KR20200007811A - 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재료 시트(11)로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은
재료 시트(11)를 크림핑하는 단계;
재료 시트(11)의 공급 방향에 대하여 가로방향으로 배열된 미끄럼 에지와 접촉하도록 강제하여 크림핑된 재료 시트(11)를 평탄화하는 단계;
실질적으로 관형인 형상을 평탄화된 재료 시트(11)에 제공하는 단계; 및
이러한 형상의 재료 시트(11)로 로드를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한, 재료 시트(11)로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 장치에 관한 것이다.

Description

재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 방법 및 장치

본 발명은 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 장치에 관한 것이다.

시트 형성 재료는 균질화 담배 재료(담배 캐스트 잎, TCL)일 수 있고, 이는 건조되고 나서 저장 및 이송을 위해 보빈에 감기는 호일 또는 시트로 절단된다. 다른 재료는, 예를 들어 에어로졸 발생 물품 필터의 특정 부분을 제작하는 데 사용되는 폴리 락트산(PLA)일 수 있다.

에어로졸 발생 물품의 전형적인 제작 공정에서, 재료 시트는 크림핑 공정을 거친다. 그 다음, 크림핑된 재료 시트는 일반적으로 관형인 부분으로 절단되는 로드로 압축된다. 이들 절단된 로드는 에어로졸 발생 물품의 구성요소를 형성할 수 있다.

크림핑 공정은 일반적으로, 재료 시트를 사이에서 가압하는 2개의 회전 원통형 롤러를 사용한다. 이들 롤러는 전형적으로, 시트를 크림핑하는 그들의 외부 표면에 매칭되고 텍스처 가공된 릿지-트로프(ridge-and-trough) 패턴을 가진다.

크림핑 공정은 공기 접촉 양, 흡인 저항(RTD) 등에 영향을 미칠 수 있고, 따라서 에어로졸 발생 물품의 사용자에 의해 직접 경험된다.

크림핑 공정의 다른 중요한 효과는 크림핑이 재료의 구조 및 재료의 섬유를 파괴한다는 점이며, 이는 재료 시트를 로드로 압축하는 데 도움이 될 것이다. 특히, 크림핑은 시트를 형성하는 재료를 길게 늘여서 접힘에 바람직한 길이방향 약화 선을 형성한다. 그러나, 재료 구조물에 대한 크림핑의 이러한 약화 효과는 원하지 않는 효과를 가질 수 있다.

결과적으로, 적절한 크림핑 압력을 인가하는 것은 크림핑 공정의 중요한 양태이다. 너무 낮은 크림핑 압력은 크림핑의 긍정적 영향을 감소시킬 수 있지만, 너무 높은 압력은 재료 시트를 손상시키거나 이의 인장 강도를 감소시킬 수 있으며, 이는 결국 인열 발생을 증가시킬 수 있고 심지어 파쇄를 야기할 수 있다.

전체 제조 공정은 바람직하게 고속으로 진행한다. 그러나, 크림핑 시간이 짧을수록, 재료 시트의 적절한 크림핑을 보장하는 데 더 큰 압력이 가해져야 하며, 이는 크림핑 공정 동안에 시트의 손상 위험을 증가시킨다.

이어서, 결과적인 크림핑 시트는 로드로 접히고 또한, 바람직하게 예를 들어 포장지 내에 래핑된다.

그러나, 특히 시트 내의 PLA 재료를 위한, 크림핑된 재료 시트 - 접힘 후 - 는 펼쳐진 상태로 다시 팽창하려고 시도할 수 있고, 이는 PLA 시트의 강성으로 인해 래퍼에 가해지는 압력을 초래할 수 있고, 이에 의해 래퍼에 대한 또는 래퍼를 폐쇄하는 접착제에 대한 응력을 야기할 수 있다. 이는 아마도 로드를 폐쇄하는 래퍼의 “팝업(popping up)”을 야기할 수 있다.

따라서, 시트의 접힘이 제어되는 재료 시트로부터 로드를 형성하는 장치 및 방법에 대한 요구가 있다. 또한, 로드 주위의 가능한 래핑에 대한 응력과 손상이 제한되는 것이 바람직하다.

제1 양태에서, 본 발명은 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 재료 시트를 크림핑하는 단계; 재료 시트의 공급 방향에 대하여 가로방향으로 배열된 미끄럼 에지와 접촉하도록 시트를 강제하여 크림핑된 재료 시트를 평탄화하는 단계; 평탄한 재료 시트에 실질적으로 관형인 형상을 제공하는 단계; 이러한 형상의 재료 시트로 로드를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명은 더 양호하게 제어된 로드 형성 공정을 갖도록 재료 시트를 시트 포맷으로부터 로드 포맷으로 압축하고 접히게 준비한다. 이러한 “준비(preparation)”는 바람직하게, 재료 시트를 크림핑하는 크림핑 공정 후에, 그리고 크림핑된 시트를 로드로 실제로 압축하고 접기 전에 일어난다. 본 발명의 방법에서, 시트는 바람직하게 고속으로 당겨진다. 바람직하게 가요성 재료로 만들어진 시트는 흐름과 같은 거동을 가질 수 있다. 시트는 이러한 흐름에서, 재료를 “평탄화하는” 미끄럼 에지와 접촉하게 된다. 실제로, 재료 시트는 바람직하게, 크림핑 공정에 의해 형성된 홈과 릿지를 포함하며: 홈과 릿지에 의해 형성된 이들 물결 모양은 미끄럼 에지에 의해 신장된다. 신장 후, 시트는 원통 형상으로 배열된다. 이러한 방식으로, 재료의 구조는 평탄화에 의해 약화된다. 또한, 재료 시트는 평면형 시트 형상보다 더 소형인 관형 형상을 가져서, 크림핑된 시트를 로드로 압축하는 공정을 돕는다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “시트”는 폭과 길이가 그의 두께보다 실질적으로 더 큰 박층 요소를 나타낸다. 시트의 폭은 바람직하게 약 10 mm보다 더 크고, 더 바람직하게 약 20 mm 또는 30 mm보다 더 크다. 훨씬 더 바람직하게, 시트의 폭은 약 100 mm 내지 약 300 mm에 포함된다.

