KR20210136992A

KR20210136992A - 주름진 웹을 제조하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210136992A
Application number: KR1020217025583A
Authority: KR
Inventors: 루이 누노 바티스타; 이반 프레스티아
Original assignee: 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2021-11-17
Also published as: EP3938171A1; JP2022524373A; BR112021015677A2; WO2020182359A1; CN113423556A; US20220142226A1

Abstract

에어로졸 발생 물품용 주름진 중합체 재료 웹을 제조하는 방법이 개시된다. 중합체 재료 펠릿이 먼저 가열되어 중합체 재료 용융물을 형성한다. 중합체 재료 웹은 중합체 재료 용융물로 형성되고, 중합체 재료 웹은 그런 다음 승온에서 가공되어 주름진 중합체 재료 웹을 형성한다. 주름진 중합체 재료 웹은 그런 다음 보빈에 감긴다. 바람직한 중합체 재료는 폴리락트산이다.

Description

주름진 웹을 제조하기 위한 방법 및 장치

본 발명은 주름진 웹을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에어로졸 발생 물품용 주름진 웹을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 궐련은 담배를 연소하고 휘발성 화합물을 방출하는 온도를 생성한다. 타는 담배의 온도는 800℃ 위로 도달할 수 있으며 이러한 높은 온도는 담배에서 방산된 연기에 함유된 물의 대부분을 없애 버린다. 담배 함유 기재와 같은 에어로졸 형성 기재가 연소되기보다는 가열되는 에어로졸 발생 물품이 당 기술분야에 공지되어 있다. 에어로졸 발생 물품을 사용하는 시스템의 예는 담배 함유 기재를 200℃ 내지 400℃로 가열해서 에어로졸을 생산하는 시스템을 포함한다. 에어로졸 형성의 더 낮은 온도에도 불구하고, 그러한 시스템에 의해 생성된 에어로졸 흐름은 가연성 흡연 물품에 비해 수분 함량이 높기 때문에 종래의 궐련 연기보다 높은 감지된 온도를 가질 수도 있다.

통상적으로, 에어로졸 발생 물품은 로드 형태로 조립된 복수의 요소를 포함하고 있다. 복수의 요소는 일반적으로 에어로졸 형성 기재 및 로드 내부에 에어로졸 형성 기재로부터 하류에 배치된 에어로졸 냉각 요소를 포함하고 있다. 에어로졸 냉각 요소는 대안적으로 그의 기능에 기초하여 열 교환기라 지칭될 수도 있다. 에어로졸 냉각 요소 및 에어로졸 형성 기재 중 하나 또는 모두는 축 방향으로 기류를 제공하기 위한 복수의 축방향 채널을 포함할 수도 있다. 복수의 축방향 채널은, 로드 내부에서 크림핑되고 게더링되어(crimped and gathered) 채널을 형성하는 시트에 의해 정의될 수도 있다. 이러한 구현예에서, 크림핑된 시트는 실질적으로 연속 웹을 크림핑해서, 크림핑되고 게더링된 웹으로부터 복수의 크림핑된 시트를 절단하여 일반적으로 형성되어 있다.

에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 크림핑된(crimped) 웹을 제조하기 위한 방법 및 장치가 당업계에 공지되어 있다. 크림핑된 웹을 제조하는 공지된 방법들은 일반적으로 한 쌍의 맞물린(interleaved) 롤러 사이에 실질적으로 연속 웹을 공급하여 복수의 평행하고 등거리에 있는 길이방향으로 연장되어 있는 압착 주름들(corrugations)을 연속 웹에 적용하는 것을 포함하고 있다. 크림핑된 웹은 후속적으로 로드-형성 기계에 의해 게더링되어 복수의 축 방향 채널을 갖는 연속 로드를 형성한다. 그런 다음, 로드가 로드-형성 기계에 의해 포장되고 더 작은 세그먼트로 절단되어 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 냉각 요소를 형성한다.

그러나, 그러한 공지된 방법은 크고 고가의 크림핑 기계가 로드 형성 기계의 상류에 위치될 것을 요구하며, 공장에 있는 각각의 로드 형성 기계는 그 자체의 전용 크림핑 기계를 요구한다. 결과적으로, 이는 크림핑 기계의 점유공간을 수용하기 위한 더 큰 공장 바닥 면적에 대한 요구를 초래한다. 또한, 크림핑이 유지보수를 요구하거나 다른 정지시간을 갖는 경우, 관련 로드 형성 기계는 더 이상 크림핑된 웹이 공급될 수 없어서 정지할 필요가 없을 수 있다.

또한, 웹이 예를 들어 폴리락트산(PLA)과 같은 중합체 재료로 형성되는 경우, 웹은 폴리락트산으로 형성된 웹이 전형적으로 한 쌍의 크림핑 롤러 사이에서 크림핑이 일어나는 온도인 약 20℃의 주변 온도에서 탄성 특성을 갖기 때문에 크림핑 후에 더 평평한 구성으로 되돌아가는 경향을 가질 것이다. 또한, 가공 중에 웹 재료 가변성 및 크림핑 기계의 정지는 크림핑된 웹에 결함을 초래할 수 있고 낭비를 초래할 수 있다.

이들 문제를 적어도 부분적으로 해결하는 에어로졸 발생 물품용 주름진 웹을 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.

제1 양태에서 볼 때, 에어로졸 발생 물품용 주름진 중합체 재료 웹을 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:

중합체 재료 펠릿을 가열하여 중합체 재료 용융물을 형성하는 단계;

중합체 재료 용융물로부터 중합체 재료 웹을 형성하고, 승온에서 중합체 재료 웹을 가공하여 주름진 중합체 재료 웹을 형성하는 단계; 및

주름진 중합체 재료 웹을 보빈에 감는 단계를 포함한다.

중합체 재료 웹이 부드럽고 가단성 특성을 갖는 동안, 중합체 재료 웹을 승온에서 가공함으로써, 중합체 재료 웹에 형성된 주름은 중합체 재료 웹이 주변 온도로 냉각된 후에 형성된 양호한 상태를 유지하는 경향이 있을 것이다. 유리하게, 중합체 재료는 중합체 재료의 유리 전이 온도에서, 유리 전이 온도 위 또는 유리 전이 온도에 가까운 온도에서 가공된다.

하기에서, 예로서, 폴리락트산의 웹이 설명된다. 폴리락트산의 웹이 바람직한 중합체일 수 있지만, 설명된 공정 및 결과적인 생성물은 임의의 다른 적합한 중합체, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 셀룰로오스 아세테이트로 형성될 수 있다.

폴리락트산 이외의 중합체 재료를 사용할 때, 그러한 중합체 재료는 바람직하게는, 폴리락트산의 유리 전이 온도보다 20℃ 높거나 낮은 범위의 유리 전이 온도를 가진다. 예를 들어, 중합체 재료는 40℃ 내지 85℃ 범위의 유리 전이 온도를 갖도록 선택된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 그러한 중합체 재료는 바람직하게는 폴리락트산의 융점보다 50℃ 높거나 낮은 범위의 융점을 가진다. 예를 들어, 중합체 재료는 123℃ 내지 228℃ 범위의 융점을 갖도록 선택된다.

