KR20210078343A - 튜브필터를 포함하는 흡연물품 및 그의 제조 방법 - Google Patents

튜브필터를 포함하는 흡연물품 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 튜브필터를 포함하는 흡연물품의 제조 방법은 흡연물질부, 제1 향액으로 가향처리된 제1 튜브필터 및 제2 향액으로 가향처리된 마우스피스를 준비하는 단계와, 흡연물질부, 제1 튜브필터 및 마우스피스를 래퍼로 결합 포장하는 단계를 포함하고, 제1 튜브필터를 준비하는 단계에서 제1 향액은 제1 튜브필터의 중공으로 자유낙하 된다.

Description

튜브필터를 포함하는 흡연물품 및 그의 제조 방법{A SMOKING ARTICLE INCLUDING TUBE FILTER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 흡연물품용 튜브필터를 포함하는 흡연물품 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중공을 통해 가향처리 및/또는 보습처리된 튜브필터를 포함하는 흡연물품 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
궐련으로부터 제공되는 에어로졸에 향미를 부가하는 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들면, 에어로졸에 향미를 부가할 수 있도록, 궐련을 구성하는 필터에 향료를 분사한 TJNS(Transfer Jet Nozzle System) 필터 등이 궐련 제조에 활용되고 있다.
한편, 종래와 같이 필터 외부면을 통해 필터 내부로 가향액을 첨가할 경우 필터 외부를 감싸는 궐련지로의 향액 전이를 통한 외부오염 등에 따른 제조 공정상 가향액 투입량에 한계가 존재하며, 궐련의 저장 기간이 경과함에 따라 필터 내에 적용된 멘솔이 인접한 무가향 튜브필터 등으로 전이되어 흡연 시 멘솔 이행량이 급격히 감소하는 문제가 발생할 수도 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 흡연 중 멘솔 이행량, 니코틴 이행량 및 무화량의 증대를 통해 끽미감을 극대화시킬 수 있는 튜브필터를 포함하는 흡연물품 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 흡연물질부, 제1 향액으로 가향처리된 제1 튜브필터, 및 제2 향액으로 가향처리된 마우스피스를 준비하는 단계; 및 상기 흡연물질부, 상기 제1 튜브필터 및 상기 마우스피스를 래퍼로 결합 포장하는 단계를 포함하고, 상기 제1 튜브필터를 준비하는 단계에서 상기 제1 향액은 상기 제1 튜브필터의 중공으로 자유낙하 되는 튜브필터를 포함하는 흡연물품의 제조 방법을 제공한다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 향액은 상기 제1 튜브필터의 중공으로 1mm 당 0.7mg 내지 1.0mg의 양만큼 상기 제1 튜브필터의 중공으로 투입될 수 있다.
한편, 상기 제1 향액이 1mm 당 0.3mg 내지 0.6mg의 양만큼 상기 제1 튜브필터의 중공으로 투입될 경우, 상기 제1 향액을 상기 제1 튜브필터의 중공으로 공급하는 가향노즐의 직경은 0.8mm 내지 1.1mm이고, 상기 제1 향액이 1mm당 0.7mg 내지 1.0mg의 양만큼 상기 제1 튜브필터의 중공으로 투입될 경우 상기 가향노즐의 직경은 1.2mm 내지 1.4mm일 수 있다.
한편, 상기 제1 튜브필터를 준비하는 단계는, 상기 제1 향액의 투입 이전에 튜브형 로드의 외측면에 80℃ 내지 150℃의 스팀을 스팀분사노즐로 분사하는 단계; 및 상기 제1 향액의 투입 이후에 상기 튜브형 로드를 상기 제1 튜브필터로 절단하는 단계를 포함하고, 상기 절단 단계의 완료 이후 상기 제1 튜브필터에 함유된 상기 제1 향액의 총량은 상기 제1 튜브필터에 투입된 상기 제1 향액의 총량 대비 92% 내지 99.9%일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 가향노즐과 상기 스팀분사노즐은 상기 제1 튜브필터의 길이 방향으로 180mm 내지 350mm 이격될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 튜브필터의 중공에 처리되는 상기 제1 향액의 양은 상기 마우스피스에 처리되는 상기 제2 향액의 양의 1% 내지 200%일 수 있다. 또는, 상기 제1 튜브필터의 중공에 처리되는 상기 제1 향액의 양은 상기 마우스피스에 처리되는 상기 제2 향액의 양의 10% 내지 200%일 수 있다. 또는, 상기 제1 튜브필터의 중공에 처리되는 상기 제1 향액의 양은 상기 마우스피스에 처리되는 상기 제2 향액의 양의 100% 내지 150%일 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 일부 실시예들에 따르면, 흡연물질부, 보습액으로 보습처리된 제1 튜브필터, 및 가향액으로 가향처리된 마우스피스를 준비하는 단계; 및 상기 흡연물질부, 상기 제1 튜브필터 및 상기 마우스피스를 래퍼로 결합 포장하는 단계를 포함하고, 상기 제1 튜브필터를 준비하는 단계에서 상기 보습액은 상기 제1 튜브필터의 중공으로 1mm당 0.3mg 내지 1.0 mg의 양만큼 자유낙하 되며, 상기 제1 튜브필터의 중공에 처리되는 상기 보습액의 양은 상기 마우스피스에 처리되는 상기 가향액의 양의 10% 내지 200%인 튜브필터를 포함하는 흡연물품의 제조 방법을 제공한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또다른 일부 실시예들에 따르면, 흡연물질부; 상기 흡연물질부의 하류에 위치하며 내부에 중공이 형성된 제1 튜브필터; 상기 제1 튜브필터의 하류에 위치하는 마우스피스; 및 상기 흡연물질부, 상기 제1 튜브필터 및 상기 마우스피스를 감싸는 래퍼를 포함하고, 상기 제1 튜브필터는 제1 향액에 의한 가향처리 또는 보습제에 의한 보습처리가 된 필터이고 상기 마우스피스는 제2 향액으로 가향처리된 필터인 튜브필터를 포함하는 흡연물품이 제공된다.
한편, 상기 제1 튜브필터는 상기 제1 향액으로 가향처리된 필터이고, 상기 제1 튜브필터의 멘솔 함량은 상기 마우스피스의 멘솔 함량보다 높을 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제1 튜브필터의 하류에서 상기 제1 튜브필터와 일단이 접하고 상기 마우스피스의 상류에서 상기 마우스피스와 상기 일단에 대향하는 타단이 접하는 냉각필터를 더 포함하고, 상기 냉각필터는 폴리락트산(PLA) 직조물, 지관 또는 제2 튜브필터일 수 있다.
다른 일부 실시예에서, 상기 제1 튜브필터의 하류에서 상기 제1 튜브필터와 일단이 접하고 상기 마우스피스의 상류에서 상기 마우스피스와 상기 일단에 대향하는 타단이 접하는 제2 튜브필터를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 튜브필터의 내경은 상기 제1 튜브필터 내경보다 크고, 상기 제1 튜브필터는 상기 보습제로 보습처리가 된 필터이고 상기 제2 튜브필터는 상기 제1 향액으로 가향처리가 된 필터일 수 있다.
여기서, 상기 제1 향액 및 상기 제2 향액은 멘솔 60% 내지 80% 및 PG(Propylene Glycol) 20% 내지 40%를 포함하며, 상기 보습제는 글리세린 70% 내지 90% 및 PG 10% 내지 30%를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제2 튜브필터로의 상기 제1 향액의 투입량은 6mg 내지 9mg일 수 있다. 상기 제1 튜브필터로의 상기 보습제의 투입량은 7.5mg 내지 9mg일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라 튜브필터를 내부가향 처리할 경우, 기존 TJNS 가향처리 방식 대비 필터 내로 더 많은 양의 최대가향액 적용이 가능하게 된다. 구체적으로, 기존 TJNS 가향처리 방식에 적용 가능한 최대가향량이 대략 0.5mg/mm 내지 0.8mg/mm임을 고려할 때, 기존 TJNS 가향처리 방식 대비 약 1.2배 내지 2배 많은 최대가향액 적용이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 내부가향 튜브필터의 궐련 채용 시 궐련 저장 기간 중 발생하는 TJNS 필터에 적용된 멘솔의 소실율을 감소시킬 수 있고, 이와 동시에 각초부로의 멘솔 전이량을 증가시킬 수 있어, 흡연 중 멘솔 끽미감을 증대시킬 수 있다.
더욱이, 내부가향 튜브필터가 내부보습 튜브필터와 TJNS필터 사이에 위치할 경우, 에어로졸의 열에 의한 향소실을 최소화시킬 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 실시예들에 따른 튜브필터의 내부가향은 튜브필터 중공으로 가향액을 자유낙하 시키므로, 튜브 중공 내 향액 분사를 위한 복잡한 스프레이 노즐 등이 없이 향액을 튜브 내로 고르게, 충분한 양으로 투입시킬 수 있게 되어 제조 공정의 단순화 및 경제성 확보 또한 가능하다.
또한, 본 발명의 가향처리방식, 가향액 처리 속도, 가향노즐의 직경 및 가향노즐와 스팀노즐의 이격거리 등을 튜브필터 제조공정에 적용하면, 고온스팀에 의한 향 소실을 최소화할 수 있게 된다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 흡연물품용 튜브필터가 채용된 흡연물품의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일부 실시예에 따른 흡연물품용 튜브필터가 채용된 흡연물품의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또다른 일부 실시예에 따른 흡연물품용 튜브필터가 채용된 흡연물품의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 흡연물품용 튜브필터 내부에 가향처리가 되는 모습을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 튜브필터 내부의 균일가향 여부를 확인하기 위해 튜브필터를 제2 영역에서 절취 및 전개한 사진들이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예에 따른 흡연물품들의 관능 특성 평가 결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구 성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서 전체에서 '흡연물품'은 담배(궐련), 시가 등과 같이, 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물건을 의미할 수 있다. 흡연물품은 에어로졸 발생 물질 또는 에어로졸 형성 기질을 포함할 수 있다. 또한, 흡연물품은 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 흡연물질은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 명세서 전체에서 '상류' 또는 '상류 방향'은 흡연물품을 흡연하는 사용자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고 '하류' 또는 '하류 방향'은 흡연물품을 흡연하는 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 흡연물품(100)에 있어서, 흡연 물질부(110)는 필터들(120, 130, 140)의 상류 또는 상류 방향에 위치한다.
나아가 본 명세서에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 튜브필터가 전자담배기기 등의 에어로졸 생성 장치(1000)와 함께 사용되는 가열식 궐련(2000)에 적용된 경우를 예로 들어 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 본 발명의 실시예들에 따른 튜브필터는 연소형 궐련에 적용될 수도 있음은 물론이다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1000)는 배터리(1100), 제어부(1200) 및 히터(1300)를 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(1000)의 내부 공간에는 궐련(2000)이 삽입될 수 있다. 한편, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 에어로졸 생성 장치(1000)는 증기화기(1400)를 더 포함할 수도 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 생성 장치(1000)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(1000)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 생성 장치(1000)에 히터(1300)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(1300)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(1100), 제어부(1200) 및 히터(1300)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있으며, 도 2 또한 배터리(1100), 제어부(1200), 증기화기(1400) 및 히터(1300)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 도 3에는 증기화기(1400) 및 히터(1300)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(1000)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(1000)의 설계에 따라, 배터리(1100), 제어부(1200), 히터(1300) 및 증기화기(1400)의 배치관계는 변경될 수 있다.
궐련(2000)이 에어로졸 생성 장치(1000)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(1000)는 히터(1300) 및/또는 증기화기(1400)를 작동시켜, 궐련(2000) 및/또는 증기화기(1400)로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(1300) 및/또는 증기화기(1400)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(2000)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(2000)이 에어로졸 생성 장치(1000)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(1000)는 히터(1300)를 가열할 수 있다.
