질 입자보다 그 내부 코어의 외부의 기능성 물질 입자를 더 적게 포함하는 것이 바람직하다.

대안적으로 또는 추가적으로, 일부 구현예들에서, 각 응집체 입자는 내부 코어에 얼마간의 화이트너를 포함할 수 있음을 알게 될 것이다. 그러나, 각 응집체 입자는, 그 내부 코어에 포함하는 화이트너가, 그 내부 코어의 표면과 같은 그 내부 코어의 외부에 포함하는 화이트너 보다 적은 것이 바람직하다.

복수의 응집체 입자를 가지는 래퍼는 백색 래퍼인 것이 바람직하다. 본 발명의 목적을 위해, “백색” 래퍼는 아래의 ISO 2470-1:2009: 방법에 의해 측정된 명도가 약 35% 이상인 래퍼이다: “종이, 판지 및 펄프 -- 확산 청색 반사율 계수(diffuse blue reflectance factor) -- 파트 1: 실내 일조 조건(ISO 명도). 래퍼는 약 40% 이상의 ISO 명도를 가지는 것이 바람직하다. 래퍼는 약 45% 이상의 ISO 명도를 가지는 것이 더욱 바람직하다. 래퍼는 약 50% 이상의 ISO 명도를 가지는 것이 더욱 더 바람직하다. 일반적으로, 래퍼는 약 90% 이하의 ISO 명도를 갖는다.

본 명세서에서 사용되는 모든 과학 및 기술 용어는 달리 특정되지 않는 한 당 기술분야에서 일반적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본 명세서에서 제공되는 정의들은 본 명세서에서 빈번하게 사용되는 소정의 용어들의 이해를 용이하게 하기 위한 것이다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들(“a”, “an”, 및 “the” )은 달리 그 내용을 명확하게 기술하지 않는 한, 복수의 지시 대상을 갖는 구현예들을 포함하고 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, “또는”은 달리 그 내용을 명확하게 기술하지 않는 한 일반적으로 “및/또는”을 포함하는 의미로 사용된다. 용어 “및/또는”은 열거된 요소들 중 하나 또는 전부, 또는 열거된 요소들의 임의의 2개 이상의 조합을 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, “갖다”, “갖는”, “포함하다”, “포함하는”, “이루어지다”, “이루어지는” 등은 개방형의 의미로 사용되며, 일반적으로 “포함하지만, 이에 한정되지 않는” 것을 의미한다. “~로 필수적으로 이루어지는”, “~로 이루어지는” 등은 “이루어지는” 등에 포함되는 것임이 이해될 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “입자 크기”는 입자상 물질(particulate material)내의 개별 입자의 최대 단면 직경을 말한다. 용어 “평균”입자 크기는 입자들의 산술적 평균 입자 크기를 말한다. 입자상 물질의 샘플의 입자 크기 분포는 공지의 분체 시험 법(sieve test)을 사용하여 측정할 수 있다.

단어 “바람직한” 및 “바람직하게”는 소정의 환경 하에서 소정의 이익을 제공할 수도 있는 본 발명의 구현예들을 지칭한다. 그러나, 다른 구현예들도 동일 또는 다른 환경 하에서 바람직할 수도 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 구현예의 설명은 다른 구현예들이 유용하지 않음을 암시하는 것이 아니며, 청구항들을 포함하는 본 발명의 범주로부터 다른 구현예들을 배제하고자 하는 것이 아니다.

본 명세서에 기술된 여하한 화합물 또는 입자도 그 화합물 또는 입자의 임의의 수화물, 용매 화합물 또는 다형체(polymorph)를 포함한다. 예를 들어, 본 명세서에 사용되는 용어 “옥시수산화철”은 수화된 것과 수화되지 않은 형태의 옥시수산화철을 포함한다.

도 1은 부분적으로 펼쳐진 흡연 물품의 구현예의 개략 사시도이다. 도 1 에 도시된 흡연 물품은 하나의 구현예의 흡연 물품, 또는 상술한 흡연물품의 성분들을 보여준다. 도 2 는 상술한 응집체 입자의 개략도이다. 위의 개략도들은 반드시 일정한 축척으로 되어 있지 않으며, 예시할 목적이지, 한정하려는 목적으로 제공되는 것은 아니다. 도면들은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 측면들을 도시하고 있다. 그러나, 도면들에 도시되지 않은 다른 측면들이 본 발명의 범주 및 사상의 범위안에 속하는 것임이 이해될 것이다.