폴리락트산의 유리 전이 온도는 약 60℃ 내지 65℃이고, 융점 온도는 약 173℃ 내지 178℃이다. 상이한 가소제를 사용할 때, 폴리락트산의 상이한 샘플들 사이에 약간의 변화가 있다. 또한, 폴리락트산 용융물에서 상이한 입체 이성질체의 상대적인 양은 유리 전이 온도 및 융점 온도에 영향을 미칠 수도 있다. 폴리락트산 웹을 유리 전이 온도, 유리 전이 온도에서, 유리 전이 온도 위 또는 유리 전이 온도와 가까운 온도에서 가공함으로써, 웹에 형성된 주름은 폴리락트산 웹이 냉각된 후에 설정되는 경향이 있으며, 따라서 신뢰성 있는 주름 특성을 갖는 주름진 웹을 제공할 것이다. 상이한 주름 각도, 패턴 및 피치가 폴리락트산 웹에 형성되고 설정되어서, 에어로졸 냉각 요소에 사용될 때 상이한 특성을 제공할 수 있다. 이는 또한 폴리락트산 이외의 중합체 재료에도 적용된다.

폴리락트산 웹이 약 20℃의 주변 온도(유리 전이 온도 아주 아래)에서 한 쌍의 주름진 크림핑 롤러 사이에서 크림핑되는 종래 기술의 크림핑 공정에서, 웹은 크림핑 공정의 효율을 감소시킬 탄성 복귀 정도를 가질 것이다. 대조적으로, 웹이 부드럽고 상대적으로 가단성인 상태에 있을 때, 승온에서 폴리락트산 웹을 가공함으로써, 더욱 신뢰할 수 있는 결과가 얻어지고, 주름 안정성은 폴리락트산 웹의 속도에 의해 동일한 정도로 영향을 받지 않는다는 것을 발견하였다. 이는 또한 폴리락트산 이외의 중합체 재료에도 적용된다.

또한, 주름진 중합체 재료 웹을 보빈에 감음으로써, 각각의 로드 형성 기계에 인접한 크림핑 기계를 요구하지 않고도, 보빈으로부터의 주름진 중합체 재료 웹을 로드 형성 기계에 직접 공급하는 것이 가능하게 된다. 이는 장비 비용과 공장 바닥 공간을 절약한다.

바람직하게는, 주름진 중합체 재료 웹은 보빈에 감기 전에 유리 전이 온도 아래로 냉각된다. 이는 주름진 중합체 재료 웹이 여전히 부드럽고 가단성이 있는 동안 주름이 평평해지는 위험을 감소시키는 데 도움이 된다. 이는 금속과 같은 열 전도성 재료로 형성되고 열 교환 유체의 통과를 위한 내부 채널이 제공될 수 있는 냉각 롤러에 의해 수행될 수 있다. 대안적으로, 냉각된 공기와 같은 열 교환 유체가 주름진 중합체 재료 웹의 하나 또는 둘 모두의 표면을 가로질러 통과되거나 취입될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 폴리(락트산) 또는 PLA로도 공지된 용어 ‘폴리락트산(polylactic acid)’은 일회용 용례에 매우 적합한, 아래의 단량체를 포함하는 생분해성 지방족 폴리에스테르를 지칭한다. 폴리락트산은 다양한 생체적합성 가소제로 가소화될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘폴리락트산 용융물(polylactic acid melt)’은 그의 융점 온도 위로 가열되어 액체 상태에 있는 폴리락트산을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘중합체 재료(polymeric material)’는 폴리락트산, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 중합체 재료를 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘중합체 재료 용융물(polymeric material melt)’은 액체 상태에 있도록 융점 온도 초과로 가열된 중합체 재료를 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘승온(elevated temperature)’은 주변 실온보다 상당히 더 높은 온도를 의미한다. 일부 구현예에서, 용어 ‘승온’은 사용될 중합체 재료의 유리 전이 온도에 있는, 유리 전이 온도 위에 있는, 또는 실질적으로 그 아래에 있지 않은 온도를 의미한다. 폴리락트산의 경우, 유리 전이 온도는 전형적으로 60℃ 내지 65℃이다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘유리 전이 온도(glass transition temperature)’는 그 위의 온도에서 중합체 재료가 비교적 부드러운 고무질 상태에 있고 그 아래의 온도에서 중합체 재료가 비교적 경질의 유리질 상태에 있는 온도이다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘가공하는(working)’은 적어도 국부적으로 재료의 형태에 대한 변화를 적용하는 것을 의미하며, 여기서 새로운 형태는 예를 들어, 재료가 실온과 비하여 승온에 있는 동안, 중합체 재료 웹에 대한 파형 또는 주름과 같이 평평하지 않다. 재료의 형태의 그러한 변화는 크림핑 롤러, 압출 다이, 압출 탱크 또는 박스, 바, 곡선형 샤프트, 다중 롤러 또는 다른 것뿐만 아니라 전술한 공구 및 장치의 조합에 의해 적용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘보빈(bobbin)’은 단부 플랜지를 갖거나 갖지 않는 스핀들 또는 실린더를 지칭하며, 그 위에서 주름을 형성하도록 가공된 후에 중합체 재료 웹이 감긴다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘에어로졸 발생 물품(aerosol-generating article)’은, 예를 들어 가열, 연소 또는 화학 반응에 의해 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 ‘에어로졸 형성 기재(aerosol-forming substrate)’는 에어로졸을 형성할 수 있는, 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 설명하기 위해 사용된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재로부터 발생하는 에어로졸은 가시적이거나 비가시적일 수 있고, 증기(예를 들어, 기체 상태인 재료의 입자로, 실온에서는 보통 액체 또는 고체임)뿐만 아니라 기체 및 응축된 증기의 액적을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 '에어로졸 냉각 요소(aerosol-cooling element)'는 큰 표면적 및 미리 결정된 흡인 저항을 갖는 요소를 설명하는 데 사용된다. 사용 시, 에어로졸 형성 기재로부터 방출된 휘발성 화합물에 의해 형성된 에어로졸이 통과해서 사용자가 흡입하기 전에 에어로졸 냉각 요소에 의해 냉각된다. 필터와 다른 마우스피스의 높은 흡인-저항과 반대로, 에어로졸 냉각 요소는 낮은 흡인-저항을 가진다. 에어로졸 발생 물품 내부의 챔버와 캐비티도 에어로졸 냉각 요소로 간주되지는 않는다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘웹(web)’은 그의 두께보다 실질적으로 더 큰 폭과 길이를 갖는 박층 요소를 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘주름진(corrugated)’은 다른 주름, 물결모양 또는 줄무늬 중 일부에 대해 서로 실질적으로 평행하게 또는 적어도 평행하게 지향된 복수의 주름, 물결모양 또는 줄무늬를 갖는 시트 또는 웹을 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘주름(corrugation)’은 주름 플랭크에 의해 연결된 교번 피크 및 골로 형성된 복수의 실질적으로 평행한 리지를 나타낸다. 이것은, 구형파 프로파일, 정현파 프로파일, 삼각형 프로파일, 톱니 프로파일, 또는 이들의 임의의 조합을 갖는 주름을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘종 방향(longitudinal direction)’은 웹 또는 시트의 길이를 따라 연장하거나 그 길이에 평행한 방향을 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘폭’은 웹 또는 시트의 길이에 수직이거나, 롤러의 경우에 롤러의 축에 평행한 방향을 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘피치 값(pitch value)’은 특정 주름의 피크의 어느 하나의 측면에 있는 골 사이의 측 방향 거리를 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘변화하다(vary)’ 및 ‘상이하다(differ)’는 표준 제조 공차의 것을 넘어서는 편차, 특히 서로로부터 적어도 5%만큼 벗어나는 값을 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘크림핑 롤러(crimping roller)’는 롤러 주위에서 원주 방향으로 연장하는 주름을 갖는 롤러를 지칭한다. 2개의 크림핑 롤러가 서로 인접하고 평행하게 배열되어 그들의 주름이 서로 맞물리거나 거의 접촉하게 될 때, 평평한 중합체 재료 웹이 크림핑 롤러 사이를 통과할 수 있고 웹에 부여된 주름을 가진다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘로드(rod)’는 실질적 원형 또는 계란형 단면을 갖는 일반적으로 원통형 요소를 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘축 방향(axial)’ 또는 ‘축 방향으로(axially)’는 로드의 원통형 축을 따라서, 또는 그와 평행하게 연장하는 방향을 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘게더링된(gathered)’ 또는 ‘게더링(gathering)’은 웹 또는 시트가 로드의 원통 축에 실질적으로 가로방향으로 구불구불해지거나, 그렇지 않으면 압축되거나 수축된 것을 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘진폭 값(amplitude value)’은 주름의 피크로부터 가장 깊은 바로 인접한 골의 가장 깊은 지점까지의 주름의 높이를 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘주름 각도(corrugation angle)’는 특정 주름의 주름 플랭크 사이의 각도를 지칭한다.

