KR20200085304A - 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판, 및 비연소형 향미 흡인기 - Google Patents

비연소형 향미 흡인기용 회로 기판, 및 비연소형 향미 흡인기 Download PDF

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Abstract

비연소형 향미 흡인기용 회로 기판은, 기재와, 기재 위에 인쇄된 도전성 잉크 패턴을 가진다. 기재는 종이를 포함한다. 이 종이는, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 상기 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서, 실온부터 290℃의 온도까지에서의 중량 감소율이, 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 20% 미만인 특성을 가진다.

Description

비연소형 향미 흡인기용 회로 기판, 및 비연소형 향미 흡인기
본 발명은, 연소하는 일없이 향미 성분을 맛보는 비연소형 향미 흡인기와, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판에 관한 것이다.
시가렛 대신, 담배 등의 향미원이나 에어로졸원을 히터에 의해 기화 또는 무화하는 것에 의해 발생한 흡인 성분을 맛보는 전자 시가렛과 같은 비연소형 향미 흡인기가 제안되어 있다(하기의 특허문헌 1~7). 비연소형 향미 흡인기는, 향미원 및/또는 에어로졸원을 기화 또는 무화시키는 히터, 히터에 전력을 공급하는 전원, 히터나 전원을 제어하는 제어 회로를 구비한다.
특허문헌 1~5에 기재된 히터는, 전기 절연 기체에 인쇄된 전기 도체를 포함하는 회로 기판을 구비한다. 특허문헌 1에서는, 전기 절연 기체(基體)는, 예를 들면, MICA와 같은 세라믹, 유리, 또는 종이와 같은 전기 절연 재료를 포함할 수 있다고 되어 있다.
특허문헌 1: 국제 공개 제2011/050964호 특허문헌 2: 미국 특허 제2014/0060554호 명세서 특허문헌 3: 국제 공개 제2016/166661호 특허문헌 4: 국제 공개 제2016/007516호 특허문헌 5: 국제 공개 제2017/005471호 특허문헌 6: 국제 공개 제2015/035510호 특허문헌 7: 일본 특개 2016-190071호
제1 특징은, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판으로서, 기재(基材)와, 상기 기재 위에 인쇄된 도전성 잉크 패턴을 가지며, 상기 기재는 종이를 포함하고, 상기 종이는, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 상기 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서, 실온부터 290℃의 온도까지에서의 중량 감소율이, 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 20% 미만인 특성을 가지는 것을 요지로 한다.
제2 특징은, 제1 특징에서의 회로 기판으로서, 상기 종이의, 상기 도전성 잉크 패턴이 인쇄되는 측(側)의 표면은, 평활(平滑) 처리되어 있는 것을 요지로 한다.
제3 특징은, 제1 특징 또는 제2 특징에서의 회로 기판으로서, 도전성 잉크 패턴이 인쇄되는 면의 베크 평활도는, 1.6초 이상인 것을 요지로 한다.
제4 특징은, 제1 특징 내지 제3 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판으로서, 상기 도전성 잉크 패턴은, 상기 종이의 표면에 포함되는 중간층 위에 형성되어 있는 것을 요지로 한다.
제5 특징은, 제4 특징에서의 회로 기판으로서, 상기 중간층은, 셀룰로오스 나노파이버를 포함하는 층에 의해 구성되는 것을 요지로 한다.
제6 특징은, 제5 특징에서의 회로 기판으로서, 상기 중간층은, 실리카 및 탄산칼슘 중 적어도 한쪽을 더 포함하는 것을 요지로 한다.
제7 특징은, 제4 특징 내지 제6 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판으로서, 상기 중간층은, 복수의 개공(開孔)을 가지는 것을 요지로 한다.
제8 특징은, 제1 특징 내지 제7 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판으로서, 상기 회로 기판은, 히터 회로를 포함하는 것을 요지로 한다.
제9 특징은, 제1 특징 내지 제8 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판으로서, 상기 도전성 잉크 패턴은, 400℃ 이상의 온도에서 전기적으로 단선되도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제10 특징은, 제9 특징에서의 회로 기판으로서, 상기 도전성 잉크 패턴은, 상기 조건하에서 상기 종이의 중량 감소율이 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 90%에 달하는 온도보다 낮은 온도에서 단선되도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제11 특징은, 제1 특징 내지 제10 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판으로서, 상기 도전성 잉크 패턴의 표면에 형성된 코팅층을 가지며, 상기 코팅층은, 290℃ 이하의 융점 또는 졸겔(Sol-gel) 전이 온도를 가지는 재료와, 상기 재료 내에 첨가된 향료를 포함하는 것을 요지로 한다.
제12 특징은, 제1 특징 내지 제11 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판으로서, 상기 기재는, 글리세린에 대해 1%보다 큰 흡액률(吸液率)을 가지는 것을 요지로 한다.
제13 특징은, 에너지의 부여에 의해 기화 또는 무화되는 액상(液狀)의 흡인 성분원을 포함하는 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판으로서, 기재와, 상기 기재 위에 인쇄된 도전성 잉크 패턴을 가지고, 상기 기재는 종이를 포함하며, 상기 종이는, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 상기 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서, 실온부터 상기 흡인 성분원의 끓는 점까지에서의 중량 감소율이, 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 20% 미만인 특성을 가지는 것을 요지로 한다.
