KR20190004274A - 절연된 열원을 갖춘 에어로졸 발생 물품 - Google Patents

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Abstract

에어로졸 발생 물품(2)은 에어로졸 형성 기재(4), 가연성 열원(3) 및 가연성 열원(3)의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 적어도 하나의 세라믹 종이 층(5)을 포함한다. 당해 물품(2)은 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 발생 물품(2)을 통해 공기가 흡인될 수 있는 하나 이상의 기류 경로, 및 가연성 열원(3)과 에어로졸 형성 기재(4) 사이의 하나 이상의 불연성의 실질적으로 공기 불투과성인 배리어를 더 포함한다.

Description

절연된 열원을 갖춘 에어로졸 발생 물품
본 발명은 에어로졸 형성 기재 및 가연성 열원을 포함하는 에어로졸 발생 물품 및 그러한 에어로졸 발생 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다.
담배가 연소되기보다는 가열되는 다수의 에어로졸 발생 물품이 본 기술 분야에서 제안되었다. 그러한 "가열식" 에어로졸 발생 물품의 하나의 목표는 연소에 의해 생성된 유형의 공지의 유해한 연기 성분 및 가연성 궐련에서 담배의 열분해 열화(degradation)를 감소시키는 것이다. 가열식 에어로졸 발생 물품의 하나의 공지된 유형에서, 에어로졸은 가연성 열원으로부터 가연성 열원에 인접 위치되는 에어로졸 형성 기재로의 열 전달에 의해 발생된다. 에어로졸 발생 중에, 휘발성 화합물이 가연성 열원으로부터의 열 전달에 의해 에어로졸 형성 기재로부터 방출되고 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기에 비말동반된다. 방출된 화합물은 냉각되면서 응축되어 사용자에 의해 흡입되는 에어로졸을 형성한다.
가열식 에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 가연성 열원의 연소 온도는 가열식 에어로졸 발생 물품의 사용 중에 에어로졸 형성 기재의 연소 또는 열적 열화를 초래할 만큼 높지 않아야 한다. 그러나, 가연성 열원의 연소 온도는 특히 초기 퍼프(puff) 중에 허용 가능한 에어로졸을 생성시키기 위해 에어로졸 형성 기재로부터 충분한 휘발성 화합물을 방출하는데 충분한 열을 발생시키도록 충분히 높아야 한다.
가열식 에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 다양한 가연성 열원이 본 기술분야에서 제안되었다. 가열식 에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 가연성 열원의 연소 온도는 전형적으로 약 600℃ 내지 800℃이다.
가열식 에어로졸 발생 물품의 표면 온도를 감소시키기 위해서 가열식 에어로졸 발생 물품의 가연성 열원의 둘레 주위에 절연 부재를 감싸는 것이 공지되어 있다. 그러나, 그러한 절연 부재는 가연성 열원의 연소 중에 가연성 열원의 온도를 감소시켜, 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 형성 기재의 가열 시 열원의 유효성을 잠재적으로 감소시킬 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 효과는 절연 부재가 실질적으로 가연성 열원의 길이를 연장하는 경우에 특히 현저해진다. 그러한 절연 부재는 또한 가연성 열원의 지속적인 연소를 억제하여 가연성 열원의 연소 기간을 감소시킬 수 있다.
열원에 근접한 감소된 표면 온도, 허용 가능한 외관을 가지고, 간단하고 신뢰성 있는 방식으로 조립될 수 있는 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 초기 퍼프와 후기 퍼프 중 모두에서 허용 가능한 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따라서, 에어로졸 형성 기재, 가연성 열원 및 가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 포함하는 에어로졸 발생 물품이 제공된다. 물품은 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 발생 물품을 통해 공기가 흡인될 수 있는 하나 이상의 기류 경로, 및 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 하나 이상의 불연성의 실질적으로 공기 불투과성 배리어를 더 포함한다. 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 하나 이상의 불연성의 실질적으로 공기 불투과성 배리어는 하나 이상의 기류 경로로부터 가연성 열원을 격리시켜, 사용시 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 가연성 열원과 직접 접촉하지 않게 된다.
사용시, 가연성 열원은 라이터와 같은 외부 열원에 의해 점화되어 연소되기 시작할 수 있다. 연소되는 열원은 에어로졸 형성 기재의 휘발성 화합물이 증발하도록 에어로졸 형성 기재를 가열할 수 있다. 사용자가 에어로졸 발생 물품을 흡인할 때, 공기는 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품 내로 흡인되어 가열식 에어로졸 형성 기재로부터의 증기와 혼합되어 에어로졸을 형성할 수 있다. 에어로졸은 에어로졸 발생 물품으로부터 흡인되어 사용자에 의한 흡입을 위해 사용자에게 전달될 수 있다.
가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원을 절연시킬 수 있다. 이는 가연성 열원에서 에어로졸 발생 물품의 표면 온도를 감소시킬 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 연소가 실질적으로 방해받지 않을 수 있도록 층을 통과하는 충분한 공기를 또한 허용할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '종이'는 섬유의 얇은 매트 또는 시트를 설명하는데 사용된다. 전형적으로, 본 명세서에서 설명된 종이는 얇은 시트 또는 매트로 압착된 섬유의 펄프로부터 제조된다. 본 발명의 종이는 직포 섬유를 포함할 수 있다. 그러나, 전형적으로 본 발명의 종이는 부직포 섬유를 포함한다. 본 발명의 종이의 섬유는 무작위로 짜여질 수 있다. 본 명세서에서 설명된 종이는 일반적으로 얇다. 환언하면, 섬유의 매트 또는 시트의 두께 또는 깊이는 매트 또는 시트의 길이 및 폭과 같은 매트 또는 시트의 다른 치수보다 실질적으로 더 작다. 일반적으로, 본 명세서에서 설명된 종이는 신축성이 있다. 환언하면, 본 명세서에 설명된 종이는 가연성 열원의 원주 주위에 감싸이도록 구부러지거나 형상화될 수 있어, 종이가 가연성 열원의 적어도 일부를 둘러싸게 된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '세라믹 종이'는 세라믹 재료를 포함한 종이를 설명하는데 사용된다. 환언하면, 용어 '세라믹 종이'는 세라믹 재료를 포함한 섬유 재료의 얇은 매트 또는 시트를 설명하는데 사용된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '세라믹 종이' 및 '세라믹 섬유 종이'는 상호교환적으로 사용된다.
본 발명의 세라믹 종이는 세라믹 재료의 섬유를 포함한 섬유 재료일 수 있다. 세라믹 종이는 세라믹 재료의 직포 섬유를 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 세라믹 재료의 부직포 섬유를 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 세라믹 섬유 배팅(batting), 세라믹 섬유 덩어리 및 세라믹 섬유 울(wool) 중 적어도 하나를 포함한 섬유질 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 세라믹 재료만의 섬유를 포함할 수 있다. 환언하면, 몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 비-세라믹 재료의 섬유를 포함하지 않을 수 있다.
세라믹 종이는 미립자 세라믹 재료를 포함한, 다른 형태의 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 하나 초과의 형태의 세라믹 재료, 예를 들어 섬유질 세라믹 재료 및 미립자 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
세라믹 재료는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 재료는 결정질 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 재료는 반-결정질 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 재료는 비-결정질 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 재료는 무정형일 수 있다. 세라믹 재료는 반-결정질일 수 있다. 세라믹 재료는 결정질일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '세라믹 재료'는 유리를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '유리'는 유리 전이 온도에서 유리 전이를 나타내는 재료를 설명하는데 사용된다. 전형적으로, 용어 '유리'는 본 명세서에서 비-결정질 또는 무정형 고체 재료를 설명하는데 사용된다. 그러나, 용어 '유리'는 또한 결정질 성분 및 비-결정질 성분을 포함한 재료를 포함한다. 결정질 및 비-결정질 성분을 모두 포함한 유리 재료는 '유리-세라믹' 재료로 지칭될 수 있다.
본 발명의 유리 재료의 특성은 유리의 형성 방법에 의해 결정될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "유리"는 임의의 적합한 방법에 의해 형성된 유리를 포함한다. 유리를 형성하는 적합한 방법은 용융 급냉(melt quenching); 물리적 기상 증착(physical vapour deposition); 열화학적 및 기계화학적 반응을 포함한 고체-상태 반응; 졸-겔 방법과 같은 액체-상태 반응; 방사선 무정형화와 같은 결정질 고체의 조사; 및 압력 무정형화(즉, 고압의 작용하에 형성)를 포함한다.
몇몇 구현예에서, 세라믹 재료는 유리를 포함할 수 있다. 세라믹 재료는 유리일 수 있다. 유리는 유리-세라믹 재료일 수 있다. 세라믹 종이는 유리 섬유를 포함한다. 세라믹 종이는 유리-세라믹 섬유를 포함한다.