중합체 재료 웹의 가공은 적어도 2개의 크림핑 롤러 사이에서 중합체 재료 웹을 통과시켜 주름진 중합체 재료 웹을 형성하는 것을 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 중합체 재료 용융물은 먼저 적어도 2개의 평활한 롤러들 사이에서 통과되어 평평한 중합체 재료 웹을 형성하고, 후속하여 평평한 중합체 재료 웹은 승온에 있는 동안 적어도 2개의 크림핑 롤러 사이에서 통과된다.

바람직하게는, 평평한 웹 재료의 두께는 약 20 μm 내지 약 200 μm, 보다 바람직하게는 약 30 μm 내지 약 120 μm, 가장 바람직하게는 약 40 μm 내지 약 80 μm이다.

일부 구현예에서, 중합체 재료 웹은 다수의 세트의 크림핑 롤러, 예를 들어 2 세트의 크림핑 롤러, 3 세트의 크림핑 롤러, 4 세트의 크림핑 롤러 또는 5 세트의 크림핑 롤러 사이에서 통과된다. 각각의 세트 또는 쌍의 크림핑 롤러는 상이한 깊이의 주름, 또는 상이한 닙 크기(즉, 인접한 크림핑 롤러의 외부 표면들 사이의 상이한 간격)를 가질 수 있다. 예를 들어, 연속적인 세트 또는 쌍의 크림핑 롤러는 매우 얇은 주름진 중합체 재료 웹의 생산을 용이하게 하도록 점진적으로 더 작은 닙 크기를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 각각의 세트 또는 쌍의 크림핑 롤러는 각각의 세트 또는 쌍의 롤러들 사이의 통과 전에, 미리 결정된 양만큼, 예를 들어, 중합체 웹의 두께의 10% 내지 50%만큼 중합체 재료 웹의 두께를 감소시키도록 구성된다.

일부 구현예에서, 중합체 재료 용융물은 먼저 적어도 2개의 매끄러운 롤러들 사이에서 통과되어 중합체 재료 웹을 형성하고, 후속하여 중합체 재료 웹은 승온에 있는 동안 중합체 재료 웹에 주름을 부여하도록 구성된 성형 부재들 위 또는 그 사이에서 통과된다. 성형 부재는 바, 만곡 샤프트 또는 다중 굽힘 롤러의 형태를 취할 수 있다.

일부 구현예에서, 중합체 재료 용융물로 중합체 재료 웹을 형성하고 중합체 재료 웹을 가공하는 것은 주름진 중합체 재료 웹을 형성하도록 압출 다이를 통해 중합체 재료 용융물을 주름진 프로파일로 압출하는 것을 포함한다.

이들 구현예에서, 중합체 재료 용융물은 압출 탱크 또는 박스에서 가열되고 적절하게 구성된 압출 다이를 통해 강제되어 주름진 중합체 재료 웹을 형성할 수 있다. 압출 다이는 주름진 중합체 재료 웹의 폭, 두께 및 단면 주름 프로파일을 한정하는 압출 오리피스를 가질 수 있다. 예를 들어, 압출 오리피스는 지그재그(zig-zag) 또는 물결모양(undulating) 구성을 갖는 슬롯일 수 있다.

주름진 중합체 재료 웹은 승온에 있는 동안 주름진 중합체 재료 웹에 추가 주름을 부여하도록 구성된 성형 부재들 위로 또는 그 사이로 추가로 통과될 수 있다. 성형 부재는 바, 만곡된 샤프트 또는 다중 굽힘 롤러의 형태를 취할 수 있다.

승온은 중합체 재료의 유리 전이 온도보다 20℃ 아래의 온도보다 높은 온도, 선택적으로 중합체 재료의 유리 전이 온도보다 10℃ 아래의 온도보다 더 높은 온도, 선택적으로 중합체 재료의 유리 전이 온도보다 5℃ 아래의 온도보다 더 높은 온도, 또는 선택적으로 중합체 재료의 유리 전이 온도보다 작지 않은 온도일 수 있다. 폴리락트산의 유리 전이 온도는 60℃ 내지 65℃의 범위이다. 다른 중합체의 유리 전이 온도는 과학 문헌 또는 실험으로부터 결정될 수 있다.

주름진 중합체 재료 웹은 뾰족한 피크 및 골을 갖는 지그재그 주름 프로파일을 가질 수 있다. 대안적으로, 주름진 중합체 재료 웹은 만곡된 피크 및 골을 갖는 물결 모양의 주름진 프로파일을 가질 수 있다.

바람직하게는, 주름들 중 실질적으로 모든 주름의 피치 값들은 약 0.5 mm 내지 약 1.7 mm, 바람직하게는 약 0.7 mm 내지 약 1.5 mm, 가장 바람직하게는 약 0.9 mm 내지 약 1.3 mm 범위에 있다. 이는 주름진 중합체 재료 웹이 게더링되고 포장되어 에어로졸 발생 물품 내에 에어로졸 냉각 요소를 형성할 때 특히 만족스러운 흡인 저항 값 및 균일성을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

일부 구현예에서, 주름은 주름진 중합체 재료 웹의 폭에 걸쳐서 가변 피치를 가질 수 있다. 이는 게더링된 주름진 중합체 재료 웹으로 형성된 에어로졸 냉각 요소 내의 채널의 보다 균일한 분포를 포함하는 다수의 장점을 제공할 수 있는데, 이는 게더링된 웹 상의 주름이 서로 매칭되고 서로 중첩되는 경향이 적기 때문이다.

대부분의 주름들의 피치 값들은 주름들의 피치 값들이 주름진 중합체 재료 웹의 폭에 걸쳐서 변하도록 실질적으로 상이한 피치 값 또는 피치 값들을 갖는 적은 수, 예를 들어 1개 또는 2개의 주름을 갖는 주름진 중압체 재료 웹의 폭에 걸쳐서 실질적으로 동일할 수 있다.

일부 구현예들에서, 주름들 중 적어도 10%는 적어도 하나의 바로 인접하는 주름의 피치 값과 상이한 피치 값을 가진다. 다른 구현예들에서, 주름들 중 적어도 40%는 적어도 하나의 바로 인접하는 주름의 피치 값과 상이한 피치 값을 가진다. 일부 구현예들에서, 주름들 중 적어도 70%는 적어도 하나의 바로 인접하는 주름의 피치 값과 상이한 피치 값을 가진다. 일부 구현예에서, 주름진 중합체 재료 웹의 모든 또는 실질적으로 모든 주름은 적어도 하나의 바로 인접하는 주름의 피치 값과 상이한 피치 값을 가진다. 이는 게더링되고 주름진 중합체 재료 웹 상의 주름이 서로 매칭되고 중첩되는 위험을 더욱 감소시킨다.

주름진 중합체 재료 웹의 주름들의 피치 값은 임의의 적합한 양일 수 있다.

