KR20200011941A - 절연식 열원을 갖는 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. 적어도 하나의 세라믹 종이 층(5)은 셀룰로스 유도체 결합제를 포함한다.

Description

절연식 열원을 갖는 에어로졸 발생 물품
본 발명은 에어로졸 형성 기재 및 가연성 열원을 갖는 에어로졸 발생 물품 및 이러한 에어로졸 발생 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다.
담배가 연소되기보다는 가열되는 다수의 에어로졸 발생 물품이 본 기술 분야에서 제안되었다. 이러한 가열식 에어로졸 발생 물품의 하나의 목표는 가연식 궐련에서 담배의 연소와 열분해성 변질로 인해 생성된 유형의 알려진 유해한 연기 성분을 감소시키는 것이다. 가열식 에어로졸 발생 물품의 알려진 하나의 유형에서, 가연성 열원으로부터 이 가연성 열원에 인접하게 위치된 에어로졸 형성 기재로의 열 전달에 의해서 에어로졸이 발생된다. 에어로졸이 발생되는 동안, 휘발성 화합물이 가연성 열원으로부터의 열 전달에 의해 에어로졸 형성 기재로부터 방출되고, 에어로졸 발생 물품을 통과하여 흡인되는 공기에 비말동반된다. 방출된 화합물은 냉각되면서 응축되어, 사용자에 의해 흡입되는 에어로졸을 형성한다.
가열식 흡연 물품에 사용하기 위한 가연성 열원의 연소 온도는 가열식 에어로졸 발생 물품을 사용하는 동안 에어로졸 형성 기재의 연소 또는 열적 열화를 초래할 정도로 많이 높지 않아야 한다. 하지만, 가연성 열원의 연소 온도는 에어로졸 형성 기재로부터 충분한 휘발성 화합물들을 방출하기에 충분한 열을 발생시켜서 특히 초기 퍼프(puff) 중에 만족스러운 에어로졸을 발생시킬 만큼 충분히 높아야 한다.
가열식 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 다양한 가연성 열원이 당업계에서 제안되었다. 가열식 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 가연성 열원의 연소 온도는 일반적으로 약 600℃ 내지 800℃이다.
가열식 에어로졸 발생 물품의 표면 온도를 감소시키기 위해, 가열식 에어로졸 발생 물품의 가연성 열원 주변부 둘레를 절연 부재로 래핑하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 절연 부재는 가연성 열원이 연소되는 동안 가연성 열원의 온도를 낮춤으로써, 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 형성 기재를 가열함에 있어서 열원의 효율성을 잠재적으로 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 효과는, 절연 부재가 가연성 열원의 길이만큼 실질적으로 연장되는 경우 확연히 드러난다. 또한, 이러한 절연 부재는 가연성 열원의 지속적 연소를 방해하여, 가연성 열원의 연소 지속 시간이 감소될 수 있다.
열원의 근위에서 표면 온도가 감소되고, 외관이 만족스러우며, 간단하고 신뢰할 수 있는 방식으로 조립될 수 있는 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 초기 퍼프과 후기 퍼프가 진행되는 동안 모두에서 만족스러운 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 에어로졸 형성 기재, 가연성 열원 및 가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 포함하는 에어로졸 발생 물품이 제공된다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 셀룰로스 유도체를 포함한다.
사용 시, 가연성 열원은 라이터와 같은 외부 열원에 의해 점화되어 연소를 시작할 수 있다. 가연성 열원은 에어로졸 형성 기재의 휘발성 화합물이 기화되도록 에어로졸 형성 기재를 가열할 수 있다. 사용자가 에어로졸 발생 물품 상에서 흡인할 때, 공기는 에어로졸 발생 물품 내에 흡인되고 가열된 에어로졸 형성 기재로부터의 증기와 혼합되어 에어로졸을 형성할 수 있다. 에어로졸은 에어로졸 발생 물품으로부터 흡인되고 사용자에게 전달되어 사용자가 흡입할 수 있다.
가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원을 절연시킬 수 있다. 이는 가연성 열원에서의 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 설명하는 데 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. 다시 말하면, 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 가요성이다. 다시 말하면, 본 명세서에 설명된 종이는 가연성 열원의 원주 주위에 래핑되도록 구부러지거나 형상화될 수 있어, 종이가 가연성 열원의 적어도 일부를 둘러싸게 된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '세라믹 종이'는 세라믹 재료를 포함한 종이를 설명하는 데 사용된다. 다시 말하면, 용어 '세라믹 종이'는 세라믹 재료를 포함하는 섬유의 얇은 매트 또는 시트를 설명하는 데 사용된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '세라믹 종이' 및 '세라믹 섬유 종이'는 상호교환적으로 사용된다.
본 발명의 세라믹 종이는 세라믹 재료의 섬유를 포함한다. 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 충전재 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. 다시 말하면, 몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 비-세라믹 재료의 섬유를 포함하지 않을 수 있다.
세라믹 종이는 입자 세라믹 재료를 포함하는 다른 형태의 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 종이는 하나 초과의 형태의 세라믹 재료, 예를 들어 섬유질 세라믹 재료 및 입자 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. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘유리’는 유리 전이 온도에서 유리 전이를 나타내는 재료를 설명하도록 사용된다. 일반적으로, 용어 ‘유리’는 비정질 또는 비결정질 고체 재료를 설명하도록 본원에서 사용된다. 그러나, 용어 ‘유리’는 결정질 성분 및 비정질 성분을 포함하는 재료를 또한 포함한다. 결정질 및 비정질 성분을 모두 포함하는 유리 재료는 ‘유리-세라믹’ 재료로서 지칭될 수 있다.
본 발명의 유리 재료의 특성은 유리의 형성 방법에 의해 결정될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘유리’는 임의 적합한 방법에 의해 형성된 유리를 포함한다. 유리를 형성하는 적합한 방법은: 멜트 퀀칭(melt quenching); 물리적 증착; 열화학적 및 기계화학적 반응을 포함하는 고상 반응; 졸-겔법과 같은 액상 반응; 방사능 비정질화(radiation amorphisation)와 같은 결정질 고체의 조사; 및가압 비정질화(즉, 고압 작용 하의 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. 다시 말하면, 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 실리케이트 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, 이들 모두는 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 99.99 중량% 미만의 세라믹 종이 재료; 또는 약 95 중량% 미만의 세라믹 종이 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 종이는 약 50 중량% 내지 약 99.99 중량%의 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
세라믹 종이는 비-섬유 재료를 포함할 수 있다. 비-섬유 재료는 물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 적어도 하나의 세라믹 재료 층은 셀룰로스 유도체 결합제를 포함한다. 결합제는 세라믹 재료를 함께 유지하기 위해 일부 세라믹 종이에 사용된다. 결합제의 제공은 또한 세라믹 재료의 기계적 특성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 결합제는 세라믹 종이가 덜 취성이고 더 가요성이도록 할 수 있다. 이는, 유리하게는 적어도 하나의 세라믹 종이 층이 가연성 열원의 적어도 일부분 주위에 래핑될 수 있게 한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “셀룰로스 유도체 결합제”는 셀룰로스 유도체를 포함하는 결합제를 설명하도록 사용된다. 특히, 셀룰로스 유도체 결합제는 셀룰로스의 특정 측기(side group)의 첨가에 의해 형성된 셀룰로스 유도체를 포함할 수 있다.
적합한 셀룰로스 유도체는 카르복시 메틸 셀룰로스(CMC), 히드록시프로필 메틸 셀룰로스(HPMC), 히드록시에틸 메틸 셀룰로스(HEC), 히드록시에틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 에스테르, 및 셀룰로스 에테르를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 셀룰로스 유도체 결합제는 카르복시 메틸 셀룰로스를 포함한다.
셀룰로스 유도체 결합제는 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%의 농도로 액체, 예를 들어 물 내에 분산될 수 있다.
