KR20200099145A - 에어로졸 발생 물품용 견고한 필터 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 발생 물품(10)은 에어로졸 형성 기재(20) 및 기재의 하류에 있는 필터(30)를 포함한다. 필터는 필터의 횡단면 전체에 걸쳐서 분포되는 필라멘트를 갖는 필터 재료를 포함한다. 필터 재료는 약 7.5 중량% 내지 약 11.5 중량%의 가소제 또는 약 10.5 중량% 내지 약 15 중량%의 가소제를 포함한다. 필터는 적합한 흡인 저항을 유지하면서 단단할 수 있다.
Description
본 발명은 에어로졸 발생 물품 및 향상된 경도를 갖는 에어로졸 발생 물품용 필터에 관한 것이다.
에어로졸 발생 물품은 에어로졸을 생성하도록 연소될 수 있거나 에어로졸을 생성하도록 연소되지 않을 수 있는 물품뿐만 아니라, 화학 반응 또는 공기 중의 입자의 혼입과 같은 임의의 다른 적합한 방식으로 기재 또는 조성물을 에어로졸화할 수 있는 물품을 포함한다. 에어로졸 형성을 위한 메커니즘에 상관없이, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재의 하류에 필터를 포함하여 에어로졸의 하나 이상의 성분을 여과할 수 있다.
예를 들어, 궐련(cigarette)과 같은 가연성 에어로졸 발생 물품은 전형적으로, 담배 로드를 형성하는 종이 래퍼(paper wrapper)에 의해 둘러싸인, 보통은 각초(cut filler) 형태로 세절된 담배(shredded tobacco)를 가진다. 궐련은 흡연자가 궐련의 일 단부에 불을 붙이고 담배 로드를 연소시킴으로써 사용된다. 그 다음, 흡연자는 일반적으로 필터가 포함된 궐련의 대향 단부 또는 마우스 단부 상에서 흡인하여 주류연을 받아들인다. 필터는 주류연의 일부 성분을 주류연이 흡연자에게 전달되기 전에 걸러 내도록 배치된다.
에어로졸 발생 물품의 필터는 전형적으로, 플러그 랩(plug wrap)에 의해 둘러싸인 필터 재료를 포함한다. 플러그 랩은 필터의 경질성(rigidity)을 유지하는 데 기여한다. 고중량 기반 종이로 형성된 플러그 랩과 같은 강성이 향상된 플러그 랩은 더 견고하고 더욱 강성인 필터를 생성하는 데 사용될 수 있다. 강성이 향상된 플러그 랩은, 예를 들어 길이방향으로 강성이 향상된 덕분에 가연성 에어로졸 발생 물품을 비벼 끌 때 도움이 될 수 있으며, 방사상 경도가 향상된 덕분에 소비자가 집어들 때 더욱 품질 좋은 제품이라는 인식을 줄 수 있다.
그러나, 필터 재료 주위에 강성 플러그 랩을 둘러싸는 것은 매우 힘들 수 있다. 예를 들어, 필터 재료 둘레에 더 강성인 플러그 랩을 래핑할 수 있도록 필터 제조 라인의 장비를 교체하는 것이 필요할 수 있다.
필터 경도를 향상시키기 위한 다른 옵션은 사용되는 필터 재료의 토우(tow) 중량을 증가시키는 것일 수 있다. 즉, 필터 재료의 밀도는 증가될 수 있다. 그러나, 필터 재료의 밀도를 증가시키는 것은 여과 효율을 증가시키고 원하는 양의 에어로졸 성분이 필터를 통과할 수 없게 하여, 예상치 못하거나 바람직하지 않은 맛 또는 경험을 초래할 수 있다. 더 높은 밀도의 필터 재료를 사용하는 에어로졸 발생 물품의 흡인 저항은 또한, 더 많은 표준 밀도의 필터 재료를 사용하는 물품에 비해 바람직하지 않게 증가될 수 있다.
필터가 개선된 경도를 갖는, 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 필터를 제공하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 필터는 필터 효율 및 흡인 저항과 같은 원하는 특성을 보유한다.
본 발명의 다양한 양태에서, 에어로졸 형성 기재 및 기재의 하류에 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 제공된다. 필터는 필터의 횡단면 전체에 걸쳐서 분포되는 필라멘트를 갖는 필터 재료를 포함한다. 필터 재료는 약 7.5 중량% 내지 약 11.5 중량%의 가소제(plasticizer) 또는 약 10.5 중량% 내지 약 15 중량%의 가소제를 포함한다.
본원에서 설명된 바와 같이, 약 7.5 중량% 내지 약 11.5 중량%, 또는 약 10.5 중량% 내지 약 15 중량%의 가소제를 갖는 필터 재료는 흡인 저항 및 여과 효율과 같은 다른 바람직한 필터 특성을 유지하면서 바람직한 경도를 갖는 필터 및 필터를 함유하는 에어로졸 발생 물품을 초래할 수 있다.
에어로졸 발생 물품에 향상된 경도 필터의 통합은 에어로졸 발생 물품이 높은 품질의 것으로 인식될 수 있게 한다. 향상된 필터 경도는 또한, 예를 들어 필터를 포함하는 궐련과 같은 가연성 에어로졸 발생 물품을 비벼 끌 때 유리할 수 있다. 예를 들어, 필터가 궐련을 소화하는 공정 중에 찌그러질 가능성이 적기 때문에, 향상된 경도 필터는 궐련을 비벼 끌 때 사용자의 손가락을 궐련의 연소된 단부로부터 멀리 유지할 수 있다. 그러나, 이전에는 흡인 저항과 같은 바람직한 필터 특성을 유지하는 더 단단한 필터를 달성하는 것이 어려웠다.
위에서 논의된 장점과 다른 장점은 본 개시를 읽고 이해할 때 당업자에게 쉽게 자명해질 것이다.
