KR20180125597A - 에어로졸 발생 물품 - Google Patents

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올레그 푸르사
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

로드 형태로 조립된 복수의 요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품(10)으로서, 상기 복수의 요소는 에어로졸 형성 기재 요소(20)를 포함하며, 상기 에어로졸 형성 기재 요소는 에어로졸 형성 기재 벌크(22) 및 에어로졸 형성 기재 요소 내에 배열된 서셉터 재료(25)를 가지며, 상기 서셉터 재료는 에어로졸 형성 기재 코팅(21)을 포함하는, 에어로졸 발생 물품.

Description

에어로졸 발생 물품
본 발명은 에어로졸 발생 물품, 및 그와 같은 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유도 가열식 에어로졸 발생 물품에 관한 것이다.
에어로졸 형성 기재 및 상기 에어로졸 형성 기재 내에 배열된 세장형 서셉터를 포함하는 유도 가열식 에어로졸 발생 물품이 종래 기술에 공지되어 있다. 예컨대, 국제 출원 공개 제WO 2015/176898호는 에어로졸 형성 기재 플러그에 배열된 세장형 서셉터를 가지는 에어로졸 발생 물품을 개시한다. 당해 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재 주위를 가열하기 위한 세장형 서셉터에서 열을 발생시키기 위한 인덕터를 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치에서 사용되도록 적응된다. 에어로졸 형성 기재가 에어로졸 형성을 위해 요구되는 온도까지 최초에 가열되기 위해서는, 예비 가열 시간이 예를 들면 최대 30초로 다소 길 수 있다.
그러므로, 단축된 예비 가열 시간을 갖는 에어로졸 발생 물품이 요구된다.
본 발명에 따르면, 로드 형태로 조립된 복수의 요소들을 포함하는 에어로졸 발생 물품이 제공된다. 로드는 마우스 말단 및 마우스 말단으로부터 상류에 있는 원위 말단을 갖는다. 복수의 요소들은 에어로졸 형성 기재 요소 내에 배열된 서셉터 재료를 갖고 에어로졸 형성 기재 벌크를 갖는 에어로졸 형성 기재 요소를 포함한다. 서셉터 재료는 에어로졸 형성 기재 코팅을 포함한다.
서셉터 재료를 에어로졸 형성 기재로 코팅하는 것은 기재 코팅과 서셉터 재료 사이에 매우 밀착되고 직접적인 물리적 접촉을 제공한다. 따라서, 서셉터 재료로부터 코팅으로의 열 전달은 최적화된다. 밀착 접촉으로 인해 코팅의 고속 가열이 달성되고 이에따라 코팅의 에어로졸 형성 기재로부터 고속 에어로졸 형성이 달성된다. 이 덕분에 당해 물품이 사용되는 에어로졸 발생 장치의 첫 퍼프까지의 시간이 단축된다.
서셉터 재료 상에 기재 코팅을 제공함으로써, 첫 퍼프를 위한 예비가열 시간을 감소시키도록 신속하게 에어로졸 형성 기재의 바람직하게 작은 부분을 직접적이고 효율적으로 가열하는 수단이 발견되었다. 감소된 예비가열 시간은, 장치의 더 긴 동작 시간의 관점에서 또는 전자 가열 장치의 배터리 용량 또는 배터리 크기의 관점에서 특히 유리할 수 있는, 장치의 사용 준비에 요구되는 에너지의 양을 감소시킬 수 있다.
서셉터 재료의 형태 또는 크기에 의존하여, 그리고 서셉터 재료를 코팅하는 에어로졸 형성 기재 코팅의 조성 및 양에 또한 의존하여, 투여 방식(dosing regime)은 예를 들어, 특정한 소비 경험을 달성하기 위해 사용자의 필요에 따라 선택되고 변경될 수 있다. 특정한 소비 경험은 예를 들어, 코팅될 서셉터 재료의 크기 및 형상을 변경함으로써, 및 추가적으로 또는 대안적으로 예를 들어, 에어로졸 형성 기재 코팅의 양 또는 조성을 변경함으로써 변경될 수 있다. 바람직하게는, 투여 방식은 그리고 이에 의해 코팅의 양은 첫 퍼프(바람직하게는 첫 퍼프는 원하는 사용자 경험을 가짐)에 요구되는 만큼 그리고 최대한 신속히 가열되도록 최대한 적게 선택된다.
서셉터 재료는 복수의 서셉터 입자, 예컨대 서셉터 과립 또는 서셉터 플레이크일 수 있다. 코팅된 서셉터 입자는 에어로졸 형성 기재 요소 내에 균질하게 분산될 수 있으며, 구체적으로 에어로졸 형성 기재 벌크 내에 균질하게 분산될 수 있다. 코팅된 서셉터 입자는 또한 에어로졸 형성 기재 요소의 특정 영역 내에 국재화될 수 있다.