셀룰로스 유도체 결합제를 포함하는 세라믹 종이의 사용은 유리하게는 세라믹 섬유를 함께 유지하고 전술한 유리한 기계적 특성을 제공한다는 것이 밝혀졌다. 또한, 셀룰로스 유도체 결합제를 포함하는 세라믹 종이의 사용은 가연성 열원이 점화되고 연소될 때 불쾌한 냄새를 생성하지 않는다는 것이 밝혀졌다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 임의의 양의 셀룰로스 유도체 결합제를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 적어도 약 0.01 중량%의 셀룰로스 유도체 결합제, 적어도 약 1 중량%의 셀룰로스 유도체 결합제, 적어도 약 5 중량%의 셀룰로스 유도체 결합제, 또는 적어도 약 10 중량%의 셀룰로스 유도체 결합제를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 약 40 중량% 이하의 셀룰로스 유도체 결합제, 약 30 중량% 이하의 셀룰로스 유도체 결합제, 또는 약 15 중량% 이하의 셀룰로스 유도체 결합제를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 약 0.01 중량% 내지 약 40 중량%의 셀룰로스 유도체 결합제를 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.
세라믹 종이는 부가의 수단, 예를 들어 입자 보강에 의해 추가로 보강될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 종이는 카본 블랙의 입자로 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. 다시 말하면, 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; 적어도 약 20 중량%의 비-세라믹 재료; 적어도 약 30 중량%의 비-세라믹 재료; 또는 적어도 약 40 중량%의 비-세라믹 재료; 또는 적어도 약 50 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.
일부 구현예에서, 세라믹 종이는 저 생체 지속성 섬유를 포함할 수 있다. 일부 특정 구현예에서, 세라믹 종이의 섬유 재료는 저 생체 지속성 섬유로 구성될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “생체 지속성(biopersistence)”은 온전한 섬유가 인간의 호흡계의 폐 및 흉막(흉부)에 남아있는 시간의 길이를 지칭한다.
생체 지속성을 측정하기 위한 적합한 단기간 시험은 단기 흡입 실험을 포함한다. 예시적인 단기 흡입 실험은 5일에 대해 하루 당 6시간 동안 주어진 섬유 유형의 알려진 농도에 설치류를 노출시킨 다음 주기적인 희생을 수행하여 폐 섬유 부담을 결정하는 것을 포함한다. 이러한 절차는 문헌[Bernstein, D.M., C. Morscheidt, H.-G. Grimm, P. Thevenaz, and U. Teichert. 1996. Evaluation of soluble fibers using the inhalation biopersistence model, a nine-fiber comparison. Inhalation Toxicol. 8(4):345-385]에 기재되어 있다. 생체 지속성을 측정하는 대안적인 적합한 단기 시험은 식염수 내의 섬유의 공지된 양을 갖는 기관내 주입에 의한 설치류의 투입을 포함하는 기관내 주입 실험 및 주기적인 희생을 포함하여 폐 섬유 부담을 결정한다.
단기 흡입 방법 및 기관내 주입 방법 둘 모두로부터의 결과는 가중된 클리어런스 반감기(WT½) 또는 폐로부터 섬유의 90%를 제거하는 데 필요한 시간(T90)으로서 표현될 수 있다.
1997년 12월 5일 유럽연합 집행위원회 지침 97/69/EC의 Note Q에 제시된 바와 같이, 흡입에 의한 단기 생체 지속성이, 10일 이하의 가중된 반감기 또는, 20 μm보다 긴 섬유가 40일 이하의 가중된 반감기를 갖는 것을 나타내는 기관내 주입에 의한 단기 생체성을 갖는 20 μm보다 긴 섬유를 나타내는 경우, 섬유는 “저 생체 지속성(low biopersistence)”을 갖는 것으로 간주될 수 있거나 “저 생체 지속성(low biopersistent)”인 것으로 간주될 수 있다. 섬유는 또한 지침 97/69/EC을 무시하는 독일에 의해 통지된 미네랄 울(mineral wool)에 관한 국가 규정 상에서 1999년 10월 26일의 유럽 위원회 결정 1999/836/EC의 Note Q2에 제시된 바와 같이, 5 μm의 길이를 갖는 섬유에 대해 2 mg의 미세 현탁액, 3 μm 미만의 직경, 및 3:1(WHO 섬유) 초과의 길이 대 직경 비의 기관내 주입의 반감기가 40일 이하이면 "저 생체 지속성"을 갖는 것으로 간주될 수 있거나 "저 생체 지속성"인 것으로 간주될 수 있다.
저 생체 지속성을 갖는 재료는 메커니즘에 의해 인간의 호흡 기계로부터 제거되거나 배제될 수 있다. 호흡계로부터 재료를 제거하는 하나의 예시적인 메커니즘은 점액 섬모 전달에 의한 것과 같은 물리적 전좌이다. 호흡계로부터 재료를 제거하는 다른 예시적인 메커니즘은 화학적 용해이다. 호흡계의 용매 내의 재료의 용해도가 충분히 높으면, 재료는 "생체 용해성"으로 간주될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 세라믹 종이는 생체 용해성 섬유를 포함할 수 있다. 일부 특정 구현예에서, 세라믹 종이의 섬유 재료는 생체 용해성 섬유로 구성될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘생체 용해성’은 생물학적 시스템에서 가용성인 재료를 설명하는 데 사용되며; 특히, 인간의 호흡계에서 가용성인 재료를 설명하는 데 사용된다. 인간의 호흡계에서의 재료의 생체 용해성은 물에서의 재료의 용해성과 상당히 상이할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 생체 용해성 섬유는 저 생체 지속성 섬유로 간주된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 시험관 내 정적 용해도 시험이 물질의 적어도 0.1 g이 인간의 호흡계의 용매의 100 ml에 용해되는 것을 표시하는 경우, 물질은 생체 용해성인 것으로 간주될 수 있다. 유사하게는, 정적 용해도 시험이 재료의 0.1 g 미만이 인간의 호흡계의 용매의 100 ml에서 용해되는 것을 표시하는 경우, 물질은 생체 불용성인 것으로 간주될 수 있다.
적합한 시험관 내 정적 용해도 시험은 24시간 동안 37℃의 온도에서 적절한 용매에 시험될 물질의 샘플을 노출시키는 것을 포함한다. 24 시간 후, 용해는 용해-유체 조성물 또는 남아 있는 샘플의 중량을 결정함으로써 측정될 수 있다. 예를 들어, 용해 유체의 유도 결합된 플라즈마 분광법을 사용한 원소 분석은 용해 유체 내의 용해된 샘플의 총 질량을 계산하는 데 사용될 수 있다.
시험관 내 정적 용해도 시험에서 인간의 호흡계의 용매로서 사용을 위한 적합한 용매는 공지된 시뮬레이션 폐 유체(SLF)와 같은, 인간의 호흡계의 용제를 위한 생리학적 식염수 용액 및 대용물을 포함한다. 공지된 적합한 SLF는 흡입된 입자가 폐에서의 폐포 및 간질 대식세포에 의한 식균 작용 후에 접촉하게 될 유체와 유사한, 약 4.5의 pH를 갖는 인공 리소좀 유체(ALF), 및 폐 내에 깊은 간질 유체와 유사한, 약 7.4의 pH를 갖는 갬블 용액을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 시험관 내 동적 용해도 시험이 물질이 인간의 호흡계의 용매에서 적어도 150 나노그램/평방 센티미터 시간(ng/cm2hr)의 용해 속도 상수를 나타내는 것을 표시하면 물질은 또한 "생체 용해성"인 것으로 간주될 수 있다.
적합한 시험관 내 동적 용해도 시험은 시험된 물질의 샘플에 걸쳐 적절한 용매를 천천히 유동시키는 것 및 시간이 지남에 따라 섬유의 용해를 측정하는 것을 포함한다. 시험은 샘플의 용해가 장기간에 걸쳐 균일한지를 결정하기 위해, 적어도 3주와 같은 장기간에 걸쳐 수행된다. 보다 상세하게는, 적합한 용매는 그 표면적에 정규화된 섬유의 샘플에 걸쳐 서서히 펌핑되어, 새로운 용액이 항상 샘플에 제시된다. 특정 적합한 시험관 내 동적 용해도 시험은 1000시간의 기간 동안 5 ml/시간의 속도로 시험될 샘플에 걸쳐 적절한 용매를 37℃의 온도에서 유동시키는 것을 포함한다. 용액은 수집되고 섬유 샘플로부터 침출된 요소의 농도에 대해 분석된다. 용액은 샘플의 용해가 시간이 지남에 따라 균일하거나 일정한지를 결정하기 위해, 시험 기간 동안 다수 회, 예컨대 주당 2회 수집된다.
