KR20190058690A - 에어로졸 발생 물품 용 다중-세그먼트 구성요소 - Google Patents

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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

에어로졸 발생 물품(2) 용 다중-세그먼트 구성요소(50)가 제공되며, 다중-세그먼트 구성요소는 가연성 열원(4); 가연성 열원의 하류의 에어로졸 형성 기재(10); 및 그 길이의 적어도 일부를 따라서 가연성 열원을 둘러싸고 있는 래퍼(38)를 포함하고 있다. 팽창성 층은 가연성 열원과 가연성 열원을 둘러싸고 있는 래퍼 사이에 제공되어 있으며, 팽창성 층(42)은 팽창성 무기 접착제로 형성된 것이다.

Description

에어로졸 발생 물품 용 다중-세그먼트 구성요소{MULTI-SEGMENT COMPONENT FOR AN AEROSOL-GENERATING ARTICLE}
본 발명은 에어로졸 발생 물품 용 다중-세그먼트 구성요소에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가연성 열원의 하류에 있는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 가연성 열원, 및 가연성 열원의 적어도 후방부를 둘러싸고 있는 래퍼를 갖는 다중-세그먼트 구성요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 다중-세그먼트 구성요소를 위한 가연성 열원 및 이러한 다중-세그먼트 구성요소를 포함하고 있는 에어로졸 발생에 관한 것이다.
담배가 연소되기보다는 가열되는 다수의 흡연 물품이 당 업계에 제안되어 있다. 이러한 '가열식' 흡연 물품의 하나의 목표는 종래의 궐련에서 담배의 연소와 열분해 감성(degradation)으로 인해 생성된 유형의 공지의 유해한 연기 성분을 감소시키는 것이다. 가열식 흡연 물품의 하나의 공지된 유형에서, 가연성 열원으로부터 물리적으로 분리된 에어로졸 형성 기재, 예컨대 담배 함유 기재로의 열 전달에 의해서 에어로졸이 발생된다. 에어로졸 형성 기재는 가연성 열원의 내부, 주위 또는 하류에 위치할 수 있다. 흡연 동안에, 휘발성 화합물이 가연성 열원으로부터의 열 전달에 의해서 에어로졸 형성 기재로부터 방출되어, 흡연 물품을 통해서 흡인된 공기에 비말동반된다. 상기 방출된 화합물은 냉각되면서 응축되어 사용자가 흡입하게 되는 에어로졸을 형성한다.
예를 들면, WO-A2-2009/022232는 가연성 열원, 이 가연성 열원의 하류에 있는 에어로졸 형성 기재, 및 가연성 열원의 후방부 및 에어로졸 형성 기재의 서로 인접한 전방부 주위에 있고 이들과 접촉하는 열 전도체를 포함하는 흡연 물품을 개시한다. 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재는 접경하는 동축 정렬에 있고, 열 전도체와 함께, 낮은 공기 투과성의 궐련지로 이루어진 외측 래퍼 내에 감싸져 흡연 물품의 다양한 구성요소를 함께 유지한다. 사용 시, 에어로졸 형성 기재의 전방부는 가연성 열원의 접경하는 후방부 및 열 전도체를 통한 전도에 의해 일차적으로 가열된다.
복수의 구성요소로 이루어진 에어로졸 발생 물품을 제조하기 위한 장치 및 방법이 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, EP 2 210 509 A1는 티핑되지 않은 흡연 물품의 제조를 위해, 열원, 에어로졸 발생 기재, 팽창실 같은, 흡연 물품의 구성요소들을 결합시키기 위한 선형 공정을 개시하고 있다. 이 방법은 이동하는 전달 경로를 따라 구성요소들의 스트림을 송급하는 단계; 상기 구성요소들의 스트림을 2개 이상의 상이한 구성요소의 그룹으로 압축하고, 상기 구성요소들을 물질 웹으로 감싸는 단계; 및 구성요소 그룹들 사이의 각 공간에서 상기 물질 웹을 절단해서, 마우스피스를 제외한, 흡연 물품의 모든 구성요소를 포함하는 다중-세그먼트 구성요소를 형성하는 단계를 포함하고 있다. 다중-세그먼트 구성요소, 또는 티핑되지 않은 흡연 물품은, 그런 다음 티핑되지 않은 흡연 물품 및 마우스피스를 티핑 기계로 티핑 페이퍼로 포장함으로써 단일 마우스피스에 부착되어서 완성된 흡연 물품을 생산하게 된다.
다른 실시예에서, WO-A1-2013/164124는 EP 2 210 509 A1에 기술된 것과 유사한 공정을 사용하여 형성된, 각각이 가연성 열원, 에어로졸 형성 기재 및 기류 유도 세그먼트를 포함하는 제1 다중-세그먼트 구성요소의 스트림을, 수용 수단 상에 송급하는 단계 및 각각이 마우스피스 및 적어도 하나의 추가 세그먼트를 포함하는 제2 다중-세그먼트 구성요소의 스트림을, 상기 수용 수단 상에 송급하는 단계를 개시하고 있다. 상기 제1 다중-세그먼트 구성요소 및 상기 제2 다중-세그먼트 구성요소를 웹 물질로 포장하여 상기 제1 다중-세그먼트 구성요소 및 상기 제2 다중-세그먼트 구성요소가 결합되어서, 가연성 열원을 제1 말단에 가지고 마우스피스를 제2 말단에 갖는 개개의 흡연 물품을 형성한다.
에어로졸 형성 기재, 예를 들면 담배가 연소되기 보다는 가열되는 에어로졸 발생 물품에서, 에어로졸 형성 기재에 도달된 온도는 감각에 의해 허용 가능한 에어로졸을 생성하는 능력에 상당한 영향을 미친다. 사용자로의 에어로졸 전달을 최적화하기 위해 에어로졸 형성 기재의 온도를 특정 범위 내로 유지하는 것이 일반적으로 바람직하다. 일부 경우에서, 가연성 열원은 에어로졸 형성 기재에 대한 가연성 열원의 위치가 바뀌도록 옮겨질 수 있다. 이는 에어로졸 형성 기재의 온도가 바람직한 범위 밖으로 떨어지게 함으로써 흡연 물품의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 에어로졸 형성 기재의 온도가 너무 낮게 떨어지면, 예를 들어, 사용자에게 전달되는 에어로졸의 농도와 양에 악영향을 미칠 수 있다.
개선된 보유력을 갖는 가연성 열원을 포함하는 에어로졸 발생 물품을 위한 다중-세그먼트 구성요소를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따르면, 에어로졸 발생 물품 용 다중-세그먼트 구성요소가 제공되며, 다중-세그먼트 구성요소는 가연성 열원; 가연성 열원의 하류의 에어로졸 형성 기재; 및 그 길이의 적어도 일부를 따라서 가연성 열원을 둘러싸고 있는 래퍼를 포함하고 있으며, 다중-세그먼트 구성요소는 가연성 열원과 가연성 열원을 둘러싸고 있는 래퍼 사이에 팽창성(intumescent) 층을 더 포함하고 있으며, 팽창성 층은 팽창성 무기 접착제로 형성된 것이다. 팽창성 무기 접착제는 가연성 열원이 연소하는 동안에 가열될 때 팽창할 수도 있다.
유리하게는, 본 발명의 측면들의 실시예들에서, 래퍼 내에서의 가연성 열원의 개선된 보유가 달성될 수도 있다. 보유는, 예를 들어 존재하지 않는 팽창성 무기 접착제와 비교하여 가연성 열원의 연소 도중 또는 연소 이후에 개선될 수도 있다. 이는 바람직한 에어로졸 특성을 위한 가연성 열원의 올바른 배치를 돕거나 보장할 수 있다. 바람직하게는, 팽창성 무기 접착제가 존재하지 않는 실시예와 비교하여 팽창성 무기 접착제의 존재는 래퍼 내에서 가연성 열원을 유지시키거나 또는 래퍼 내에서 가연성 열원의 유지를 향상시키도록 작용한다. 팽창성 층이 팽창성 무기 접착제로 형성된 것이기 때문에, 열원의 연소 중에 재료 또는 부피가 거의 감소되지 않거나 상당히 감소되지 않을 수도 있다. 일부 경우에는 팽창성 무기 접착제와 가연성 열원 사이의 접착이 상당히 감소하지 않을 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시의 목적으로 추가로 설명될 것이며, 첨부 도면 중:
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 다중-세그먼트 구성요소를 갖는 흡연 물품의 개략적인 길이방향 단면도를 보여주고 있으며;
도 2a는 도 1의 다중-세그먼트 구성요소용 가연성 열원의 개략적인 사시도를 보여주고 있으며;
도 2b는 도 2a의 가연성 열원의 개략적인 가로방향 단면도를 보여주고 있으며; 그리고
도 3a 및 도 3b는 도 1의 다중-세그먼트 구성요소 제조를 위한 제조 공정의 개략적인 도시이다.
팽창성 무기 접착제는 접촉하고 있는 표면들 중 하나 이상과 접합을 형성할 수도 있고 형성하지 않을 수도 있다.
팽창성 층의 존재는 사용 중에 열원이 래퍼에 단단히 고정되도록 보장하거나 개선시킬 수 있다. 또한, 팽창성 층은 예를 들어 사용 중에 래퍼의 열 팽창의 결과로서, 가연성 열원과 래퍼 사이의 임의의 갭을 보상하도록 팽창할 수 있다. 이것은 가연성 열원 주위로 연소 가스가 우회하는 것을 감소시킬 수 있다.
팽창성 층은 하나 이상의 중간 구성요소를 통해 간접적으로 가연성 열원과 접촉할 수 있다. 바람직한 구현예들에서, 팽창성 층은 가연성 열원과 직접 접촉하고 있다. 이러한 배열로, 팽창성 층은 가연성 열원의 표면 거칠기 또는 기하학적 결함을 보상할 수 있고 가연성 열원 주위로의 연소 가스의 우회를 감소시킬 수 있다.
팽창성 층은 가연성 열원을 둘러싸고 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "둘러싸고 있다(circumscribe)" 그리고 및 "둘러싸고 있는(circumscribing)"은 "전체 원주 주위에서 연장되어 있는" 것을 의미하는 통상적인 의미를 부여한다. 따라서, 가연성 열원을 “둘러싸서”, 팽창성 층은 가연성 열원의 전체 원주 주위에서 연장되어 있다.