이제 도 1을 보면, 흡연 물품(10), 이 경우에는 궐련이 도시되어 있다. 흡연 물품(10)은 담배 로드와 같은 로드(20) 및 마우스 말단 필터 세그먼트(30)를 포함하고 있다. 도시된 흡연물품(10)은 종이 성분으로서 래퍼들을 포함하며, 거기에 전술한 응집체 입자들이 도포될 수도 있고, 그러한 종이 성분들은 플러그 랩(60), 궐련 종이(40) 및 티핑 종이(50)를 포함한다. 도시된 구현예에서, 플러그 랩(60)이 필터 세그먼트(30)의 적어도 일부를 둘러싸고 있다. 궐련 종이(40)는 로드(20)의 적어도 일부분을 둘러싸고 있다. 티핑 종이(50) 또는 다른 적절한 래퍼는, 당 기술분야에서 일반적으로 공지된 바와 같이, 플러그 랩(60) 및 궐련 종이의 일부(40)를 둘러싸고 있다. 상술한 응집체 입자들은 일반적으로 백색인 궐련 종이(40)에 도포되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 의한 하나의 응집체 입자를 나타낸다. 도 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 응집체 입자(70)는, 응집체 입자(70), 의 내부 코어에 기능성 물질 입자들, 이 경우엔 옥시수산화철 입자들(75), 및 응집체 입자의 내부코어의 표면에 화이트너 입자들, 이 경우엔 탄산칼슘 입자들(78)을 포함한다. 도시되어 있지 않지만, 고분자 바인더가 탄산칼슘 입자들(78)과 옥시수산화철 입자들(75)을 응집체 입자에 결합한다.

고분자 바인더에 결합된 기능성 물질 및 화이트너의 입자를 포함하는 응집체 입자, 그리고 응집체 입자를 흡연 물품의, 궐련종이와 같은, 래퍼에 합체하는 것을 보여주는, 비제한적 실시예를 아래에서 설명하기로 한다.

실시예

아래의 실시예들에서, 응집체 입자들은 기능성 물질 입자로서의 옥시수산화철, 화이트너 입자로서의 탄산 칼슘(CaCO₃) 입자 및 고분자 바인더로서의 천연 감자 전분을 포함한다. 이 분야의 통상의 기술자들은, 아래의 실시예들에서 보여진 개념들이 다른 기능성 물질 입자, 다른 화이트너 및 고분자 바인더에 쉽게 적용될 수 있음을 이해할 것이다.

하나의 실시예에서, 응집체 입자가 옥시수산화철 입자, 탄산칼슘 입자 {MULTIFEX -MM, 스페셜티 미넬랄스 사의 초미세/나노 비코팅형 침강 탄산칼슘(Ultrafine / Nano Uncoated Precipitated from Specialty Minerals)} 및 감자 전분을 물에 혼합하고, 분무건조하여 제조되었다. 탄산 칼슘 입자는 약 70 나노 미터의 평균 크기를 가졌다. 응집체 입자내에 포함시키기에 적합한, 1-2 마이크로미터의 목표 크기를 갖는 입자를 산출하기 위하여, 상용등급의 과립형 옥시수산화철 입자의 분쇄(milling)을 실시하였다. 이러한 목적으로 30-50 메쉬의 출발 과립 크기(granular size)를 갖는 옥시수산화철 입자가 사용되었다. FeOOH 과립을 정제하기 위해 건식 및 습식 처리가 사용되었으나, 습식 분쇄(milling) 방법이 더 좋다. 15 분의 습식 분쇄 후에, 1.16 마이크론의 d90 직경을 얻었다.