제14 특징은, 제13 특징에서의 회로 기판으로서, 상기 회로 기판은, 히터 회로를 포함하는 것을 요지로 한다.
제15 특징은, 제13 특징 또는 제14 특징에서의 회로 기판으로서, 상기 도전성 잉크 패턴은, 상기 흡인 성분원보다 높은 온도, 또 상기 조건하에서 상기 종이의 중량 감소율이 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 90%에 달하는 온도보다 낮은 온도에서, 단선되도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제16 특징은, 제13 특징 내지 제15 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판으로서, 상기 도전성 잉크 패턴의 표면에 형성된 코팅층을 가지며, 상기 코팅층은, 상기 흡인 성분원의 끓는 점 이하의 융점 또는 졸겔(Sol-gel) 전이 온도를 가지는 재료와, 상기 재료 내에 첨가된 향료를 포함하는 것을 요지로 한다.
제17 특징은, 제13 특징 내지 제16 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판으로서, 상기 기재는, 상기 흡인 성분원에 대해 1%보다 큰 흡액률을 가지는 것을 요지로 한다.
제18 특징은, 제1 특징 내지 제17 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판으로서, 상기 도전성 잉크 패턴은, 도전성 재료와 유전성(誘電性) 재료를 포함한다.
제19 특징은, 제18 특징에서의 회로 기판으로서, 상기 도전성 재료는, 도전성 금속, 도전성 세라믹스, 탄소재료 및 도전성 폴리머 중 적어도 하나에서 선택되며, 상기 유전성 재료는, 세라믹, 천연 고분자, 합성 고분자 및 계면 활성제 중 적어도 하나에서 선택되는 것을 요지로 한다.
제20 특징은, 제1 특징 내지 제19 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판으로서, 상기 도전성 잉크 패턴을 형성하기 위한 잉크의 점도는, 1mPa·s부터 300Pa·s의 범위에 있는 것을 요지로 한다.
제21 특징은, 제1 특징 내지 제20 특징 중 어느 하나에서의 회로 기판과, 에너지의 부여에 의해 기화 또는 무화되는 액상의 흡인 성분원을 포함하는 비연소형 향미 흡인기를 요지로 한다.
제22 특징은, 제21 특징에서의 비연소형 향미 흡인기로서, 상기 회로 기판은, 상기 흡인 성분원을 기화 또는 무화 가능하게 구성된 히터 회로를 포함하는 것을 요지로 한다.
제23 특징은, 제21 특징 또는 제22 특징에서의 비연소형 향미 흡인기로서, 상기 회로 기판의 상기 기재는, 사용시에 상기 흡인 성분원을 흡액 가능하게 배치되어 있는 것을 요지로 한다.
도 1은, 일 실시형태에 따른 향미 흡인기용 회로 기판의 모식적 평면도이다.
도 2는, 일 실시형태에 따른 회로 기판의 모식적 단면도이다.
도 3은, 회로 기판을 구성하는 기재의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는, 인쇄 적성(適性)의 실험에 사용된 도전성 잉크 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5는, 향미 흡인기의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은, 향미 흡인기의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
이하에서, 실시형태에 관해 설명한다. 또한, 이하의 도면의 기재에서, 동일 또는 유사한 부분에는, 동일 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 단, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 다른 경우가 있는 것에 유의해야 한다.
따라서, 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작해서 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호 간에서도 서로의 치수 관계나 비율이 다른 부분이 포함되는 경우가 있는 것은 물론이다.
[개시의 개요]
기재 위에 도전성 잉크 패턴을 인쇄하는 것에 의해 전기 회로를 형성하는 연구 개발이 행해지고 있다. 일반적인 기재로서는 필름이나 세라믹을 들 수 있다. 기재로서의 종이는, 내열성의 관점에서 그다지 이용되고 있지 않다.
일 태양(態樣)에 의하면, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판은, 기재와, 기재 위에 인쇄된 도전성 잉크 패턴을 가진다. 기재는 종이를 포함한다. 이 종이는, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 상기 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서, 실온부터 290℃의 온도까지에서의 중량 감소율이, 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 20% 미만인 특성을 가진다.
이에 의해, 기재를 구성하는 종이의 중량은, 실온부터 290℃의 온도 범위에서 그다지 감소하지 않는다. 기재를 구성하는 종이에 흡수되는 액체가 대체로 290℃ 이하의 온도에서 완전히는 증발(기화)하지 않는 화합물로 주로 구성되는 경우, 이 종이에 해당 액체가 충분히 포함된 상태를 담보할 수 있다. 여기서, 일반적인 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판은, 대체로 290℃ 부근의 온도 이하에서 사용되는 것이 많다. 따라서, 상술한 특성을 가지는 종이를 기재로써 이용함으로써, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판으로서의 내열성을 확보할 수 있다.
특히, 전자 시가렛과 같은 비연소형 향미 흡인기는 글리세린을 포함하는 것이 많다. 글리세린은 사용시에 기화되기 때문에, 글리세린의 끓는 점인 290℃까지 승온시킬 수 있다. 이 경우라도, 회로 기판을 구성하는 종이가, 액체, 즉 글리세린을 흡수 보지(保持)하고 있는 한, 종이의 온도가 290℃ 이하로 유지된다. 따라서, 상술한 특성을 가지는 종이를 기재로써 이용함으로써, 특히 글리세린을 포함하는 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판으로서의 내열성을 확보할 수 있다.