이는 팽창성 층이 가연성 열원 주위에 연속적인 링을 형성하고 따라서 열원 주위로 가연성 가스가 우회하는 것이 감소될 수 있다는 장점을 가질 수 있다. 결과적으로, 에어로졸 발생 물품의 흡인 저항 또는 “RTD”는 유지될 수 있다. 가연성 열원이 블라인드 가연성 열원이고 에어로졸 발생 물품이 공기가 에어로졸 형성 기재 내로 흡인될 수 있는 하나 이상의 공기 유입구를 포함하고 있는 경우, 이러한 배열은 바람직한 에어로졸 특성을 위하여, 사용 중에 실질적으로 모든 공기 흐름이 공기 유입구를 통해 에어로졸 형성 기재로 진입한다.
팽창성 무기 접착제는 임의의 적절한 팽창 비를 가질 수도 있다. 예를 들어, 팽창성 무기 접착제는 주변 압력에서 20℃에서 700℃로 가열될 때, 적어도 약 1.5:1, 바람직하게는 약 2:1 내지 약 5:1, 가장 바람직하게는 약 3:1의 팽창 비를 가질 수도 있다.
팽창성 층은 임의의 적절한 두께를 가질 수도 있다. 소정의 바람직한 구현예들에서, 팽창성 층은 적어도 약 0.01mm 내지 약 0.1mm, 바람직하게는 약 0.01mm 내지 약 0.04mm의 두께, 더욱 바람직하게는 약 0.02mm의 최소 두께를 가지고 있다. 이러한 두께는 일부 실시예에서 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 약 0.02mm의 최소 두께는 최대 0.05mm의 가연성 열원 기하학적 결함을 보상하기 위해 많은 실시예에서 충분할 것이다. 가연성 열원이 하나 이상의 오목부를 포함하는 경우, 두께는 오목부를 포함하지 않는 열원의 영역에서 측정될 수 있다. 일부 경우에, 상기 팽창성 층의 두께는 제조 동안의 층의 적용과와 다중-세그먼트 구성요소 또는 에어로졸 발생 물품에 대한 층의 적용 사이에서 변할 수 있다. 예를 들어, 다중-세그먼트 구성요소 또는 에어로졸 발생 물품 내의 팽창성 층의 두께가 적어도 약 0.01mm, 예를 들어 0.1mm 미만이 되도록 제조 동안 적용된 층의 두께가 선택될 수 있다.
팽창성 무기 접착제는 발포 팽창성 무기 접착제일 수 있다.
팽창성 무기 접착제는 임의의 적절한 조성물을 가질 수 있다. 소정의 바람직한 구현예에서, 다중-세그먼트 구성요소의 또는 또는 에어로졸 발생 물품의 팽창성 무기 접착제는 적어도 1 중량%의 물, 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 7 중량%의 물, 보다 바람직하게는 약 1 중량% 내지 5 중량%의 물을 포함하고 있다. 가연성 열원의 연소 중에 가열될 때 팽창성 무기 접착제 내의 물의 증발은 기포를 형성시키며 따라서 팽창성 무기 접착제를 팽창 또는 발포시킬 수 있다. 이러한 팽창성 무기 접착제는 다중-세그먼트 구성요소의 제조를 위해 공급될 때 그리고 다중-세그먼트 구성요소의 또는 에어로졸 발생 물품의 제조 중에 적용될 때 더 높은 수분 함량을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 팽창성 무기 접착제의 수분 함량은 제조 중에 팽창성 무기 접착제가 적용 후에 건조될 때 감소할 수도 있다. 예를 들어, 팽창성 무기 접착제는 초기에 공급될 때 60 중량%의 물을 포함할 수 있지만, 그 후에 팽창성 무기 접착제가 증착되고 건조되거나 부분적으로 건조된 후에는 30 중량% 이하의 물을 포함할 수 있다.
바람직하게는 팽창성 층은 팽창성 규산 나트륨 접착제로 형성된 것이다.
소정의 구현예들에서, 팽창성 층은 약 2 내지 약 3.5부 SiO2 대 1부(part) Na2O의 몰비를 갖는 규산나트륨 접착제로 형성된 것이다.
팽창성 무기 접착제는 가연성 열원의 외부 표면 상으로 직접 적용될 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 가연성 열원의 외부 표면은 실질적으로 연속적일 수도 있다. 소정의 바람직한 구현예들에서, 가연성 열원은 외부 표면 상에 적어도 하나의 형상화된 오목부를 가지며, 여기서 팽창성 층의 팽창성 무기 접착제는 적어도 부분적으로 형상화된 오목부를 채운다.
이러한 배열로, 래퍼 내에서의 가연성 열원의 보유가 더욱 개선될 수도 있다. 이것은 가연성 열원의 정확한 배치를 보장하고, 따라서 바람직한 에어로졸 특성을 확보하는 것을 도울 수도 있다.
소정의 구현예들에서, 적어도 하나의 형상화된 오목부는 적어도 하나의 길이방향 홈부를 포함하고 있다. 이러한 배열은 가연성 열원의 바람직하지 않은 움직임이 발생할 수 있는 방향에 평행하게 홈부가 정렬되어 있고 이에 따라 팽창성 무기 접착제에 의해 가연성 열원에 가해지는 보유력을 길이방향으로 증가시키기 때문에 특히 효과적일 수 있다.
소정의 구현예들에서, 적어도 하나의 길이방향 홈부는 복수의 원주 방향으로 이격된 길이방향 홈부를 포함하고 있다.
소정의 구현예들에서, 적어도 하나의 형상화된 오목부의 깊이는 가연성 열원의 외부 직경의 약 10% 미만이다. 이는 열원의 질량 및 이에 따른 그의 가열 성능이 오목부의 존재에 의하여 실질적으로 영향을 받지 않는다는 이점을 가진다. 추가적으로, 팽창성 무기 접착제를 그의 적용 후에 건조시키는데 필요한 시간이 단축되어 제조 가능성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 형상화된 오목부의 깊이는 약 0.05mm 내지 약 0.8mm, 예를 들면 약 0.2mm 내지 0.4mm이다.
소정의 구현예들에서, 적어도 하나의 형상화된 오목부의 깊이는 그의 하류 말단을 향하여 감소한다. 이는 팽창성 무기 접착제가 래퍼에 대한 열원의 상류 움직임에 저항하는 웨지(wedge)로서 작용할 수 있음에 따라 열원의 보유가 더욱 개선될 수 있다는 이점을 가지고 있다. 팽창성 무기 접착제가 제조 동안 오목부의 길이를 따라 더 쉽게 유동할 수 있기 때문에, 팽창성 무기 접착제에 의하여 적어도 하나의 오목부의 개선된 충진을 야기하는 것으로 밝혀졌다.
이러한 실시예들에서, 적어도 하나의 형상화된 오목부의 깊이는 천이부를 따라서 또는 단계적인 방식으로 점착적으로 감소될 수 있다.
소정의 구현예들에서, 가연성 열원은 실질적으로 일정한 횡단면을 갖는 후방부를 포함하고 있으며, 적어도 하나의 오목부는 후방부의 상류 말단에서 끝난다. 이러한 배열로, 적어도 하나의 오목부는 후방부 내로 연장되지 않으며, 결과적으로 후방부는 장벽을 형성하여 하류 방향으로의 열원 주위로의 연소 가스의 우회를 감소시킨다. 후방부는 가연성 열원의 최대 외부 직경을 한정할 수 있다. 이러한 배열은 래퍼를 열원 주위에 감싸는 것을 더 용이하게 함으로써 제조의 용이성을 향상시킬 수 있다. 이는 또한 열원에서 래퍼로의 전도성 열 전달을 향상시킬 수 있다. 이는 래퍼가 열 에너지를 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로 전달하기 위한 열-전도층을 포함하고 있는 다중-세그먼트 구성요소의 실시예에서 특히 유리할 수 있다.
가연성 열원의 후방부는 임의의 적절한 치수를 가질 수 있다. 소정의 바람직한 구현예들에서, 후방부는 약 3mm 미만, 바람직하게는 약 2mm 내지 약 3mm의 길이를 가지고 있다.
소정의 바람직한 구현예들에서, 적어도 하나의 형상화된 오목부의 반경 방향 외측 에지는 적어도 약 0.05mm의 곡률 반경을 가지고 만곡되어 있다. 이는 유리하게는 접착제에 의한 오목부의 개선된 충진을 야기할 수 있다. 이는 또한 래퍼를 통한 적어도 하나의 오목부의 가시성 감소를 야기할 수 있으며, 래핑 동안 적어도 하나의 오목부의 반경 방향 외측 에지로 인한 래퍼 손상의 위험을 감소시킨다. 더욱이, 이러한 배열로 가연성 열원의 반경 방향 외측 에지는 제조 중에 손상되거나 분리될 가능성이 더 적어 제조 과정에서 발생하는, 탄소 가루와 같은 먼지의 양을 감소시킨다. 바람직하게는, 곡률 반경은 약 0.05mm 내지 약 0.5mm, 보다 바람직하게는 약 0.2mm 내지 약 0.4mm이다.
일부 실시예에서, 형상화된 오목부의 개수는 8 내지 17개, 바람직하게는 12 내지 16개일 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 형상화된 오목부는 가연성 열원의 주변부 주위에서 실질적으로 균일하게 이격되어 있다.
가연성 열원의 외부 직경은 그 길이에 따라 달라질 수 있다. 소정의 구현예들에서, 가연성 열원의 외부 직경은 실질적으로 가연성 열원의 전체 길이를 따라 실질적으로 일정하다. 이는 향상된 제조 가능성을 야기할 수 있다.
다중-세그먼트 구성요소는 그 길이의 적어도 일부를 따라 가연성 열원을 둘러싸고 있는 래퍼를 포함하고 있다. 래퍼는 하나 이상의 요소로 형성될 수 있다. 예를 들어, 래퍼는 단일의 물질 시트로 형성될 수 있다.
일부 구현예에서, 래퍼는 하나 이상의 열 전도 물질 층을 포함하고 있다. 바람직하게, 하나 이상의 열 전도 물질 층은 가연성 열원의 적어도 후방부 및 상기 에어로졸 형성 기재의 적어도 전방부 주위에 위치되어 있다. 이러한 구현예들에서, 상기 열 전도 물질은 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이에 열적 연결을 제공하고, 유리하게는 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로의 적절한 열 전달을 촉진하는 것을 도움으로써 허용 가능한 에어로졸을 제공한다. 열 전도 물질은 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재 중 하나 또는 전부와 직접 접촉하고 있을 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 열 전도 물질 층은 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재 중 하나 또는 전부 사이에 직접 접촉이 없도록 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재 중 하나 또는 전부로부터 이격될 수 있다.