서셉터 입자는 규칙적이거나 불규칙한 형상 또는 표면을 가질 수 있는데, 예를 들어 둥글거나 평탄한 형상을 가질 수 있다. 서셉터 과립은 예를 들어, 서셉터 비드 또는 서셉터 그릿일 수 있다. 입자는 규칙적 또는 불규칙한 형상 또는 표면을 갖는, 예를 들어 둥글거나 평탄한 형상을 갖는 과립 또는 플레이크(flake)일 수 있다. 과립은 예를 들어, 비드 또는 그릿(grit)일 수 있다.
과립은 여기서, 임의의 치수가 임의의 다른 치수의 2배보다 더 작은 형상을 갖는 요소로서 정의된다. 형상은 둥글거나 실질적으로 둥글거나 각질 수 있다. 과립의 표면은 각지거나, 둥글거나 매끄러울 수 있다.
플레이크는 여기서, 하나의 주요 치수를 갖는 형상을 갖는 요소로서 정의되며, 주요 치수는 임의의 다른 치수의 적어도 2배이다. 바람직하게, 플레이크는 실질적으로 평탄한 적어도 하나의 표면을 가진다.
서셉터 재료는 에어로졸 형성 기재 요소 내에 길이 방향으로 배열된 세장형 서셉터일 수 있다. 바람직하게는, 그와 같은 세장형 서셉터는 에어로졸 형성 기재 요소 내에 반경방향 중심으로, 바람직하게는 에어로졸 형성 기재 벌크 내에 반경방향 중심으로 배열된다.
세장형 서셉터는 그의 폭 치수 또는 그의 두께 치수보다 큰, 예를 들면 그의 폭 치수 또는 그의 두께 치수의 2배보다 큰 길이 치수를 갖는다. 따라서, 서셉터는 세장형 서셉터로서 설명될 수 있다. 세장형 서셉터는 로드 내부에 실질적으로 길이 방향으로 배열된다. 이는 세장형 서셉터의 길이 치수가 로드의 길이 방향에 대략 평행하게 되도록, 예를 들면 로드의 길이 방향에 +/- 10도 이내로 평행하게 되도록 배열되어 있는 것을 의미한다. 바람직한 구현예들에서, 세장형 서셉터는 로드 내부의 반경방향 중심 위치에 자리잡고, 로드의 길이 방향 축을 따라 연장된다.
세장형 서셉터는 바람직하게는 핀, 로드, 스트립 또는 블레이드 형태이다. 바람직하게는, 세장형 서셉터는 5 mm 내지 15 mm, 예를 들면 6 mm 내지 12 mm, 또는 8 mm 내지 10 mm의 길이를 갖는다. 서셉터 재료의 측면 연장부는 예를 들어, 0.5 mm 내지 8 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 6 mm, 예를 들어 4 mm일 수 있다. 세장형 서셉터는 바람직하게는 1 mm 내지 5 mm 폭을 가지며, 0.01 mm 내지 2 mm, 예를 들면 0.5 mm 내지 2 mm 두께를 가질 수 있다. 바람직한 구현예에서, 세장형 서셉터는 10 μm 내지 500 μm 두께, 또는 보다 더욱 바람직하게는 10 μm 내지 100 μm 두께를 가질 수 있다. 세장형 서셉터가 등단면, 예를 들어 원형 단면을 갖는 경우, 세장형 서셉터는 바람직한 폭 또는 직경이 1 mm 내지 5 mm이다. 세장형 서셉터가 스트립이나 블레이드(예를 들어, 시트형 서셉터 재료로 만듬)의 형태를 갖는 경우, 스트립이나 블레이드는 바람직하게는 폭이 2 mm 내지 8 mm, 더욱 바람직하게는 3 mm 내지 5 mm, 예를 들어 4 mm이고, 두께가 바람직하게는 0.03 mm 내지 0.15 mm, 더욱 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.09 mm, 예를 들어 0.07 mm인 직사각형 형상을 갖는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 세장형 서셉터는 에어로졸 형성 기재 요소의 길이와 같거나 보다 짧은 길이를 갖는다. 바람직하게는 세장형 서셉터는 에어로졸 형성 기재 요소와 길이가 동일하다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘서셉터(susceptor)’는 전자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 재료를 지칭한다. 변동성 전자기장 내에 위치될 때, 전형적으로 서셉터에 와전류가 유도되어 히스테리시스 손실이 발생하고 서셉터의 가열을 일으킨다. 서셉터 재료가 에어로졸 형성 기재 코팅과 직접적으로 물리적 접촉 및 열접촉하고 에어로졸 형성 기재 벌크와 열접촉함에 따라, 에어로졸 형성 기재 코팅이 먼저 서셉터 재료에 의해 가열되며 에어로졸 형성 기재 벌크가 후속하여 서셉터 재료에 의해 가열된다. 서셉터 재료가 담배 재료 및 에어로졸 형성 기재 코팅의 에어로졸 형성제와 열적으로 기밀 접촉하면, 바람직하게는 물리적으로 접촉하면, 열 전달은 최고이다. 코팅 공정으로 인해, 서셉터 재료와 에어로졸 형성 기재 코팅 사이의 밀착 계면이 형성된다.