다른 태양에 의하면, 에너지의 부여에 의해 기화 또는 무화되는 액상의 흡인 성분원을 포함하는 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판은, 기재와, 기재 위에 인쇄된 도전성 잉크 패턴을 가진다. 기재는 종이를 포함한다. 이 종이는, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 상기 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서, 실온부터 상기 흡인 성분원의 끓는 점까지에서의 중량 감소율이, 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 20% 미만인 특성을 가진다.
이에 의해, 기재를 구성하는 종이의 중량은, 실온부터 흡인 성분원의 끓는 점까지의 온도의 범위에서 그다지 감소하지 않는다. 바꿔 말하면, 이 종이는, 실온부터 흡인 성분원의 끓는 점까지의 온도 범위에서, 액상의 흡인 성분원을 충분히 포함한 상태가 된다. 따라서, 회로 기판을 구성하는 종이는, 액상의 흡인 성분원을 흡수 보지하고 있는 한, 종이의 온도는 해당 끓는 점의 온도 이하로 유지된다. 따라서, 상술한 특성을 가지는 종이를 기판으로써 이용함으로써, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판으로서의 내열성을 확보할 수 있다.
[제1 실시형태]
(비연소형 향미 흡인기용 회로 기판)
도 1은, 일 실시형태에 따른 향미 흡인기용 회로 기판의 모식적 평면도이다. 도 2는, 일 실시형태에 따른 회로 기판의 모식적 단면도이다.
향미 흡인기는, 후술하는 바와 같이, 연소를 수반하지 않고 흡인 성분(향끽미 성분)을 흡인하기 위한 비연소형의 향미 흡인기여도 된다. 이러한 향미 흡인기는, 에너지의 부여에 의해 기화 또는 무화되는 액상의 흡인 성분원을 포함하고 있어도 된다. 흡인 성분원은, 예를 들면 히터에 의해 열에너지가 부여되는 것에 의해 기화 또는 무화된다. 기화 또는 무화된 흡인 성분은, 유저에 의해 흡인된다.
흡인 성분원은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 글리세린을 포함하고 있어도 된다. 또한, 흡인 성분원은, 예를 들면 글리세린과 물의 혼합물을 포함하고 있어도 된다. 여기서, 글리세린의 끓는 점은 약 290℃이며, 글리세린의 20℃에서의 리퀴드 점도는 1410mPa·s이다. 따라서, 흡인 성분원은, 전형적으로는, 100℃~290℃의 범위에서 기화하는 것이다. 또한, 100~290℃의 온도 범위에서는, 흡인 성분원의 리퀴드 점도는 1410mPa·s 이하가 된다. 하기 실시형태의 회로 기판은, 이러한 흡인 성분원을 사용하는 향미 흡인기에 특히 적합한 것이다.
회로 기판(200)은, 기재(210)와, 기재(210) 위에 인쇄된 도전성 잉크 패턴(230)을 가진다. 도전성 잉크 패턴(230)은, 전기 회로를 구성하는 패턴이다. 회로 기판(200)은, 향미 흡인기의 동작을 제어하는 제어 회로로써 이용되는 것이어도 되고, 흡인 성분원에 열에너지를 부여하는 히터 회로로서 이용되는 것이어도 된다.
도전성 잉크 패턴(230)은, 적어도 도전성 재료를 포함하는 도전성 페이스트(paste)에 의해 구성된다. 도전성 재료는, 도전성 금속, 도전성 세라믹스, 탄소재료 및 도전성 폴리머 중 적어도 하나에서 선택된다. 도전성 금속은, 예를 들면, Ag, Al, Ni, Pt, Au, Cu, W에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하고 있어도 된다. 탄소재료는, 예를 들면, 그래핀, 카본 나노튜브, 그래파이트, 활성탄, 아세틸렌 블랙(acetylene black), 케천 블랙(Ketjen black)에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하고 있어도 된다. 도전성 폴리머는, 예를 들면, 폴리티오펜(poythiophene), 폴리스티렌설폰산(polystyrenesulfonic acid), 올리고티오펜(oligothiophene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline)에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하고 있어도 된다. 도전성 잉크 패턴(230)은, 예를 들면 스크린 인쇄, 스크린 오프셋 인쇄, 잉크젯 인쇄, 플렉서(flexographic) 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 오프셋 인쇄에 의해, 기재(210) 위에 형성할 수 있다. 실온에서의 잉크 점도는 1mPa·s부터 300Pa·s의 범위에 있는 것이 바람직하다. 잉크 패턴이 두꺼운 스크린 인쇄 혹은 스크린 오프셋 인쇄가 특히 바람직하고, 이 경우, 실온에서의 점도는 스크린 인쇄에 적합한 1Pa·s부터 300Pa·s의 범위에 있는 것이 바람직하다.
도전성 잉크 패턴(230)은, 필요에 따라, 유전성 재료를 더 포함하고 있어도 된다. 유전성 재료는, 세라믹, 천연 고분자, 합성 고분자 또는 계면 활성제에서 선택되는 것이 바람직하다. 이 세라믹은, 예를 들면, 티탄산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 산화알루미늄, 산화마그네슘 및 산화칼슘에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하고 있어도 된다. 천연 고분자는, 예를 들면, 셀룰로오스계, 다당류계, 아크릴계, 글리콜계, 펙틴(pectin)계, 키토산(chitosan) 및 키틴(chitin)에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하고 있어도 된다.