하나 이상의 열 전도 물질 층은 불연성인 것이 바람직하다. 소정의 구현예들에서, 하나 이상의 열 전도 물질 층은 산소 제한성일 수 있다. 즉, 하나 이상의 열 전도 물질 층은 래퍼를 통한 산소의 통과를 금하거나 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소에 사용하기 위한 적합한 열 전도 물질은, 예를 들면 알루미늄 호일 래퍼, 스틸 래퍼, 철 호일 래퍼 및 구리 호일 래퍼와 같은 금속 호일 래퍼; 및 금속 합금 호일 래퍼를 포함하되 이에 한정되지 않는다.
일부 구현예에서, 래퍼는 하나 이상의 단열 물질 층을 포함하고 있다. 이러한 배열로, 단열 물질은 가연성 열원에서 래퍼의 외부 표면으로 열 전달을 감소시켜서, 에어로졸 발생 물품의 표면 온도를 감소시킨다. 바람직하게, 단열 물질은 불연성이다. 불연성 단열 층을 포함하면 에어로졸 발생 물품의 표면 온도를 감소시킴으로써 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 발화성을 감소시키는데 유리하게 도움을 준다.
래퍼는 복수의 층으로 형성된 적층체 래퍼일 수도 있다.
래퍼는 열 전도 물질의 반경 방향 외층 및 단열 물질의 반경 방향 내층을 포함할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 래퍼는 열 전도 물질의 반경 방향 내층 및 단열 물질의 반경 방향 외층을 포함하고 있다. 다른 배열이 가능하다. 바람직한 배열에서, 래퍼는 가연성 열원에서 에어로졸 형성 기재로 열을 유리하게 전도하는 반면, 가연성 열원에서 가연성 열원으로 방사성 열 손실을 제어할 수도 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "팽창성 층"은 단지 열팽창 계수의 결과 이외에, 상승된 온도에 노출시 팽창하는 층을 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "무기 접착제"는 실질적으로 탄소가 없는 접착제 또는 접착제들의 조합을 나타낸다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "팽창 비"는 팽창 전의 팽창성 층의 두께 대 팽창 후의 팽창성 층의 두께의 비를 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 어구 "팽창성 층이 ~의 두께를 갖는다"는 반경 방향에서 층의 치수를 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "길이방향(longitudinal)"은 흡연 물품의 근위 말단과 대향하는 원위 말단 사이의 방향을 설명하는 데 사용된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 “반경 방향” 및 “가로방향”은 흡연 물품의 근위 말단 및 대향하는 원위 말단 사이의 방향에 수직하는 방향을 설명하는 데에 사용된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 “길이”는 흡연 물품의 길이방향으로의 최대 치수를 설명하는 데에 사용된다. 즉, 근위 말단 및 대향하는 원위 말단 사이의 방향으로의, 흡연 물품의 근위 말단 및 대향하는 원위 말단 사이의 방향으로의 최대 치수.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "두께"는 팽창성 층의 반경 방향으로의 최대 치수를 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "홈부(groove)"는 열원의 표면에서의 세장형 오목부를 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "형상화된 오목부(shaped recess)"는 가연성 열원의 외부 표면에 의도적으로 형성된 소정의 치수를 갖는 오목부를 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "직경"은 본 발명에 따른 세장형 가연성 열원의 최대 가로방향 치수를 설명한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 어구 "적어도 하나의 오목부의 깊이가 그 하류 말단을 향하여 감소한다"는 그 길이를 따라 제1 위치에서 각 오목부의 깊이가 제1 위치의 하류의 제2 위치에서 각 오목부의 깊이보다 큰 것을 의미한다. 이는 각 오목부의 깊이가 그것의 상류 말단 지점 또는 근접한 곳에서 가장 큰 구현예 뿐만 아니라 각 오목부의 깊이가 그것의 상류 말단 및 하류 말단 사이 지점에서 가장 큰 구현예를 포함한다
본원에서 사용된 바와 같이, 어구 "가연성 열원의 외경이 실질적으로 일정하다"는 열원의 외부 엔벨로프, 즉 열원이 수용될 수 있는 가장 작은 공간,이 열원의 길이를 따라 실질적으로 동일하게 남아 있는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "단열 물질"은 변형된 일시적 평면원(MTPS : modified transient plane source)법을 사용하여 측정된 바와 같이 23℃ 및 50%의 상대 습도에서 metre Kelvin 당 약 50밀리와트(mW/(m·K)) 미만의 벌크 열 전도도(bulk thermal conductivity) 를 갖는 물질을 설명하는데 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "열 전도 물질"은 변형된 일시적 평면원(MTPS)법을 사용하여 측정된 바와 같이 23℃ 및 50%의 상대 습도에서 metre Kelvin 당 적어도 약 10 W(W/(m·K))의 벌크 열 전도도를 갖는 것을 설명하는데 사용된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 “에어로졸 형성 기재”는 에어로졸을 형성할 수 있는, 가열 시에 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 설명하는 데 사용된다.
본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소의 에어로졸 형성 기재에서 발생된 에어로졸은 가시적 또는 비가시적일 수 있고, 증기(예를 들어, 실온에서는 보통 액체 또는 고체인, 기체 상태에 있는 물질의 미세 입자들)뿐만 아니라, 기체 및 응집된 증기의 액적을 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 “불연성”은 연소 및 발화 동안에 가연성 열원에 의해 도달된 온도에서 실질적으로 불연성인 물질을 설명하는 데에 사용된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 “발화성(ignition propensity)”은 에어로졸 발생 물품, 예컨대 흡연 물품이 놓이는 기재를 타게끔 만드는 성향을 지칭한다. 발화성은 에어로졸 발생 물품이 놓이는 기재를 타게 할 가능성을 제거, 감소 또는 거의 제거할 만큼 충분히 낮아야 한다. 발화성은 ISO 12863:2010(E)에 따라 측정될 수도 있다.
가연성 열원은 고체 열원인 것이 바람직하며, 알루미늄, 마그네슘, 하나 이상의 탄화물, 하나 이상의 질화물 및 이들의 조합을 함유하는 탄소계 물질 및 탄소를 포함하되 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 가연성 연료를 포함할 수 있다. 가열식 흡연 물품 용 고체 가연성 열원 및 이러한 열원을 생산하기 위한 방법은 당 업계에 공지되고, 예를 들면 US-A-5,040,552 및 US-A-5,595,577에 기술된다. 일반적으로, 가열식 흡연 물품 용의 공지된 고체 가연성 열원은, 주 가연성 물질로서 탄소를 포함하는 탄소계이다.
가연성 열원은 블라인드 가연성 열원인 것이 바람직하다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “블라인드(blind)”는 가연성 열원의 전방면에서 후방면으로 연장되는 임의의 기류 채널을 포함하지 않는 열원을 설명한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 “블라인드”는 또한 가연성 열원의 전방 말단면에서 가연성 열원의 후방 말단면까지 연장되는 하나 이상의 기류 채널을 포함하는 가연성 열원을 설명하는데 사용되며, 여기서 가연성 열원의 후방 말단면과 에어로졸 형성 기재 배리어 사이의 가연성 실질적 공기 불투과성 배리어는 하나 이상의 기류 채널을 통해 가연성 열원의 길이를 따라 공기가 흡인되는 것을 방지한다.
블라인드 가연성 열원을 포함하는 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 하나 이상의 기류 통로에 공기를 흡인하기 위해 가연성 열원의 후방 말단면의 하류에 하나 이상의 공기 유입부를 포함한다. 비-블라인드 가연성 열원을 포함하는 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 하나 이상의 기류 통로에 공기를 흡인하기 위해 가연성 열원의 후방 말단면의 하류에 하나 이상의 공기 유입부를 포함할 수도 있다.
소정의 바람직한 구현예들에서, 블라인드 가연성 열원을 포함하는 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 에어로졸 형성 기재의 하류 말단에 근접하게 위치된 하나 이상의 공기 유입부를 포함한다.
사용 시, 사용자의 흡입을 위한 블라인드 가연성 열원을 포함하는 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들을 포함한 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 기류 통로를 따라 흡인된 공기는 블라인드 가연성 열원을 따라서 어떠한 기류 채널도 통과하지 않는다. 블라인드 가연성 열원을 통하는 임의의 기류 채널의 부재로 인해 유리하게는 사용자가 퍼핑하는 동안에 블라인드 가연성 열원의 연소 활성화가 실질적으로 방지되거나 금지된다. 이는 사용자가 퍼핑하는 동안에 에어로졸 형성 기재의 온도 급등을 실질적으로 방지하거나 억제한다.
블라인드 가연성 열원의 연소 활성화를 방지하거나 금지시키고, 그래서 에어로졸 형성 기재의 과도한 온도 증가를 방지하거나 금지시킴으로써, 강렬한 퍼핑 체제 하에서 에어로졸 형성 기재의 연소 또는 열분해가 유리하게 회피될 수 있다. 또한, 주류 에어로졸의 조성에 대해 사용자의 퍼핑 체제가 미치는 영향이 유리하게 최소화되거나 감소될 수 있다.
블라인드 가연성 열원을 포함함으로써, 유리하게는 블라인드 가연성 열원의 발화 및 연소 동안에 형성된 연소 및 분해 생성물 및 다른 물질이, 사용되는 동안에 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들을 통해 흡인된 공기로 들어가는 것을 실질적으로 저해하거나 억제할 수도 있다. 이는 블라인드 가연성 열원이 이 블라인드 가연성 열원의 발화 또는 연소에 도움을 주는 하나 이상의 첨가제를 포함하는 경우에 특히 유리하다.
블라인드 가연성 열원을 포함하는 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들에서, 블라인드 가연성 열원에서 에어로졸 형성 기재로의 열 전달은 주로 전도에 의해 생기며, 강제 대류에 의해 에어로졸 형성 기재가 가열되는 것은 최소화되거나 감소된다. 이는 유리하게는 본 발명에 따른 흡연 물품의 주류 에어로졸의 조성물에 대해 사용자의 퍼핑 체제가 미치는 영향을 최소화하거나 감소시키는데 도움을 줄 수 있다.
