KR20170058918A - 에어로졸 발생 반제품을 제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

에어로졸 발생 반제품을 제조하기 위한 방법 및 장치는 실질적으로 원통형 세그먼트들을 길이방향의 제1 운동 경로를 따라 결합하는 단계를 포함하고 있다. 다음의 단계들이 제1 운동 경로를 따라 수행된다: 적어도 3개의 상이한 세그먼트의 스트림을 제1 운동 경로를 따라 공급하여, 교번하는 순서로 적어도 3개의 상이한 세그먼트를 배열하는 단계, 적어도 3개의 상이한 세그먼트의 스트림을 시트 물질로 포장하여 무한한 세그먼트들의 로드를 형성하는 단계, 및 무한한 세그먼트들의 로드를 절단해서, 무한한 세그먼트들의 로드를 포장된 세그먼트 로드들로 분리하는 단계. 본 방법은 포장된 세그먼트 로드들을 제2 운동 경로를 따라 처리하는 단계를 또한 포함하고 있으며, 여기서 다음의 단계들이 제2 운동 경로를 따라 수행된다: 포장된 세그먼트 로드들을 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들 내에 수용하는 단계, 여기서 제1 운동 경로의 말단이 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들의 길이방향 축과 정렬된다.

Description

에어로졸 발생 반제품을 제조하기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for manufacturing aerosol-generating semi-finished products}

본 발명은 실질적으로 원통형의 에어로졸 발생 반제품, 특히 2배의 에어로졸 발생 제품을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

에어로졸 발생 물품은 수개의 상이한 세그먼트로부터 조립된다. 에어로졸 발생 물품을 제조하기 위해서, 세그먼트들은 전형적으로 결합되어 무한한 세그먼트들의 로드를 형성한다. 무한한 로드는 차후에 절단되고 절단된 로드 부분들이 또 다른 세그먼트들, 예를 들어 마우스피스들과 결합된다. 예를 들면, WO2013/164124에서는, 3개의 세그먼트의 반복적인 시리즈가 무한한 로드 내에 배열된다. 그런 다음, 무한한 로드가 개별 로드 형상 물품들로 절단된다. WO2013/164124에 개시된 방법은 로드 형상 물품이 제2의 이중 길이 로드 형상 물품과 함께 배열되도록 하기 위해 모든 다른 로드 형상 물품의 방향전환을 필요로 한다. 이러한 방향전환 단계는 고속 기계 내에 공간을 필요로 하며 로드 형상 물품의 오배치 위험 또는 로드 형상 물품을 손상시킬 위험이 있다. 또한, 상기 방법은 수개의 상이한 운동 경로를 포함하고, 여기서 물품의 이동 방향은 후속하는 운동 경로들 사이에서 변경된다.

따라서, 높은 생산 속도로 에어로졸 발생 반제품을 제조하기 위한 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 에어로졸 발생 반제품을 제조하기 위한 방법이 제공되며, 여기서 반제품은 실질적으로 원통형이다. 상기 방법은 길이방향 축을 갖는 실질적으로 원통형 세그먼트들을 길이방향의 제1 운동 경로를 따라 말단 대 말단 관계로 결합하는 단계를 포함하고 있다. 이에 따라, 다음의 단계들, 즉 적어도 3개의 상이한 세그먼트의 스트림을 제1 운동 경로를 따라 공급하여, 말단 대 말단 관계로 그리고 교번하는 순서로 적어도 3개의 상이한 세그먼트를 배열하는 단계; 적어도 3개의 상이한 세그먼트의 스트림을 시트 물질로 포장하여 무한한 세그먼트들의 로드를 형성하는 단계; 및 무한한 세그먼트들의 로드를 절단해서, 무한한 세그먼트들의 로드를 포장된 세그먼트 로드들로 분리하는 단계가 제1 운동 경로를 따라 수행된다. 상기 방법은 포장된 세그먼트 로드들을 제2 운동 경로를 따라 처리하는 단계를 또한 포함하고 있다. 이에 따라, 다음의 단계, 즉 포장된 세그먼트 로드들을 결합기로부터 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들 내에 수용하는 단계가 제2 운동 경로를 따라 수행되고, 여기서 제1 운동 경로의 말단이 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들의 길이방향 축과 정렬된다. 무한한 세그먼트들의 로드 내의 세그먼트들의 길이방향 축은 제1 운동 경로의 이동방향과 평행하게 배열되고, 포장된 세그먼트 로드들 내의 세그먼트들의 길이방향 축은 제2 운동 경로의 이동 방향에 수직으로 배열된다.

도 1은 제조 공정을 개략적으로 보여주고 있으며;
도 2는 결합기에 제조된 세그먼트 로드의 단면을 보여주고 있으며;
도 3은 본 발명에 따른 장치에 제조된 이중 제품을 보여주고 있으며;
도 4는 도 4에 도시된 바와 같이 이중 제품으로 제조된 단일 제품을 보여주고 있으며;
도 5는 제조 공정의 다른 구현예를 개략적으로 보여주고 있다.

바람직하게는, 반제품들은 이중 제품들, 즉 단일 제품의 2배의 길이를 갖는 제품들이다. 그러나, 본원에서 사용되는 바와 같이 반제품들은 또한 무한한 세그먼트들의 로드를 절단하여 생성되는 포장된 세그먼트 로드들뿐만 아니라 무한한 세그먼트들의 로드의 절단 및 이중 제품의 제조 후에 제조되는 임의의 중간 제품들일 수도 있다.

본 발명에 따른 방법의 일부 구현예에서, 상기 방법은 제2 운동 경로를 따라 다음의 추가 단계들, 즉 포장된 세그먼트 로드를 절단하여 포장된 세그먼트 로드를 2개의 부분으로 분할하는 단계; 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분을 절단된 포장된 세그먼트 로드들의 세그먼트들의 길이방향 축을 따라 분리하는 단계; 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분 사이에 추가 세그먼트를 공급하고 삽입하는 단계; 및 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분 및 삽입된 추가 세그먼트를 티핑 물질로 포장하여 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분 및 삽입된 추가 세그먼트의 2개의 부분을 결합하여 이중 제품을 형성하는 단계를 수행하는 것을 더 포함하고 있다.

길이방향, 바람직하게는 실질적으로 직선의 제1 운동 경로의 말단 및 제2 운동 경로의 시작단을 직접 중첩시킴으로써, 반제품 및 이중 제품은 하나의 연속적인 공정으로 제조될 수 있다. 제1 운동 경로가 결합기 내에 배열되고 제2 운동 경로가 티핑 장치 내에 배열되는 경우, 결합기 및 티핑 장치는 서로 연결된다. 바람직하게는, 결합기 및 티핑 장치는 서로 가로방향으로 배열되어 티핑 장치 내의 제2 운동 경로가 결합기 내의 운동 경로에 수직으로 배열된다. 이에 따라, 무한한 세그먼트들의 로드뿐만 아니라 반제품들 및 최종 제품 내의 세그먼트들의 축은 항상 서로 평행하다. 세그먼트들의 방향전환은 필요하지 않다. 티핑 장치에서, 분리 운동은 절단된 포장된 세그먼트 로드의 이동 방향에 수직일 수 있다. 이 분리 운동 동안, 바람직하게는 절단된 포장된 세그먼트 로드는 각각의 분리 드럼의 세로 홈 내에 배열된다. 이 분리 운동 다음에는, 세그먼트들이 운반되는 하나의 운동 경로만이 티핑 장치 내에 존재한다. 또한, 티핑 장치 내의 반제품들 또는 그들의 부분들에 대한 이송도 필요하지 않다. 따라서, 취급 시 물체들을 소실하거나 손상시킬 위험이 티핑 장치에서 상당히 감소된다. 물체들을 방향전환하기 위한 장비는 필요하지 않고 이러한 공정 단계들을 위한 제조 시간 또는 공간이 절약될 수 있다. 세그먼트들 및 이들로부터 형성된 임의의 반제품들은 세그먼트들이 결합되는 순간부터 세그먼트들이 티핑 장치의 말단에 도달할 때까지 그들의 정렬을 유지한다. 세그먼트들은 순 병진 운동을 수행하고 회전하지 않는다.