도전성 잉크 패턴(230)에 포함되는 유전성 재료는, 예를 들면 티탄산바륨이어도 된다. 이 경우, 도전성 잉크 패턴(230) 전체에 대한 유전성 재료의 첨가량은, 10~50 중량%의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 도전성 잉크 패턴(230)은, 소량의 톨루엔 등의 희석제를 포함하고 있어도 된다. 도전성 페이스트 전체에 대한 톨루엔의 첨가율은, 바람직하게는 0~5 중량%, 더 바람직하게는 0~10 중량%의 범위이다.
도전성 잉크 패턴(230)이 유전성 재료를 포함하는 것에 의해, 도전성 잉크 패턴(230)의 전기 저항값을 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 회로 기판(200)을 히터 회로로서 적합하게 이용할 수 있다. 특히, 회로 기판(200)을 소형, 또 휴대형의 비연소형 향미 흡인기에 적용하는 것을 고려하면, 소형 히터 회로로 비교적 높은 전기 저항값을 실현할 필요가 있다. 상술한 바와 같이, 도전성 잉크 패턴(230)이 유전성 재료를 포함하는 것에 의해, 도전성 잉크 패턴의 전기 저항값을 증대시켜, 소형 히터 회로여도 발열량을 증대시킬 수 있다.
히터 회로의 비연소형 향미 흡인기로의 적용을 고려하면, 히터 회로의 전기 저항값은, 바람직하게는 0.01~10Ω, 더 바람직하게는 0.1~1Ω이다.
히터 회로의 전기 저항값이 동일하고, 각각의 도전성 잉크 패턴을 흐르는 전류가 동일하면, 가는 패턴으로 또, 전기 저항이 높은 재료로 구성된 도전성 잉크 패턴 쪽이, 단위전력량당 발열량을 증대시킬 수 있어, 효율적인 에어로졸의 기화 또는 무화를 일으키기 쉽다. 또한, 도전성 잉크 패턴은, 전기 저항을 억제함으로써 두껍게 할 수 있기 때문에, 에어로졸의 기화 및 무화에 걱정되는 과전류에 의한 단선을 방지할 수 있다.
도전성 잉크 패턴은 연속성을 가지고 있으면 형상은 상관없다. 단, 회로 기판(200)을 접거나 구부리거나 할 때에 배선이 단선 되지 않도록, 도전성 잉크 패턴으로의 응력을 분산 가능한 형상, 예를 들면, 파선(波線)이나 소용돌이와 같은 곡선 형상인 것이 바람직하다.
회로 기판(200)을 구성하는 기재(210)는 종이를 포함한다. 종이는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 여과지나 글라신지에 의해 구성되어 있어도 된다. 기재(210)가 종이를 포함하기 때문에, 경량 또 얇은 회로 기판(200)을 구성할 수 있다. 또한, 회로 기판(200)을 둥글게 말거나, 절곡(折曲)하거나 할 수 있기 때문에, 예를 들면 소형, 또 휴대형의 향미 흡인기 내에, 회로 기판(200)을 용이하게 탑재할 수도 있다.
본 실시형태에서는, 도전성 잉크 패턴(230)은, 종이의 표면에 마련된 중간층(220) 위에 형성되어 있다. 여기서, 「중간층」은, 종이 본래의 원료를 구성하는 층과, 도전성 잉크 패턴(230)과의 사이에 존재하는 층을 의미하는 것이며, 중간층(220)의 일부는 도전성 잉크 패턴(230)이 존재하지 않는 부분에서 외부로 노출하고 있어도 된다.
중간층(220)은, 예를 들면, 실리카, 탄산칼슘 및 셀룰로오스 나노파이버 중 적어도 하나를 포함하는 층에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 중간층(220)은, 실리카, 탄산칼슘 및 셀룰로오스 나노파이버를 포함하는 층에 의해 구성된다.
상기 예 대신에, 중간층(220)은, 기재(210)로서의 종이의 표면에 첩합(貼合)된 플라스틱 필름, 고무 또는 유리와 같은 재료에 의해 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 중간층은, 복수의 개공을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 개공의 사이즈는, 3.0×104㎛2이상, 1.0×105㎛2이하이며, 개공률은, 10%~50%의 범위 내인 것이 바람직하다.
회로 기판(200)은, 필요에 따라, 도전성 잉크 패턴(230)을 덮는 코팅층(240)을 가지고 있어도 된다. 코팅층(240)은, 흡인 성분원의 끓는 점 이하, 예를 들면 70℃ 이상 290℃ 이하의 융점 또는 졸겔(Sol-gel) 전이 온도를 가지는 열 응답 재료와, 해당 열 응답 재료 내에 첨가된 향료를 포함하고 있어도 된다. 열 응답 재료는, 예를 들면 70~100℃의 융점을 가지는 왁스(wax)여도 된다. 향료는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 시트랄(citral)을 사용할 수 있다.