배터리(1100)는 에어로졸 생성 장치(1000)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(1100)는 히터(1300) 또는 증기화기(1400)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(1200)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(1100)는 에어로졸 생성 장치(1000)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등(미도시)이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(1200)는 에어로졸 생성 장치(1000)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1200)는 배터리(1100), 히터(1300) 및 증기화기(1400)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(1000)에 포함될 수 있는 다른 구성들의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(1200)는 에어로졸 생성 장치(1000)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1000)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(1200)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(1300)는 배터리(1100)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(1000)에 삽입되면, 히터(1300)는 궐련(2000)의 내측 일부 영역으로 삽입되고, 가열된 히터(1300)는 궐련(2000) 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(1300)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(1300)는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(1300)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(1300)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(1000)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(1300)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(1300)에는 궐련(2000)을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 궐련(2000)은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터(미도시)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 히터(1300)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소(미도시)를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 궐련(2000)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1000)에는 히터(1300)가 복수개 배치될 수도 있다. 이때, 복수개의 히터(1300)들은 궐련(2000)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(2000)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수개의 히터(1300)들 중 일부는 궐련(2000)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(2000)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(1300)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(1400)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(2000)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다.
다시 말해, 증기화기(1400)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(1000)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(1400)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(1400)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성 장치(1000)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 액체 저장부는 증기화기(1400)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(1400)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다.
비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다.
가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(1400)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(1000)는 배터리(1100), 제어부(1200), 히터(1300) 및 증기화기(1400) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1000)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1000)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1000)는 궐련(2000)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1000)는 별도의 크래들(미도시)과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(1000)의 배터리(1100)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(1000)가 결합된 상태에서 히터(1300)가 가열될 수도 있다.
궐련(2000)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(2000)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제1 부분과 필터 등을 포함하는 제2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(2000)의 제2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제 2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(1000)의 내부에는 궐련(2000)의 제1 부분 전체가 삽입되고, 궐련(2000)의 제2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(1000)의 내부에 제1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제1 부분 전체 및 제2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달될 수 있다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(1000)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로(미도시)를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1000)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 궐련(2000)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(미도시)을 통하여 궐련(2000)의 내부로 유입될 수도 있다.
궐련(2000)은 도 4 내지 도 6에 도시된 것과 같이 다양한 구조를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이하에서는, 도 4 내지 도 6에 도시된 흡연물품들(100, 200, 300) 중 어느 하나일 수 있는 궐련(2000)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 흡연물품용 튜브필터가 채용된 흡연물품의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 흡연물품(100)은 흡연물질부(110), 제1 필터 세그먼트(120), 제2 필터 세그먼트(130), 제3 필터 세그먼트(140) 및 래퍼(160)를 포함할 수 있다. 도시되지 않았으나, 상기 흡연물질부(110), 제1 필터 세그먼트(120), 제2 필터 세그먼트(130) 및 제3 필터 세그먼트(140) 중 적어도 하나는 상기 래퍼(160)에 의해 포장되기 전 별개의 래퍼들로 각각 포장될 수 있다. 예를 들어, 흡연물질부(110)는 흡연물질 래퍼(미도시)에 의하여 포장되고, 제1 필터 세그먼트(120), 제2 필터 세그먼트(130) 및 제3 필터 세그먼트(140) 중 적어도 하나는 필터 래퍼(미도시)에 의하여 포장될 수 있다.
흡연물품(100)의 직경은 대략 4mm 내지 9mm의 범위 이내이고, 길이는 대략 45mm 내지 50mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 흡연물질부(110)의 길이는 약 12mm, 제1 필터 세그먼트(120)의 길이는 약 10mm, 제2 필터 세그먼트(130)의 길이는 약 14mm, 제3 필터 세그먼트(140)의 길이는 약 12mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
흡연물질부(110)는 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 흡연물질부(110)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제(isosweet), 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 또한, 습윤제는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 흡연물질부(110)는 판상엽 시트(reconstituent　tobacco sheet)로 충진될 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 흡연물질부(110)는 판상엽 시트가 세절된 복수의 담배 가닥들로 충진될 수도 있다. 예를 들어, 흡연물질부(110)는 복수의 담배 가닥들이 서로 같은 방향(평행)으로 또는 무작위로 합쳐져서 형성될 수 있다.
예를 들어, 판상엽 시트는 아래와 같은 과정에 의하여 제조될 수 있다. 먼저, 담배 원료를 분쇄하여 에어로졸 생성 물질(예를 들어, 글리세린, 프로필렌 글리콜 등), 가향액, 바인더(예를 들어, 구아검, 잔탄검, 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose; CMC) 등), 물 등이 혼합된 슬러리를 만든 후, 슬러리를 이용하여 판상엽 시트를 형성한다. 슬러리를 만들 때 천연 펄프 또는 셀룰로오스가 첨가될 수 있으며, 1개 이상의 바인더가 혼합되어 사용될 수 있다. 한편, 건조된 판상엽 시트를 절각 또는 세절함으로써 담배 가닥이 생성될 수 있다.
담배 원료는 담배 잎 조각, 담배 줄기 및/또는 담배 처리 중 발생된 담배 미분일 수 있다. 또한, 판상엽 시트에는 목재 셀룰로오스 섬유와 같은 다른 첨가제가 함유될 수도 있다.
슬러리에는 에어로졸 생성 물질이 대략 5% 내지 40%가 첨가될 수 있으며, 판상엽 시트에는 에어로졸 생성 물질이 대략 2% 내지 35%가 잔류될 수 있다. 바람직하게, 판상엽 시트에는 에어로졸 생성 물질이 대략 5% 내지 30%가 잔류될 수 있다. 또한, 흡연물질부(110)가 흡연물질부(110)를 감싸는 흡연물질 래퍼에 의하여 포장되는 과정 이전에, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액을 흡연물질부(110)의 중앙에 분사하여 첨가할 수 있다.
제1 필터 세그먼트(120)는 내부에 중공(120H)을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다. 제1 필터 세그먼트(120)의 길이는 대략 4mm 내지 30mm의 범위 내에서 적절한 길이가 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게, 제1 필터 세그먼트(120)의 길이는 약 10mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 필터 세그먼트(120)의 외경은 대략 3mm 내지 10mm, 예를 들면 약 7mm일 수 있다. 제1 필터 세그먼트(120)에 포함된 중공(120H)의 직경은 대략 2mm 내지 4.5mm의 범위 내에서 적절한 직경이 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게, 중공(120H)의 직경은 약 2.5mm, 약 3.4mm 또는 약 4.2mm 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 필터 세그먼트(120)의 제조 시, 가소제의 함량을 조절함으로써 제1 필터 세그먼트(120)의 경도가 조정될 수 있다.
또한, 제1 필터 세그먼트(120)는 내부(즉, 중공(120H))에 동일 혹은 이형의 재질의 필름, 튜브 등의 구조물을 삽입하여 제조될 수도 있다.
제1 필터 세그먼트(120)는 셀룰로오스 아세테이트를 이용하여 제조될 수 있다. 이에 따라, 히터(130)가 삽입되는 상황에서 흡연물질부(110)의 내부 물질이 뒤로(즉, 하류 방향으로) 밀리는 현상을 방지할 수도 있고, 에어로졸의 냉각 효과 또한 발생될 수 있다.
한편, 본 발명의 일부 실시예에 따른 제1 필터 세그먼트(120)는, 내부(즉, 중공(120H))를 통해 가향 처리가 된 내부가향 튜브필터 일 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 제1 필터 세그먼트(120)는 중공(120H)을 통해 보습 처리가 된 튜브필터일 수도 있다. 또 다른 일부 실시예에서, 제1 필터 세그먼트(120)는 중공(120H)을 통해 가향 및 보습 처리가 된 튜브필터일 수도 있다. 가향처리된 제1 필터 세그먼트(120)에 대하여는 이하에서 상세히 후술하도록 한다.
제2 필터 세그먼트(130)는 히터(130)가 흡연물질부(110)를 가열함으로써 생성된 에어로졸을 냉각시키는 냉각 부재로서의 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있게 된다.
제2 필터 세그먼트(130)는 압출 방식 또는 섬유의 직조 방식을 통하여 제작될 수 있다. 제2 필터 세그먼트(130)는 단위 면적 당 표면적(즉, 에어로졸과 접촉하는 표면적)을 늘리기 위하여 다양한 형태들로 제작될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제2 필터 세그먼트(130)는 상변이(相變異) 작용에 의하여 흡연물질부(110)로부터 전달된 에어로졸을 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 필터 세그먼트(130)를 형성하는 재료는 열에너지의 흡수를 필요로 하는 용융 또는 유리 전이와 같은 상변이 작용을 일으킬 수 있다. 에어로졸이 제2 필터 세그먼트(130)로 진입하는 온도에서 이러한 흡열 반응이 일어남에 따라, 제2 필터 세그먼트(130)를 통과하는 에어로졸의 온도가 낮아지게 될 수 있다.
제2 필터 세그먼트(130)의 길이 또는 직경은 흡연물품(100)의 형태에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 필터 세그먼트(130)의 길이는 대략 7mm 내지 20mm의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 바람직하게, 제2 필터 세그먼트(130)의 길이는 약 14mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 필터 세그먼트(130)는 폴리머 섬유를 직조하여 제작될 수 있다. 이 경우, 폴리머로 제조된 섬유에 가향액을 도포할 수도 있다. 또는, 가향액이 도포된 별도의 섬유와 폴리머로 제조된 섬유를 함께 직조하여 제2 필터 세그먼트(130)를 제작할 수도 있다.
제2 필터 세그먼트(130)는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질을 이용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 고분자 물질은 젤라틴, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(PU), 불화 에틸렌 프로필렌(FEP) 및 그들의 조합이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 생분해성 고분자 물질로는, 폴리락트산(PLA), 폴리히드록시부티레이트(PHB), 셀룰로오스 아세테이트, 폴리-엡실론-카프로 락톤(PCL), 폴리글리콜산(PGA), 폴리하이드록시알카노에이트(PHAs) 및 전분계 열가소성 수지가 포함되나, 이에 한정되지는 않는다.
바람직하게는, 제2 필터 세그먼트(130)는 순수한 폴리락트산(PLA) 만으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2 필터 세그먼트(130)는 순수한 폴리락트산으로 제작된 섬유 가닥(이하, '섬유 가닥'이라고 함)을 하나 이상 이용하여 제조된 3차원 구조물 형상일 수 있다. 여기에서, 섬유 가닥의 굵기, 길이, 제2 필터 세그먼트(130)를 구성하는 섬유 가닥의 개수, 섬유 가닥의 모양은 다양할 수 있다. 제2 필터 세그먼트(130)가 순수한 폴리락트산으로 제작됨에 따라, 에어로졸이 제2 필터 세그먼트(130)를 통과하는 과정에서 특정 물질이 발생되는 것이 방지될 수 있다.
제2 필터 세그먼트(130)는 하나 또는 그 이상의 공정에 의하여 생산될 수 있으며, 종이 또는 고분자 물질을 소재로 한 래퍼로 제2 필터 세그먼트(130)의 외부를 감싸는 공정이 추가될 수 있다. 여기에서, 고분자 물질은 젤라틴, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(PU), 불화 에틸렌 프로필렌(FEP) 및 그들의 조합이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 제2 필터 세그먼트(130)가 직조된 폴리머 섬유 또는 권축된 폴리머 시트에 의하여 형성됨에 따라, 제2 필터 세그먼트(130)는 종 방향으로 연장되는 단수 또는 복수의 채널들을 포함할 수 있다. 여기에서, 채널은 기체(예를 들어, 공기 또는 에어로졸)가 통과하는 통로를 의미한다.
예를 들어, 권축된 폴리머 시트로 이루어진 제2 필터 세그먼트(130)는 약 5um와 약 300um 사이, 예를 들어 약 10um와 약 250um 사이의 두께를 가지는 재료로부터 형성될 수 있다. 또한, 제2 필터 세그먼트(130)의 전 표면적은 약 300mm2/mm와 약 1000mm2/mm 사이가 될 수 있다. 또한, 에어로졸 냉각 요소는 비표면적이 약 10mm2/mg와 약 100mm2/mg 사이의 재료로부터 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제2 필터 세그먼트(130)에는 휘발성 향미 성분을 함유하는 스레드(thread)가 포함될 수 있다. 여기에서, 휘발성 향미 성분은 멘톨일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 스레드에는, 1.5mg 이상의 멘톨을 제2 필터 세그먼트(130)에 제공하기 위해서, 충분한 양의 멘톨이 충진될 수 있다.