또한, 결합기로부터 티핑 장치로의 이송을 포함하는 결합기 및 티핑 장치에서, 반제품들은 개별적인 제품 흐름에 따라 처리된다. 개별 제품 흐름에서, 개별 제품에 걸친 제어는 제조 및 처리 라인에서의 임의의 스테이지에서 주어진다. 예를 들면, 제품의 위치 및 정렬은 언제나 알려져 있다. 이는, 예를 들면 처리 라인에서의 한 위치에만 단일 방출 장치를 제공할 수 있게 한다. 규격 요건을 충족시키지 못하는 물체를 검출하는 검출 수단은, 예를 들면 전체 처리 라인을 따라 배열될 수도 있다. 개별 제품 흐름으로 인해, 폐기될 물체는 가상으로 마킹되어 방출 장치에 의해 더욱 하측에서 폐기될 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 결합기 또는 티핑 장치 또는 다른 장치의 요소들, 또는 요소들의 일부분의 상대 위치를 설명하는데 사용되었을 때 용어 ‘상류’ 및 ‘하류’는 복수의 반제품 또는 단일 제품이 제조 및 이송 공정 동안에 이동하는 방향을 지칭한다. 즉, 반제품 또는 단일 제품은 상류 말단으로부터 하류 말단으로 하류 방향으로 이동한다.

각 제품에 대한 이러한 제어 또는 국부화는, 예를 들어 제품의 대량 흐름에서 사용될 수 없다. 대량 흐름에서, 제품들은 일반적인 이동 방향을 따라 운반된다. 따라서, 대량 흐름 내의 개별 제품들의 정확한 위치는 알려지지 않는다. 제품의 대량 흐름은, 예를 들면 보관 또는 버퍼링 시스템 또는 공급 저장부에서 알려져 있다.

교번하는 방식으로, 즉 직렬 및 역방향 직렬 방식으로 무한한 세그먼트들의 로드 내의 세그먼트들을 특정 배열하는 것은 본 발명에 따른 장치에서 제조되는 세그먼트, 포장된 세그먼트 로드들, 이중 제품 또는 임의의 다른 반제품 중 어느 것도 방향전환 단계를 필요로 하지 않으면서 연속적인 제조 공정으로 이중 제품들을 제조할 수 있게 한다.

균일한 최종 제품들이 방향전환 단계의 필요 없이 연속적인 공정으로 제조될 수 있다. 최종 제품들을 제조하기 위해서, 상기 방법은 이중 제품 내에 배열된 추가 세그먼트를 절단하여, 추가 세그먼트를 분할하고 단일 제품들을 형성하는 단계를 더 포함하고 있다. 여기서, 이중 길이 세그먼트는 2개의 단일 길이 세그먼트들로 절단되어 이중 제품으로부터 2개의 최종 제품을 형성한다.

용어 “교번하는 순서(alternating order)”는 직렬의 세그먼트들 및 역방향 직렬의 세그먼트들이 교대로 배열되는, 세그먼트들의 직렬 및 역방향 직렬 순서를 포함하는 것으로 이해된다. 세그먼트들은 교번하는 오름차순 및 내림차순으로 배열될 것이고, 여기서 바람직하게는 상이한 세그먼트들만이 서로 옆에 배열된다. 예를 들면, 3개의 상이한 세그먼트들 A, B 및 C는, 예를 들어 ABCBABCBABCB…를 형성하도록 오름차순 및 내림차순으로 배열된다. 일반적으로, 세그먼트들의 스트림은 이 스트림 내의 상이한 세그먼트들의 수량보다 적어도 1개 이상의 주기의 배열순서를 가질 수 있다. 예를 들면, 세그먼트들의 스트림이 3개의 상이한 세그먼트를 결합하여 이루어지는 경우, 주기는 4개의 상이한 세그먼트의 배열순서, 예를 들어 ABCB-ABCB-ABCB…일 수 있다. 예를 들면, 세그먼트들의 스트림이 4개의 세그먼트를 결합하여 이루어지는 경우, 주기는 5개의 세그먼트의 배열순서, 예를 들어 ABCDCB-ABCDCB-ABCDB…일 수 있다. 이들 예에서, 세그먼트들의 직렬은 ABC(D)이고 역방향 직렬은 (D)CBA이며, 여기서 직렬의 최종 세그먼트는 동시에 역방향 직렬의 제1 세그먼트이고 그 반대도 마찬가지이다. 대안적인 구현예에서, 직렬의 최종 세그먼트 및 역방향 직렬의 제1 세그먼트는 일치하는 세그먼트일 수 있지만 동일한 세그먼트는 아닐 수도 있고, 예를 들면 ABCCBAABCCBA… 또는 ABCCBABCCBA…일 수 있다. 이들 구현예에서, 세그먼트들의 스트림을 포장하여 형성된 무한한 로드는 일치하는 세그먼트들 사이에서 절단되어 포장된 세그먼트 로드들을 형성할 수 있다.

용어 “실질적으로 직선인 제1 운동 경로”는 본 명세서에서 경로 내에 작은 휨이나 경사를 포함한 직선인 운동 경로를 설명하는데 사용된다. 하지만, 작은 휨이나 경사는 바람직하게는 정확히 직선 경로에서 20% 이탈을 초과하지 않는다.

용어 “실질적으로 원통형”은 본 명세서에서 그들의 길이를 따라 실질적으로 일정한 단면을 갖는 반제품 및 세그먼트를 설명하는데 사용되며, 예를 들면 원형 또는 타원형 단면을 갖는 실린더를 포함하고 있다. 반제품 및 세그먼트는, 예를 들면 원형 또는 타원형 단면을 갖는 로드 형상일 수도 있다.

용어”세그먼트(segment)”는, 구획된 경계들을 갖는 세그먼트들의 스트림의 요소를 지칭하는데 사용된다. 개별 세그먼트들은, 반경방향 연장부(radial extension)보다 큰 길이방향 연장부를 가질 수도 있다. 세그먼트들은 실질적으로 원형인 단면을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 세그먼트들의 스트림의 세그먼트들은 상이한 유연성, 상이한 경도, 상이한 압축성, 상이한 중량, 상이한 형상, 상이한 길이, 상이한 구조, 상이한 재료 특성, 상이한 흡인 저항 또는 상이한 여과 특성 중 적어도 하나를 가지고 있다. 세그먼트들의 스트림의 세그먼트들은 예를 들어 절단 가능할 수도 있고 절단 가능하지 않을 수도 있다. 바람직하게는, 세그먼트들의 스트림의 불균일 특성이 세그먼트들의 스트림의 길이를 따라 또는 하나 또는 수 개의 세그먼트들의 길이를 따라 발견된다. 예를 들어, 불균일 견고성(firmness)이 캡슐을 포함하고 있는 필터 토우로 만들어진 필터 요소에 있을 수도 있다. 세그먼트들은 예를 들어 동심원 또는 비-동심원 배치일 수도 있다. 바람직하게는, 세그먼트 조립체의 세그먼트들은, 예를 들어 탄소질 또는 세라믹 물질, 판지 물질, 종이 물질, 금속, 필터 토우, 폴리락트산, 담배 또는 담배 함유 물질, 식물 잎 물질 또는 이들의 조합과 같은 상이한 물질로 만들어지거나, 포함하고 있다. 세그먼트는 플러그의 길이와 같거나 그 길이의 여러 배인 길이를 가질 수도 있다. 여기서 '플러그'는 최종 제품에서와 같이 단일 길이 세그먼트이다.

본 발명에 따른 방법의 일 측면에 따르면, 무한한 세그먼트들의 로드를 절단하는 단계는 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 제1 세그먼트를 절단하는 것을 포함하고 있다. 본 발명에 따른 방법의 다른 측면에 따르면, 포장된 세그먼트 로드를 절단하는 단계는 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 제2 세그먼트를 절단하는 것을 포함하고 있다.

결합기 내의 무한한 로드는 티핑 장치의 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들 내로 개별적으로 이송될 수 있는 별개의 로드 요소들로 절단된다. 이는 2개의 세그먼트 사이에서 로드를 절단하여 또는 세그먼트를 따라 소정의 위치에서 로드를 절단하여 행해질 수 있다.