열 응답 재료는, 가열에 의해 용융하여, 향료를 대기 중으로 방출한다. 이에 의해, 회로 기판, 예를 들면 히터 회로의 사용시에, 향료가 대기 중으로 방출되고, 유저에게 향료를 느끼게 할 수 있다. 특히, 열 응답 재료의 융점 또는 졸겔(Sol-gel) 전이 온도가 흡인 성분원의 끓는 점 이하인 경우, 흡인 성분원이 무화 또는 기화하기 전에, 열 응답 재료로부터 향료를 방출할 수 있다.
코팅층(240)은, 상술한 열 응답 재료를 덮는 다른 코팅 재료를 더 가지고 있어도 된다. 코팅 재료는, 상술한 열 응답 재료의 융점 또는 졸겔(Sol-gel) 전이 온도보다 낮은 융점 또는 졸겔(Sol-gel) 전이 온도를 가지는 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 코팅 재료는, 예를 들면, 60~70℃의 융점을 가지는 왁스여도 된다. 향료를 포함하는 열 응답 재료를 코팅 재료로 덮는 것에 의해, 회로 기판(200)의 비사용시에, 향료가 대기 중으로 휘발하는 것을 억제할 수 있다.
(기재의 특성)
본 실시형태에 따른 기재(210)로서의 종이의 특성에 관하여 설명한다. 도 3은, 실시예에 따른 종이와, 참고예로서의 셀룰로오스의 열중량(熱重量) 측정의 결과를 나타내고 있다. 열중량 측정은, 예를 들면 시차열(示差熱) 열중량 장치에 의해 실시할 수 있다.
실시예 1에 따른 종이는, 실질적으로 100%의 셀룰로오스를 포함하는 글라신지이다. 실시예 2에 따른 종이는, 73%의 셀룰로오스를 포함하는 담배용 권지(卷紙)이다. 이들 종이와 셀룰로오스에 대해, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서 열중량 측정을 실시했다. 더 구체적으로는, 우선, 25℃부터 10℃/분의 비율로 50℃까지 승온시키고, 50℃로 30분간 유지했다. 그 다음에, 다시 10℃/분의 비율로 900℃까지 온도를 상승시켰다. 그 다음에, 900℃로 1분간 유지했다.
도 3에 나타내는 그래프의 가로축은 온도를 나타내고 있다. 그래프의 세로축은, 샘플(종이 또는 셀룰로오스)의 중량 변화(TG(%))를 나타내고 있다. 음의 TG 값은, 샘플의 중량이 감소하고 있는 것을 나타내고 있다, 유리의 세로축에서, 「0%」는, 샘플의 중량이 변화하고 있지 않은 것을 의미한다. 또한, 그래프의 세로축에서, 「－100%」는, 샘플의 중량이 0이 되는 것을 의미한다.
상술한 바와 같이, 흡인 성분원은, 전형적으로는 100℃~290℃의 범위에서 기화하는 것이다. 따라서, 비연소형 향미 흡인기에 적용되는 회로 기판(200)은, 적어도 290℃ 이하의 온도 범위에서 충분한 내열성을 가지는 것이 바람직하다.
이러한 관점에서, 기재(210)를 구성하는 종이는, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서, 실온부터 290℃의 온도까지에서의 중량 감소율이, 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 20% 미만, 바람직하게는 18% 미만, 더 바람직하게는 15% 미만인 특성을 가진다.
더 바람직하게는, 기재(210)를 구성하는 종이는, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서, 실온부터 흡인 성분원의 끓는 점까지에서의 중량 감소율이, 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 20% 미만, 바람직하게는 18% 미만, 더 바람직하게는 15% 미만인 특성을 가진다.
도 3에 나타내는 그래프를 참조하면, 실시예 1에 따른 종이(글라신지)에서는, 실온부터 290℃의 온도까지에서의 중량 감소율이 15% 미만이다. 따라서, 실시예 1에 따른 종이는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판(200)을 구성하는 기재(210)로서 적합하게 이용된다.
실시예 2에 따른 종이에서는, 실온부터 280℃ 정도의 온도까지에서의 중량 감소율이 20%가 된다. 따라서, 실시예 2에 따른 종이는, 280℃ 이하의 끓는 점을 가지는 흡인 성분원을 사용하는 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판(200)을 구성하는 기재(210)로서 사용할 수 있다.
여기서, 셀룰로오스 자체의 열중량 측정 결과를 보면, 셀룰로오스의 중량이 감소하기 시작하는 온도는, 실시예에 따른 종이의 온도보다 높다. 따라서, 셀룰로오스를 많이 포함하는 종이쪽이, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판(200)을 구성하는 기재(210)로 적합하다는 것을 추측할 수 있다. 바람직하게는, 종이는, 50~100 중량%의 셀룰로오스를 포함하는 것이 바람직하다.
회로 기판(200)에 형성된 도전성 잉크 패턴(230)은, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서 기재(종이)의 중량 감소율이 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 90%, 바람직하게는 80%에 달하는 온도보다 낮은 온도에서 단선(斷線)되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기재(210)로서의 종이가 타기 전에, 도전성 잉크 패턴이 단선되기 때문에, 회로 기판, 특히 히터 회로의 안전성을 높일 수 있다.
회로 기판(200)에 형성된 도전성 잉크 패턴(230)은, 예를 들면 400℃ 이상의 온도에서 전기적으로 단선되도록 구성되어 있어도 된다.
