KR20180013846A - 유도 가열식 담배 로드의 제조 방법 - Google Patents

유도 가열식 담배 로드의 제조 방법 Download PDF

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다니엘 산나
크리스티안 아고스티니
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

유도 가열식 담배 로드의 제조 방법은 서셉터의 연속 프로파일을 제공하는 단계 및 상기 서셉터의 연속 프로파일을 개별 서셉터 세그먼트로 절단하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 담배 기재 수렴 장치를 따라 에어로졸 형성 담배 기재를 가이드하는 단계, 상기 개별 서셉터 세그먼트를 상기 에어로졸 형성 담배 기재에 위치시키는 단계, 및 상기 에어로졸 형성 담배 기재를 최종 로드 형태로 수렴시키는 단계를 더 포함한다. 여기서, 상기 개별 서셉터 세그먼트를 상기 에어로졸 형성 담배 기재에 위치시키는 단계는 상기 에어로졸 형성 담배 기재를 그의 최종 로드 형태로 수렴시키는 단계를 수행하기 전에 수행된다.

Description

유도 가열식 담배 로드의 제조 방법
본 발명은 유도 가열 장치에서 사용하기 위한 유도 가열식 담배 로드의 제조 방법에 관한 것이다.
에어로졸 형성 기재와 유도 가열 장치를 포함하는 에어로졸 전달 시스템은 종래 기술로부터 공지된다. 유도 가열 장치는, 서셉터에 발열 와전류와 히스테리시스 로스를 유도하는 교류 전자기장을 생성하는 유도원을 포함한다. 서셉터는 에어로졸 형성 기재, 예를 들어 담배 기재와 열적으로 근접한다. 가열된 서셉터는 이어서, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 재료를 포함하는 에어로졸 형성 기재를 가열한다.
유도 가열 장치에 사용하기에 적합한 유도 가열식 에어로졸 형성 담배 로드의 효율적인 제조 방법을 가지는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 유도 가열식 담배 로드의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 서셉터의 연속 프로파일을 제공하는 단계 및 상기 서셉터의 연속 프로파일을 개별 서셉터 세그먼트로 절단하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 담배 기재 수렴 장치를 따라 에어로졸 형성 담배 기재를 가이드하는 단계, 개별 서셉터 세그먼트를 에어로졸 형성 담배 기재에 위치시키는 단계, 및 에어로졸 형성 담배 기재를 최종 로드 형태로 수렴시키는 단계를 더 포함한다. 여기서, 개별 서셉터 세그먼트를 에어로졸 형성 담배 기재에 위치시키는 상기 단계는 에어로졸 형성 담배 기재를 그의 최종 로드 형태로 수렴시키는 상기 단계를 수행하기 전에 수행된다.
유도 가열식 담배 로드의 생산을 위한 연속 재료에 개별 세그먼트를 연속으로 제공하는 것은 유도 가열식 담배 세그먼트의 대량 생산을 위한 매우 효율적인 방식이다. 또한, 최종 담배 세그먼트에 일반적으로 이름이 붙여지므로, 담배 로드를 제조하는 것은 담배 세그먼트 또는 유도 가열성 담배 플러그 각각의 치수화에 유연성을 제공한다. 예를 들어, 서셉터 프로파일 형태, 서셉터 유형, 서셉터 길이, 담배 기재 내 서셉터의 위치, 담배 기재 유형, 또는 담배 로드의 길이 및 측면 치수 등의 변형이 가능하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 변형은 통상적인 담배 로드의 제조 공정을 적용하지 않거나 제한적으로만 적용하여 달성될 수 있는 것이 바람직하며, 상기 통상적인 담배 로드는, 예를 들어 가열 블레이드와 같은 통상적인 저항 가열체를 포함하는 가열 장치용 담배 플러그의 제조에 사용되는 담배 로드이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 도시하고;
도 2와 도 3은 상이한 위치에서의 도 1의 제조 라인의 단면을 도시하고;
도 4는 유도 가열식 담배 세그먼트의 길이 방향 단면을 도시하고;
도 5a는 담배 제품에 사용하기 위한 서셉터의 평면도이고;
도 5b 는 도 5a의 서셉터 세그먼트의 측면도이다.
개별 서셉터 세그먼트는 담배 기재에 위치되고, 담배 기재는 부분적으로 수렴되었으나 아직 최종 로드 형태를 취하지 못했다. 부분적으로 수렴된 담배 기재는 기본적으로 임의의 형태나 형상일 수 있는 뭉친 담배 기재의 느슨한 배치일 수 있거나, 이미 로드 형태를 가졌으나 최종 로드 형태에서 보다 낮은 밀도(또는 큰 직경)를 갖는 것일 수 있다. 부분적으로 수렴된 담배 기재에 서셉터 세그먼트를 위치시킴으로써, 담배 기재에 서셉터 세그먼트를 도입하는 것이 용이해진다. 또한, 이미(부분적으로) 수렴된 담배 재료로 인해, 담배 로드 내 서셉터 세그먼트의 최종 위치는 이미 잘 정의되어 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 ‘서셉터(susceptor)’는 전자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 재료를 지칭한다. 교류 전자기장 내에 위치될 때, 서셉터에 와전류가 유도되고 히스테리시스 손실이 발생하여 서셉터의 가열을 일으킨다. 서셉터가 에어로졸 형성 담배 기재와 열 접촉하거나 열적으로 밀접한 근위에 위치할 때, 에어로졸 형성 담배 기재는 에어로졸이 형성되도록 서셉터에 의해 가열된다. 서셉터는 에어로졸 형성 담배 기재와 직접 물리적으로 접촉하여, 예를 들어 에어로졸 형성 담배 기재 내부에 배열되는 것이 바람직하다.