본 발명의 에어로졸 발생 물품은 임의의 적합한 평균 방사상 경도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품은 필터 주위에서 측정될 때 95% 이상의 평균 방사상 경도를 갖는데, 이는 흡인 저항과 같은 원하는 필터 특성을 유지하면서 이전에는 달성할 수 없었다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 필터 주위에서 측정했을 때 96% 이상, 97% 이상, 또는 98% 이상의 평균 방사상 경도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품은 필터 주위에서 측정했을 때 약 95% 내지 약 99%의 평균 방사상 경도를 가진다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “방사상 경도(radial hardness)”는 길이방향 축에 대한 가로방향으로의 압축에 대한 내성을 지칭한다. 필터 주위의 에어로졸 발생 물품의 방사상 경도는 물품의 길이방향 축을 가로지르는 필터의 위치에서 물품을 가로지르는 하중을 인가하고, 물품의 평균(중간) 눌림 직경을 측정함으로써 결정될 수 있다. 방사상 경도는 다음에 의해 주어진다:
여기서, DS는 본래의(함몰되지 않은) 직경이고, Dd는 설정 시간 동안 설정 하중을 인가한 후의 함몰된 직경이다. 물질이 단단할수록, 경도는 100%에 더 가까워진다.
에어로졸 물품의 일부(예컨대, 필터)의 경도를 결정하기 위해, 에어로졸 발생 물품은 평면에서 평행하게 정렬되어야 하고 시험될 각각의 에어로졸 발생 물품의 동일 부분은 설정 기간 동안 설정 하중이 가해져야 한다. 이러한 시험은 궐련과 같은 에어로졸 발생 물품용 측정 헤드 및 에어로졸 발생 물품 리셉터클과 끼워 맞춰지는, 공지된 DD60A 밀도계 장치(독일 Heinr. Borgwaldt GmBh에 의해 제조 및 상업적으로 입수 가능함)를 사용하여 수행된다.
하중은 모든 에어로졸 발생 물품의 직경을 한번에 가로질러 연장되는 2개의 하중 인가 원통형 로드를 사용하여 인가된다. 이러한 기구를 위한 표준시험 방법에 따라, 에어로졸 발생 물품과 하중 인가 원통형 로드 사이에 20개의 접촉 점이 발생하도록 시험이 수행되어야 한다. 일부 경우에, 시험될 필터는 각각의 흡연 물품이 2개의 하중 인가 로드와 접촉하도록 하여, 10개의 흡연 물품 만이 20개의 접촉 점을 형성할 필요가 있도록 충분한 길이를 가질 수 있다(왜냐하면, 두 로드 사이에서 연장되는 데 충분한 길이이기 때문임). 다른 경우에, 필터가 이를 달성하기에 너무 짧으면, 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 각각의 에어로졸 발생 물품이 하중 인가 로드 중 하나만 접촉하여 20개의 접촉 점을 형성하도록, 20개의 에어로졸 발생 물품이 사용되어야 한다.
에어로졸 발생 물품을 지지하기 위하여, 그리고 각각의 하중 인가 원통형 로드에 의해 인가되는 하중에 반작용하기 위하여, 2개의 추가 고정 원통형 로드가 에어로졸 발생 물품 아래에 위치된다.
이러한 장치의 표준 조작 절차를 위하여, 2 kg의 전하중이 20초의 시간 동안 인가된다. 20초 경과 후에 (하중은 흡연 물품에 계속 인가된 상태임), 하중 인가 원통형 로드에 눌려진 두께가 측정되어, 위의 방정식으로 경도를 계산하는 데 사용된다. 온도는 22℃ ± 2℃ 범위 내로 유지된다. 위에 설명한 시험을 DD60A 시험이라고 한다. 필터 경도를 측정하기 위한 표준 방법은 에어로졸 발생 물품이 소모되지 않은 때이다. 평균 방사상 경도의 측정에 관한 추가 정보는, 예를 들어 미국 특허출원 공개 번호 2016/0128378호에서 찾을 수 있다.
일부 바람직한 예에서, 본 발명의 필터는 90% 이상, 예컨대 92% 이상 또는 94% 이상의 평균 방사상 경도를 가진다. 예를 들어, 본 발명의 필터는 95% 이상, 예컨대 95.5% 이상의 평균 방사상 경도를 가질 수 있다. 더 바람직하게는, 필터는 96% 이상, 예컨대 97% 이상의 평균 방사상 경도를 가진다. 예를 들어, 본 발명의 필터는 약 95% 내지 약 99%, 예컨대 약 95% 내지 약 98%의 범위의 평균 방사상 경도를 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, “직경”은 필터 또는 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 (길이방향 축을 가로지르는) 가로방향의 최대 치수를 설명하는 데 사용된다. 필터 또는 에어로졸 발생 물품의 길이방향 축은 필터 또는 에어로졸 발생 물품의 길이의 방향이다. 본 개시의 목적을 위해, 용어 “반경”은 필터 또는 에어로졸 발생 물품의 길이방향 축으로부터 에지까지의 가로방향 거리를 지칭한다. 전형적으로, 필터 및 에어로졸 발생 물품은 원통형일 것이다. 그러나, 필터, 에어로졸 발생 물품, 또는 필터 및 에어로졸 발생 물품이 원통형일 필요는 없다.
본 발명의 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 임의의 적합한 흡인 저항(RTD)을 가질 수 있다. 흡인 저항(RTD)은 용적 유량(volumetric flow)이 출력 단부에서 초당 17.5 mm인 정상 조건(steady conditions) 하에서 기류에 의해 시료를 가로지를 때, 시료의 양 단부 간의 정압차(static pressure difference)를 지칭한다. 시료의 RTD는 ISO 표준 6565:2002에 규정된 방법을 사용하여 측정될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 종래의 궐련과 유사한 RTD를 가진다.