(기재의 흡액(吸液) 특성)
회로 기판(200)은, 흡인 성분원, 예를 들면 글리세린을 흡액 가능한 종이로 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 기재(210)를 구성하는 종이는, 흡인 성분원, 특히 글리세린에 대해 바람직하게는 1%, 더 바람직하게는 10%, 더욱 바람직하게는 15%보다 큰 흡액률을 가진다. 이에 의해, 회로 기판(200)은, 향미 흡인기 내의 흡인 성분원을 흡수 보지할 수 있다. 따라서, 회로 기판(200)의 내열성이 더 향상된다.
또한, 후술하는 바와 같이, 회로 기판(200)은, 흡인 성분원을 흡액하면서, 흡액한 흡인 성분원을 기화 또는 무화하는 히터 회로로써 이용할 수 있다. 이 경우에는, 회로 기판(200)은, 흡인 성분원을 흡액하면서, 흡액한 흡인 성분원을 기화 또는 무화하는 히터 회로로서 적합하게 이용할 수 있다.
이하의 표 1은, 기재를 구성하는 재료와, 글리세린에 대한 흡액률을 나타내고 있다. 표 1에서, 흡액한 글리세린을 기화 또는 무화하는 히터 회로로서 회로 기판(200)을 이용하는 경우, 기재(210)는, 폴리프로필렌 필름과 같은 플라스틱 필름보다 종이 쪽이 바람직한 것을 알 수 있다.
Figure pct00001
표 1에서, 종이는, 폴리프로필렌 필름과 같은 플라스틱 필름보다, 글리세린에 대한 흡액률이 높은 것을 알 수 있다. 또한, 셀룰로오스 나노파이버 및/또는 탄산칼슘을 여과지의 표면에 코팅한 실시예 3~8에서도, 글리세린에 대한 흡액률이 높게 유지되고 있다. 따라서, 실시예 3~8에서는, 코팅에 의한 기판의 표면의 평활성과, 글리세린에 대한 흡액률을 높게 유지할 수 있다는 메리트가 얻어진다.
여기서, 본 명세서에서, 샘플(기재)의 흡액성 평가는, 이하와 같이 측정된다. 우선, 조화시킨 샘플(5cm×5cm의 종잇조각)에 글리세린을 마이크로피펫으로 40mg 적하(滴下)하고, 30초간 정치(靜置)한다. 다음으로, 여과지(Whatman Fiter paper No.2)를 샘플 위에 놓고, 여과지 위에 200g의 추(weight)를 놓아, 10초간 정치한다. 그 다음에, 샘플에 흡액되지 않았던 글리세린을 다른 여과지로 빨아들인다. 이 조작을 2회 반복한다.
다음으로, 미리 측정하고 있던 샘플의 중량과, 상기 조작 후의 샘플의 중량의 변화로부터, 글리세린의 흡액량을 산출하여, 흡수율을 구했다.
(평활성(平滑性))
기재(210)를 구성하는 종이의, 도전성 잉크 패턴(230)이 인쇄되는 측의 표면은, 평활 처리되어 있는 것이 바람직하다. 기재(210)를 구성하는 종이의, 도전성 잉크 패턴(230)이 인쇄되는 측의 표면, 즉 종이 자신의 표면 또는 중간층(220)의 표면의 베크(Bekk) 평활도는, 바람직하게는 1.6초 이상, 더 바람직하게는 3.0초 이상이다.
이하의 표 2는, 기재(210)를 구성하는 종이의 재료와, 종이의 베크 평활도와, 도전성 잉크 패턴의 인쇄 적성을 나타내고 있다. 이하에서 나타나는 바와 같이, 발명자는, 기재(210)가 종이를 포함하는 경우여도, 베크 평활도를 향상시키는 것에 의해, 도전성 잉크 패턴(230)을 높은 정밀도로 인쇄 가능한 것을 찾아냈다. 특히, 여과지의 표면을 셀룰로오스 나노파이버로 코팅하는 것에 의해, 도전성 잉크 패턴의 인쇄 적성이 향상되는 것을 알았다.
또한, 도전성 잉크 패턴(230)이 탄산칼슘(잉크 수용층(受容層))을 포함하고 있었다고 해도, 셀룰로오스 나노파이버로 코팅의 첨가에 의해, 중간층(220)의 표면의 베크 평활도를 충분히 높은 채로 유지할 수 있는 것을 알았다.
Figure pct00002
여기서, 인쇄 적성은, 특정 회로 패턴을 복수 인쇄했을 때의 도전성 잉크 패턴의 전기 저항의 변동에 의해 판단했다. 전기 저항의 변동이 적은 것, 구체적으로는 변동계수가 10% 이하의 것은 「○」라고 평가했다. 전기 저항의 변동이 약간 큰 것, 구체적으로는 변동계수가 10%~20%의 것은 「△」라고 평가했다. 여기서, 변동계수는, 표준 편차를 평균값으로 나눈 값에 의해 정의된다.
본 명세서에서, 베크 평활도는, JIS P8119에 준거한 측정 방법에 의해 규정된다. 예를 들면, 베크 평활도는, 「베크 평활도 시험기(동양정기제)」에 의해 측정된다.