용해는 용해-유체 조성물 또는 남아 있는 샘플의 중량을 결정함으로써 측정될 수 있다. 예를 들어, 용해 유체의 유도 결합된 플라즈마 분광법을 사용한 원소 분석은 특정 시간 간격으로 용해 유체 내의 용해된 샘플의 총 질량을 계산하는 데 사용될 수 있다. 샘플의 표면적 및 용매의 유속이 공지되어 있고, 용침제 농도가 용해 측정값으로부터 결정되므로, 이러한 값은 공지된 방법에 의해 용해 속도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 용해 속도는 나노그램/평방 센티미터 시간(ng/cm²hr)으로 표현될 수 있다.
시험관 내 동적 용해도 시험에서 인간의 호흡계의 용매로서 사용하기 위한 적합한 용매는 시험관 내 정적 용해도 시험에 대해 전술한 바와 같이, 생리학적 식염수 용액 및 SLF를 포함한다.
특정 적합한 시험관 내 동적 용해도 테스트는 문헌[B. D. Law, W. B. Bunn & T. W. Hesterberg (2008) Solubility of Polymeric Organic Fibers and Manmade Vitreous Fibers in Gambles Solution, Inhalation Toxicology, 2:4, 321-339, DOI]에 설명되어 있다: 10.3109/08958379009145261.
생체 용해성 재료는 임의의 적합한 생체 용해성 재료일 수 있다. 적합한 생체 용해성 재료는 알칼리 토류 실리케이트 울 및 고-알루미나 저-실리카 울을 포함한다.
일부 바람직한 구현예에서, 섬유 재료는 알칼리 토류 실리케이트 섬유를 포함한다. 일부 특히 바람직한 구현예에서, 섬유 재료는 본질적으로 알칼리 토류 실리케이트 섬유로 구성된다. 일부 특히 바람직한 구현예에서, 섬유 재료는 알칼리 토류 실리케이트 섬유로 구성된다.
본 발명의 일부 구현예에서, 세라믹 종이는 알칼리 토류 실리케이트 울과 같은, 약 99.99 중량%의 섬유성 알칼리 토류 실리케이트 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 세라믹 종이는 약 50 중량%의 섬유성 알칼리 토류 실리케이트 재료 및 약 99.99 중량%의 섬유성 알칼리 토류 실리케이트 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 세라믹 종이는 약 60 중량%의 이산화 규소 내지 약 70 중량%의 이산화 규소; 약 15 중량%의 산화 칼슘 내지 약 35 중량%의 산화 칼슘; 약 4 중량%의 산화 마그네슘 내지 약 20중량%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.
현재 상업적으로 이용 가능한 생체 용해성 세라믹 섬유를 포함하는 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 재료, plc로부터 이용 가능하다. Final Advanced 재료로부터의 Rescor 300 BL 또는 DL-Thermal로부터의 비-결합제 생체 용해성 섬유 종이와 같은 무결합제 세라믹 종이가 또한 적합할 수 있다. 생체 용해성 섬유; 저 생체 지속성 섬유; 및 이산화 규소, 산화 칼슘, 및 산화 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 일부 결합제 유리 세라믹 종이가 적합할 수 있다. 알칼리 토류 실리케이트 섬유를 포함하는 일부 결합제 유리 세라믹 종이가 적합할 수 있다.
일부 구현예에서, 세라믹 종이는 생체 용해성 섬유 및 저 생체 지속성 섬유 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 생체 용해성 및 저 생체 지속성 중 적어도 하나인 적합한 재료의 예는 이산화 규소, 산화 칼슘, 및 산화 마그네슘을 포함을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 생체 용해성 및 저 생체 지속성 중 적어도 하나인 특히 적합한 재료는 알칼리 토류 실리케이트를 포함한다.
세라믹 종이는 낮은 열전도율을 가질 수 있다. 다시 말하면, 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.
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 기계 가공성을 가질 수 있다. 세라믹 종이는 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 세라믹 종이 층의 형성을 용이하게 하는 기계 가공성을 가질 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘층’은 가연성 열원의 형상과 일반적으로 부합하는 재료 일체를 설명하는 데 사용된다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 열원을 둘러싸도록 배열된 임의의 적합한 유형의 층일 수 있다. 적합한 유형의 층은, 무엇보다도, 래퍼와 코팅을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘코팅’은 열원을 덮고 열원에 부착되는 재료의 층을 설명하도록 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 설명하는 데 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 정상적인 작동 중에 사용자에게 가장 가까운 가연성 열원의 부위에서 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 언커버된 부분은 본원에서 ‘노출된(naked)’ 부분으로서 지칭될 수 있다. 본 발명의 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원의 '노출된' 또는 언커버된 부분을 피복하거나 둘러쌀 수 있도록 제공될 수 있다.
일부 구현예에서, 가연성 열원의 일부는 상류 단부에서 적어도 하나의 추가 층에 의해 둘러쌀 수 있다. 적어도 하나의 추가 층은 궐련지의 층일 수 있다. 이들 구현예에서, 가연성 열원의 상류 부분은 노출된 부분이다. 즉, 가연성 열원의 상류 부분은 적어도 하나의 추가 층에 의해 덮이지 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. 이를 통해 에어로졸 형성 기재의 일체성을 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 6분의 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 mm 또는 적어도 약 0.5 mm일 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 두께는 적어도 약 10 mm 미만 또는 적어도 약 5 mm 미만일 수 있다. 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 약 0.25 mm 내지 약 10 mm 또는 약 0.5 mm 내지 약 5 mm의 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 발명의 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 사용자가 흡입하기 위해 공기가 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인될 수 있는 하나 이상의 공기 흐름 경로를 더 포함한다. 사용자가 에어로졸 발생 물품 상에서 흡인할 때, 공기는 하나 이상의 공기 흐름 경로를 따라 에어로졸 발생 물품 내에 흡인될 수 있다.
사용 시, 하나 이상의 공기 흐름 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 직접적으로 접촉하지 않도록 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 하나 이상의 공기 흐름 경로로부터 격리될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 하나 이상의 공기 흐름 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 직접 접촉하지 않도록 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 하나 이상의 공기 흐름 경로로부터 이격될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 하나 이상의 부분은 섬유 및 입자에 대해 실질적으로 불투과성인 재료로 피복, 코팅 또는 캡슐화될 수 있다. 섬유 및 입자에 대해 실질적으로 불투과성인 재료로 피복, 코팅 또는 캡슐화된 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 하나 이상의 부분은 하나 이상의 공기 흐름 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기에 근접하여 위치될 수 있다. 커버링, 코팅 또는 캡슐화는 하나 이상의 공기 흐름 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기를 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 섬유 및 입자로부터 격리시킬 수 있다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 하나 이상의 부분은 하나 이상의 공기 흐름 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. 종이층은 적층식 종이를 포함할 수 있다. 종이 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 함께 공동-적층될 수 있다. 종이 층은 공기 흐름 경로에 인접한 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 일부분에만 제공될 수 있다.
적어도 하나의 세라믹 종이 층은 실질적으로 내연성일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘내연성’은 가연성 열원의 발화 및 연소 중에 실질적으로 온전한 상태를 유지하는 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 열원이 연소되는 동안 상기 층으로부터 원치 않는 배출물이나 악취가 방출되는 것을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 하나 이상의 불연성, 실질적으로 공기 불투과성 배리어를 더 포함한다. 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 하나 이상의 불연성의 실질적으로 공기 불투과성 배리어는 하나 이상의 공기 흐름 경로로부터 가연성 열원을 격리시켜, 사용 시 하나 이상의 공기 흐름 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 가연성 열원과 직접 접촉하지 않게 된다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘에어로졸 형성 기재’는 가열 시에 휘발성 화합물을 방출할 수 있으며, 에어로졸을 형성할 수 있는 기재를 설명하도록 사용된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재로부터 발생하는 에어로졸은 가시적이거나 비가시적일 수 있고, 증기(예를 들어, 기체 상태인 물질의 입자로, 실온에서는 보통 액체 또는 고체임)뿐만 아니라 기체 및 응축된 증기의 액적을 포함할 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 고체일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 실온에서 액체일 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제 및 가열에 반응하여 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 에어로졸 형성제는 사용 시, 조밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 에어로졸 발생 물품의 작동 온도에서 열적 열화에 실질적으로 내성이 있는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물일 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 널리 공지되어 있으며, 예를 들어 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트 등의 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(tetradecanedioate)와 같은 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 예시적인 에어로졸 형성제는 다가 알코올 또는 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 및 글리세린과 같은 이의 혼합물이다.