블라인드 가연성 열원을 포함하는 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들에서, 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 전도성 열 전달을 최적화하는 것이 특히 중요하다. 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 가연성 탄소질 열원의 적어도 후방부 및 에어로졸 형성 기재의 적어도 전방부 주위에 하나 이상의 열 전도 요소를 포함하는 것은 강제 대류에 의한 에어로졸 형성 기재의 가열이 거의 없는 경우에 블라인드 열원을 포함하는 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들에서 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 사용자가 흡입하기 위해 공기가 흡인될 수 없는 하나 이상의 폐쇄 또는 차단된 통로를 포함하는 블라인드 가연성 열원을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들면, 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 가연성 탄소질 열원의 상류 말단에 있는 전방 말단면으로부터 블라인드 가연성 탄소질 열원의 길이를 따라 부분적으로만 연장되는 하나 이상의 폐쇄된 통로를 포함하는 블라인드 가연성 열원을 포함할 수 있다.
하나 이상의 폐쇄된 공기 통로를 포함하는 것은 블라인드 가연성 열원이 공기로부터 산소에 노출되는 표면적을 증가시키고 유리하게는 블라인드 가연성 열원의 발화 및 지속적인 연소를 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예들에서, 가연성 열원은 열원을 통해 하나 이상의 기류 경로를 제공하는, 적어도 하나의 길이방향 기류 채널을 포함한다. 용어 “기류 채널”은 사용자가 흡입하기 위해 공기가 흡연 물품을 통해 흡인될 수도 있는 열원의 길이를 따라 연장되어 있는 채널을 설명하는 데에 본원에서 사용된다. 하나 이상의 길이방향 기류 채널을 포함하는 이러한 열원은 본원에서 "비-블라인드" 열원으로 지칭된다.
적어도 하나의 길이방향 기류 채널의 직경은 약 1.5mm 내지 약 3mm, 보다 바람직하게는 약 2mm 내지 약 2.5mm일 수 있다. 적어도 하나의 길이방향 기류 채널의 내면은 WO-A-2009/022232에 보다 상세히 기술된 바와 같이 부분적으로 또는 전체적으로 코팅될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 구성요소 모두를 포함할 수 있다. 상기 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 상기 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 에어로졸 형성 기재는 비-담배 물질을를 포함할 수 있다. 상기 에어로졸 형성 기재는 하나 이상의 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 적절한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜을 포함하되 이에 한정되지 않는다.
일부 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 담배 함유 물질을 포함하는 로드(rod)이다.
에어로졸 형성 기재가 고체 에어로졸 형성 기재인 경우, 상기 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들면 허브 잎, 담배 잎, 담배 옆맥 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. 고체 에어로졸 형성 기재는 느슨한 형태일 수 있거나, 적절한 용기나 카트리지에 제공될 수 있다. 예를 들어, 고체 에어로졸 형성 기재의 에어로졸 형성 물질은 종이 또는 다른 래퍼 내에 함유될 수 있고 플러그 형태를 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재가 플러그 형태인 경우에, 임의의 래퍼를 포함하는 전체 플러그가 에어로졸 형성 기재로 간주될 수도 있다.
선택적으로, 상기 고체 에어로졸 형성 기재는 상기 고체 에어로졸 형성 기재의 가열 시에 방출될, 추가 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물들을 함유할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들어 상기 추가적인 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물을 포함하는 캡슐을 함유할 수도 있고, 이러한 캡슐은 상기 고체 에어로졸 형성 기재의 가열 중에 용융될 수 있다.
선택적으로, 고체 에어로졸 형성 기재는 열적으로 안정된 담체 상에 제공되거나 담체에 매립될 수 있다. 담체는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티 가닥, 스트립 또는 시트의 형태를 취할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 예를 들면, 시트, 발포체, 겔 또는 슬러리 형태로 담체의 표면에 증착될 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 담체의 전체 표면에 증착되거나, 대안적으로 사용 도중에 불균일한 향미를 전달하기 위해 패턴으로 증착될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 가열에 반응해서 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질을 포함하는, 종이 또는 기타 래퍼에 의해 둘러싸인 플러그 또는 세그먼트 형태일 수 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 에어로졸 형성 기재가 플러그 또는 세그먼트 형태인 경우에, 임의의 래퍼를 포함하는 전체 플러그 또는 세그먼트가 에어로졸 형성 기재인 것으로 간주된다.
에어로졸 형성 기재는 약 5mm 내지 약 20mm의 길이를 가지는 것이 바람직하다. 특정 구현예들에서, 에어로졸 형성 기재는 약 6mm 내지 약 15mm의 길이 또는 약 7mm 내지 약 12mm의 길이를 가질 수 있다.
바람직한 구현예들에서, 에어로졸 형성 기재는 플러그 랩에 포장된 담배 기반 물질의 플러그를 포함한다. 특히 바람직한 구현예들에서, 에어로졸 형성 기재는 플러그 랩에 포장된 균질화된 담배 기반 물질의 플러그를 포함한다.
상기 구현예들 중 어느 하나에서, 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재는 동축 정렬로 접경하고 있을 수도 있다. 유리하게는, 팽창성 층은 사용 동안에 가연성 열원을 에어로졸 형성 기재와 직접 접촉 상태로 유지하여 두 구성요소 사이의 양호한 열적 연결을 보장하고 에어로졸 형성 기재의 온도를 원하는 범위 내로 유지할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, “접경하고 있는” 및 “접경”이라는 용어는 다른 구성요소, 또는 구성요소의 일부분과 직접 접촉하고 있는 구성요소, 또는 구성요소의 일부분을 설명하기 위해 사용된다.
본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 가연성 열원의 적어도 후방부 및 에어로졸 형성 기재의 적어도 전방부 모두의 주위에 있고, 이들 모두와 직접 접촉하는 열 전도 요소를 포함할 수 있다. 이러한 구현예들에서, 열 전도 요소는 본 발명에 따른 흡연 물품의 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이에 열적 연결을 제공하고, 유리하게는 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로의 적절한 열 전달을 촉진하는 것을 도움으로써 허용 가능한 에어로졸을 제공한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 열 전도 요소와 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재 중 하나 또는 양쪽 모두 사이에 직접 접촉이 없도록 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재 중 하나 또는 양쪽 모두로부터 이격된 열 전도 요소를 포함할 수 있다.
다중-세그먼트 구성요소가 가연성 열원의 적어도 후방부 및 에어로졸 형성 기재의 적어도 전방부 주변에 열 전도 요소를 포함하는 경우, 열 전도 요소는 래퍼에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 래퍼는 하나 이상의 열 전도 요소를 형성하는 열 전도성 물질의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다.
하나 이상의 열 전도 요소는 불연성인 것이 바람직하다. 특정 구현예들에서, 하나 이상의 열 전도 요소는 산소 제한성일 수 있다. 즉, 하나 이상의 열 전도 요소는 열 전도 요소를 통한 산소의 통과를 금하거나 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들에 사용하기 위한 적합한 열 전도 요소는, 예를 들면 알루미늄 호일 래퍼, 스틸 래퍼, 철 호일 래퍼 및 구리 호일 래퍼와 같은 금속 호일 래퍼; 및 금속 합금 호일 래퍼를 포함하되 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 가연성 열원의 전방 말단면을 적어도 부분적으로 덮도록 구성된 마개(cap)를 더 포함할 수 있고, 마개는 흡연 물품의 사용 이전에 가연성 열원의 전방 말단면을 노출하도록 제거 가능하다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “마개”는 전방 말단면을 포함하여 다중-세그먼트 구성요소의 원위 말단을 실질적으로 덮는 보호성 덮개를 지칭한다. 가연성 열원의 점화 이전에 제거되는 마개를 제공함으로써 사용 이전에 가연성 열원이 유리하게 보호된다.
예를 들면, 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 흡연 물품의 원위 말단에 취약선(a line of weakness)에서 부착된 제거 가능한 마개를 포함할 수 있고, 상기 마개는 WO-A1-2014/086998에 기술된 래퍼에 의해 둘러싸인 물질의 원통형 플러그를 포함한다.
본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 에어로졸 형성 기재의 하류에 있는, 이송 요소, 또는 스페이서 요소를 더 포함한다. 이러한 요소는 에어로졸 형성 기재의 하류에 위치된 중공 관의 형태를 취할 수 있다.
이송 요소는 에어로졸 형성 기재와 접경할 수도 있다. 대안적으로, 이송 요소는 에어로졸 형성 기재로부터 이격될 수 있다. 이송 요소는 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재 중 하나 또는 양쪽 모두와 동축 정렬하고 있을 수도 있다.
이송 요소를 포함하면, 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로의 열 전달에 의해 생성된 에어로졸의 냉각이 유리하게 허용된다. 이송 요소를 포함하면 또한 유리하게는 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 전체 길이가 이송 요소의 길이의 적절한 선택을 통해, 원하는 값으로, 예를 들면 통상적인 궐련들의 것과 유사한 길이로 조정될 수 있게 한다.
이송 요소는 약 7mm 내지 약 50mm의 길이, 예를 들면 약 10mm 내지 약 45mm의 길이 또는 약 15mm 내지 약 30mm의 길이를 가질 수 있다. 이송 요소는 에어로졸 발생 물품의 원하는 전체 길이, 및 다중-세그먼트 구성요소 또는 다중-세그먼트 구성요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품 내의 다른 구성요소들의 존재와 길이에 따라서 다른 길이를 가질 수도 있다.
이송 요소는 적어도 하나의 말단이 개방된 관형 중공체를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 구현예들에서, 사용 시, 에어로졸 발생 물품으로 흡인된 공기는 에어로졸 발생 물품을 통해 하류로 통과할 때 적어도 하나의 말단이 개방된 관형 중공체를 통과한다.
이송 요소는 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로의 열 전달에 의해 생성된 에어로졸의 온도에서 실질적으로 열적으로 안정적인 하나 이상의 적합한 물질로 형성된, 개방 말단을 가진 적어도 하나의 관형 중공체를 포함할 수 있다. 적합한 물질은 당 업계에 공지되어 있고, 종이, 판지, 초산 셀룰로오스와 같은 플라스틱, 세라믹 및 이들의 조합을 포함하되 이에 한정되지 않는다.
대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 에어로졸 형성 기재의 하류에 에어로졸 냉각 요소 또는 열 교환기를 포함할 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 길이방향으로 연장되는 복수의 채널을 포함할 수 있다.
에어로졸 냉각 요소는 금속 호일, 중합체 물질, 및 실질적으로 비다공성 종이 또는 판지로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 주름진 시트를 포함할 수 있다. 특정 구현예들에서, 에어로졸 냉각 요소는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리유산(PLA), 초산 셀룰로오스(CA), 및 알루미늄 호일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 주름진 시트를 포함할 수 있다.