주름진 중합체 재료 웹의 주름들 중 적어도 일부는 적어도 하나의 바로 인접하는 주름의 진폭 값과 상이한 진폭 값을 각각 가질 수 있다. 이러한 구현예들에서, 진폭 값들은 임의의 적합한 양일 수도 있다. 예를 들어, 주름들의 진폭 값들은 약 0.1 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1 mm, 또는 약 0.35 mm 내지 약 0.75 mm로 변할 수 있다.

대안적으로, 또는 추가적으로, 주름진 중합체 재료 웹의 폭에 걸쳐 변화하는 피치 값들을 제공하기 위해서, 적어도 일부의 주름들은 각각 적어도 하나의 바로 인접하는 주름의 주름 각도와 상이한 주름 각도를 가질 수 있다. 이러한 구현예들에서, 주름 각들은 임의의 적합한 값일 수도 있다. 예를 들어, 주름진 중합체 재료 웹의 주름들의 주름 각도는 약 30도 내지 약 90도, 또는 약 40도 내지 약 80, 또는 약 55도 내지 약 75로 변할 수 있다.

주름 중 하나 이상은 반경 방향에 대해 대칭일 수 있다. 즉, 주름의 각 플랭크와 반경 방향 간의 각도, 또는 “플랭크 각도”는 동일할 수 있고, 주름 각도의 절반과 같을 수 있다. 대안적으로, 주름들 중 하나 이상은 반경 방향에 대하여 비대칭이다. 즉, 주름의 양쪽 플랭크의 플랭크 각은 상이할 수 있다.

바로 인접하는 주름들 간의 골들 중 하나 이상은 반경 방향에 대하여 대칭일 수도 있다. 즉, 바로 인접하는 주름들의 바로 인접하는 플랭크들과 반경 방향 간의 각도는 동일할 수도 있고, 골 각(trough angle)의 절반과 같을 수도 있다. 대안적으로, 바로 인접하는 주름들의 골들 중 하나 이상은 반경 방향에 대하여 비대칭일 수도 있다. 즉, 골을 형성하는 바로 인접하는 플랭크들의 플랭크 각들은 다를 수도 있다.

주름 각도가 주름진 중합체 웹의 폭에 걸쳐 변화하는 경우, 주름들의 진폭 값은 실질적으로 동일할 수 있거나, 이들은 주름진 중합체 재료 웹의 폭에 걸쳐 변할 수 있다. 진폭 값들이 주름진 중합체 재료 웹의 폭에 걸쳐 변화하는 경우, 주름들의 주름 각도들은 실질적으로 동일할 수 있거나, 이들은 시트의 폭을 걸쳐 변할 수 있다.

제2 양태에서 볼 때, 스핀들에 감긴 제1 양태의 방법에 의해 형성된 주름진 중합체 재료 웹을 포함하는 보빈이 제공된다.

그러한 보빈은 인-라인 크림핑 기계를 필요로 하지 않고 예를 들어, 에어로졸 냉각 요소를 형성하기 위해서, 주름진 중합체 재료 웹을 로드 형성 기계 내로 직접 공급하는 데 사용될 수 있다.

제3 양태에서 볼 때, 깔때기를 통해 실질적으로 원통형 다발(bundle)이 되도록 주름진 중합체 재료 웹을 게더링하는 단계, 다발을 래퍼로 포장해서 포장된 다발을 형성하는 단계, 및 포장된 다발을 로드 형상 길이로 절단하는 단계를 포함하는 로드 형상 물품을 형성하는 방법이 제공되며, 주름진 중합체 재료 웹은 게더링하는 단계 전에 보빈으로부터 풀리는 것을 특징으로 한다.

주름진 중합체 재료 웹의 보빈은 제1 양태의 방법에 의해 형성될 수 있다.

제4 양태에서 볼 때, 제3 양태의 방법에 의해 형성된 로드 형상 물품을 포함하는 에어로졸 발생 물품이 제공된다.

제5 양태에서 볼 때, 주름진 중합체 재료 웹을 형성하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는:

중합체 재료 펠릿을 가열하여 중합체 재료 용융물을 형성하는 용기;

중합체 재료 용융물을 가공해서 주름진 중합체 재료 웹을 형성하는 롤러 또는 압출기; 및

주름진 중합체 재료 웹을 보빈에 감기 위한 권취기를 포함한다.

제6 양태에서 볼 때, 실질적으로 원통형인 다발이 되도록 주름진 중합체 재료 웹을 게더링하기 위한 깔때기, 포장된 다발을 형성하기 위해 다발을 포장하기 위한 래퍼, 및 포장된 다발을 로드 형상 길이로 절단하기 위한 커터를 포함하는 로드 형성 장치가 제공되며, 주름진 중합체 재료 웹은 주름진 중합체 재료 웹으로 감긴 보빈으로부터 게더링되는 것을 특징으로 한다.

로드 형상 길이는 에어로졸 발생 물품에서 에어로졸 냉각 요소로서 사용될 수 있다.

즉, 에어로졸 냉각 요소는 로드를 통한 공기의 통로에 대하여 낮은 저항을 제공하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 에어로졸 냉각 요소는 에어로졸 발생 물품의 흡인 저항에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 따라서, 에어로졸 냉각 요소의 상류 단부로부터 에어로졸 냉각 요소의 하류 단부까지 저압 강하가 존재하는 것이 바람직하다. 이것을 달성하기 위해, 축방향에서의 다공성이 50%보다 크고 에어로졸 냉각 요소를 통한 기류 경로가 상대적으로 억제되지 않는 것이 바람직하다. 에어로졸 냉각 요소의 축 방향 다공성은 에어로졸 냉각 요소를 형성하는 재료의 단면적과 에어로졸 냉각 요소를 포함하는 부분에서의 에어로졸 발생 물품의 내부 단면적의 비율로 정의될 수 있다.

용어 "상류" 및 "하류"는 에어로졸 발생 물품의 요소 또는 구성요소의 상대적 위치를 설명하는 데 사용될 수 있다. 간략화를 위해, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "상류" 및 "하류"는 에어로졸이 로드를 통해 흡인되는 방향과 관련하여 에어로졸 발생 물품의 로드를 따른 상대적 위치를 지칭한다.

에어로졸 냉각 요소는 높은 총 표면적을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 바람직한 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 채널을 형성하기 위해 게더링되는 주름진 중합체 재료 웹으로 형성된다. 바람직한 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 전술한 구현예들 중 어느 하나에 따른 게더링된 주름진 중합체 재료 웹으로 형성된다. 일부 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 약 5 μm 내지 약 500 μm, 예를 들어 약 10 μm 내지 약 250 μm의 두께를 갖는 주름진 중합체 재료 웹으로부터 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 약 300 mm²/mm 길이와 약 1000 mm²/mm 길이 사이의 총 표면적을 가진다. 즉, 축방향으로 1 mm의 길이 마다, 에어로졸 냉각 요소는 약 300 mm² 내지 약 1000 mm²의 표면적을 가진다. 바람직하게는, 총 표면적은 길이 1 mm 당 약 500 mm²/mm이다.

에어로졸 냉각 요소는 약 10 mm²/mg와 약 100 mm²/mg 사이의 비표면적을 갖는 재료로 형성될 수도 있다. 일부 구현예에서, 비표면적은 약 35 mm²/mg일 수도 있다.

비표면적은 공지된 폭 및 두께를 갖는 재료를 취함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 재료는 평균 두께가 50 μm이고 ± 2 μm의 편차를 갖는 중합체 재료일 수 있다. 재료가 또한 공지된 폭, 예를 들어 약 200 mm 내지 약 250 mm를 갖는 경우, 비표면적 및 밀도가 계산될 수 있다.