구체적으로는, 우선, 회로 기판의 기재를 구성하는 종이로부터 소정 치수의 시험편을 취한다. 시험편의 측정면을 베크 평활도 시험기의 유리면에 대고, 그 위에 고무판 부착 누름쇠를 놓은 후, 수은주를 380mm(50.7KPa) 표시선보다 약간 위까지 올린다.
다음으로, 수은주가 380mm(50.7KPa)의 선까지 내려갔을 때, 스톱워치를 시동하고, 수은주가 360mm(48.0KPa)에 도달하기까지의 시간을 1초 단위로 측정한다. 여기서 측정된 시간이, 베크 평활도를 나타낸다. 또한, 10mL의 공기의 통과에 필요한 시간이 300초 이상일 경우는, 정확히 1mL의 통과에 필요한 시간을 측정하고, 그 시간을 10배한 값을 베크 평활도로 해도 된다.
본 명세서에서는, 각각의 시험편에 관하여 상기 측정을 3회 반복하여, 평활도를 3회 도출했다. 얻어진 3개의 평활도의 수치의 평균값을, 본 명세서에서의「평활도」라고 규정했다.
(도전성 잉크의 조성)
도 4와 같은 인쇄 패턴을 350 메쉬 나일론판으로 제작하고, 스크린 인쇄기(미노그룹제 WHT라보)로 글라신지(기판) 위에 제작했다. 소정량의 은 페이스트(미노그룹제)에 티탄산바륨을 더해, 교반 탈포(脫泡)로 균일하게 섞이도록 톨루엔을 4% 첨가했다. 전기 저항의 측정 전에, 전지의 리드선과 히터가 10N 이상의 힘으로 접촉되고 있는 것, 및 전지의 리드선과 히터를 납땜했을 경우와 동일한 전기 저항이 얻어지는 것을 사전에 확인했다. 또한, 도전성 잉크 패턴은, 세선(細線) 모양의 직선부(300)를 가지고 있으며, 직선부(300)의 길이 L을 10mm, 직선부(300)의 폭을 2mm로 했다.
도전성 잉크 패턴이 유전성 재료로서의 티탄산바륨을 포함함으로써 전기 저항은 아래의 표에 나타나고 있는 대로 증가했다. 저항값은 티탄산바륨의 첨가에 따른 도전성 재료의 비율의 감소율에 비례해서 증대했다. 따라서, 티탄산바륨과 같은 유전성 재료의 첨가에 의해, 도전성 잉크 패턴의 전기 저항을 억제할 수 있는 것을 알았다.
Figure pct00003
(향미 흡인기)
이하에서, 일 실시형태에 따른 향미 흡인기에 관하여 설명한다. 도 5는, 향미 흡인기의 일례를 나타내는 모식도이다. 향미 흡인기는, 연소를 수반하지 않고 흡인 성분(향끽미 성분)을 흡인하기 위한 비연소형의 향미 흡인기여도 된다.
향미 흡인기(100)는, 전원(10), 회로 기판(200), 에너지의 부여에 의해 기화 또는 무화되는 액상의 에어로졸원(20)을 가지고 있어도 된다. 전원(40)은, 예를 들면 리튬이온 이차전지와 같은 재충전 가능한 전지여도 된다.
회로 기판(200)은, 상술한 것이어도 되고, 흡인 성분원(20)을 기화 또는 무화 가능하게 구성된 히터 회로를 가지고 있어도 된다. 전원(10)은, 회로 기판(200)에 전기적으로 접속되어 있으며, 회로 기판(200)에 전력을 공급한다. 회로 기판(200)은, 전력 공급에 의해 히터 회로가 발열한다.
에어로졸원(20)은, 상온에서 액체여도 된다. 예를 들면, 에어로졸원으로서는, 다가 알코올, 예를 들면 글리세린을 사용할 수 있다. 에어로졸원(20)은 향미 성분을 가지고 있어도 된다. 혹은, 에어로졸원은, 가열하는 것에 의해 향끽미 성분을 방출하는 담배 원료나 담배 원료 유래(由來)의 추출물을 포함하고 있어도 된다.
에어로졸원(20)은, 예를 들면, 수지 웹(resin web) 등 재료에 의해 구성되는 공질체(孔質體)에 보지되어 있어도 된다. 바람직한 태양에서는, 회로 기판(200)의 기재(210)는, 공질체에 접해 있다. 공질체에 보지된 에어로졸원(20)은, 회로 기판(200)의 기재(210)를 구성하는 종이에 흡액된다.
회로 기판(200)은, 발열하는 것에 의해, 기재(210)에 흡액된 에어로졸원을 기화 또는 무화한다. 기화 또는 무화된 에어로졸원은, 유저에 의해 흡인된다.
상기 태양의 향미 흡인기에서는, 회로 기판(200)의 기재(210)는, 상술한 바와 같은 개공(開孔)을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기재(210)가 에어로졸원을 더 흡수 보지할 수 있게 된다. 이에 의해, 에어로졸원을 기화 또는 무화하기 쉽게 할 수 있다.
비연소형 향미 흡인기의 구성은, 상기의 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 6은, 다른 구성을 가지는 향미 흡인기의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 6에 나타내는 향미 흡인기는, 고형(固形)으로 성형된 에어로졸원(20)과, 에어로졸원(20)을 둘러싸는 통상부(筒狀部)를 가진다. 고형으로 성형된 에어로졸원(20)은, 예를 들면 글리세린과 같은 다가 알코올을 포함하고 있어도 된다.