가열에 반응하여 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 재료는 식물계 재료의 충전물(charge), 예를 들어 균질화 식물계 재료의 충전물일 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재는 담배; 차, 예를 들어 녹차); 페퍼민트; 라우렐(laurel); 유칼립투스; 바실; 세이지; 버베나; 및 타라곤을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 하나 이상의 식물로부터 유래된 재료를 포함할 수 있다. 식물계 재료는 습윤제, 향미제, 결합제 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 첨가제를 포함할 수 있다. 식물계 재료는 필수적으로는 담배 재료로, 선택적으로는 균질화 담배 재료로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 니코틴이 포함된 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 담배가 포함된 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 필터 플러그 랩에 의해 둘러싸일 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은, 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 배열되고 하나 이상의 공기 흐름 경로로부터 분리된 가연성 열원을 포함한다.
가연성 열원은 가연성 재료로 이루어진 본체를 포함할 수 있다. 가연성 재료의 본체는 실질적으로 일정한 직경을 가질 수 있다. 가연성 재료의 본체는 그의 길이를 따라가며 일정한 직경을 가질 수 있다. 이는, 유리하게는 가연성 열원과 에어로졸 발생 물품의 제조에 연관된 공정을 단순화시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 가연성 재료의 본체는 그의 길이를 따라가며 실질적으로 일정한 직경을 갖는 실질적으로 원통형 본체를 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 가연성 탄소질 열원은 30 가연성 열원의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 35%, 보다 바람직하게는 적어도 약 40%, 가장 바람직하게는 약 45%의 탄소 함량을 갖는다.
본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성 탄소계 열원일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘탄소계 열원’은 주로 탄소로 이루어진 열원을 설명하도록 사용된다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성 탄소계 열원은 가연성 탄소계 열원의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 50%, 바람직하게는 적어도 약 60%, 보다 바람직하게는 적어도 약 70%, 가장 바람직하게는 적어도 약 80%의 탄소 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 가연성 열원은 에어로졸 발생 물품을 통과하는 하나 이상의 공기 흐름 경로와 분리된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘공기 흐름 경로’는 사용자가 흡입할 수 있도록 에어로졸 발생 물품을 통과하여 공기가 흡인될 수 있는 루트를 설명하도록 사용된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘상류’ 및 ‘하류’는 사용자가 에어로졸 발생 물품 상에서 흡인할 때 하나 이상의 공기 흐름 경로를 통해 공기가 흐르는 방향과 관련하여 에어로졸 발생 물품의 구성 요소의 상대적인 방향 및 위치를 설명하도록 사용된다.
가연성 열원을 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 공기 흐름 경로로부터 분리시키면, 사용자가 퍼핑하는 동안 가연성 열원의 연소가 시작되는 것을 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 regime) 하에서 에어로졸 형성 기재의 연소 또는 열분해를 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다. 이는, 에어로졸 발생 물품에 의해 발생된 에어로졸의 성분이 사용자의 퍼핑 습관으로 인해 변하는 것을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
가연성 열원을 하나 이상의 공기 흐름 경로로부터 분리시키면, 가연성 열원의 발화 및 연소 중에 형성된 연소 및 분해 생성물 및 다른 재료가 하나 이상의 공기 흐름 경로를 따라 에어로졸 발생 물품을 통과하여 흡인된 공기에 들어가는 것도 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
본 발명의 분리된 가연성 열원은 블라인드 열원을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '블라인드'는 사용자가 흡입하기 위해 에어로졸 발생 물품을 통과하여 흡인된 공기가 가연성 열원을 따라 공기 흐름 채널을 통과하지 않는 가연성 열원을 설명하도록 사용된다. 이와 같이, 블라인드 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 열 전도는 대부분 전도성 열 전달에 의해 발생한다.
가연성 열원을 통과하는 공기 흐름 채널을 제공하지 않으면, 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 대류성 열 전달이 감소되거나 최소화된다. 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 대류성 열 전달을 감소시키면, 사용자에 의해 퍼핑이 이루어지는 동안 에어로졸 형성 기재의 급격한 온도 변화가 실질적으로 방지되거나 억제될 수 있다. 이는 강력한 퍼핑 체계 하에서 에어로졸 형성 기재의 연소 또는 열분해를 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다. 이는, 에어로졸 발생 물품에 의해 발생된 에어로졸의 성분이 사용자의 퍼핑 습관으로 인해 변하는 것을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다. 이는, 가연성 열원의 발화 및 연소 중에 형성된 연소 및 분해 생성물 및 다른 재료가 에어로졸 발생 물품을 통과하여 하나 이상의 공기 흐름 경로를 따라 흡인된 공기에 들어가는 것도 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
본 발명의 분리된 가연성 열원은 비-블라인드 열원을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '비-블라인드'는 사용자가 흡입하기 위해 에어로졸 발생 물품을 통과하여 흡인된 공기가 열원을 따라, 하나 이상의 공기 흐름 채널을 통과하는 열원을 설명하도록 사용된다. 이와 같이, 비-블라인드 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 열 전달은 대류성 열 전달 및 하나 이상의 공기 흐름 채널을 따라서 이루어지는 대류성 열 전달 모두에 의해 발생할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘공기 흐름 채널’은 사용자가 흡입하기 위해 공기가 하류로 흡인될 수 있는 가연성 열원의 길이를 따라 연장되는 채널을 설명하도록 사용된다. 이와 같이, 본 발명의 에어로졸 발생 물품은 하나 이상의 공기 흐름 채널을 포함하지 않을 수 있다.
가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이에 배치된 하나 이상의 불연성 실질적 공기 불투과성 배리어는 가연성 열원의 근위 단부 및 에어로졸 형성 기재의 원위 단부 중 하나 또는 둘 모두와 접경하는 제1 배리어를 포함할 수 있다. 제1 배리어는 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 공기 흐름 경로로부터 가연성 열원을 분리시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 제1 배리어는 가연성 열원의 발화 또는 연소 도중에 에어로졸 형성 기재가 노출되는 최대 온도를 감소시킬 수 있고, 에어로졸 발생 물품을 사용하는 동안 에어로졸 형성 기재의 열적 열화 또는 연소를 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘불연성’은 연소 또는 발화 도중에 가연성 열원에 의해 도달된 온도에서 실질적으로 불연성인 재료를 설명하도록 사용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘공기 불투과성’은 공기가 통과하는 것을 실질적으로 방지하거나 억제하는 재료를 설명하도록 사용된다.
제1 배리어는 가연성 열원의 근위 단부와 에어로졸 형성 기재의 원위 단부 중 하나 또는 둘 모두와 접경할 수 있다. 제1 배리어는 가연성 열원의 근위 단부 및 에어로졸 형성 기재의 원위 단부 중 하나 또는 둘 모두에 부착되거나 달리 고정될 수 있다.
제1 배리어는 가연성 열원의 근위 면 상에 제공된 제1 배리어 코팅을 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 제1 배리어는 가연성 열원의 적어도 실질적으로 전체 근위 면 상에 제공된 제1 배리어 코팅을 포함할 수 있다. 제1 배리어는 가연성 열원의 전체 근위 면 상에 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 특성 및 성능에 따라, 제1 배리어는 낮은 열 전도성 또는 높은 열 전도성을 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 실시예에서, 제1 배리어는 약 10 μ 내지 약 500 μ의 두께를 가질 수 있다.