바람직한 실시예에서, 시트는 폴리 락트산(PLA)을 포함한다. 시트는 알칼로이드를 함유하는 재료 시트일 수 있다. 시트는 균질화 담배 재료를 포함하는 시트일 수 있다.

“알칼로이드 함유 재료”는 하나 이상의 알칼로이드를 함유하는 재료이다. 알칼로이드 중에서, 니코틴은 바람직한 알칼로이드이며, 이는 담배에서 발견될 수 있다.

알칼로이드는 주로 염기성 질소 원자를 함유하는 자연 발생 화학적 화합물의 그룹이다. 이러한 그룹은 또한, 중성 및 심지어 약산성 특성을 갖는 일부 관련 화합물을 포함한다. 유사한 구조의 일부 합성 화합물이 또한 알칼로이드로 명명된다. 탄소, 수소 및 질소에 더하여 알칼로이드는 또한, 산소, 황 및 더 드물게 염소, 브롬 및 인과 같은 다른 요소를 포함할 수 있다.

알칼로이드는 박테리아, 곰팡이, 식물 및 동물을 포함하는 다양한 유기체에 의해 생산된다. 이들은 산-염기 추출에 의해 이들 유기체의 미정제 추출물로부터 정제될 수 있다. 카페인, 니코틴, 테오브로민, 아트로핀, 튜보큐라린은 알칼로이드의 예이다.

가장 보편적으로 사용되는 균질화된 담배 재료의 형태는 재구성 담배 시트(reconstituted tobacco sheet) 및 캐스트 리프(cast leaf)이다. 균질화된 담배 재료 시트를 형성하는 공정은, 담배 가루와 결합제가 혼합되어 슬러리를 형성하는 단계를 일반적으로 포함한다. 이어서, 슬러리는 담배 웹을 생성하는 데 사용된다. 예를 들어, 이동하는 금속 벨트 상에 점성 슬러리를 캐스팅하여 소위 캐스트 리프를 제조한다. 대안적으로, 점도가 낮고 수분 함량이 높은 슬러리는 제지 공정과 유사한 공정에서 재구성 담배를 생성하는 데 사용될 수 있다.

담배의 시트 재료는 재구성 시트 재료로 지칭될 수 있으며, 담배 조성물을 형성하기 위하여 입자 담배(예를 들어, 재구성 담배) 또는 담배 입자 블렌드, 보습제 및 수성 용매를 사용하여 형성된다. 이러한 담배 조성물은 이어서, 전형적으로 캐스팅, 압출, 압연 또는 프레싱되어 담배 조성물로부터 시트 재료를 형성한다. 담배 시트는 담배 미립자로 종이와 같은 재료를 만드는 데 사용되는 습식 공정을 이용하여 형성되거나, 담배 미립자가 결합제 재료와 함께 혼합되고 이동 벨트 상에 캐스팅되어 시트로 형성되는 캐스트 리프 공정을 이용하여 형성될 수 있다.

이어서, 균질화된 담배 재료의 시트는, 예를 들어 에어로졸 발생 물품의 일부가 되도록, 즉 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재에 포함되도록 추가로 처리하기 위해서 풀리는 보빈에서 압연될 수 있다. "비연소-가열(heat-not-burn)" 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재가 에어로졸을 형성하지만 담배 재료의 연소를 방지하기 위해 비교적 낮은 온도로 가열되는 흡연 물품이다. 또한, 균질화된 담배 시트에 존재하는 담배는 전형적으로, 이러한 "비연소-가열" 에어로졸 발생 물품의 균질화된 담배 재료에 존재하는 유일한 담배이거나 대부분의 담배를 포함한다. 이는 이러한 "비연소-가열" 에어로졸 발생 물품에 의해 발생되는 에어로졸 조성물이 실질적으로 균질화된 담배 재료만을 기초한다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 재료"는 에어로졸을 생성하기 위해 가열될 때 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 재료를 나타낸다. 담배는 에어로졸 형성 재료, 구체적으로는 에어로졸 형성제를 포함하는 균질화된 담배의 시트로 분류될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 재료를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다.