몇몇 구현예에서, 세라믹 재료는 유리를 포함하지 않을 수 있다. 환언하면, 세라믹 재료는 유리 이외에 임의의 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 재료는 유리 재료가 아닐 수 있다. 세라믹 재료는 유리 섬유를 포함하지 않을 수 있다. 이들 구현예에서, 세라믹 재료는 전형적으로 결정질 세라믹 재료를 포함한다.
세라믹 재료는 산화물, 탄화물, 붕소화물, 질화물 및 규화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 재료는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 실리카(SiO2), 산화 칼슘(CaO), 산화 마그네슘(MgO), 알루미나(Al2O3) 및 이산화 지르코늄(ZrO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이들 모두는 세라믹 재료로 이해된다. 예를 들어, 세라믹 종이는 알칼리 토류 규산염 울, 알루미나 실리케이트 울 또는 다결정질 울 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 산화철(Fe2O3), 산화 칼륨(K2O), 산화 나트륨(Na2O) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이들은 모두 세라믹 재료로 이해된다.
세라믹 종이는 임의의 적합한 양의 섬유 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 적어도 약 40 중량%의 세라믹 재료; 적어도 약 50 중량% 세라믹 재료; 또는 적어도 약 60 중량%의 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 약 100 중량%의 세라믹 재료; 약 100 중량% 미만의 세라믹 재료; 약 90 중량% 미만의 세라믹 종이 재료; 또는 약 80 중량% 미만의 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 종이는 약 50 중량% 내지 약 100 중량%의 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
세라믹 종이는 비-섬유 재료를 포함할 수 있다. 비-섬유 재료는 물을 포함할 수 있다.
세라믹 종이는 비-세라믹 재료를 포함할 수 있다. 비-세라믹 재료는 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 비-세라믹 재료는 유기 재료를 포함할 수 있다. 비-세라믹 재료는 무기 재료를 포함할 수 있다. 비-세라믹 재료는 세라믹 재료를 함께 유지하기 위한 적어도 하나의 결합제 재료를 포함할 수 있다. 결합제 재료는 임의의 적합한 결합제 재료일 수 있다. 결합제 재료는 하나 이상의 유기 결합제, 예를 들어 역청, 동물성 및 식물성 아교 및 폴리머를 포함할 수 있다. 결합제 재료는 석회, 시멘트, 석고 및 액체 유리와 같은 하나 이상의 무기 결합제 재료를 포함 할 수 있다. 결합제 재료가 하나 이상의 폴리머를 포함하는 경우, 폴리머는 아크릴 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르, 에폭시, 폴리에테르, PVOH, 스티렌 계열, 폴리카르복실릭 에테르 및 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 결합제는 CMC와 벤토나이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 결합제 재료는 아크릴 결합제일 수 있다. 비-세라믹 재료는 세라믹 종이를 보강하기 위한 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비-세라믹 재료는 폴리머 섬유, 예컨대 폴리아미드와 폴리이미드를 포함할 수 있다.
세라믹 종이는 부가의 수단, 예를 들어 미립자 보강에 의해 추가로 보강될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 종이는 카본 블랙의 미립자로 보강될 수 있다. 세라믹 종이는 이산화 티타늄, 알루미늄 트리하이드레이트 및 철과 망간을 포함할 수 있는 안료를 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 다른 적합한 성분을 추가로 포함할 수 있다.
세라믹 종이는 임의의 적합한 양의 비-세라믹 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 세라믹 재료만을 포함할 수 있다. 환언하면, 몇몇 구현예에서 세라믹 종이는 임의의 비-세라믹 재료를 포함하지 않을 수 있다. 세라믹 종이는 약 0 중량%의 비-세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 0 중량% 내지 25 중량%의 비-세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 적어도 약 0.5 중량%의 비-세라믹 재료; 적어도 약 2 중량%의 비-세라믹 재료; 적어도 약 10 중량%의 비-세라믹 재료; 또는 적어도 약 20 중량%의 비-세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 약 40 중량% 미만의 비-세라믹 재료; 약 30 중량% 미만의 비-세라믹 종이 재료; 또는 약 15 중량% 미만의 비-세라믹 재료를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층이 100 중량%의 세라믹 재료를 포함하는 몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 결합제 또는 보강재와 같은 임의의 부가 재료를 포함하지 않는다. 유리하게, 임의의 부가 재료 없이 세라믹 종이를 제공하는 것은 가연성 열원의 연소 중에 세라믹 재료의 가열시 바람직하지 않은 화합물의 생성을 감소시킬 수 있으며, 이는 사용자의 체험에 영향을 미칠 수 있다.
몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 생체가용성 섬유를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '생체가용성'은 인체의 생물학적 시스템과 같은 생물학적 시스템에서 용해성인 재료를 설명하는데 사용된다. 특정 생물학적 시스템에서 재료의 생체용해도는 물에서의 재료의 용해도와 크게 상이할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 물질은 적어도 0.1 g의 물질이 100 ml의 생물학적 시스템의 용매에 용해되면 생체가용성으로 간주될 수 있다. 유사하게, 물질은 0.1 g 미만의 재료가 100 ml의 생물학적 시스템의 용매에 용해되면 생체가용성으로 간주될 수 있다. 전형적으로, 본 발명의 생체가용성 섬유는 섬유의 흡입시 사용자의 호흡계에서 용해된다. 환언하면, 본 발명의 생체가용성 섬유는 전형적으로 섬유의 흡입시 사용자의 호흡계에서 용해된다. 본 발명의 생체가용성 섬유는 사람의 폐포 환경에서 용해될 수 있다.
생체가용성 재료는 임의의 적합한 생체가용성 재료일 수 있다. 적합한 생체가용성 재료는 알칼리 토류 실리케이트 울 및 고 알루미나 저 실리카 울을 포함한다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 약 100 중량%의 알칼리 토류 실리케이트 울을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 약 50 중량%의 알칼리 토류 실리케이트 울 및 약 100 중량%의 알칼리 토류 실리케이트 울; 약 0 중량%의 결합제, 예컨대 아크릴 결합제 및 약 15 중량%의 결합제; 그리고 약 10 중량% 미만의 불활성 무기 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 약 60 중량%의 실리카 내지 약 70 중량%의 실리카; 약 15 중량%의 산화 칼슘 내지 약 35 중량%의 산화 칼슘; 약 4 중량%의 산화 마그네슘 내지 약 20 중량%의 산화 마그네슘을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 약 40 중량% 미만의 알루미나; 10 중량% 미만의 유기 재료; 및 약 1 중량% 미만의 수분을 포함할 수 있다.
전술한 조성물은 세라믹 종이가 소성된 후의 다양한 성분의 중량%를 지칭한다.
상업적으로 이용 가능한 생체가용성 세라믹 섬유를 포함하는 적합한 세라믹 종이의 예는: Superwool® 섬유 종이, Superwool® 섬유 플렉스 랩, Superwool® HT 섬유, Superwool® Plus 섬유 및 Superwool® Plus 332-E를 포함하며; 이들 모두는 Morgan Advanced Materials, plc로부터 이용 가능하다. 다른 적합한 세라믹 종이는 Ningbo Firewheel Thermal Insulation & Sealing Co., Ltd.로부터 이용 가능한 내화성 세라믹 섬유로 만들어진 세라믹 종이를 포함한다. Final Advanced Materials로부터의 Rescor 300 BL 또는 DL-Thermal로부터의 비-결합제 생체가용성 섬유 종이와 같은 무결합제 세라믹 종이가 또한 적합할 수 있다.
세라믹 종이는 낮은 열전도율을 가질 수 있다. 환언하면, 세라믹 종이는 양호한 열 절연체일 수 있다. 예를 들어, 세라믹 종이는 약 23℃의 온도에서 약 0.5 내지 2 W/mK의 열전도율을 가질 수 있다. 이러한 낮은 열전도율은 특히 세라믹 종이가 직포 또는 부직포 섬유 세라믹 재료를 포함하는 곳에서 관찰된다. 이는 전도에 의한 열전달을 감소시키는 섬유 세라믹 재료로 구성된 세라믹 종이의 비교적 개방되고 매우 다공성인 구조 때문일 수 있다.
세라믹 종이는 공기에 대해 고 투과성을 가질 수 있다. 이는 비교적 개방적이며, 매우 다공성인 구조 때문일 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원이 실질적으로 방해받지 않고 연소할 수 있도록 공기에 대해 충분히 투과성일 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 약 4000 (cm3/min*cm2) 초과의 공기에 대한 투과성을 가질 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싼다. 본 발명의 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 실질적으로 가연성 열원의 전체 길이를 둘러쌀 수 있다. 이는 에어로졸 발생 물품이 세라믹 종이의 절연 특성으로부터 이익을 얻고, 사용 중에 열원 근처의 표면 온도를 감소시키고, 세라믹 종이의 공기에 대한 투과성으로부터 이익을 얻을 수 있게 하여, 충분한 외기가 가연성 열원에 도달하게 하여 가연성 열원이 점화되고 실질적으로 방해받지 않고 연소할 수 있게 한다.