제1 배리어는 발화 및 연소 도중에 가연성 열원에 의해 달성된 온도에서 실질적으로 열적으로 안정적이고 불연성인 하나 이상의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 적합한 재료는 당업계에 공지되어 있고, 점토(예를 들어, 벤토나이트 및 카올리나이트 등), 유리, 미네랄, 세라믹 재료, 수지, 금속 및 이들의 조합을 포함하지만, 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 금속이나 합금을 포함하는 경우, 제1 배리어 코팅은 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이에서 열적 연결(thermal link)로서 유리하게 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. 일부 구현예에서, 하나 이상의 공기 유입구는 가연성 열원의 근위 단부 및 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 공기 흐름 경로 내에 흡인될 수 있도록 배열될 수 있다. 이는 사용자가 퍼프하는 동안에 에어로졸 형성 기재의 온도 급등을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
하나 이상의 공기 유입구는 공기가 에어로졸 발생 물품 내에 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 내에 공기를 유입시키기 위한 하나 이상의 개구가 제공될 수 있다. 하나 이상의 개구는, 공기가 에어로졸 형성 기재 내에 흡인될 수 있는 슬릿, 슬롯 또는 기타 적합한 애퍼쳐일 수 있다. 개구의 수, 형상, 크기 및 배열은 양호한 에어로졸 발생 성능을 달성하도록 적합하게 조정될 수 있다.
가연성 열원은 하나 이상의 공기 흐름 채널을 포함할 수 있다. 즉, 가연성 열원은 비-블라인드 열원일 수 있다. 하나 이상의 공기 흐름 채널은 가연성 열원의 길이를 따라 연장될 수 있다. 하나 이상의 공기 흐름 채널은 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 공기 흐름 경로의 일부를 형성할 수 있다.
가연성 열원이 에어로졸 발생 물품 내에 하나 이상의 공기 흐름 채널을 포함하는 경우, 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이에 배치된 하나 이상의 불연성 실질적 공기 불투과성 배리어는 가연성 열원과 가연성 열원의 하나 이상의 공기 흐름 채널 사이에서 제2 배리어를 더 포함할 수 있다.
제2 배리어는 에어로졸 발생 물품의 하나 이상의 공기 흐름 경로로부터 가연성 열원을 분리시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 제2 배리어는 가연성 열원의 발화 또는 연소 도중에 에어로졸 형성 기재가 노출되는 최대 온도를 감소시킬 수 있고, 그에 따라 에어로졸 발생 물품이 사용되는 동안 에어로졸 형성 기재의 열적 열화 또는 연소를 방지하거나 감소시키는 것을 도울 수 있다.
제2 배리어는 가연성 열원에 부착되거나 달리 고정될 수 있다.
제2 배리어는 하나 이상의 공기 흐름 채널의 내부 표면에 제공된 제2 배리어 코팅을 포함할 수 있다. 제2 배리어는 하나 이상의 공기 흐름 채널의 적어도 실질적으로 전체 내부 표면 전체에 제공된 제2 배리어 코팅을 포함할 수 있다. 제2 배리어는 하나 이상의 공기 흐름 채널의 적어도 실질적으로 전체 내부 표면에 제공된 제2 배리어 코팅을 포함할 수 있다.
제2 배리어 코팅은 라이너(liner)를 하나 이상의 공기 흐름 채널로 삽입하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 공기 흐름 경로가 가연성 열원의 내부를 통과하여 연장되는 하나 이상의 공기 흐름 채널을 포함하는 경우, 불연성 실질적 공기 불투과성 중공 튜브가 하나 이상의 공기 흐름 채널 각각의 내에 삽입될 수 있다.
제2배리어는, 유리하게는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 가연성 열원의 발화 및 연소 도중에 형성된 연소 및 분해 생성물이 하나 이상의 공기 흐름 채널을 통해 하류에서 흡인된 공기에 들어가는 것을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다.
에어로졸 발생 물품의 원하는 특성 및 성능에 따라서, 제2 배리어는 낮은 열 전도성을 갖거나 높은 열 전도성을 가질 수 있다. 제2 배리어는 낮은 열 전도성을 가질 수 있다.
제2 배리어의 두께는 양호한 에어로졸 발생 성능을 달성하도록 적합하게 조정될 수 있다. 특정 구현예에서, 제2 배리어는 약 30 μ 내지 약 200 μ의 두께를 가질 수 있다. 일 구현예에서, 제2 배리어는 약 30 μ 내지 약 100 μ의 두께를 갖는다.
제2 배리어는 발화 및 연소 동안에 가연성 열원에 의해 달성된 온도에서 실질적으로 열적으로 안정적이고 불연성인 하나 이상의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 적합한 재료는 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 점토; 산화철, 알루미나, 티타니아, 이산화 규소, 실리카-알루미나, 지르코니아 및 세리아와 같은 금속 산화물; 제올라이트; 인산 지르코늄; 및 다른 세라믹 재료 또는 이들의 조합을 포함하지만, 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 수 있다. 적합한 촉매 성분은, 예를 들어 플래티늄, 팔라듐, 전이금속 및 이들의 산화물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품이 가연성 열원의 하류 단부와 에어로졸 형성 기재의 상류 단부 사이에서 제1 배리어를 포함하고 가연성 열원과 가연성 열원을 따르는 하나 이상의 공기 흐름 채널 사이에서 제2 배리어를 포함하는 경우, 제2 배리어는 제1 배리어와 동일하거나 상이한 재료 또는 재료들로 형성될 수 있다.
제2 배리어가 하나 이상의 공기 흐름 채널의 내부 표면에 제공된 제2 배리어 코팅을 포함하는 경우, 제2 배리어 코팅은 US-A-5,040,551 및 WO-A1-2013120855에 기술된 방법들과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 하나 이상의 공기 흐름 채널의 내부 표면에 도포될 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 가연성 열원의 적어도 근위 부분 및 에어로졸 형성 기재의 원위 부분을 감싸는 하나 이상의 추가 층을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가 층은: 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재에 열을 전달하기 위한 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 감쌀 수 있다. 열 전도 요소는 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재 중 적어도 하나와 직접 접촉될 수 있다. 열 전도 요소는 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재 중 어느 하나와는 직접 접촉되지 않을 수 있다.
열 전도 요소는 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이에 열적 연결을 제공할 수 있다. 열 전도 요소는 실질적으로 내연성일 수 있다.
적합한 열 전도 요소는 금속 포일 래퍼 또는 금속 합금 포일 래퍼를 포함할 수 있다. 금속 포일 래퍼는 알루미늄 포일 래퍼, 스틸 포일 래퍼, 철 포일 래퍼 및 구리 포일 래퍼를 포함할 수 있다. 열 전도 요소는 알루미늄 튜브를 포함할 수 있다.
열 전도 요소에 의해 둘러싸인 가연성 열원의 근위 부분의 길이는 약 2 mm 내지 약 8 mm이거나 약 3 mm 내지 약 5 mm일 수 있다.
열 전도 요소에 의해 외접되지 않는 가연성 열원의 원위 부분의 길이는 약 4 mm 내지 약 15 mm이거나 약 4 mm 내지 약 8 mm일 수 있다.
궐련지의 층은 가연성 열원의 적어도 근위 부분, 에어로졸 형성 기재의 길이, 및 에어로졸 형성 기재의 근위에 배열된 에어로졸 발생 물품의 임의의 다른 구성 요소를 둘러쌀 수 있다. 궐련지의 층은 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러쌀 수 있다. 궐련지의 층이 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 경우, 가연성 열원이 있는 위치에서 궐련지의 층에 천공, 구멍 또는 슬릿과 같은 통기부가 제공되어 공기가 궐련지의 층을 통과하여 가연성 열원까지 유입되도록 할 수 있다. 개구의 수, 형상, 크기 및 위치는 양호한 에어로졸 발생 성능을 달성하도록 적합하게 조정될 수 있다. 궐련지의 층은, 에어로졸 발생 물품이 조립될 때 궐련지의 층의 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재를 파지하여 고정시키도록 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재의 둘레에 꼼꼼하게 래핑될 수 있다.