일부 바람직한 실시예에서, 본 발명의 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 약 40 mm 수위계(mmWG) 및 약 200 mmWG, 바람직하게는 약 50 mmWG 내지 약 140 mmWG, 더 바람직하게는 약 50 mmWG 내지 약 100 mmWG의 RTD를 가진다. 바람직하게는, 필터는 90 mmWG 이하, 예컨대 70 mmWG 이하의 RTD를 가진다. 더 바람직하게는, 필터는 65 mmWG 이하, 예컨대 60 mmWG 이하의 RTD를 가진다.
필터는 약 40 mmWG 내지 약 200 mmWG, 바람직하게는 약 50 mmWG 내지 약 140 mmWG, 더 바람직하게는 약 50 mmWG 내지 약 100 mmWG의 에어로졸 발생 물품에서 사용되는 로드 길이에 대한 RTD를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품에 사용되는 길이에서, 필터는 90 mmWG 이하, 예컨대 70 mmWG 이하의 RTD를 가질 수 있다. 더 바람직하게는, 필터는 65 mmWG 이하, 예컨대 60 mmWG 이하의 RTD를 가진다.
본 발명의 필터 재료는 126 mm의 로드 길이에 대해 바람직하게는 약 40 mmWG(water gauge) 내지 약 200 mmWG, 바람직하게는 약 50 mmWG 내지 약 140 mmWG, 더 바람직하게는 약 50 mmWG 내지 약 100 mmWG의 RTD를 가진다. 바람직하게는, 필터는 90 mmWG 이하, 예컨대 70 mmWG 이하의 RTD를 가진다. 더 바람직하게는, 필터는 65 mmWG 이하, 예컨대 60 mmWG 이하의 RTD를 가진다. 바람직하게는, 필터는 126 mm의 로드 길이에 대해 90 mmWG 이하, 예컨대 70 mmWG 이하의 RTD를 가진다. 더 바람직하게는, 필터는 126 mm의 로드 길이에 대해 65 mmWG 이하, 예컨대 60 mmWG 이하의 RTD를 가진다.
일부 바람직한 구현예에서, 본 발명의 필터 재료는 약 15 mm 내지 약 40 mm, 예컨대 약 21 mm의 로드 길이에 대해, 약 40 mm 수위계(mmWG) 내지 약 200 mmWG, 바람직하게는 약 50 mmWG 내지 약 140 mmWG, 보다 바람직하게는 약 50 mmWG 내지 약 100mmWG의 RTD를 가진다. 바람직하게는, 필터는 90 mmWG 이하, 예컨대 70 mmWG 이하의 RTD를 가진다. 더 바람직하게는, 필터는 65 mmWG 이하, 예컨대 60 mmWG 이하의 RTD를 가진다. 바람직하게는, 필터는 약 15 mm 내지 약 40 mm, 예컨대 약 21 mm의 로드 길이에 대해, 90 mmWG 이하, 예컨대 70 mmWG 이하, 65 mmWG 이하, 또는 60 mmWG 이하의 RTD를 가진다.
더 작은 길이를 갖는 필터는 특히, 필터가 동일한 방식으로 동일한 재료로 제작된 경우에 더 큰 길이를 갖는 필터보다 더 낮은 RTD를 가질 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 약 15 mm 내지 약 40 mm, 예컨대 약 21 mm의 로드 길이를 갖는 필터는 약 30 mmWG 내지 약 90 mmWG, 약 40 mmWG 내지 약 70 mmWG, 약 40 mmWG 내지 약 65 mmWG, 또는 약 40 mmWG 내지 약 60 mmWG의 RTD를 가진다.
바람직하게는, 필터는 21 mm의 필터 길이에 대해 90 mmWG 이하, 예컨대 70 mmWG 이하, 65 mmWG 이하, 또는 60 mmWG 이하의 RTD를 가진다. 즉, 필터는 필터 길이의 mm 당 약 4.3 mmWG 이하, 3.3 mmWG 이하, 3.1 mmWG 이하, 또는 2.9 mmWG 이하의 RTD를 가진다.
필터 및 관련 에어로졸 발생 물품은 RTD와 평균 방사상 경도 사이에 임의의 적합한 관계를 가질 수 있다. 예를 들어, 필터의 RTD의 값을 에어로졸 발생 물품의 평균 방사상 경도의 값으로 나눈 몫은 0.75 이하이다. 바람직하게는, 필터의 RTD의 값을 에어로졸 발생 물품의 평균 방사상 경도의 값으로 나눈 몫은 0.7 이하이다. 더 바람직하게는, 필터의 RTD의 값을 에어로졸 발생 물품의 평균 방사상 경도의 값으로 나눈 몫은 0.65 이하이다.
필터 및 관련 에어로졸 발생 물품은 (100-경도)xRTD에 대해 임의의 적합한 값을 가질 수 있으며, 여기서 경도는 평균 방사상 경도(%)의 값이고 RTD는 mmWG 단위의 RTD의 값이다. 예를 들어, 필터 및 관련 에어로졸 발생 물품은 약 40 내지 약 2000 범위의 (100-경도)xRTD에 대한 값을 가질 수 있다. 바람직하게는, 필터 및 관련 에어로졸 발생 물품은 약 40 내지 약 1000; 더 바람직하게는 약 40 내지 약 500의 범위의 (100-경도)xRTD에 대한 값을 가진다.
필터 및 관련 에어로졸 발생 물품은 필터의 [(100-경도)xRTD]/mm에 대한 임의의 적합한 값을 가질 수 있으며, 여기서 (100-경도)xRTD는 위에서 정의된 바와 같고 필터의 mm는 필터의 길이이다. 바람직하게는, 필터는 20 이하; 더 바람직하게는 15 이하; 더욱 더 바람직하게는 10 이하의 필터의 [(100-경도)xRTD]/mm에 대한 값을 가진다. 예를 들어, 필터는 약 2 내지 약 20; 바람직하게는 약 3 내지 약 15; 더 바람직하게는 약 5 내지 약 13의 필터의 [(100-경도)xRTD]/mm에 대한 값을 가질 수 있다.