특정 바람직한 구현예들에서, 에어로졸 냉각 요소는 폴리유산(PLA) 또는 Mater-Bi® 등급(시판 중인 전분계 코폴리에스테르 군)과 같은 생분해성 고분자 물질로 이루어진 주름진 시트를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소들은 그 길이의 적어도 일부를 따라서 가연성 열원을 둘러싸고 있는 래퍼를 포함하고 있다. 바람직하게, 래퍼는 에어로졸 형성 기재의 적어도 전방부 및 가연성 열원의 적어도 후방부를 둘러싸고 있다. 바람직한 구현예들에서, 래퍼는 에어로졸 형성 기재, 가연성 열원의 적어도 후방부 및 에어로졸 형성 기재의 하류에 있는 흡연 물품의 임의의 다른 구성요소들을 둘러싸고 있다.
래퍼는 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합으로 형성될 수도 있다. 적합한 물질들은 당 업계에 공지되어 있고, 궐련 종이를 포함하되 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 상술한 구현예들 중 어느 하나에 따른, 다중-세그먼트 구성요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 제공된다.
에어로졸 발생 물품은 흡연 물품일 수 있다.
가연성 열원은 에어로졸 발생 물품의 원위 말단에 위치하거나 그에 근접하여 위치한다. 에어로졸 발생 물품의 마우스 말단은 에어로졸 발생 물품의 원위 말단의 하류에 있다. 에어로졸 발생 물품의 근위 말단은 또한 에어로졸 발생 물품의 하류 말단을 지칭할 수도 있고, 에어로졸 발생 물품의 원위 말단은 또한 에어로졸 발생 물품의 상류 말단을 지칭할 수도 있다. 에어로졸 발생 물품의, 다중-세그먼트 구성요소의 구성요소들, 또는 구성요소들의 부분들은 에어로졸 발생 물품의 근위 말단과 에어로졸 발생 물품의 원위 말단 사이에서의 그들의 상대적인 위치에 기초하여 서로의 상류 또는 하류에 있는 것으로 설명될 수도 있다. 마우스 말단은 원위 말단의 하류에 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 ‘상류’와 ‘전방’, 및 ‘하류’와 ‘후방’은, 사용자가 에어로졸 발생 물품의 사용 동안에 다중-세그먼트 구성요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 흡입하는 방향에 관하여 다중-세그먼트 구성요소의 구성요소들, 또는 구성요소들의 부분들의 상대적인 위치를 설명하기 위해 사용된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 사용시, 사용자에게 전달하기 위해 에어로졸이 에어로졸 발생 물품을 빠져나가는 근위 말단을 포함하고 있다. 에어로졸 발생 시스템의 근위 말단은 또한 마우스 말단이라고도 지칭될 수도 있다. 사용시, 에어로졸 발생 물품에 의해 발생된 에어로졸을 흡입하기 위해서, 사용자는 에어로졸 발생 물품의 마우스 말단을 흡인한다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 그의 근위 말단에 위치된 마우스피스를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 마우스피스는 여과 효율이 낮고, 보다 바람직하게는 여과 효율이 매우 낮다. 마우스피스는 단일 세그먼트 또는 구성요소 마우스피스일 수 있다. 대안적으로, 마우스피스는 다수 세그먼트 또는 다수 구성요소 마우스피스일 수 있다.
마우스피스는, 적합한 공지된 여과 물질들을 포함하는 하나 이상의 세그먼트를 포함하는 필터를 포함할 수 있다. 적합한 여과 물질은 당 업계에 공지되어 있고, 초산 셀룰로오스 및 종이를 포함하되 이에 한정되지 않는다. 대안적으로 또는 추가적으로, 마우스피스는 흡수제, 흡착제, 향미제, 및 다른 에어로졸 개질제 및 첨가제 또는 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 세그먼트를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 상술한 구현예들 중 어느 하나에 따른 다중-세그먼트 구성요소 및 다중-세그먼트 구성요소의 하류 말단에 있는 마우스피스 세그먼트를 포함할 수 있다.
대안적으로, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 상술한 구현예들 중 어느 하나에 따른 제1 다중-세그먼트 구성요소 및 상기 제1 다중-세그먼트 구성요소의 하류에 있는 제2 다중-세그먼트 구성요소를 포함할 수 있으며, 제2 다중-세그먼트 구성요소는 그의 근위 말단에 위치된 마우스피스를 포함하고 있다. 제2 다중-세그먼트 구성요소는 마우스피스의 상류의 에어로졸 냉각 요소를 포함할 수 있다. 제2 다중-세그먼트 구성요소는 마우스피스의 상류의 이송 요소, 또는 스페이서 요소를 포함할 수 있다. 소정의 구현예들에서, 제2 다중-세그먼트 구성요소는 마우스피스의 상류의 에어로졸 냉각 요소 및 이송 요소, 또는 스페이서 요소를 포함하고 있다.
하나의 특별한 구현예에서, 에어로졸 생성 물품은 가연성 열원, 가연성 열원의 하류의 에어로졸 형성 기재, 및 에어로졸 형성 기재의 하류의 이송 요소 또는 스페이서 요소를 갖는 제1 다중-세그먼트 구성요소, 및 제1 다중-세그먼트 구성요소의 하류 말단에서의 제2 다중-세그먼트 구성요소를 포함하고 있으며, 제2 다중-세그먼트 구성요소는 에어로졸 냉각 요소, 에어로졸 냉각 요소의 하류의 이송 요소 또는 스페이서 요소 및 그의 근위 말단에서의 마우스피스를 포함하고 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 그 형상이 실질적으로 원통형일 수도 있다. 에어로졸 발생 물품은 실질적으로 세장형일 수도 있다. 에어로졸 발생 물품은 길이 및 이 길이에 실질적으로 수직인 원주를 가지고 있다.
에어로졸 형성 기재는 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재 또한 길이 및 이 길이에 실질적으로 수직인 원주를 갖는다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 기재의 길이가 에어로졸 발생 물품의 기류 방향과 실질적으로 평행하도록 에어로졸 발생 물품 내에 위치될 수 있다.
이송 구간 또는 요소는 실질적으로 세장형일 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 임의의 원하는 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 약 65mm 내지 약 100mm의 총 길이를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 임의의 원하는 외부 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 약 5mm 내지 약 12mm의 외부 직경을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 공지된 방법들 및 기계를 사용하여 조립될 수도 있다.
본 발명의 제3 측면에서, 가연성 열원을 제공하는 단계; 가연성 열원의 하류에 에어로졸 형성 기재를 제공하는 단계; 래퍼 물질의 웹에 팽창성 무기 접착제를 적용하는 단계; 및 래퍼 물질의 웹으로 가연성 열원 주위를 포장해서 그 길이의 적어도 일부를 따라서 가연성 열원을 둘러싸고 있는 래퍼를 형성하는 단계를 포함하되, 팽창성 무기 접착제는 가연성 열원과 래퍼 사이에 팽창성 층을 형성하는, 에어로졸 발생 물품 용 다중-세그먼트 구성요소를 제조하는 방법이 제공된다.
팽창성 무기 접착제를 적용하는 단계는 임의의 적절한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 팽창성 무기 접착제는 접착제 건(glue gun)을 이용한 스프리딩(spreading), 스프레잉(spraying), 또는 윤전 그라비어 또는 다른 프린팅 기술 중 하나 이상에 의하여 적용될 수 있다.
팽창성 층은 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 소정의 바람직한 구현예에서, 팽창성 층이 적어도 약 0.01mm 내지 약 0.1mm, 바람직하게는 약 0.01mm 내지 약 0.04mm의 두께를 갖는, 더욱 바람직하게는 약 0.02mm의 최소 두께를 갖도록 팽창성 무기 접착제는 래퍼 물질의 웹 그리고 가연성 열원에 감겨진 웹에 적용된다.
팽창성 무기 접착제는 발포 팽창성 무기 접착제일 수 있다. 팽창성 무기 접착제는 임의의 적절한 조성물을 가질 수 있다. 소정의 바람직한 구현예에서, 팽창성 무기 접착제는 래퍼 물질의 웹에 적용될 때 약 40 중량% 내지 약 75 중량%의 물, 바람직하게는 래퍼 물질의 웹에 적용될 때 약 50 중량% 내지 약 65 중량%의 물을 포함할 수 있다. 팽창성 무기 접착제의 수분 함량은 래퍼 물질의 웹에 적용된 후에 감소될 수 있다. 소정의 바람직한 구현예에서, 다중-세그먼트 구성요소가 제조되고 팽창성 무기 접착제가 건조되거나 부분적으로 건조되면, 팽창성 무기 접착제는 적어도 1 중량%의 물, 바람직하게는 1 중량% 내지 7 중량%의 물, 더 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 물을 포함한다.
본 발명의 추가 측면에서, 에어로졸 발생 물품의 제조 방법이 제공되며, 상기 방법은 상술한 방법들 중 어느 하나의 방법에 따라 제조된 다중-세그먼트 구성요소를 제공하는 단계, 및 상기 다중-세그먼트 구성요소의 하류에 마우스피스를 제공하는 단계를 포함하고 있다. 바람직하게는, 마우스피스는 여과 효율이 낮고, 보다 바람직하게는 여과 효율이 매우 낮다. 마우스피스는 단일 세그먼트 또는 구성요소 마우스피스일 수 있다. 대안적으로, 마우스피스는 다수 세그먼트 또는 다수 구성요소 마우스피스일 수 있다. 마우스피스는, 적합한 공지된 여과 물질들을 포함하는 하나 이상의 세그먼트를 포함하는 필터를 포함할 수 있다. 적합한 여과 물질은 당 업계에 공지되어 있고, 초산 셀룰로오스 및 종이를 포함하되 이에 한정되지 않는다. 대안적으로 또는 추가적으로, 마우스피스는 흡수제, 흡착제, 향미제, 및 다른 에어로졸 개질제 및 첨가제 또는 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 세그먼트를 포함할 수 있다.