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. 다시 말하면, 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.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘방사상 외측(radially outer)’ 및 ‘방사상 내측(radially inner)’은 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 축으로부터 에어로졸 발생 물품의 구성 요소의 상대 거리를 나타내도록 사용된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘방사상(radial)’은 에어로졸 발생 물품의 근위 단부와 원위 단부 사이의 방향으로 연장되는 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 축에 수직한 방향을 설명하도록 사용된다.
하나 이상의 추가 층은 방사상 외층일 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 글루와 같이 고온에 대한 내성을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 부가 층이 반경 방향 외부 층인 경우, 하나 이상의 부가 층은 적어도 하나의 세라믹 종이 층의 적어도 일부분 주위를 단단히 래핑될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 가연성 열원과 일체형일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이 용어 ‘일체형’은 외재성 접착제 또는 다른 중간 연결 재료의 도움 없이 가연성 열원과 직접 접촉되고 가연성 열원에 부착되는 층을 설명하도록 사용된다.
몇몇 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 대향 단부들을 갖는 세라믹 종이의 스트립으로부터 형성될 수 있다. 세라믹 종이의 스트립은 스트립의 대향 단부들이 중첩되도록 가연성 열원 주위에 래핑될 수 있다. 스트립의 중첩된 대향 단부들은 접착제나 임의의 다른 적합한 수단을 사용해 서로 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 글루와 같이 고온에 대한 내성을 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 단부들을 갖는 세라믹 종이의 스트립으로부터 형성될 수 있다. 스트립의 대향 단부들이 접경하고 중첩되지 않도록 세라믹 종이의 스트립은 가연성 열원 주위에 래핑될 수 있다. 접착제 층은 스트립의 적어도 대향 단부들에서, 가연성 열원과 마주보는 스트립의 일측에 제공될 수 있다. 접착제 층은 적어도 스트립의 대향 단부들에서 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 및 열 전도 부재 중 적어도 하나를 제공하면, 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이의 전도성 열 전달을 용이하게 할 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 임의의 다른 적합한 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 전도 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 구성 요소는 에어로졸 형성 기재에 인접하게 배열될 수 있다. 하나 이상의 추가 구성 요소는 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 스페이서의 근위 단부에 인접한 마우스피스를 더 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘근위’ 및 ‘원위’는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 구성 요소 또는 구성 요소의 부분의 상대 위치를 설명하도록 사용된다. 에어로졸 발생 물품의 구성 요소의 근위 단부는 에어로졸 발생 물품의 마우스 단부와 가장 가까이 있는 구성 요소의 단부이고, 에어로졸 발생 물품의 구성 요소의 원위 단부는 에어로졸 발생 물품의 마우스 단부로부터 가장 멀리 있는 구성 요소의 단부이다. 일반적으로, 가연성 열원은 에어로졸 발생 물품의 원위 단부에 배열된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태에 따른 에어로졸 발생 물품을 형성하는 방법이 제공된다. 방법은 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 가연성 열원을 배열하는 단계; 및 셀룰로스 유도체 결합제를 포함하는 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 단계는 대향 단부들을 갖는 셀룰로스 유도체 결합제를 포함하는 세라믹 종이의 스트립을 제공하는 단계; 가연성 열원이 적어도 하나의 세라믹 종이 층에 의해 둘러싸이도록 가연성 열원 주위에 스트립을 래핑하는 단계; 스트립의 대향 단부들을 중첩시키는 단계; 및 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 가연성 열원에 고정하기 위해 중첩 단부들을 함께 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
세라믹 종이의 스트립의 중첩 단부들은 임의의 적합한 수단을 사용하여 함께 고정될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 종이의 스트립의 중첩 단부들은 접착제를 사용하여 함께 고정될 수 있다. 적합한 접착제는 고온에 대한 내성을 가져야 하고 실리카 글루를 포함해야 한다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 단계는 대향 단부들을 갖는 셀룰로스 유도체 결합제를 포함하는 세라믹 종이의 스트립을 제공하는 단계; 적어도 각각의 대향 단부들에서 스트립의 한쪽에 접착제 층을 도포하는 단계; 가연성 열원과 마주보는 접착제 층으로 스트립을 배열하는 단계; 가연성 열원의 길이의 적어도 일부가 적어도 하나의 세라믹 종이 층에 의해 둘러싸이도록 가연성 열원 주위에 스트립을 래핑하는 단계; 대향 단부들을 중첩시키지 않고 스트립의 대향 단부들을 접경시키는 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 래핑될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 공동-적층된 종이는 적어도 하나의 세라믹 종이 층이 가연성 열원과 마주보도록 배열될 수 있다. 다시 말하면, 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 부가 층의 반경 방향 내부에 배열될 수 있다. 일부 구현예에서, 공동-적층된 종이는 추가 층이 가연성 열원과 마주보도록 배열될 수 있다.
본 발명은 세라믹 종이에 관한 것이지만, 셀룰로스 유도체 결합제는 에어로졸 발생 물품의 가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 데 사용되는 다른 층 내의 결합제로서 사용될 수 있다. 셀룰로스 유도체 결합제는 임의의 섬유 재료의 층에 사용될 수 있다. 셀룰로스 유도체 결합제는 세라믹 섬유를 포함하는 섬유 재료의 층에 사용될 수 있다.
셀룰로스 유도체 결합제는 섬유 강화 에어로젤의 층에 사용될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘에어로젤’은 개방-셀 발포체를 설명하는 데 사용된다. 에어로젤은 메조다공성(mesoporous)일 수 있다. 용어 ‘메조다공성’은 약 2 nm 내지 약 50 nm 범위의 직경을 갖는 기공을 포함하는 재료를 지칭한다. 에어로젤은 상호 연결 구조체 망을 포함할 수 있고, 상호 연결 구조체 망은 나노구조체일 수 있다. 에어로젤은 약 50% 이상의 다공성을 나타낼 수 있다. 에어로젤은 약 90% 이상의 다공성을 나타낼 수 있다. 에어로젤은 통상의 겔로부터 액체 성분을 제거하여 형성될 수 있다. 통상의 겔은 액체 중에 분산된 고체로 이루어진 반고체 콜로이드성 현탁액을 의미하는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
에어로젤은 일반적으로 매우 낮은 열 전도성을 갖는다. 이론에 구속되고자 하는 것이 아니지만, 에어로젤에서의 전도성 열 전달은 높은 다공성으로 인해 억제되고, 에어로젤에서의 대류성 열 전달은 기공의 작은 직경으로 인해 억제된다. 기공의 작은 직경은 에어로젤을 통과하는 공기의 운동을 제한한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘섬유 강화 에어로젤’은 섬유상 재료로 강화된 에어로젤 매트릭스를 포함하는 복합 재료를 지칭한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 더욱 설명될 것이며, 첨부 도면 중;
도 1은 블라인드 가연성 열원을 포함하는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 제1 구현예의 개략도를 도시한다.
도 2는 물품 내의 제1 위치에서 도 1에 도시된 것과 유사한 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다.
도 3은 물품 내의 제2 위치에서 도 1에 도시된 것과 유사한 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다.
도 4는 물품 내의 제3 위치에서 도 1에 도시된 것과 유사한 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다.
도 5는 물품 내의 제3 위치에서 도 1에 도시된 것과 유사한 추가 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시하며, 에어로졸 발생 물품 중 하나는 생체 용해성 알칼리 토류 실리케이트 섬유를 갖는 세라믹 종이를 포함하며;
도 6은 비-블라인드 가연성 열원을 포함하는 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 mm의 길이를 갖고 탄소질 재료로 이루어진 실질적으로 원통형인 몸체를 포함한다. 가연성 열원(3)은 블라인드 열원이다. 즉, 가연성 열원(3)은 가연성 열원을 통과하여 연장되는 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)로 이루어진 실질적으로 원통형인 플러그를 포함한다.
불연성 실질적 공기 불투과성 배리어(6)는 가연성 열원(3)의 근위 단부와 에어로졸 형성 기재(4)의 원위 단부 사이에 배열된다. 제1 배리어(6)는 알루미늄 포일의 디스크를 포함한다. 제1 배리어(6)는 또한 가연성 열원(3)과 에어로졸 형성 기재(4) 사이에서 가연성 열원(3)의 근위면으로부터 에어로졸 형성 기재(4)의 원위면에 열을 전도하기 위한 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 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 접촉된다.