본 발명의 필터는 적합한 필라멘트 크기와 가소제 농도에 적합한 양의 필터 재료를 혼입할 뿐만 아니라, 적절한 특성을 갖는 플러그 랩을 선택함으로써 적합한 경도와 흡인 저항을 달성할 수 있다.
임의의 적합한 필터 재료가 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 적합한 필터 재료의 예는 셀룰로스 아세테이트와 같은 셀룰로스 에스테르, 폴리락트산(PLA), 셀룰로스 물질, 폴리프로필렌, 또는 임의의 분해성 여과 매질, 또는 임의의 2개 이상의 필터 재료의 조합물 또는 블렌드를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 필터 재료는 고분자 필터 재료, 예컨대 폴리락트산, 셀룰로스 에스테르, 및 이들의 블렌드를 포함한다. 바람직하게는, 필터 재료는 셀룰로스 에스테르를 포함한다. 필터 재료를 형성하는 데 사용될 수 있는 셀룰로스 에스테르의 예는 다양한 치환도를 갖는 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 프로피오네이트 및 셀룰로스 부티레이트뿐 아니라 이들의 혼합 에스테르를 포함한다. 이러한 혼합 에스테르의 예는 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 및 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트 부티레이트를 포함한다. 바람직하게는, 필터 재료는 셀룰로스 아세테이트를 포함한다.
필터 재료는 필터의 횡단면 전체에 걸쳐서 분포된 필라멘트를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, ‘횡단면’은 길이방향 축을 가로지르는 단면이다. 바람직하게는, 필라멘트는 필터의 단면 전체에 걸쳐 유사한 밀도로 존재한다. 필터 재료로 형성된 중공 관은 단면의 중간에 필라멘트가 없기 때문에, 필터의 횡단면 전체에 걸쳐서 분포된 필라멘트를 갖는 것으로 간주되지 않을 것이다.
가소제를 포함하는 필터 재료는 임의의 적합한 토우 중량 또는 밀도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 필터 재료는 약 5 mg/mm 내지 약 7 mg/mm의 중량을 가진다. 더 바람직하게는, 필터 재료는 약 5.5 mg/mm 내지 약 6.5 mg/mm의 중량을 가진다. 바람직하게는, 필터는 약 0.11 g/cm3 내지 0.2 g/cm3의 밀도를 가진다. 바람직하게는, 필터는 약 0.12 g/cm3 내지 약 0.19 g/cm3, 예컨대 약 0.12g g/cm3 내지 0.15 g/cm3의 밀도를 가진다. 더 높은 중량 및 밀도를 갖는 필터는 보다 낮은 중량 및 밀도를 갖는 것보다 더 어려운 경향이 있다. 그러나, 필터 재료의 중량 또는 밀도를 증가시키는 것은 또한, RTD를 바람직하지 않은 수준으로 증가시키거나 너무 많은 에어로졸을 여과할 수 있고, 이에 따라 충분한 양의 에어로졸이 사용자에게 전달되는 것을 방지할 수 있다.
RTD 및 여과에 대한 증가된 필터 중량 또는 밀도의 효과를 완화시키기 위해, 필터는 필라멘트 당 4 데니어(denier) 이상의 선형 밀도를 갖는 필라멘트를 포함할 수 있다. 필터에 사용되는 필라멘트의 선형 밀도는 9000 미터당 필라멘트의 질량을 그램 단위로 결정함으로써 측정될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 필터는 필라멘트 당 5 데니어 이상, 6 데니어 이상, 또는 7 데니어 이상의 선형 밀도를 갖는 필라멘트를 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 필터는 필라멘트 당 약 8 데니어의 선형 밀도를 갖는 필라멘트를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전술한 선형 밀도를 갖는 필라멘트는 초산 셀룰로스 필라멘트이다.
본 발명의 필터는 임의의 적합한 양의 가소제를 가질 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, “가소제”는, 고분자 섬유에 적용될 때, 섬유들을 서로 용매-결합시키는 용매이다. 가소제의 예는 트리아세틴(triacetin)(글리세롤 트리아세테이트로도 알려짐), 디에틸렌 글리콜 디아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트, 트리프로피온, 아세틸 트리에틸 시트레이트, 트리에틸 시트레이트 및 이들의 하나 이상의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는, 가소제는 트리아세틴을 포함한다. 하나 이상의 가소제는 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜과 혼합될 수 있고, 고분자 섬유와 접촉하여 섬유들을 서로 용매-결합시킬 수 있다. 섬유는 임의의 적합한 방식으로 결합제와 접촉할 수 있다. 바람직하게는, 결합제를 포함하는 조성물이 고분자 섬유 상에 분무된다.
본 발명의 필터는 필터 재료의 중량에 대해 약 7.5% 내지 약 11.5% 가소제를 포함한다. 예를 들어, 필터는 100 g의 필터 재료 당 약 7.5 g 내지 약 11.5 g의 가소제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 필터는 약 7.5% 내지 약 11% 가소제 또는 약 7.5% 내지 약 10% 가소제를 포함한다. 예를 들어, 필터는 약 8% 내지 약 11% 가소제 또는 약 8% 내지 약 10% 가소제를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 필터는 필터 재료의 중량에 대해 약 10.5% 내지 약 15% 가소제를 포함한다. 예를 들어, 필터는 100 g의 필터 재료 당 약 10.5 g 내지 약 15 g의 가소제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 필터는 약 10.5% 내지 약 13% 가소제, 약 11% 내지 13% 가소제, 약 11.5% 내지 약 13% 가소제, 약 12% 가소제 내지 약 13% 가소제, 또는 약 12.5% 내지 약 13% 가소제를 포함한다. 더 바람직하게는, 필터는 약 10.5% 내지 약 12.5% 가소제 또는 약 11% 내지 12.5% 가소제를 포함한다. 더욱 더 바람직하게는, 필터는 약 10.5% 내지 약 12% 가소제 또는 약 11% 내지 12% 가소제를 포함한다. 예를 들어, 필터는 약 10.5% 내지 약 11.5% 가소제 또는 약 11% 내지 약 11.5% 가소제를 포함할 수 있다.