사용시, 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 직접적으로 접촉하지 않도록 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 하나 이상의 기류 경로로부터 격리될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 직접 접촉하지 않도록 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 하나 이상의 기류 경로로부터 이격될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 하나 이상의 부분은 섬유 및 미립자에 대해 실질적으로 불투과성인 재료로 피복, 코팅 또는 캡슐화될 수 있다. 섬유 및 미립자에 대해 실질적으로 불투과성인 재료로 피복, 코팅 또는 캡슐화된 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 하나 이상의 부분은 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기에 근접하여 위치될 수 있다. 피복, 코팅 또는 캡슐화는 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기를 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 섬유 및 미립자로부터 격리시킬 수 있다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 하나 이상의 부분은 하나 이상의 기류 경로로부터 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 격리시키기 위해 종이 층으로 피복될 수 있다. 종이 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 내부 표면과 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 외부 표면 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 종이 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 내부 및 외부 표면 모두에 제공될 수 있다. 종이 층은 적층 종이를 포함할 수 있다. 종이 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 함께 공동-적층될 수 있다. 종이 층은 기류 경로에 인접한 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 일부분에만 제공될 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 실질적으로 내연성일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "내연성(combustion-resistant)"은 가연성 열원의 점화 및 연소 중에 실질적으로 온전한 상태로 남아있는 재료를 지칭한다. 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 내연성 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 제공은 유리하게, 화염 또는 연기가 층으로부터 방출되는 방지할 수 있다. 이는 가연성 열원의 연소 중에 바람직하지 않은 배출 가스 또는 악취가 층으로부터 방출되는 것을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
세라믹 종이는 유리한 기계적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 세라믹 종이는 세라믹 재료, 특히 이들이 존재하는 경우 세라믹 섬유의 보강 효과로 인해 가요성 및 기계가공성을 가질 수 있다. 세라믹 종이는 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 세라믹 종이 층의 형성을 용이하게 하는 기계가공성을 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '층'은 가연성 열원의 형상에 일반적으로 부합하는 재료의 몸체를 설명하는데 사용된다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 열원을 둘러싸도록 배열된 임의의 적합한 유형의 층일 수 있다. 적합한 유형의 층은 다른 것들 중에서 포장지와 코팅을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "코팅(coating)"은 열원을 덮고 열원에 부착되는 재료의 층을 설명하는데 사용된다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원과 직접 접촉할 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원으로부터 이격될 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싼다. 예를 들어, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 길이의 약 절반을 둘러쌀 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 길이의 절반보다 많은 길이를 둘러쌀 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 길이의 약 60% 내지 약 100%를 둘러쌀 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 길이의 적어도 약 70%를 둘러쌀 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 길이의 적어도 약 80%를 둘러쌀 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 길이의 적어도 약 90%를 둘러쌀 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러쌀 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 전체 길이를 둘러쌀 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '길이'는 에어로졸 발생 물품의 길이방향으로 에어로졸 발생 물품의 구성요소 또는 일부의 치수를 설명하는데 사용된다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 에어로졸 형성 기재의 길이의 약 절반을 둘러쌀 수 있다. 유리하게, 에어로졸 형성 기재를 둘러싸는 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 에어로졸 형성 기재에서 에어로졸 발생 물품의 표면 온도를 낮출 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 하류 단부에서 가연성 열원을 둘러쌀 수 있다. 이는 에어로졸 발생 물품의 정상 작동 중에 사용자에 가장 가까운 가연성 열원의 부분에서 에어로졸 발생 물품의 표면 온도를 유리하게 감소시킬 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 상류 단부에서 가연성 열원을 둘러쌀 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 상류 단부 및 하류 단부에서 가연성 열원을 둘러쌀 수 있다.
가연성 열원의 피복되지 않은 부분은 본 명세서에서 '노출된(naked)' 부분으로서 지칭될 수 있다. 본 발명의 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 '노출된' 또는 피복되지 않은 부분을 피복하거나 둘러쌀 수 있도록 제공될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 가연성 열원의 일부분은 상류 단부에서 적어도 하나의 부가 층에 의해 둘러싸일 수 있다. 적어도 하나의 부가 층은 궐련지 층일 수 있다. 이들 구현예에서, 가연성 열원의 상류 부분은 노출된 부분이다. 환언하면, 가연성 열원의 상류 부분은 적어도 하나의 부가 층에 의해 피복되지 않는다. 이들 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 상류 부분을 둘러쌀 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 상류 부분을 둘러싸는 적어도 하나의 부가 층의 상류 단부로부터 가연성 열원의 하류 단부로 또는 그 주위로 가연성 열원을 둘러쌀 수 있다. 그와 같이, 이들 구현예에서 가연성 열원은 하류 단부에서 적어도 하나의 부가 층과 상류 단부에서 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 조합에 의해 실질적으로 그의 길이를 따라 둘러싸일 수 있다. 몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층 및 적어도 하나의 부가 층은 가연성 열원의 길이를 따라 중첩될 수 있다.
가연성 열원, 에어로졸 형성 기재 및 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 연소 중에 에어로졸 형성 기재의 온도가 약 375℃를 초과하는 것을 실질적으로 방지하거나 억제하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가연성 열원, 에어로졸 형성 기재 및 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 연소 중에 에어로졸 형성 기재의 온도가 약 375℃를 초과하는 것을 실질적으로 방지하거나 억제하도록 형상화, 치수 및 배열될 수 있다. 이는 에어로졸 형성 기재의 무결성을 보존할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재가 하나 이상의 에어로졸 형성제를 포함하는 경우, 에어로졸 형성제는 약 375℃ 초과의 온도에서 열분해를 겪을 수 있다. 훨씬 더 높은 온도 및 에어로졸 형성 기재가 예를 들어, 담배를 포함하는 경우, 담배는 연소할 수 있다.
가연성 열원, 에어로졸 형성 기재 및 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 연소 중에 에어로졸 형성 기재의 근위 면으로부터 2 mm에서의 에어로졸 형성 기재의 온도가 적어도 약 6 분의 기간 동안 적어도 약 100℃이도록 구성될 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 일반적으로, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 얇은 층이다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 두께는 적어도 약 0.25 밀리미터 또는 적어도 약 0.5 밀리미터일 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 두께는 적어도 약 10 밀리미터 미만 또는 적어도 약 5 밀리미터 미만일 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 약 0.25 밀리미터 내지 약 10 밀리미터 또는 약 0.5 밀리미터 내지 약 5 밀리미터의 두께를 가질 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 하나 이상의 천공과 같은 하나 이상의 공기 유입구를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 공기 유입구는 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 공기에 대한 투과도를 더욱 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는, 가열 시 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 설명하는데 사용된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재로부터 발생하는 에어로졸은, 눈에 보일 수도 있고 보이지 않을 수도 있으며, 증기(예를 들면, 실온에서는 보통 액체 또는 고체인, 기체 상태에 있는 재료의 미립자)뿐만 아니라 기체 및 응축된 증기의 액적을 포함하고 있을 수도 있다.
에어로졸 형성 기재는 고체일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 실온에서 고체일 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제 및 가열에 반응하여 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 적어도 하나의 재료를 포함한다.
적어도 하나의 에어로졸 형성제는 사용시, 조밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 에어로졸 발생 물품의 작동 온도에서 열적 열화에 실질적으로 저항하는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물일 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 당 업계에 널리 공지되어 있으며, 예를 들어 다가 알코올, 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트 등의 다가 알코올의 에스테르, 및 디메틸 도데칸디오에이트(dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(tetradecanedioate) 등의 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 예시적인 에어로졸 형성제는 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올 또는 그의 혼합물이다.
가열에 반응하여 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 재료는 식물계열 재료의 충전물, 예를 들어 균질화된 식물계열 재료의 충전물일 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재는 담배, 차(예를 들어 녹차), 페퍼민트, 라우렐(laurel), 유칼립투스, 바실, 세이지, 버베나, 및 타라곤을 포함하되 이에 한정되지 않는, 식물로부터 유도된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 식물계열 재료는 이에 한정되지 않지만, 습윤제, 향미제(flavourant), 결합제 및 그들의 혼합물을 포함하는 첨가제를 포함하고 있을 수도 있다. 식물계열 재료는 본질적으로 담배 재료, 선택적으로 균질화된 담배 재료로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 니코틴을 포함하는 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 담배를 포함한 에어로졸 형성 기재를 포함한다.
에어로졸 형성 기재는 필터 플러그 랩에 의해 둘러싸일 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 가열하고 하나 이상의 기류 경로로부터 격리되도록 배열된 가연성 열원을 포함한다.
가연성 열원은 가연성 재료의 몸체를 포함할 수 있다. 가연성 재료의 몸체는 실질적으로 일정한 직경을 가질 수 있다. 가연성 재료의 몸체는 그의 길이를 따라 일정한 직경을 가질 수 있다. 이는 유리하게, 가연성 열원 및 에어로졸 발생 물품의 제작의 제반 공정을 간략화 할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 가연성 재료의 몸체는 그 길이를 따라 실질적으로 일정한 직경을 갖는 실질적으로 원형의 원통형 몸체를 형성할 수 있다.
