KR20190091469A - 첨가제 손실이 적은 흡연 용품용 필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무작위로 배향된 개별 섬유를 포함하는 흡연 용품에 사용하기 위한 필터의 개량에 관한 것이다. 상기 개량은 주로 상기 필터 내에 첨가제(들)의 손실 및 이의 제조에 관한 것이다.

Description

첨가제 손실이 적은 흡연 용품용 필터
본 발명은 무작위로 배향된 개별 섬유를 포함하는 흡연 용품에 사용하기 위한 필터의 개량에 관한 것이다. 상기 개량은 주로 상기 필터 내에 첨가제(들)의 손실 및 이의 제조에 관한 것이다.
통상적인 필터 시가렛(filter cigarettes)에서, 상기 필터는 전형적으로 다공성 및/또는 비-다공성 플러그 랩(plug wrap)으로 외접시킨 트리아세틴(triacetin)으로 플라스틱화된 필라멘트성 셀룰로오스 아세테이트(filamentary cellulose acetate)의 연속적인 토우(continuous tow)인 여과 물질의 단일 세그먼트(single segment)를 보통 함유한다. 상기 셀룰로오스 아세테이트는 함께 모아 개별적인 필터 시가렛을 형성하도록 자른 막대를 형성한다. 흡연 용품용 필터는 필터의 한 개 세그먼트로 만들어질 수 있거나, 다중 세그먼트로부터 제조될 수 있다.
과거에 셀룰로오스 아세테이트의 무작위로 배향된 개별 섬유로 연속적인 토우를 대체하는 것으로 제안되었다. 이러한 섬유를 사용하는 것의 장점은 WO 2009/080368, WO 2009/093051, WO 2013/068337, WO 2013/164624 및 WO 2013/164623과 같은 몇몇 특허에 보고되고 기재되어 있다. 이러한 필터를 제조하기 위해 특별히 개발된 필터 제조 기계(예를 들어, 독일 Hanui Maschinenbau AG 사에서 제조한 Turmalin machine)가 공지되어 있다.
무작위로 배향된 개별 섬유로 연속적인 토우를 사용하는 필터와 비교하여 더 높은 첨가제 로딩을 갖는 필터를 생산할 수 있다. 또한, 상기 Turmalin machine은 트리아세틴과 같은 임의의 가소제(plasticizer)를 사용하는 것 없이 더 높은 로딩을 허용하는 것으로 보고되고 있다(예를 들어, WO 2013/164624 및 WO 2013/164623).
그러나, 모든 문헌은 더 높은 첨가제 로딩을 갖는 필터를 제조하는 방법에 대해 침묵하고 있다. 실제로, 본 발명자들은 개별적인 필터 세그먼트를 형성하거나 다중 세그먼트 필터에 조림되는 것을 위해 무작위로 배향된 개별 섬유 및 높은 첨가제 로딩을 포함하는 필터를 절단하자 자마 매우 많은 양의 첨가제가 손실된다는 것을 발견하였다.
그러므로, 무작위로 배향된 개별 섬유와 첨가제의 우수한 성능을 갖는 안정적이고 오래 지속되는 높은 첨가제 로딩을 포함하는 필터, 이러한 필터를 갖는 흡연 용품을 제공할 필요가 있다.
본 발명자들은 과립 및 무작위로 배향된 섬유, 예를 들어 무작위로 배향된 아세테이트(randomly oriented acetate) 섬유와 같은 첨가제의 높은 로딩을 갖는 과립화된 필터의 사용을 위해 필터 품질 및 절삭성(machinability)의 관점에서 미립자 첨가제, 예를 들어, 과립(granule)을 결합 프로세스 동안의 손실을 확인하였다. 필터 품질과 관련하여, 필터 및 필터 버스트(filter burst)의 압력 강하는 과립 손실에 의해 현저하게 영향을 받는다.
예시적인 필터는 23.9 mm의 원주 및 120mm의 필터 길이를 가지며, 2.2 mg/mm 필터 토우를 함유한다. 13 mg/mm의 목탄 과립이 첨가제로 첨가된다. 결과적으로 318 mmWG/막대(rod)의 표적 압력 강하(target pressure drop (PD))(mm 수위(water gauge)/막대; 3118 Pa/막대)가 발생한다.
상기 예시적인 필터에서 10 중량% 과립 손실은 287 mmWG/막대의 압력 강하를 야기하여, 표적 압력 강하에 비해 10%의 압력 강하 손실을 야기한다. 이는 시가렛 디자인과 관련하여 허용되지 않는다.