바람직하게는, 결합기 내의 무한한 로드는 세그먼트를 절단하여 분할된다. 이에 따라, 하나보다 많은, 바람직하게는 2개의 포장된 세그먼트 로드 또는 장래의 단일 제품들을 위한 세그먼트들이 하나의 최종 절단 단계에 의해 생성될 수 있다. 또한, 하나의 공급 단계로, 즉 하나의 세그먼트의 공급으로, 수개의 플러그를 위한 물질이 세그먼트들의 스트림에 제공될 수 있다. 또한, 세그먼트의 절단은 보다 큰 제조 공차를 허용한다. 이는 무한한 로드가 절단될 필요가 있는 경우에 유리할 수 있다. 기본적으로 세그먼트들 사이를 절단할 때에 사용할 수 있는 공차는 없다. 또한, 절단이 2개의 세그먼트 사이에서 수행되어야 할 때, 세그먼트들, 예를 들어 강성 또는 취성 세그먼트들을 손상시키지 않게 하기 위해서 더욱 주의를 기울일 수 있어야 한다.

이것은 티핑 장치 내의 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 제2 세그먼트의 절단에 대해서도 적용된다. 또한, 이 절단 단계 동안, 하나의 단일 세그먼트만이 제1 운동 경로 상에 공급되어야 한다. 처음 하나의 세그먼트는 적어도 2개의 장래 제품에 기여한다.

에어로졸 발생 제품에서는 일반적으로 압축률이 다른 세그먼트들이 사용된다. 세그먼트의 스트림은 연성 세그먼트 옆에 배치될 수도 있는 강성 세그먼트를 포함할 수도 있다. 일부 세그먼트는 긁히거나 변형되거나 그렇지 않으면 부주의하게 손상되지 않도록 하기 위해서 강하게 힘을 가하거나 압축해서는 안된다. 이러한 세그먼트는 예를 들어 강성 세그먼트 또는 소성 변형 가능한 세그먼트일 수도 있다. 다른 세그먼트들은 세그먼트들의 스트림에서 제 위치에 유지시키기 위해서 힘을 가하거나 압축될 필요가 없을 수도 있다.

바람직하게는, 적어도 하나의 세그먼트는 강성 세그먼트이다. 바람직하게는, 적어도 세 개의 상이한 세그먼트들 중 적어도 하나의 세그먼트는 강성 세그먼트이다. 강성 세그먼트는 바람직하게 약 10 뉴톤/1.5mm 보다 높고, 바람직하게는 약 100 뉴톤/1.5mm 보다 작은 압축성을 갖는다. 바람직하게는, 세그먼트들 중 적어도 하나의 압축성은 약 20 뉴톤/1.5 mm과 약 100 뉴톤/1.5 mm 사이이며, 더욱 바람직하게는, 약 50 뉴톤/1.5 mm과 약 100 뉴톤/1.5 mm 사이이다.

일부 구현예에서, 강성 세그먼트는 잘 부러지고, 예를 들어 세라믹 세그먼트 또는 탄소질 세그먼트와 같이 전혀 압축되지 않을 것인데, 그 세그먼트는 그 대신 산산이 부서질 것이다. 그러한 구현예에서, 세그먼트가 압축되기보다는 부서질 것이므로, 압축성은 실질적으로 무한대이다(infinite).

강성 세그먼트는, 예를 들어 에어로졸 발생 기재 또는 필터 토우로 만든 필터 요소를 함유한 세그먼트와 같은, 적어도 부분적으로 유연성인 세그먼트에 비해, 압축시에 기본적으로 비-압축성이거나 비-유연성이다.

강성 세그먼트는 예를 들어 가연성 열원과 같은 열원일 수도 있다. 열원은 탄소질 또는 탄소계 열원, 즉 탄소 함유 열원 또는 예를 들어 적어도 50 건조 중량%의 탄소 함량을 갖는 탄소를 주로 포함하는 열원일 수도 있다. 열원 세그먼트의 길이는 약 6mm 내지 약 15mm, 바람직하게는 10mm 내지 약 12mm일 수도 있다. 열원 세그먼트의 외경은 약 5mm 내지 약 12mm, 예를 들어 7mm일 수도 있다.

강성 세그먼트는 예를 들어 중공 튜브 형태의 지지 요소일 수도 있다. 튜브는 초산 셀룰로오스 또는 판지 또는 둘 다를 포함할 수도 있으며 또는 이들로 이루어질 수도 있다. 지지 요소의 길이는 약 5mm 내지 약12 mm, 예를 들어 8mm일 수도 있다. 지지 요소 세그먼트의 외경은 약 5mm 내지 약 12mm, 예를 들어 약 5mm 내지 약 10mm 또는 약 6mm 내지 약 8mm, 예를 들어 7mm일 수도 있다.

바람직하게는, 적어도 하나의 세그먼트는 압축성 세그먼트이다. 바람직하게는, 세그먼트들의 스트림의 적어도 하나의 세그먼트는 압축성 세그먼트이다. 압축성 세그먼트는 예를 들어 에어로졸 냉각 세그먼트 또는 에어로졸 형성 기재일 수도 있다.

일부 구현예에서, 세그먼트의 압축성은, 예를 들어, 필터 물질에 분산된 캡슐을 포함하는, 필터 세그먼트에서, 천편일률적이지 않다. 그러한 경우에, 여과 물질이, 예를 들어 아세테이트 토우가 압축되면, 세그먼트는 처음에 쉽게 압축될 수도 있다. 그 후에, 캡슐에 도달하면, 압축성이 감소된다. 그 후에, 캡슐이 부서진 후, 압축성이 다시 증가된다.

에어로졸 발생 제품의 제조 방법에 따라, 무한한 세그먼트들의 로드를 형성하기 위한 세그먼트들이 최종 (단일) 길이로 세그먼트들의 스트림에 포함되어 있을 수도 있으며, 또는 단일 세그먼트 길이의 복수 배, 바람직하게는 두 배를 갖는 세그먼트 스트림으로 단일 제품에 포함되어 있을 수도 있다. 바람직하게는, 압축성 세그먼트는 세그먼트들의 스트림에 있을 때 복수 배 길이를 가지고 있으며 나중에 최종 제품에서 사용되는 바와 같이 단일 길이로 절단된다. 바람직하게는, 에어로졸 냉각 세그먼트 또는 에어로졸 형성 기재 또는 양쪽 유형의 세그먼트가 단일 길이의 복수 배로, 바람직하게는 복수 배 길이 세그먼트 또는 두 배 길이 세그먼트인 길이로 세그먼트들의 스트림에 포함되어 있다.

에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물들을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물들은 에어로졸 형성 기재를 가열하거나 연소하여 방출될 수도 있다. 가열이나 연소의 대안으로, 일부 경우에는 휘발성 화합물들은 화학 반응 또는 초음파와 같은 기계적 자극에 의해 방출될 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 고체 또는 액체일 수도 있고, 또는 고체 성분과 액체 성분 모두를 포함하고 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 담체나 지지부 상으로 흡착, 코팅, 침지, 또는 그렇지 않으면 로딩될 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 식물계 물질, 예를 들어 균질화된 식물계 물질을 포함할 수도 있다. 식물계 물질은 담배, 예를 들어 균질화된 담배 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물들을 함유하는 담배 함유 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 대안으로, 비-담배 함유 물질을 포함하고 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함하고 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 니코틴과 다른 첨가제 및 향미제와 같은 성분을 포함할 수도 있다. 바람직하게는 에어로졸 형성 기재는 캐스팅된(cast) 잎담배 같은 담배 시트이다. 캐스팅된(cast) 잎담배는, 담배 입자, 섬유 입자, 에어로졸 형성제, 향미, 및 바인더를 포함하는 슬러리로부터 형성되어 있는 재구성된 담배의 형태이다. 담배 입자들은, 원하는 시트 두께와 캐스트 갭에 따라 바람직하게는 약 30-80㎛ 또는 약 100-250㎛의 순서로 입자 크기를 갖는 담배 가루의 형태일 수도 있다. 섬유 입자들은, 담배 줄기 재료, 대, 또는 기타 담배 식물 소재, 및 기타 셀룰로오스계 섬유, 예컨대, 리그닌 함량이 적은 목질 섬유를 포함하고 있을 수도 있다. 섬유 입자는, 낮은 함유율, 예를 들어 약 2 내지 15%의 함유율 대비 캐스트 잎에 대해 충분한 인장 강도를 생성하고자 하는 요구에 기초하여 선택될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 식물 섬유 같은 섬유들을 전술한 섬유들과 함께 또는 대안으로 삼 및 대나무와 함께 사용할 수도 있다.