한편, 제2 필터 세그먼트(130)는 상술한 것과 같이 직조된 폴리머 섬유에 의해 형성되지 않고, 다공성 종이 시트가 권취됨으로써 형성될 수도 있다. 즉, 제2 필터 세그먼트(130) 내부에는 제2 필터 세그먼트(130)의 길이 방향을 따라 기류(예를 들어, 에어로졸)가 통과할 수 있도록, 권취된 다공성 종이 시트가 위치할 수 있다.
이 경우, 제2 필터 세그먼트(130)의 길이방향을 따라 기류가 통과할 수 있도록, 권취된 다공성 종이 시트는 다양한 패턴을 형성하며 냉각부(700)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2 필터 세그먼트(130) 내부에는 허니콤(honeycomb) 패턴의 기류패스, 불규칙적인 패턴의 기류패스, 소용돌이 모양의 기류패스 또는 동심원 모양의 기류패스 등이 형성될 수 있다.
상기 다공성 종이는 탄성복원력 및 유연성을 갖는 재료일 수 있으며, 예를 들어, 자작나무, 대나무 등 래퍼에 사용되는 셀룰로오스계 물질로 제작될 수 있다.
제2 필터 세그먼트(130)가 다공성 종이 시트로 형성되는 경우, 수크로스(예를 들어, 수크로스 파우더), 증류수, 및 물엿(starch syrup)으로 구성된 도포 물질이 다공성 종이 재료에 도포될 수 있다. 도포 물질에 포함된 물엿은 점도를 조절하고 설탕/포도당 결정이 석출되는 것을 억제하는 역할을 수행한다.
한편, 도포 물질에 포함되는 재료는 상술한 예로 제한되지 않으며, 제2 필터 세그먼트(130)의 코팅 작업 및 건조 작업의 효율을 높이기 위해 추가 물질이 더 첨가될 수도 있다.
일 실시예에서 다공성 종이에 도포되는 도포 물질의 전체 농도 대비, 수크로스(예를 들어, 수크로스 파우더)의 농도는 30%wt 내지 70%wt이며, 도포 물질의 전체 중량 대비, 물엿의 중량은 40%이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 실시예에서 제2 필터 세그먼트(130)은 가식성(edible) 필름일 수 있다. 상기 가식성 필름은 생분해성 필름 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 생분해성 필름 소재로는 전분이나 셀룰로오스 및 이들의 유도체인 펙틴(pectin), 알긴산(alginate), 카라기난(carrageenan), 키토산(chitosan) 등이 이용될 수 있다. 또한, 가식성 필름에는, 뛰어난 코팅 및 필름 형성능을 갖는 플루란(pullulan)이 더 첨가될 수 있다. 상술한 생분해성 필름 소재와 수크로스가 혼합됨으로써 가식성 필름 형태의 제2 필터 세그먼트(130)가 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서 시트 형태의 제2 필터 세그먼트(130)은 왁스와 같은 점도를 가질 수 있다. 왁스와 같은 점도를 갖기 위해, 제2 필터 세그먼트(130)은 수크로스, 산성 계열 용액 및 증류수로 구성될 수 있다. 산성계열 용액은 레몬즙, 식초 등일 수 있다.
제3 필터 세그먼트(140)는, 흡연물품(100)의 하류 말단에 위치함으로써 상류로부터 전달된 에어로졸을 사용자에게 최종적으로 전달하는 마우스 피스로서의 역할을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제3 필터 세그먼트(140)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 도시되지 않았으나, 제3 필터 세그먼트(140)는 리세스 필터로 제작될 수도 있다.
제3 필터 세그먼트(140)의 길이는 대략 4mm 내지 20mm의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 예를 들어, 제3 필터 세그먼트(140)의 길이는 약 12mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일부 실시예에서, 제3 필터 세그먼트(140)에는 적어도 하나의 캡슐(미도시)이 포함될 수도 있다. 상기 캡슐은 예를 들면, 향료를 포함하는 내용액을 피막으로 감싼 구형 또는 원통형의 캡슐일 수 있다.
제3 필터 세그먼트(140)를 제작하는 과정에서, 제3 필터 세그먼트(140)에 가향액을 분사함으로써 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 또는, 가향액이 도포된 별도의 섬유를 제3 필터 세그먼트(140)의 내부에 삽입할 수도 있다.
일부 실시예에서, 상기 제3 필터 세그먼트(140)에 투입되는 상기 가향액의 양은 약 4mg 내지 9mg일 수 있다.
흡연물질부(110)에서 생성된 에어로졸은 제2 필터 세그먼트(130)를 통과함에 따라 냉각되고, 냉각된 에어로졸이 제3 필터 세그먼트(140)를 통하여 사용자에게 전달된다.
따라서, 제3 필터 세그먼트(140)에 가향액이 첨가되는 경우, 사용자에게 전달되는 향미의 지속성이 증진되는 효과가 발생될 수 있다.
한편, 종래와 같이 제3 필터 세그먼트(140)에만 가향액이 첨가될 경우 필터 외부를 감싸는 궐련지로의 향액 전이를 통한 외부오염 등에 따른 제조 공정상 가향액 투입량에 한계가 존재하며, 표 5에서 후술할 바와 같이 궐련의 저장 기간이 경과함에 따라 제3 필터 세그먼트(140)에 적용된 멘솔이 인접한 무가향 튜브필터 등으로 전이되어, 흡연 시 멘솔 이행량이 급격히 감소하게 된다.
이에 제3 필터 세그먼트(140)뿐 아니라 제1 필터 세그먼트(120)에도 가향 처리를 하려는 시도들이 있어 왔다. 다만, 제1 필터 세그먼트(120)와 같은 튜브 필터는 일반적으로 제조공정 중 필터의 경도가 낮으면 절단 시 필터 깨짐이나 찌그러짐이 발생하고, 필터가 드럼에 끼어서 연속 제조에 어려움이 있어 왔고, 이에 일반 모노필터와 달리 튜브 필터의 경도를 높이기 위해서 공정 중 가소제 함량을 높이고 100℃ 내외의 고온 스팀 처리를 통해 순간적으로 단단하게 경화시켜 튜브 필터를 제조하는 공정이 필수적으로 수반되게 된다. 이같이 고온의 스팀 처리로 제조되는 튜브 필터 제조 공정 상 고온스팀에 의해 향 소실이 발생되어 가향 적용에 어려움이 있어 왔다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 흡연물품들은, 공정 중 고온스팀에 의한 향 소실을 최소화하며 균일하게 가향 처리된, 튜브 필터 제조 장치의 성형봉 내부 홀(구멍)을 통해 튜브필터의 내면(중공)에 향을 분사함으로써 제조된 제1 필터 세그먼트(120)를 구비한다.
제1 필터 세그먼트(120) 내부로 투입되는 가향액은 도 7을 참조하여 후술할 튜브필터 형성 장치의 성형봉 노즐(3100)로부터 자유낙하될 수 있다. 한편, 제1 필터 세그먼트(120)의 경도를 높이기 위해, 제1 필터 세그먼트(120) 내부로 가향액이 투입되기 이전 단계로 튜브필터 형성 장치의 스팀분사 노즐(미도시)에 의해 고온 고압의 스팀이 제1 필터 세그먼트(120)로 분사되게 된다. 이 때, 성형봉 노즐(3100)은 튜브필터 형성 장치의 스팀분사 노즐(미도시)로부터 길이 방향(D1)으로 대략 180mm 내지 350mm, 바람직하게는 대략 200mm 내지 300mm 이격될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 필터 세그먼트(120)에 적용된 멘솔 함유량은 제3 필터 세그먼트(140)의 멘솔 함유량 대비 약 25% 내지 175%일 수 있다. 바람직하게, 제1 필터 세그먼트(120)에 적용된 멘솔 함유량은 제3 필터 세그먼트(140)의 멘솔 함유량 대비 약 100% 내지 150%일 수 있다. 달리 말하면, 제1 필터 세그먼트(120)에 적용된 가향량은 대략 0.3mg/mm 내지 1.0 mg/mm(즉, 1mm 당 0.3mg 내지 1.0 mg)일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따라 튜브필터를 내부가향 처리할 경우, 기존 TJNS 가향처리 방식에 적용 가능한 최대가향량이 대략 0.5mg/mm 내지 0.8mg/mm임을 고려할 때, 기존 TJNS 가향처리 방식 대비 약 1.2배 내지 2배 많은 최대가향액 적용이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 내부가향 튜브필터의 궐련 채용 시 마우스피스(즉, 제3 필터 세그먼트)에 적용된 멘솔의 소실율을 감소시킬 수 있고, 이와 동시에 각초부로의 멘솔 전이량을 증가시킬 수 있어, 흡연 중 멘솔 끽미감을 증대시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예들에 따른 튜브필터의 내부가향은 튜브필터 중공으로 가향액을 자유낙하 시키므로, 튜브 중공 내 향액 분사를 위한 복잡한 스프레이 노즐 등이 없이 향액을 튜브 내로 고르게, 충분한 양으로 투입시킬 수 있게 되어 제조 공정의 단순화 및 경제성 확보 또한 가능하다.
내부가향 튜브필터(즉, 제1 필터 세그먼트(120))에 대한 보다 상세한 설명은 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.
래퍼(160)는 다공질 권지 또는 무다공질 권지일 수 있다. 일 예로, 래퍼(160)의 두께는 약 40um 내지 80um이고 기공도는 약 5CU 내지 50CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편 상술한 것과 같이, 흡연물질부(110), 제1 필터 세그먼트(120), 제2 필터 세그먼트(130) 및 제3 필터 세그먼트(140) 중 적어도 하나는 상기 래퍼(160)에 의해 포장되기 전 별개의 래퍼들로 각각 포장될 수 있다. 일 예로, 흡연물질부(110)는 흡연물질 래퍼(미도시)에 의하여 포장되고, 제1 필터 세그먼트(120), 제2 필터 세그먼트(130) 및 제3 필터 세그먼트(140)각각은 제1 필터 래퍼(미도시), 제2 필터 래퍼(미도시) 및 제3 필터 래퍼(미도시) 각각에 의하여 포장될 수 있으나, 흡연물품(100) 및 이를 구성하는 부분이 래퍼에 의해 포장되는 방식은 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예들에서, 상기 래퍼들은 각각이 감싸는 영역에 따라 상이한 물성을 가질 수 있다.
일 예로, 흡연물질부(110)를 감싸는 상기 흡연물질 래퍼의 두께는 약 61um이고 기공도는 약 15CU일 수 있고, 제1 필터 세그먼트(120)를 감싸는 제1 필터 래퍼의 두께는 약 63um이고 기공도는 약 15CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 흡연물질 래퍼 및/또는 상기 제1 필터 래퍼의 안쪽 면에는 알루미늄 포일이 더 포함될 수도 있다.
한편, 제2 필터 세그먼트(130)를 감싸는 제2 필터 래퍼 및 제3 필터 세그먼트(140)를 감싸는 제3 필터 래퍼는 하드 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 필터 래퍼의 두께는 약 158um이고 기공도는 약 33CU일 수 있고, 상기 제3 필터 래퍼의 두께는 약 155um이고 기공도는 약 46CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예들에서, 래퍼(160)에는 소정의 물질이 내첨될 수도 있다. 여기에서, 소정의 물질의 예로서는 실리콘이 해당될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 실리콘은 온도에 따른 변화가 적은 내열성, 산화되지 않는 내산화성, 각종 약품에 대한 저항성, 물에 대한 발수성, 또는 전기 절연성 등의 특성을 갖는다. 다만, 실리콘이 아니더라도, 상술한 특성들을 갖는 물질이라면 제한 없이 래퍼(160)에 도포(또는, 코팅)될 수 있다.