유사하게, 5 중량% 과립 손실은 303 mmWG/막대의 압력 강하를 약기하고 5% PD 손실을 야기한다. 예를 들어 이것은 시가렛 디자인/품질에 대한 상한선으로 볼 수 있다.
또한, 느슨한 과립은 다수의 필터 세그먼트(filter segments)를 부착하는데 사용되는 결합기 플러그 랩(combiner plug wrap)의 심(seam)에 축적될 수 있다. 상기 느슨한 과립이 전형적으로 심을 형성하도록 적용되는 접착제에 대한 효과적인 면적을 감소시킴으로서 심(seam) 형성을 방지할 수 있다. 결과적으로, 상기 필터는 버스트 오픈(burst open)될 수 있다. 본 발명자들은 과립의 손실이 증가됨에 따라 이러한 문제가 증가하는 것을 확인하였다.
게다가, 절삭성(machinability)을 고려하여, 상기 기계 주변의 목탄 오염은 기계 정지를 야기할 수 있는 문제이다. 이러한 문제를 완화하기 위해 플러그 랩 글 및 가이딩 시스템(guiding system)과 같은 문제가 있는 영역에 목탄이 축정되지 않도록 특별 보호 장치가 설치되어 있어 빈번한 기계 청소가 필요하다.
그러므로, 첨가제 손실에 대한 표적, 예를 들어 과립 손실은 양호한 필터 품질 및 절삭성을 유지하기 위해, 첨가제의 총 중량을 기준으로 약 5% 미만이어야 한다.
본 발명자들은 첨가제 손실의 향상, 즉 적어도 하나 이상의 미립자 첨가제의 감소한 손실이 적당량의 섬유 및 적당량의 첨가제를 포함하는 흡연 용품용 필터에 의해 달성될 수 있다는 것을 발견하였다.
그러므로, 본 발명의 제1 양태는 무작위로 배향된 개별 섬유 및 적어도 하나 이상의 미립자 첨가제를 포함하는 흡연 용품용 필터를 제공하며, 상기 첨가제는 필터 내에 분산되어 있고, 상기 섬유의 부피 분율(cc/mm)로 상기 첨가제의 부피 분율(cc/mm)을 나눈 수치는 약 1100% 미만이다.
게다가, 본 발명은 본 발명의 필터를 포함하는 흡연 용품에 관한 것이다.
본 발명의 더 바람직하고 예시적인 실시양태는 종속항 및 하기 상세한 설명에 나타내지만 본 발명의 범위를 제한하지 않으며 본 발명의 특징을 이해하고 설명하는 것을 돕는다. 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으며, 특히 본 발명의 다른 양태와 관련하여 이러한 특정한 특징의 변형 및 수정이 이루어질 수 있다.
본원에 기재된 모든 범위는 반대로 명백하게 정의되거나 문맥으로부터 명확하지 않는 한 용어 “약(about)”에 위해 보충된 것으로 고려된다.
본 명세서 내에서 물질의 양과 관련하는 모든 숫자 또는 백분율은 반대로 명백하게 정의되거나 문맥으로부터 명확하지 않는 한 중량%(wt.%)로 표시한다.
상기 용어 “무작위로 배향된 개별 섬유(randomly oriented discrete fibres)”는 서로 구별될 수 있고 물리적으로 분리된 복수의 섬유, 즉 개별 섬유를 의미한다. 이들은 3가지 방향으로 무작위로 배향되어, 즉, 모든 섬유가 동일한 방향으로 나아가지 않고 상기 섬유가 임의의 방향으로 나아가는 랜덤 3-차원 섬유 네트워크(random 3-dimensional fibre network)를 형성한다. 상기 섬유는 상이한 길이를 가질 수 있거나 동일한 길이를 가질 수 있으며 마찬가지로 동일한 지름 또는 상이한 지름을 가질 수 있으며, 개별적인 크기 및 모양에 대해 균일하거나 비-균일할 수 있다.
상기 용어 “흡연 용품(smoking article)”은 시가렛, 시가(cigar), 시가릴로스(cigarillos) 등과 같은 모든 종류의 흡연 제품에 관한 것이다. 이러한 흡연 용품에서는 사용된 흡연성 물질의 종류, 예를 들어, 담배(tobacco), 담배 유도체, 연장된 담배, 환원된 담배, 담배 기질, 불연성 제품 등, 게다가 이들의 혼합물은 특히 제한되지 않는다. 이러한 흡연 용품에는 본 발명에 따른 필터가 제공된다.