마우스피스는 다중-세그먼트 구성요소의 하류 말단에 있을 수 있다. 대안적으로, 마우스피스를 제공하는 단계는 제1 다중-세그먼트 구성요소의 하류에 제2 다중-세그먼트 구성요소를 제공함으로써 수행될 수 있으며, 제 2 다중-세그먼트 구성요소는 그의 근위 말단에 위치된 마우스피스를 포함한다. 제2 다중-세그먼트 구성요소는 마우스피스의 상류의 에어로졸 냉각 요소를 포함할 수 있다. 제2 다중-세그먼트 구성요소는 마우스피스의 상류의 이송 요소 또는 스페이서 요소를 포함할 수 있다. 소정의 구현예들에서, 제2 다중-세그먼트 구성요소는 마우스피스의 상류의 에어로졸 냉각 요소 및 이송 요소, 또는 스페이서 요소를 포함하고 있다. 하나의 특별한 구현예에서, 에어로졸 생성 물품은 가연성 열원, 가연성 열원의 하류의 에어로졸 형성 기재, 및 에어로졸 형성 기재의 하류의 이송 요소 또는 스페이서 요소를 갖는 제1 다중-세그먼트 구성요소, 및 제1 다중-세그먼트 구성요소의 하류 말단에서의 제2 다중-세그먼트 구성요소를 포함하고 있으며, 제2 다중-세그먼트 구성요소는 에어로졸 냉각 요소, 에어로졸 냉각 요소의 하류의 이송 요소 또는 스페이서 요소 및 그의 근위 말단에서의 마우스피스를 포함하고 있다.
본원에서 사용되는 모든 과학적 및 기술적 용어들은 달리 특정되지 않는 한 당업계에서 공통적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본원에서 제공된 정의들은 본원에서 빈번하게 사용되는 특정 용어들의 이해를 용이하게 하기 위한 것이다.
하나 이상의 측면과 관련하여 기술된 특징들은 본 발명의 다른 측면들에 동일하게 적용될 수 있다. 특히, 제1 측면의 다중-세그먼트 구성요소와 관련하여 설명된 특징들은 제2 측면의 에어로졸 발생 물품에 동일하게 적용될 수 있고, 그 반대일 수도 있다. 또한, 제1 측면의 다중-세그먼트 구성요소, 또는 제2 측면의 에어로졸 발생 물품과 관련하여 설명된 특징들은 제3 측면의 제조 방법에 동일하게 적용될 수도 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(2)은 전방면(6) 및 대향하는 후방면(8)을 갖는 블라인드 가연성 열원(4), 에어로졸 형성 기재(10), 이송 요소(12), 에어로졸 냉각 요소(14), 스페이서 요소(16) 및 마우스피스(18)를 동축 정렬로 접경하면서 포함하고 있다.
블라인드 가연성 열원(4)은 블라인드 탄소질 가연성 열원이며 흡연 물품(2)의 원위 말단에 위치하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 알루미늄 호일의 디스크 형태로 된 불연성의 실질적 공기 불투과성 배리어(22)가 블라인드 가연성 열원(4)의 후방면(8)과 에어로졸 형성 기재(10) 사이에 제공되어 있다. 배리어(22)는 알루미늄 호일의 디스크를 블라인드 가연성 열원(4)의 후방면(8) 상에 가압하여 블라인드 가연성 열원(4)의 후방면(8)에 적용되며, 가연성 탄소질 열원(4)의 후방면(8)과 에어로졸 형성 기재(10)와 접경하고 있다.
본 발명의 다른 구현예들(미도시함)에서, 블라인드 가연성 열원(4)의 후방면(8)과 에어로졸 형성 기재(10) 사이의 불연성의 실질적 공기 불투과성 배리어(22)는 생략될 수도 있다.
에어로졸 형성 기재(10)는 블라인드 가연성 열원(4)의 후방면(8)에 적용된 배리어(22)의 바로 하류에 위치하고 있다. 에어로졸 형성 기재(10)는 플러그 랩(26)에 포장되어 있는, 예를 들면 글리세린과 같은 에어로졸 형성제를 포함하는 균질화된 담배 기반 물질(24)의 원통형 플러그를 포함하고 있다.
이송 요소(12)는 에어로졸 형성 기재(10)의 바로 하류에 위치하고 있으며, 말단이 개방된 원통형 중공형 초산 셀룰로오스 관(28)을 포함하고 있다.
에어로졸 냉각 요소(14)는 이송 요소(12)의 바로 하류에 위치하고 있으며, 예를 들면 폴리락트산 같은, 생분해성 고분자 물질의 주름진 시트를 포함하고 있다.
스페이서 요소(16)는 에어로졸 냉각 요소(14)의 바로 하류에 위치하며, 원통형의 말단이 개방된 중공형 종이 또는 판지 관(30)을 포함하고 있다.
마우스피스(18)는 스페이서 요소(16)의 바로 하류에 위치하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 마우스피스(18)는 흡연 물품(2)의 근위 말단에 위치하며, 필터 플러그 랩(34)에 포장되어 있는, 예를 들면 매우 낮은 여과 효율의 초산 셀룰로오스 토우와 같은 적절한 여과 물질(32)의 원통형 플러그를 포함하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 흡연 물품(2)은 블라인드 가연성 열원(4)의 후방부, 에어로졸 형성 기재(10)의 전체 길이와 이송 요소(12)의 전체 길이 위에 놓여 있는, 예를 들면 알루미늄 호일과 같은 적절한 물질의 단일 열 전도 요소(36)를 더 포함하고 있다.
본 발명의 다른 구현예들에서(미도시함), 이송 요소(12)는 단일 열 전도 요소(36)를 넘어 하류 방향으로 연장되어 있을 수도 있다. 즉, 단일 열 전도 요소(36)가 이송 요소(12)의 전방부 위에만 놓여 있을 수도 있다. 본 발명의 다른 구현예들에서(미도시함), 단일 열 전도 요소(36)는 이송 요소(12) 중 어느 부위 위에 놓여 있지 않을 수도 있다.
본 발명의 추가 구현예들에서(미도시함), 에어로졸 형성 기재(10)는 단일 열 전도 요소(36)를 넘어 하류 방향으로 연장되어 있을 수도 있다. 즉, 단일 열 전도 요소(36)가 에어로졸 형성 기재(10)의 전방부 위에만 놓여 있을 수도 있다.
단일 열 전도 요소(36)는 에어로졸 형성 기재(10), 이송 요소(12) 및 블라인드 가연성 열원(4)의 후방부 주위로 포장되어 있는, 예를 들면 낮은 공기 투과성을 가진 궐련 종이와 같은 단열 시트 물질의 래퍼(38)에 의해 둘러싸여서 흡연 물품(2)의 다중-세그먼트 구성요소(50)를 형성하게 된다.
에어로졸 냉각 요소(14), 스페이서 요소(16) 및 마우스피스(18)는 추가의 래퍼(미도시됨)에 의해 둘러싸여서 다중-세그먼트 구성요소(50)의 하류에 있는 제2 다중-세그먼트 구성요소(미도시됨)를 형성하게 된다. 이러한 실시예들에서, 다중-세그먼트 구성요소(50) 및 제2 다중-세그먼트 구성요소는 외측 래퍼(20)에 의해 또는 티핑 페이퍼의 추가 래퍼 또는 밴드에 의해 함께 고정될 수도 있다. 대안적으로, 에어로졸 냉각 요소(14), 스페이서 요소(16) 및 마우스피스(18)는 외측 래퍼(20)에 의해 함께 고정되고 다중-세그먼트 구성요소(50)에 연결된 개별 세그먼트일 수도 있다.
다른 구현예들(미도시됨)에서 래퍼(38)는 이송 요소(12)의 하류로 연장되어서, 이후에 다중-세그먼트 구성요소 내에 포함되는 에어로졸 냉각 요소 및 스페이서 요소(16)와 같은, 흡연 물품(2)의 다른 구성요소를 둘러싸게 될 수도 있다. 그런 다음 마우스피스(18)는 외측 래퍼(20)에 의해 또는 티핑 페이퍼의 추가 래퍼 또는 밴드(미도시됨)에 의해 다중-세그먼트 구성요소의 하류 말단에서 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(2)에서, 단일 열 전도 요소(36) 및 래퍼(38)는 상류 방향으로와 하류 방향으로 블라인드 가연성 열원(4) 상의 동일한 위치로 대략 연장되어서, 단일 열 전도 요소(36) 및 래퍼(38)의 상류 말단들이 블라인드 가연성 열원(4) 위로 실질적으로 정렬되고 단일 열 전도 요소(36) 및 래퍼(38)의 하류 말단들이 이송 요소(12)의 하류 말단에서 실질적으로 정렬되게 된다.
그러나, 본 발명의 다른 구현예들(미도시함)에서, 래퍼(38)가 단일 열 전도 요소(36)를 넘어 상류 방향으로 연장되어 있을 수도 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(2)은 에어로졸 형성 기재(10)의 주변부 주위에 하나 이상의 제1 공기 유입부(38)를 포함하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 공기 유입부(40)의 원주방향 배열이 에어로졸 형성 기재(10)의 플러그 랩(26), 래퍼(38) 및 단일 열 전도 요소(36) 내에 제공되어 냉각 공기(도 1에 점선 화살표로 도시됨)를 에어로졸 형성 기재(10) 내로 들어가게 한다.
또한, 도 1에는 가연성 열원(4)과 래퍼(38) 사이에 위치된 팽창성 층(42)이 보여지고 있다. 이 실시예에서, 팽창성 층(42)은 가연성 열원(4)과 직접 접촉되도록 열 전도 요소(36)의 내부 표면 상에 배열되어 있다. 다른 실시예들에서(미도시함), 팽창성 층(42)은, 예를 들면 열 전도 요소(36)를 통해, 가연성 열원(4)과 간접적으로 접촉하고 있을 수 있다. 팽창성 층(42)은 가연성 열원(4)을 둘러싸고 있으며 가연성 열원(4)으로부터의 열에 반응하여 팽창하도록 배열되어 있다. 팽창성 층(42)은 팽창성 무기 접착제로 형성된다. 적절한 팽창성 무기 접착제는 미국 펜실베니아주 말번의 PQ Corporation로부터 입수 가능한 것과 같은 규산 나트륨 접착제를 포함한다.
도 2a 및 도 2b와 관련하여 후술되는 바와 같이, 가연성 열원은 팽창성 층(42)의 팽창성 무기 접착제로 채워지거나 부분적으로 채워져 있는 그 외부 표면에 하나 이상의 형상화된 오목부를 포함해서 래퍼(38) 내에서의 가연성 열원(4)의 보유를 개선시킬 수 있다.
흡연 물품은 외부 래퍼(20)의 하류 말단부를 둘러싸고 있는 티핑 페이퍼의 밴드(미도시함)를 더 포함하고 있을 수도 있다.