수증기의 일부를 함유하는 에어로졸이 에어로졸 냉각 요소를 통해 흡인된 경우, 수증기의 일부가 에어로졸 냉각 요소를 통해 정의된 축방향 채널의 표면 상에 응축될 수도 있다. 물이 응축되면, 응축수 방울이 에어로졸 냉각 요소를 형성하는 재료 내에 흡수되기보다는 에어로졸 냉각 요소의 표면 상에 액적(droplet) 형태로 잔류하는 것이 바람직하다. 따라서, 에어로졸 냉각 요소를 형성하는 재료는 실질적으로 비다공성 또는 실질적으로 물에 대한 비흡수성인 것이 바람직하다.

에어로졸 냉각 요소는 열 전달에 의해 요소를 통해 흡인된 에어로졸 스트림의 온도를 냉각하도록 작용할 수 있다. 에어로졸의 구성요소들은 에어로졸 냉각 요소와 상호 작용하고 열 에너지를 방출한다.

에어로졸 냉각 요소는 에어로졸 스트림으로부터 열 에너지를 소비하는 상 변환(phase transformation)을 하게 됨으로써 상기 요소를 통해 흡인된 에어로졸 흐름의 온도를 냉각하도록 작용할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 냉각 요소를 형성하는 재료는 열 에너지의 흡수를 요구하는 용융 또는 유리 전이와 같은 상 변환을 겪을 수 있다. 에어로졸이 에어로졸 냉각 요소에 들어가는 온도에서 흡열 반응을 겪도록 요소가 선택되면, 반응은 에어로졸 스트림으로부터 열에너지를 소비할 것이다.

에어로졸 냉각 요소는 에어로졸 흐름으로부터의 수증기와 같은 구성요소의 응축을 생기게 하여 상기 요소를 통해 흡인된 에어로졸의 흐름의 인식된 온도를 낮추도록 작용할 수도 있다. 응축 때문에, 에어로졸 흐름은 에어로졸 냉각 요소를 통과한 후에 더욱 건조하게 될 수도 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소를 통해 흡인된 에어로졸 흐름의 수증기 함량은 대략 20%와 대략 90% 사이만큼 낮아질 수도 있다.

일부 구현예에서, 에어로졸 스트림의 온도는 에어로졸 냉각 요소를 통해 흡인됨에 따라 10℃보다 더 낮아질 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 스트림의 온도는 에어로졸 냉각 요소를 통해 흡인됨에 따라 15℃보다 더 또는 20℃보다 더 낮아질 수 있다.

전술한 바와 같이, 에어로졸 냉각 요소는 일반적으로 평행한 복수의 채널을 한정하는 요소로 게더링된 주름진 중합체 재료 웹으로 형성될 수 있으며, 이는 일부 구현예에서 일반적으로 축 방향으로 연장하지만, 다른 구현예에서는 다른 방향으로 연장할 수 있다. 이러한 에어로졸 냉각 요소의 단면 형태는 무작위로 배향된 채널들을 나타낼 수도 있다.

에어로졸 냉각 요소는 평행한 채널을 포함하거나 이를 위치시키는 외부 튜브 또는 래퍼를 포함할 수 있다. 예를 들어, 주름지거나, 게더링되거나 또는 접힌 평평한 시트 재료가 래퍼 재료, 예를 들어 플러그 래퍼로 포장되어, 에어로졸 냉각 요소를 형성할 수도 있다. 일부 구현예에서 에어로졸 냉각 요소는, 로드 형상으로 게더링되고 래퍼, 예를 들어 필터 종이의 래퍼에 의해 감싸진 크림핑된 재료의 시트를 포함하고 있다.

일부 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 약 7 mm와 약 28 mm 사이의 길이를 갖는 로드 형상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 에어로졸 냉각 요소는 약 18 mm의 길이를 가질 수도 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 실질적으로 원형인 단면 및 약 5 mm 내지 약 10 mm의 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 냉각 요소는 약 7 mm의 직경을 가질 수 있다.

일부 구현예에서, 에어로졸의 수분 함량은 에어로졸 냉각 요소를 통해 흡인되면서 감소된다.

에어로졸 발생 물품은 가열식 에어로졸 발생 물품일 수 있으며, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하기 위해 연소되기보다는 가열되도록 의도된 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품이다. 가열식 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 물품의 일부를 형성하는 내장된 가열 수단을 포함할 수도 있거나, 별도의 에어로졸 발생 장치의 일부를 형성하는 외부 히터와 상호 작용하도록 구성될 수도 있다

에어로졸 발생 물품은 궐련과 같은 가연성 흡연 물품과 유사할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 예를 들어, 균질화 담배 재료의 형태인 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 일회용일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 대안적으로 부분적으로 재사용 가능하고 보충 가능하거나 교체 가능한 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “균질화된 담배 재료”은 미립자 담배를 응집시켜 형성한 재료를 나타낸다.

균질화된 담배 재료는 시트 형태일 수 있다. 균질화 담배 재료는 건조 중량 기준으로 5% 초과하는 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 균질화 담배 재료는 대안적으로 건조 중량 기준으로 5 중량% 내지 30 중량%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 균질화된 담배 재료의 시트는 담배 잎몸 및 담배 잎자루 중 하나 또는 모두를 분쇄하거나 또는 곱게 빻아서 얻은 미립자 담배를 응집시켜 형성될 수 있으며; 대안적으로, 또는 추가적으로, 균질화된 담배 재료의 시트는, 예를 들어 담배의 처리, 취급 및 출하 중에 생성되는 담배 가루, 담배 미분 및 다른 미립자 담배 부산물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 균질화된 담배 재료의 시트는 미립자 담배 응집을 돕기 위해 담배 내인성 결합제인 하나 이상의 내재성 결합제, 담배 외인성 결합제인 하나 이상의 외재성 결합제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고; 대안적으로 또는 추가적으로, 균질화된 담배 재료의 시트는 담배 및 비-담배 섬유, 에어로졸 형성제, 습윤제, 가소제, 향미제, 충전제, 수성 및 비수성 용매 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 구성요소 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.

에어로졸 형성 기재가 고체 에어로졸 형성 기재인 경우, 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들어 허브 잎, 담배 잎, 담배 리브의 단편, 재구성 담배, 균질화된 담배, 압출 담배, 및 팽창된 담배 중 하나 이상을 함유하고 있는, 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 말아피는 형태(loose form)일 수 있거나, 적절한 용기 또는 카트리지에 제공될 수 있다. 예를 들어, 고체 에어로졸 형성 기재의 에어로졸 형성 재료는 종이 또는 다른 래퍼 내에 함유될 수 있고 플러그 형태를 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재가 플러그 형태인 경우에, 임의의 래퍼를 포함하는 전체 플러그가 에어로졸 형성 기재로 간주된다.

선택적으로, 상기 고체 에어로졸 형성 기재는 상기 고체 에어로졸 형성 기재의 가열 시에 방출될, 추가 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물들을 함유할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 예를 들어, 추가 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물을 포함하는 캡슐을 함유할 수도 있고, 그러한 캡슐은 고체 에어로졸 형성 기재를 가열하는 동안 용융되거나 아니면 예를 들어, 압력의 적용에 의해, 예를 들어 수동으로 캡슐 또는 캡슐들을 파열킴으로써 그들의 내용물을 방출할 수 있다.

에어로졸 발생 물품의 요소는, 바람직하게는 적절한 래퍼, 예를 들어 궐련 종이를 사용하여 조립된다. 궐련 종이는 에어로졸 발생 물품의 구성요소를 로드의 형태로 래핑하기 위한 임의의 적절한 재료일 수 있다. 바람직하게는, 궐련 종이는 물품이 조립될 때 에어로졸 발생 물품의 구성요소를 파지하여 로드 내에서 제 위치에 정렬시킨다. 적절한 재료는 당업계에 잘 알려져 있다.