균질화된 담배 시트는 담배 외에도 결합제 및 에어로졸 형성제를 일반적으로 포함한다. 이러한 조성물은 “끈적한”, 즉 인접한 물체에 접착되며, 동시에 인장 강도가 비교적 낮아 다소 부서지기 쉬운 시트를 초래할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “크림핑된(crimped)”은 복수의 물결주름(corrugation)을 갖는 시트 또는 웹을 나타낸다. 용어 “크림핑(crimping)”은 바람직하게, 구조화된 표면을 생성하는 것과 관련하여 본질적으로 평탄한 재료 시트 또는 미리 처리되지 않은 재료 시트로부터, 크림핑된 재료 시트를 형성하는 것을 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “진폭 값” 또는 “진폭”은 주름의 피크로부터 가장 깊은 바로 인접한 트로프의 가장 깊은 지점까지 물결주름의 높이를 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “릿지”는 언덕 형상을 가지고 코너형 형상 또는 둥근 형상 중 어느 하나일 수 있는 선단을 형성하는 돌기를 나타낸다. 각각의 선단은 선단의 각각의 측면에 하나씩 2개의 옆면에 의해 제한될 수 있다. 릿지 또는 선단은 어느 정도의 범위를 가질 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “물결주름”은 물결주름 플랭크(corrugation flank)에 의해 연결된 교번 피크(peak) 및 트로프로부터 형성된 복수의 실질적으로 평행한 릿지를 나타낸다. 이것은 장사방형 형태의 프로파일, 정현파 프로파일, 삼각형 프로파일, 톱니 프로파일, 또는 이들의 임의의 조합을 갖는 물결주름을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “로드”는 실질적으로 원형인 또는 계란형인 단면을 갖는 대략 원통형 요소를 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “축방향” 또는 “축방향으로”는 로드의 원통형 축을 따라서, 또는 그와 평행하게 연장되는 방향을 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “주름진(gathered)”또는 “주름형성”은 웹 또는 시트가 로드의 원통형 축에 실질적으로 가로방향으로 구불구불해지거나, 그렇지 않으면 압축되거나 수축된 것을 나타낸다.

에어로졸 발생 물품의 제작 공정에서 재료 시트는 크림핑 공정을 거칠 수 있다.

크림핑 공정 동안, 재료 시트는 일반적으로 “크림핑 롤러”로 또한 불리는 2개의 회전 원통형 롤러 사이에서 가압된다. 이들 롤러는 재료 시트를 크림핑하는 그들 외부 표면에 매칭되고 텍스처 가공된 릿지-트로프 패턴을 가진다. 그러나, 임의의 크림핑 공정이 본 발명에서 사용될 수 있다.

크림핑 공정은 재료 시트에 물결주름을 형성한다. 크림핑으로 인해, 바람직하게 시트 재료의 구조 및 그 섬유가 파괴된다. 이러한 파괴는 바람직하게, 재료 시트를 로드로 압축하는 것을 돕는다. 특히, 크림핑은 시트를 만드는 재료를 길게 늘여서 바람직한 접힘을 위한 길이방향 약화 선을 형성한다. 이들 라인은 물결주름으로 불린다.

시트 상에 물결주름이 형성되는 크림핑 공정 후에, 크림핑된 시트를 모으고 이로부터 로드를 형성하기 전에 “준비 단계”가 있다. 이러한 준비 단계는 미끄럼 에지에 대한 시트의 접촉으로 인해 크림핑된 시트를 평탄화하는 단계를 포함한다. 미끄럼 에지는, 예를 들어 시트가 미끄러질 수 있는 표면에 형성된다.

크림핑된 시트와 미끄럼 에지 사이의 접촉의 효과는 재료의 구조가 약화될 수 있다는 점이다. 물결주름은 에지와 접촉할 때 "평탄화된다". 이러한 평탄화는 크림핑된 시트를 펼치며, 크림핑 공정 동안 형성된 물결주름을 평탄화한다. 이러한 방식으로, 시트의 크림핑된 부분이 약화된다.

또한, 평탄화 단계 후에, 시트는 바람직하게 원통 형상으로 접히도록 강제된다. 이러한 원통 형상은 바람직하게, 시트가 압축되는 로드의 직경보다 더 큰 직경을 가진다. 이러한 방식으로, 시트가 여러 단계에서 최종 로드 형상에 도달하도록 시트의 예비 압축이 존재한다. 달성된 효과는 시트가 로드 형성 단계 전에 관형 형상을 가진다는 점이다. 이러한 관형 형상은 평면형 시트 형상보다 더 소형이며, 로드로의 압축 공정을 도울 수 있다. 로드는 시트를 깔때기 내로 당김으로써 형성될 수 있다.

관형 형상을 형성하도록 시트를 강제하기 위해, 관형 표면을 갖는 요소가 사용될 수 있다. 시트는 크림핑 장치로부터 로드 형성 장치로 이동하면서 관형 표면과 접촉하게 된다.

또한, 평탄화하고 시트를 원통형 또는 관형 형상으로 하는 이들 추가 공정 단계는 안정적이고 쉽게 재현될 수 있으며, 이는 시트를 로드로 압축하는 데 일관성에 도달하고 따라서 최종 생성물에서도 일관성에 도달하는 데 도움을 줄 수 있다.

시트를 원통형 또는 관형 형상으로 유도한 후에, 시트는 압축되어 로드를 형성한다. 로드는 에어로졸 발생 물품의 구성요소로서 사용될 수 있다.