세장형 서셉터가 큰 두 측면을 형성하는 평탄한 형상을 갖는, 예를 들면 세장형 서셉터가 스트립 또는 블레이드인 구현예에서, 에어로졸 형성 기재 코팅은 세장형 서셉터의 큰 두 측면의 적어도 한쪽에 제공된다. 에어로졸 형성 기재 코팅은 세장형 서셉터의 큰 두 측면의 한쪽 측면에만 혹은 두 측면 모두에 제공될 수 있다.
서셉터 재료는 에어로졸 형성 기재 코팅으로 전체적으로 코팅될 수 있다.
바람직하게는, 서셉터 재료는 단일의 에어로졸 형성 기재 코팅을 포함한다.
코팅이 서셉터 재료에 도포될 경우, 그 효과는 에어로졸 형성 기재 코팅의 원하는 양, 에어로졸 형성 기재 벌크 내에 배열된 서셉터 재료의 형태 및 양, 더불어 서셉터 재료가 처리되는 코팅 공정에 좌우될 수 있다.
서셉터 재료의 코팅은 서셉터 재료를 에어로졸 형성 기재 슬러리로 코팅하기에 적합한 공지된 코팅 공정에 의해 수행될 수 있다.
바람직하게는, 서셉터 재료 상에 에어로졸 형성 기재를 코팅하는 것은, 코팅되지 않은 서셉터 재료 상에 에어로졸 형성 기재 슬러리를 증착, 딥 코팅, 분사, 페인팅 또는 캐스팅하는 것 중 하나에 의해 수행된다.
이들 코팅 방법은 코팅된 물체의 대량 생산을 허용하는 표준의 신뢰성 있는 산업 공정이다. 이들 코팅 공정은 또한 에어로졸 발생 물품의 생산에서의 높은 생산 일관성 및 성능에서의 반복 능력을 또한 가능하게 한다.
에어로졸 형성 기재 코팅의 두께는 50 μm 내지 120 μm, 바람직하게는 60 내지 100 μm일 수 있으며, 예를 들면 당해 두께는 100 μm 미만, 예를 들면 50 내지 90 μm와 같을 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상술한 두께의 범위의 코팅이 세장형 서셉터의 큰 두 측면 중 하나에 제공된다. 상술한 두께의 범위의 코팅은 또한 세장형 서셉터의 큰 두 측면 중 다른 한 측면에 부가적으로 제공될 수 있다.
서셉터 재료, 바람직하게는 세장형 서셉터는, 에어로졸 형성 기재 코팅으로 코팅된, 적어도 30 mm2의 표면적을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 서셉터 재료의 코팅된 표면적은 적어도 45 mm2, 예를 들면 30 mm2 내지 120 mm2의 표면적, 또는 예를 들면 40 mm2 내지 80 mm2의 표면적을 커버한다.
서셉터는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 생성하기에 충분한 온도로 유도 가열될 수 있는 임의의 재료로 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 400 시리즈 스테인레스 강, 예를 들면 410 등급, 또는 420 등급 또는 430 등급 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 상이한 재료들은 유사 값의 주파수 및 자계 강도를 갖는 전자기장 내에 위치할 때 상이한 양의 에너지를 소실한다. 따라서, 재료 종류, 길이, 폭 및 두께와 같은 서셉터의 파라미터는 전부 공지된 전자기장 내의 원하는 전력 소실을 제공하도록 변경될 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 가열하는데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 임의의 적합한 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 서셉터 재료는 알루미늄일 수 있거나, 스테인리스 강과 같이 철을 함유한 재료일 수 있다. 제2 서셉터 재료는 서셉터가 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도인 특정 온도에 도달한 때를 표시하는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 작동 동안에 전체 서셉터의 온도를 조절하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 코팅뿐만 아니라 기재 벌크의 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 기재 코팅 및 에어로졸 형성 기재 벌크를 가열하는 것과 가열 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 수밖에 없는 임의의 최대 온도 이상인 것이 바람직하다. 제2 퀴리 온도는 400℃ 보다 낮게, 바람직하게는 380℃ 보다 낮게, 또는 360℃ 보다 낮게 선택되는 것이 바람직할 수 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 기재 코팅으로부터 그리고 에어로졸 형성 기재 벌크로부터 에어로졸을 발생시키기 위해 서셉터가 가열되어야 하는 온도와 대략 동일한 것이 바람직하다. 제2 퀴리 온도는, 예를 들어, 200°C 내지 400°C의 범위, 또는 250°C 내지 360°C의 범위 내에 있을 수 있다. 제2 서셉터 재료의 제2 퀴리 온도는, 예를 들어, 제2 퀴리 온도와 동일한 온도의 서셉터에 의해 가열될 때, 에어로졸 형성 기재 코팅뿐만 아니라 에어로졸 형성 기재 벌크의 전반적인 평균 온도가 240°C를 초과하지 않도록 선택될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
에어로졸 형성 기재 벌크는, 예를 들어: 허브 잎, 담배 잎, 담배 리브 조각, 재구성 담배, 균질화 담배, 압출 담배 및 팽화 담배 중 하나 이상을 함유하는: 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티 가닥, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재 벌크는 말아피는 담배 형태일 수 있거나, 적합한 용기 또는 카트리지에 제공될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재 벌크의 에어로졸 형성 재료는 종이 또는 다른 래퍼 내에 함유될 수 있고 플러그 형태를 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재 벌크가 래핑된 플러그의 형태일 경우, 코팅된 서셉터 재료 및 임의의 래퍼를 포함하여 그 전체 플러그는, 에어로졸 형성 기재 요소를 형성한다.