다양한 비율의 옥시수산화철 입자, 탄산 칼슘 및 감자 전분을 혼합하여 건조하였다. 위와 같이 하여 얻은 응집입자의 영상들이 도 3 에 도시되어 있으며, 이 영상들은 FeOOH 입자 대 전분 대 탄산칼슘의 중량비 1:1:1, 1:1:3, 1:1:5, 및 1:1:7로부터 얻은 응집체 입자들을 보여준다. 탄산 칼슘 입자는 약 70 나노 미터의 평균 크기를 가졌다. FeOOH 입자는 약 1 마이크로미터의 평균 크기를 가지는 건식 분쇄입자였다. 응집성(flocculant) 및 균질화된 공정들로부터 얻은 응집체 입자를 얻었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 탄산 칼슘을 증가시킴으로써, 입자들의 백색도의 증가를 가져왔다. 물론, 혼합물에 첨가될 수 있는 탄산칼슘 또는 다른 화이트너의 양은, 응집체 입자가 제조된 후에 허용가능한 기능적 및 촉매적 활성을 유지하는데 충분히 높은 옥시수산화철 (또는 다른 기능성 물질)/탄산칼슘 (또는 다른 화이트너의 비율을 유지하기 위하여, 가능한 한 낮은 것이 바람직하다.

또한 도 3 에 도시된 바와 같이, 슬러리 혼합의 공정 또는 기계 부하는, 수득되는 응집체 입자의 백색도에 영향을 미칠 수도 있으며, 응집된 입자는 균질화된 입자보다 더 하얀 외관을 나타낸다. 이론에 얽매이려고 하지 않으니, 이것은, 응집된 피드(flocculated feed)가 균질화된 것보다 더 밝게 보인다는(light) 사실에 적어도 부분적으로 기인하는 것으로 믿어진다. 분무 건조 공정 전에 슬러리를 사전 균질화하지 않음으로써, 탄산 칼슘 입자들이 촉매 입자의 표면에 응집하지만, 고분자 바인더가 탄산 칼슘을 서로 결합시키되, 그들을 코팅하지는 않는다. 그 결과, 응집체 입자 분말은 더 밝게 보일 것이다. 균질화된 피드는, 처음 응집화된 피드보다 더 높은 상대량의 옥시수산화물 입자를 응집체 입자에 생성하여, 응집체 입자의 분말은 더 어둡게 보인다. 응집화된 입자들이 균질화된 입자들보다 더 하얗게 보이기 때문에, 응집화된 피드를 사용하는 것이 이점이 될 수 있으며, 그 이유는 이렇게 해서 기능성 물질의 화이트너에 대한 비율을 더 높게 혀용할 수 있고, 그러면 백색도를 유지하면서 더 큰 기능성 활성을 가져올 수 있다.

전자 현미경 기술과 열중량분석(thermogravimetry analysis)은 옥시수산화철 입자들이 응집체 입자의 내부 코어 안에 위치했고, 나노크기 탄산 칼슘 입자들이 응집체 입자의 내부 코어의 외부 표면에 위치했음을 나타내었다(자료 미 첨부).

전분에 의해 탄산 칼슘 입자와 함께 복수의 응집체 입자에 결합된 옥시수산화철 입자들의 촉매 활성을, 건식 분쇄된 FeOOH 분말의 그것에 비교하여 시험하기 위해, 실험을 실시했다.

간단히 말해서, FeOOH 입자의 분말 샘플(샘플 A), 및 약 70 나노미터의 평균 크기를 갖는 탄산 칼슘 입자, 약 1 마이크로미터의 평균 크기를 갖는 FeOOH 입자, 및 천연 감자 전분을 5:1:1의 비율로 포함하는 응집체 입자의 균일 크기 분말 샘플(샘플 B)을 석영 유리 튜브에 넣어 따로따로 시험하였다. 샘플들을 튜브 내의 석영 울(quartz wool) 층들 사이에 위치시켰다. 그 튜브는, 9 mm의 내부 직경, 12.5 mm의 외부 직경 및 500 mm의 길이를 가진 것이었다. 그 튜브의 300 mm 길이의 중앙부를 전기 가열 오븐 내에 위치시켰다.

일산화 탄소 가스를, 1000 밀리 리터/분의 속도로 그 튜브에 통과시키고, 그렇게 생긴 이산화 탄소의 레벨을 측정하기 위하여, 온라인 가스 분석을 실시했다. 샘플 A의 가스 분석이 도 4에 도시되고, 샘플 B의 가스 분석이 도 5에 도시되어 있다.