바람직하게, 재료 시트의 공급 방향에 대하여 가로방향으로 배열된 미끄럼 에지와 접촉하도록 강제하여 크림핑된 재료 시트를 평탄화하는 단계는 크림핑된 재료 시트를 이송하고 이를 미끄럼 에지와 접촉시켜 재료 시트가 적어도 부분적으로 펼쳐지거나 연장되는 단계를 포함한다. 유리하게, 크림핑된 재료 시트는 크림핑된 재료 시트가 제작 공정에서 전방으로 이송되는 동안 미끄럼 에지와 접촉한다.

바람직하게, 미끄럼 에지는 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면에 포함된다. 유리하게, 또한 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 실질적으로 관형인 형상을 평탄화된 재료 시트에 제공하는 단계 전에 재료 시트를 펼치거나 연장시키는 것을 돕는다. 실질적으로 평면형인 표면은 미끄럼 에지에서 달성된 연장된 상태를 유지한다.

바람직하게, 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 텍스처 가공된 표면(textured surface)이다. 유리하게, 텍스처 가공된 표면은 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면 자체와 재료 시트 사이의 마찰을 감소시킨다. 바람직하게, 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 오목부를 갖는 플레이트를 포함해서, 재료 시트와 플레이트 사이에 에어 갭이 존재한다.

바람직하게, 재료 시트의 공급 방향에 대하여 가로방향으로 배열된 미끄럼 에지와 접촉하도록 강제하여 크림핑된 재료 시트를 평탄화하는 단계에서, 재료 시트에는 장력이 부여된 상태이다. 유리하게, 크림핑된 재료 시트를 평탄화하는 것은 재료 시트와 미끄럼 에지 사이에 미끄럼 접촉을 강제함으로써 수행되고, 여기서 재료 시트에는 장력이 부여된 상태로 유지된다.

바람직하게, 실질적으로 관형인 형상을 평탄화된 재료 시트에 제공하는 단계는 평탄화된 재료 시트를 실질적으로 원통형인 표면으로 접는 단계를 포함한다. 유리하게, 실질적으로 원통형인 표면과 재료 시트의 접촉은 실질적으로 관형인 형상을 평탄화된 재료 시트에 효과적으로 제공한다.

바람직하게, 실질적으로 원통형인 표면은 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면과 연결된다. 유리하게, 실질적으로 원통형인 표면 및 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 단일 요소로서 형성될 수 있어서, 미끄럼 에지와 접촉하도록 강제하여 크림핑된 재료 시트를 평탄화하고 실질적으로 관형인 형상을 평탄화된 재료 시트에 제공하는 단계가 초소형 공간에서 수행된다.

바람직하게, 이러한 형상의 재료 시트로 로드를 형성하는 단계는 재료 시트를 깔때기 내로 삽입해서 로드를 형성하는 단계를 포함한다. 유리하게, 시트 재료는 압축되어 깔때기 내에서 접혀 로드를 형성한다.

제2 양태에서, 본 발명은 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 재료 시트를 크림핑하기 위한 크림핑 장치; 로드를 형성하기 위한 깔때기 부분; 재료 시트의 공급 방향에 대하여 가로방향으로 배열된 미끄럼 에지로서, 미끄럼 에지가 크림핑 장치와 깔때기 부분 사이에 놓여 크림핑된 재료 시트가 깔때기 부분으로 진입하기 전에 미끄럼 에지와 접촉하는 미끄럼 에지; 및 시트를 원통형 형상으로 접도록 공급 방향으로 미끄럼 에지의 하류에 있는 관형 표면을 포함한다.

유리하게, 본 발명에 따른 장치는 전술한 장점과 함께 본 발명의 방법을 수행하는 데 적합하다. 장치는 또한 초소형이다.

바람직하게, 관형 표면은 원통형 표면이다.

특히, 본 발명에 따른 장치는 유리하게, 깔때기 부분으로 진입하기 전에 재료 시트를 급격히 구부리고 펼치거나 연장시키는 미끄럼 에지를 포함한다. 재료 시트의 굽힘 및 펼침 또는 연장은 유리하게, 재료 시트에 대한 크림핑 공정의 약화 효과를 증가시키는 것을 돕는다.

바람직하게, 본 발명에 따른 장치는 미끄럼 에지를 포함하는 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면을 포함한다. 유리하게, 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 깔때기 부분으로 진입하기 전에 재료 시트를 펼치거나 연장시키는 것을 돕는다.

바람직하게, 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 텍스처 가공된 표면이다. 유리하게, 텍스처 가공된 표면은 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면 자체와 재료 시트 사이의 마찰을 감소시킨다. 즉, 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 오목부를 갖는 플레이트를 포함할 수 있어서, 재료 시트와 플레이트 사이에 에어 갭이 존재한다.

바람직하게, 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 공급 방향에 대하여 약 10° 내지 약 70°에 포함된 각도를 형성한다. 더 바람직하게, 상기 각도는 약 20° 내지 약 60°, 훨씬 더 바람직하게 약 30° 내지 약 50°에 포함된다. 바람직하게, 공급 방향은 수평 방향이다.

유리하게, 이러한 각도는 시트 자체의 양호한 펼침 또는 연장을 유발하기 위해 시트 재료와의 편리한 미끄럼 접촉을 허용할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

바람직하게, 실질적으로 원통형인 표면은 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면과 연결된다. 유리하게, 실질적으로 원통형인 표면 및 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 단일 요소로서 형성될 수 있어서, 상기 장치는 초소형이 된다.

바람직하게, 크림핑 장치는 크림핑 롤러를 포함한다.