선택적으로, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 기재의 가열 시에 방출될, 추가 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물을 함유할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재 벌크는, 예를 들어 추가적인 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물을 포함하는 캡슐을 또한 함유할 수 있고, 이러한 캡슐은 고체 에어로졸 형성 기재 벌크의 가열 동안에 용융될 수 있다.
에어로졸 형성 기재 벌크는, 로드 형태로 밀집되어, 래퍼로 둘러싸이고 절단되어 에어로졸 형성 기재로 이루어진 개별 플러그들을 제공하는 균질화된 담배 재료의 시트 하나 이상을 포함할 수 있다. 시트를 로드 형상으로 밀집시키기 전에, 밀집시키는 동안에, 또는 밀집시킨 후에, 이와 같은 또는 이들 밀집된 로드 형태 시트 내로, 코팅된 서셉터 재료가 도입된다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재 벌크는 균질화 담배 재료의 권축되고(crimped) 밀집된 시트를 포함한다.
에어로졸 형성 기재 요소 및 벌크는 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재 요소 및 벌크는 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재 요소 및 벌크는 또한 길이 및 그 길이에 실질적으로 수직인 원주를 가질 수 있다.
또한, 에어로졸 형성 기재 요소 및 벌크는 길이가 10 mm일 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재 요소 및 벌크는 길이가 12 mm일 수 있다. 추가로, 에어로졸 형성 기재 요소 및 벌크의 직경은 5 mm 내지 12 mm일 수 있다.
슬러리 함유 담배 및 슬러리 함유 담배로부터 만들어지는 에어로졸 형성 기재 벌크뿐만 아니라 코팅을 형성하는 담배 시트는, 예를 들어 담배 입자, 섬유 입자, 에어로졸 형성제, 바인더 및 향미제를 포함한다.
에어로졸 형성 담배 기재 벌크는 담배 재료, 섬유, 결합제 및 에어로졸 형성제를 포함하는 담배 시트, 바람직하게는 권축된 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 재구성 담배의 한 형태이다.
바람직하게는, 코팅은 슬러리 함유 담배로부터 형성되는, 재구성 담배의 형태이다.
담배 입자는 원하는 두께 또는 원하는 시트 두께 및 캐스팅 갭(casting gap)에 따라, 30 μm 내지 250 μm 정도, 바람직하게는 30 μm 내지 80 μm 또는 100 μm 내지 250 μm 정도의 입자를 갖는 담배 가루 형태일 수 있으며, 여기서 캐스팅 갭은 일반적으로 시트의 두께를 규정한다.
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 코팅 또는 시트에 대한 충분한 인장 강도 대 낮은 함유율, 예를 들어 대략 2% 내지 15%인 함유율을 얻고자 하는 바람에 기초하여 선택될 수 있다. 대안적으로, 식물 섬유 등의 섬유가 상기 섬유 입자와 함께 사용되거나, 헴프(hemp) 및 대나무를 포함하여 대안적으로 사용될 수 있다.
캐스트 리프 및 코팅을 형성하기 위해 슬러리 내에 포함된 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 둘 모두를 에어로졸로 전달하는 메커니즘을 제공한다. 상이한 에어로졸 형성제는 일반적으로 상이한 온도에서 기화한다. 에어로졸 형성제는 그의 능력, 예를 들면 실온 또는 그 부근에서 안정하게 잔류하지만 더 높은 온도, 예를 들면 40℃ 내지 450℃ 사이의 온도에서 휘발할 수 있는 능력에 기초하여 선택될 수 있다. 에어로졸 형성제는, 에어로졸 형성 기재가 담배 입자를 포함하는 담배 기반 제품으로 구성되는 경우에 에어로졸 형성 기재 내에 바람직한 수준의 수분을 유지하는 것을 돕는 습윤제(humectant) 타입 특성 또한 가질 수 있다. 특히, 일부 에어로졸 형성제는 습윤제로서 기능하는 흡습성 재료, 즉 기재가 습윤제 수분의 함유를 유지하는 것을 돕는 재료이다.
조합식 에어로졸 형성제의 하나 이상의 특성을 이용하기 위해 하나 이상의 에어로졸 형성제가 조합될 수 있다. 예를 들어, 활성 성분을 전달하는 트리아세틴의 능력 및 글리세롤의 습윤 특성을 이용하기 위해 트리아세틴이 글리세롤 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: 글리세롤, 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 기재 코팅에 대한 캐스트 리프 또는 슬러리를 생성하기 위한 일반적인 공정은 담배를 제조하는 단계를 포함한다. 이를 위해, 담배가 잘게 썰린다. 그런 다음, 썰은 담배(shredded tobacco)가 다른 종류의 담배와 배합되고 분쇄된다. 통상적으로, 다른 종류의 담배는 버지니아종 또는 벌리종과 같은 다른 종류의 담배이고, 예를 들면 다르게 처리된 담배일 수 있다. 배합 및 분쇄 단계는 서로 바뀔 수 있다. 섬유는 별도로, 바람직하게는 예를 들면 용액 형태의 슬러리에서 사용되도록 제조된다. 섬유가 캐스트 리프 또는 코팅에 안정성을 제공하기 위해 슬러리 내에 주로 존재하기 때문에, 섬유의 양은 감소될 수 있거나 서셉터 재료의 코어에 의해 안정화되는 에어로졸 형성 기재 코팅으로 인해 섬유는 코팅에서 심지어 생략될 수 있다.