에어로졸 발생 물품(2)은 에어로졸 형성 기재(4)에 인접하게 배열된 다양한 다른 구성 요소를 포함하며, 이에는: 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)가 포함된다.
에어로졸 발생 물품(2)의 구성 요소는 궐련지의 층(7)에 래핑된다. 궐련지의 층(7)은 열 전도 요소(9)를 둘러싸지만, 열 전도 요소(9)의 원위 단부를 지나 가연성 열원(3)의 원위 부분에 걸쳐서 연장되지 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. 다시 말하면, 세라믹 종이 층(5)은 에어로졸 발생 물품(2)의 원위 단부에서 반경 방향 외부 층이다.
세라믹 종이 층(5)은 약 60중량%의 이산화 규소 내지 약 70중량%의 이산화 규소; 약 16중량%의 산화 칼슘 내지 약 22중량%의 산화 칼슘 및 약 12중량%의 산화 마그네슘 내지 약 19중량%의 산화 마그네슘을 포함한다. 세라믹 종이 층(5)은 또한 산화알루미늄을 포함한다. 세라믹 종이 층(5)은 또한 셀룰로스 유도체 결합제를 포함한다. 셀룰로스 유도체 결합제는 8중량%의 농도로 물에 분산된 CMC를 포함한다.
에어로졸 형성 물품(2) 내에 외부 공기를 흡인시키기 위한 복수의 공기 유입구(8)가 에어로졸 형성 기재(4)에 배열된다. 공기 유입구(8)는 궐련지의 층(7), 및 에어로졸 형성 기재(4)를 둘러싸는 플러그 랩(19)의 하부 층을 통과하는 복수의 천공(perforation)을 포함한다. 공기 유입구(8)는 에어로졸 형성 기재(4)의 원위면과 근위면 사이에 배열된다.
사용자가 에어로졸 발생 물품(2)의 마우스피스(10) 상에서 흡인하면, 공기 유입구(8)를 통해 외부 공기가 에어로졸 발생 물품(2) 내에 흡인될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(2) 내에 흡인된 공기는 공기 유입구(8)로부터 에어로졸 발생 물품(2)의 공기 흐름 경로를 따라 에어로졸 형성 기재(4), 전달 요소(11), 냉각 요소(12) 및 스페이서 요소(13)를 통과하여 마우스피스(10)까지 흐르고, 사용자가 흡입할 수 있도록 마우스피스(10)를 빠져 나가 사용자에게 흘러갈 수 있다. 에어로졸 발생 물품(2)을 통과하는 공기 흐름의 일반적인 방향은 화살표로 표시된다.
사용 중에, 사용자는 라이터와 같은 외부 열원에 가연성 열원(3)을 노출시킴으로써 가연성 열원(3)을 점화시킬 수 있다. 가연성 열원(3)은 점화되어 연소될 수 있고, 열은 열 전도 요소(6)와 열 전도 요소(9)를 통한 전도를 통해 가연성 열원(3)으로부터 에어로졸 형성 기재(4)에 전달될 수 있다. 가열식 에어로졸 형성 기재(4)의 휘발성 구성요소는 증발될 수 있다. 사용자는 에어로졸 발생 물품(2)의 마우스피스(10) 상에서 흡인하여, 외부 공기를 공기 유입구(8)를 통해 에어로졸 발생 물품(2)의 공기 흐름 경로 내에 흡인할 수 있다. 가열된 에어로졸 형성 기재(4)로부터의 증기는 에어로졸 형성 기재(4)를 통과하여 흡인된 공기에 비말동반될 수 있고, 공기와 함께 마우스피스(10)를 향해 흡인될 수 있다. 증기가 마우스피스(10)를 향해 흡인됨에 따라, 증기가 냉각되어 에어로졸을 형성할 수 있다. 에어로졸은 마우스피스(10) 밖으로 흡인될 수 있고, 흡입을 위해 사용자에게 전달될 수 있다.
실질적으로 공기 불투과성인 제1 배리어(6)는 공기가 가연성 열원(3)을 통과하여 에어로졸 형성 기재(4) 내에 흡인되는 것을 억제한다는 것을 이해할 것이다. 이와 같이, 제1 배리어(6)는 가연성 열원(3)으로부터 에어로졸 발생 물품(2)의 공기 흐름 경로를 실질적으로 분리시킨다.
이러한 구현예에서, 세라믹 종이 층(5)은 에어로졸 형성 기재(4)의 원위 단부의 소부분에 걸쳐 연장된다. 그와 같이, 세라믹 종이 층(5)은 공기 유입구(8)로부터 이격된다. 이러한 간격은 에어로졸 발생 물품(2)의 공기 흐름 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 입자에 실질적으로 불투과성인 재료로 코팅될 수 있다. 이는 에어로졸 발생 물품의 공기 흐름 경로를 통해 흡인된 공기가 세라믹 종이 층과 접촉하지 않도록 공기 유입구에 매우 근접한 세라믹 종이 층의 부분을 실질적으로 격리시킬 수 있다.
가연성 열원의 연소 기간에 걸쳐, 가연성 열원 및 도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품(2)과 유사한 다양한 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재의 온도를 알아내기 위한 실험 데이터를 수집하였다. 시험된 에어로졸 발생 물품 각각은 가연성 열원의 길이를 실질적으로 감싸는 상이한 재료의 층을 포함하였다. 실험 2에서, 2 mm 깊이 구멍이 에어로졸 발생 물품에 형성되었고; 구멍 중 2개는 도 1에 도시된 위치 T1 및 T2에서 가연성 열원에 형성되었으며, 구멍 중 하나는 도 1에 도시된 위치 T3에서 에어로졸 형성 기재에 형성되었다. 열전쌍이 각각의 구멍 내에 삽입되어 각각의 위치에서의 온도가 측정될 수 있게 한다. 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 3가지 상이한 위치에서 시간이 지남에 따라 온도를 측정한 실험 측정치의 그래프를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 위치 T1 에 대응하는, 가연성 열원의 원위 단부로부터 2 mm인 위치에서 측정된 온도를 도시한다. 즉, 도 2는 가연성 열원의 원위 단부에서의 온도를 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 위치 T2에 대응하는, 가연성 열원의 원위 단부로부터 5 mm인 위치에서 측정된 온도를 도시한다. 즉, 도 3은 가연성 열원의 길이를 따라 대략 절반 지점에서의 온도를 도시한다.
도 4는 도 1에서의 위치 T3에 대응하는, 가연성 열원의 원위 단부로부터 11 mm인 위치에서 측정된 온도를 도시한다. 즉, 도 4는 에어로졸 형성 기재의 원위 단부에서의 온도를 도시한다.
온도 프로파일의 모두는 에어로졸 발생 물품의 관련 구성 요소 내에 대략 2 mm 깊이로 삽입된 전자 온도 프로브를 사용해 측정하였다.
도 2, 도 3 및 도 4에서, 도면 부호 20이 병기된 "SMAR" 라인은 "노출된" 가연성 열원을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다. 다시 말하면, "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, 21로 병기된 "세라믹 종이 1" 라인은 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 재료, plc.로부터 이용 가능한 Superwool® Plus Fiber이다.
도 2, 도 3 및 도 4에서, 22로 병기된 "세라믹 종이 2" 라인은 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, 23으로 병기된 "유리 종이" 라인은 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.
도 5는 3개의 특정 에어로졸 발생 물품에 대해 전술한 바와 같이 수집된 추가적인 실험 데이터의 그래프를 도시한다. 도 4와 유사하게, 도 5는 도 1에서의 위치 T3 in 도 1에 대응하는 가연성 열원의 원위 단부로부터 11 mm인 위치에서 측정된 에어로졸 형성 가재의 원부 단부에서의 온도를 도시한다. 온도 프로파일은 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재 내에 내에 대략 2 mm 깊이로 삽입된 전자 온도 프로브를 사용하여 다시 측정되었다.
도 5에서, 30으로 병기된 "SMAR" 라인은 "노출된" 가연성 열원을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다. 다시 말하면, "SMAR" 라인(22)은 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 재료의 층이 없는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다.