가연성 열원은 탄소질 열원일 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '탄소질'은 탄소를 포함하는 가연성 열원을 설명하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 가연성의 탄소질 열원은 30 가연성 열원의 적어도 약 35 건중량%, 더 바람직하게 적어도 약 40 건중량%, 가장 바람직하게 약 45 건중량%의 탄소 함량을 가진다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성의 탄소 계열 열원일 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '탄소 계열 열원'은 주로 탄소로 이루어진 열원을 설명하는 데에 사용된다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 가연성 탄소 계열 열원은 가연성 탄소 계열 열원의 적어도 약 50 건중량%, 바람직하게 적어도 약 60 건중량%, 더 바람직하게 적어도 약 70 건중량%, 가장 바람직하게 적어도 약 80 건중량%의 탄소 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 가연성 열원은 에어로졸 발생 물품을 통해 하나 이상의 기류 경로로부터 격리된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '기류 경로'는 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 발생 물품을 통해 공기가 흡인될 수 있는 경로를 설명하는 데 사용된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '상류' 및 '하류'는 사용자가 에어로졸 발생 물품을 흡인할 때 하나 이상의 기류 경로를 통해 흐르는 공기의 방향에 대하여 에어로졸 발생 물품의 구성요소의 상대적인 방향 및 위치를 설명하는데 사용된다.
에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 기류 경로로부터 가연성 열원을 격리함으로써 사용자에 의한 퍼핑 중에 가연성 열원의 연소 활성화를 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다. 이는 사용자에 의한 퍼핑 중에 에어로졸 형성 기재의 온도 급상승을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다. 이는 강력한 퍼핑 체계(puffing regimes) 하에서 에어로졸 형성 기재의 연소 또는 열분해를 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다. 이는 사용자의 퍼핑 체계로 인해 에어로졸 발생 물품에 의해 발생된 에어로졸의 조성의 변화를 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
하나 이상의 기류 경로로부터 가연성 열원의 격리는 또한, 가연성 열원의 점화 및 연소 중에 형성된 연소 및 분해 생성물 그리고 다른 재료가 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기로 진입하는 것을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
본 발명의 격리된 가연성 열원은 블라인드(blind) 열원을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '블라인드'는 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 가연성 열원을 따라 기류 채널을 통과하지 않는 가연성 열원을 설명하는데 사용된다. 그와 같이, 블라인드 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 열 전달은 전도성 열 전달에 의해 주로 발생한다.
가연성 열원을 통한 기류 채널을 제공하지 않음으로써, 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 대류 열 전달이 감소되거나 최소화된다. 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 대류 열 전달을 감소시키는 것은 사용자에 의한 퍼핑 중에 에어로졸 형성 기재의 온도 급등을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다. 이는 강력한 퍼핑 체계(puffing regimes) 하에서 에어로졸 형성 기재의 연소 또는 열분해를 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다. 이는 사용자의 퍼핑 체계로 인해 에어로졸 발생 물품에 의해 발생된 에어로졸의 조성의 변화를 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다. 이는 또한 가연성 열원의 점화 및 연소 중에 형성된 연소 및 분해 생성물 그리고 다른 재료가 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기로 진입하는 것을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
본 발명의 격리된 가연성 열원은 비-블라인드 열원을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '비-블라인드'는 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 가연성 열원을 따라 하나 이상의 기류 채널을 통과하는 열원을 설명하는데 사용된다. 그와 같이, 비-블라인드의 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 열 전달은 하나 이상의 기류 채널을 따른 전도 열 전달 및 대류 열 전달 모두에 의해 발생할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '기류 채널'은 공기가 사용자에 의한 흡입을 위해 하류로 흡인될 수 있는 가연성 열원의 길이를 따라 연장하는 채널을 설명하는데 사용된다. 그와 같이, 본 발명의 에어로졸 발생 물품은 하나 이상의 기류 채널을 포함하지 않을 수 있다.
가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 하나 이상의 불연성의 실질적으로 공기 불투과성 배리어는 가연성 열원의 근위 단부와 에어로졸 형성 기재의 원위 단부 중 하나 또는 둘 모두에 인접한 제1 배리어를 포함할 수 있다. 제1 배리어는 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 기류 경로로부터 가연성 열원의 격리를 용이하게 할 수 있다. 제1 배리어는 에어로졸 형성 기재가 가연성 열원의 점화 또는 연소 중에 노출되는 최대 온도를 감소시킬 수 있고, 에어로졸 발생 물품의 사용 중에 에어로졸 형성 기재의 열적 열화 또는 연소를 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '불연성'은 그의 연소 또는 점화 중에 가연성 열원에 의해 도달된 온도에서 실질적으로 불연성인 재료를 설명하는데 사용된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '공기 불투과성'은 그를 통한 공기의 통행을 실질적으로 방지하거나 억제하는 재료를 설명하는데 사용된다.
제1 배리어는 가연성 열원의 근위 단부와 에어로졸 형성 기재의 원위 단부 중 하나 또는 둘 모두와 인접할 수 있다. 제1 배리어는 가연성 열원의 근위 단부와 에어로졸 형성 기재의 원위 단부 중 하나 또는 둘 모두에 부착되거나 달리 첨부될 수 있다.
제1 배리어는 가연성 열원의 근위 면에 제공된 제1 배리어 코팅을 포함할 수 있다. 그러한 구현예에서, 제1 배리어는 가연성 열원의 적어도 실질적으로 전체 근위 면에 제공된 제1 배리어 코팅을 포함할 수 있다. 제1 배리어는 가연성 열원의 전체 근위 면에 제공된 제1 배리어 코팅을 포함할 수 있다. 제1 배리어 코팅은 WO-A1-2013120855호에 설명된 방법과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 가연성 열원의 근위 면에 형성되고 도포될 수 있다.
에어로졸 발생 물품의 원하는 특징 및 성능에 따라서, 제1 배리어는 저 열전도율 또는 고 열전도율을 가질 수 있다. 특정 구현예에서, 제1 배리어는 약 0.1 W/m.K 내지 약 200 W/m.K의 열전도율을 가질 수 있다.
제1 배리어의 두께는 양호한 에어로졸 발생 성능을 달성하도록 적합하게 조정될 수 있다. 특정 구현예에서, 제1 배리어는 약 10 ㎛ 내지 약 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
제1 배리어는 점화 및 연소 중에 가연성 열원에 의해 달성된 온도에서 실질적으로 열적으로 안정하고 불연성인 하나 이상의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 적합한 재료는 당 업계에 공지되어 있고, 점토(예를 들어, 벤토나이트 및 카올리나이트 등), 유리, 미네랄, 세라믹 재료, 수지, 금속 및 이들의 조합을 포함하되 이에 한정되지 않는다.
제1 배리어가 형성될 수 있는 재료는 점토 및 유리를 포함한다. 제1 배리어가 형성될 수 있는 많은 재료는 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 합금, 알루미나(Al2O3), 수지, 및 미네랄 접착제를 포함한다.
제1 배리어가 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸과 같은 금속 또는 합금을 포함하는 경우, 제1 배리어 코팅은 유리하게, 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 열적 링크로서 작용할 수 있다. 이는 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로의 전도성 열 전달을 향상시킬 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 가연성 열원의 근위 단부로부터 하류에 하나 이상의 공기 유입구를 더 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 하나 이상의 공기 유입구는 가연성 열원의 근위 단부와 에어로졸 발생 물품의 근위 단부 사이에 있다. 하나 이상의 공기 유입구는 공기가 가연성 열원을 통해 흡인되지 않고 하나 이상의 공기 유입구를 통해 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 기류 경로로 흡인될 수 있도록 배열될 수 있다. 이는 사용자에 의한 퍼핑 중에 에어로졸 형성 기재의 온도 급등을 실질적으로 방지하거나 억제할 수도 있다.
하나 이상의 공기 유입구는 공기가 에어로졸 발생 물품으로 흡인될 수 있는 임의의 적합한 공기 유입구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적합한 공기 유입구는 홀, 슬릿, 슬롯 또는 다른 애퍼처를 포함한다. 공기 유입구의 수, 형상, 크기 및 배열은 양호한 에어로졸 발생 성능을 달성하도록 적합하게 조정될 수 있다.
하나 이상의 공기 유입구는 에어로졸 형성 기재에 배열될 수 있다. 하나 이상의 공기 유입구는 에어로졸 형성 기재의 원위 단부와 에어로졸 형성 기재의 근위 단부 사이에 배열될 수 있다. 하나 이상의 공기 유입구가 에어로졸 형성 기재에 배열되고 에어로졸 형성 기재가 필터 플러그 랩을 포함하는 경우, 필터 플러그 랩에는 에어로졸 형성 기재 내로 공기를 허용하기 위한 하나 이상의 개구가 제공될 수 있다. 하나 이상의 개구는 공기가 에어로졸 형성 기재 내로 흡인될 수 있는 슬릿, 슬롯 또는 다른 적합한 애퍼처일 수 있다. 개구의 수, 형상, 크기 및 배열은 양호한 에어로졸 발생 성능을 달성하도록 적합하게 조정될 수 있다.