에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 주름진 균질화 담배의 시트들을 포함하고 있는 에어로졸 형성 기재들은 당 기술분야에 공지된 방법들, 예를 들면 국제특허출원 WO 2012/164009 A2에 개시된 방법들에 의해 제조될 수도 있다.

캐스팅된 잎담배를 형성하는 슬러리에 에어로졸 형성제(aerosol former)가 첨가될 수도 있다. 기능적으로, 에어로졸 형성제는 캐스팅된 잎담배가 담배 제품에서 사용되며 에어로졸 형성제가 증발 온도를 초과하여 가열되는 경우 에어로졸의 니코틴 또는 향미 또는 니코틴과 향미 둘 다 전달을 용이하게 하는 온도 범위 내에서 증발될 수 있어야 한다. 에어로졸 형성제는, 바람직하게는 실온에서 또는 대략 실온에서 캐스팅된 잎담배에 있어서 화학적으로 안정적이며 본질적으로 정지된 상태를 유지하지만 예를 들어 40-450℃의 고온에서 증발될 수 있는 능력에 기초하여 선택된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 에어로졸(aerosol)이라는 용어는, 고체 또는 액체 입자들 및 기상을 포함하고 있는 콜로이드를 가리킨다. 에어로졸은, 고체 입자들과 기상으로 이루어진 고체 에어로졸 또는 액체 입자들과 기상으로 이루어진 액체 에어로졸일 수도 있다. 에어로졸은 기상의 고체 입자와 액체 입자 모두를 포함하고 있을 수도 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 가스와 증기 모두는 기체로 간주한다.

에어로졸 에어로졸 발생 기재는 건조 중량 기준으로 약 5% 내지 약 30%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수도 있다. 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 건조 중량 기준으로 대략 20%의 에어로졸 형성제 함량을 가지고 있다.

바람직하게는, 에어로졸 형성제는, 극성을 갖고, 습윤제로서 기능할 수도 있으며, 이는 캐스팅된 잎담배의 원하는 범위 내에서 습기를 유지하는 데 일조할 수도 있다. 바람직하게는, 캐스팅된 잎담배의 습윤제 함량은 15% 내지 35% 범위이다.

에어로졸 형성제는, 폴리올, 글리콜 에테르, 폴리올 에스테르, 에스테르, 지방산 및 일가 알코올, 예컨대 멘톨로부터 선택될 수도 있으며, 다가 알코올, 예컨대 프로필렌 글리콜; 글리세린, 에리트리톨, 1,3-부틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 트리에틸 시트레이트, 프로필렌 카르보네이트, 에틸 라우레이트, 트리아세틴, 메소-에리트리톨, 디아세틴 혼합물, 디에틸 수베레이트, 트리에틸 시트레이트, 벤질 벤조에이트, 벤질 페닐 아세테이트, 에틸 바닐레이트, 트리부티린, 라우릴 아세테이트, 라우르산, 미리스트산, 및 프로필렌 글리콜인 화합물들 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.

하나 이상의 에어로졸 형성제가 결합되어, 결합된 에어로졸 형성제의 하나 이상의 특성을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 트리아세틴은, 글리세린의 습윤 특성들과 활성 성분들을 전달하는 트리아세틴의 능력을 이용하도록 글리세린 및 물과 결합될 수도 있다.

에어로졸 형성 기재 세그먼트의 길이는 약 5mm 내지 약 16mm, 바람직하게는 약 8mm 내지 약 14mm, 바람직하게는 예를 들어 12mm일 수도 있다. 따라서, 이중 길이 에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 약 16mm 내지 32mm, 바람직하게는 24mm의 길이를 갖는다. 에어로졸 형성 기재의 외경은 적어도 5mm일 수도 있고, 약 5mm 내지 약 12mm, 예를 들어 약 5mm 내지 약 10mm 또는 약 6mm 내지 약 8mm일 수도 있다. 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 7.2mm +/- 10%의 외경을 가지고 있다.

담배 캐스팅된 잎은 바람직하게는 권축되고 주름지고 및/또는 접혀서 로드 모양의 세그먼트를 형성한다. 캐스팅된 잎 물질은 점착성이 있고 소성 변형이 일어나는 경향이 있다. 캐스팅된 잎 세그먼트 상에 압력이 가해지면, 세그먼트는 의도된, 예를 들어 원형 형상으로부터 비가역적으로 이탈하는 경향이 있다.

에어로졸 냉각 세그먼트는 에어로졸 발생 물품의 구성요소일 수도 있으며 에어로졸 형성 기재의 하류에 위치한 최종 제품에 있다. 사용시, 에어로졸 형성 기재로부터 방출된 휘발성 화합물들에 의해 형성된 에어로졸이 에어로졸 냉각 세그먼트를 통과한다. 에어로졸은 냉각 물질과의 접촉을 통해 내부에서 냉각된다. 에어로졸 냉각 세그먼트는 바람직하게는 에어로졸 형성 기재와 마우스피스 사이에 위치한다. 바람직하게는, 에어로졸 냉각 세그먼트는 큰 표면적을 갖지만, 낮은 압력 강하를 야기한다. 높은 압력 강하를 일으키는 필터 및 기타 마우스피스, 예를 들어 섬유 다발로 형성된 필터는, 에어로졸 냉각 세그먼트인 것으로 간주되지 않는다. 팽창실 및 지지 요소와 같은 챔버 및 공동도 에어로졸 냉각 세그먼트인 것으로 간주되지 않는다. 에어로졸 냉각 세그먼트는 바람직하게는 길이방향으로 50% 보다 큰 다공성을 갖는다. 에어로졸 냉각 요소를 통한 기류 경로는 바람직하게는 비교적 억제되지 않는다. 에어로졸 냉각 세그먼트는 주름진 시트 또는 권축되고 주름진 시트일 수도 있다. 에어로졸 냉각 세그먼트는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA), 초산 셀룰로오스(CA), 및 알루미늄 호일 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 시트 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 냉각 세그먼트는 바람직하게는 PLA 시트를 포함할 수도 있으며, 더욱 바람직하게는 권축되고 주름진 PLA 시트를 포함할 수도 있다. 에어로졸 냉각 세그먼트는 약 10㎛ 내지 약 250㎛, 예컨대 약 50㎛의 두께를 갖는 시트로 형성될 수도 있다. 에어로졸 냉각 세그먼트는 약 150mm와 약 250mm 사이의 폭을 갖는 주름진 시트로부터 형성될 수도 있다. 에어로졸 냉각 세그먼트는 mm 길이 당 약 300mm² 내지 mm 길이 당 약 1000mm² 또는 mg 중량 당 약 10 mm² 내지 mg 중량 약 100 mm²의 비표면적을 가질 수도 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 mg 당 약 35mm²의 비표면적을 갖는 주름진 물질의 시트로 형성될 수도 있다. 에어로졸 냉각 세그먼트는 약 5mm 내지 약 10mm, 예를 들면 약 7mm의 외경을 가질 수도 있다. 단일 제품 내의 에어로졸 냉각 세그먼트, 에어로졸 냉각 플러그는 약 7mm 내지 약 28mm, 예를 들면 약 18mm의 길이를 가질 수도 있다. 따라서, 이중 길이 에어로졸 냉각 세그먼트는 바람직하게는 약 14mm 내지 56mm, 바람직하게는 36mm의 길이를 갖는다. 에어로졸 냉각 세그먼트의 외경은 약 5mm 내지 약 12mm, 예를 들어 7mm일 수도 있다.

한 세그먼트의 압축성은, 그 세그먼트가 실질적으로 평탄한 지지 면 위에 놓여지고, 100mm/분의 속도로 움직이는, 평탄한 12 mm 곡면을 가지는 헤드를 사용하여 세그먼트의 한 면 상에서 아래 방향으로 힘을 가하는 압축 테스트로 측정될 수 있다. 그러한 테스트를 수행하기에 적합한 장치는 FMT-310 Force Tester of Alluris GmbH이다. 테스트하기에 앞서, 세그먼트는, 압축 테스트를 하기 전에, 섭씨 22도의 온도에서, 55 퍼센트의 상대 습도하에 24 시간 동안 상태 조절된다(conditioned). 그 테스트는 삽입물(insert)이 1.5mm 압축될 때까지 계속된다. 이 지점에서의 힘(뉴톤)이 압축성이다. 만일 테스트가 1.5mm 압축까지 계속될 수 없으면, 그 힘은 1.5mm로 정규화될 수 있다. 바꾸어 말하면, 만일 최대 압축력이 28 뉴톤이고, 이러한 최대 압축에서 압축이 1.4mm이면, 압축성에 대해 보고된 값은 30 뉴톤/ 1.5mm (1.4로 나누고 1.5로 곱한 28 뉴톤)일 것이다.