래퍼(160)는 흡연물품(100)이 연소되는 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 흡연물질부(110)가 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 히터에 의하여 가열되면, 흡연물품(100)이 연소될 가능성이 있다. 보다 구체적으로, 흡연물질부(110)에 포함된 물질들 중 어느 하나의 발화점 이상으로 온도가 상승될 경우, 흡연물품(100)이 연소될 수 있다. 이러한 경우에도 래퍼(160)는 불연성 물질을 포함하므로, 흡연물품(100)이 연소되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 래퍼(160)는 흡연물품(100)에서 생성되는 물질들에 의하여 에어로졸 생성 장치(1000, 도 1 참조)의 홀더가 오염되는 것을 방지할 수도 있다. 사용자의 퍼프에 의하여, 흡연물품(100) 내에서 액체 물질들이 생성될 수 있다. 예를 들어, 흡연물품(100)에서 생성된 에어로졸이 외부 공기에 의하여 냉각됨으로써, 액체 물질들(예를 들어, 수분 등)이 생성될 수 있다.
래퍼(160)가 흡연물질부(110) 및/또는 제1 내지 제3 필터 세그먼트들(120, 130, 140)을 포장함에 따라, 흡연물품(100) 내에서 생성된 액체 물질들이 흡연물품(100)의 외부로 새어 나가는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 에어로졸 생성 장치(1000)의 홀더 내부가 흡연물품(100)에서 생성된 액체 물질들에 의하여 오염되는 현상이 방지될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일부 실시예에 따른 흡연물품용 튜브필터가 채용된 흡연물품의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 흡연물품(200)은 흡연물질부(210), 제1 필터 세그먼트(220), 제2 필터 세그먼트(230), 제3 필터 세그먼트(240) 및 래퍼(260)를 포함할 수 있다.
흡연물품(200)의 흡연물질부(210), 제1 필터 세그먼트(220), 제3 필터 세그먼트(240) 및 래퍼(260) 각각은 도 4를 참조하여 설명한 흡연물질부(110), 제1 필터 세그먼트(120), 제3 필터 세그먼트(140) 및 래퍼(160) 각각과 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있으며, 이하에서는 설명의 간략화를 위해 도 4를 참조하여 설명한 흡연물품(100)과의 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
본 실시예에서의 제2 필터 세그먼트(230)는 도 4를 참조하여 설명한 제2 필터 세그먼트(130)와 달리, 제1 필터 세그먼트(220)와 유사하게 내부에 중공(230H)을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다. 중공의 단면 형상은 다각형 또는 원일 수 있으나, 중공의 크기 및 형상은 이에 제한되지 않는다.
제2 필터 세그먼트(230)는 제1 필터 세그먼트(220)에 접경하고 제1 필터 세그먼트(220)의 하류에 위치할 수 있다.
제2 필터 세그먼트(230)의 직경은 7mm 내지 9mm일 수 있고, 예를 들면, 약 7.9mm일 수 있다. 제2 필터 세그먼트(230)의 길이는 약 13mm 내지 15mm 일 수 있고, 예를 들어, 약 14mm 수 있다. 제2 필터 세그먼트(230)의 내경은 약 3.0mm 내지 5.5mm일 수 있고, 예를 들어 약 4.2mm일 수 있다.
이 때, 제2 필터 세그먼트(230)의 내경은 제1 필터 세그먼트(220)의 내경보다 클 수 있다. 일 예로, 제1 필터 세그먼트(220)의 내경은 약 2.5mm이고, 제2 필터 세그먼트(230)의 내경은 약 4.2mm일 수 있다.
제1 필터 세그먼트(220)의 내경과 제2 필터 세그먼트(230)의 내경이 서로 상이하기 때문에, 제1 필터 세그먼트(220)의 중공(220H)과 제2 필터 세그먼트(230)의 중공(230H) 내에서 유동하는 주류연이 확산될 수 있다. 확산된 주류연은 에어로졸 발생 물품(100)의 하류 방향으로의 편향성이 감소됨에 따라 제2 필터 세그먼트(230)의 내부로 유동하는 외부 공기와의 접촉 면적 및 시간이 증가하게 되며, 이에 따라 주류연의 냉각 효과는 향상될 수 있다.
제2 필터 세그먼트(230)는 외부의 기체가 외부로부터 제2 필터 세그먼트(230)의 중공으로 유입될 수 있는 소재를 포함할 수 있으며, 소재는 복수 개의 재료의 혼합물일 수 있다. 소재는 예를 들어 셀룰로오스 아세테이트 토우일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 필터 세그먼트(220) 및 제2 필터 세그먼트(230) 각각에 가향/보습 처리가 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 필터 세그먼트(220)는 내부가향 처리된 내부가향 튜브필터이고, 제2 필터 세그먼트(230)는 내부보습 처리된 내부보습 튜브필터일 수 있다. 또는, 제1 필터 세그먼트(220)는 내부보습 처리된 내부보습 튜브필터이고, 제2 필터 세그먼트(230)는 내부가향 처리된 내부가향 튜브필터일 수 있다. 또는, 제1 필터 세그먼트(220) 및 제2 필터 세그먼트(230) 각각은 내부에 가향 및 보습이 모두 처리된 내부가향보습 튜브필터일 수 있다.
바람직하게, 제1 필터 세그먼트(220)는 내부보습 처리된 내부보습 튜브필터이고, 제2 필터 세그먼트(230)는 내부가향 처리된 내부가향 튜브필터일 수 있다. 즉, 내부가향 처리된 튜브 형상의 제2 필터 세그먼트(230)는 내부보습 처리된 튜브 형상의 제1 필터 세그먼트(220)보다 하류에 위치하되, TJNS 필터인 제3 필터 세그먼트(240)보다 상류에 위치할 수 있다.
이와 같이 내부가향 튜브필터가 내부보습 튜브필터와 TJNS필터 사이에 위치함으로써, 에어로졸의 열에 의한 향소실이 최소화될 수 있게 된다.
일 예로, 제1 필터 세그먼트(220) 및/또는 제2 필터 세그먼트(230)에는 제3 필터 세그먼트(240)의 멘솔 함유량(예를 들어, 4mg 내지 10mg) 대비 약 25% 내지 175%(예를 들어, 제3 필터 세그먼트(240)의 멘솔 함유량이 7mg인 경우로서 약 1.75mg 내지 12.25mg)의 멘솔향이 함유될 수 있다.
다른 예로, 제1 필터 세그먼트(220) 및/또는 제2 필터 세그먼트(230)에는 제3 필터 세그먼트(240)의 멘솔 함유량(예를 들어, 4mg 내지 10mg) 대비 약 25% 내지 175%(예를 들어, 제3 필터 세그먼트(240)의 멘솔 함유량이 7mg인 경우로서 약 1.75mg 내지 12.25mg)의 보습제가 함유될 수 있다.
또 다른 예로, 제1 필터 세그먼트(220) 및/또는 제2 필터 세그먼트(230)에는 제3 필터 세그먼트(240)의 멘솔 함유량(예를 들어, 4mg 내지 10mg) 대비 약 25% 내지 175%(예를 들어, 제3 필터 세그먼트(240)의 멘솔 함유량이 7mg인 경우로서 약 1.75mg 내지 12.25mg)의 멘솔 보습제가 함유될 수 있다. 상기 멘솔 보습제는 예를 들면 멘솔 35% 내지 45%, PG 5% 내지 15%, 글리세린 45% 내지 55%를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또다른 일부 실시예에 따른 흡연물품용 튜브필터가 채용된 흡연물품의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 흡연물품(300)은 전단 필터 세그먼트(350), 흡연물질부(310), 제1 필터 세그먼트(320), 제3 필터 세그먼트(340) 및 래퍼(360)를 포함할 수 있다.
흡연물품(300)의 흡연물질부(310), 제1 필터 세그먼트(320), 제3 필터 세그먼트(340) 및 래퍼(360) 각각은 도 4를 참조하여 설명한 흡연물질부(110), 제1 필터 세그먼트(120), 제3 필터 세그먼트(140) 및 래퍼(160) 각각과 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있으며, 이하에서는 설명의 간략화를 위해 도 4를 참조하여 설명한 흡연물품(100)과의 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
흡연물품(300)은 도 4 내지 도 5를 참조하여 설명한 흡연물품들(100, 200)과 달리, 흡연물질부(310)의 상류에서 흡연물질부(310)와 접경하는 전단 필터 세그먼트(350)를 더 포함할 수 있다.
전단 필터 세그먼트(350)는 흡연물질부(310)가 흡연물품(300) 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중 흡연물질부(310)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 생성 장치(1000, 도 1 내지 도 3 참조)로 흘러 들어가는 것 또한 방지할 수 있다. 또한, 전단 필터 세그먼트(350)는 채널(350H)을 포함하므로, 전단 필터 세그먼트(350)의 상류측 단부로 유입되는 에어로졸이 용이하게 전단 필터 세그먼트(350)의 하류측 단부로 빠져나갈 수 있어서 사용자가 용이하게 에어로졸을 흡입할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전단 필터 세그먼트(350)는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트 토우를 구성하는 필라멘트의 모노 데니어(mono denier)는 대략 1.0 내지 10.0의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 대략 3.0 내지 7.0의 범위 내에 포함될 수 있다. 더 바람직하게, 전단 필터 세그먼트(350)의 필라멘트의 모노 데니어는 대략 5.0일 수 있다. 전단 필터 세그먼트(350)의 토탈 데니어(total denier)는 대략 25000 내지 35000의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 대략 28000 내지 32000의 범위 내에 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게, 토탈 데니어는 약 30000일 수 있다.
전단 필터 세그먼트(350)는 상류측 단부에서 하류측 단부를 항해 연장하는 채널(350H)을 포함할 수 있다. 채널(350H)은 전단 필터 세그먼트(350)의 중앙에 위치할 수 있다. 예를 들어, 채널(350H)의 중심은 전단 필터 세그먼트(350)의 중심과 일치할 수 있다.
본 실시예에서의 채널(350H)은 단면 형상이 원형인 것으로 도시되었으나, 채널(350H)의 단면 형상은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 채널(350H)의 단면 형상은 삼엽(三葉) 형상일 수 있다.
채널(350H)의 단면적은 5mm2 내지 11mm2의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 채널(350H)의 단면적은 약 5.75mm2이거나, 약 8.21mm2이거나, 약 10.89mm2일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전단 필터 세그먼트(350)의 외경을 기준으로 한 전체 단면적에 대한 채널(350H)의 단면적의 비율은 대략 14% 내지 29%의 범위에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 비율은 약 14.9%이거나, 약 21.3%이거나, 약 28.3%일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일부 실시예에서, 제1 필터 세그먼트(320)에는 내부가향/보습 처리가 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 필터 세그먼트(320)는 내부가향 튜브필터, 내부보습 튜브필터, 또는 내부가향보습 튜브필터일 수 있다.
일 예로, 제1 필터 세그먼트(320)에는 제3 필터 세그먼트(340)의 멘솔 함유량 대비 약 25% 내지 175%의 멘솔향이 함유될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 멘솔향은 멘솔 약 60% 내지 80%(예를 들어, 70%), PG 약 20% 내지 40%(예를 들어, 30%)를 포함할 수 있다.
다른 예로, 제1 필터 세그먼트(320)에는 제3 필터 세그먼트(340)의 멘솔 함유량 대비 약 25% 내지 175%의 보습제가 함유될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 보습제는 글리세린 약 70% 내지 90%(예를 들어, 80%), PG 약 10% 내지 30%(예를 들어, 20%)를 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 제1 필터 세그먼트(320)에는 제3 필터 세그먼트(340)의 멘솔 함유량 대비 약 25% 내지 175%의 멘솔 보습제가 함유될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 멘솔 보습제는 멘솔 35% 내지 45%(예를 들어, 40%), PG 5% 내지 15%(예를 들어, 10%) 및 글리세린 45% 내지 55%(예를 들어, 50%)를 포함할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
후술할 실시예 1 내지 4, 실험예 1에 대한 보다 명확한 이해를 위해, 이하에서는 도 7 내지 도 8과, 표 1을 상호 참조하여 설명하도록 한다.