에어로졸 냉각 요소가 균질화된 담배 재료로 형성되거나 이를 포함하는 에어로졸 형성 기재를 갖는 가열식 에어로졸 발생 물품의 구성 부품인 것이 특히 유리할 수 있다. 그러한 구현예에서, 바람직하게는, 가열식 담배 재료는 건조 중량 기준으로 5% 초과의 에어로졸 형성제 함량을 포함한다. 예를 들어, 균질화 담배 재료는 건조 중량 기준으로 5 중량% 내지 30 중량%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 그러한 에어로졸 형성 기재로부터 생성된 에어로졸은 사용자에 의해 너무 뜨거운 것으로 인지될 수 있고 낮은 흡인 저항을 갖는 높은 표면적 에어로졸 냉각 요소의 사용은 에어로졸의 인지된 온도를 허용 가능한 수준으로 감소시킬 수 있다.

에어로졸 발생 물품은 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 길이 및 이 길이에 실질적으로 수직인 외주면을 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재 또한 길이 및 이 길이에 실질적으로 수직인 외주면을 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 기재의 길이가 에어로졸 발생 장치의 기류 방향에 실질적으로 평행하도록 에어로졸 발생 장치에 수용될 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 실질적으로 세장형일 수 있다.

에어로졸 발생 물품은 대략 30 mm 내지 대략 100 mm, 바람직하게는 약 35 mm 내지 약 60 mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 약 5 mm 내지 약 12 mm의 외경을 가질 수 있다.

에어로졸 발생 물품은 필터 또는 마우스피스 또는 필터와 마우스피스 둘 모두를 포함할 수 있다. 필터는 에어로졸 발생 물품의 하류 단부에 위치될 수 있다. 필터는 셀룰로오스 아세테이트 필터 플러그일 수 있다. 필터는 일 구현예에서 길이가 약 7 mm이지만, 약 5 mm 내지 약 10 mm의 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재의 하류에 위치한 스페이서 요소를 포함할 수 있다.

에어로졸 발생 물품은 대략 45 mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 대략 7.2 mm의 외경을 가질 수 있다. 또한, 에어로졸 형성 기재는 대략 10 mm의 길이를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 대략 12 mm의 길이를 가질 수 있다. 또한, 에어로졸 형성 기재의 직경은 대략 5 mm 내지 대략 12 mm, 바람직하게는 약 6 mm 내지 약 9 mm일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 관하여 설명된 특징들은 본 발명의 다른 측면에도 또한 적용될 수도 있다. 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 추가로 설명될 것이며:
도 1은 크림핑된 웹을 제조하기 위한 종래 기술의 장치를 도시하며;
도 2는 본 개시의 제1 구현예를 도시하며;
도 3은 주름진 폴리락트산 웹으로 감긴 보빈을 도시하며;
도 4는 도 2의 구현예의 형성 롤러 쌍의 단면을 도시하며;
도 5는 대안적인 형성 롤러의 단면을 도시하며;
도 6은 추가의 대안적인 형성 롤러의 단면을 도시하며;
도 7은 본 개시의 제2 구현예를 도시하며;
도 8은 본 개시의 제3 구현예를 도시하며;
도 9 및 도 10은 본 개시의 제4 구현예를 도시하며;
도 11은 지그재그 프로파일을 갖는 주름진 웹의 단면을 도시하며; 그리고
도 12는 물결 모양의 프로파일을 갖는 주름진 웹의 단면을 도시한다.

도 1은 크림핑된 웹을 제조하기 위한 종래 기술의 장치(100)를 도시한다. 장치(100)는, 다른 구성요소들 중에서도, 각각이 그의 폭을 가로질러서 주름이 있는 제1 및 제2 롤러를 포함하는 한 세트의 크림핑 롤러(102)를 포함하고 있다. 한 세트의 크림핑 롤러(102)는 제1 롤러의 주름들이 제2 롤러의 주름들과 실질적으로 맞물리도록 배열되어 있다. 장치(100)는 측 방향 웹 절단 기구(104), 폴리락트산, 웹 재료(108)의 보빈(106), 구동 및 제동 기구(110), 및 인장 기구(112)를 또한 포함한다. 제어 전자장치(114)는 작동 중에 장치(100)를 제어하기 위해 제공된다.

사용 중, 구동 및 제동 기구(110)는, 웹을 요구되는 폭으로 절단하는 측방향 웹 절단 기구(104)를 통해 보빈(106)으로부터 한 세트의 크림핑 롤러(102)로 종 방향으로 웹(108)을 공급한다. 인장 기구(112)는 웹(108)이 원하는 장력에서 한 세트의 크림핑 롤러(102)에 공급되는 것을 보장한다. 크림핑 롤러들(102)은 제1 및 제2 롤러의 맞물린 주름들 사이의 웹(108)을 가압하여 복수의 길이방향으로 연장되어 있는 압착 주름을 웹(108)에 적용한다. 이러한 방식으로, 웹(108)이 크림핑 롤러들(102)에 의해 변형되어 크림핑된 웹(116)을 형성한다. 그런 다음, 크림핑된 웹(116)이 함께 게더링되고, 후술하는 바와 같이, 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소 또는 에어로졸 형성 기재를 형성하는 데 사용된다. 예를 들어, 크림핑된 웹(116)은 깔대기(118)에 의해 함께 게더링되어서 로드 제조 기계(120)에 공급되어 후속적으로 복수의 로드 형상 구성요소로 절단되는 연속 로드를 형성할 수 있으며, 각각은 크림핑된 웹의 절단 부분으로 형성된 게더링된 주름 시트를 가진다. 종래 기술의 장치(100)는 비교적 큰 점유공간을 차지하며, 크림핑 롤러(102)의 임의의 기능 중단은 하류 로드 형성 기계(120)의 즉각적인 정지를 초래할 것이라는 것에 주목해야 한다. 또한, 크림핑 롤러(102)에 도달할 때의 웹(108)의 온도는 실질적으로 폴리락트산의 유리 전이 온도 미만에 있는, 주변 온도 또는 실온, 전형적으로 약 20℃일 것이다. 따라서, 폴리락트산 웹(108)은 크림핑 공정에 탄성적으로 저항하는 경향을 가질 것이다. 이는 변형에 저항하는 상당한 경향을 초래하며, 이는 결국 파형 재료에서 실질적인 재-설정력 및 다른 응력 그리고 뒤틀림을 초래할 수 있다.

도 2는 본 개시의 제1 구현예를 개략적인 형태로 도시한다. 용융된 폴리락트산 펠릿의 풀(200)은 펠릿을 약 173 내지 178℃인 적어도 폴리락트산의 융점 온도로 가열함으로써 형성된다. 이는 당업계에 공지된 방식으로 가열 탱크에서 수행될 수 있다. 용융된 폴리락트산은 당업계에도 공지된 바와 같이, 실질적으로 평평한 폴리락트산 웹(202)을 형성하기 위해서 한 쌍의 평활한 롤러(201) 사이를 통과한다. 여전히 승온에 있는 실질적으로 평평한 폴리락트산 웹(202)은 그런 다음, 한 쌍의 형성 롤러(203) 사이를 통과한다. 형성 롤러(203)는 각각 그들의 표면을 따라 실질적으로 평행한 원주 방향 주름을 가지며, 하나의 형성 롤러(203)의 주름은 바람직하게는 다른 형성 롤러(203)의 주름과 맞물린다. 형성 롤러(203)는 승온에 있는 동안 폴리락트산 웹(202)에 대응하는 주름진 프로파일을 부여하므로, 여전히 부드럽고 상대적으로 가단성이어서 주름진 폴리락트산 웹(204)을 형성한다. 그런 다음, 주름진 폴리락트산 웹(204)은 한 세트의 인장 롤러(205)를 통과할 수 있다. 그런 다음, 웹은 폴리락트산의 유리 전이 온도보다 충분히 낮은 온도로 냉각되어, 주름진 폴리락트산 웹(204)이 보빈(206)에 감기기 전에 주름이 웹(204)에 설정되거나 열적으로 고정되게 한다. 보빈(206)이 주름진 폴리락트산 웹(204)으로 완전히 감길 때, 웹(204)은 그의 폭을 가로질러 절단되고, 완전 감긴 보빈(206)은 빈 보빈으로 교체되고 빈 보빈은 이어서 더 많은 주름진 폴리락트산 웹(204)으로 감길 수 있다. 이러한 공정은 주름진 폴리락트산 웹(204)으로 감긴 보빈(206)을 제조하기 위해 반복된다.