서셉터는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 생성하기에 충분한 온도로 유도 가열될 수 있는 임의의 물질로 형성될 수 있다. 바람직한 서셉터는 금속 또는 탄소를 포함한다. 바람직한 서셉터는 강자성 재료, 예를 들어 강자성 합금, 페라이트 철 또는 강자성 강 또는 스테인리스 강을 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 적합한 서셉터는 알루미늄이거나 이를 포함할 수 있다. 바람직한 서셉터는 250℃를 초과하는 온도로 가열될 수 있다. 적합한 서셉터는 비금속 코어 상에 배치된 금속층, 예를 들어 세라믹 코어 표면에 형성된 금속 트랙을 갖는 비금속 코어를 포함할 수 있다. 서셉터는 보호성 외부층, 예를 들어 서셉터를 캡슐화하는 보호성 세라믹층 또는 보호성 유리층을 가질 수 있다. 서셉터는 서셉터 재료의 코어 상에 형성된, 유리, 세라믹, 또는 불활성 금속에 의해 형성된 보호성 코팅층을 포함할 수 있다.
서셉터는 다중 재료 서셉터일 수 있고, 제1 서셉터 재료 및 제2 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 제1 서셉터 재료는 제2 서셉터 재료와 물리적으로 밀접하게 접촉하여 배치된다. 제2 서셉터 재료는 500℃ 미만의 퀴리 온도를 갖는 것이 바람직하다. 제1 서셉터 재료는 서셉터가 변동성 전자기장에 배치될 때, 서셉터를 가열하는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 임의의 적합한 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 서셉터 재료는 알루미늄일 수 있거나, 스테인리스 강과 같은 철을 함유한 재료일 수 있다. 제2 서셉터 재료는 서셉터가 특정 온도에 도달한 때를 표시하는 데에 주로 사용되고, 그 온도는 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도인 것이 바람직하다. 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 작동 동안에 전체 서셉터의 온도를 조절하는데 사용될 수 있다. 따라서, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 에어로졸 형성 기재의 발화점 아래여야 한다. 제2 서셉터 재료로 적합한 재료는 니켈 및 특정 니켈 합금을 포함할 수 있다.
퀴리 온도를 갖는 제2 서셉터 재료 및 퀴리 온도를 갖지 않는 제1 서셉터 재료, 또는 서로 구별되는 제1 및 제2 퀴리 온도를 갖는 제1 및 제2 서셉터 재료를 갖는 적어도 하나의 제1 및 제2 서셉터 재료를 제공함으로써, 에어로졸 형성 기재를 가열과 가열의 온도 제어는 분리될 수 있다. 제1 서셉터 재료는 500℃ 보다 높은 퀴리 온도를 갖는 자성 재료인 것이 바람직하다. 가열 효율의 관점에서, 제1 서셉터 재료의 퀴리 온도는 서셉터가 가열될 수 밖에 없는 임의의 최대 온도 이상인 것이 바람직하다. 제2 퀴리 온도는 400℃ 보다 낮게, 바람직하게는 380℃ 보다 낮게, 또는 360℃ 보다 낮게 선택되는 것이 바람직할 수도 있다. 제2 서셉터 재료는 바람직한 최대 가열 온도와 실질적으로 동일한 제2 퀴리 온도를 갖도록 선택된 자성 재료인 것이 바람직하다. 즉, 제2 퀴리 온도는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기 위해 서셉터가 가열되어야 하는 온도와 대략 동일한 것이 바람직하다. 제2 퀴리 온도는, 예를 들어, 200℃ 내지 400℃의 범위, 또는 250℃ 내지 360℃의 범위 내에 있을 수 있다. 제2 서셉터 재료의 제2 퀴리 온도는, 예를 들어, 제2 퀴리 온도와 동일한 온도의 서셉터에 의해 가열될 때, 에어로졸 형성 기재의 전반적인 평균 온도가 240℃를 초과하지 않도록 선택될 수 있다.
서셉터의 연속 프로파일은 필라멘트, 로드, 시트 또는 밴드인 것이 바람직하다. 서셉터 프로파일이 일정한 단면, 예를 들어 원형 단면인 경우, 약 1 mm 내지 약 5 mm의 바람직한 폭 또는 직경을 갖는다. 서셉터 프로파일이 시트나 밴드의 형태를 갖는 경우, 시트나 밴드는 바람직하게는 약 2 mm 내지 약 8 mm, 더 바람직하게는 약 3 mm 내지 약 5 mm, 예를 들어 4 mm의 폭, 및 바람직하게는 약 0.03 mm 내지 약 0.15 mm, 더 바람직하게는 약 0.05 mm 내지 약 0.09 mm, 예를 들어 0.07 mm의 두께를 갖는 직사각형 형상을 갖는 것이 바람직하다.
에어로졸 형성 담배 기재는 가열 시 담배 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 에어로졸 형성 담배 기재는 혼합 담배의 절단된 필러를 포함하거나 이로 구성될 수 있고, 또는 균질화된 담배 재료를 포함할 수 있다. 균질화된 담배 재료는 미립자로 된 담배를 응집하여 형성될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 비담배 함유 재료, 예를 들어 담배가 아닌 균질화된 가지 기반의 재료를 더 포함할 수 있다.
에어로졸 형성 담배 기재는 담배 재료, 섬유, 결합제 및 에어로졸 형성제를 포함하는 담배 시트, 바람직하게는 권취 담배 시트인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 담배 시트는 캐스트 잎이다. 캐스트 잎은 담배 입자들, 섬유 입자들, 에어로졸 형성제, 바인더 및 예를 들어 향미제도 포함하는 슬러리로부터 형성된 재생 담배의 한 형태이다.