상업적으로 입수 가능한 궐련을 위한 많은 필터가 약 5% 내지 7% 가소제를 포함한다. 본원에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 가소제 농도를 갖는 필터는 개선된 필터 특성을 가질 수 있다. 따라서, 이러한 궐련의 필터의 농도보다 더 높은 가소제 농도를 갖는 필터가 바람직할 수 있다. 따라서, 본 발명의 필터는 약 7.5% 이상, 약 10.5% 이상, 또는 약 11% 이상의 가소제 농도를 가진다.
본 발명자는 본 발명의 필터의 특정 양의 가소제가 바람직한 경도, RTD 및 여과 효율을 갖는 필터를 초래할 수 있다는 것을 발견하였다. 가소제의 양이 약 12%를 초과할 때, 특히 가소제가 약 13%를 초과하는 경우, 필터의 품질이 저하되는 경향이 있다. 예를 들어, 약 12% 초과의 트리아세틴을 갖는 초산 셀룰로스 필터는 필터에 상대적으로 큰 공동을 갖게 하여 여과 효율을 실질적으로 감소시킬 수 있고 필터를 허용할 수 없게 만드는 필터를 초래한다.
바람직하게는, 필터 재료는 셀룰로스 아세테이트를 포함한다. 바람직하게는, 가소제는 트리아세틴을 포함한다. 바람직하게는, 필터 재료는 셀룰로스 아세테이트를 포함하고, 가소제는 트리아세틴을 포함한다. 필터 재료의 중량의 약 7.5% 내지 약 11.5% 범위의 가소제는 가소제가 트리아세틴이고 필터 재료가 셀룰로스 아세테이트일 때 특히 관련이 있다.
필터는 필터 재료 주위에 배치된 플러그 랩을 포함할 수 있다. 플러그 랩은 필터의 경도를 유지하는 데 기여한다. 플러그 랩은 임의의 적절한 경도 강화 코팅 조성물로 코팅될 수 있다. 플러그 랩이 코팅을 포함하는 경우, 코팅은 바람직하게는, 코팅된 플러그 랩을 포함하는 필터의 방사상 경도 및 길이방향 경도를 향상시킨다.
임의의 적절한 경도 강화 코팅 조성물이 본 발명에 따른 필터의 플러그 랩에 도포될 수 있다. 바람직하게는, 경도 강화 코팅 조성물은 코팅된 필터를 포함하는 흡연 물품의 흡연 시 맛의 인식을 부정적으로 변화시키는 코팅을 초래하지 않는다. 일부 바람직한 구현예에서, 경도 강화 코팅 조성물은 궐련 제조에 사용되는 하나 이상의 성분, 예컨대 바인더 또는 기타 첨가제를 포함한다. 예를 들어, 코팅 조성물은 궐련지, 팁 페이퍼 또는 플러그 랩에 사용되는 적절한 바인더를 포함할 수 있다.
경도 강화 코팅 조성물에 포함될 수 있는 적절한 물질의 예는 전분, 폴리아크릴아미드 유도체, 스티렌 부타디엔, 스트렌 아크릴, 덱스트린, 산화 전분, 에틸 셀룰로스, 아세틸 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 하이드록시에틸 셀룰로스 또는 기타 적절한 셀룰로스 유도체; 펙틴; 구아검; 캐럽 콩씨 추출물; 한천; 알긴산나트륨 또는 기타 적절한 알긴산염 등이다. 일부 바람직한 구현예에서, 경도 강화 코팅은 폴리비닐 알코올을 포함한다.
임의의 적절한 플러그 랩을 경도 강화 코팅으로 코팅할 수 있다. 바람직하게는, 플러그 랩은 종이 플러그 랩을 포함하거나, 종이 플러그 랩으로 이루어지거나, 본질적으로 종이 플러그 랩으로 이루어진다.
플러그 랩은 임의의 적절한 평량을 가질 수 있다. 바람직하게는, 플러그 랩은 평방미터당 약 20 그램 내지 평방미터당 약 180 그램의 평량을 가진다. 더 바람직하게는, 플러그 랩은 평방미터당 약 50 그램 내지 평방미터당 약 150 그램의 평량, 더욱 더 바람직하게는 평방미터당 약 50 그램 내지 평방미터당 약 100 그램의 평량을 가진다.
플러그 랩은 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 적합한 플러그 랩 종이는 약 25 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터, 바람직하게는 약 50 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 플러그 랩은 약 100 마이크로미터 내지 약 150 마이크로미터의 두께를 가진다.
더 많은 중량 기준 및 더 큰 두께를 갖는 플러그 랩은 더 작은 중량 기준 및 더 작은 두께를 갖는 플러그 랩보다 더 단단해지는 경향이 있다.
플러그 랩은 임의의 적합한 강성을 가질 수 있다. 플러그 랩의 강성은 ISO 2493-1:2010에 의해 결정될 수 있다: 종이 및 보드 ― 굽힘 저항의 결정 - 파트 1: 일정한 편향 속도, ISO 2493-2:2011: 종이 및 보드 ― 굽힘 저항의 결정 - 파트 2: 시험된 테이버 유형, 또는 ISO 2493-1:2010 및 ISO 2493-2:2011. 바람직하게는, 플러그 랩은 100 mN.mm 이상의 길이 10 mm(MD ― 15° 10 mm)에서 15°의 굽힘 효과를 갖는 기계 방향으로의 강성을 가진다. 예를 들어, 플러그 랩은 약 100 mN.mm 내지 약 500 mN.mm 의 강성(MD ― 15° 10 mm)을 가질 수 있다. 바람직하게는, 플러그 랩은 약 120 mN.mm 내지 약 450 mN.mm 의 강성(MD ― 15° 10 mm)을 가진다.