가연성 열원은 하나 이상의 기류 채널을 포함할 수 있다. 환언하면, 가연성 열원은 비-블라인드 열원일 수 있다. 하나 이상의 기류 채널은 가연성 열원의 길이를 따라 연장할 수 있다. 하나 이상의 기류 채널은 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 기류 경로의 일부를 형성할 수 있다.
가연성 열원이 에어로졸 발생 물품에 하나 이상의 기류 채널을 포함하는 경우, 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 하나 이상의 불연성의 실질적으로 공기 불투과성 배리어는 가연성 열원과 가연성 열원의 하나 이상의 기류 채널 사이에 제2 배리어를 더 포함할 수 있다.
제2 배리어는 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 기류 경로로부터 가연성 열원의 격리를 용이하게 할 수 있다. 제2 배리어는 에어로졸 형성 기재가 가연성 열원의 점화 또는 연소 중에 노출되는 최대 온도를 감소시킬 수 있고, 따라서 에어로졸 발생 물품의 사용 중에 에어로졸 형성 기재의 열적 열화 또는 연소를 피하거나 감소시키는 것을 도울 수 있다.
제2 배리어는 가연성 열원에 부착되거나 달리 첨부될 수 있다.
제2 배리어는 하나 이상의 기류 채널의 내부 표면에 제공된 제2 배리어 코팅을 포함할 수 있다. 제2 배리어는 하나 이상의 기류 채널의 적어도 실질적으로 전체 내부 표면에 제공된 제2 배리어 코팅을 포함할 수 있다. 제2 배리어는 하나 이상의 기류 채널의 전체 내부 표면에 제공된 제2 배리어 코팅을 포함할 수 있다.
제2 배리어 코팅은 라이너를 하나 이상의 기류 채널로 삽입하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 기류 경로가 가연성 열원의 내부를 통해 연장하는 하나 이상의 기류 채널을 포함하는 경우에, 불연성의 실질적으로 공기 불투과성인 중공형 튜브가 하나 이상의 기류 채널 각각에 삽입될 수 있다.
제2 배리어는 유리하게, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 가연성 열원의 점화 및 연소 중에 형성된 연소 및 분해 생성물이 하나 이상의 기류 채널을 따라 하류로 흡인된 공기로 진입하는 것을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
에어로졸 발생 물품의 원하는 특징 및 성능에 따라서, 제2 배리어는 저 열전도율 또는 고 열전도율을 가질 수 있다. 제2 배리어는 저 열전도율을 가질 수 있다.
제2 배리어의 두께는 양호한 에어로졸 발생 성능을 달성하도록 적합하게 조정될 수 있다. 특정 구현예에서, 제2 배리어는 약 30 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 구현예에서, 제2 배리어는 약 30 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 두께를 가진다.
제2 배리어는 발화 및 연소 동안에 가연성 열원에 의해 달성된 온도에서 실질적으로 열적으로 안정적이고 불연성인 하나 이상의 적합한 재료로 형성될 수도 있다. 적합한 재료는 당 업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 점토; 산화철, 알루미나, 티타니아, 실리카, 실리카-알루미나, 지르코니아 및 세리아와 같은 금속 산화물; 제올라이트; 인산 지르코늄; 및 다른 세라믹 재료 또는 이들의 조합을 포함하되 이에 한정되지 않는다.
제2 배리어가 형성될 수 있는 재료는 점토, 유리, 알루미늄, 산화 철 및 이의의 조합을 포함한다. 원하는 경우, 일산화탄소의 이산화탄소로의 산화를 촉진하는 성분과 같은 촉매 성분이 제2 배리어에 혼입될 수도 있다. 적합한 촉매 성분은 예를 들어 플래티늄, 팔라듐, 전이금속 및 이들의 산화물을 포함하되 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품이 가연성 열원의 하류 단부와 에어로졸 형성 기재의 상류 단부 사이의 제1 배리어 및 가연성 열원과 가연성 열원을 따르는 하나 이상의 기류 채널 사이의 제2 배리어를 포함하는 경우, 제2 배리어는 제1 배리어와 동일하거나 상이한 재료 또는 재료들로 형성될 수 있다.
제2 배리어가 하나 이상의 기류 채널의 내부 표면에 제공된 제2 배리어 코팅을 포함하는 경우, 제2 배리어 코팅은 US-A-5,040,551호 및 WO-A1-2013120855호에 설명된 방법과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 하나 이상의 기류 채널의 내부 표면에 적용될 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 적어도 가연성 열원의 근위 부분과 에어로졸 형성 기재의 원위 부분을 둘러싸는 하나 이상의 부가 층을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 부가 층은 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로 열을 전달하는 열 전도 요소; 및 궐련지 층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
열 전도 요소는 에어로졸 형성 기재의 원위 부분만을 둘러쌀 수 있다. 열 전도 요소는 에어로졸 형성 기재의 길이를 실질적으로 둘러쌀 수 있다. 열 전도 요소는 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 중 적어도 하나와 직접 접촉할 수 있다. 열 전도 요소는 가연성 열원 또는 에어로졸 형성 기재 중 어느 하나와 직접 접촉하지 않을 수 있다.
열 전도 요소는 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이에 열적 링크를 제공할 수 있다. 열 전도 요소는 실질적으로 내연성일 수 있다.
적합한 열 전도 요소는 금속 호일 포장지 또는 금속 합금 호일 포장지를 포함할 수 있다. 금속 호일 포장지는 알루미늄 호일 포장지, 스틸 호일 포장지, 철 호일 포장지 및 구리 호일 포장지를 포함할 수 있다. 열 전도 요소는 알루미늄 튜브를 포함할 수 있다.
열 전도 요소에 의해 둘러싸인 가연성 열원의 근위 부분은 약 2 mm 내지 약 8 mm의 길이 또는 약 3 mm 내지 약 5 mm의 길이일 수 있다.
열 전도 요소에 의해 둘러싸이지 않은 가연성 열원의 원위 부분은 약 4 mm 내지 약 15mm의 길이 또는 약 4 mm 내지 약 8 mm의 길이일 수 있다.
궐련지 층은 가연성 열원의 적어도 근위 부분, 에어로졸 형성 기재의 길이 및 에어로졸 형성 기재의 근위에 배열된 에어로졸 발생 물품의 임의의 다른 구성요소를 둘러쌀 수 있다. 궐련지 층은 실질적으로 가연성 열원의 길이를 둘러쌀 수 있다. 궐련지 층이 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 경우, 궐련지 층은 공기가 궐련지 층을 통해 가연성 열원으로 통과할 수 있도록 가연성 열원에 천공, 홀 또는 슬릿과 같은 통기구가 제공될 수 있다. 개구의 수, 형상, 크기 및 위치는 양호한 에어로졸 발생 성능을 달성하도록 적합하게 조정될 수 있다. 궐련지의 층은 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재 주위에 단단히 감싸져서 에어로졸 발생 물품이 조립될 때 궐련지 층이 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재를 파지하고 고정한다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 반경 방향으로 외부 층일 수 있다. 에어로졸 발생 물품이 하나 이상의 부가 층을 포함하는 경우, 세라믹 종이의 반경 방향 외부 층은 하나 이상의 부가 층의 적어도 일부분 위에 놓일 수 있다. 환언하면, 하나 이상의 부가 층은 가연성 열원과 적어도 하나의 세라믹 종이 층 사이에 배열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품이 열 전도 요소를 포함한 부가 층을 포함하는 경우, 열 전도 요소는 반경 방향 내부 층일 수 있으며 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 열 전도 요소의 적어도 일부분을 둘러싸는 반경 방향 외부 층일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '반경 방향 외부' 및 '반경 방향 내부'는 에어로졸 발생 물품의 길이방향 축으로부터 에어졸 발생 물품의 구성요소의 상대 거리를 나타내는데 사용된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "반경 방향"은 에어로졸 발생 물품의 근위 단부와 원위 단부 사이의 방향으로 연장하는 에어로졸 발생 물품의 길이방향 축에 수직한 방향을 설명하는데 사용된다.