세그먼트들의 스트림의 세그먼트는 마우스피스일 수도 있다. 마우스피스는 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 장치의 하류 방향에서 마지막 세그먼트이다. 소비자는 마우스피스를 접촉해서 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 장치에 의해 발생된 에어로졸을 마우스피스를 통해 소비자에게 전달한다. 따라서, 마우스피스는 에어로졸 형성 기재의 하류에 배치되어 있다. 마우스피스는 필터를 포함하고 있을 수도 있다. 필터는 낮은 미립자 여과 효율 또는 매우 낮은 미립자 여과 효율을 가질 수도 있다. 필터는 에어로졸 발생 물품의 하류 말단에 위치할 수도 있다. 필터는 에어로졸 형성 기재로부터 길이방향으로 이격될 수도 있다. 필터는 초산 셀룰로오스 필터 플러그일 수도 있다.

마우스피스는 약 5mm 내지 약 10mm, 예를 들어 약 6mm 내지 약 8mm의 외경을 가질 수도 있다. 바람직한 구현예에서, 마우스피스는 7.2mm +/- 10%의 외경을 가지고 있다. 마우스피스는 약 5mm 내지 약 20mm의 길이를 가질 수도 있으며, 바람직하게는 약 5mm 내지 약 14mm의 길이를 갖는다. 바람직한 구현예에서, 마우스피스는 대략 7mm의 길이를 가지고 있다.

지지 요소 및 에어로졸 냉각 세그먼트와 같이, 마우스피스의 상류에 있는 에어로졸 발생 기재 및 기타 세그먼트는 외부 래퍼에 의해 둘러싸여 있다. 외부 래퍼는 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합으로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 외부 래퍼는 궐련 종이(cigarette paper)이다.

단일 제품은 약 40mm와 약 50mm 사이, 예를 들면 약 45mm의 총 길이를 가질 수도 있다.

세그먼트들의 스트림의 세그먼트는 또한 2개의 연속 세그먼트 사이에 배열된 공극 또는 공동일 수도 있다. 여기서, 공극은 포장 물질 조각으로 포장될 때에 공동을 형성하는 물질이 없는 것이다. 공동 또는 공극은 예를 들면 에어로졸 발생 제품 내의 에어로졸을 팽창시키는데 일조하거나 에어로졸 발생 물품의 길이를 최종 제품의 원하는 길이에 적합하게 하는 역할을 할 수도 있다. 공동 또는 공극에 의해, 이러한 것이 에어로졸 발생 물품의 흡인 저항(RTD)을 제한함이 없이 또는 현저히 제한함이 없이 행해질 수도 있다.

일부 구현예에서, 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 하나는 에어로졸 형성 기재이다.

일부 구현예에서, 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 하나는 에어로졸 냉각 세그먼트이다.

일부 구현예에서, 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 하나는 지지 요소이다.

일부 구현예에서, 추가 세그먼트는 바람직하게는 필터를 포함하고 있는, 마우스피스이다.

본 발명에 따른 방법의 한 측면에서, 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 2개는 이중 길이 세그먼트이다. 바람직하게는, 무한한 세그먼트들의 로드에서, 이중 길이 세그먼트는 적어도 하나의 단일 길이 세그먼트에 의해 분리되어 있다. 이러한 분리하는 단일 길이 세그먼트는 예를 들어 지지 요소일 수도 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 측면에서, 무한한 세그먼트들의 로드는 에어로졸 형성 기재, 지지 요소, 에어로졸 냉각 세그먼트의 배열순서를 포함하고 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 담배 함유 기재이다. 바람직하게는, 지지 요소는 중공 초산 튜브이고, 에어로졸 형성 기재에 생성된 에어로졸을 위한 팽창실의 기능을 가지고 있다. 바람직하게는, 에어로졸 냉각 세그먼트는 권축된 또는 주름진 또는 권축되고 주름진 폴리락트산 시트로 이루어진 것이다. 상기 배열순서에서, 지지 요소는 에어로졸 형성 기재와 에어로졸 냉각 세그먼트 사이에 배치되어 있다. 배열순서는 추가 세그먼트로 보충될 수도 있다. 바람직하게는, 이러한 추가 세그먼트는 에어로졸 형성 기재와 에어로졸 냉각 세그먼트 사이에 배치되어 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 측면에 따르면, 상기 방법은 세그먼트의 절단 시 적어도 3개의 상이한 또는 추가 세그먼트 중 적어도 하나를 냉각하는 단계를 더 포함하고 있다. 바람직하게는, 냉각은 세그먼트를 절단하는 동안 또는 그 직후에 일어난다. 바람직하게는, 세그먼트를 함유하는 폴리락트산이 냉각된다. 냉각은, 절단될 물질이 이 물질을 절단할 때에 발생될 수 있는 열의 관점에서 예민한 경우에 특히 유리할 수 있다. 에어로졸 발생 물품들을 위한 세그먼트들에서 사용되는 물질의 예는 폴리락트산의 권축된 시트일 수 있다. 폴리락트산은 낮은 용융 온도를 갖는다. 세그먼트의 물질의 냉각은 물질의 부주의한 변경, 예를 들어 시트가 로드 내에서 주름질 때에 개별 시트들 또는 시트들 내부의 영역들의 융합을 방지할 수 있다. 냉각은 절단 블레이드를 냉각하거나 감열성(heat sensitive) 물질이 접촉하게 되는 물체들을 냉각하여 달성될 수 있다. 냉각은, 예를 들면 물질이 운반되는 지지부를 냉각하여 달성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 냉각은 냉각될 물질로 유도되는 냉각 기류를 제공하여 달성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 에어로졸 발생 반제품을 제조하기 위한 장치가 제공되며, 여기서 반제품은 실질적으로 원통형이다. 상기 장치는 길이방향의 제1 운동 경로를 따라 말단 대 말단 관계로 길이방향 축을 갖는 실질적으로 원통형 세그먼트들을 결합하기 위한 결합기를 포함하고 있다. 상기 장치는 포장된 세그먼트 로드들을 제2 운동 경로를 따라 처리하기 위한 티핑 장치를 더 포함하고 있다. 세그먼트들의 길이방향 축은 제1 운동 경로에 평행하게 배열되고, 포장된 세그먼트 로드들 내의 세그먼트들의 길이방향 축은 제2 운동 경로의 이동 방향에 수직으로 배열된다. 결합기는 제1 운동 경로를 따라 적어도 제1, 제2 및 제3 세그먼트의 스트림을 공급하기 위한 적어도 제1, 제2 및 제3 호퍼를 포함하고 있다. 적어도 제1, 제2 및 제3 세그먼트는 말단 대 말단 관계로 배열되고 적어도 제1, 제2 및 제3 세그먼트의 스트림 내에 교번하는 순서로 결합된다.

결합기는 적어도 제1, 제2 및 제3 세그먼트의 스트림을 시트 물질로 포장하여 무한한 세그먼트들의 로드를 연속적으로 형성하기 위한 래퍼를 더 포함하고 있다. 상기 결합기는 무한한 세그먼트들의 로드를 절단해서 무한한 세그먼트들의 로드를 포장된 세그먼트 로드들로 분리하기 위한 로드 절단 장치를 또한 포함하고 있다.

티핑 장치는 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들 내에 포장된 세그먼트 로드들을 수용하기 위한 세로 홈 형 수용 드럼을 포함하고 있다. 여기서, 제1 운동 경로의 말단은 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들의 길이방향 축으로 연장된다. 티핑 장치는 포장된 세그먼트 로드를 절단해서 포장된 세그먼트 로드를 2개의 부분으로 분할하기 위한 제품 절단 장치를 또한 포함하고 있다. 티핑 장치는 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분을 절단된 포장된 세그먼트 로드의 세그먼트들의 길이방향 축을 따라 분리하기 위한 분리 장치를 더 포함하고 있다. 본 발명에 따른 장치에서, 제품 절단 장치는 제2 운동 경로를 따라 분리 장치의 상류에 배열된다.