담배 입자는 원하는 시트 두께 및 캐스팅 갭(casting gap)에 따라, 30 ㎛ 내지 250 ㎛ 정도, 바람직하게는 30 ㎛ 내지 80 ㎛ 또는 100 ㎛ 내지 250 ㎛ 정도의 입자를 갖는 담배 가루 형태일 수 있으며, 여기서 캐스팅 갭은 일반적으로 시트의 두께를 정의한다.
섬유 입자는 담배 주맥(stem) 재료, 줄기(stalk) 또는 다른 담배 식물 재료, 및 낮은 리그닌 함량을 갖는 목질 섬유와 같은 다른 셀룰로오스계 섬유를 포함할 수 있다. 섬유 입자는 캐스트 잎에 대한 충분한 인장 강도 대 낮은 함유율, 예를 들어 약 2% 내지 15%인 함유율을 생성하고자 하는 욕구에 기초하여 선택될 수 있다. 대안적으로, 식물 섬유 등의 섬유가 상기 섬유 입자들과 함께 사용되거나, 마 및 대나무를 포함하여 대안적으로 사용될 수 있다.
캐스트 잎을 형성하는 슬러리에 포함되거나 다른 에어로졸 형성 담배 기재에 사용된 에어로졸 형성제는 하나 이상의 특징에 기초하여 선택될 수 있다. 기능적으로, 에어로졸 형성제는 상기 에어로졸 형성제의 특정 휘발 온도 이상으로 가열될 때 휘발되어 니코틴 또는 향미 또는 양쪽 모두를 에어로졸로 전달하는 메커니즘을 제공한다. 상이한 에어로졸 형성제들은 일반적으로 상이한 온도에서 기화한다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고도 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하며, 유도 가열식 담배 기재가 사용되어야 하는 유도 가열 장치의 작동 온도에서의 열적 감성에 실질적으로 내성이 있는 임의의 적합한 공지의 화합물 또는 화합물의 혼합물일 수 있다. 에어로졸 형성제는, 예를 들어 실온에서 또는 실온 가까이에서 안정하게 유지되나, 더 높은 온도, 예를 들어 40℃ 내지 450℃의 온도에서 휘발할 수 있는 능력에 기초하여 선택될 수 있다.
기재가 특히 담배 입자를 포함하는 담배 기반 제품으로 이루어진 경우, 에어로졸 형성제는, 에어로졸 형성 기재 내 바람직한 수준의 수분을 유지하는 데 도움을 주는 습윤제 유형의 특성도 가질 수 있다. 특히, 일부 에어로졸 형성제는 습윤제로서 기능하는 흡습성 재료, 즉 습윤제 함유 담배 기재를 촉촉하게 유지하는데 도움이 되는 재료이다.
조합형 에어로졸 형성제의 하나 이상의 특성을 이용하기 위해 하나 이상의 에어로졸 형성제가 조합될 수 있다. 예를 들어, 활성 성분을 전달하는 트리아세틴의 능력 및 글리세린의 습윤 특성을 이용하기 위해 트리아세틴이 글리세린 및 물과 조합될 수 있다.
에어로졸 형성제는 폴리올, 글리콜 에테르, 폴리올 에스테르, 에스테르, 및 지방산으로부터 선택될 수 있고, 다음의 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 글리세린, 에리스리톨, 1,3-부틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 트리에틸 시트레이트, 프로필렌 카보네이트, 에틸 라우레이트, 트리아세틴, 메소-에리스리톨, 디아세틴 혼합물, 디에틸 수베레이트, 트리에틸 시트레이트, 벤질 벤조에이트, 벤질 페닐 아세테이트, 에틸 바닐레이트, 트리부티린, 라우릴 아세테이트, 라우르산, 미리스트산, 및 프로필렌 글리콜.
에어로졸 형성 담배 기재는 향미제와 같은 기타 첨가제와 성분을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 담배 기재는, 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함하는 것이 바람직하다. 서셉터가 에어로졸 형성 담배 기재와 열적으로 인접하거나 열적으로 또는 물리적으로 접촉하여 더 효율적인 가열을 가능하게 함으로써 더 높은 작동 온도에 도달할 수 있다. 높은 작동 온도에서 글리세린은 에어로졸 형성제로서 사용될 수 있으며, 이는 공지된 시스템에서 사용되는 에어로졸 형성제에 비해 개선된 에어로졸을 제공한다.
권취 담배 시트, 예를 들어 캐스트 잎은 약 0.5 mm 내지 약 2 mm, 바람직하게는 약 0.8 mm 내지 약 1.5 mm의 범위, 예를 들어 1 mm의 두께를 가질 수 있다. 약 30%까지의 두께 편차가 제조 공차로 인해 생길 수도 있다.
바람직하게는, 유도 가열식 담배 로드는 원형 또는 타원형 단면을 갖는다. 그러나, 담배 로드는 직사각형 또는 다각형의 단면을 가질 수도 있다.
개별 서셉터 세그먼트를 에어로졸 형성 담배 기재에 위치시키는 단계는 상기 개별 서셉터 세그먼트를 상기 담배 기재의 중심부에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 이는 담배 기재 내의 열 분포의 관점에서, 예를 들어 담배 로드에서의 균질하거나 대칭적인 열 분포를 위해 유리할 수 있다. 중심부에서 발생한 열은 서셉터의 반경 방향으로 방산되어 서셉터의 전체 원주 둘레로 담배 기재를 가열할 수 있다. 개별 세그먼트의 담배 기재 내의 위치 및 배치, 예를 들어 서로 간의 거리에 따라 열이 전체 서셉터 세그먼트 주위의 담배 기재에 방산될 수 있다.