다중-세그먼트 구성요소(50)는 그 원위 말단에 및 열원(4)에 직접적으로 인접하여 제거 가능한 마개(미도시함)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제거 가능한 마개는, 외측 래퍼(20) 및 래퍼(38) 중 하나 또는 양쪽 모두의 일부에 싸여 있고 흡연 물품(2)을 둘러싸는 래퍼에 난 복수의 천공을 포함하고 있는 취약선을 따라 그 래퍼의 나머지와 연결되어 있는, 열원과 비교하여 수분을 흡수하기 위한 글리세린과 같은 건조제를 포함하는 중앙부를 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 흡연 물품을 사용하기 위해서, 사용자는 엄지 손가락과 손가락 사이에 마개를 쥐고 가로로 꾹 눌러 상기 제거 가능한 마개를 제거한다. 마개를 꾹 누름으로써, 충분한 힘이 상기 취약선에 제공되어 상기 마개가 연결되는 래퍼를 국소적으로 파단하게 된다. 그런 다음 사용자는 상기 마개를 비틀어서 상기 절취선의 나머지 부분을 파단해서 마개를 제거한다. 상기 마개가 제거되면, 사용자가 흡연 물품을 발화하게 할 수 있게 하는 열원이 부분적으로 노출된다.
사용시, 사용자는 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(2)의 블라인드 가연성 열원(4)을 발화하고, 그런 다음 마우스피스(18)에서 흡인한다. 사용자가 마우스피스(18)를 흡인할 때, 공기(도 1에 점선 화살표로 도시됨)가 공기 유입부(40)를 통해 흡연 물품(2)의 에어로졸 형성 기재(10) 내로 흡인된다.
에어로졸 형성 기재(10)의 전방부는은 블라인드 가연성 열원(4)의 후방면(8) 및 배리어(22)를 통해 전도에 의해 가열된다.
전도에 의한 에어로졸 형성 기재(10)의 가열은 균질화된 담배 기반 물질(24)의 플러그로부터 글리세린 및 기타 휘발성 및 반-휘발성 화합물을 방출한다. 에어로졸 형성 기재(10)로부터 방출된 화합물은, 에어로졸 형성 기재(10)를 통해 흐르면서 제1 공기 유입부(40)를 통해 흡연 물품(2)의 에어로졸 형성 기재(10) 내로 흡인된 공기에 연행되는 에어로졸을 형성한다. 흡인된 공기 및 연행된 에어로졸(도 1 및 도 2에 점선 화살표로 도시됨)이 이송 요소(12), 에어로졸 냉각 요소(14) 및 스페이서 요소(16)를 통해 하류로 통과하고, 여기서 그들이 냉각되고 응축된다. 냉각된 흡인된 공기 및 비말 동반된 에어로졸은 마우스피스(18)를 통해 하류로 통과하고, 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(2)의 근위 말단을 통해 사용자에게 전달된다. 블라인드 가연성 탄소질 열원(4)의 후방면(8) 상의 불연성의 실질적 공기 불투과성 배리어(22)는 흡연 물품(2)을 통해 흡인된 공기로부터 블라인드 가연성 탄소질 열원(4)을 격리해서, 사용시, 흡연 물품(2)을 통해 흡인된 공기가 블라인드 가연성 탄소질 열원(4)과 직접 접촉하지 않게 된다.
사용시, 단일 열 전도 요소(36)는 열을 흡연 물품(2) 내에 보유해서 에어로졸 형성 기재(10)의 온도를 유지하며 그래서 계속되고 향상된 에어로졸 전달을 용이하게 하는 것을 도와준다. 또한, 단일 열 전도 요소(36)는 에어로졸 형성 기재(10)를 따라 열을 전달해서 열은 더 큰 부피의 에어로졸 형성 기재(10)를 통해 분산된다. 이는 퍼핑 때마다 더 균일한 에어로졸이 전달되도록 돕는다.
가연성 열원(4)에 의한 팽창성 층(42)의 가열 동안, 팽창성 무기 접착제 내의 물은 증기 증발되어 공기 방울들을 생성하며, 이에 따라 접착제를 팽창시키거나 발포시킨다. 팽창성 층(42)이 팽창성 무기 접착제로 형성된 것이므로, 가연성 열원(4)의 연소 중에 팽창성 층(42)으로부터의 물질 또는 체적의 손실이 실질적으로 없다. 비록 열 전도 요소(36) 및 래퍼(38) 중 하나 또는 모두가 그 자체의 열 팽창 특성으로 인해 팽창하더라도, 팽창된 팽창성 층(42)은 사용 중에 가연성 열원(4)이 래퍼(38) 내에서 계속 단단히 유지되는 것을 보장한다. 가연성 열원(4)이 래퍼(38) 내에 단단히 유지되는 것을 보장하는 것 이외에, 팽창된 팽창성 층(42)은 또한 가연성 열원(4)의 주위에 장벽을 형성하여 가연성 열원(4)의 외부 주위로의 연소 가스의 우회를 감소시키거나 방지한다. 이 실시예에서, 팽창성 층(42)은 가연성 열원(4)의 외부 표면과 직접 접촉하고 있다. 결과적으로, 팽창된 팽창성 층(42)은 가연성 열원의 표면 거칠기, 또는 가연성 열원(4)의 기하학적 결함을 보상하여, 열원(4) 주위로의 연소 가스의 우회를 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 흡연 물품(2)의 RTD가 유지될 수 있다. 또한, 가연성 열원(4)은 블라인드 가연성 열원이기 때문에, 팽창된 팽창성 층(42)은 사용 중에 실질적으로 모든 기류가 바람직한 에어로졸 특성을 위해 공기 유입부(40)를 통해 에어로졸 형성 기재(10)로 들어가도록 보장한다.
팽창성 층(42)은 약 0.01mm 내지 약 0.1mm의 팽창되지 않은 두께를 가지며, 약 1.5:1 내지 약 5:1의 팽창 비를 갖는다. 결과적으로, 팽창성 층(42)은 흡연 물품(2)의 외관에 실질적으로 영향을 미치지 않고 팽창될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 다중-세그먼트 구성요소를 위한 가연성 열원(200)을 보여주고 있다. 가연성 열원(200)은 실질적으로 원통형이며 가연성 열원(200)의 전체 길이를 따라 실질적으로 일정한, 도 2a 및 도 2b에서 치수(D1)로 표시된 외부 직경을 가지고 있다. 가연성 열원(200) 전방면(206)과 반대의 후방면(208) 그리고 복수의 원주 방향으로 이격된 길이방향 홈부(210)로부터 형성된 그의 외부 표면(202) 상의 복수의 형상화된 오목부를 가지고 있다. 길이방향 홈부(210)는 전방면(206)으로부터 후방면(208)을 향하여 연장되지만, 후방면(208)의 상류에서 끝나게 되어 실질적으로 일정한 원형 횡단면 및 실질적으로 연속적인 외부 표면을 갖는 후방부(204)를 한정한다. 길이방향 홈부(210)는 후방부(204)의 상류 말단에서 끝난다. 후방부(204)는 가연성 열원(200)의 길이방향 홈부(210)의 하류 말단으로부터 후방면(208)까지 연장되며 치수(H1)로 표시된 길이를 가지고 있다. 이 실시예에서, 후방부의 길이는 약 3mm 미만이다.
홈부(210)가 가연성 열원(200)의 후방면(208)까지 연장되지 않으므로, 사용시 후방부(204)는 장벽을 형성하여 하류 방향으로의 열원 주위로의 연소 가스의 우회를 감소시킬 수 있다. 후방부는 가연성 열원의 최대 외부 직경을 한정할 수 있다. 이러한 배열은 래퍼를 열원 주위에 감싸는 것을 더 용이하게 함으로써 제조의 용이성을 향상시킬 수 있다. 이는 또한 열원에서 래퍼로의 전도성 열 전달을 향상시킬 수 있다. 이는 래퍼가 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로 열 에너지를 전달하기 위한 열 전도 층을 포함하고 있는 다중-세그먼트 구성요소의 실시예에서 특히 유리할 수 있다.
가연성 열원(200)을 포함하는 다중-세그먼트 구성요소의 제조 중에, 길이방향 홈부(210)는 접착제로 채워지거나 부분적으로 채워져 다중-세그먼트 구성요소의 래퍼 내에서의 가연성 열원(200)의 보유를 개선시킬 수 있다. 홈부(210)가 가연성 열원(200)의 길이방향 축과 정렬됨에 따라, 열원(200)이 도 1과 관련하여 위에서 설명된 흡연 물품(2)과 같은 에어로졸 발생 물품 내에 조립될 때, 길이방향 홈부(210)는 에어로졸 발생 물품의 상류 방향과 평행할 것이며, 따라서 가연성 열원(200)의 바람직하지 않은 움직임이 발생할 수 있는 방향과 평행할 것이다. 이러한 배열로, 접착제에 의하여 가연성 열원(200)에 가해지는 보유력은 길이 홈부(210)의 방향에 의해 증가된다. 이는 사용 중에 에어로졸 발생 물품 내에서의 가연성 열원의 정확한 위치 결정을 보장하고, 따라서 바람직한 에어로졸 특성을 보장하는데 도움이 될 수 있다.
이 실시예에서, 길이방향 홈부(210)들은 가연성 열원(200)의 원주 주위에서 균일하게 이격되며 실질적으로 동일한 길이이다. (도시되지 않은) 다른 실시에서, 길이방향 홈부(210)들은 불균일하게 이격될 수 있으며 길이방향 홈부(210) 중 하나 이상은 다른 길이방향 홈부(210)보다 짧거나 길 수도 있다.
길이방향 홈부(210) 각각은 홈부(210)의 반경 방향 외측 에지(214)에 의하여 가연성 열원(200)의 외부 표면(202)에 연결된 바닥 또는 트로프(trough)(212)을 갖는다. 외측 에지(214)는 그 각각의 홈부의 깊이(D2)의 적어도 약 15%의 곡률 반경을 가지고 만곡되어 있다. 바람직하게는, 곡률 반경은 적어도 약 0.05mm이다. 이는 유리하게는 다중-세그먼트 구성요소의 제조 중에 홈부(210)의 개선된 충진을 야기할 수 있다. 이는 또한 다중-세그먼트 구성요소의 래퍼를 통한 적어도 하나의 오목부의 가시성 감소를 야기할 수 있으며 래핑 동안 적어도 하나의 오목부의 반경 방향 외측 에지로 인한 래퍼 손상의 위험을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 이러한 배열로 가연성 열원의 반경 방향 외측 에지는 제조 중에 손상되거나 분리될 가능성이 더 적어 제조 과정에서 발생하는, 탄소 가루와 같은 먼지의 양을 감소시킨다.