포장된 세그먼트 로드를 결합기로부터 티핑 장치의 수용 드럼의 세로 홈 내로 이송하는 것은 포장된 세그먼트 로드들을 길이방향의 운동 경로를 따라 직접 티핑 장치 내의 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들 내로 더욱 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 여기서, 세로 홈의 길이방향 축은 길이방향의 제1 운동 경로와 정렬된다. 그러나, 결합기로부터 세로 홈 내로의 이송은 또한 소위 “스파이더 기구(spider mechanism)”에 의해서도 수행될 수 있다. 스파이더 기구에 의해, 포장된 세그먼트 로드는 결합기로부터 스파이더 암에 의해 파지되고 티핑 장치 내의 수용 드럼의 세로 홈 내로 이송된다. 이에 따라, 스파이더 암은 실질적으로 타원형 또는 원형 운동을 수행한다. 그러나, 포장된 세그먼트 로드의 길이방향 축은 길이방향의 운동 경로에 평행하게 그리고 세로 홈들의 길이방향 축에 평행하게 배열되어 유지된다. 스파이더 기구의 실현은, 예를 들어 미국 특허 제5,327,803호에서 궐련에 대해 설명되어 있다.

본 발명에 따른 장치의 일 측면에 따르면, 티핑 장치는 절단 및 분리되어 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분 사이에 추가 세그먼트를 공급하고 삽입하기 위한 티핑 호퍼를 더 포함하고 있다. 티핑 장치는 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분과 삽입된 추가 세그먼트를 티핑 물질로 포장하여 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분과 삽입된 추가 세그먼트를 결합하여 이중 제품을 형성하기 위한 롤링 장치를 더 포함하고 있다.

바람직하게는, 로드 절단 장치는 적어도 제1, 제2 또는 제3 세그먼트 중 하나의 위치에서 무한한 로드를 절단해서 적어도 제1, 제2 또는 제3 세그먼트 중 하나를 분할한다. 바람직하게는, 로드 절단 장치는 적어도 제1, 제2 또는 제3 세그먼트 중 제2 세그먼트의 위치에서 포장된 세그먼트 로드를 절단해서 적어도 제1, 제2 또는 제3 세그먼트 중 제2 세그먼트를 분할한다.

바람직하게는, 적어도 제1, 제2 또는 제3 세그먼트 중 적어도 하나, 바람직하게는 제1, 제2 또는 제3 세그먼트 중 2개는 각각의 플러그의 길이보다도 2배의 길이를 갖는 이중 길이 세그먼트이다. 따라서, 각각의 호퍼 또는 호퍼들은 이중 길이 세그먼트를 수용하고 공급하기에 적합하다.

바람직하게는, 로드 절단 장치에 의해 하나의 이중 길이 세그먼트가 최종 제품에서의 각각의 세그먼트에 대응하는 2개의 플러그를 형성하는 절반 길이의 2개의 세그먼트로 절단된다.

본 발명에 따른 장치의 일 측면에서, 상기 장치는 로드 절단 장치, 제품 절단 장치, 및 최종 절단 장치 중 적어도 하나를 냉각하기 위한 냉각 수단을 더 포함하고 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 측면에 따르면, 상기 결합기는 제1 운동 경로를 따라 제4 세그먼트 또는 추가 세그먼트를 공급하기 위한 제4 호퍼 또는 잠재적인 추가 호퍼를 더 포함하고 있다. 바람직하게는, 제4 또는 추가 세그먼트는 단일 길이 세그먼트이다. 상이한 세그먼트들의 수량에 따라, 에어로졸 발생 제품은 제공될 수 있는 대응하는 수량의 호퍼들과 결합되어야 한다. 전형적으로, 에어로졸 발생 제품 내의 세그먼트들보다도 적은 호퍼들이 제공된다.

본 발명에 따른 장치의 다른 측면에 따르면, 상기 티핑 장치는 이중 제품 내에 배열된 추가 세그먼트를 절단해서 추가 세그먼트를 분할해서 단일 제품들을 형성하기 위한 최종 절단 장치를 더 포함하고 있다.

상기 장치의 이점 및 측면들은 본 발명에 따른 방법에 관해서 설명되어 있으므로, 반복 설명하지 않는다.

바람직하게는, 본원에 기재된 바와 같은 본 발명에 따른 방법 및 장치는 에어로졸 발생 물품의 제조에 사용된다.

본 발명의 추가 측면에 따르면, 본원에 기재된 바와 같은 방법으로 제조되는 에어로졸 발생 물품이 제공되어 있다.

본 발명은 다음과 같은 도면들에 의해 도시되어 있는 구현예들과 관련하여 자세히 설명된다.

도 1에서 결합기(5)와 인접 배치된 티핑 장치(6)에서의 처리 단계가 도시되어 있다.

에어로졸 발생 물품의 제조에 사용되는 물질의 제1 로드(10), 제2 로드(20) 및 제3 로드(30)가 각각의 절단 장치(15, 25, 35)로 공급되고 절단된다. 이렇게 절단된 제1, 제2 및 제3 세그먼트는 결합기(5)의 길이방향 운동 경로 상에서 말단-대-말단 관계로 공급된다.

도 2 내지 도 4에 도시된 구현예에서, 제1 및 제3 로드(10, 30)는 결합기(5)의 길이방향 운동 경로에 공급되기 전에 최종 플러그(1,3)의 길이의 2배의 길이를 갖는 이중 세그먼트(11, 33)로 절단된다. 제2 로드(20)는 길이방향 운동 경로에 공급되기 전에 단일 제품(777)의 플러그(2)의 길이를 직접 갖는 단일 세그먼트(2)로 절단된다.

세그먼트(11, 2, 33)는 세그먼트들의 스트림을 형성하고, 여기서 세그먼트들은 11,2,33,2,11,2,33,2,11…와 같이 교번하는 방식으로 배치되어 있다. 세그먼트의 축은 길이방향 운동 경로에 평행하게 배열된다. 포장재 시트(51), 예를 들어 궐련지가 접착제 공급기(52)로 접착제에 제공된다. 포장재 시트(51)는 결합기(5)의 길이방향 운동 경로를 따라 공급되어 안내된다. 세그먼트의 스트림은, 예를 들어 길이방향 운동 경로를 따라 제공된 각각의 부속 장치(garniture)에서, 포장재(51)로 감싸져 있다. 추가 접착제 공급기(53)는 포장재가 세그먼트들의 스트림 둘레에 완전히 감싸지기 전에 포장재(51)에 접착제 이음부를 부가한다. 그렇게 형성된 세그먼트들의 로드는 이제 결합기(5)의 길이방향 운동 경로의 말단에서 절단된다. 거기에서, 절단 선(100)(도 2 참조)에서 제1 세그먼트(11)를 절단하여 세그먼트들의 로드를 절단하는 로드 절단 장치(미도시함)가 제공된다. 제1 세그먼트(11)는 제1 세그먼트들의 2개의 절단된 부분이 플러그(1)에 대응하도록 반으로 절단된다. 이러한 무한한 세그먼트들의 로드의 절단에 의하여, 포장된 세그먼트 로드들(555)이 제조된다. 플러그(1)는 포장된 세그먼트 로드들(555)의 말단 세그먼트를 각각 형성한다. 포장된 세그먼트 로드들(555)은 이제 결합기(5)의 길이방향 운동 경로로부터 티핑 장치(6)의 수직 운동 경로로 전달된다.

이는 포장된 세그먼트 로드들을, 예를 들어 직선 운동으로 길이방향 운동 경로를 따라 티핑 장치 내의 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈 내로 더 이동시켜서 수행될 수도 있다. 여기서, 세로 홈의 길이방향 축은 길이방향의 제1 운운동 경로와 정렬된다. 결합기로부터 수용 드럼의 세로 홈 내로의 이송은 예를 들어 궐련 용 미국 특허 제5'327'803호에 기술된 스파이더 기구에 의해 수행될 수도 있다. 이어서 포장된 세그먼트 로드들은 결합기로부터 스파이더 암에 의해 파지되고 스파이더 암에 의해 티핑 장치 내 수용 드럼의 세로 홈 내로 이송된다. 세그먼트의 축은 결합기 및 티핑 장치에서 처리되고 있는 동안에 그들의 배향을 실질적으로 유지하기 때문에, 세그먼트의 축은 결합기(5)의 길이방향 운동 경로의 이동 방향에 평행하지만 티핑 장치(6)의 수직 운동 경로의 방향에 수직이다. 티핑 장치(6)는 각각의 운동 경로가 서로 직각이 되도록 결합기(5)에 수직으로 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 세그먼트의 축은 항상 동일한 방향으로 배향된다. 그러한 구현예가 하기 도 5에 보다 상세히 도시되어 있다.