흡연 용품 및 그 형식은 예를 들어 시가렛 길이에 따라 특징지어지며, “레귤러(regular)”는 68 - 75 mm의 범위, 예를 들어 약 68 mm 내지 약 72 mm 이고, “짧은(short)” 오는 “미니(mini)”는 68 mm 이하이고, “킹-사이즈(king-size)”는 75 - 91 mm의 범위, 예를 들어 약 79 mm 내지 약 88 mm 이고, “롱(long)” 또는 “슈퍼-킹(super-king)”은 91 -105 mm의 범위, 예를 들어 약 94 mm 내지 약 101 mm이고, “울트라-롱(ultra-long)”은 약 110 mm 내지 약 121 mm 범위일 수 있다.
이들은 또한 흡연 용품의 원주를 특징으로 할 수 있으며, 예를 들어, “레귤러”는 약 23 - 25 mm의 원주를 가지고, “와이드(wide)”는 25 mm 보다 큰 원주를 가지고, “슬림(slim)”은 약 22 - 23 mm의 원주를 가지고, “데미-슬림(demi-slim)”은 약 19-22 mm의 원주를 가지고, “슈퍼-슬림(super-slim)”은 약 16-19 mm의 원주를 가지고, “마이크로-슬림(micro-slim)”은 약 16 mm 미만의 원주를 갖는 시가렛이 있다.
따라서, 킹-사이즈, 슈퍼-슬림 형태, 예를 들어 약 83 mm의 길이 및 약 17 mm의 원주를 가진 시가렛일 수 있다. 레귤러, 킹-사이즈 형태인 시가렛은 예를 들어, 23 내지 25 mm의 원주 및 75 내지 91 mm의 전체 길이를 갖는다.
각 형태는 상이한 길이의 필터로 형성될 수 있고, 더 작은 필터는 일반적으로 더 작은 길이 및 원주의 형태로 사용된다. 전형적으로 상기 필터길이는 15 mm 내지 30 mm이다. 티핑 페이퍼(tipping paper)는 필터 보다 더 긴 길이, 예를 들어 3 내지 10 mm 길이를 가질 수 있다.
미립자 첨가제(particulate additive)는 입자의 형태, 즉 특히 고체 형태로 존재하는 첨가제이다. 상기 미립자 첨가제는, 예를 들어 분말(입자 지름이 약 50 내지 150μm) 및/또는 과립 형태(입자 지름이 약 150 내지 1000 μm)일 수 있다.
한 양태에 따르면, 본 발명은 적어도 하나 이상의 미립자 첨가제에서 무작위로 배향된 개별 섬유를 포함하는 흡연 용품용 필터에 관한 것으로, 상기 (미립자) 첨가제는 필터에 분산되어 있고, 상기 섬유의 부피 분율(cc/mm)로 (미립자) 첨가제의 부피 분율(cc/mm)을 나누어 수득한 수치는 약 1100% 미만이며, 예를 들어 약 1000% 미만, 예컨대 약 900% 미만, 예를 들어 약 800% 미만이다.
본원에서 부피 분율(volume fraction)은 특정 물질, 예를 들어, 상기 미립자 첨가제 및/또는 무작위로 배향된 개별 섬유의 필터에서 총 이용가능한 부피에 대한 부피 비율이다. 특정 물질의 부피는 이의 중량 및 물질의 벌크 밀도를 사용하여 계산될 수 있다. 필터의 총 부피는 필터의 모양을 고려하여 결정될 수 있다 - 예를 들어 원통 형태 필터의 경우-지름 및 길이를 사용한다.
미립자 첨가제의 벌크 밀도에 대한 적절한 측정 절차는 ASTM D2854-2009 과립 활성 탄소, 작은 깔때기를 통해 쉽게 부어질 수 있는 미세 과립 및 분말(예를 들어, 실리카 과립(silica granule), 하이드로탈사이트(hydrotalcite), 종이 과립(paper granule), 아세테이트 플레이크(acetate flake) 또는 커피 과립(coffee granule))에 대한 ASTM D1895 실험 방법 A, ASTM D1895 실험 방법 A에 기재된 깔때기를 통해 어렵게 부어지거나 부어질 수 없는 다이스(dice) 및 펠렛(pellet))(예를 들어 담배 과립, 설탕 과립)을 포함하는 거친 과립 물질에 대한 ASTM D1895 실험 방법 B, 및 거친 플레이크(coarses flake), 칩(chips), 절다 섬유(cut fibres) 또는 스트렌드(예를 들어, 민트 잎, 담배 잎)의 형태로 공급되는 물질에 대한 ASTM D1895 실험 방법 C로 알려졌다. 무작위로 배향된 개별 섬유의 벌크 밀도에 대한 적절한 측정 절차는 ASTM D3887-995로 공지되어 있다.