도 7에는 본 발명의 실시예들에 따른 흡연물품용 튜브필터 내부에 가향처리가 되는 모습이 예시적으로 도시되었다.
도 7에 도시된 튜브형 로드(TF)와, 튜브형 로드(TF) 내부의 중공(TF_H) 형성 및 가향처리를 위한 성형봉(3000)의 형상, 구조 및 크기 등은 설명의 명확화를 위해 단순화되어 도시되었으므로, 이에 제한되지 않음은 물론이다.
또한, 도 7에 도시된 튜브형 로드(TF)는 설명의 명확화를 위해 2개의 영역, 즉 튜브형 로드 하단의 제1 영역(TF1) 및 튜브형 로드 상단의 제2 영역(TF2)으로 구획 도시하였으나, 상기 제1 및 제2 영역이 물리적으로 구획된 것이 아님은 물론이다. 상기 튜브형 로드(TF)는 단위 튜브필터로 절단되기 전 상태를 의미할 수 있으며, 필요에 따라 튜브형 로드 및 튜브필터를 용어적으로 혼용하여 설명하도록 한다.
실시예 1
튜브필터(TF)의 형성을 위한 장치(미도시)의 성형봉(3000)을 이용하여, 튜브필터(TF) 내부(즉, 중공(TF_H))에 멘솔 함량이 약 70%인 가향액을 이용하여 가향 처리를 진행하였다.
외경이 약 7.2mm이고 내경이 약 2.5mm인 튜브필터를 사용하였으며, 튜브필터가 튜브필터 형성 장치에서 길이 방향(D1)으로 이동함에 따라 튜브필터(TF)에 투입되는 가향액(F)의 양은 약 0.1mg/mm이며, 사용된 성형봉 노즐(3100)의 직경은 약 0.9mm이다.
도시되지 않았으나, 튜브필터(TF)에 상기 가향액(F)이 투입되기 이전에 튜브필터 형성 장치의 스팀분사 노즐(미도시)에 의해 고온 고압의 스팀이 분사될 수 있으며, 성형봉 노즐(3100)은 스팀분사 노즐로부터 길이 방향(D1)으로 약 200mm 이격시켰다. 상기 스팀의 온도는 예를 들면 대략 80℃ 내지 150℃일 수 있다.
가향액(F)은 튜브필터 형성 장치의 성형봉(3000), 보다 구체적으로는 성형봉(3000)의 선단부(先端部)에 위치하는 성형봉 노즐(3100)로부터 자유낙하되어, 튜브필터(TF)의 제1 영역(TF1)에 흡수된다.
실시예 2
튜브필터(TF)가 튜브필터 형성 장치에서 길이 방향(D1)으로 이동함에 따라 튜브필터(TF)에 투입되는 가향액(F)의 양이 약 0.3mg/mm인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건으로 튜브필터(TF)를 제조하였다.
실시예 3
직경이 약 1.3mm인 성형봉 노즐(3100)을 사용하여, 튜브필터(TF)가 튜브필터 형성 장치에서 길이 방향(D1)으로 이동함에 따라 튜브필터(TF)에 투입되는 가향액(F)의 양이 약 1mg/mm가 되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건으로 튜브필터(TF)를 제조하였다.
실시예 4
튜브필터(TF)가 튜브필터 형성 장치에서 길이 방향(D1)으로 이동함에 따라 튜브필터(TF)에 투입되는 가향액(F)의 양이 약 1.2mg/mm인 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 조건으로 튜브필터(TF)를 제조하였다.
실험예 1: 튜브필터 내부 균일 가향을 위한 가향량 설정
튜브필터의 균일 가향 여부를 평가하기 위해, 상술한 실시예 1 내지 4와 같이 가향량을 조절하여 제조된 튜브필터들의 평가를 진행하였다.
도 8은 튜브필터 내부의 균일가향 여부를 확인하기 위해 튜브필터를 제2 영역(TF2, 보다 구체적으로, 자유낙하에 의해 가향액이 직접적으로 투입되는 하단부에 대향하는 상단부 영역)에서 절취 및 전개한 사진들이며, 표 1은 실시예 1 내지 4에 따른 균일가향여부에 대한 결과를 나타낸다.
구분 가향량 (mg/mm) 비고
실시예 1 0.1 불균일 가향
실시예 2 0.3 균일 가향
실시예 3 1 균일 가향
실시예 4 1.2 균일 가향 / 궐련지 젖음
표 1 및 도 8의 (a)에 나타난 것과 같이, 가향량이 0.1mg/mm인 실시예 1의 튜브필터에서는 향 끊김이 발생하였고, 이에 따라 튜브필터 내에 균일한 가향이 되지 않았음을 확인할 수 있었다. 도 8의 (b)에 나타난 것과 같이, 실시예 2의 튜브필터에서는 향 끊김이 발생하지 않았으며, 도 8의 (c)에 나타난 실시예 3의 튜브필터에서는 향 끊김이 발생하지 않았을 뿐 아니라 가향액이 튜브필터 내에 더욱 균일하게 처리되었음을 확인할 수 있다. 실시예 4의 튜브필터 또한 균일 가향 처리되었음을 확인하였으나, 내부가향된 가향액이 튜브필터의 외경까지 과하게 확산됨에 따라, 튜브필터 외경을 감싸는 궐련지가 젖는 현상이 발생하였다. 이에 따라, 튜브필터의 가향량이 0.3mg/mm 내지 1.0 mg/mm인 경우 가향 특성이 우수해짐을 확인할 수 있었다.
한편, 실시예 1 내지 4와 달리 성형봉 노즐(3100)의 직경이 0.7mm이고 가향량이 약 0.3mg/mm 내지 1.0mg/mm인 실험에서는 멘솔 결정화 발생에 의한 노즐 막힘 문제가 발생하여, 상기 표 1에서 제외하였다. 또한, 성형봉 노즐(3100)의 직경이 1.3mm이고 가향량이 약 0.1mg/mm 내지 0.6mg/mm인 실험에서는 가향액의 균일한 낙하가 이루어지지 않아, 상기 표 1에서 제외하였다.
상술한 결과를 통해, 튜브필터 내부에 적용되는 가향량이 0.3mg/mm 내지 1.0 mg/mm인 경우에서 균일가향 특성이 가장 우수하고, 보다 바람직하게는 직경이 0.8mm 내지 1.1mm인 성형봉 노즐(3100)을 통해 0.3mg/mm 내지 0.6mg/mm 범위의 가향량을 적용하거나, 직경이 1.2mm 내지 1.4mm인 성형봉 노즐(3100)을 통해 0.7mg/mm 내지 1.0mg/mm 범위의 가향량을 적용하는 것이 멘솔 결정화 발생 이슈 해소 및 균일가향성 확보에 가장 유리한 것으로 확인되었다.
실시예 5
가향액의 양이 약 0.3mg/mm인 실시예 2의 튜브필터를 제조하여 약 24시간을 보관한 후, 튜브필터의 제1 영역(TF1) 및 제2 영역(TF2)을 물리적으로 절단하였다.
실시예 6
튜브필터 제조 시 가향액의 양이 약 0.6mg/mm인 것을 제외하고는, 실시예 5와 동일한 조건으로 튜브필터를 제조 및 절단하였다.
실험예 2: 튜브필터 내부 가향 확산 평가
튜브필터 내 가향 확산 여부를 확인하기 위해, 실시예 5 및 6 각각에서의 절단된 튜브 영역에 포함된 멘솔 함량을 분석하여 표 2에 나타내었다.
구분 제1영역(TF1) 제2영역(TF2) 제1/제2영역 합계
함량(mg) 비율(%) 함량(mg) 비율(%) 함량(mg) 비율(%)
실시예 5 2.6 55.5 2.1 44.5 4.70 100
실시예 6 6.0 54.4 5.02 45.6 11.02 100
표 2에 나타난 바와 같이, 제1영역(TF1)의 중공으로 투입된 가향액에 포함된 멘솔이 튜브필터 전체로 확산되었음을 확인할 수 있다. 구체적으로, 제2 영역(TF2)의 멘솔 함량은 제1 영역(TF1)의 멘솔 함량 대비 약 70% 내지 95%일 수 있다. 바람직하게, 제2 영역(TF2)의 멘솔 함량은 제1 영역(TF1)의 멘솔 함량 대비 약 80% 내지 85%일 수 있다.
비교예 1
실시예를 위해 시험용으로 제조된, 도 6에 도시된 흡연물품(300)과 동일한 구조를 가지는 가열식 궐련을 사용하였다. 즉, 상기 가열식 궐련에는 전단 플러그, 매질부, 튜브필터 및 마우스피스가 포함되었다.
길이 12mm의 튜브필터는 상술한 내부가향 공정이 진행되지 않았으며, 마우스피스는 멘솔향이 7mg 분사된 길이 14mm의 TJNS(Transfer Jet Nozzle System) 필터가 사용되었다.
실시예 7
1.75mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 25%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 12mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 튜브필터 제조시 적용된 가향액의 양은 약 0.15mg/mm이다.
실시예 8
3.50mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 50%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 12mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 튜브필터 제조시 적용된 가향액의 양은 약 0.3mg/mm이다.
실시예 9
7.00mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 100%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 12mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 튜브필터 제조시 적용된 가향액의 양은 약 0.58mg/mm이다.
실시예 10
10.50mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 150%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 12mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 튜브필터 제조시 적용된 가향액의 양은 약 0.88mg/mm이다.
실험예 3: 내부가향 튜브필터가 적용된 궐련의 물리성 평가
튜브필터의 내부가향 처리에 따른 궐련의 물리성 변화를 검토하기 위해, 상술한 비교예 1 및 실시예 7 내지 10의 궐련들에 대한 무게, 흡인저항, 둘레, 진원도 및 희석율을 분석하여 표 3에 나타내었다.
구분 튜브필터
가향액 mg(%)		 무게
(㎎)		 흡인저항
(mmH2O)		 둘레
(㎜)		 진원도
(%)		 희석율
(%)
비교예 1 무가향 658.3 46.5 22.71 94.8 15.4
실시예 7 1.75(25%) 669.3 49.1 22.74 94.4 16.5
실시예 8 3.50(50%) 667.1 49.3 22.75 94.1 17.0
실시예 9 7.00(100%) 669.1 49.0 22.75 94.0 16.6
실시예 10 10.50(150%) 671.3 48.7 22.75 94.1 16.1
표 3에 나타난 바와 같이, 튜브필터 가향액 처리량이 증가함에 따라 궐련의 무게 및 흡인저항이 약소하게 증가하는 경향을 보이나, 가향처리되지 않은 비교예 1의 궐련 대비 물리성의 큰 차이 없이 양산 규격 기준에 부합함을 확인하였다.
실험예 4: 내부가향 튜브필터가 적용된 궐련의 연기성분 분석
내부가향 튜브필터가 적용된 궐련의 연기성분 분석을 위하여, 제조 후 2주가 경과된 비교예 1 및 실시예 7 내지 10의 궐련들의 흡연 중 주류연의 연기성분을 분석하였다. 성분분석을 위한 연기 포집은 시료별 3회씩 반복 실시되었으며, 3회씩의 포집결과에 대한 평균값에 기초한 성분분석 결과를 표 4에 나타내었다. 궐련들은 온도가 대략 20℃이며, 습도가 대략 62.5%인 흡연실에서 자동흡연장치를 이용하여 HC(Health Canada) 흡연조건에 따라 테스트되었다.