티핑 장치(6)에서, 포장된 세그먼트 로드(555)는 절단 선(200)에서 제2 세그먼트(33)를 절단하여 분할된다. 이에 의해, 제2 세그먼트(33)는 세그먼트들의 2개의 절단된 부분들이 플러그(3)에 대응하도록 반으로 절단된다. 이렇게 절단된 포장된 세그먼트 로드(555)는 포장된 세그먼트 로드(555)의 길이방향 축을 따라 분리 장치(미도시함)에 의해 분리된다. 이렇게 절단되고 분리된 예비 포장된 세그먼트 로드(555) 사이의 공간에 제4 세그먼트(44)가 삽입된다. 제4 세그먼트는 또한 이중 길이 세그먼트이며, 티핑 장치(6)에 공급되는 제4 로드(40)로부터 각각의 절단 장치(45)로 절단된다. 티핑 페이퍼(60)의 연속 시트가 제공되어 절단 장치(65)에서 개별 티핑 래퍼 조각(64)으로 절단된다. 티핑 래퍼(64)의 조각은 절단된 예비 포장된 세그먼트 로드(555)의 두 부분의 주위 뿐만 아니라 제4 세그먼트(44) 둘레에 감겨져 있다. 따라서, 이들 요소들은 서로 결합되어 도 3에 도시된 바와 같이 이중 제품(666)을 형성한다.

추가적인 제조 공정 단계(7)에서, 이중 제품(666)은 절단 선(300)에서 제4 세그먼트(44)를 절단하여 반으로 절단된다. 이에 의해, 도 4에 도시된 바와 같은 2개의 단일 및 최종 제품(777)이 제조된다. 그런 다음 서로 다른 단일 제품은 모든 제품이 동일한 배향을 갖도록 돌려질 수도 있다. 이렇게 정렬되고 배향된 제품은 예를 들어 담배 물품 팩 속이나 보관 및 향후 포장을 위한 트레이 위에 직접 제품을 포장하기 위해 포장기(71)로 이송된다.

도 5에서, 단일 제품의 제조 공정은 결합기(5) 및 티핑 장치(6)가 서로 인접하여 배치되고 서로 수직인, 결합기(5) 및 티핑 장치(6)의 배열로 도시되어 있다. 결합기(5)에서의 직선 길이방향 운동 경로(500) 및 티핑 장치에서의 수직 운동 경로(600)는 또한 서로 수직하게 배치된다. 수직 운동 경로(600)는 길이방향 운동 경로(500)가 끝나는 곳에서 시작한다.

결합기(5)는 세 개의 상이한 세그먼트를 교대로 길이방향 운동 경로(500)에 공급하여 세그먼트들의 스트림을 형성하기 위한 3개의 호퍼(55, 56, 57)를 포함하고 있다. 그 후, 세그먼트들의 스트림은 래퍼(58)로 감싸져서 무한한 세그먼트들의 로드를 형성한다. 무한한 세그먼트들의 로드는 제어기(59)에서 제어된 다음 로드 절단 장치(101)에 의해 포장된 세그먼트 로드로 절단된다. 바람직하게는, 로드 절단 장치(101)는 길이방향 운동 경로(500)에 옆에 배치된 회전 나이프이다. 제어기(59)는 무한한 세그먼트들의 로드 내의 세그먼트들의 위치를 제어하기 위해 제공될 수도 있다. 예를 들어, 로드가 절단되어야 하는 정확한 위치를 결정하기 위해, 예를 들어 로드가 세그먼트들 사이에서 또는 세그먼트를 더 작은 세그먼트들로 분할하는 위치에서 정확하게 절단되는 것을 보장하기 위해서다. 그런 다음, 감겨진 세그먼트 로드는 각각 티핑 장치(6)의 세로 홈 형 수용 드럼(65)의 세로 홈 내로 전달된다. 길이방향 운동 경로(500)는 실질적으로 직선 경로이며, 여기서 세그먼트들 또는 세그먼트들의 스트림은 실질적으로 직선을 따라 안내된다. 제1 운동 경로(500)는 티핑 장치의 세로 홈 형 수용 드럼(65) 내로 연장되어 있다. 바람직하게는, 길이방향 운동 경로는 세로 홈 형 수용 드럼(65)의 세로 홈에 평행하게 배열되어서, 로드 절단 장치(101)에 의해 절단된 포장된 세그먼트 로드가 연속적인 직선 운동으로 길이방향 운동 경로를 따라 길이방향으로 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈 내로 전달될 수도 있다.

그럼 다음 포장된 세그먼트 로드는 예를 들어 회전 나이프를 포함하고 있는 제품 절단 장치(201)에 의해 세로 홈 형 수용 드럼(65) 상에서 절단된다. 절단된 포장된 세그먼트 로드의 두 부분은 분리 드럼(66)의 세로 홈 내에 배열되면서 분리된다. 호퍼(41)는 추가의 세그먼트, 바람직하게는 무한한 세그먼트들의 로드의 세그먼트들과 상이한 세그먼트를 절단된 포장된 세그먼트 로드의 두 부분 사이에 삽입한다. 바람직하게는, 추가의 세그먼트는 이중 길이 마우스피스이다. 절단된 포장된 세그먼트의 로드 두 부분 및 삽입된 추가 세그먼트는 티핑 물질, 예를 들어 종이 조각으로 티퍼(tipper, 67) 상에 티핑된다. 이렇게 결합된 세그먼트들은 이중 제품을 형성한다. 최종 절단 장치(301)에서, 이중 제품은 두 개의 단일 제품으로 절단된다.

도 1 내지 도 4에 기술된 바와 같은 공정 및 제품에 대한 예시적인 데이터는 다음과 같다:

길이가 120mm인 담배 로드(10)는 24mm 길이의 이중 세그먼트(11)로 절단된다. 이어서 이중 길이 세그먼트(11)는 12mm 길이의 최종 플러그(1)로 절단된다.

길이 96mm의 중공 초산 튜브 로드(20)는 길이 8mm의 플러그(2)로 절단된다.

길이가 144mm인 주름진 폴리락트산 시트의 로드(30)는 36mm 길이의 이중 세그먼트(33)로 절단된다. 이어서 이중 길이 세그먼트(33)는 18mm 길이의 최종 플러그(3)로 절단된다.

필터 로드(40)는 14mm 길이의 이중 길이 세그먼트(44)로 절단된다. 이어서 이중 길이 세그먼트(44)는 길이가 7mm인 최종 플러그(4)로 절단된다.

포장된 세그먼트의 로드(555)의 길이는 76mm이다. 이중 제품(66)의 길이는 90mm이다. 최종 제품(77)은 +/- 1mm 미만의 공차, 바람직하게는 +/- 0.5mm 이하의 공차를 갖는 45mm의 길이를 갖는다. 최종 제품의 직경은 약 7.2mm이다.

최종 제품은 일련의 담배 플러그(1), 중공 초산 튜브(2), 주름진 폴리락트산(PLA)(3) 및 마우스피스 플러그(4)로 만들어진다. 티핑 페이퍼(64)는 20mm의 길이를 가지며 마우스피스 플러그(4) 및 PLA 플러그(3)의 전체 길이를 덮고 있다.

포장된 세그먼트의 로드(555)에 대한 생산 속도는 380m/분의 길이방향 운동 경로를 따른 세그먼트 스트림의 이동 속도에서 약 5'000m/분일 수도 있다. 이중 제품(666)의 생산 속도는 약 5'000m/분일 수도 있어서 약 10'000개의 최종 제품(777)이 생산될 수도 있다.