첨가제의 부피 분율 및 섬유의 부피 분율 사이의 특정 비율을 유지하는 것으로서, 예를 들어, 필터를 제조하는 동안 절단하는 단계, 예를 들어, 특정 요구된 길이, 예를 들어 3 내지 20 mm, 6 내지 12 mm 또는 8 내지 10 mm로 필터를 절단하는 단계로 인한 첨가제의 손실을 최소화할 수 있다. 개별적인 필터 세그먼트, 또는 다중 세그먼트 필터에 대한 세그먼트를 절단에 의해 형성될 수 있다. 특정 실시양태에 따라, 상기 첨가제의 손실 중량-특히 절단하는 동안-은 상기 첨가제의 총 중량을 기준으로 5% 미만, 예를 들어 4.5 % 미만, 4% 미만, 3% 미만이다. 상기 중량 손실은 보통의 절차를 사용하여 측량하는 것으로 결정될 수 있다. 하나의 실시예는 절단 전 특정 필터의 중량 및 절단 후 절단 필터 세크먼트-이 필터로부터 절단한- 총 결합된 중량 사이의 중량 차이점을 결정한다. 특히, 특정 실시양태에 따르면, 필터의 임의의 다른 구성요소, 예를 들어, 무작위로 배향된 개벌 섬유 및/또는 래핑 물질을 절단한 것으로 인한 손실이 없도록 보장되어야 하며, 다른 구성요소의 손실을 수집하여 이의 무게를 측정하고 절단 필터 세그먼트의 결합된 중량에 이 중량을 더한 다음, 이 총 결합된 무게가 절단하기 전 필터의 무게로부터 뺄 수 있다. 특정 실시양태에 따르면, 절단하는 동안 다른 구성흡연, 예를 들어 필터 토우의 손실을 무시할 수 있다. 특정 실시양태에 따르면, 상기 첨가제의 손실은 실질적으로 적어도 하나 이상의 미립자 첨가제, 예를 들어 상기 적어도 하나 이상의 미립제 첨가제로 인한 것이다.
따라서, 본 발명은 또한 다음에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 흡연 용품용 필터의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 필터 중 적어도 하나 이상의 미립자 첨가제의 분산은 특히 제한되지 않으며 임의의 형태일 수 있다. 예를 들어, 필터 내에서 균일(homogeneous) 또는 이질적 분산(heterogeneous dispersion), 예를 들어, 무작위로 배향된 개별 섬유, 및/또는 무작위로 배향된 개별 섬유 및 다른 물질, 예를 들어, 필터 랩핑 물질(filter wrapping material) 사이의 다른 위치일 수 있다.
본 발명의 필터는 하나 이상의 미립자 첨가제를 함유할 수 있으며, 특별히 제한되지 않으며, 흡연 용품용 필터에 일반적으로 사용되는 미립자 첨가제일 수 있다. 적절한 미립자 첨가제의 예는 향미제 또는 흡착제 - 예를 들어, 활성화된 탄소/목탄, 제올라이트(zeolite), 이온 교환 수지, 세피올라이트(sepiolite)와 같은 마그네슘 실리케이트(silicate), 실리카 겔(silica gel), 알루미나(alumina), 분자 체(molecular sieves), 탄소질 폴리머 레진(carbonaceous polymer resins)과 규조토(diatomaceous earths), 또는 이의 조합물을 포함한다. 또한 보습제와 같은 다른 첨가제를 사용할 수 있다. 특정 양태에 따르면, 상기 미립자 첨가제는 목탄/활성화된 탄소이거나 포함한다. 특정 실시양태에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 미립자 첨가제는 50 내지 2000μm, 예를 들어, 체 분석을 사용하여 결정된 바와 같이, 100 내지 1000μm의 입자 크기를 갖는다.