바람직하게는, 담배 기재의 중심부는 담배 로드의 중심 축을 둘러싸는 담배 로드의 영역이다. 서셉터는 담배 로드 내에서 실질적으로 길이방향으로 배치된다. 이는 서셉터의 길이 치수가 담배 로드의 길이 방향에 대략 평행하게 되도록, 예를 들어 담배 로드의 길이 방향에 대해 +/- 10도 이내로 평행하게 되도록 배치됨을 의미한다. 바람직하게는, 서셉터는 담배 로드 내에서 반경 방향 중심 위치에 위치할 수 있고, 담배 로드의 길이방향 축을 따라 연장될 수 있다. 바람직하게는, 개별 서셉터 세그먼트는 담배 로드의 길이 방향 축을 따라 서로 이격되어 배치된다.
본 발명에 따른 방법의 다른 양태에 따르면, 상기 방법은 길이 방향으로 이어지는 접이 구조를 담배 기재에 제공하는 단계를 더 포함한다. 서셉터의 연속 프로파일을 담배 기재에 위치시키는 단계는 이어서, 서셉터 재료의 연속 프로파일을 담배 기재의 길이 방향으로 이어지는 접이 구조에 평행하게 그 사이에 배치하는 단계를 포함한다. 이는 담배 기재에 서셉터를 삽입하고 위치시키는 것을 용이하게 할 수 있다.
담배 기재에는 기재를 최종 로드 형상으로 접는 것을 용이하게 하기 위한 접이 구조가 제공될 수 있다. 이러한 접이 구조는 일정한 접힘을 지원함으로써 재현 가능한 사양을 갖는 담배 플러그의 제조를 지지할 수 있다. 서셉터의 연속 프로파일은 이제 접이 구조의 접힘부 사이, 바람직하게는 이웃한 접힘부 사이에 배치될 수 있다. 이로써, 서셉터의 연속 프로파일은 접힌 담배 기재의 접힌 구조 또는 이러한 접힌 구조의 일정함을 유지하면서, 부분적으로 뭉친 담배 기재에 삽입될 수 있다. 바람직하게는, 담배 기재는 시트의 형태로 제공되어 로드 형상으로 뭉치거나 접힌다. 바람직하게는, 길이 방향으로 이어지는 접이 구조는 담배 기재에 파동형 단면을 제공한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 양태에 따르면, 서셉터의 연속 프로파일을 개별 서셉터 세그먼트로 절단하는 단계는 상기 서셉터의 연속 프로파일을 절단 지지체의 일 면을 따라 가이드하면서 수행된다. 이로써, 서셉터 또는 서셉터 세그먼트의 절단 및 이송이 결합된다. 또한, 절단 지지체를 통해 개별 세그먼트는 담배 기재로 도입되기 위해 준비될 수 있다. 바람직하게는, 절단 지지체는 커팅 휠이고, 절단 지지체의 표면은 커팅 휠의 원주이다. 바람직하게는, 서셉터의 연속 프로파일을 개별 서셉터 세그먼트로 절단하는 단계는 서셉터의 연속 프로파일이 절단 지지체의 표면을 따라 가이드되는 동안 서셉터의 연속 프로파일에 절단 블레이드를 충돌시킴으로써 수행된다. 이는 다른 유형의 서셉터도 빠르고 정밀하게 절단할 수 있도록 한다. 또한, 서셉터 세그먼트의 길이는 충돌하는 커팅 블레이드의 반복 속도에 의하거나, 절단 지지체를 따라 이동하는 서셉터의 연속 프로파일의 이송 속도에 의하거나, 절단 수단의 반복 속도 및 서셉터의 이송 속도의 조합에 의해 한정되고 변경될 수 있다.
개별 서셉터 세그먼트는 절단 지지체에 의해 담배 기재로 이송되고, 절단 지지체를 통해 직접적으로 그 내부에 위치될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 상기 방법은 개별 서셉터 세그먼트를 절단 지지체로부터 삽입 장치로 이송하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 삽입 장치는 삽입 휠이다. 삽입 장치는 개별 서셉터 세그먼트가 담배 기재에 가이드되고 정확하게 위치되는 것을 지지할 수 있다. 예를 들어, 서셉터 세그먼트는 삽입 장치에 의해 담배 기재 내에서 담배 기재와 정렬될 수 있다. 서셉터 세그먼트는, 예를 들어 삽입 휠의 원주 상에서 예를 들어 삽입 장치의 함몰부를 따라 가이드되거나, 또는 예를 들어 삽입 휠의 원주에서 삽입 장치에 형성된 예를 들어 슬릿 또는 채널 내에서 상기 삽입 휠의 원주를 따라 가이드될 수 있다. 개별 세그먼트가 절단 지지체로부터 삽입 장치 상으로 이송되는 동안, 상기 세그먼트는 분리될 수 있는 것이 바람직하다. 즉, 세그먼트는 서로 간에 이격되어 삽입 장치 상에 배치될 수 있다. 삽입 휠 상의 이러한 이격 거리는 삽입 장치와 담배 기재를 동기화 함으로써 최종 유도 가열식 담배 로드에서 개별 서셉터의 거리에 상응하거나 이를 정의할 수 있다. 절단 지지체로부터 삽입 장치로 이송하는 단계는, 예를 들어 여러 개의 휠 또는 드럼에 대해 하나 또는 여러 번의 이송 단계를 포함할 수 있다. 이들 드럼 중 일부는 각각 서셉터 밴드 또는 서셉터 세그먼트에 대한 회전 요소의 역할을 할 수 있다. 이로써, 서셉터 재료의 보빈을 배치하고 절단하는 것은 절단된 서셉터 세그먼트의 삽입 시의 위치로부터 독립적일 수 있다. 예를 들어, 연속 서셉터 밴드는 서셉터 절단용 커팅 휠의 원주에 대해 편평하게 놓여지도록 배치될 수 있다. 그러나, 삽입을 위해서, 서셉터 세그먼트가 작은 측면을 위로해서 담배 기재에 삽입되도록 회전되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 양태에 따르면, 상기 방법은 부분적으로 수렴된 담배 기재에 채널을 형성하고, 상기 채널에 개별 서셉터 세그먼트를 위치시키는 단계를 더 포함한다. 채널은 담배 기재를 최종 로드 형상으로 완전히 수렴시킨 후, 담배 기재 및 담배 로드에서의 서셉터의 위치 및 삽입 깊이에 대하여 서셉터의 위치를 한정할 수 있다. 채널은 담배 기재에 서셉터 세그먼트가 삽입되는 것을 용이하게 하며, 서셉터 세그먼트의 손상, 변형 또는 변위없이 서셉터 세그먼트가 위치되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 부분적으로 수렴된 담배 기재 내의 채널은 삽입 장치에 의해서, 예를 들어 삽입 장치 또는 삽입 장치의 원주 부분을 부분적으로 수렴된 담배 기재로 연장함으로써 형성된다. 이로써, 삽입 장치의 위치에 의해 담배 기질 내의 서셉터의 위치가 주어진다. 이러한 위치는 담배 로드에서의 깊이뿐만 아니라 측면 위치를 고려하여 지지될 수 있다.