하나 이상의 부가 층은 반경 방향 외부 층일 수 있다. 하나 이상의 부가 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 적어도 일부분 위에 놓일 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 다른 구성 요소 또는 일부에 고정되거나 부착될 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 에어로졸 발생 물품의 임의의 적합한 구성요소에 고정될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원, 에어로졸 형성 기재 및 하나 이상의 부가 층 중 적어도 하나에 고정될 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 임의의 적합한 수단에 의해 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 구성요소에 고정될 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 접착제를 사용하여 고정될 수 있다. 적합한 접착제는 실리케이트 아교(glue)와 같은 고온 저항성을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 부가 층이 반경 방향 외부 층인 경우, 하나 이상의 부가 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 적어도 일부분을 주위를 단단히 감쌀 수 있다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원과 일체형일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 용어 '일체형'은 외부 접착제 또는 다른 중간 연결 재료의 도움 없이 가연성 열원과 직접 접촉하고 가연성 열원에 부착되는 층을 설명하는데 사용된다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 대향 단부를 갖는 세라믹 종이의 스트립으로부터 형성될 수 있다. 세라믹 종이의 스트립은 스트립의 대향 단부가 중첩되도록 가연성 열원 주위에 감싸일 수 있다. 스트립의 중첩 대향 단부는 접착제 또는 임의의 다른 적합한 수단을 사용하여 함께 고정될 수 있다. 이는 가연성 열원에 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 고정시킬 수 있다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 가연성 열원, 에어로졸 형성 기재 및 하나 이상의 부가 층 중 적어도 하나의 사이에 중간 층이 제공될 수 있다. 중간 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층에 인접할 수 있다. 중간 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 접촉할 수 있다. 중간 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 반경 방향 내부에 배열될 수 있다.
중간 층은 접착제 층일 수 있다. 접착제 층은 임의의 적합한 접착제를 포함할 수 있다. 적합한 접착제는 실리케이트 아교(glue)와 같은 고온 저항성을 나타낼 수 있다. 접착제 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 가연성 열원 사이에 배열될 수 있고 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 가연성 열원에 부착시킬 수 있다. 접착제 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 하나 이상의 부가 층 사이에 배열될 수 있고 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 하나 이상의 부가 층에 부착시킬 수 있다. 접착제 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 에어로졸 형성 기재 사이에 배열될 수 있고 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 에어로졸 형성 기재에 부착시킬 수 있다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 대향 단부를 갖는 세라믹 종이의 스트립으로부터 형성될 수 있다. 세라믹 종이의 스트립은 가연성 열원 주위에 감싸져서 스트립의 대향 단부가 인접하여 중첩되지 않게 한다. 접착제 층은 적어도 스트립의 대향 단부에서 가연성 열원을 마주보는 스트립의 측에 제공될 수 있다. 접착제 층은 적어도 스트립의 대향 단부에서 세라믹 종이의 스트립을 가연성 열원에 고정시킬 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이에 배열된 열 전도 부재를 포함할 수 있다. 열 전도 부재는 전술한 제1 배리어일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 열 전도 부재 및 제1 배리어를 포함할 수 있다. 열 전도 부재는 열 전도 요소와 유사한 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 열 전도 부재 및 열 전도 요소를 포함할 수 있다. 열 전도 요소 또는 열 전도 부재 중 적어도 하나를 제공함으로써 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 전도성 열 전달을 용이하게 할 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 임의의 다른 적합한 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 전달 요소, 에어로졸 냉각 요소, 스페이서 요소 및 마우스피스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가 구성 요소는 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재와 동축으로 배열될 수 있다. 하나 이상의 추가 구성요소는 에어로졸 형성 기재의 근위에 배열될 수 있다. 하나 이상의 추가 구성요소는 임의의 적합한 순서로 배열될 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재의 근위 단부에 인접한 전달 요소; 전달 요소의 근위 단부에 인접한 에어로졸 냉각 요소; 에어로졸 냉각 요소의 근위 단부에 인접한 스페이서 요소; 및 스페이서 요소의 근위 단부에 인접한 마우스피스를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '근위(proximal)' 및 '원위(distal)'은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 구성요소 또는 구성요소의 일부분의 상대 위치를 설명하는데 사용된다. 에어로졸 발생 물품의 구성요소의 근위 단부는 에어로졸 발생 물품의 입쪽 단부에 가장 가까운 그 구성요소의 단부이며, 에어로졸 발생 물품의 구성요소의 원위 단부는 에어로졸 발생 물품의 마우스 단부로부터 가장 먼 구성요소의 단부이다. 전형적으로, 가연성 열원은 에어로졸 발생 물품의 원위 단부에 배열된다.
본 발명의 제2 양태에 따라서, 본 발명의 제1 양태에 따른 에어로졸 발생 물품을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 가연성 열원을 배열하는 단계; 공기가 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인될 수 있는 하나 이상의 기류 경로를 제공하는 단계; 사용시 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 가연성 열원과 직접 접촉하지 않도록 하나 이상의 기류 경로로부터 가열성 열원을 격리하는 단계; 및 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 단계를 포함한다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 단계는 대향 단부를 갖는 세라믹 종이의 스트립을 제공하는 단계; 가연성 열원이 적어도 하나의 세라믹 종이 층에 의해 둘러싸이도록 가연성 열원 주위에 스트립을 감싸는 단계; 스트립의 대향 단부를 중첩시키는 단계; 및 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 가연성 열원에 고정하기 위해 중첩 단부를 함께 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
세라믹 종이의 스트립의 중첩 단부는 임의의 적합한 수단을 사용하여 함께 고정될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 종이의 스트립의 중첩 단부는 접착제를 사용하여 함께 고정될 수 있다. 적합한 접착제는 고온 저항성을 가져야 하며 실리카 아교를 포함한다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 단계는 대향 단부를 갖는 세라믹 종이의 스트립을 제공하는 단계; 적어도 각각의 대향 단부에서 스트립의 한쪽에 접착제 층을 도포하는 단계; 가연성 열원과 마주보는 접착제 층으로 스트립을 배열하는 단계; 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분이 적어도 하나의 세라믹 종이 층에 의해 둘러싸이도록 가연성 열원 주위에 스트립을 감싸는 단계; 대향 단부를 중첩시킴이 없이 스트립의 대향 단부를 인접시키는 단계; 및 스트립을 접착제 층으로 가연성 열원에 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 궐련지 층과 같은 부가 층으로 적층될 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층이 가연성 열원에 도포되기 전에 적어도 하나의 세라믹 종이 층이 부가 층으로 적층될 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 부가 층을 포함하는 공동-적층된 종이의 스트립은 세라믹 종이의 스트립과 동일한 방식으로 가연성 열원 주위에 감싸질 수 있다. 몇몇 구현예에서, 공동-적층된 종이는 적어도 하나의 세라믹 종이 층이 가연성 열원과 마주보도록 배열될 수 있다. 환언하면, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 부가 층의 반경 방향 내부에 배열될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 부가 층이 가연성 열원과 마주보도록 공동-적층된 종이가 배열될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시의 목적으로 추가로 설명될 것이며, 첨부 도면 중:
도 1은 블라인드 가연성 열원을 포함한 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 제1 구현예의 개략도를 도시하며;
도 2는 제1 위치에 있는 도 1의 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시하며;
도 3은 제2 위치에 있는 도 1의 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시하며;
도 4는 제3 위치에 있는 도 1의 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시하며; 그리고
도 5는 비-블라인드 가연성 열원을 포함한 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 제2 구현예의 개략도를 도시한다.
도 1은 에어로졸 발생 물품(2)의 개략도를 도시한다. 에어로졸 발생 물품(2)은 가연성 열원(3)을 포함한다. 가연성 열원(3)은 약 10 밀리미터의 길이를 갖는, 탄소질 재료의 실질적으로 원형의 원통형 몸체를 포함한다. 가연성 열원(3)은 블라인드 열원이다. 환언하면, 가연성 열원(3)은 그를 통해 연장하는 임의의 공기 채널을 포함하지 않는다.
에어로졸 발생 물품(2)은 에어로졸 형성 기재(4)를 더 포함한다. 에어로졸 형성 기재(4)는 가연성 열원(3)의 근위 단부에 배열된다. 에어로졸 형성 기재(4)는 필터 플러그 랩(19)에 의해 둘러싸인 담배 재료(18)의 실질적으로 원형의 원통형 플러그를 포함한다.
불연성의 실질적으로 공기 불투과성인 제1 배리어(6)가 가연성 열원(3)의 근위 단부와 에어로졸 형성 기재(4)의 원위 단부 사이에 배열된다. 제1 배리어(6)는 알루미늄 호일의 디스크를 포함한다. 제1 배리어(6)는 또한, 가연성 열원(3)의 근위 면으로부터 에어로졸 형성 기재(4)의 원위 면으로 열을 전도하기 위해 가연성 열원(3)과 에어로졸 형성 기재(4) 사이에 열 전도 부재를 형성한다.
열 전도 요소(9)는 가연성 열원(3)의 근위 부분 및 에어로졸 형성 기재(4)의 원위 부분을 둘러싼다. 열 전도 요소(9)는 알루미늄 호일의 튜브를 포함한다. 열 전도 요소(9)는 가연성 열원(3)의 근위 부분 및 에어로졸 형성 기재(4)의 필터 플러그 랩(19)과 직접 접촉한다.
에어로졸 발생 물품(2)은 에어로졸 형성 기재(4)의 근위 단부에 배열된 전달 요소(11); 전달 요소(11)의 근위 단부에 배열된 에어로졸 냉각 요소(12); 에어로졸 냉각 요소 (11)의 근위 단부에 배열된 스페이서 요소(13); 및 스페이서 요소(13)의 근위 단부에 배열된 마우스피스(10)를 포함한 에어로졸 형성 기재(4)의 근위에 배열된 다양한 다른 구성요소를 더 포함한다.