본 발명의 제1 및 제2 양태를 참조하여 전술한 재료 시트는 바람직하게, 중합체 시트 또는 알칼로이드를 포함하는 재료 시트다.

더 바람직하게, 재료 시트는 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm에 포함되는 두께를 가진다. 더 바람직하게, 재료 시트의 두께는 약 0.3 mm 내지 0.6 mm에 포함된다.

본 발명의 다른 장점은 첨부된 도면을 비제한적으로 참조한 본 발명의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.

o 도 1은 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하기 위한 본 발명에 따른 장치의 개략적인 측면도이다.
o 도 2 내지 도 4는 도 1의 장치의 일부분의 개략적인 사시도이다.
o 도 5는 도 2 내지 도 4의 장치 부분의 개략적인 측면도이며;
o 도 6 내지 도 8은 각각, 도 4의 I-I, II-II, 및 III-III으로 표시된 평면에서 취한, 도 4의 장치 부분의 개략적인 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 장치는 도면 부호 10으로 나타내고 표시되며, 장치(10)는 재료 시트(11)(도 6 내지 도 8에 곡선으로 개략적으로 도시됨)로부터 에어로졸 발생 물품(도시되지 않음)용 로드(도면에 또한 도시되지 않음)를 형성하는 데 적합하다.

바람직하게, 재료 시트(11)는 PLA로 만들어진 중합체 시트이다. 재료 시트는 약 0.3 mm 내지 약 0.6 mm에 포함되는 두께를 가진다.

도 1을 참조하면, 장치(10)는 재료 시트(11)를 크림핑하기 위한 크림핑 장치(20) 및 로드를 형성하기 위한 깔때기 부분(30)을 포함한다. 크림핑 장치(20) 및 깔때기 부분(30)은 본 기술분야에 공지되어 있고 아래에서 더 상세히 설명되지 않는다. 크림핑 장치(20)는 크림핑 롤러(도면에 도시되지 않음)를 포함하고 깔때기 부분(30)은 깔때기(32)를 포함하고, 여기서 시트(11)는 로드로 압축된다.

재료 시트는 공급 방향(F)을 따라 이송되고, 재료 시트는 먼저 크림핑 장치(20)에서 크림핑되고, 이어서 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이 처리되고 나서 로드로 압축되거나 접히는 깔때기 부분(30)으로 진입한다. 크림핑 장치(20)를 통과한 후, 시트(11)는 일반적으로 릿지/홈 구조를 포함하는 복수의 물결주름(도면에 도시되지 않음)을 포함한다. 이들 물결주름은 실질적으로 시트에서 접힌다.

장치(10)는 또한, 미끄럼 에지(40)를 갖는 장치(50)를 포함한다. 장치(50)는 크림핑 장치(20)와 깔때기 부분(30) 사이에 위치되어, 크림핑 장치(20)로부터 깔때기 부분(30)으로 이동하는 크림핑된 재료 시트(11)가 깔때기 부분(30)으로 진입하기 전에 미끄럼 에지(40)와 접촉한다.

미끄럼 에지(40)는 재료 시트(11)의 공급 방향(F)에 대하여 가로방향으로 배열된다. 도 1에서, 재료 시트(11)는 공급 방향(F)을 나타내는 화살표의 방향에 따라서 우측으로부터 좌측으로 이동한다.

장치(50)는 미끄럼 에지(40)를 포함하는 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면(42)을 포함한다. 바람직하게, 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면(42)은 텍스처 가공된 표면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면(42)은 공급 방향(F)에 대하여 각도(α3)를 형성한다. 바람직하게, 각도(α3)는 약 10° 내지 약 70°, 더 바람직하게는 약 20° 내지 약 60°, 훨씬 더 바람직하게 약 30° 내지 약 50°에 포함된다. 바람직하게, 공급 방향은 수평 방향이다.

또한, 장치(50)는 미끄럼 에지(40)와 깔때기 부분(30) 사이에 제공되는 실질적으로 원통형인 표면(44)을 포함한다. 실질적으로 원통형인 표면(44)은 시트가 깔때기 부분(30)으로 진입하기 전에 실질적으로 관형인 형상을 재료 시트(11)에 제공하기 위해서 제공된다. 깔때기(32)와 실질적으로 원통형인 표면(44)은 실질적으로 동축이므로, 재료 시트(11)가 깔때기(32) 내로 쉽게 삽입된다.

실질적으로 원통형인 표면(44)은 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면(42)과 연결되고, 바람직하게 2개의 표면(42, 44)은 단일 조각으로 형성된다. 바람직하게, 2개의 표면은 일체형 조각의 표면이다.

미끄럼 에지와 미끄럼 표면을 포함하는 장치(50)는 도 3에서 더 잘 볼 수 있는, 전방 부분(52), 2개의 측면 부분(54), 및 내측 부분(56)을 갖는 몸체를 포함한다. 몸체는 공급 방향(F)에 대응하는 종축을 가지며, 이는 바람직하게, 공급 방향에 대하여 실질적으로 대칭이다. 바람직하게, 장치(50)의 몸체의 종축은 수평이다. 바람직하게, 몸체는 일체형 몸체이므로, 전방, 측면 및 내측 부분(52, 54, 56)은 서로 연결된 동일한 몸체의 부분이다.

다음의 설명에서, 재료 시트(11)는 수평 공급 방향(F)을 따라 이동한다.