삽입 장치는 부분적으로 수렴된 담배 기재로의 삽입을 위한 쐐기 형상의 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 삽입 휠은 쐐기 형상의 원주를 가질 수 있다. 삽입 장치 또는 이의 쐐기 형상의 부분 각각은 개별 서셉터 세그먼트가 삽입 장치에 의해 형성된 채널에 위치되도록 바람직하게는 측부로 담배 기재를 변위시킨다.
바람직하게는, 서셉터의 연속 프로파일은 서셉터의 연속 시트이다. 따라서, 연속 시트로부터 절단된 서셉터 세그먼트는 스트립이다. 바람직하게는, 서셉터의 연속 프로파일은 보빈 상에 제공된다. 바람직하게는, 서셉터 시트의 폭은 최종 제품에서 서셉터의 폭이다. 시트 형태인 서셉터의 프로파일은 담배 로드에 열을 제공되도록 할 수 있으며, 이 열은 로드의 직경에 걸쳐 상기 로드의 길이를 따라 발생할 수 있다. 이로써, 가열 블레이드를 포함하는 통상의 방식으로 가열된 가열체와 유사하게 담배 로드에서 열 분포가 달성될 수 있지만, 적은 전력을 필요로 하고 비접촉식 가열의 모든 장점을 제공한다(예를 들어, 깨진 블레이드가 없고, 가열체에 잔여물이 없으며, 전자 장치가 분리되거나 장치의 청소가 용이해짐).
본 발명에 따른 방법의 다른 양태에 따르면, 상기 방법은 유도 가열식 담배 로드를 래퍼 재료에 래핑하는 단계를 더 포함한다. 담배 로드 주위에 래핑된 래퍼 재료는 에어로졸 형성 담배 기재의 형상을 안정시키는데 도움이 될 수 있다. 이는 또한 담배 기재와 서셉터가 부주의에 의해 분리되는 것을 방지하는데 도움이 될 수 있다.
일반적으로, 이렇게 제조된 유도 가열식 담배 로드는 유도 가열식 담배 세그먼트들로 절단된다. 바람직하게는, 상기 절단된 담배 세그먼트들은 동일한 길이이다. 유도 가열식 담배 세그먼트를 사용해 제조될 소모성 또는 유도 가열식 흡연 물품에 따라, 상기 세그먼트의 길이는 달라질 수 있다.
유도 가열식 담배 로드는 담배 로드 내의 후속 세그먼트들 사이의 위치에서 절단되는 것이 바람직하다. 이는 담배 로드의 절단을 담배로드의 이동 속도에 동기화시킴으로서 바람직하게 이루어진다. 서셉터 세그먼트들이 서로 직접적으로 인접하지 않지만 서로 이격되어 담배 로드에 배치된 경우, 상기 로드는 두개의 후속 서셉터 세그먼트 사이의 중간에서 절단되는 것이 바람직하다. 따라서, 서셉터 재료는 절단되지 않으며, 바람직하게는 각각의 서셉터 세그먼트가 동일한 양의 담배 기재에 의해 둘러 싸인다. 담배 세그먼트 제조 시 높은 재현성이 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 유도 가열 장치에 사용하기 위한 유도 가열식 흡연 물품이 제공된다. 유도 가열식 흡연 물품은 유도 가열식 담배 세그먼트를 포함한다. 유도 가열식 담배 세그먼트는 유도 가열식 담배 로드의 일부이며, 상기 유도 가열식 담배 로드는 본원에 설명된 바와 같은 방법에 따라 제조된 것이다. 유도 가열식 담배 세그먼트는 에어로졸 형성 담배 기재 및 서셉터 세그먼트를 포함한다.
일반적으로, 유도 가열 장치 내에 배치된 전원 전차 장치의 대응 인덕터에 의해 담배 세그먼트의 서셉터 세그먼트에 열이 유도될 수 있도록, 유도 가열식 흡연 물품이 유도 가열 장치의 공동에 도입된다.
유도 가열식 담배 세그먼트 또는 (최종 길이의) 담배 플러그는 유도 가열식 담배 로드를 절단함으로써 원하는 길이가 된다. 이러한 담배 세그먼트는 약 2 mm 내지 약 20 mm, 더 바람직하게는 약 6 mm 내지 약 15 mm, 예를 들어 8 mm 내지 12 mm 범위인 10 mm 또는 12 mm 등의 세그먼트 길이를 가질 수 있다.