구분 TPM
(mg)		 Tar
(mg)		 Nicotine
(mg)		 PG
(mg)		 Glycerin
(mg)		 수분
(mg)		 멘솔
(mg)
비교예 1 51.6 24.0 0.74 2.25 8.89 26.9 1.47
실시예 7 52.4 23.8 0.76 2.37 9.29 27.8 1.50
실시예 8 52.0 23.8 0.74 2.35 9.35 27.4 1.65
실시예 9 50.5 21.9 0.68 2.09 8.59 27.9 1.90
실시예 10 53.1 22.6 0.71 2.19 8.77 29.7 2.04
표 4에 나타난 바와 같이, 멘솔 함량을 제외한 성분들은 양은 비교예 1 및 실시예 7 내지 10에서 유의미한 차이를 나타내지 않았으며, 이와 달리 멘솔 이행량은 각 실시예들의 궐련에 포함된 튜브필터의 가향량이 증가함에 따라 선형적으로 증가함을 확인할 수 있었다.
실험예 5: 궐련의 저장 중 멘솔향 이행패턴분석
튜브필터 내부가향 적용에 따른 저장 보관 중 멘솔향 이행패턴을 확인하기 위해, 경과 기간별로, 궐련의 세그먼트들을 분리하여 세그먼트들 각각의 멘솔 함량을 분석하였다.
구 분 경과 기간 마우스피스
(mg)		 튜브필터
(mg)		 권지
(mg)		 각초
(mg)
비교예 1 1일 2.64 1.00 0.52 0.49
2주 2.21 1.81 0.39 1.04
4주 1.90 1.87 0.38 1.31
실시예 7 1일 2.56 1.35 0.52 0.58
2주 2.28 1.99 0.45 1.20
4주 1.84 2.06 0.38 1.56
실시예 8 1일 2.94 2.10 0.68 0.81
2주 2.44 2.42 0.49 1.46
4주 2.09 2.42 0.43 1.78
실시예 9 1일 2.76 2.85 0.77 0.82
2주 2.75 2.93 0.59 1.82
4주 2.49 2.92 0.55 2.22
실시예 10 1일 2.90 3.89 1.18 1.06
2주 2.93 3.80 0.98 2.31
4주 3.11 3.81 0.91 2.30
표 5에 나타난 바와 같이, 비교예 1 및 실시예들 전반을 통해 궐련 제조 후 저장기간 동안 궐련 내 멘솔은 함량이 높은 세그먼트에서 함량이 낮은 세그먼트로 이동하는 양상을 보임을 확인할 수 있다. 예를 들어, 비교예 1의 튜브필터에는 제조 시 가향처리가 되지 않았지만 제조 1일 후 1.00mg의 멘솔이 검출되었으며, 이는 마우스피스부(TJNS필터)로부터 전이된 것으로 추측된다.제조 후 1일이 경과된 궐련의 마우스피스부 멘솔 함량은 비교예 1 및 실시예들간 크게 유의미한 차이를 보이지 않았다. 다만, 비교예 1의 마우스피스부 멘솔 함량은 제조 후 4주가 경과함에 따라 제조 후 1일이 경과한 경우 대비 약 28%의 소실율(즉, 2.64mg에서 1.90mg으로 감소)을 보였으며, 감소된 멘솔은 대부분 튜브필터쪽으로 전이된 것으로 추측된다. 비교예 1과 같이 마우스피스부 멘솔 소실량이 많아지면, 이는 흡연 시 주류연으로의 멘솔 이행량이 줄어들어 멘솔 끽미가 낮아지는 원인이 된다.
비교예 1과 달리, 내부가향 튜브필터가 적용된 실시예 7 내지 10에서는, 마우스피스에 적용된 멘솔의 소실율이 감소되었음을 확인할 수 있다.
특히, 마우스피스의 멘솔 함유량과 동량(즉, 마우스피스 멘솔 함유량 대비 100%)의 멘솔이 튜브필터에 내부가향 처리된 실시예 9에서, 보관 기간이 증가하더라도 마우스피스의 멘솔 함유량의 소실율이 약 9%(즉, 2.76mg에서 2.49mg으로 감소)로 급격히 감소되었음을 확인할 수 있다.
나아가, 마우스피스의 멘솔 함유량 보다 많은 양(즉, 마우스피스 멘솔 함유량 대비 150%)의 멘솔이 튜브필터에 내부가향 처리된 실시예 10에서는, 보관 기간이 지남에 따라 마우스피스의 멘솔 함유량이 오히려 약 7%(2.90mg에서 3.11mg) 증가되었음을 확인할 수 있다.
한편, 마우스피스 및/또는 튜브필터에 함유된 멘솔은 보관 기간 경과에 따라 각초부로도 전이됨을 확인할 수 있다. 각초부로의 멘솔 전이량은 튜브필터의 가향량이 증가됨에 따라 선형적으로 증가되었다. 구체적으로, 제조 4주 후, 비교예 1에서의 각초부 멘솔 함량은 약 1.31mg이고, 실시예 7에서의 각초부 멘솔 함량은 약 1.56mg이며, 실시예 8에서의 각초부 멘솔 함량은 약 1.78mg이며, 실시예 7에서의 각초부 멘솔 함량은 제조 4주 후 약 2.22mg이며, 실시예 7에서의 각초부 멘솔 함량은 제조 4주 후 약 2.30mg이다.
마우스피스 내 잔류하는 멘솔 및 각초부에 전이된 멘솔은 흡연중 멘솔 이행량 증대에 매우 유리한 점을 고려할 때, 실시예 7 내지 10, 바람직하게는 실시예 9 내지 10의 궐련이 흡연 중 향 강도 및 향 만족도가 높을 것으로 예상된다.
실험예 6: 내부가향 튜브필터가 적용된 궐련의 흡연 중 멘솔이행량 분석
실험예 5에서 예상된 멘솔 이행량 증대여부 확인을 위해, 제조 후 2주 및 제조 후 4주가 경과된 비교예 1 및 실시예 7 내지 10의 궐련들의 흡연 중 멘솔 이행량을 분석하여 표 6에 나타내었다.
구 분 경과 기간 멘솔 이행량 (mg) 비교예1 대비 증가율(%)
비교예 1 2주 1.47 -
4주 1.20 -
실시예 7 2주 1.50 2.0
4주 1.29 7.5
실시예 8 2주 1.65 12.2
4주 1.47 22.5
실시예 9 2주 1.90 29.3
4주 1.70 41.7
실시예 10 2주 2.03 38.1
4주 2.01 67.5
표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 7 내지 10 모두에서 비교예 1 대비 멘솔 이행량이 증가하였음을 확인할 수 있었고, 특히 제조 경과 기간이 늘어남에 따라 그 차이는 두드러지는 것으로 확인되었다.
이에 따라, 실시예 7 내지 10과 같이 내부가향 튜브필터가 적용된 궐련은, 궐련에 적용된 가향량이 증가됨으로써 멘솔 이행량이 단순 증가된 것이 아니라, 보관 기간이 길어지더라도 멘솔이행량을 안정적으로 확보할 수 있음을 확인할 수 있다. 특히, 마우스피스 멘솔 함유량 대비 약 150%의 멘솔이 내부가향 처리된 튜브필터를 채용한 실시예 10에서, 제조 2주후 멘솔이행량 대비 제조 4주후 멘솔이행량의 감소량이 눈에 띄가 줄어들었으며, 그 결과 비교예 1 대비한 멘솔이행량 증가율은 67.5%로 타 실시예들 대비 월등히 높음을 확인할 수 있다.
비교예 2
실시예를 위해 시험용으로 제조된, 도 5에 도시된 흡연물품(200)과 동일한 구조를 가지는 가열식 궐련을 사용하였다. 즉, 상기 가열식 궐련에는 매질부, 튜브필터, 냉각필터 및 마우스피스가 포함되었다.
길이 10mm의 튜브필터는 상술한 내부가향 공정이 진행되지 않았으며, 마우스피스는 멘솔향이 6mg 분사된 길이 12mm의 TJNS(Transfer Jet Nozzle System) 필터가 사용되었다.
실시예 11
4.5mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 75%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 10mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 2와 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 튜브필터 제조시 적용된 가향액의 양은 약 0.45mg/mm이다.
실시예 12
6.0mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 100%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 10mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 2와 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 튜브필터 제조시 적용된 가향액의 양은 약 0.6mg/mm이다.
실시예 13
7.5mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 125%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 10mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 2와 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 튜브필터 제조시 적용된 가향액의 양은 약 0.75mg/mm이다.
실시예 14
9.0mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 150%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 10mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 2와 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 튜브필터 제조시 적용된 가향액의 양은 약 0.9mg/mm이다.
실시예 15
10.5mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 175%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 10mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 2와 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 튜브필터 제조시 적용된 가향액의 양은 약 1.05mg/mm이다.
실험예 7: 내부가향 튜브필터가 적용된 궐련의 물리성 평가
튜브필터의 내부가향 처리에 따른 궐련의 물리성 변화를 검토하기 위해, 상술한 비교예 2 및 실시예 11 내지 15의 궐련들에 대한 무게, 흡인저항, 둘레, 진원도 및 경도를 분석하여 표 7 및 표 8에 나타내었다.
구분 튜브필터
가향액 mg(%)		 무게
(㎎)		 흡인저항
(mmH2O)		 둘레
(㎜)		 진원도
(%)		 경도
(%)
비교예 2 무가향 679.5 6.1 22.78 97.1 95.0
실시예 11 4.5(75%) 683.1 6.1 22.78 97.3 94.6
실시예 12 6.0(100%) 694.9 6.2 22.79 96.6 94.0
실시예 13 7.5(125%) 703.8 6.9 22.86 96.3 96.3
실시예 14 9.0(150%) 716.6 7.0 22.88 96.5 96.5
실시예 15 10.5(175%) 733.6 7.2 22.87 96.3 96.3
구분 실시예 11 실시예 12
0일 1일 3일 15일 30일 0일 1일 3일 15일 30일
원주 22.70 22.60 22.58 22.58 22.58 22.72 22.70 22.69 22.69 22.69
내경 3.27 3.26 3.24 3.24 3.25 3.26 3.25 3.25 3.26 3.25
표 7 및 표8에 나타난 바와 같이, 튜브필터 가향액 처리량이 증가함에 따라 궐련의 무게 및 흡인저항이 약소하게 증가하는 경향을 보이나, 가향처리되지 않은 비교예 2의 궐련 대비 물리성의 큰 차이 없이 양산 규격 기준에 부합함을 확인하였다.
비교예 3
튜브필터 제조 시 투입된 가향액의 양은 약 36mg/80mm(즉, 약 0.45mg/mm)이다. 상기 가향액 내 멘솔 함량은 약 70%이며, PG(Propylene Glycol) 함량은 약 30%이다. 가향처리는 스팀분사 노즐로부터 길이 방향(D1, 도 7 참조)으로 약 50mm 이격된 위치에서 수행되었다.
비교예 4
가향처리가 스팀분사 노즐로부터 약 100mm 이격된 위치에서 수행된 것을 제외하고, 비교예 3과 동일한 조건으로 가향처리되었다.
비교예 5
가향처리가 스팀분사 노즐로부터 약 150mm 이격된 위치에서 수행된 것을 제외하고, 실시예 11과 동일한 조건으로 가향처리되었다.
실시예 11
가향처리가 스팀분사 노즐로부터 약 200mm 이격된 위치에서 수행된 것을 제외하고, 비교예 3과 동일한 조건으로 가향처리되었다.
비교예 6
가향처리가 스팀분사 노즐로부터 약 400mm 이격된 위치에서 수행된 것을 제외하고, 실시예 11과 동일한 조건으로 가향처리되었다.
실험예 8: 튜브필터의 내부가향 처리 시 향 손실율 분석
튜브필터 내부가향 공정 과정에서의 향 손실율을 확인하기 위해, 튜브필터 제조 시 투입된 멘솔량과 제조가 완료된 튜브필터에 함유된 멘솔량을 분석하여 표 9 및 표 10에 나타내었다.