장치(50)의 전방 부분(52)은 유입 시트(11)가 도착하는 크림핑 장치(20)에 가장 가까운 부분이다.

전방 부분(52)은 유입 시트(11) 위에 배치된다. 즉, 장치(50)의 상류 부분은 시트(11) 위에 배치된다.

전방 부분(52)은 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면(42)을 포함하며, 미끄럼 표면은 유입 시트(11)의 수평면에 대해 또는 공급 방향(F)에 대하여 각도(α3)를 형성한다.

도면에 도시된 바람직한 실시예에서(특히 도 2 참조), 평면형 미끄럼 표면(42)은 실질적으로 3개의 정점(152, 252, 253)을 포함하는 삼각형 형상을 가진다. 정점들 중 하나의 정점(152)은 전방 부분(52)의 바닥 영역에 있고 두 개의 다른 정점(252, 253)은 시트(11)가 장치(50)와 접촉하기 시작하는 접촉 영역인 전방 부분(52)의 상부 영역에 있다. 2개의 정점(252, 253)은 실질적으로 동일한 높이에 배치되고 미끄럼 에지(40)는 이들 사이에 정의된다. 따라서, 미끄럼 표면의 삼각형 형상의 일 측면은 미끄럼 에지(40)이다. 다른 두 측면(53, 53’)은 정점(152 및 252)뿐만 아니라 정점(152 및 253)을 연결하는 에지에 의해 정의된다.

전방 부분(52)은 시트(11) 위에 배치되고, 즉 시트(11)는 전방 부분(52) 아래와 접촉하고 그 아래를 통과한다.

2개의 측면 부분(54)은 유사한 형상을 가지며, 하나는 시트(11)의 공급 방향(F)을 통과하는 수직 평면에 따른 다른 것과 대칭이다. 2개의 측면 부분은 공급 방향(F)을 따르는 부분에 대해 전방 부분 표면의 대향 측면에서 연장되고 공급 방향(F)을 따르는 추가 부분에 대해 내측 부분(56)의 2개의 측면에 배치된다. 2개의 측면 부분(54)은 시트를 내측 부분(56)을 향하여 수렴하는 상태로 유지한다.

측면 부분(54)은 장치(50)의 종축을 따라 연장된다. 각각의 측면 부분(54)은 곡선 표면(154)을 포함한다. 2개의 곡선 표면은 전방 부분(52)의 접촉 영역으로부터 그들의 가장 먼 지점에서 서로 만난다. 곡선 표면은 공급 방향에 평행한 수평면과 수직 평면 둘 모두에 대해 경사진다. 2개의 곡선 표면은 시트를 내측 부분 쪽으로 수렴하는 요소를 형성한다. 2개의 곡선 표면은 전방 부분(52)에 연결되고, 특히 이들 각각은 전방 부분(52)에 의해 정의된 삼각형 형상의 2개의 측면(53, 53’) 중 하나로부터 연장된다. 그런 다음, 각각의 곡선 표면(154)은 공급 방향(F)을 따라 깔때기 부분(30) 쪽으로 연장되고 그들의 연장부에서 곡선 표면은 점점 더 수평이 되도록 “회전한다”.

공급 방향에 평행한 평면을 따라 취한 측 단면도에서, 각각의 측면 부분(54)은 바닥 곡선(254)을 정의한다. 바닥 곡선(254)은 수직 평면으로 정의된 측면 부분을 절단하여 얻어진 최저 곡선으로서 정의된다. 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 측면 부분(54)의 바닥 곡선(254)은 시트(11)의 공급 방향(F)을 따라 실질적으로 수직으로 단조롭게 감소하는 함수이어서 그의 연장부를 따라 미리 결정된 수직 높이로 감소한다.

내측 부분(56)은 시트(11)의 공급 방향(F)에 평행한 종축을 갖는 수평 튜브 표면의 일부분을 포함한다. 실질적으로 원통형인 표면(44)은 이러한 수평 튜브 표면 내에 정의된다.

따라서, 내측 부분(56)은 시트(F)의 공급 방향(F)에 대하여, 예를 들어 수평면에 대하여 약 10° 내지 약 70°에 포함되는 각도를 이루는 평면에 의해 절단되는 수평 튜브의 내부 표면의 일부분의 형상을 갖는 표면을 포함한다. 따라서, 그의 연장부의 시작 부분에 있는 내측 부분은 원통형 표면의 작은 부분을 포함하고 그의 단부에서 전체적으로 폐쇄된 원통형 표면을 포함한다. 원통형 표면의 일부분으로부터 시작하여 폐쇄될 때까지, 내측 부분은 그의 두 측에서 측면 부분에 연결된다. 따라서, 전방 부분으로부터 나오는 내측 부분과 접촉하게 되는 시트(11)는 원통형 표면의 일부분에 의해 주어지는 내측 오목 표면 및 2개의 곡선 표면에 의해 주어지는 2개의 볼록 표면과 접촉하며; 볼록 표면은 원통형 표면의 오목한 부분의 측면으로부터 각각 연장된다. 곡선의 볼록 표면은 원통형 표면의 일부분에 “측면 날개”를 형성하고 시트를 후자를 향해 “밀어낸다”.