바람직하게는, 플러그 랩은 40 mN.mm 이상의 길이 10 mm에서 15°의 굽힘 효과(CD ― 15° 10 mm)를 갖는 가로방향으로의 강성을 가진다. 예를 들어, 플러그 랩은 약 40 mN.mm 내지 약 250 mN.mm 의 강성(CD ― 15° 10 mm)을 가질 수 있다. 바람직하게는, 플러그 랩은 약 50 mN.mm 내지 약 200 mN.mm 의 강성(CD ― 15° 10 mm)을 가진다.
플러그 랩은 임의의 적합한 다공도를 갖거나 심지어 다공성을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 플러그 랩은 비교적 높은, 예컨대 약 1,000 Coresta 단위보다 크거나, 약 5,000 Coresta 단위보다 큰 다공도를 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 플러그 랩은 약 10,000 Coresta 단위 미만의 다공도를 가질 수 있다.
본 발명의 필터는 추가 재료, 예컨대 활성탄; 화합물 형태일 수 있는 향미제, 향료 실, 비드, 캡슐 등; 또는 임의의 다른 적합한 재료를 포함할 수 있다. 추가 재료는 필터 재료에 혼입되거나, 예를 들어 플러그-공간-플러그 구성으로 필터 재료의 플러그 사이의 공극에 배치될 수 있다. 이러한 구성에서, 본원에 기술된 플러그 랩은 공극에 걸쳐 강화된 구조적 경도를 부가함으로써 특히 유리할 수 있다.
본 발명의 필터는 임의의 적절한 치수를 가질 수 있다. 일반적으로, 필터는 원통 형상이다. 바람직하게는, 필터는 약 5 mm 내지 약 10 mm 범위의 직경을 가진다. 더 바람직하게는, 직경은 약 7.0 mm 내지 8.0 mm, 더 바람직하게는 약 7.7 mm 내지 약 7.8 mm이다. 바람직하게는, 필터의 직경은 필터가 통합된 에어로졸 발생 물품의 직경과 동일하거나 실질적으로 동일하다.
필터의 길이(흡연 물품의 길이방향 축에 실질적으로 평행인 방향으로 측정되고, 필터 재료를 포함하는, 필터의 전체 길이)는 임의의 적합한 값을 가질 수 있다. 그러나, 통상의 흡연 물품에서의 필터 길이와 실질적으로 동일한 필터 길이가 편리할 수 있다. 그 길이는 여과 물질 플러그를 포함하는 필터의 전체 길이를 가리킨다. 즉, 만일 필터가 여과 물질 플러그에 더하여 하나 이상의 필터 세그먼트를 포함하는 경우, 필터 길이는 필터 세그먼트 및 여과 물질 플러그 모두의 전체 길이이다. 만일, 필터가 여과 물질 플러그 만을 포함하는 경우, 필터 길이는 여과 물질 플러그 만의 길이이다.
더 긴 필터는 더 짧은 필터보다 더 큰 RTD를 갖는 경향이 있다.
바람직하게는, 필터는 약 15 mm와 약 40 mm 사이의 길이를 가진다. 더욱 더 바람직하게는, 필터는 약 18 mm와 약 27 mm 사이의 길이를 가진다. 일 구현예에서, 필터는 약 27 mm의 길이를 가진다. 다른 구현예에서, 필터는 약 21 mm의 길이를 가진다.
본 발명의 필터는 바람직하게는, 종래의 필터 제작 장비를 사용하여 형성된다. 예를 들어, 필터 재료는 종래의 장비를 사용하여 필라멘트의 토우 밴드로 형성될 수 있다. 가소제는 종래의 장비를 사용하여 통합될 수 있고, 플러그 랩은 종래의 장비를 사용하여 필터 주위에 배치될 수 있다.
본 발명의 필터는 임의의 적합한 방식으로 임의의 적합한 에어로졸 발생 물품에 통합될 수 있다. 바람직하게는, 필터는 에어로졸 형성 기재 물질의 하류에 있는 에어로졸 발생 물품에 통합된다. 용어 “하류”는 에어로졸 형성 기재로부터 그리고 사용자의 입으로 흡인될 때 주류 에어로졸의 방향과 관련하여 설명된 에어로졸 발생 물품의 요소의 상대 위치를 지칭한다.
용어 “에어로졸 발생 물품”은 담배와 같은 에어로졸 형성 기재에 불을 붙이고 연소시켜 연기를 생성하는 궐련, 엽궐련, 가는 엽궐련 및 기타 물품을 포함한다. 용어 "에어로졸 발생 물품"은 또한, 에어로졸 형성 기재를 직접 또는 간접적으로 가열하는 에어로졸 발생 물품, 또는 에어로졸 발생 기재로부터 니코틴 또는 다른 물질을 전달하기 위해 열원의 유무에 관계없이 기류 또는 화학 반응을 사용하는 에어로졸 발생 물품(그러나 이에 제한되지 않음)과 같은 에어로졸 형성 기재가 연소되지 않는 물품을 포함한다.