구분 튜브 가향량
(mg/80mm)		 멘솔 투입량
(mg/80mm)		 멘솔 함량 분석값
(mg/80mm)		 투입량 대비
(%)
실시예 11 36 (75%) 25.2 24.1 95.6
실시예 12 48 (100%) 33.6 31.5 93.3
실시예 13 60 (125%) 42.0 40.1 95.6
실시예 14 72 (150%) 50.4 46.5 92.4
실시예 15 84 (175%) 58.8 56.1 95.3
표 9를 통해, 튜브필터 가향량 별 향 손실율을 확인할 수 있다. 표 9에 나타난 바와 같이, 실시예 11 내지 15 모두에서 향 손실율이 대략 평균 6% 정도로 나타나, 튜브 필터의 성형 및 제조 공정에 필수적으로 수반되는 고온스팀에 의한 향 소실이 크지 않음을 확인할 수 있었다.
구분 튜브 가향량
(mg/80mm)		 멘솔 투입량
(mg/80mm)		 가향노즐
/스팀노즐
이격거리(mm)		 멘솔 함량 분석값
(mg/80mm)		 투입량 대비
(%)
실시예 11 36 25.2 200 24.1 95.6
비교예 3 50 10.7 42.5
비교예 4 100 11.2 44.4
비교예 5 150 14.0 55.5
비교예 6 400 20.0 79.3
표 10을 통해, 가향노즐(즉, 도 7의 성형봉 노즐(3100))과 스팀노즐의 이격거리별 향 손실율을 확인할 수 있다. 표 10에 나타난 바와 같이, 이격거리가 150mm 이하인 비교예 3 내지 5의 경우 고온스팀의 영향에 의한 향 소실로, 멘솔의 투입량 대비 튜브 내 멘솔 함량이 60% 이하임을, 즉 향 소실률이 40% 이상임을 확인할 수 있다.
한편, 이격거리가 400mm인 비교예 6의 경우 실시예 11 대비 오히려 향 소실률이 증가함을 확인할 수 있는데, 이는 스팀분사 이후 향액 분사 위치가 너무 멀어지면 가향노즐까지 튜브가 이송되는 동안 향 투입 및 확산에 최적화된 튜브필터의 경도보다 더 많이 튜브 경화가 이루어진 것 때문으로 추측된다.
실험예 9: 궐련의 저장 중 멘솔향 이행패턴분석
튜브필터 내부가향 적용에 따른 저장 보관 중 멘솔향 이행패턴을 확인하기 위해, 경과 기간별로, 궐련의 세그먼트들을 분리하여 세그먼트들 각각의 멘솔 함량을 분석하였다.
구분 경과 세그먼트별 멘솔 함량 mg/본(%)
아세부 냉각부 튜브부 매질 외피 포장지 계
비교예 2 2주 3.33
(50.9%) 		0.14
(2.1%) 		1.16
(17.8%) 		1.09
(16.6%) 		0.49
(7.6%) 		0.33
(5.0%) 		6.53
(100%)
4주 2.90
(46.7%) 		0.15
(2.4%) 		1.22
(19.6%) 		1.17
(18.8%) 		0.47
(7.6%) 		0.30
(4.9%) 		6.22
(100%)
실시예 11 2주 3.36
(37.1%) 		0.20
(2.2%) 		2.92
(32.3%) 		1.59
(17.6%) 		0.58
(6.4%) 		0.40
(4.4%) 		9.05
(100%)
4주 3.35
(37.0%) 		0.21
(2.3%) 		2.82
(31.2%) 		1.74
(19.3%) 		0.58
(6.4%) 		0.35
(3.9%) 		9.04
(100%)
표 11에 나타난 바와 같이, 실시예 11의 제조 2주차 멘솔 총량은 비교예 2의 제조 2주차 멘솔 총량 대비 약 38% 증가하였으며, 실시예 11의 제조 4주차 멘솔 총량은 비교예 2의 제조 4주차 멘솔 총량 대비 약 45% 증가하였다. 비교예 2 및 실시예 11을 각각 보면, 비교예 2의 제조 4주차 아세부(즉, 마우스피스부) 멘솔 함량은 제조 2주차 대비 약 4.2% 감소하였으나, 이와 달리 실시예 11의 제조 4주차 아세부 멘솔 함량은 제조 2주차 대비 약 0.1% 감소하였다.
이를 통해, 내부가향 튜브필터가 적용된 실시예 11의 궐련이 내부가향 튜브필터가 적용되지 않은 비교예 2의 궐련보다 시간 경과에 따른 향 소실율, 특히 아세부에서의 향 소실율이 월등히 낮음을 확인할 수 있다.
실시예 11의 제조 4주차 매질부 멘솔량은 제조 2주차 매질부 멘솔량 대비 약 0.15mg 증가하였으며, 이와 달리 비교예 2의 제조 4주차 멘솔 총량은 비교예 2의 제조 4주차 멘솔 총량 대비 약 0.08mg 증가하였다.
상기한 결과를 통해, 내부가향 튜브필터가 적용된 실시예 11의 궐련이 내부가향 튜브필터가 적용되지 않은 비교예 2의 궐련보다 흡연중 멘솔 이행량 증대에 유리할 것으로 예상되었다.
실험예 10: 내부가향 튜브필터가 적용된 궐련의 연기성분 분석
내부가향 튜브필터가 적용된 궐련의 연기성분 분석을 위하여, 제조 후 2주가 경과된 비교예 2 및 실시예 11의 궐련들의 흡연 중 주류연의 연기성분을 분석하였다.
구분 TPM
(mg)		 Tar
(mg)		 Nicotine
(mg)		 PG
(mg)		 Glycerin
(mg)		 수분
(mg)		 멘솔
(mg)
비교예 2 44.9 14.3 0.91 0.31 4.74 29.7 1.65
실시예 11 45.9 15.4 0.93 0.48 5.22 29.6 2.13
표 12에 나타난 바와 같이, 멘솔 함량을 제외한 성분들은 양은 비교예 2 및 실시예 11에서 유의미한 차이를 나타내지 않았으며, 이와 달리 멘솔 이행량은 실시예 11에서 비교예 2 대비 약 29% 증가된 것을 확인할 수 있었다.
실험예 11: 흡연 후 멘솔 잔류량 분석
실시예 11 및 비교예 2의 궐련들에 따른 흡연 후, 궐련의 세그먼트들을 분리하여 세그먼트들 각각에 잔류하는 멘솔량, 니코틴량 및 글리세린량을 분석하였다.
구분 흡연 후 잔류량 mg/stick
아세부 냉각부 튜브필터 합계
비교예 2 멘솔 1.36 0.14 0.48 1.98
니코틴 0.41 0.20 0.43 1.04
글리세린 5.97 0.50 8.96 15.4
실시예 11 멘솔 1.47 0.20 0.80 2.46
니코틴 0.43 0.19 0.41 1.03
글리세린 5.79 0.44 9.23 15.5
표 13에 나타난 바와 같이, 세그먼트별 니코틴 및 글리세린의 잔류량은 비교예 2 및 실시예 11간 실질적으로 차이가 없었으나, 세그먼트별 멘솔의 잔류량은 실시예 11이 비교예 2 대비 24% 높음을 확인할 수 있었다.
비교예 7
실시예를 위해 시험용으로 제조된, 도 4에 도시된 흡연물품(100)과 동일한 구조를 가지는 가열식 궐련을 사용하였다. 즉, 상기 가열식 궐련에는 매질부, 튜브필터, 냉각필터 및 마우스피스가 포함되었다. 상기 냉각필터는 PLA 직조물로 형성되었다.
길이 10mm 및 내경 2.5mm의 튜브필터에는 내부가향/보습 공정이 진행되지 않았으며, 마우스피스는 멘솔향이 6mg 분사된 길이 12mm의 TJNS 필터가 사용되었다.
실시예 16
6mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 100%)의 보습제로 내부보습 처리된 길이 10mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 7과 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 상기 보습제 내 PG(Propylene Glycol) 함량은 약 20%이며, 글리세린(Glycerin) 함량은 약 80%이다.
실시예 17
9mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 150%)의 보습제로 내부보습 처리된 길이 10mm의 튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 7와 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다.
비교예 8
실시예를 위해 시험용으로 제조된, 도 5에 도시된 흡연물품(200)과 동일한 구조를 가지는 가열식 궐련을 사용하였다. 즉, 상기 가열식 궐련에는 매질부, 튜브필터, 냉각튜브필터 및 마우스피스가 포함되었다. 상기 냉각튜브필터는 상기 튜브필터와 유사하게 중공을 가지는 튜브 형상을 가지며, 냉각튜브필터의 내경은 4.2mm이다.
길이 10mm 및 내경 2.5mm의 튜브필터에는 내부가향/보습 공정이 진행되지 않았으며, 길이 14mm 및 내경 4.2mm의 냉각튜브필터 또한 내부가향/보습 공정이 진행되지 않았다. 마우스피스는 멘솔향이 6mg 분사된 길이 12mm의 TJNS 필터가 사용되었다.
실시예 18
7.5mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 120%)의 보습제로 내부보습 처리된 길이 14mm의 냉각튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 8과 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다. 상기 보습제 내 PG 함량은 약 20%이며, 글리세린 함량은 약 80%이다.
실시예 19
9mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 150%)의 보습제로 내부보습 처리된 길이 14mm의 냉각튜브필터를 사용한 것을 제외하고 비교예 8과 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 20
6mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 100%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 10mm의 튜브필터를 사용하였고, 9mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 150%)의 보습제로 내부보습 처리된 길이 14mm의 냉각튜브필터를 사용하였다. 이 외, 비교예 8과 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 20
9mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 150%)의 보습제로 내부보습 처리된 길이 10mm의 튜브필터를 사용하였고, 6mg(즉, 상기 TJNS 필터의 멘솔향 함유량 대비 약 100%)의 멘솔향이 내부가향 처리된 길이 14mm의 냉각튜브필터를 사용하였다. 이 외, 비교예 8과 동일한 조건으로 가열식 궐련을 제조하였다.
실험예 12: 내부가향/보습 필터가 적용된 궐련의 물리성 평가
튜브필터 및/또는 냉각튜브필터 내부의 가향 및/또는 보습 처리에 따른 궐련의 물리성 변화를 검토하기 위해, 상술한 비교예 7 및 8, 실시예 16 내지 21의 궐련들에 대한 무게, 경도, 둘레 및 진원도를 분석하여 표 15에 나타내었다.
표 14는 비교예 7 및 8, 실시예 16 내지 21에 따른 궐련들의 스펙이다.
구분 MTΦ2.5 냉각부재 아세 필터
비교예 7 보습 0mg/10mm (0%) PLA 직조물 (120) (멘솔 : 6.0mg/12mm)
실시예 16 보습 6mg/10mm (100%)
실시예 17 보습 9mg/10mm (150%)
비교예 8 무가향/무보습 CFTΦ4.2
(220)		 보습제 0mg/14mm
(0%)
보습제 7.5mg/14mm
(120%)
실시예 18
실시예 19 보습제 9mg/14mm
(150%)
실시예 20 가향 6mg/10mm (100%) 보습제 9mg/14mm
(150%)
실시예 21 보습 9mg/10mm (150%) 가향 6mg/10mm (100%)
구분 무게(㎎) 경도(%) 둘레(㎜) 진원도(%)
비교예 7 502.0 93.1 22.50 96.8
실시예 16 524.5 88.3 22.61 95.3
실시예 17 544.1 86.1 22.65 94.9
비교예 8 675.2 61.7 22.7 96.0
실시예 18 688.0 62.8 22.7 95.7
실시예 19 692.3 62.6 22.7 95.4
실시예 20 701.5 61.2 22.8 95.5
실시예 21 703.3 61.1 22.7 95.1
표 15에 나타난 바와 같이, 튜브필터 가향액/보습제 처리량이 증가함에 따라 궐련의 무게가 비교예 대비 약소하게 증가하는 경향을 보이나, 가향/보습 처리되지 않은 비교예 7 및 8의 궐련 대비 물리성의 큰 차이 없이 양산 규격 기준에 부합함을 확인하였다.