내측 부분에 형성된 수평 튜브(평면에 의해 절단됨)는 측면 부분 표면(54)의 바닥 곡선(254)의 수직 감소와 실질적으로 동일한 직경을 가지며, 즉 수평 튜브의 직경은 바람직하게, 몸체(50)의 시작 부분 및 몸체(50)의 단부에서 바닥 곡선(254)의 수직 좌표 사이의 차이와 같다.

유입 시트(11)가 수평 튜브의 일부분과 만나는 - 수평 튜브의 일부분의 입구 구역은 전방 부분(52)의 바닥 영역과 접촉한다.

수평 튜브의 일부분의 바닥 영역은 장치(50)의 측면 부분(54)의 최저 영역과 접촉한다.

도면에 도시된 바람직한 실시예에서(특히 도 2 참조), 장치(50)는 미끄럼 에지(40)에 더하여 상이한 에지를 정의한다. 특히, 측면 부분(54)과 내측 부분(56)의 수평 튜브의 일부분 사이에 있는 2개의 바닥 곡선(254)인 2개의 날카롭게 형성된 에지가 있다. 전방 부분(52)과 측면 부분(54) 사이에 형성된 2개의 에지(53, 53’)가 있다. 2개의 에지는 삼각형 형상의 전방 부분의 측면이다.

특히, 도 2는 아래로부터 장치(50)를 도시하고, 에지(53, 53', 254)를 볼 수 있다. 이들 에지(53, 254)는 시트(11)를 신장시키며, 그 경로는 점선 화살표(P)에 의해 표시된다.

장치(50)의 설명된 형상은 시트(11)를 내부에서 처리하는 전체 기계에 의해 장치(50) 내로 당겨지는 시트(11)의 흐름에 대한 다양한 효과를 생성한다.

시동 시, 전체 장치(10)는 시트(11)에 물결주름이 형성되도록 크림핑 장치를 통해 시트(11)를 고속으로 당긴다. 이어서, 시트는 장치(50)를 통과한다. 시트(11)는 장치(50)로 통과할 때 흐름 형태의 거동을 갖도록 가요성 재료로 만들어진다.

제1 효과는 시트를 형성하는 재료의 구조가 약화된다는 점이다. 시트(11)는 미끄럼 에지(40)에 대해 평탄화된다. 미끄럼 에지(40)는 크림핑된 시트(11)에 있는 물결주름을 펼침으로써, 시트가 측면 부분(54)과 내측 부분(56)의 수평 튜브 사이에서 에지(254)를 따라 더 당겨질 때 시트(11)의 크림핑된 부분을 약화시킨다.

제2 효과는 시트(11)가 전방 부분(52) 및 측면 부분(54)과 만날 때 연장된다는 점이다. 이러한 연장은 크림핑 후에 수행될 때, 크림핑 후 릿지/홈 형상(또는 주름진 형상)을 갖는 시트(11)를 형성하는 재료의 구조를 연장시킨다. 이러한 연장은 릿지/홈 형상을 "매끄럽게 하여" 시트를 형성하는 재료의 구조를 추가로 파괴하는 것을 돕는다. 시트를 형성하는 재료의 이러한 추가적인 약화는 크림핑 압력 또는 깊이를 증가시킬 필요 없이 수행되며, 따라서 시트를 형성하는 재료를 손상시키거나 파쇄할 수 있는 이러한 압력 증가의 관련 부작용 없이 수행된다.

제3 효과는 시트(11)가 장치(50) 내측에 관형 형상을 가진다는 점이다. 이러한 관형 형상은 평면형 시트 형상보다 더 소형이며, 따라서 이는 로드에 대한 압축 공정을 도와주며, 안정적이어서, 시트(11)의 압축에서 그리고 이에 따른 최종 제품에서 일관성에 도달하는 것을 돕는다.

시트 재료와 접촉하는 장치(50)의 표면은 바람직하게, 장치(50)와 시트 재료 사이의 마찰을 감소시키는 텍스처 가공된 표면을 가진다.

도 5는 측면 부분이 연장되는 중간 부분에 대한 바닥 곡선(254)에 대응하는 장치(50)의 하부 프로파일을 도시한다. 장치(50)의 하부 프로파일의 3개의 상이한 섹션은 실질적으로 직선형이고 공급 방향(F)에 대하여 3개의 각각 상이한 각도(α1, α2 및 α3)로 놓인다. 각도(α3)는 위에서 설명되었지만, 각도(α2)는 바람직하게 약 5° 내지 약 30°에 포함되고 각도(α1)는 바람직하게 약 10° 내지 약 20°에 포함된다.

재료 시트(11)는 각도(α3)를 갖는 섹션 위로 먼저 통과한 다음 각도(α2)를 갖는 섹션에 걸쳐 통과하고, 최종적으로 각도(α1)를 갖는 섹션에 걸쳐 통과한다.

장치(50)에 의해 형성된 각도(α2 및 α3)는 점진적 변화 및 유효 신장을 제공할 수 있는 한편, 시트(11)가 폐쇄된 원통형 표면을 형성하는 내측 부분(56)의 일부분으로 진입하는 동안 각도(α1)는 바람직하게 상대적으로 작아서 시트 손상을 방지한다.