섬유 용액이 존재할 경우, 이 섬유 용액과 제조된 담배는 이후 혼합될 수 있다. 그런 다음, 슬러리는 코팅 장치, 예를 들어 시트 형성 기구 또는 증착 장치로 전달될 수 있다.
코팅 이후에, 에어로졸 형성 기재는 그런 다음 바람직하게 열에 의해 건조되고, 건조 이후에 냉각된다.
슬러리 함유 담배는 균질화된 담배 재료를 포함하고, 글리세롤 또는 프로필렌 글리콜을 에어로졸 형성제로서 포함하는 것이 바람직하다. 에어로졸 형성 기재 벌크 및 에어로졸 형성 기재 코팅은 상술한 바와 같은 슬러리 함유 담배로 만들어지는 것이 바람직하다.
유리하게, 서셉터를 코팅하는 에어로졸 형성 기재 코팅은 다공성이어서, 휘발된 물질이 기재를 떠나는 것을 허용한다. 에어로졸 형성 기재 코팅이 서셉터 재료와 밀착 접촉을 갖음으로 인해, 최초에 소량의 에어로졸 형성 기재 코팅만이 서셉터 재료에 의해 가열되어야 한다. 따라서, 또한 다공성을 갖지 않거나 거의 갖지 않는 코팅이 사용될 수 있다. 작은 두께를 갖는 코팅은 예를 들어 큰 두께를 갖는 코팅보다 적은 다공성을 갖도록 선택될 수 있다.
대안적으로, 에어로졸 형성 기재 코팅의 두께는 80 μm 내지 1 mm, 바람직하게는 100 μm 내지 600 μm일 수 있으며, 예를 들면 100　μm 내지 400　μm일 수 있다. 특히, 전술한 두께 범위는 일측면 단독 코팅 및 높은 다공성을 갖는 코팅이 사용될 경우에 바람직하다.
일반적인 규칙으로서, 본 명세서 전체에 걸쳐 값이 언급될 때마다, 상기 값은 명시적으로 개시되는 것으로 이해해야 할 것이다. 그러나, 기술적 고려로 인해 값이 정확하게 특정 값일 필요가 없는 것으로도 이해해야 할 것이다. 예를 들어, 어떤 값은 정확한 값 +/- 20%에 해당하는 값들의 범위를 포함한다.
에어로졸 발생 물품은 추가적인 요소, 예컨대 마우스피스 요소, 지지 요소 및 에어로졸 냉각 요소 등을 포함할 수 있다.
마우스피스 요소는 에어로졸 발생 물품의 하류 말단 또는 마우스 말단에 위치될 수 있다.
마우스피스 요소는 적어도 하나의 필터 세그먼트를 포함할 수 있다. 필터 세그먼트는 아세트산 셀룰로오스 토우(tow)로 제조된 아세트산 셀룰로오스 필터 플러그일 수 있다. 필터 세그먼트는 낮은 미립자 여과 효율 또는 매우 낮은 미립자 여과 효율을 가질 수 있다. 필터 세그먼트는 에어로졸 형성 기재 요소로부터 길이 방향으로 이격될 수 있다. 일 구현예에서, 필터 세그먼트는 길이가 7 mm이지만, 5 mm 내지 14 mm의 길이일 수 있다.
마우스피스 요소는 에어로졸 발생 물품의 하류 방향에서 마지막 부분이다. 에어로졸 발생 물품에 의해 발생된 에어로졸을 마우스피스 요소를 통해 사용자에게 전달하기 위해 사용자는 마우스피스 요소와 접촉한다. 따라서, 마우스피스 요소는 에어로졸 형성 기재 요소의 하류에 배치되어 있다.
마우스피스 요소는 바람직하게는 에어로졸 발생 물품의 외경과 대략 같은 외경을 갖는다. 마우스피스 요소는 외경이 5 mm 내지 10 mm, 예를 들어 6 mm 내지 8 mm일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 마우스피스 요소는 외경이 7.2mm +/- 10%이다. 마우스피스 요소는 길이가 5 mm 내지 25 mm, 바람직하게는 10 mm 내지 17 mm일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 마우스피스 요소는 길이가 12 mm 또는 14 mm이다. 또다른 바람직한 구현예에서, 마우스피스 요소는 길이가 7 mm이다.
지지 요소가 에어로졸 형성 기재 요소의 바로 하류에 위치할 수도 있고 에어로졸 형성 기재 요소와 접경할 수도 있다.