서셉터 세그먼트의 길이는 절단 수단을 조작함으로써 정의될 수 있다. 서셉터 세그먼트의 최대 길이는 담배 플러그의 길이와 동일하다. 서셉터 세그먼트는 담배 플러그 보다 짧은 것이 바람직하다. 이로써, 서셉터 세그먼트는 담배 기재로 완전히 둘러 싸인다. 또한, 최종 담배 플러그의 길이에 비례하여 서셉터 세그먼트를 위치시키는 것은 두개의 서셉터 세그먼트가 중첩될 위험이 낮으므로 더 큰 허용 오차를 제공할 수 있다.
서셉터 세그먼트는 바람직하게는 약 2 mm 내지 약 20 mm, 더 바람직하게는 약 6 mm 내지 약 15 mm, 예를 들어 8 mm 내지 12 mm 범위인 10 mm 또는 12 mm 등의 길이를 가질 수 있다.
용어 ‘약’이 본원 전체에 걸쳐 특정한 값과 관련하여 사용될 때마다, 이는 용어 ‘약’ 다음에 오는 값이 기술적 고려 사항들로 인해 정확하게 그 특정한 값일 필요는 없다는 것으로 이해해야 한다. 그러나, 용어 ‘약’은 각각의 경계값을 명시적으로 포함하고 개시하는 것으로 이해된다.
서셉터는 폭 치수 또는 두께 치수보다 큰 길이 치수, 예를 들어 폭 치수 또는 두께 치수의 두배보다 큰 길이 치수를 갖는 것이 바람직하다.
담배 세그먼트 또는 담배 플러그는 필터 플러그를 선택적으로 포함할 수 있는 마우스피스에, 또는 추가의 세그먼트, 예를 들어 에어로졸 냉각 세그먼트 또는 스페이서 세그먼트에 각각 부착될 수 있다. 유도 가열식 에어로졸 형성 담배 플러그 및 마우스피스 및 가능하게는 추가적인 세그먼트가 조립되어 구조체를 형성할 수 있다. 새로운 유도 가열식 담배 플러그가 유도 가열 장치와 조합되어 사용될 때마다, 사용자에게는 새로운 마우스피스가 자동으로 공급되는데, 이는 위생 관점에서 바람직할 수 있다. 마우스피스에는, 담배 플러그의 조성에 따라 선택될 수 있는 필터 플러그가 선택적으로 제공될 수 있다.
흡연 물품의 이점 및 또 다른 양태는 본 발명에 따른 방법과 관련해 설명되었으므로, 본 발명은 반복 설명되지 않는다.
본 발명은 다음의 도면으로 도시된 구현예들과 관련하여 더 설명된다:
도 1에서, 연속 담배 시트(2)는 수렴 장치를 따라 가이드되고, 여기서 상기 담배 시트(2)는 본질적으로 편평한 형상으로부터 로드 형상으로 뭉친다. 상기 담배 시트(2), 예를 들어 캐스트 잎은 이미 권취되었거나 뭉치기 전에 일렬로 권취된다.
서셉터 재료의 연속 밴드(1), 예를 들어 강자성 스테인리스 강 밴드가 보빈(30)에 제공된다. 상기 연속 밴드(1)는 상기 보빈(30)으로부터 풀리고, 상기 담배 시트(2)에 삽입되기 전에 절단 및 분리 장치(5)를 통과한다. 상기 절단 및 분리 장치(5)는 커팅 휠(51), 절단 장치(52) 및 공급 휠(55)을 포함한다. 단순화된 본 변형예에서는 두개의 휠만이 도시되어 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 상기 서셉터가 상기 담배 시트(2)에 삽입되어 원하는 위치에 있도록 상기 서셉터 또는 상기 서셉터 세그먼트에 대해 더 많은 휠 또는 회전 메커니즘이 제공될 수 있다.
서셉터 재료의 상기 풀린 연속 밴드(1)는 상기 커팅 휠(51)의 원주를 따라 가이드 된다. 상기 절단 장치(52)는 상기 커팅 휠(51) 다음에 위치하여 상기 커팅 휠(51) 상의 상기 연속 밴드를 개별 서셉터 세그먼트(10)로 절단한다. 커팅 휠 (51)의 원주 상에 배치된 서셉터 재료 상으로 충돌하기 위한, 움직일 수 있는 커팅 에지가 상기 절단 장치(52)에 구비된다. 이에 따라, 상기 서셉터 재료의 밴드(1)는 개별 스트립 형태의 서셉터 세그먼트(10)로 절단된다. 절단을 지지하기 위해, 커팅 휠(51)의 원주 및 절단 장치(52)의 커팅 에지는 상응하는 형상을 가질 수 있다. 상기 커팅 휠의 상기 원주는 상기 서셉터 밴드(1)가 상기 원주 상에 견고하게 놓여 가이드될 수 있도록 평면인 것이 바람직하다.
개별 서셉터 세그먼트(10)는 커팅 휠(51)로부터 상기 공급 휠(55)로, 예를 들어 상기 공급 휠(55)의 원주 방향으로 이어진 슬릿(551)으로 이송된다.
상기 공급 휠(55)의 직경은 상기 커팅 휠(51)의 직경보다 크다. 따라서, 상기 개별 서셉터 세그먼트의 이송 시, 상기 세그먼트는 분리되어 상기 공급 휠(55)의 상기 원주를 따라 서로 이격되어 배치된다. 두개의 휠(51, 52)의 직경 비율 및 이들의 회전 속도의 비율의 선택하면, 상기 공급 휠(55) 상에서 및 상기 최종 담배 로드에서 개별 세그먼트(10)의 간격이 선택되고 정의될 수 있다.