에어로졸 발생 물품(2)의 구성요소는 궐련지 층(7) 내에 감싸인다. 궐련지 층(7)은 열 전도 요소(9)를 둘러싸지만, 가연성 열원(3)의 원위 부분에 걸쳐 열 전도 요소(9)의 원위 단부를 지나 연장하지 않는다.
본 발명에 따라서, 에어로졸 발생 물품(2)은 세라믹 종이 층(5)을 더 포함한다. 세라믹 종이 층(5)은 실질적으로 가연성 열원(3)의 길이 및 궐련지 층(7) 의 원위 부분, 열 전도 요소(9)와 에어로졸 형성 기재(4)를 둘러싼다. 환언하면, 세라믹 종이 층(5)은 에어로졸 발생 물품(2)의 원위 단부에서 반경 방향 외부 층이다.
세라믹 종이 층(5)은 약 60 중량%의 실리카 내지 약 70 중량%의 실리카; 약 16 중량%의 산화 칼슘 내지 약 22 중량%의 산화 칼슘 및 약 12 중량%의 산화 마그네슘 내지 약 19 중량%의 산화 마그네슘을 포함한다. 세라믹 종이 층(5)은 또한 알루미나 및 결합제 재료를 포함한다.
복수의 공기 유입구(8)가 에어로졸 형성 기재(4)에 배열되어 외기가 에어로졸 발생 물품(2) 내로 흡인되게 한다. 공기 유입구(8)는 궐련지 층(7) 및 에어로졸 형성 기재(4)를 둘러싸는 플러그 랩(19)의 하부 층을 통과하는 복수의 천공을 포함한다. 공기 유입구(8)는 에어로졸 형성 기재(4)의 원위 면과 근위 면 사이에 배열된다.
사용자가 에어로졸 발생 물품(2)의 마우스피스(10)를 흡인할 때, 외기는 공기 유입구(8)를 통해 에어로졸 발생 물품(2) 내로 흡인될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(2) 내로 흡인된 공기는 에어졸 발생 물품(2)의 기류 경로를 따라 공기 유입구(8)로부터 에어로졸 형성 기재(4), 전달 요소(11), 냉각 요소(12) 및 스페이서 요소(13)를 통해 마우스피스(10)로, 그리고 그 마우스피스(10)로부터 흡입을 위해 사용자로 유동할 수 있다. 에어로졸 발생 물품(2)을 통과하는 기류의 일반적인 방향이 화살표로 표시된다.
사용시, 사용자는 가연성 열원(3)을 라이터와 같은 외부 열원에 노출시킴으로써 가연성 열원(3)을 점화시킬 수 있다. 가연성 열원(3)은 점화 및 연소되어 열이 열 전도 부재(6) 및 열 전도 요소(9)를 통한 전도에 의해 가연성 열원(3)으로부터 에어로졸 형성 기재(4)로 전달될 수 있다. 가열식 에어로졸 형성 기재(4)의 휘발성 구성요소는 증발될 수 있다. 사용자는 에어로졸 발생 물품(2)의 마우스피스(10)를 흡인하여 공기 유입구(8)를 통해 에어로졸 발생 물품(2)의 기류 경로 내로 외기를 흡인할 수 있다. 가열식 에어로졸 형성 기재(4)로부터의 증기는 에어로졸 형성 기재(4)를 통해 흡인된 공기 중에 동반될 수 있고 공기와 함께 마우스피스(10) 쪽으로 흡인될 수 있다. 증기가 마우스피스(10) 쪽으로 흡인되기 때문에, 증기는 냉각되어 에어로졸을 형성할 수 있다. 에어로졸은 마우스피스(10)로부터 흡인되어 사용자에게 흡입을 위해 전달될 수 있다.
실질적으로 공기 불투과성인 제1 배리어(6)는 가연성 열원(3)을 통해 에어로졸 형성 기재(4) 내로 흡입되는 공기를 억제한다는 것을 이해할 것이다. 그와 같이, 제1 배리어(6)는 에어로졸 발생 물품(2)의 기류 경로를 가연성 열원(3)으로부터 실질적으로 격리시킨다.
이러한 구현예에서, 세라믹 종이 층(5)은 에어로졸 형성 기재(4)의 원위 단부의 소부분 위로 연장한다. 그와 같이, 세라믹 종이 층(5)은 공기 유입구(8)로부터 이격된다. 이러한 간격은 에어로졸 발생 물품(2)의 기류 경로를 통해 흡인된 공기가 세라믹 종이 층(5)과 접촉하지 않도록 공기 유입구(8)로부터 세라믹 종이 층(5)을 실질적으로 격리시킨다.
몇몇 구현예에서, 세라믹 종이 층은 공기 유입구에 매우 근접할 수 있음을 이해할 것이다. 이들 구현예에서, 공기 유입구에 매우 근접한 세라믹 종이 층의 부분은 섬유 및 미립자에 실질적으로 불투과성인 재료로 코팅될 수 있다. 이는 에어로졸 발생 물품의 기류 경로를 통해 흡인된 공기가 세라믹 종이 층과 접촉하지 않도록 공기 유입구에 매우 근접한 세라믹 종이 층의 부분을 실질적으로 격리시킬 수 있다.
실험 데이터가 가연성 열원의 연소 기간 동안 도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품(2)과 유사한 다양한 에어로졸 발생 물품의 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재의 온도를 결정하기 위해 수집되었다. 시험된 각각의 에어로졸 발생 물품은 실질적으로 가연성 열원의 길이를 둘러싸는 상이한 재료 층을 포함한다. 특히, 실험 데이터가 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 포함하고 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 재료의 층을 포함하지 않는 에어로졸 발생 물품에 대해 수집되었다. 도 2 내지 도 4는 다양한 에어로졸 발생 물품의 3 개의 상이한 위치에서 시간 경과에 따른 온도의 실험 측정치의 그래프를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 위치(T1)에 대응하는, 가연성 열원의 원위 단부로부터 2 밀리미터의 위치에서 측정된 온도를 도시한다. 환언하면, 도 2는 가연성 열원의 원위 단부에서의 온도를 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 위치(T2)에 대응하는, 가연성 열원의 원위 단부로부터 5 밀리미터의 위치에서 측정된 온도를 도시한다. 환언하면, 도 3은 가연성 열원 길이의 대략 절반 정도에서의 온도를 도시한다.
도 4는 도 1의 위치(T3)에 대응하는, 가연성 열원의 원위 단부로부터 11 밀리미터의 위치에서 측정된 온도를 도시한다. 환언하면, 도 4는 에어로졸 형성 기재의 원위 단부에서의 온도를 도시한다.
모든 온도 프로파일은 에어로졸 발생 물품의 관련 구성요소 내로 약 2 밀리미터 깊이로 삽입된 전자 온도 탐침을 사용하여 측정되었다.
도 2, 도 3 및 도 4에서, 도면 부호 20이 병기된 "SMAR" 라인은 "노출된" 가연성 열원을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다. 환언하면, " SMAR" 라인(22)은 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 재료의 층이 없는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다.
도 2, 도 3 및 도 4에서, 도면 부호 21이 병기된 "세라믹 종이 1" 라인은 본 발명에 따라서 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다. "세라믹 종이 1" 시험에서 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이는 Morgan Advanced Materials, plc.로부터 이용 가능한 Superwool® Plus Fiber이다.
도 2, 도 3 및 도 4에서, 도면 부호 22가 병기된 "세라믹 종이 2" 라인은 본 발명에 따라서 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다. "세라믹 종이 2" 시험에서 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이는 Ningbo Firewheel Thermal Insulation & Sealing Co., Ltd.로부터 이용 가능한 CFP 세라믹 섬유 종이이다.
도 2, 도 3 및 도 4에서, 도면 부호 22가 병기된 "세라믹 종이 2" 라인은 본 발명에 따라서 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다. "세라믹 종이 2" 시험에서 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이는 Ningbo Firewheel Thermal Insulation & Sealing Co., Ltd.로부터 이용 가능한 CFP 세라믹 섬유 종이이다.
도 2, 도 3 및 도 4에서, 도면 부호 23이 병기된 "유리 종이" 라인은 본 발명에 따라서 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다. "유리 종이" 시험에서 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이는 유리 섬유를 포함한 세라믹 종이이다.
에어로졸 발생 물품의 길이를 실질적으로 둘러싸는 재료의 층을 갖는 에어로졸 발생 물품이 노출된 가연성 열원을 갖지만 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 재료 층을 갖지 않는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일(20)과 실질적으로 유사하거나 초과하는 온도 프로파일을 나타내는 것이 바람직하다. 가연성 열원이 노출된 가연성 열원과 유사하거나 더 높은 온도를 나타내는 경우, 이는 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 재료의 층이 가연성 열원의 연소를 실질적으로 억제하지 못함을 나타낸다.