필터 토우 물질이 되거나 포함될 수 있는 무작위로 배향된 개별 섬유의 물질은 특별히 제한되지 않으며, 흡연 용품, 예를 들어 시가렛 필터에 전형적으로 사용된 물질을 포함할 수 있다. 이는 예를 들어, 셀룰로오스, 담배와 같은 허브 물질 또는 폴리프로필렌 같은 합성 물질로 제조될 수 있는 천연 섬유 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 무작위로 배향된 개별 섬유의 물질은 셀룰로오스 아세테이트 또는 폴리프로필렌이거나 포함할 수 있다. 또한 두 개 이상의 섬유 물질의 혼합물도 가능하다. 특정 양태에 따르면, 상기 필터 토우 물질을 3.0 내지 12.0 D의 범위, 예를 들어, 4.0 내지 10.0 D, 5.0 내지 8.0 D, 약 6.0 D인 필라멘트 데니어(filament denier)를 가질 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 상기 첨가제 및 섬유의 혼합된 로딩 양의 범위는 임의의 지름의 필터에 대한 2.4 mg/mm 내지 19 mg/mm이며, 예를 들어 슈퍼-슬림 사이즈에 대한 하한 및 레귤러 사이즈에 대한 상한, 즉 16 내지 25 mm인 지름을 갖는다. 특정 실시양태에 따르면, 상기 첨가제 및 섬유의 혼합된 로딩 양의 범위는 3 mg/mm 내지 18 mg/mm, 예를 들어 8 mg/mm 내지 17 mg/mm이다. 특정 실시양태에 따르면, 상기 첨가제 및 섬유의 혼합된 로딩 양의 범위는 특히 레귤러 원주 필터, 즉 23 내지 25 mm, 예를 들어 23, 23.9, 24 또는 25 mm의 원주인 경우에 8 mg/mm 내지 17 mg/mm이다. 추가 실시양태에 따르면, 상기 첨가제 및 섬유의 혼합된 로딩 양의 범위는 특히 레귤러 원주 필터, 즉 23 내지 25 mm, 예를 들어 23, 23.9, 24 또는 25 mm의 원주인 경우에 9 mg/mm 내지 16 mg/mm, 예를 들어, 10 mg/mm 내지 14.5 mg/mm, 10.5 mg/mm 내지 14 mg/mm, 11 mg/mm 내지 13 mg/mm이다.
특정 실시양태에 따르면, 상기 첨가제의 양은 슈퍼-슬림 사이즈의 하한 및 레귤러 사이즈의 상한 사이, 즉 16 내지 25 mm의 지름을 갖는 임의의 지름의 필터에 대하여, 1 mg/mm 내지 13.5 mg/mm이다. 특정 실시양태에 따르면, 상기 첨가제의 양은 6 mg/mm 내지 13 mg/mm이다. 특정 실시양태에 따르면, 상기 첨가제의 양은 특히 레귤러 원주 필터, 즉 23 내지 25 mm, 예를 들어 23, 23.9, 24 또는 25 mm의 원주인 경우에, 7 mg/mm 내지 12 mg/mm, 예를 들어, 7.5 mg/mm 내지 11 mg/mm, 8 mg/mm 내지 10 mg/mm의 범위이다.
특정 실시양태에 따르면, 상기 섬유의 양은 예를 들어, 슈퍼-슬림 사이즈의 하한 및 레귤러 사이즈의 상한, 즉, 16 내지 25 mm의 지름을 갖는 임의의 지름의 필터에 대하여 1.4 내지 5.5 mg/mm이다. 특정 실시양태에 따르면, 상기 섬유의 양은 2.0 내지 4.5 mg/mm, 예를 들어, 2.0 내지 4.0 mg/mm, 2.2 mg/mm 내지 3.8 mg/mm, 2.2 mg/mm 초과 내지 3.7 mg/mm 이하이다. 특정 실시양태에 따르면, 상기 섬유 로딩 양은 특히 레귤러 원주 필터, 즉 23 내지 25 mm, 예를 들어 23, 23.9, 24 또는 25 mm의 원주인 경우에, 2.5 mg/mm 내지 3.6 mg/mm의 범위이며, 예를 들어, 2.8 mg/mm 내지 3.6 mg/mm 미만, 3.0 mg/mm 내지 3.5 mg/mm의 범위이다.
특정 실시양태에 따르면, 상기 첨가제의 양은 6 mg/mm 내지 13 mg/mm이며/이거나 상기 섬유의 양은 특히 레귤러 원주 필터, 즉 23 내지 25 mm, 예를 들어 23, 23.9, 24 또는 25 mm의 원주인 경우에, 2.0 내지 4.0 mg/mm이며, 예를 들어 2.2 mg/mm 내지 3.8 mg/mm, 2.2 mg/mm 초과 및 3.7 mg/mm이하의 범위이다.
본 발명의 필터는 임의의 형태를 가질 수 있고, 특별히 제한되지는 않으나, 흡연 용품에 일반적으로 사용되는 모양, 예를 들어, 원통 형태인 것이 바람직하다. 특정 실시양태에 따르며, 상기 필터는 실린더의 원주가 26 mm 이하, 바람직하게는 23.9 mm 이하인 원통 형태를 갖는다.
또한, 본 발명의 필터는 선택적으로 다른 물질, 예를 들어 하나 이상의 액체(예: 향미제, 예를 들어 멘톨 용액)를 포함할 수 있다.