도 1의 구현예에서, 보빈(30), 커팅 휠(51) 및 공급 휠(55)은 동일한 평면에 배치된다. 상기 공급 휠(55)은 그 원주 부분(550)이 최종 로드 형성 및 이송 라인(33)의 홈(330) 내로 연장되도록 배치된다. 완전히는 아니지만 부분적으로 뭉친 담배 시트(201)는 상기 홈(330)을 따라 가이드된다. 상기 홈(330) 내에서 가이드되는 동안, 상기 부분적으로 뭉친 담배 시트(201)에는 상기 서셉터 세그먼트(10)가 제공되어 상기 담배 시트가 최종 로드 형상으로 형성되고 래퍼 재료(202)에 래핑된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 위치(100)에서, 상기 상기 공급 휠(55)의 상기 원주 부분(550)은 상기 서셉터 세그먼트(10)의 삽입기로서 작용한다. 상기 원주 부분은 상기 부분적으로 뭉친 담배 시트(201)에 채널을 형성하고, 상기 서셉터 세그먼트(10)는 상기 부분적으로 뭉친 담배 시트(201)에 연속적으로 위치된다. 상기 공급 휠(55)의 원주 속도는 상기 이송 라인(33)의 상류 영역에 배치된 상기 삽입 위치(100)에서 상기 홈(330) 내의 상기 담배 시트(2)의 이송 속도에 상응한다. 이로써, 상기 삽입 위치에서 상기 공급 휠과 상기 담배 시트 간의 속도 차이가 존재하지 않는다. 이는 상기 서셉터 세그먼트(10)가 정밀하게 삽입되도록 한다.
삽입을 지지하기 위해, 상기 공급 휠(55)의 상기 원주 부분(550)은 상기 시트 재료(2)에 원활하게 삽입되도록 쐐기 형상이다. 상기 공급 휠(55)은 상기 서셉터 세그먼트(10)의 삽입을 위해 상기 부분적으로 뭉친 담배 시트(201)에 채널을 형성한다. 상기 공급 휠(55)의 상기 원주 부분(550)은 상기 담배 시트의 이송 방향(수평 방향)에 수직인(수직 방향) 방향으로 분할되어 상기 삽입된 원주 부분(550)에 슬릿(551)을 형성한다. 상기 슬릿(551)은 상기 담배 시트 내의 상기 서셉터 세그먼트(10)에 대한 가이드 수단 및 위치 설정 수단의 역할을 한다. 상기 슬릿(551)의 길이는 상기 뭉친 담배 시트(201)로부터 멀어지는 방향으로 상기 서셉터 세그먼트(10)의 움직임을 제한하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 공급 휠(55)의 상기 뭉친 담배 시트(201) 내 삽입 깊이 또는 상기 홈 내 삽입 깊이는 각각, 가능하게는 상기 슬릿(551)의 길이와 조합되어, 상기 서셉터 세그먼트(10)의 상기 최종 담배 로드 내 삽입 깊이를 정의할 수 있다.
상기 서셉터 세그먼트가 상기 공급 휠(55) 내에 유지되도록 만들기 위해 상기 슬릿(551) 또는 채널을 통해 석션(suction)이 적용될 수 있다. 상기 서셉터 세그먼트(10)가 상기 부분적으로 뭉친 담배 시트(201) 내에 위치될 수 있도록, 석션은 상기 삽입 위치(100)에서 중단될 수 있다. 삽입은 상기 석션 채널(551)에 적용된 짧은 과압(overpressure)에 의해 지지될 수도 있다.
연속 래퍼 재료(202), 예를 들어 종이 시트 또는 호일(foil)이 상기 담배 시트(2)의 아래로부터 제공된다. 상기 래퍼 재료(202)는, 상기 부분적으로 뭉친 담배 시트(201)가 상기 이송 라인(33)의 상기 래퍼 재료(202) 상에 놓이도록 상기 이송 라인(33)의 상기 홈(330)에 삽입된다. 도 3에 보다 상세히 도시된 바와 같이 위치(200)에서 서셉터 세그먼트가 삽입된 후, 상기 담배 시트는 최종 로드 형상으로 형성되고, 상기 서셉터 세그먼트(10)는 상기 담배 기재에 의해 완전히 둘러싸인다. 다음에, 상기 래퍼 재료(202)는 상기 최종 유도 가열식 담배 로드를 형성하는 담배 시트를 함유하는 상기 서셉터의 둘레에 전체적으로 래핑된다.
상기 담배 로드는 상기 서셉터 세그먼트의 사이에서 상기 서셉터 세그먼트의 길이에 의해 미리 규정된 길이의 담배 플러그(20)로 절단된다. 상기 로드가 상기 두개의 서셉터 세그먼트 사이 정확히 중간에서 절단될 수 있도록, 세그먼트의 삽입과 위치 설정이 상기 담배 로드 절단용 절단 수단과 동기화되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 유도 가열식 담배 플러그(20)의 길이 방향 단면도를 도시한다. 상기 서셉터 세그먼트(10)는 상기 담배 플러그의 길이 방향 축(300)을 따라 배치되고, 상기 담배 플러그(20)의 길이보다 짧은 길이(102)를 갖는다. 상기 서셉터 세그먼트는 상기 담배 플러그의 단면에 대해뿐만 아니라 상기 담배 플러그의 길이에 대해 상기 담배 플러그(20) 내에서 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 세그먼트(10)의 폭(101)은 상기 담배 플러그(20)의 직경보다 작다. 상기 유도 가열식 담배 플러그에서, 상기 서셉터 세그먼트(10)는 담배 기재로 완전히 둘러싸인다. 상기 담배 기재는 권축된 균질화 담배 재료의 뭉친 시트를 포함한다. 균질화 담배 재료의 상기 권축 시트는 글리세린을 에어로졸 형성제로서 포함하는 것이 바람직하다.