지지 요소는 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 지지 요소는, 아세트산 셀룰로오스; 판지; 권축된 종이, 예를 들면 권축된 내열 종이 또는 권축된 황산지(parchment paper); 및 폴리머 재료, 예를 들면 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 지지 요소는 아세트산 셀룰로오스로 형성된다.
지지 요소는 중공 관형 요소를 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 지지 요소는 중공형 아세트산 셀룰로오스 관을 포함한다.
지지 요소는 바람직하게는 에어로졸 발생 물품의 외경과 대략 같은 외경을 갖는다.
지지 요소는 외경이 5 mm 내지 12 mm, 예를 들어 5 mm 내지 10 mm 또는 6 mm 내지 8 mm일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 지지 요소는 외경이 7.2 mm +/- 10%이다. 지지 요소는 길이가 5 mm 내지 15 mm일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 지지 요소는 길이가 8 mm이다.
에어로졸 냉각 요소는 에어로졸 형성 기재 요소의 하류에, 예를 들면 지지 요소의 바로 하류에 위치할 수도 있고, 지지 요소와 접경할 수도 있다.
에어로졸 냉각 요소는 지지 요소와 에어로졸 발생 물품의 가장 먼 하류 말단에 위치한 마우스피스 요소 사이에 위치할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “에어로졸 냉각 요소”는 표면적이 크고 흡인-저항이 낮은 요소를 설명하는 데에 사용된다. 사용 시, 에어로졸 형성 기재로부터 방출된 휘발성 화합물에 의해 형성되는 에어로졸은 에어로졸 발생 물품의 마우스 말단으로 전달되기 전에 에어로졸 냉각 요소를 통해 흡인된다. 높은 흡인-저항 필터, 예를 들어 섬유 다발로 형성된 필터에 비해, 에어로졸 냉각 요소는 낮은 흡인-저항을 갖는다. 에어로졸 발생 물품 내의 챔버 및 공동, 예를 들어 확장 챔버 및 지지 요소는 또한 에어로졸 냉각 요소들로 고려되지는 않는다.
에어로졸 냉각 요소는 바람직하게는 길이방향으로 50%가 넘는 다공성을 갖는다. 에어로졸 냉각 요소를 통한 기류 경로는 바람직하게는 비교적 억제되지 않는다. 에어로졸 냉각 요소는 밀집된 시트 또는 권축되고 밀집된 시트일 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA), 아세트산 셀룰로오스(CA), 및 알루미늄 호일 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 시트 재료를 포함할 수 있다.
바람직한 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 생분해성 재료의 밀집된 시트를 포함한다. 예를 들면, 비다공성 종이의 밀집된 시트 또는 생분해성 폴리머 재료의 밀집된 시트, 예를 들면 폴리락트산 또는 Mater-Bi<®> 급(시판중인 전분계 코폴리에스테르류)이다.
에어로졸 냉각 요소는 바람직하게는 PLA 시트를 포함하며, 더욱 바람직하게는 권축되고 밀집된 PLA 시트를 포함한다. 에어로졸 냉각 요소는 두께가 10 μm 내지 250 μm, 예컨대 50 μm인 시트로 형성될 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 폭이 150 mm 내지 250 mm인 밀집된 시트로 형성될 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 비표면적이 mm 당 300 mm2 내지 mm 당 1,000 mm2, mg 당 10 mm2 내지 mg 당 100 mm2일 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 비표면적이 mg 당 약 35 mm2인 밀집된 재료의 시트로 형성될 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 외경이 5 mm 내지 10 mm, 예컨대 7 mm일 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 길이가 10 mm 내지 15 mm이다. 에어로졸 냉각 요소의 길이는 10 mm 내지 14 mm, 예를 들어 13 mm인 것이 바람직하다. 대체 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 길이가 15 mm 내지 25 mm이다. 에어로졸 냉각 요소의 길이는 16 mm 내지 20 mm, 예를 들어 18 mm인 것이 바람직하다.
에어로졸 형성 물품의 요소들, 즉 에어로졸 형성 기재 요소 및 에어로졸 발생 물품의 임의의 다른 요소들, 예를 들면 지지 요소, 에어로졸 냉각 요소, 및 마우스피스 요소 등이 외부 래퍼에 의해 둘러싸여 있다. 외부 래퍼는 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 외부 래퍼는 궐련지이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 에어로졸 발생 시스템은 본 발명에 따르고 본원에 기재된 에어로졸 발생 물품을 포함한다. 시스템은 부하 네트워크(load network)에 연결된 전원을 더 포함한다. 부하 네트워크는 에어로졸 발생 물품의 서셉터에 유도 결합되기 위한 인덕터를 포함한다.
인덕터는 예를 들어, 하나 이상의 유도 코일로서 구현될 수 있다. 하나의 유도 코일만이 제공되면, 단일 유도 코일이 서셉터 재료에 유도 결합된다. 여러 개의 유도 코일이 제공되면, 각 유도 코일은 서셉터 재료의 부분 또는 섹션을 가열할 수 있다. 시스템은 장치 하우징 내에 배열된 장치 공동을 포함하는 장치 하우징을 포함하는 에어로졸 발생 장치를 포함할 수 있다. 장치 공동은 에어로졸 발생 물품 또는 서셉터 재료를 포함하는 적어도 에어로졸 형성 기재 요소를 수용하도록 적응된다. 인덕터가 장치에 제공되어, 인덕터는 물품이 공동에 위치될 때 에어로졸 발생 물품의 서셉터 재료에 유도 결합된다.