1: 담배 플러그
2: 플러그,세그먼트,중공 초산 튜브
3: 플러그,폴리락트산(PLA)
4: 마우스피스 플러그
5: 결합기
6: 티핑 장치
7: 제조 공정 단계
10: 제1 로드
11,13: 이중 세그먼트
15,25,35: 절단 장치
20: 제2 로드
30: 제3 로드
33: 제2 세그먼트
40: 제4 로드
41: 호퍼
44: 제4 세그먼트
45: 절단 장치
51: 포장재 시트
52: 접착제 공급기
53: 추가 접착제 공급기
55,56,57: 호퍼
58: 래퍼
59: 제어기
60: 티핑 페이퍼
64: 티핑 래퍼
65: 절단 장치, 드럼
66: 이중 제품
67: 티퍼
71: 포장기
100,200,300: 절단 선
101: 로드 절단 장치
201: 제품 절단 장치
301: 최종 절단 장치
500: 운동 경로
555: 세그먼트 로드
600: 수직 운동 경로
666: 이중 제품
777: 단일 제품

Claims (19)

1. 실질적으로 원통형인 에어로졸 발생 반제품을 제조하기 위한 방법으로, 상기 방법은
   - 길이방향 축을 갖는 실질적으로 원통형 세그먼트들을 길이방향의 제1 운동 경로를 따라 말단 대 말단 관계로 결합하여, 상기 제1 운동 경로를 따라 하기 단계들을 수행하는 단계:
   - 상기 제1 운동 경로를 따라 적어도 3개의 상이한 세그먼트의 스트림을 공급하여, 상기 적어도 3개의 상이한 세그먼트를 말단 대 말단 관계로 그리고 교번하는 순서로 배열하는 단계;
   - 상기 적어도 3개의 상이한 세그먼트의 스트림을 시트 물질로 포장하여 무한한 세그먼트들의 로드를 형성하는 단계;
   - 상기 무한한 세그먼트들의 로드를 절단해서, 상기 무한한 세그먼트들의 로드를 포장된 세그먼트 로드들로 분리하는 단계;
   - 포장된 세그먼트 로드들을 제2 운동 경로를 따라 처리하여, 상기 제2 운동 경로를 따라 하기 단계들을 수행하는 단계:
   - 상기 포장된 세그먼트 로드들을 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들 내에 수용하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제1 운동 경로의 말단이 상기 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들의 길이방향 축과 정렬되어 있고;
   여기서 상기 무한한 세그먼트들의 로드 내의 세그먼트들의 길이방향 축은 상기 제1 운동 경로의 이동방향과 평행하게 배열되고, 여기서 상기 포장된 세그먼트 로드들 내의 세그먼트들의 길이방향 축은 상기 제2 운동 경로의 이동 방향에 수직으로 배열되어 있는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 운동 경로를 따라 하기 추가 단계들:
   - 상기 포장된 세그먼트 로드를 절단해서 상기 포장된 세그먼트 로드를 2개의 부분으로 분할하는 단계;
   - 상기 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분을 상기 절단된 포장된 세그먼트 로드의 세그먼트들의 길이방향 축을 따라 분리하는 단계;
   - 상기 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분 사이에 추가 세그먼트를 공급하고 삽입하는 단계;
   - 상기 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분 및 상기 삽입된 추가 세그먼트를 티핑 물질로 포장하여 상기 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분 및 상기 삽입된 추가 세그먼트를 결합하여 이중 제품을 형성하는 단계를 수행하는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무한한 세그먼트들의 로드를 절단하는 단계는 상기 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 제1 세그먼트를 절단하는 것을 포함하는, 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 포장된 세그먼트 로드를 절단하는 단계는 상기 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 제2 세그먼트를 절단하는 것을 포함하는, 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 세그먼트는 강성 세그먼트이고 적어도 하나의 다른 세그먼트는 압축성을 갖는, 방법.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이중 제품 내에 배열된 추가 세그먼트를 절단해서, 상기 추가 세그먼트를 분할하고 단일 제품들을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 하나는 에어로졸 형성 기재인, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 하나는 에어로졸 냉각 세그먼트인, 방법.
9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 세그먼트는 마우스피스인, 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 3개의 상이한 세그먼트 중 2개는 이중 길이 세그먼트인, 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무한한 세그먼트들의 로드는 에어로졸 형성 기재, 지지 요소 및 에어로졸 냉각 세그먼트의 배열순서를 포함하고, 여기서 상기 지지 요소는 상기 에어로졸 형성 기재와 상기 에어로졸 냉각 세그먼트 사이에 배치되어 있는, 방법.
12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 3개의 상이한 세그먼트 또는 상기 추가 세그먼트 중 적어도 하나를 냉각하는 단계를 더 포함하는, 방법.
13. 에어로졸 발생 반제품을 제조하기 위한 장치로, 여기서 상기 반제품은 실질적으로 원통형이되, 상기 장치는
    - 길이방향 축을 갖는 실질적으로 원통형 세그먼트들을 길이방향의 제1 운동 경로를 따라 말단 대 말단 관계로 결합하기 위한 결합기; 및
    - 포장된 세그먼트 로드들을 제2 운동 경로를 따라 처리하기 위한 티핑 장치를 포함하고,
    여기서 상기 세그먼트들의 길이방향 축은 상기 제1 운동 경로에 평행하게 배열되고, 여기서 상기 포장된 세그먼트 로드들 내의 세그먼트들의 길이방향 축은 상기 제2 운동 경로의 이동 방향에 수직으로 배열되어 있고;
    상기 결합기는
    - 상기 제1 운동 경로를 따라 적어도 제1, 제2 및 제3 세그먼트의 스트림을 공급하기 위한 적어도 제1, 제2 및 제3 결합기 호퍼로,
    여기서 상기 적어도 제1, 제2 및 제3 세그먼트는 말단 대 말단 관계로 배열되어 있고 적어도 제1, 제2 및 제3 세그먼트의 스트림에 교번하는 순서로 결합되어 있는, 상기 적어도 제1, 제2 및 제3 결합기 호퍼;
    - 상기 적어도 제1, 제2 및 제3 세그먼트의 스트림을 시트 물질로 포장하여 무한한 세그먼트들의 로드를 형성하기 위한 래퍼;
    - 상기 무한한 세그먼트들의 로드를 절단해서 상기 무한한 세그먼트들의 로드를 포장된 세그먼트 로드들로 분리하기 위한 로드 절단 장치를 포함하고;
    상기 티핑 장치는
    - 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들 내에 포장된 세그먼트 로드들을 수용하기 위한 세로 홈 형 수용 드럼으로, 여기서 상기 제1 운동 경로의 말단은 상기 세로 홈 형 수용 드럼의 세로 홈들의 길이방향 축으로 연장되어 있는, 상기 세로 홈 형 수용 드럼;
    - 상기 포장된 세그먼트 로드를 절단해서 상기 포장된 세그먼트 로드를 2개의 부분으로 분할하기 위한 제품 절단 장치;
    - 상기 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분을 상기 절단된 포장된 세그먼트 로드의 세그먼트들의 길이방향 축을 따라 분리하기 위한 분리 장치를 포함하고, 여기서 상기 제품 절단 장치는 상기 분리 장치의 상류에 배열되어 있는, 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 티핑 장치는
    - 상기 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분 사이에 추가 세그먼트를 공급하고 삽입하기 위한 티핑 호퍼;
    - 상기 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분과 상기 삽입된 추가 세그먼트를 티핑 물질로 포장하여 상기 절단된 포장된 세그먼트 로드의 2개의 부분과 상기 삽입된 추가 세그먼트를 결합하여 이중 제품을 형성하기 위한 롤링 장치를 더 포함하는, 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 티핑 장치는 상기 이중 제품 내에 배열된 상기 추가 세그먼트를 절단해서 상기 추가 세그먼트를 분할해서 단일 제품들을 형성하기 위한 최종 절단 장치를 더 포함하는, 장치.
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합기 및 상기 티핑 장치는 서로 수직으로 배열되어 상기 제2 운동 경로가 상기 제1 운동 경로에 수직으로 배열되는, 장치.
17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합기는 상기 제1 운동 경로를 따라, 제4 세그먼트 또는 추가 세그먼트, 바람직하게는 단일 길이 세그먼트를 공급하기 위한 제4 호퍼 또는 추가 호퍼를 더 포함하는, 장치.
18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로드 절단 장치, 상기 제품 절단 장치, 및 상기 최종 절단 장치 중 적어도 하나를 냉각하기 위한 냉각 수단을 더 포함하는, 장치.
19. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조한 에어로졸 발생 물품.

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