실험예 13: 내부가향/보습 필터가 적용된 궐련의 흡연 중 냉각 효과 분석
튜브필터 및/또는 냉각튜브필터 내부의 가향 및/또는 보습 처리에 따른 궐련의 흡연 중 냉각 효과를 검토하기 위해, 상술한 비교예 7 및 8, 실시예 16 내지 21의 궐련들의 흡연 중 주류연 온도를 측정하여 표 16에 나타내었다.
구분 최대 온도 (℃) 최저 온도 (℃) 평균 온도 (30 sec)
비교예 7 77.3 46.6 60.5
실시예 16 70.9 42.8 55.8
실시예 17 65.5 42.7 53.9
비교예 8 78.3 48.2 67.0
실시예 18 66.0 42.1 53.4
실시예 19 64.9 41.0 53.3
실시예 20 64.1 40.7 52.9
실시예 21 64.3 40.5 53.1
표 16에 나타난 것과 같이, 실시예 16 및 17 모두에서 비교예 7 대비 낮은 주류연 온도가 나타났고, 실시예 18 내지 21 모두에서 비교예 8 대비 낮은 주류연 온도가 나타났다.
특히, 튜브필터 내부에 보습제를 150% 적용한 실시예 17은 비교예 7 대비 최대 온도가 약 12℃ 낮고, 평균 온도가 약 6℃ 낮은 것으로 분석되었다.
또한, 냉각튜브필터 내부에 보습제를 150% 적용한 실시예 19 내지 21 모두, 비교예 8 대비 최대 온도가 대략 13℃ 정도 낮고, 평균 온도가 대략 14℃ 정도 낮은 것으로 분석되었다.
실험예 14: 내부가향/보습 필터가 적용된 궐련의 흡연 중 연기성분 분석
궐련의 연기성분 분석을 위하여, 제조 후 2주가 경과된 비교예 7 및 8, 실시예 16 내지 21의 궐련들의 흡연 중 주류연 연기성분을 분석하여 표 17에 나타내었다. 멘솔 이행량은 보습처리와 함께 가향처리가 진행된 실시예 20 및 21에 대해서만 표 18에 별도로 표시하였다.
구분 TPM
(mg)		 Tar
(mg)		 Nicotine
(mg)		 PG
(mg)		 Glycerin
(mg)		 수분
(mg)
비교예 7 44.0 20.3 1.02 0.48 3.79 22.69
실시예 16 44.1 20.1 1.07 0.55 3.89 24.14
실시예 17 44.5 21.2 1.09 0.66 4.34 22.28
비교예 8 43.9 18.2 0.83 0.07 3.14 24.4
실시예 18 43.5 18.3 0.85 0.11 3.21 24.7
실시예 19 43.1 18.5 0.87 0.12 3.26 24.1
실시예 20 43.5 19.3 1.05 0.32 3.66 25.7
실시예 21 43.4 18.9 0.95 0.42 3.50 25.1
표 17에 나타난 바와 같이, 실시예 16 및 17 모두에서 비교예 7 대비 주류연 니코틴 함량이 높게 나타났고, 실시예 18 내지 21 모두에서 비교예 8 대비 주류연 니코틴 함량이 높게 나타났다. 이를 통해 실시예 16 내지 21(특히, 실시예 17, 19~21)에서의 궐련이 비교예들 대비 흡연 시 끽미감 및 만족도가 높을 것으로 예상된다.
또한, 상기 표 17에 수치화 되지는 않았으나, 상기한 실험에 의해 실시예 16 내지 20에서의 궐련이 비교예들 대비 흡연 시 무화량이 증가한 것을 확인할 수 있었다.
또한, 멘솔향이 내부가향 처리된 튜브필터 및 보습제가 내부보습 처리된 냉각튜브필터를 채용한 실시예 20 및 21의 경우, 흡연 시 니코틴 및 무화량 증대와 더불어 향 만족도 또한 높아진 것으로 확인되었다.
구 분 멘솔 이행량 (mg) 비교예1 대비 증가율(%)
비교예 8 1.50 -
실시예 20 1.95 30.0%
실시예 21 2.15 43.3%
표 18에 나타난 바와 같이, 보습처리 및 가향처리가 모두 수행된 실시예 20 내지 21 모두에서 비교예 8 대비 멘솔 이행량이 증가하였음을 확인할 수 있었고, 특히 상류에 위치한 제1 튜브(MT)에 보습처리를 수행하고 제1 튜브(MT) 및 아세필터(TJNS필터) 사이에 위치한 제2 튜브(CFT, cooling filter tube)에 가향처리를 수행한 실시예 21에서, 멘솔 이행량이 실시예 20 대비 높은 것으로 나타났다.
표 15 내지 17에서 살펴본 것처럼 멘솔 이행량 외의 다른 수치들이 실시예 20 및 21에서 유의한 차이를 보이지 않은 것을 고려할 때, 실시예 20 및 21에서 유사한 냉각성능을 가진 것으로 나타났으나, 향 소실 측면에서 실시예 21이 더 유리한 것으로 나타났으며, 이는 내부가향 튜브필터가 내부보습 튜브필터와 TJNS필터 사이에 위치함으로써 에어로졸의 열에 의한 향소실이 최소화된 것으로 추측된다.
실험예 15: 내부가향 튜브필터가 적용된 궐련의 흡연 관능 평가
마우스피스에 함유된 멘솔과 동량의 멘솔이 내부가향 처리된 튜브필터가 채용되었으며, 도 6에 도시된 흡연물품(300)과 동일한 구조를 가지는 실시예 9의 궐련과, 마우스피스에 함유된 멘솔과 동량의 멘솔이 내부가향 처리된 튜브필터가 채용되었으며, 도 5에 도시된 흡연물품(200)과 동일한 구조를 가지는 실시예 12의 궐련에 따른 흡연 중/흡연 후 관능 평가를 실시하였다.
관능 특성 평가는 총 61명의 평가 패널원을 대상으로 실시하였으며, 총 7점 만점을 기준으로 하였다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예에 따른 흡연물품들의 관능 특성 평가 결과이다.
도 9에 나타난 바와 같이, 흡연 중 빨림성, 멘솔강도 및 멘솔 향 만족도 모든 항목에서 실시예 9가 비교예 1 대비 증가하였으며, 실시예 12 또한 비교예 2 대비 모든 항목에서 높은 점수가 나타났다.
특히, 흡연 중 멘솔강도는 실시예 9에서 비교예 1 대비 약 53%, 실시예 12에서 비교예 2 대비 약 36% 증가하였다. 이와 동시에, 흡연 후 종합만족도는 실시예 9에서 비교예 1 대비 약 25%, 실시예 12에서 비교예 2 대비 약 13% 증가하였다. 이를 통해, 본 발명의 실시예들에 따른 내부가향 튜브필터가 적용될 경우 흡연 중 멘솔 향의 끽미감을 높임과 동시에 전반적인 흡연 만족도 또한 높일 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 흡연용품용 필터 및 이를 포함하는 흡연물품에 따르면, 흡연자의 흡연 후 발생되는 손냄새와 입냄새를 모두 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 흡연물품
110: 흡연물질부
120: 제1 필터 세그먼트
130: 제2 필터 세그먼트
140: 제3 필터 세그먼트
350: 전단 필터 세그먼트
160: 래퍼
1000: 에어로졸 생성 장치
1100: 배터리
1200: 제어부
1300: 히터
1400: 증기화기

Claims (15)

  1. 흡연물질부, 제1 향액으로 가향처리된 제1 튜브필터, 및 제2 향액으로 가향처리된 마우스피스를 준비하는 단계; 및
    상기 흡연물질부, 상기 제1 튜브필터 및 상기 마우스피스를 래퍼로 결합 포장하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 튜브필터를 준비하는 단계에서 상기 제1 향액은 상기 제1 튜브필터의 중공으로 자유낙하 되는 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 향액은 상기 제1 튜브필터의 중공으로 1mm 당 0.3mg 내지 1.0mg의 양만큼 상기 제1 튜브필터의 중공으로 투입되는 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 향액이 1mm 당 0.3mg 내지 0.6mg의 양만큼 상기 제1 튜브필터의 중공으로 투입될 경우, 상기 제1 향액을 상기 제1 튜브필터의 중공으로 공급하는 가향노즐의 직경은 0.8mm 내지 1.1mm이고,
    상기 제1 향액이 1mm당 0.7mg 내지 1.0mg의 양만큼 상기 제1 튜브필터의 중공으로 투입될 경우 상기 가향노즐의 직경은 1.2mm 내지 1.4mm인 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품의 제조 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 튜브필터를 준비하는 단계는,
    상기 제1 향액의 투입 이전에 튜브형 로드의 외측면에 80℃ 내지 150℃의 스팀을 스팀분사노즐로 분사하는 단계; 및
    상기 제1 향액의 투입 이후에 상기 튜브형 로드를 상기 제1 튜브필터로 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 절단 단계의 완료 이후 상기 제1 튜브필터에 함유된 상기 제1 향액의 총량은 상기 제1 튜브필터에 투입된 상기 제1 향액의 총량 대비 92% 내지 99.9%인,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품의 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 가향노즐과 상기 스팀분사노즐은 상기 제1 튜브필터의 길이 방향으로 180mm 내지 350mm 이격된 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품의 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 튜브필터의 중공에 처리되는 상기 제1 향액의 양은 상기 마우스피스에 처리되는 상기 제2 향액의 양의 10% 내지 200%인 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품의 제조 방법.
  7. 흡연물질부, 보습액으로 보습처리된 제1 튜브필터, 및 가향액으로 가향처리된 마우스피스를 준비하는 단계; 및
    상기 흡연물질부, 상기 제1 튜브필터 및 상기 마우스피스를 래퍼로 결합 포장하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 튜브필터를 준비하는 단계에서 상기 보습액은 상기 제1 튜브필터의 중공으로 1mm당 0.3mg 내지 1.0 mg의 양만큼 자유낙하되며, 상기 제1 튜브필터의 중공에 처리되는 상기 보습액의 양은 상기 마우스피스에 처리되는 상기 가향액의 양의 10% 내지 200%인,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품의 제조 방법.
  8. 흡연물질부;
    상기 흡연물질부의 하류에 위치하며 내부에 중공이 형성된 제1 튜브필터;
    상기 제1 튜브필터의 하류에 위치하는 마우스피스; 및
    상기 흡연물질부, 상기 제1 튜브필터 및 상기 마우스피스를 감싸는 래퍼를 포함하고,
    상기 제1 튜브필터는 제1 향액에 의한 가향처리 또는 보습제에 의한 보습처리가 된 필터이고 상기 마우스피스는 제2 향액으로 가향처리된 필터인,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 튜브필터는 상기 제1 향액으로 가향처리된 필터이고,
    상기 제1 튜브필터의 멘솔 함량은 상기 마우스피스의 멘솔 함량보다 높은 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 튜브필터의 하류에서 상기 제1 튜브필터와 일단이 접하고 상기 마우스피스의 상류에서 상기 마우스피스와 상기 일단에 대향하는 타단이 접하는 냉각필터를 더 포함하고, 상기 냉각필터는 폴리락트산(PLA) 직조물, 지관 또는 제2 튜브필터인 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 튜브필터의 하류에서 상기 제1 튜브필터와 일단이 접하고 상기 마우스피스의 상류에서 상기 마우스피스와 상기 일단에 대향하는 타단이 접하는 제2 튜브필터를 더 포함하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 튜브필터의 내경은 상기 제1 튜브필터 내경보다 크고,
    상기 제1 튜브필터는 상기 보습제로 보습처리가 된 필터이고 상기 제2 튜브필터는 상기 제1 향액으로 가향처리가 된 필터인 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 향액 및 상기 제2 향액은 멘솔 60% 내지 80% 및 PG(Propylene Glycol) 20% 내지 40%를 포함하며, 상기 보습제는 글리세린 70% 내지 90% 및 PG 10% 내지 30%를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 튜브필터로의 상기 제1 향액의 투입량은 6mg 내지 9mg인 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 튜브필터로의 상기 보습제의 투입량은 7.5mg 내지 9mg인 것을 특징으로 하는,
    튜브필터를 포함하는 흡연물품.
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