게다가, 본 발명의 필터는 상기 필터의 다른 구성요소에 관하여 특별히 제한되지 않으며, 흡연 용품용 필터에 일반적으로 사용된 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 필터는 래퍼(wrapper) 또는 플러그 랩(plug wrap), 예를 들어, 통기성 종이(air-permeable paper)와 같은 종이의 래퍼로 래핑될 수 있다. 상기 기재된 미립자 첨가제는 또한 필터 물질을 둘러싸는 래퍼 또는 플러그 랩에 적용될 수 있다. 상기 플러그 랩의 물질은 특별히 제한되지는 않으며 종이 및/또는 PE, PP, 등과 같은 플라스틱 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 본 발명의 상기 필터는 바인더(binder) 또는 가소제(plasticizer)를 함유하지 않아, 필터의 가공 및 제조를 보다 용이하게 한다. 바인더(binder)는 적용 후 고체화되어, 공정에서 오염을 야기하고 높은 압력 강하를 야기하는 단점을 가질 수 있다. 트리아세틴(triacetin)과 같은 가소제는, 특히 높은 로딩에서, 필터에 용융 구멍을 야기, 즉 필터 토우를 용해시켜 흡연 용품에 결함을 유발할 수 있다. 바인더 또는 가소제를 사용하지 않아도, 본 발명의 필터에서 첨가제 손실을 감소시킬 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 무작위로 배향된 개별 섬유 및 첨가제를 포함하는 상기 필터는 개별적인 필터 세그먼트를 형성하거나 다중 세그먼트 필터에 조립되기 위해 요구된 길이로 절단된다. 이러한 경우-예를 들어 6 mm의 길이로 절단하는 동안 첨가제의 손실로부터 야기하는 절단 전후의 필터 사이에서 중량 차이를 결정함으로서-상기 첨가제의 손실 중량은 첨가제의 총 중량을 기준으로 약 5% 미만, 예를 들어 약 4.5 % 미만, 약 4% 미만, 약 3% 미만일 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은 본 발명의 필터를 포함하는 흡연 용붐에 관한 것이다. 상기 흡연 용품은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 임의의 사이즈 및 모양인 시가렛(cigarette), 시가(cigar) 또는 시가릴로(cigarillo)일 수 있다. 이러한 흡연 용품에서, 본 발명에 따른 두 개 이상의 필터가 사용될 수 있고/있거나 본 발명의 필터가 다른 필터, 예를 들어 세그먼트된 필터와 조합으로 사용될 수 있다. 추가 조성물에 관하여, 상기 본 발명의 흡연 용품은 제한되지 않는다. 당연히, 세그먼트를 함유하는 담배(tobacco)는 상기 흡연 용품에 함유될 수 있으며, 상기 담배는 제한되지 않고, 상기 흡연 용품은, 예를 들어, 보통의 물질을 사용하여 랩핑 될 수 있고, 티핑 종이(tipping paper)와 같은 다른 구성요소도 함유할 수 있다.
추가 양태에서, 본 발명은 흡연 용품용 필터를 생산/제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명에 따르면, 적어도 하나 이상의 미립자 첨가제 및 무작위로 배향된 섬유가 제공되어 흡연 용품용 필터에 첨가되고, 상기 적어도 하나 이상의 미립자 첨가제는 필터 내에 분산되고, 상기 첨가제의 부피 분율(cc/mm)을 섬유의 부피 분율(cc/mm)로 나눔으로서 수득된 수치는 약 1100% 미만이다.
본 발명의 필터는 일반적인 장치, 예를 들어, Turmalin 기계(Hauni, DE)를 사용하여 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 상기 적어도 하나 이상의 미립자는, 예를 들어, 필터 토우, 즉, 무작위로 배향된 개별 섬유에 첨가될 수 있으며, 상기 토우(tow)는 예를 들어, 임의의 원하는 원주의 막대 형태이다. 예를 들어, 임의의 요구된 사이즈 및 모양으로 형성된 원통 막대는 플러그 랩으로 래핑될 수 있고, 선행기술에서 잘 알려진 수단으로, 예를 들어, 나선형 앵커 글루(spiral anchor glue)를 사용하는 접착제로 밀봉될 수 있다. 그 후, 상기 필터 막대를 공지된 방법을 사용하여 원하는 길이로 추가로 절단할 수 있다. 다른 첨가제가 포함된 경우 필터 생산 공정에서 적절한 시간에 다른 첨가제를 도입할 수 있다.
본 발명의 필터를 사용하여, 예를 들어, 본 발명의 하나 이상의 필터를 담배 막대 및 선택적으로 다른 필터와 조합하고, 당업계에 공지된 방법으로 래핑함으로서 흡연 용품이 제조될 수 있다.