본 발명의 필터는 에어로졸 형성 기재를 연소시키지 않는 연소되지 않고 가열되는 물품에 사용하는 데 특히 바람직할 수 있다. 이러한 물품은 종종 낮은 RTD를 갖는 비교적 짧은 필터를 사용한다. 연소되지 않고 가열되는 제품의 필터는 종종 부드러우며 에어로졸이 필터를 통해 흐르면서 사용 중에 더 부드럽게 될 수 있다. 일부 경우에, 필터는 사용 중에 적어도 부분적으로 붕괴되거나 해체될 수 있으며, 이는 물품의 품질에 대한 소비자의 인식에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 비교적 짧은 필터와 낮은 RTD를 사용하는 연소되지 않고 가열되는 물품에 본 발명의 필터를 통합시킴으로써, 필터의 강성 및 붕괴와 해제의 미-발생으로 인해 물품의 인지된 품질이 개선될 수 있다. 필터의 증가된 강성과 개선된 품질을 때문에, 비교적 낮은 여과를 제공하는 짧은 필터가 연소되지 않고 가열되는 물품에 사용될 수 있으며, 이는 궐련과 같은 종래의 흡연 물품과 유사한 맛과 다른 감각적 품질을 제공할 수 있다.
연소되지 않고 가열되는 물품의 필터는 임의의 적합한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 필터는 약 40 mm 미만, 예컨대 약 10 mm 내지 약 40 mm의 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 필터는 약 30 mm 미만, 예컨대 약 20 mm 미만의 길이를 가진다.
이제 도면을 참조하여, 본 발명의 일부 양태가 설명된다. 도면에 도시되지 않은 다른 양태들이 본 발명의 범위 및 사상 내에 있음이 이해될 것이다. 개략적인 도면은 반드시 실제 축적대로 도시되지 않는다. 도면에서 사용되는 유사한 번호는 유사한 부품, 단계 등을 지칭한다. 그러나, 주어진 도면 내의 부품을 지칭하는 번호를 사용하는 것이 동일한 번호로 라벨링된 다른 도면 내의 부품을 한정하고자 하는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 또한, 상이한 도면에서 부품을 지칭하는 상이한 번호를 사용하는 것은 상이한 번호의 부품이 다른 번호의 부품과 동일 또는 유사할 수 없음을 표시하고자 하는 것이 아니다.
도 1은 필터(30)를 갖는 부분적으로 펼쳐진 에어로졸 발생 물품(10)의 구현예의 개략적인 사시도이다. 도시된 구현예에서 궐련인 에어로졸 발생 물품(10)은 단지 물품의 대표적 구성요소를 예시하기 위해 부분적으로 펼쳐진 것으로 도시된다. 에어로졸 발생 물품(10)은 에어로졸 형성 기재의 로드(20), 예컨대 담배 로드, 및 에어로졸 형성 기재(20)의 하류에 있는 필터(30)를 포함한다. 필터(30) 및 로드(20)는 선(A-A)으로 도시된 에어로졸 발생 물품(10)의 길이방향 축과 동축으로 정렬된다. 도시된 에어로졸 발생 물품(10)은 플러그 랩(60), 궐련 종이(40), 및 티핑 종이(50)를 포함한다. 궐련 종이(40)는 로드(20)의 적어도 일부를 둘러싼다. 티핑 종이(50) 또는 다른 적합한 래퍼는 당업계에서 일반적으로 공지된 바와 같이 플러그 랩(60) 및 궐련 종이(40)의 일부분을 둘러싼다. 필터(30)는 플러그 랩(60) 및 필터 재료(32)를 포함한다.
도 1은 필터(30)를 갖는 부분적으로 펼쳐진 에어로졸 발생 물품(10)의 구현예의 개략적인 사시도이다. 도시된 구현예에서 궐련인 에어로졸 발생 물품(10)은 단지 물품의 대표적 구성요소를 예시하기 위해 부분적으로 펼쳐진 것으로 도시된다. 에어로졸 발생 물품(10)은 에어로졸 형성 기재의 로드(20), 예컨대 담배 로드, 및 에어로졸 형성 기재(20)의 하류에 있는 필터(30)를 포함한다. 필터(30) 및 로드(20)는 선(A-A)으로 도시된 에어로졸 발생 물품(10)의 길이방향 축과 동축으로 정렬된다. 도시된 에어로졸 발생 물품(10)은 플러그 랩(60), 궐련 종이(40), 및 티핑 종이(50)를 포함한다. 궐련 종이(40)는 로드(20)의 적어도 일부를 둘러싼다. 티핑 종이(50) 또는 다른 적합한 래퍼는 당업계에서 일반적으로 공지된 바와 같이 플러그 랩(60) 및 궐련 종이(40)의 일부분을 둘러싼다. 필터(30)는 플러그 랩(60) 및 필터 재료(32)를 포함한다.
전술한 예시적인 구현예는 한정적인 것이 아니다. 상술한 예시적인 구현예와 일치하는 다른 구현예는 당업자에게 명백할 것이다.
본원에서 사용된 모든 과학적 및 기술적 용어는 달리 특정되지 않는 한 당업계에서 공통적으로 사용되는 의미를 가진다. 본원에서 제공된 정의는 본 명세서에서 빈번하게 사용되는 특정 용어의 이해를 용이하게 하기 위한 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 부정관사(“a”, “an”), 및 정관사(“the”)는 그 내용을 명확하게 달리 기술하지 않는 한, 복수의 대상물을 갖는 구현예를 포함한다.
본 원에서 사용되는 바와 같이, “또는”은 일반적으로 달리 그 내용을 명확하게 기술하지 않는 한 “및/또는”을 포함하는 의미로 사용된다. 용어 “및/또는”은 열거된 요소들 중 하나 또는 전부, 또는 열거된 요소들 중 임의의 2개 이상의 조합을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, “갖는다”, “갖는”, “포함하다(include)”, “포함하는(including)”, “포함하다(comprise)”, “포함하는(comprising)” 등은 개방형의 의미로 사용되며, 일반적으로 “포함하지만, 이에 한정되지 않는” 것을 의미한다. “~로 본질적으로 이루어지는”, “~로 이루어지는” 등은 “포함하는(comprising)”등에 포괄되는 것임이 이해될 것이다.