위의 실험으로, 샘플 B의 응집체 입자에 있는 옥시수산화철 입자들의 촉매 활성이 샘플 A의 표준 옥시수산화철 입자들의 촉매 활성에 대등하다는(일부 경우에 더 좋다는) 것이 밝혀졌다.

촉매 활성에 대한 실험 결과의 요약이 아래 표 1에 제시되어 있는데, 그 1:1:5 및 1:1:3은 옥시수산화철 대 전분 대 탄산칼슘의 중량비를 나타낸 것이다.

여러 가지 분말 구성의 촉매 활성

	반응기 튜브 내의 총 샘플 양(mg)	활성 촉매의 양(mg)	유입 CO(부피%)	유출 CO(부피%)	유출 CO2(부피%)	% 감소율
PPC	155	0	3.4	3.2	0.3	6
전분	50	0		3.4	0.02	0
FeOOH	53	50		2.75	1.2	20
FeOOH1:1:5	350	50		2.50	1.4	26
FeOOH1:1:3	250	50		2.80	0.9	18

상술한 응집체 입자를, 종래의 종이 제조 공정을 통해, 궐련 래퍼에 합체시켰다. 응집체 입자가, 종이 제조 공정에서의 충전재로서 탄산 칼슘을 대체했다. 탄산 칼슘은, 충전재로서 종이의 30 중량%로 궐련 종이에 일반적으로 합체되고, 일반적으로 약 2 마이크로미터의 평균 입자 크기(이 실시예에서는 1.9 마이크로미터)를 갖는다. 따라서, 이 실시예에서, 응집체 입자는 충전재로서 종이의 30 중량%의 양으로 합체되었다. (상술한 바와 같이) 옥시수산화철 대 전분 대 탄산칼슘의 중량비가 1:1:3 내지 1:1:5로 제조된 응집체 입자들이 사용되었다. 그러한 종이의 백색도를, 탄산 칼슘 입자(1.9 mm 입자)가 30% 포함된 일반적인 궐련 종이, 및 옥시수산화철 함유 응집체 입자(상술한 바와 같이 분쇄됨)가 탄산 칼슘 입자 충전재(한 경우에 15 wt%의 탄산 칼슘, 15 wt%의 옥시수산화철, 다른 경우에 24 wt%의 탄산 칼슘, 6 wt%의 옥시수산화철)의 일부를 대체한 종이와 각각 비교했다.

위와 같이 얻은 종이의 영상들이 도 6에 도시되어 있는데, 그 우측에서 좌측으로 (i) 통상적인 궐련 종이 (30 wt% 탄산칼슘); (ii) 15 wt% 탄산칼슘 및 15 wt% 표준 옥시수산화철을 포함하는 궐련 종이; (iii) 24 wt% 탄산칼슘 및 6 wt% 표준 옥시수산화철을 포함하는 궐련 종이; (iv) 30 wt% 응집체 입자 (1:1:3)를 포함하는 궐련 종이; 및 (v) 30 wt% 응집체 입자(1:1:5)를 포함하는 궐련종이를 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 심지어 적은 양(4 wt%)의 표준 옥시수산화철 입자의 합체가 유의적인 종이 변색을 초래하는 한편, 옥시수산화철 입자를 함유하는 응집체 입자의 합체는 보다 하얀 외관을 가져왔다.

ISO 명도 시험에 의하면, 통상의 궐련 종이는 약 88%의 밝기를 가졌다. 표준 옥시수산화철 입자의 합체는 ISO 밝기를 약 20%.로 떨어뜨렸다. 궐련 종이가 응집입자를 포함한 경우, 약 50%까지의 ISO 밝기를 얻었다.

위의 사실에 비추어, 기능성 물질 입자를 함유하는 응집입자는, 기능성 물질 입자의 색을 확실하게 가려주고, 흡연 물품에 의해 생성된 연기와 상호작용하는 기능성 물질의 능력에 과도한 영향을 미치지 않으면서, 통상의 종이 제조 공정을 통해 궐련 래퍼에 합체될 수 있다. 또한, 응집체 입자가 종래의 궐련 베이스 종이에 충전재 화합물로서 일반적으로 사용되는, 탄산 칼슘 입자와 같은 입자의 전부 또는 일부를 대체할 수 있는 것으로 보인다.