도 3은 주름진 폴리락트산 웹(204)으로 완전히 감긴 보빈(206)을 도시한다. 그러한 보빈(206)은 로드 형성 기계를 직접 공급하는 데 사용되므로, 로드 형성 기계의 바로 상류에 있는 추가 웹 크림핑 단계가 필요하지 않다.

도 4는 도 2의 구현예의 주름진 형성 롤러(203)의 단면도를 도시한다. 도 4에는 제1 및 제2 형성 롤러(203)가 도시되며, 이들 각각은 주름 구역(124)에서 그의 폭(1201)에 걸쳐서 주름져 있다. 이 구현예에서, 주름 구역(124)은 각 롤러의 전체 원주 주위로 연장되어 있고 각 롤러의 실질적으로 전체 폭(1201)을 따라 연장되어 있다. 대안적으로, 롤러들 중 하나 또는 모두는 그의 원주의 일부분만의 주위 또는 그의 길이의 일부분만을 따라, 또는 그의 원주의 일부분만의 주위와 그의 길이의 일부분만을 따라 그의 폭을 가로질러서 주름질 수 있다. 제1 및 제2 롤러(203)는 그들의 축들이 실질적으로 평행하도록 그리고 그들의 주름들이 실질적으로 맞물리도록 배열된다. 제1 및 제2 롤러(203)의 축들 사이의 거리(1202)는 제1 및 제2 롤러(203)의 주름들 사이의 틈새 및 이에 따라 한 세트의 롤러(203) 사이를 통과한 폴리락트산 웹에 적용된 파형 주름들의 진폭을 제어하도록 제어될 수 있다.

도 5는 회전 축(230)을 갖는 주름진 형성 롤러(203)를 통한 개략적인 단면도를 도시한다. 롤러(203)의 원주면은 여기에 과장된 척도로 도시된 지그재그 주름 프로파일(220)을 구비한다. 지그재그 프로파일(220)은 뾰족한 피크와 골을 가진다.

도 6은 회전 축(230)을 갖는 대안적인 주름진 형성 롤러(203)를 통한 개략적인 단면도를 도시한다. 롤러(203)의 원주면은 여기에 과장된 척도로 도시된 물결 모양의 주름진 프로파일(221)을 구비한다. 물결 모양의 프로파일(221)은 곡선 피크 및 골을 가진다.

주름진 프로파일(220, 221)은 실질적으로 일정한 피치 또는 일정한 진폭, 또는 실질적으로 일정한 피치와 일정한 진폭을 가질 수 있다. 대안적으로, 주름진 프로파일(220, 221)은 가변 피치 또는 가변 진폭 또는 가변 피치와 가변 진폭을 가질 수 있다. 이들 가변 피치 또는 진폭은 주기적으로 또는 비주기적으로 변할 수 있다.

도 7은 본 개시의 제2 구현예를 개략적인 형태로 도시한다. 용융된 폴리락트산 펠릿의 풀(200)은 펠릿을 약 173 내지 178℃인 적어도 폴리락트산의 융점 온도로 가열함으로써 형성된다. 이는 당업계에 공지된 방식으로 가열 탱크에서 수행될 수 있다. 용융된 폴리락트산은 제1 구현예와 관련하여 논의된 유형의 한 쌍의 주름진 롤러(203) 사이로 직접 통과된다. 이는 한 쌍의 평활한 롤러(201)를 필요로 하지 않고, 주름진 폴리락트산 웹(204)의 직접 형성을 초래한다.

도 8은 본 개시의 제3 구현예를 개략적인 형태로 도시한다. 용융된 폴리락트산 펠릿의 풀(200)은 펠릿을 약 173 내지 178℃인 적어도 폴리락트산의 융점 온도로 가열함으로써 형성된다. 이는 당업계에 공지된 방식으로 가열 탱크에서 수행될 수 있다. 용융된 폴리락트산은 당업계에서 또한 공지된 바와 같이, 실질적으로 평평한 폴리락트산 웹(202)을 형성하기 위해 한 쌍의 평활한 롤러(201) 사이로 직접 통과된다. 여전히 승온에 있는 실질적으로 평평한 폴리락트산 웹(202)은 그런 다음 제1 쌍의 형성 롤러들(203) 사이를 통과한다. 형성 롤러(203)는 각각 그들의 표면을 따라 실질적으로 평행한 원주 방향 주름을 가지며, 하나의 형성 롤러(203)의 주름은 바람직하게는 다른 형성 롤러(203)의 주름과 맞물린다. 형성 롤러(203)는 그것이 승온에 있는 동안 폴리락트산 웹(202)에 대응하는 제1 주름진 프로파일을 부여하므로, 여전히 부드럽고 상대적으로 가단성이어서 주름진 폴리락트산 웹(204)을 형성한다. 부드럽고 가단성의 주름진 폴리락트산 웹(204)은 그런 다음 제2 형성 롤러 쌍(210) 사이, 그런 다음 제3 형성 롤러 쌍(211) 사이를 통과한다. 형성 롤러(210)는 형성 롤러(203)보다 더 작은 주름 피치를 가지고, 형성 롤러(211)는 형성 롤러(210)보다 더 작은 주름 피치를 가진다. 이러한 방식으로, 도 8에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 제2 및 제3 쌍의 형성 롤러(210, 211) 사이를 통과할 때 점진적으로 더 작은 주름 피치 패턴이 폴리락트산 웹(204)에 적용된다.

도 9 및 도 10은 본 개시의 제4 구현예를 개략적인 형태로 도시한다. 용융된 폴리락트산 펠릿의 풀(200)은 펠릿을 약 173 내지 178℃인 적어도 폴리락트산의 융점 온도로 가열함으로써 형성된다. 이는 당업계에 공지된 방식으로 가열 탱크에서 수행될 수 있다. 용융된 폴리락트산은 그런 다음 압출 오리피스(221)를 갖춘 압출 다이(230)를 갖는 압출 탱크(220)를 통해 강제된다. 압출 오리피스(221)는 도 10에 도시된 바와 같이, 압출된 주름진 폴리락트산 웹(204)의 원하는 주름 패턴에 대응하는 주름 패턴을 가진다. 지그재그 주름 프로파일이 여기에 도시되지만, 물결 모양의 프로파일과 같은 다른 주름 프로파일이 구현될 수 있다.

도 11은 뾰족한 피크 및 골을 갖춘 지그재그 프로파일을 갖는 주름진 폴리락트산 웹(204)의 단면을 도시한다. 형성 롤러(203) 또는 압출 오리피스(221) 내의 주름의 적절한 구성에 의해서, 피치(240), 피크 각도(241), 골 각도(242) 및 진폭(243)을 포함하는, 주름 프로파일의 다양한 매개변수에 원하는 값을 부여하는 것이 가능하다. 전술한 바와 같이, 피치(240), 피크 각도(241), 골 각도(242) 및 진폭(243)의 임의의, 일부 또는 모든 이들 매개변수가 일정할 수 있지만, 각각의 값은 또한 재료의 폭에 걸쳐 주기적으로 또는 무작위로 변할 수 있다. 이들 매개변수들 중 일부 또는 모든 그러한 변동은 게더링된 로드 내의 골들의 중첩을 방지할 수 있다.