본 발명은 다음의 도면으로 도시된 구현예들과 관련하여 더 설명되며, 여기서:
도 1 은 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 단면의 개략도이고;
도 2 는 에어로졸 형성 기재 요소를 통과하는 길이 방향 단면의 개략도이다.
도 1의 에어로졸 발생 물품(10)은 동축 정렬로 배열된 4개의 요소, 즉 에어로졸 형성 기재 요소(20), 지지 요소(30), 에어로졸 냉각 요소(40), 및 마우스피스(50)를 포함한다. 이들 4개의 요소 각각은 실질적으로 원통형 요소이고, 각각이 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 이들 4개의 요소는 연속적으로 배열되어 있고 외부 래퍼(60)에 의해 둘러싸여서 원통형 로드를 형성한다. 블레이드 형상의 서셉터(25)는 에어로졸 형성 기재 요소 내에 위치한다. 당해 서셉터는 에어로졸 형성 기재 코팅(21)으로 코팅되며 에어로졸 형성 기재 벌크(22) 내에 배열된다.
서셉터(25)는 에어로졸 형성 기재 요소(20)의 길이와 대략 동일한 길이를 가지고, 에어로졸 형성 기재 요소(20)의 반경방향 중심 축을 따라 위치한다.
서셉터(25)는 길이가 8 mm, 폭이 3 mm이고 두께가 1 mm인 페라이트 철 재료이다. 서셉터의 한쪽 또는 양쪽 말단은 날카롭거나 뾰족해서 에어로졸 형성 기재 내로의 삽입을 용이하게 할 수 있다. 양면 코팅일 경우, 서셉터의 약 48 mm2 면적이 에어로졸 형성 기재 코팅(21)으로 커버된다.
에어로졸 형성 기재 코팅(21)은 담배 및 에어로졸 형성제로서 바람직하게는 글리세롤 또는 프로필렌 글리콜을 포함한다.
에어로졸 형성 기재 벌크(22)는 래퍼에 의해 둘러싸인 권축된 균질화 담배 재료의 밀집된 시트를 포함한다. 균질화 담배 재료의 권축된 시트는 에어로졸 형성제로서 글리세롤 또는 프로필렌 글리콜을 포함한다.
에어로졸 발생 물품(10)은 사용자가 사용하는 동안에 사용자의 입 안에 넣는 근위 또는 마우스 말단(70), 및 이 마우스 말단(70)에 대한 에어로졸 발생 물품(10)의 대향 말단에 위치한 원위 말단(80)을 갖는다. 조립되면, 에어로졸 발생 물품(10)의 총 길이는 약 45 mm이고, 직경은 약 7.2 mm이다.
사용시, 사용자에 의해 에어로졸 발생 물품을 통해 공기가 원위 말단(80)으로부터 마우스 말단(70)으로 흡인된다. 에어로졸 발생 물품의 원위 말단(80)은 또한 에어로졸 발생 물품(10)의 상류 말단으로서 설명될 수도 있고, 에어로졸 발생 물품(10)의 마우스 말단(70)은 또한 에어로졸 발생 물품(10)의 하류 말단으로서 설명될 수도 있다.
에어로졸 형성 기재 요소(20)는 에어로졸 발생 물품(10)의 최원위 또는 상류 말단(80)에 위치한다.
지지 요소(30)는 에어로졸 형성 기재 요소(20)의 바로 하류에 위치하고 에어로졸 형성 기재 요소(20)와 접경한다. 도 1에서, 지지 요소(30)는 중공형 아세트산 셀룰로오스 관이다. 지지 요소(30)는 에어로졸 형성 기재 요소(20)를 에어로졸 발생 물품(10)에 위치시킨다. 따라서, 지지 요소(30)는 예를 들어 물품이 장치 내로 삽입될 때 에어로졸 형성 기재 요소(20)가 에어로졸 발생 물품(10) 내에서 에어로졸 냉각 요소(40)를 향해서 하류로 힘을 받게 되는 것을 막는 것을 돕는다. 지지 요소(30)는 또한 스페이서로서 기능해서 에어로졸 형성 기재 요소(20)로부터 에어로졸 발생 물품(10)의 에어로졸 냉각 요소(40)를 이격시킨다.