단어 “바람직한” 및 “바람직하게는”는 특정한 상황 하에서 특정한 이득을 제공할 수 있는 본 발명의 구현예를 지칭한다. 그러나, 다른 구현예 또한 동일하거나 다른 상황 하에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 구현예의 설명은 다른 구현예가 유용하지 않음을 암시하는 것이 아니며, 청구항을 포함하는 본 개시 내용의 범위로부터 다른 구현예를 배제하도록 의도되지 않는다.
실시예
필터 재료 중량, 가소제 중량%, 및 필라멘트 선형 밀도, 및 향상된 필터 경도를 초래하는 플러그 랩 특성의 선택을 예시하는 비제한적인 예가 아래에 제시된다. 19개의 필터가 상이한 필라멘트 선형 밀도 및 상이한 양의 가소제(트리아세틴)를 갖는 초산 셀룰로스 토우(y형 섬유)로 만들어졌다. 결과적인 필터 재료는 상이한 중량 기준 및 두께를 갖는 플러그 랩으로 씌워졌다. 결과적인 필터 로드는 7.71 mm의 직경 및 126 mm의 길이를 가졌다. 19개의 필터 중 일부를 만드는 데 사용된 재료가 표 1에서 아래에 제시된다.
표 1: 테스트된 필터의 구성요소
126 mm 길이의 필터 로드의 평균 방사상 경도가 미국 특허출원공개 번호 2016/0128378호에 설명된 바와 같이 결정되었다. 126 mm 길이의 필터 로드의 RTD가 ISO 표준 6565:2002에 따라 측정되었다. 플러그 랩의 강성이 ISO 2493-1:2010 및 ISO 2493-2:2011에 따라 측정되었다. 일부 필터의 경우, 필터 재료 및 가소제의 중량뿐만 아니라 (7.71 mm의 직경에 기초하여)중량이 측정된 재료의 밀도가 결정되었다. 결과가 아래의 표 2에 제시된다:
표 2: 필터의 특성
표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 가소제의 중량%가 7%에서 10%로 증가하면, RTD를 실질적으로 증가시키지 않으면서 방사상 경도가 증가한다. 예를 들어: 필터(4)를 필터(5); 그리고 필터(12)를 필터(13)와 비교. 즉, 본 발명의 범위 내에서 가소제의 수준을 증가시키는 것은 RTD에 상당한 영향을 주지 않으면서 더 높은 경도를 제공할 수 있다.
RTD는 일부 에어로졸 발생 물품에 사용될 수 있는 것보다 더 길 수 있는 126 mm의 길이를 갖는 필터에 대해 시험됨에 주목한다. 예시를 위해, 필터(15)는 255 mmWG의 RTD를 갖는데, 이는 약 2.02 mm 당 RTD이고, 이는 21 mm의 길이를 갖는 필터에 대해 약 42.5 mmWG의 RTD를 초래할 것으로 예상된다. 따라서, 필터(15)를 위한 21 mm 길이의 필터는 약 42.5 mmWG의 낮은 RTD를 가지면서, 97.607%의 평균 방사상 경도를 가질 것으로 예상될 것이다(길이는 방사상 경도에 실질적으로 영향을 미치지 않아야 한다).
이러한 높은 경도 및 이러한 낮은 RTD를 갖는 필터가 특히 바람직하다.
따라서, 항샹된 경도를 갖는 필터를 위한 방법, 시스템, 장치, 조립체 및 물품이 설명된다. 본 발명의 다양한 수정 및 변형은 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명이 특정 바람직한 구현예와 관련하여 설명되었지만, 청구범위에 기술된 발명은 이와 같은 특정 구현예에 부당하게 한정되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 실제로, 기계 분야 및 화학 분야, 및 에어로졸 발생 물품 제작 또는 관련 분야의 당업자에게 자명한 본 발명을 수행하기 위한 설명된 모드의 다양한 수정은 다음 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.
Claims (15)
- 에어로졸 발생 물품으로서,
에어로졸 형성 기재; 및
에어로졸 형성 기재의 하류에 있는 필터를 포함하고, 상기 필터는 필터의 횡단면 전체에 걸쳐서 분포되는 필라멘트를 갖는 필터 재료를 포함하고, 상기 필터 재료는 약 10.5 중량% 내지 약 15 중량%의 가소제(plasticizer)를 포함하는, 에어로졸 발생 물품. - 제1항에 있어서, 상기 필터 재료는 약 10.5 중량% 내지 약 11.5 중량%의 가소제를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가소제는 트리아세틴(triacetin)을 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필라멘트는 셀룰로스 아세테이트 필라멘트를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필라멘트는 필라멘트 당 4 데니어(denier) 이상의 선형 밀도를 가지는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필라멘트는 필라멘트 당 5 데니어 이상의 선형 밀도를 가지는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 재료는 0.11 g/cm3 이상의 밀도를 갖는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 재료는 약 0.12 g/cm3 내지 0.19 g/cm3의 밀도를 갖는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 필터 재료 주위에 배치된 플러그 랩을 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
- 제9항에 있어서, 상기 필터는 플러그 랩에 경도 강화 코팅을 더 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
- 제10항에 있어서, 상기 코팅은 폴리비닐 알코올을 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 95% 이상의 평균 방사상 경도를 가지고, 상기 평균 방사상 경도는 에어로졸 발생 물품의 필터 주위에 20초 동안 2 kg의 하중을 인가하고 하중이 적용된 후의 직경에 대한 원래 미압축 직경의 비율을 비교함으로써 측정되는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 90 mmWG 이하의 흡인 저항을 가지는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 70 mmWG 이하의 흡인 저항을 가지는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 기재는 담배(tobacco)를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
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