도 12는 둥근 피크 및 골을 갖춘 물결모양 프로파일을 갖는 주름진 폴리락트산 웹(204)의 단면을 도시한다. 형성 롤러(203) 또는 압출 오리피스(221) 내의 주름의 적절한 구성에 의해서, 피치(240), 피크 곡률(244), 골 곡률(245) 및 진폭(243)을 포함하는, 주름 프로파일의 다양한 매개변수에 원하는 값을 부여하는 것이 가능하다.

본 명세서의 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐, 단어 "포함하다" 및 "함유하다" 및 이들의 파생어는 “포함하지만 이에 한정되지 않는”을 의미하며, 이들은 다른 부분, 첨가제, 구성요소, 정수 또는 단계를 배제하려는 의도가 아니다(그리고 배제하지 않는다). 본 명세서의 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐, 단수형은 문맥상 달리 요구하지 않는 한 복수형을 포함하고 있다. 특히, 부정 관사가 사용되는 경우, 본 명세서는 맥락이 달리 요구하지 않는 한, 복수형뿐만 아니라 단수형(singularity)을 고려하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 특정 측면, 구현예 또는 예와 함께 설명된 특징, 정수, 특성, 화합물, 화학적 모이어티 또는 그룹은 이와 호환되지 않는 한, 본원에서 설명되는 임의의 다른 측면, 구현예 또는 예에 적용 가능한 것으로 이해해야 한다. 본 명세서(임의의 첨부된 청구범위, 요약서 및 도면을 포함함)에 개시된 모든 특징 및 그렇게 개시된 임의의 방법 또는 공정의 모든 단계는 그러한 특징 또는 단계(특징들 또는 단계들) 중 적어도 일부가 상호 배타적인 조합을 제외한 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 본 발명은 임의의 전술한 구현예의 세부사항에 제한되지 않는다. 본 발명은, 본 명세서에 개시된 특징들(임의의 첨부된 청구범위, 추상적 및 도면을 포함함)의 임의의 신규한 하나 또는 임의의 신규한 조합으로, 또는 이에 따라 개시된 임의의 방법 또는 공정의 단계들의 임의의 신규한 조합으로 연장되어 있다.

본 명세서와 관련하여 본 명세서와 동시에 또는 이전에 출원되고 본 명세서로 공중의 검사를 받을 수 있는 모든 논문 및 문서에 독자의 주의를 기울이고, 이러한 모든 논문 및 문서의 내용은 참고로 본원에 통합된다.

Claims

에어로졸 발생 물품용 주름진 중합체 재료 웹을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
중합체 재료 펠릿을 가열하여 중합체 재료 용융물을 형성하는 단계;
상기 중합체 재료 용융물로부터 중합체 재료 웹을 형성하고 승온(elevated temperature)에서 상기 중합체 재료 웹을 가공하여 주름진 중합체 재료 웹을 형성하는 단계; 및
상기 주름진 중합체 재료 웹을 보빈에 감는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 중합체 재료 웹을 가공하는 것은 중합체 재료 웹을 적어도 2개의 크림핑 롤러들 사이에서 통과시켜 주름진 중합체 재료 웹을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 중합체 재료 용융물은 적어도 2개의 평활한 롤러들 사이에서 먼저(first) 통과되어 중합체 재료 웹을 형성하며, 상기 중합체 재료 웹은 상기 승온에 있는 동안 적어도 2개의 크림핑 롤러들 사이에서 후속하여(subsequently) 통과되는, 방법.
제3항에 있어서, 상기 중합체 재료 웹은 다수의 세트의 크림핑 롤러들 사이에서 통과되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 중합체 재료 용융물은 적어도 2개의 평활한 롤러들 사이에서 먼저(first) 통과되어 중합체 재료 웹을 형성하며, 상기 중합체 재료 웹은 상기 승온에 있는 동안 중합체 재료 웹에 주름을 부여하도록 구성된 성형 부재들 위로 또는 그 사이로 후속하여(subsequently) 통과되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 중합체 재료 용융물로부터 중합체 재료 웹을 형성하고 상기 중합체 재료 웹을 가공하는 것은 상기 주름진 중합체 재료 웹을 형성하기 위해서 압출 다이를 통해 중합체 재료 용융물을 주름진 프로파일로 압출하는 단계를 포함하는, 방법.
제6항에 있어서, 상기 주름진 중합체 재료 웹은 승온에 있는 동안 주름진 중합체 재료 웹에 추가 주름을 부여하도록 구성된 성형 부재들 위로 또는 그 사이로 통과되는, 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 승온은 중합체 재료의 유리 전이 온도보다 20℃ 아래의 온도보다 더 높은 온도, 선택적으로 중합체 재료의 유리 전이 온도보다 10℃ 아래의 온도보다 더 높은 온도, 선택적으로 중합체 재료의 유리 전이 온도보다 5℃ 아래의 온도보다 더 높은 온도, 또는 선택적으로 중합체 재료의 유리 전이 온도보다 낮지 않은 온도인, 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주름진 중합체 재료 웹은 뾰족한 피크 및 골을 갖춘 지그재그(zig-zag) 주름 프로파일을 가지는, 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주름진 중합체 재료 웹은 만곡된 피크 및 골을 갖춘 물결 모양의(undulating) 주름진 프로파일을 가지는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 폴리락트산인, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 및 셀룰로오스 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 40℃ 내지 85℃ 범위의 유리 전이 온도, 및 123℃ 내지 228℃ 범위의 융점을 가지는, 방법.
스핀들에 감긴 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법에 의해 형성된 주름진 중합체 재료 웹을 포함하는, 보빈.
깔때기를 통해 실질적으로 원통형인 다발(bundle)이 되도록 주름진 중합체 재료 웹을 게더링(gathering)하는 단계, 상기 다발을 래퍼로 포장해서 포장된 다발을 형성하는 단계, 및 포장된 다발을 로드 형상의 길이로 절단하는 단계를 포함하는 로드 형상 물품을 형성하는 방법으로서, 상기 주름진 중합체 재료 웹은 게더링하는 단계 전에 보빈으로부터 풀리는 것을 특징으로 하는, 로드 형상 물품을 형성하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 주름진 중합체 재료 웹의 보빈은 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법에 의해 형성되는, 방법.
제15항 또는 제16항의 방법에 의해 형성된 로드 형상 물품을 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
주름진 중합체 재료 웹을 형성하기 위한 장치로서:
중합체 재료 펠릿을 가열하여 중합체 재료 용융물을 형성하는 용기;
상기 중합체 재료 용융물을 가공해서 주름진 중합체 재료 웹을 형성하는 롤러 또는 압출기; 및
상기 주름진 중합체 재료 웹을 보빈에 감기 위한 권취기를 포함하는, 주름진 중합체 재료 웹을 형성하기 위한 장치.
실질적으로 원통형인 다발이 되도록 주름진 중합체 재료 웹을 게더링하기 위한 깔때기, 상기 다발을 포장해서 포장된 다발을 형성하기 위한 래퍼, 및 포장된 다발을 로드 형상의 길이로 절단하기 위한 절단기를 포함하는, 로드 형성 장치에 있어서, 상기 주름진 중합체 재료 웹은 상기 주름진 중합체 재료 웹으로 감긴 보빈으로부터 게더링되는 것을 특징으로 하는, 로드 형성 장치.