에어로졸 냉각 요소(40)는 지지 요소(30)의 바로 하류에 위치하고 지지 요소(30)와 접경한다. 사용시, 에어로졸 형성 기재 요소(20)의 에어로졸 형성 기재 코팅(21) 또는 에어로졸 형성 기재 벌크(22)로부터 방출된 휘발성 물질은 에어로졸 발생 물품(10)의 마우스 말단(70)을 향해서 에어로졸 냉각 요소(40)를 따라 통과한다. 휘발성 물질은 에어로졸 냉각 요소(40) 내부에서 냉각되어 사용자가 흡입하는 에어로졸을 형성할 수 있다. 도 1에서, 에어로졸 냉각 요소는 래퍼(90)에 의해 둘러싸여 있는 폴리락트산의 권축되고 밀집된 시트를 포함하고 있다. 폴리락트산으로 이루어진 권축되고 밀집된 시트는 에어로졸 냉각 요소(40)의 길이를 따라 연장되는 복수의 길이 방향 채널을 정한다.
마우스피스(50)는 에어로졸 냉각 요소(40)의 바로 하류에 위치하고 에어로졸 냉각 요소(40)와 접경한다. 도 1에서, 마우스피스(50)는 여과 효율이 낮은 종래의 아세트산 셀룰로오스 토우 필터를 포함한다.
에어로졸 발생 물품(10)를 조립하기 위해서, 상술한 4개의 원통형 요소가 외부 래퍼(60) 내부에 정렬되고 기밀하게 포장된다. 도 1에서, 외부 래퍼는 통상의 궐련지이다.
물품을 제조할 시에, 래퍼(60)에 의해 4개의 요소가 조립되고 래핑될 수 있다. 그런 다음 코팅된 서셉터(25)가 조립체의 원위 말단(80) 내로 삽입되어서 에어로졸 형성 기재 벌크(22)로 침투할 수 있다. 조립의 대안적인 방법으로서, 코팅된 서셉터(25)가 복수의 요소의 조립 전에 에어로졸 형성 기재 벌크(22) 내로 삽입되어서 로드를 형성하게 된다.
도 1의 에어로졸 발생 물품(10)은 사용자가 소모하기 위해서, 유도 코일 또는 인덕터를 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치와 체결하도록 설계된다.
도 2는 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같은 에어로졸 발생 물품의 로드 형상 에어로졸 형성 기재 요소를 통한 단면도이다. 동일하거나 유사한 요소들에 동일한 참조 번호가 부여된다.
블레이드 형상 서셉터(25)의 두 길이방향 평탄한 측면이 에어로졸 형성 기재 코팅(21)으로 코팅된다. 에어로졸 형성 기재 코팅(21)은 서셉터(25)와 직접 접촉한다. 바람직하게는, 코팅(21) 코팅을 함유하는 조밀한 담배이다. 코팅(21)은 서셉터 블레이드(25)의 각 측면 상에서 약 100 μm의 두께를 갖는다. 코팅된 서셉터(25)는 로드 형상 에어로졸 형성 기재 요소를 형성하는 종이 래퍼(61)로 래핑된, 밀집된 캐스트 잎 내에 반경방향 중심으로 배열된다.

Claims (13)

  1. 로드 형태로 조립된 복수의 요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품으로서, 상기 복수의 요소는 에어로졸 형성 기재 요소를 포함하며, 상기 에어로졸 형성 기재 요소는 에어로졸 형성 기재 벌크 및 에어로졸 형성 기재 요소 내에 배열된 서셉터 재료를 가지며, 상기 서셉터 재료는 에어로졸 형성 기재 코팅을 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 재료는 복수의 서셉터 입자인, 에어로졸 발생 물품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 재료는 상기 에어로졸 형성 기재 요소 내에 길이 방향으로 배열된 세장형 서셉터인, 에어로졸 발생 물품.
  4. 제3항에 있어서, 상기 세장형 서셉터는 상기 에어로졸 형성 기재 요소 내에 반경방향 중심으로 배열된, 에어로졸 발생 물품.
  5. 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세장형 서셉터는 큰 두 측면을 형성하는 평탄한 형상을 가지며, 상기 에어로졸 형성 기재 코팅은 세장형 서셉터의 큰 두 측면의 적어도 한 쪽에 제공되는, 에어로졸 발생 물품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재 코팅은 상기 세장형 서셉터의 큰 두 측면의 둘 모두에 제공되는, 에어로졸 발생 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서셉터 재료는 에어로졸 형성 기재 코팅으로 완전히 코팅된, 에어로졸 발생 물품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재 코팅의 두께는 50 μm 내지 120 μm인, 에어로졸 발생 물품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 서셉터 재료 상에 에어로졸 형성 기재 코팅하는 것은, 코팅되지 않은 서셉터 재료 상에 에어로졸 형성 기재 슬러리를 증착, 딥 코팅, 분사, 페인팅 또는 캐스팅하는 것 중 하나에 의해 수행되는, 에어로졸 발생 물품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서셉터 재료는 에어로졸 형성 기재 코팅으로 코팅된, 적어도 30 mm2의 표면적을 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재 벌크 및 에어로졸 형성 기재 코팅 중 적어도 하나는 담배 재료를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재 벌크는 균질화 담배 재료의 밀집된 시트를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  13. 에어로졸 발생 시스템으로서:
    제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 물품; 및
    부하 네트워크에 연결된 전원으로서, 상기 부하 네트워크는 상기 에어로졸 발생 물품의 서셉터 재료에 유도 결합되기 위한 인덕터를 포함하는, 전원을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
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