10: 흡연 물품
20: 로드
30: 필터 세그먼트
40: 궐련 종이
50: 티핑 종이
60: 플러그 랩
70: 응집제 입자
75: 옥시수산화철 입자
78: 탄산칼슘 입자

Claims (15)

1. 흡연 물품으로
   담배 로드; 및
   상기 담배 로드의 주위에 배치된 래퍼;를 포함하고,
   상기 래퍼는, 기능성 물질, 화이트너 및 고분자 바인더의 입자들을
   포함하는, 복수의 응집체 입자를 포함하며,
   여기서, 상기 각 응집체 입자는, 상기 기능성 물질 입자의 적어도 일부를
   포함하는, 내부 코어를 가지고 있고, 그리고
   여기서, 적어도 일부의 상기 화이트너는 상기 내부 코어의 외부 표면에
   분포되며, 그리고
   여기서, 상기 고분자 바인더는 각각의 상기 응집체 입자의 성분들을 함께
   적어도 일부의 결합시키는, 흡연 물품.
2. 제1항에 있어서, 상기 화이트너가 상기 각 응집체 입자의 내부 코어에 다공성 코팅을 형성하여, 상기 내부 코어의 기능성 물질의 입자들이 흡연 물품에 의해 생성된 연기의 성분들과 상호 작용할 수 있게 하는, 흡연 물품.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 응집체 입자들의 평균 크기가 약 0.5 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터인, 흡연 물품.
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 물질의 입자의 평균 크기가 약 0.1 마이크로미터 내지 약 6 마이크로미터인, 흡연 물품.
5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 화이트너가 약 950 나노미터 이하의 평균 크기를 갖는 화이트너 입자를 포함하는, 흡연 물품.
6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 화이트너가 상기 기능성 물질의 입자의 평균 크기 보다 약 30% 적은 평균 크기를 갖는 화이트너 입자를 포함하는, 흡연 물품.
7. 제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 물질이 촉매 물질을 포함하는, 흡연 물품.
8. 제7항에 있어서, 상기 촉매 물질이 금속 산화물을 포함하는, 흡연 물품.
9. 제1항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서, 상기 화이트너가 탄산 칼슘 입자를 포함하는, 흡연 물품.
10. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 상기 응집체 입자가 상기 기능성 물질과 화이트너를 약 1:3 내지 약 1:7의 중량비로 포함하는, 흡연 물품.
11. 제1항 내지 제10항의 어느 한 항에 있어서, 상기 래퍼가 종이 웹과 충전재를 포함하고, 상기 충전재가 복수의 상기 응집체 입자를 포함하는, 흡연 물품.
12. 제1항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서, 상기 래퍼가 기재를 포함하고, 복수의 상기 응집체 입자가 상기 기재에 배치된, 흡연 물품.
13. 방법으로서,
    기능성 물질과 화이트너를 고분자 바인더에 결합하여, 적어도 일부의 기능성
    물질 입자를 포함하는 내부 코어를 각각 가지며, 적어도 일부의 상기
    화이트너가 상기 내부 코어의 외부 표면에 분포된, 복수의 응집체
    입자를 생성하는 단계, 그리고
    흡연 물품의 래퍼의 기재를 상기 복수의 응집체 입자들과 접촉시키는 단계를
    포함하는, 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 기재를 상기 응집체 입자들과 접촉시키는 단계가 상기 응집체 입자들을 충전재로서 상기 기재에 합체시키는 것을 포함하는, 방법.
15. 흡연 물품용 래퍼로서,
    각각 기능성 물질, 화이트너 및 고분자 바인더의 입자들을 포함하는 복수의 응집체 입자들을 포함하고,
    여기서, 상기 각 응집체 입자는, 상기 기능성 물질 입자의 적어도 일부를 포함하는, 내부 코어를 가지며, 그리고
    여기서, 적어도 일부의 상기 화이트너는 상기 내부 코어의 외부 표면에 분포되며, 그리고
    여기서, 상기 고분자 바인더는 각각의 상기 응집체 입자의 성분들을 함께 결합시키는, 흡연 물품용 래퍼.

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