본 발명은 도면 및 이의 특정 실시양태를 참조하여 하기에 상세하게 추가로 설명될 것이며, 이에 제한되는 것은 아니다.
도면에 하기와 같이 나타낸다:
도 1은 실시예로부터 얻은 예시적인 데이터의 그래프를 나타낸 것이다.
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 설명하지만, 이러한 특정 실시예로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
다음에서, 시가렛(cigarettes)에 대한 상이한 필터는 첨가제의 상이한 로딩과 무작위로 배향된 개별 섬유의 상이한 로딩 및 크기(이하, 필터 토우(filter tow)라고도 함)로 제조되었다.
본원에서 조절가능한 파라미터는 다음과 같다:
목탄 로딩(Charcoal loading): 8 내지 13 mg/mm
필터 토우 로딩(Filter tow loading): 2.0 내지 3.5 mg/mm
필터 토우 절단 길이(Filter tow cut loading): 10 내지 20 mm
또한, 생산을 위해 하기의 파라미터가 주어졌다. 원통 형태 베이스 필터(cylindrical base filters)는 23.9 mm의 원주 둘레 및 120 mm의 길이로 생산되었고, 그 다음 비-다공성 플러그 랩(non-porous plug wrap)으로 래핑(wrapped)되었다. 래핑(wrapping) 후, 상기 베이스 필터는 19번 절단하여 각각 6 mm의 최종 길이를 갖는 동일한 절단 필터를 수득하였다. 앵커 글루 어플리케이션(anchor glue application)을 위해, 나선형 글루 어플리케이션(spiral glue application)이 사용되었다.
목탄은 JacobiCarbons(스웨덴)으로부터 공급되었다. 이는 603 kg/m3의 벌크 밀도(bulk density), 60 내지 70%의 CCl4 흡착 및 30 x 60 (595 μm x 250 μm)의 ASTM 메쉬 크기(Mesh size)를 갖는다. 현재 목탄에 대해, 상기 벌크 밀도는 ASTM D2854-20009에 의해 결정되었다.
필터 토우(filter tow), 즉 무작위로 배향된 개별 섬유는 Celanese로부터 수득하였다. 이는 다음의 특성을 갖는다: 필라멘트당 데니어(Demier) (g/9000m)는 6.0D이며, 총 데니어(g/9000m)는 17000D이고, 단면적은 Y이다. ASTM D3887-1995에 따라 측정된 상기 벌크 밀도는 1255 kg/m3이다.
플러그 랩으로서, 다공도(porosity)(cm3/cm2/min)가 0(즉, 공극 없음), 기본 중량이 27g/m2 및 두께가 43μm인 Delfort로부터의 랩(wrap)을 사용하였다.
베이스 필터 막대의 베이스 필터 제조는 200 m/min의 기계 속도에서, Turmaline 베이스 막대 메이커(Hanui, DE)로 수행되었고, 120 mm의 길이를 갖는 베이스 필터 막대/베이스 필터를 수득하였다.
이러한 베이스 필터는 350 m/min의 기계 속도에서 작동하는 ITM으로부터 Solaris(Combiner)를 사용하여 결합 프로세스에 도입되었다.
하기와 같이 첨가제 손실 테스트가 수행되었다:
1. 결합 프로세스 전에, 선택된 베이스 필터 막대를 외부에 색상을 적용(컬러 펜 사용)하여 칼라-코드로 구분하였고 중량을 측정하였다.
2. 그 다음, 상기 베이스 필터 막대는 결합 프로세스에 도입하고 처리하여, 상기 베이스 필터 막대를 120 mm의 기존 길이에서 6 mm의 목표 길이로 절단하였다.
3. 상기 결합 프로세스 후에, 착색 및 절단 필터, 즉 필터 팁을 수집하였고, 동일한 색상, 즉 동일한 베이스 필터 막대로부터 오는 절단 필터를 조합하였다.
4. 이렇게 결합된, 절단 필터 막대의 무게를 측정하였고, 상기 무게를 동일한 색상을 가진 베이스 필터 막대의 무게와 비교하였고, 상기 무게 차이는 결합 프로세스에서 손실을 나타낸다. 실질적으로 다른 손실은 없으나 상기 결합 프로세스에서 목탄 손실이 나타났으며, 발생한다면 추가 소실은 무시할 수 있다는 점을 시각적으로 확인하였다.