상기 담배 플러그의 상기 길이(102)는, 예를 들어 12 mm일 수 있고, 상기 서셉터 스트립(10)의 길이는 예를 들어 10 mm일 수 있다. 상기 담배 플러그의 직경이 8 mm일 때, 상기 서셉터 스트립의 상기 폭(101)은, 예를 들어 4 mm일 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 구현예에 따른 담배 제품에 사용하기 위한 단일의 다중물질 서셉터(10)의 일 실시예를 도시한다. 상기 서셉터 세그먼트(10)는 12 mm의 길이 및 4 mm의 폭을 갖는 세장형 스트립의 형태이다. 상기 서셉터 세그먼트는 제2 서셉터 물질(14)에 긴밀하게 결합된 제1 서셉터 물질(15)로 형성된다. 상기 제1 서셉터 물질(15)은 12 mm x 4 mm x 25 ㎛의 치수를 갖는 430 급 스테인리스강 스트립의 형태이다. 상기 제2 서셉터 물질(14)은 12 mm x 4 mm x 10 ㎛의 치수를 갖는 니켈 스트립의 형태이다. 상기 서셉터 세그먼트는 상기 니켈 스트립(14)을 상기 스테인리스강 스트립(15)에 피복하여 형성된다. 상기 서셉터 세그먼트의 총 두께는 35 ㎛이다. 도 5의 서셉터 세그먼트(10)는 이층 또는 다층 서셉터라고 불릴 수 있다.
1: 연속 밴드
2: 연속 담배 시트
5: 분리 장치
10: 서셉터 세그먼트
14: 제2 서셉터 물질
15: 제1 서셉터 물질
20: 담배 플러그
30: 보빈
33: 이송 라인
51: 커팅 휠
52: 절단 장치
55: 공급 휠
101: 폭
102: 짧은 길이
200: 위치
201: 담배 시트
202: 래퍼 재료
300: 축
330: 홈
550: 원주 부분
551: 슬릿

Claims (14)

  1. 유도 가열식 담배 로드의 제조 방법으로서:
    - 서셉터의 연속 프로파일을 제공하는 단계;
    - 상기 서셉터의 연속 프로파일을 개별 서셉터 세그먼트로 절단하는 단계;
    - 에어로졸 형성 담배 기재를 담배 기재 수렴 장치를 따라 가이드하는 단계;
    - 상기 개별 서셉터 세그먼트를 상기 에어로졸 형성 담배 기재에 위치시키는 단계; 및
    - 상기 에어로졸 형성 담배 기재를 최종 로드 형상으로 수렴시키는 단계를 포함하되, 상기 개별 서셉터 세그먼트를 상기 에어로졸 형성 담배 기재에 위치시키는 단계는 상기 에어로졸 형성 담배 기재를 최종 로드 형상으로 수렴시키는 단계를 수행하기 전에 수행되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개별 서셉터 세그먼트를 상기 에어로졸 형성 담배 기재에 위치시키는 단계는 상기 개별 서셉터 세그먼트를 상기 담배 기재의 중심부에 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 길이 방향으로 이어지는 접이 구조를 상기 담배 기재에 제공하는 단계를 더 포함하되, 상기 서셉터의 연속 프로파일을 상기 담배 기재에 위치시키는 단계는 상기 서셉터 재료의 연속 프로파일을 상기 담배 기재의 상기 길이 방향으로 이어지는 접이 구조에 평행하게 그 사이에 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서셉터의 연속 프로파일을 개별 서셉터 세그먼트로 절단하는 단계는 상기 서셉터의 연속 프로파일을 절단 지지체의 일 면을 따라 가이드하면서 수행되는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 서셉터의 연속 프로파일을 개별 서셉터 세그먼트로 절단하는 단계는 상기 서셉터의 연속 프로파일이 상기 절단 지지체의 상기 면을 따라 가이드되는 동안 상기 서셉터의 연속 프로파일에 절단 블레이드를 충돌시킴으로써 수행되는, 방법.
  6. 제4항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개별 서셉터 세그먼트를 상기 절단 지지체로부터 삽입 장치로 이송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 개별 서셉터 세그먼트를 상기 절단 지지체로부터 상기 삽입 장치로 이송하는 단계를 수행하면서 상기 개별 서셉터 세그먼트를 분리하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 부분적으로 수렴된 에어로졸 형성 담배 기재에 채널을 형성하고, 상기 채널에 상기 개별 서셉터 세그먼트를 위치시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 서셉터의 연속 프로파일을 제공하는 상기 단계는 서셉터의 연속 시트를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유도 가열식 담배 로드를 래퍼 재료에 래핑하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담배 로드 내 후속 서셉터 세그먼트들 사이의 위치에서 상기 유도 가열식 담배 로드를 절단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유도 가열식 담배 로드를 균등한 길이의 유도 가열식 담배 세그먼트로 절단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 유도 가열식 담배 로드의 유도 가열식 담배 세그먼트를 포함하되, 상기 유도 가열식 담배 세그먼트는 에어로졸 형성 담배 기재 및 서셉터 세그먼트를 포함하는, 유도 가열식 흡연 물품.
  14. 제13항에 있어서, 상기 담배 세그먼트 내 상기 서셉터 세그먼트의 길이는 상기 담배 세그먼트의 길이 이하인, 유도 가열식 흡연 물품.
KR1020177026603A 2015-05-21 2016-05-19 유도 가열식 담배 로드의 제조 방법 KR102590131B1 (ko)

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