도 6 내지 도 8은 각각, 도 4의 I-I, II-II, III-III로 표시된 평면에서 취한 장치(50)의 3개의 단면을 도시한다. 평면 I-I는 각도(α3)를 갖는 위에서 언급된 섹션에 위치되고, 평면 II-II는 각도(α2)를 갖는 위에서 언급된 섹션에 위치되고 평면 III-III은 각도(α1)를 갖는 위에서 언급된 섹션에 위치된다.

도 6 내지 도 8은 또한, 전방 부분(52에서 평탄화되고)(도 6) 나서 점진적으로 실질적으로 관형인 형상을 취하는(도 7 및 도 8) 내측 부분(56)으로 진입하는 재료 시트(11)를 도시한다.

작동 시, 장치(10)는 다음의 방법을 수행하여 재료 시트(11)로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하며, 상기 방법은 재료 시트(11)를 크림핑하는 단계; 재료 시트(11)의 공급 방향(F)에 대하여 가로방향으로 배열된 미끄럼 에지(40)와 접촉하도록 강제하여 크림핑된 재료 시트(11)를 평탄화하는 단계; 실질적으로 관형인 형상을 평탄화된 시트(11)에 제공하는 단계; 및 이러한 형상의 재료 시트(11)로 로드를 형성하는 단계를 포함한다.

시트를 평탄화하는 단계는 크림핑된 재료 시트(11)를 이송하고 이를 미끄럼 에지(40)와 접촉시켜 재료 시트(11)를 적어도 부분적으로 펼치고/펼치거나 연장시키는 단계를 포함한다.

시트를 평탄화하는 단계에서, 재료 시트(11)는 장력이 가해진 상태이다.

관형 형상을 시트에 제공하는 단계는 평탄화된 재료 시트(11)를 장치(50)의 실질적으로 원통형인 표면(44)으로 접는 단계를 포함한다.

로드를 형성하는 단계는 재료 시트(11)를 깔때기(32) 내로 삽입해서 로드를 형성하는 단계를 포함한다.

다시 말하면, 장치(10)는 시트 운동 방향(공급 방향(F))에 가로방향으로 배열되고 크림핑 장치(20)와 장치(10) 자체의 깔때기 부분(30) 사이에 배치되는 (미끄럼 에지(40)를 포함하는)예비 성형 숄더를 포함하여, 장력 하의 크림핑된 시트(11)가 깔때기 부분(30)으로 진입하기 전에 예비 성형 숄더에 걸쳐 미끄러진다.

Claims (16)

1. 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 방법으로서,
   o 재료 시트를 크림핑(crimping)하는 단계;
   o 재료 시트의 공급 방향에 대하여 가로방향으로 배열된 미끄럼 에지와 접촉하도록 강제하여 크림핑된 재료 시트를 평탄화하는 단계;
   o 실질적으로 관형인 형상을 평탄화된 재료 시트에 제공하는 단계; 및
   o 이러한 형상의 재료 시트로 로드를 형성하는 단계;를 포함하는, 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 재료 시트의 공급 방향에 대하여 가로방향으로 배열된 미끄럼 에지와 접촉하도록 강제하여 크림핑된 재료 시트를 평탄화하는 단계는 크림핑된 재료 시트를 이송하고 미끄럼 에지와 접촉시켜서 상기 재료 시트가 적어도 부분적으로 펼쳐지거나 연장되는 단계를 포함하는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미끄럼 에지는 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면에 포함되는, 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 텍스처 가공된 표면(textured surface)인, 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 시트의 공급 방향에 대하여 가로방향으로 배열된 미끄럼 에지와 접촉하도록 강제하여 크림핑된 재료 시트를 평탄화하는 단계에서, 상기 재료 시트는 장력이 가해진 상태인, 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실질적으로 관형인 형상을 평탄화된 재료 시트에 제공하는 단계는 실질적으로 원통형인 표면에 대해 평탄화된 재료 시트를 접는 단계를 포함하는, 방법.
7. 제3항 또는 제4항에 종속될 때 제6항에 있어서, 상기 실질적으로 원통형인 표면은 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면에 연결되는, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이러한 형상의 재료 시트로 로드를 형성하는 단계는 재료 시트를 깔때기 내로 삽입하여 로드를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 시트는 중합체 시트 또는 알칼로이드를 포함하는 재료 시트인, 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 시트는 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm에 포함되는 두께를 가지는, 방법.
11. 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 장치로서,
    o 재료 시트를 크림핑하기 위한 크림핑 장치;
    o 로드를 형성하기 위한 깔때기 부분;
    o 재료 시트의 공급 방향에 대하여 가로방향으로 배열된 미끄럼 에지로서, 미끄럼 에지가 크림핑 장치와 깔때기 부분 사이에 배치되어 크림핑된 재료 시트가 깔때기 부분으로 진입하기 전에 미끄럼 에지와 접촉하는, 미끄럼 에지; 및
    o 시트를 원통형 형상으로 접기 위해 공급 방향으로 미끄럼 에지의 하류에 있는 관형 표면;을 포함하는, 재료 시트로부터 에어로졸 발생 물품용 로드를 형성하는 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 미끄럼 에지를 포함하는 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면을 포함하는, 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 텍스처 가공된 표면인, 장치.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면은 공급 방향에 대하여 약 10° 내지 약 70°에 포함된 각도를 형성하는, 장치.
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실질적으로 원통형인 표면은 실질적으로 평면형인 미끄럼 표면과 연결되는, 장치.
16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 크림핑 장치는 크림핑 롤러를 포함하는, 장치.

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