길이방향 홈부(210)는 도 2a 및 도 2b에서 치수(D2)로 표시된 깊이를 가지고 있으며, 이 깊이는 도 2b에서 치수(R1)로 표시된, 가연성 열원의 외부 표면(202)의 반경과 도 2b에서 치수(R2)로 표시된, 각 홈부(210)의 최하부(212)의 반경 간의 차이에 의하여 한정된다. 이 실시예에서, 홈부(210)의 깊이는 가연성 열원(200)의 외부 직경(D1)의 약 10% 미만이다. 이는 열원(200)의 질량 및 그 결과로서의 그 가열 성능이 길이방향 홈부(210)의 존재에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는다는 이점을 갖는다. 부가적으로, 접착제 적용 후 길이방향 홈부(210)를 채우고 있는 임의의 접착제를 건조시키는데 필요한 시간이 감소되어 제조 가능성을 향상시킬 수 있다. 특정 실시현예에서, 길이방향 홈부(210)의 깊이는 0.05mm 내지 약 0.4mm이다.
이 실시예에서, 각각의 길이방향 홈부(210)의 깊이는 그 길이를 따라서 실질적으로 일정하다. 다른 실시예(미도시)에서, 하나 이상의 홈부의 깊이는 그 하류 말단을 향하여 감소한다. 이는 무기 접착제가 래퍼에 대한 열원의 상류 움직임에 저항하는 웨지로서 작용할 수 있음에 따라 열원의 보유가 더욱 개선될 수 있다는 이점을 가지고 있다. 접착제가 각 홈부(210)의 최하부 표면(212)을 가로 질러 더 쉽게 흐르기 때문에, 이는 또한 접착제에 의한 홈부(210)의 개선된 충진을 야기하는 것으로 밝혀졌다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 다중-세그먼트 구성요소 제조를 위한 제조 공정의 개략적인 도시이다. 도 3a 및 도 3b에서, 에어로졸 형성 기재(10) 및 이송 요소(12)는 명료함를 위하여 생략되었다.
제조 공정에서, 알루미늄과 같은 연소 저항 열 전도성 물질로 형성된 열 전도 시트(336)는 궐련지와 같은 래퍼 물질의 웹(338) 상으로 위치된다. 팽창성 무기 접착제(342)는 그후 롤러 및 최상부에 위치된 가연성 열원(304)을 이용하여 열 전도 시트(336) 상으로 증착된다. 적절한 팽창성 무기 접착제는 미국 펜실베니아 말번의 PQ Corporation으로부터 입수 가능한 “크리스탈” 범위의 규산 나트륨 액체 접착제와 같은, 규산 나트륨 접착제를 포함한다.
도 3b에 도시되어 있는 바와 같이, 종이 웹(338)은 그후 가연성 열원(304)에 눌려지고 그에 원통 형상으로 감겨져 연속적인 튜브를 형성한다. 이러한 포장 단계 동안, 팽창성 무기 접착제(342)는 가연성 열원(304)의 외부 표면 위에 펼쳐져 팽창성 층을 형성한다. 팽창성 무기 접착제(342)는 또한 가연성 열원(304)의 외부 표면 상의 길이방향 홈부(310) 내로 강제되어 가연성 열원(304)을 팽창성 층에 구조적으로 결합시킨다. 웹(338)에 의해 형성된 연속적인 튜브는 이후 각각의 가연성 열원(304)의 전방 말단에 인접하여 절단되어 개별적인 로드 형상의 다중-세그먼트 구성요소를 형성한다.
다른 방법이 가능하다. 예를 들어, 래퍼에 접착제를 적용하기 위하여, 예를 들어 글루 건을 이용한 스프리딩 또는 스프레잉, 또는 윤전 그라비어 또는 다른 인쇄 기술과 같은 다른 기술이 이용될 수 있다. 접착제는 가연성 열원에 적용될 수 있다. 접착제는 래퍼와 가연성 열원에 적용될 수 있다.
실시예 1
팽창성 층을 형성하기 위하여, 28.5% 내지 30.0%의 이산화규소 함량, 8.5% 내지 9.0%의 산화 나트륨 함량 및 3.3 내지 3.5의 몰비를 갖는 무기 규산 나트륨 접착제가 도 3a 및 도 3b와 관련하여 상술한 방법을 사용하여 가연성 열원과 래퍼 사이에 적용된다.
실시예 2
팽창성 층을 형성하기 위하여, 29.9%의 이산화규소 함량, 9.4%의 산화 나트륨 함량 및 3.3의 몰비를 갖는 무기 규산 나트륨 접착제가 도 3a 및 도 3b와 관련하여 상술한 방법을 사용하여 가연성 열원과 래퍼 사이에 적용된다.
실시예 3
팽창성 층을 형성하기 위하여, 33.1% 내지 34.1%의 이산화규소 함량, 12.0% 내지 13.0%의 산화 나트륨 함량, 2.6 내지 2.9의 몰비, 및 45.1% 내지 47.1%의 건조 고형분 함량을 갖는 무기 규산 나트륨 접착제가 도 3a 및 도 3b와 관련하여 상술한 방법을 사용하여 가연성 열원과 래퍼 사이에 적용된다.
실시예 4
팽창성 층을 형성하기 위하여, 29.0% 내지 30.5%의 이산화규소 함량, 8.5% 내지 9.0%의 산화 나트륨 함량, 및 2.0 내지 2.1의 몰비를 갖는 무기 규산 나트륨 접착제가 도 3a 및 도 3b와 관련하여 상술한 방법을 사용하여 가연성 열원과 래퍼 사이에 적용된다.
실시예 5
팽창성 층을 형성하기 위하여, 30% 내지 31%의 이산화규소 함량, 11.4% 내지 12.4%의 산화 나트륨 함량, 및 2.6 내지 2.7의 몰비를 갖는 무기 규산 나트륨 접착제가 도 3a 및 도 3b와 관련하여 상술한 방법을 사용하여 가연성 열원과 래퍼 사이에 적용된다.
상술한 특정 구현예들 및 실시예들은 본 발명을 예시하되 한정하지 않는다. 본 발명의 다른 구현예들이 이루어질 수 있고, 본원에서 설명된 특정 구현예들 및 실시예들이 전부가 아님을 이해해야 한다.
2: 흡연 물품
4: 가연성 열원
6: 전방면
8: 후방면
10: 에어로졸 형성 기재
12: 이송 요소
14: 에어로졸 냉각 요소
16: 스페이서 요소
18: 마우스피스
20: 외측 래퍼
22: 공기 불투과성 배리어
24: 담배 기반 물질
28: 초산 셀룰로오스 관
30: 판지 관
32: 여과 물질
34: 필터 플러그 랩
36: 단일 열 전도 요소
38: 래퍼
40: 제1 공기 유입부
42: 팽창성 층
50: 다중-세그먼트 구성요소
200: 가연성 열원
202: 외부 표면
204: 후방부
206: 전방면
208: 후방면
210: 길이방향 홈부
212: 트로프
214: 반경 방향 외측 에지
304: 가연성 열원
310: 길이방향 홈부
336: 열 전도 시트
338: 종이 웹
342: 무기 접착제

Claims (16)

  1. 에어로졸 발생 물품 용 다중-세그먼트 구성요소로, 상기 다중-세그먼트 구성요소는
    가연성 열원;
    상기 가연성 열원의 하류에 있는 에어로졸 형성 기재; 및
    그의 길이의 적어도 일부를 따라서 상기 가연성 열원을 둘러싸고 있는 래퍼를 포함하고;
    여기서 상기 다중-세그먼트 구성요소는 상기 가연성 열원과 상기 가연성 열원을 둘러싸고 있는 래퍼 사이에 팽창성 층을 더 포함하되, 상기 팽창성 층은 팽창성 무기 접착제로 형성된 것인, 다중-세그먼트 구성요소.
  2. 제1항에 있어서, 상기 팽창성 무기 접착제는 주변 압력에서 20℃에서 700℃로 가열될 때, 적어도 약 1.5:1, 바람직하게는 약 2:1 내지 약 5:1, 가장 바람직하게는 약 3:1의 팽창 비를 갖는, 다중-세그먼트 구성요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 팽창성 층은 적어도 약 0.01mm 내지 약 0.1mm, 바람직하게는 약 0.01mm 내지 약 0.04mm의 두께, 더욱 바람직하게는 약 0.02mm의 두께를 갖는, 다중-세그먼트 구성요소.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팽창성 무기 접착제는 발포 팽창성 무기 접착제인, 다중-세그먼트 구성요소.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팽창성 무기 접착제는 적어도 1 중량%의 물, 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 7 중량%의 물, 보다 바람직하게는 약 1 중량% 내지 5 중량%의 물을 포함하는, 다중-세그먼트 구성요소.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팽창성 층은 규산나트륨 접착제로 형성된 것인, 다중-세그먼트 구성요소.
  7. 제6항에 있어서, 상기 규산나트륨 접착제는 약 2 내지 약 3.5부 SiO2 대 1부 Na2O의 몰비를 갖는, 다중-세그먼트 구성요소.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가연성 열원은 그 외부 표면 상에 적어도 하나의 형상화된 오목부를 가지고, 여기서 상기 팽창성 층의 팽창성 무기 접착제는 적어도 부분적으로 상기 형상화된 오목부를 채우고 있는, 다중-세그먼트 구성요소.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가연성 열원은 실질적으로 일정한 횡단면을 갖는 후방부를 포함하되, 상기 적어도 하나의 오목부는 상기 후방부의 상류 말단에서 끝나는, 다중-세그먼트 구성요소.
  10. 제9항에 있어서, 상기 후방부는 약 3mm 미만, 바람직하게는 약 2mm 내지 약 3mm의 길이를 가지고 있는, 다중-세그먼트 구성요소.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 형상화된 오목부의 반경 방향 외측 에지는 적어도 약 0.05mm의 곡률 반경을 가지고 만곡되어 있는, 다중-세그먼트 구성요소.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가연성 열원의 외부 직경은 실질적으로 상기 가연성 열원의 전체 길이를 따라 실질적으로 일정한, 다중-세그먼트 구성요소.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 래퍼는 하나 이상의 열 전도 물질 층을 포함하는, 다중-세그먼트 구성요소.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 래퍼는 하나 이상의 단열 물질 층을 포함하는, 다중-세그먼트 구성요소.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 래퍼는 열 전도 물질의 반경 방향 내층 및 단열 물질의 반경 방향 외층을 포함하는, 다중-세그먼트 구성요소.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 다중-세그먼트 구성요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품.
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