상이한 목탄, 필터 토우 로딩 및 상이한 길이의 섬유를 갖는 비교예(Comp. Ex.) 및 실시예(Ex.)의 몇몇 필터에 대한 결과는, 베이스 필터 막대를 절단한 후, 첨가제 손실과 관련하여 표 1에 나타내었다. 표준 편차(STDEV)는 엑셀 함수 “stdev”를 사용하여 실시예, 각 비교예에서 15개 샘플에 대하여 계산되었다.
실시예 제품 파라미터
(Product parameter)		 첨가제 손실
(Additive loss)
목탄
(Charcoal)
mg/mm		 필터 토우
(Filter tow, FT)
mg/mm		 FT 절단 길이
(FT cut length)
mm		 평균
(Average)
%		 표준편차
(STDEV)
%
비교예(Comp. Ex) 1-1 13 2.1 10 9.1 1.1
비교예 1-2 13 2.2 10 7.3 1.0
실시예(Ex.) 1-1 10 3.0 10 2.7 1.5
실시예 1-2 8 3.5 10 1.9 1.4
비교예 1-3 13 2.1 20 9.1 1.4
비교예 1-4 13 2.2 20 9.6 1.7
실시예 1-3 10 3.0 20 2.7 1.4
실시예 1-4 8 3.5 20 2.4 0.8
표 1에서 선택된 수치는 도 1에 나타나며, x축은 섬유 ΦF의 부피 분율로 목탄 ΦC의 부피 분율을 나눈 비율을 나타내고, y축은 목탄 손실 LC를 나타낸다. 10mm의 섬유 길이인 실시예는, 비어있는 원으로 표시되었고, 20 mm의 섬유 길이인 실시예는 마름모로 표시되었다. 보이는 바와 같이, 비율 ΦC/ΦF를 특정 수치 이하로 유지하는 경우, 예를 들어 목탄의 전체 중량을 기반으로 목탄 손실을 약 5% 이하로 제한되는 경우, 약 1000% 이하로 유지될 때 목탄 손실에서 현저한 감소가 관찰되었다.
도 1에 나타난 결과를 비교하는 경우, 섬유 길이의 단축은 접착제 손실 감소에 약간의 경향을 미친다는 것을 관찰하였다. 섬유 길이를 추가로 감소시킴으로서, 예를 들어 5 mm까지, 첨가제 손실은 비율 ΦC/ΦF 1000% 이하로 유지함으로서 약 5% 이하로 제한된다.
본 발명의 필터를 사용하면 첨가제의 현저한 감소가 이루어질 수 있으며, 향상된 압력 강하를 갖는 시가렛 및 이러한 손실로 인한 적은 세척을 필요로 하는 제조 프로세스를 야기한다.

Claims (12)

  1. 무작위로 배향된 개별 섬유 (oriented discrete fibres) 및 적어도 하나 이상의 미립자 첨가제(particulate additive)를 포함하는 흡연 용품용 필터로서,
    상기 첨가제는 필터 내에 분산되고, 상기 섬유의 부피 분율로 첨가제의 부피 분율을 나눔으로서 수득된 수치는 약 1100% 미만인 흡연 용품용 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 첨가제 및 섬유의 조합된 로딩 양의 범위는 2.4 mg/mm 내지 19 mg/mm인 것을 특징으로 하는 필터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 첨가제 및 섬유의 조합된 로딩 양의 범위는 11 mg/mm 내지 13 mg/mm인 것을 특징으로 하는 필터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제의 양은 1 mg/mm 내지 13.5 mg/mm인 것을 특징으로 하는 필터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 첨가제의 양은 8 mg/mm 내지 10 mg/mm인 것을 특징으로 하는 필터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유의 양은 1.4 mg/mm 내지 5.5 mg/mm인 것을 특징으로 하는 필터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 섬유의 양은 3.0 mg/mm 내지 3.5 mg/mm인 것을 특징으로 하는 필터.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미립자 첨가제는 목탄(charcoal)이거나 목탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유는 3.0 D 내지 12.0 D인 필라멘트 데니어(filament denier)를 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
  10. 제1항 내지 제9항에 있어서, 상기 필터는 실린더의 원주가 26mm 이하의 원통 형태인 것을 특징으로 하는 필터.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 필터를 포함하는 흡연 용품.
  12. 흡연 용품용 필터의 제조 방법으로서,
    적어도 하나 이상의 미립자 첨가제 및 무작위로 배향된 섬유가 흡연 용품용 필터에 제공되거나 첨가되고,
    상기 적어도 하나 이상의 미립자 첨가제는 필터 내에 분산되고,
    상기 섬유의 부피 분율로 상기 첨가제의 부피 분율을 나누는 것으로 수득된 수치가 약 1100% 미만인 흡연 용품용 필터의 제조 방법.
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