놀랍게도, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일(21, 22, 23)은 가연성 열원의 연소 시간의 대부분 동안 에어로졸 발생 물품의 3개의 시험된 모든 위치에서 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 재료 층을 갖지 않는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일(20)과 실질적으로 유사하다. 더욱이, 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일(21, 22)은 에어로졸 발생 체험 중의 일부 기간 동안 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 재료 층을 갖지 않는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일(20)을 실제로 초과한다.
이러한 놀라운 결과는 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 제공하는 것이 유리하게, 가연성 열원의 연소를 실질적으로 방해하지 않는다는 것을 나타낸다. 실제로, 세라믹 종이 층을 제공하는 것은 가연성 열원의 연소 중인 기간 동안 가연성 열원의 온도를 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 또한, 열원이 점화된 후에 Whatmann 종이에 물품들을 놓은 것의 영향을 관찰함으로써 시험되었다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 약 23℃ * 3℃? 및 55% ± 5%의 상대 습도에서 24 시간 동안 조절되었다. 조절된 에어로졸 발생 물품은 전기 라이터를 사용하여 점화되어 2 분의 기간 동안 연소되게 두었다. 2 분 후에, 에어로졸 발생 물품은 Whatmann 종이의 스택 위에 10 분의 기간 동안 놓아 두었다. 10 분 후, Whatmann 종이를 점검하였다. 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품이 Whatmann 종이들의 어느 것에도 홀을 생성하지 않았고, 최상부 종이에 작은 갈색 구역을 생성한 것이 관찰되었다. 이러한 결과는 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 갖는 것이 열원에 근접한 표면 온도를 감소시킨다는 것을 보여준다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 제2 구현예의 개략도가 도 5에 도시된다. 에어로졸 발생 물품(102)은 도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품(2)과 실질적으로 유사하다. 에어로졸 발생 물품(102)은 도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품(2)의 대응 구성요소와 유사하게 배열된 가연성 열원(103), 에어로졸 형성 기재(104), 세라믹 종이 층(105) 및 궐련지 층(107)을 포함한다. 그러나, 가연성 열원(103)은 비-블라인드 열원이다. 비-블라인드 열원(103)은 원위 단부 면과 근위 단부 면 사이에서 연장하는 통로(116)를 갖는 탄소질 재료의 환형 몸체(115)를 포함한다. 통로(116)는 에어로졸 발생 물품을 통과하는 기류 경로의 일부를 형성하고 공기가 에어로졸 발생 물품의 근위 단부로부터 가연성 열원(103)을 통해 에어로졸 형성 기재(104)로 흡인될 수 있게 한다. 세라믹 종이 층(105)은 에어로졸 발생 물품(102)을 통과하는 기류 경로로부터 이격되어 기류 경로를 통해 흡인된 공기가 세라믹 종이 층(105)과 접촉하지 않게 한다.
불연성의 실질적으로 공기 불투과성인 제1 배리어(106)는 도 1과 관련하여 전술한 제1 배리어(6)와 유사하게, 가연성 열원(103)의 근위 단부와 에어로졸 형성 기재(104)의 원위 단부 사이에 배열된다. 그러나, 전술한 제1 배리어(6)와는 달리, 제1 배리어(106)는 통로(116)로부터 에어로졸 형성 기재(104)로 공기가 통과할 수 있도록 통로(116)와 정렬된 애퍼처(120)를 포함한다.
불연성의 실질적으로 공기 불투과성인 제2 배리어(117)는 통로(116)의 내부 표면 상에 코팅된다. 제2 배리어(117)는 가연성 열원(103) 및 가연성 열원의 연소 생성물로부터 통로(116)를 통과하는 공기를 격리시킨다.
가연성 열원(103)이 비-블라인드 열원이기 때문에, 에어로졸 발생 물품(102)은 에어로졸 형성 기재(104)에 배열된 공기 유입구를 포함하지 않는다. 사용자가 에어로졸 발생 물품(102)의 마우스피스를 흡인할 때, 외기는 열원(103)을 통과하는 통로(116)를 통해 에어로졸 발생 물품(102) 내로 흡인될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(102) 내로 흡인된 공기는 에어로졸 발생 물품(102)의 기류 경로를 따라 통로(116)를 통해 그리고 에어로졸 형성 기재(104), 전달 요소, 냉각 요소 및 스페이서 요소를 통해 마우스피스로 그리고 마우스피스로부터 흡입을 위한 사용자로 유동할 수 있다. 에어로졸 발생 물품(102)을 통과하는 기류의 일반적인 방향은 화살표로 표시된다.
몇몇 구현예에서, 가연성 열원을 통과하는 공기 통로에 더하여 에어로졸 발생 물품 내에 다른 공기 유입구가 또한 제공될 수 있음을 이해할 것이다.
전술한 특정 구현예는 본 발명을 예시하고자 하는 것이다. 그러나, 다른 구현예가 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범주를 이탈하지 않고 이루어질 수 있고, 전술한 특정 구현예를 한정하고자 하는 것이 아님을 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 물품으로서:
    에어로졸 형성 기재;
    가연성 열원;
    가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 적어도 하나의 세라믹 종이 층;
    사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 발생 물품을 통해 공기가 흡인될 수 있는 하나 이상의 기류 경로; 및
    가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 하나 이상의 불연성의 실질적으로 공기 불투과성인 배리어를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 사용시 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 직접 접촉하지 않도록 하나 이상의 기류 경로로부터 격리되는, 에어로졸 발생 물품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가연성 열원, 에어로졸 형성 기재 및 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 에어로졸 형성 기재의 온도가 가연성 열원의 연소 중에 375℃를 초과하지 않도록 배열되는, 에어로졸 발생 물품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 종이는 약 50 중량% 내지 약 100 중량%의 세라믹 재료를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 종이는 실리카 섬유를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 종이는 생체가용성 세라믹 섬유를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 약 0.5 밀리미터 내지 약 5 밀리미터의 두께를 가지는, 에어로졸 발생 물품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 불연성의 실질적으로 공기 불투과성인 배리어는 가연성 열원의 근위 단부와 에어로졸 형성 기재의 원위 단부 중 하나 또는 둘 모두와 인접한 제1 배리어를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 기류 경로는 가연성 열원을 통과함이 없이 하나 이상의 공기 유입구를 통해 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 기류 경로 내로 공기가 흡인될 수 있도록 가연성 열원의 근위 단부와 에어로졸 발생 물품의 근위 단부 사이에 배열된 하나 이상의 공기 유입구를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 기류 경로는 가연성 열원을 따라 하나 이상의 기류 채널을 포함하며 가연성 열원과 하나 이상의 기류 채널 사이의 불연성의 실질적으로 공기 불투과성인 배리어는 가연성 열원과 가연성 열원의 하나 이상의 기류 채널 사이에 제2 배리어를 더 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은 적어도 가연성 열원의 근위 부분과 에어로졸 형성 기재의 원위 부분을 둘러싸는 하나 이상의 부가 층을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 부가 층은:
    가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로 열을 전달하는 열 전도 요소와, 그리고
    궐련지 층 중 적어도 하나를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 하나 이상의 부가 층의 적어도 일부분 위에 놓이는 반경 방향 외부 층인, 에어로졸 발생 물품.
  13. 제1항 내지 제12항에 따른 에어로졸 발생 물품의 형성 방법으로서:
    에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 가연성 열원을 배열하는 단계;
    사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 발생 물품을 통해 공기가 흡인될 수 있는 하나 이상의 기류 경로를 제공하는 단계, 및
    사용시 하나 이상의 기류 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 가연성 열원과 직접 접촉하지 않도록 하나 이상의 기류 경로로부터 가연성 열원을 격리시키는 단계; 및
    적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 물품의 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 단계는:
    대향 단부를 갖는 세라믹 종이의 스트립을 제공하는 단계;
    가연성 열원이 적어도 하나의 세라믹 종이 층에 의해 둘러싸이도록 가연성 열원 주위에 스트립을 감싸는 단계;
    스트립의 대향 단부를 중첩시키는 단계; 및
    적어도 하나의 세라믹 종이 층을 가연성 열원에 고정하기 위해 중첩 단부를 함께 고정하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 물품의 형성 방법.
  15. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 단계는:
    대향 단부를 갖는 세라믹 종이의 스트립을 제공하는 단계;
    적어도 각각의 대향 단부에서 스트립의 한쪽에 접착제 층을 도포하는 단계;
    가연성 열원과 마주하는 접착제 층으로 스트립을 배열하는 단계;
    가연성 열원이 상기 적어도 하나의 세라믹 종이 층에 의해 둘러싸이도록 가연성 열원 주위에 스트립을 감싸는 단계;
    대향 단부를 중첩시키지 않고 스트립의 대향 단부를 인접시키는 단계; 및
    접착제 층으로 가연성 열원에 스트립을 고정시키는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 물품의 형성 방법.
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