도 5에서, 31로 병기된 "유리 종이" 라인은 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. 유리 섬유를 포함하는 세라믹 종이는 가연성 열원의 전체 길이에 걸친 가연성 열원의 원위 단부 및 에어로졸 형성 기재의 원위 단부로부터 연장되는 약 1 mm의 두께 및 약 5.5 mm의 길이를 가졌다.
도 5에서, 32로 병기된 “생체 용해성 섬유”라인은 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일을 도시한다. "생체 용해성 섬유" 시험에서 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이는 Morgan Advanced 재료, plc.로부터 이용 가능한 Superwool® Plus Fiber이다. Superwool® Plus 섬유는 생체 용해성 알칼리 토류 실리케이트 섬유를 포함한다. 생체 용해성 섬유를 포함하는 세라믹 종이는 가연성 열원의 전체 길이에 걸친 가연성 열원의 원위 단부 및 에어로졸 형성 기재의 원위 단부로부터 연장되는, 약 0.5 mm의 두께 및 약 5.5 mm의 길이를 가졌다.
놀랍게도, 도 5에 도시된 바와 같이, 생체 용해성 알칼리 토류 실리케이트 섬유를 포함하는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일(32)은 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 재료의 층을 갖지 않는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일(30) 및 200초의 기간 후에 유리 섬유를 포함하는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품의 온도 프로파일(31) 둘 모두보다 약 200초의 시간 기간 후에 더 높은 온도를 표시한다고 밝혀졌다.
이러한 놀라운 결과는 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 유리 섬유를 포함하는 세라믹 종이 층을 갖는 물품에 비해, 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 생체 용해성 알칼리 토류 실리케이트 섬유를 포함하는 세라믹 종이 층을 에어로졸 형성 물품에 제공함으로써 흡연 시간이 증가될 수 있음을 나타낸다.
열원이 점화된 후 에어로졸 발생 물품을 와트만지(Whatmann papers)에 놓고 이의 효과를 관찰함으로써 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품을 시험하였다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품을 약 23℃ ± 3℃ 및 55% ± 5% 상대 습도에서 24시간 동안 컨디셔닝하였다. 조절된 에어로졸 발생 물품은 전기 라이터를 사용하여 점화되어 2분의 기간 동안 연소되게 두었다. 2분 후에, 에어로졸 발생 물품은 Whatmann 종이의 스택 위에 10분의 기간 동안 놓아 두었다. 10분 후, Whatmann 종이를 점검하였다. 가연성 열원의 길이를 실질적으로 둘러싸는 세라믹 종이 층을 갖는 에어로졸 발생 물품이 Whatmann 종이들의 어느 것에도 홀을 생성하지 않았고, 상단 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 6에 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 단부면과 근위 단부면 사이에서 연장되는 통로(116)를 갖는 탄소질 재료의 관형 몸체(115)를 포함한다. 통로(116)는 에어로졸 발생 물품을 통과하는 공기 흐름 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 공기 흐름 경로로부터 이격되어 공기 흐름 경로를 통해 흡인된 공기가 세라믹 종이 층(105)과 접촉하지 않게 한다.
불연성 실질적 공기 불투과성 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)와 달리 제1 배리어(106)는 공기가 통로(116)로부터 에어로졸 형성 기재(104)까지 통과할 수 있도록 통로(116)와 정렬된 애퍼쳐(120)을 포함한다.
불연성 실질적 공기 불투과성 제2 배리어(117)는 통로(116)의 내부 표면에 코팅된다. 제2 배리어(117)는 통로(116)를 통과하는 공기를 가연성 열원(103)과 분리시키고, 가연성 열원의 연소 생성물로부터 분리시킨다.
가연성 열원(103)이 비-블라인드 열원이므로, 에어로졸 발생 물품(102)은 에어로졸 형성 기재(104) 부위에 배열되는 공기 유입구를 포함하지 않는다. 사용자가 에어로졸 발생 물품(102)의 마우스피스 상에서 흡인하면, 외부 공기는 통로(116)를 통과하고 열원(103)을 통과하여 에어로졸 발생 물품(102) 내에 흡인될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(102) 내에 흡인된 공기는 에어로졸 발생 물품(102)의 공기 흐름 경로를 따라 통로(116)를 통과하고 에어로졸 형성 기재(104), 전달 요소, 냉각 요소 및 스페이서 요소를 통과하여 마우스피스까지 흐르고, 사용자가 흡입할 수 있도록 마우스피스를 빠져 나가 사용자에게 흘러갈 수 있다. 에어로졸 발생 물품(102)을 통과하는 공기 흐름의 일반적인 방향은 화살표로 표시된다.
일부 구현예에서, 가연성 열원을 통과하는 공기 통로 외에도 다른 공기 유입구가 에어로졸 발생 물품에 제공될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
전술한 특정 구현예는 본 발명을 예시하고자 하는 것이다. 그러나, 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주를 이탈하지 않고 다른 구현예들이 이루어질 수 있고, 상술한 특정 구현예들이 본 발명을 한정하고자 의도된 것이 아님을 이해해야 한다.

Claims (13)

  1. 에어로졸 발생 물품으로서:
    에어로졸 형성 기재;
    가연성 열원;
    상기 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 적어도 하나의 세라믹 종이 층;
    을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 셀룰로스 유도체 결합제를 포함하고,
    상기 세라믹 종이는:
    생체 용해성 섬유;
    저 생체 지속성 섬유; 및
    이산화 규소, 산화 칼슘, 및 산화 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 섬유;
    중 적어도 하나를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 약 40 중량% 이하의 셀룰로스 유도체 결합제를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 종이는 알칼리 토류 실리케이트를 포함하는 섬유를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자가 흡입하기 위해 공기가 상기 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인될 수 있는 하나 이상의 공기 흐름 경로를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가연성 열원과 상기 에어로졸 형성 기재 사이에 하나 이상의 불연성, 실질적으로 공기 불투과성 배리어를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가연성 열원과 상기 에어로졸 형성 기재 사이의 불연성, 실질적으로 공기 불투과성 배리어는 상기 가연성 열원의 근위 단부 및 상기 에어로졸 형성 기재의 원위 단부 중 하나 또는 둘 모두와 접경한 제1 배리어를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 사용 시, 상기 하나 이상의 공기 흐름 경로를 따라 상기 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기가 상기 적어도 하나의 세라믹 종이 층과 직접 접촉하지 않도록 상기 하나 이상의 공기 흐름 경로로부터 격리되는, 에어로졸 발생 물품.
  8. 제1항 내지 제7항에 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.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 종이는 적어도 약 50 중량%의 세라믹 재료를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세라믹 종이 층은 약 0.5 mm 내지 약 5 mm의 두께를 가지는, 에어로졸 발생 물품.
  11. 제1항 내지 제10항에 따른 에어로졸 발생 물품을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 가연성 열원을 배치하는 단계; 및
    셀룰로스 유도체 결합제를 포함하는 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 상기 가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 단계;를 포함하는, 에어로졸 발생 물품의 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 상기 가연성 열원의 길이의 적어도 일부분을 둘러싸는 단계는:
    대향 단부들을 갖는 셀룰로스 유도체 결합제를 포함하는 스트립 세라믹 종이를 제공하는 단계;
    상기 가연성 열원이 적어도 하나의 세라믹 종이 층에 의해 둘러싸이도록 상기 가연성 열원 주위에 스트립을 래핑하는 단계;
    상기 스트립의 상기 대향 단부들을 중첩시키는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 세라믹 종이 층을 가연성 열원에 고정하기 위해 중첩 단부들을 함께 고정하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 물품의 형성 방법.
  13. 제11항에 있어서, 적어도 하나의 세라믹 종이 층으로 상기 가연성 열원의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 단계는:
    대향 단부들을 갖는 셀룰로스 유도체 결합제를 포함하는 스트립 세라믹 종이를 제공하는 단계;
    적어도 각각의 대향 단부들에서 상기 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 단부들을 중첩시키지 않고 스트립의 대향 단부들을 접경시키는 단계; 및
    접착제 층으로 가연성 열원에 스트립을 고정시키는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 물품의 형성 방법.
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