에어로졸원(20)을 둘러싸는 통상부 주변에, 상술한 회로 기판(200)이 감겨 있어도 된다. 이 대신에, 통상부 자체가, 통 모양으로 감긴 회로 기판(200)에 의해 구성되어 있어도 된다.
이 경우라도, 회로 기판(200)에 포함되는 히터 회로가 가열하는 것에 의해, 에어로졸원(20)을 기화 또는 무화할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태에 따라 설명했지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은, 이 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안 된다. 이 개시로부터 당업자에게는 여러 가지 대체 실시형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 회로 기판(200)이 히터 회로를 포함하는 경우에 관하여 특별히 상세하게 설명했다. 그러나, 상술한 회로 기판(200)은, 히터 회로를 포함하지 않는 기판, 예를 들면 향미 흡인기의 동작을 제어하는 제어 회로를 가지는 것에 적용할 수도 있다.

Claims (23)

  1. 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판으로서,
    기재와,
    상기 기재 위에 인쇄된 도전성 잉크 패턴을 가지며,
    상기 기재는 종이를 포함하고,
    상기 종이는, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 상기 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서, 실온부터 290℃의 온도까지에서의 중량 감소율이, 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율 20% 미만인 특성을 가지는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 종이의, 상기 도전성 잉크 패턴이 인쇄되는 측의 표면은, 평활(平滑) 처리되어 있는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 도전성 잉크 패턴이 인쇄되는 면의 베크(Bekk) 평활도는, 1.6초 이상인, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 잉크 패턴은, 상기 종이의 표면에 포함되는 중간층 위에 형성되어 있는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 중간층은, 적어도 셀룰로오스 나노파이버를 포함하는 층에 의해 구성되는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 중간층은, 실리카 및 탄산칼슘 중 적어도 한쪽을 더 포함하는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  7. 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간층은, 복수의 개공을 가지는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로 기판은, 히터 회로를 포함하는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 잉크 패턴은, 400℃ 이상의 온도에서 전기적으로 단선(斷線)되도록 구성되어 있는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 도전성 잉크 패턴은, 상기 조건하에서 상기 종이의 중량 감소율이 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 90%에 달하는 온도보다 낮은 온도에서 단선되도록 구성되어 있는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 잉크 패턴의 표면에 형성된 코팅층을 가지며, 상기 코팅층은, 290℃ 이하의 융점 또는 졸겔(Sol-gel) 전이 온도를 가지는 재료와, 상기 재료 내에 첨가된 향료를 포함하는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는, 글리세린에 대해 1%보다 큰 흡액률을 가지는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  13. 에너지의 부여에 의해 기화 또는 무화되는 액상의 흡인 성분원을 포함하는 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판으로서,
    기재와,
    상기 기재 위에 인쇄된 도전성 잉크 패턴을 가지고,
    상기 기재는 종이를 포함하며,
    상기 종이는, 1분당 100ml의 유량으로 공기를 흘리면서 상기 공기를 1분당 10℃의 스피드로 온도를 상승시키는 조건하에서, 실온부터 상기 흡인 성분원의 끓는 점까지에서의 중량 감소율이, 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 20% 미만인 특성을 가지는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 회로 기판은, 히터 회로를 포함하는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  15. 청구항 13 또는 14에 있어서,
    상기 도전성 잉크 패턴은, 상기 흡인 성분원보다 높은 온도, 또 상기 조건하에서 상기 종이의 중량 감소율이 실온부터 900℃의 온도까지에서의 중량 감소율의 90%에 달하는 온도보다 낮은 온도에서, 단선되도록 구성되어 있는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  16. 청구항 13 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 잉크 패턴의 표면에 형성된 코팅층을 가지며, 상기 코팅층은, 상기 흡인 성분원의 끓는 점 이하의 융점 또는 졸겔(Sol-gel) 전이 온도를 가지는 재료와, 상기 재료 내에 첨가된 향료를 포함하는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  17. 청구항 13 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는, 상기 흡인 성분원에 대해 1%보다 큰 흡액성을 가지는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  18. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 잉크 패턴은, 도전성 재료와 유전성 재료를 포함하는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 도전성 재료는, 도전성 금속, 도전성 세라믹스, 탄소재료 및 도전성 폴리머 중 적어도 하나에서 선택되며,
    상기 유전성 재료는, 세라믹, 천연 고분자, 합성 고분자 및 계면 활성제 중 적어도 하나에서 선택되는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  20. 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 잉크 패턴을 형성하기 위한 잉크의 점도는, 1mPa·s부터 300Pa·s의 범위에 있는, 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판.
  21. 청구항 1 내지 20 중 어느 한 항에 기재된 비연소형 향미 흡인기용 회로 기판과,
    에너지의 부여에 의해 기화 또는 무화되는 액상의 흡인 성분원을 포함하는 비연소형 향미 흡인기.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 회로 기판은, 상기 흡인 성분원을 기화 또는 무화 가능하게 구성된 히터 회로를 포함하는, 비연소형 향미 흡인기.
  23. 청구항 21 또는 22에 있어서,
    상기 회로 기판의 상기 기재는, 사용시에 상기 흡인 성분원을 흡액 가능하게 배치되어 있는, 비연소형 향미 흡인기.
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