KR20220109417A - 신규한 여과 재료를 갖는 에어로졸 발생 물품 필터 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 발생 물품(10)(100)(310)은 에어로졸 발생 기재(12)(114)(312); 및 에어로졸 발생 기재와 축방향으로 정렬된 필터(18)(122)(314)를 포함하며, 필터(18)(122)(314)는 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 여과 재료의 적어도 하나의 필터 세그먼트(126)(318)를 포함하고, 섬유는 1.5 내지 3.2의 필라멘트당 데니어(dpf)를 가지고, 적어도 하나의 필터 세그먼트는 적어도 20 중량%의 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함한다.
Description
본 발명은 에어로졸 발생 물품용 필터 및 필터를 포함한 에어로졸 발생 물품에 관한 것이다.
필터 궐련과 같은, 종래의 에어로졸 발생 물품은 통상적으로 종이 래퍼로 둘러싸인 담배 각초의 원통형 로드 및 래핑된 담배 로드와 가장 흔히 접경하는 말단-대-말단 관계로 축방향 정렬된 원통형 필터를 포함하고 있다. 원통형 필터는 통상적으로 종이 플러그 랩(plug wrap)에 의해 둘러싸인, 셀룰로스 아세테이트 토우와 같은 섬유질 여과 재료의 하나 이상의 플러그를 포함한다. 통상적으로, 래핑된 담배 로드 및 필터는 티핑 래퍼(tipping wrapper)의 띠로 접합되는데, 이 티핑 래퍼는, 보통 상기 필터의 전체 길이 및 래핑된 담배 로드의 일부분과 외접하는 불투명한 종이 재료로 형성되어 있다.
담배 함유 기재와 같은 에어로졸 발생 기재가 연소되지 않고 가열되는 에어로졸 발생 물품이 당업계에 또한 공지되어 있다. 통상적으로, 이러한 물품에서 에어로졸은 열원으로부터 물리적으로 분리된 에어로졸 발생 기재 또는 재료로의 열의 전달에 의해 발생된다.
예로서, 에어로졸이 에어로졸 발생 기재의 전기 가열에 의해 발생되는 에어로졸 발생 물품이 제안되었다. 다수의 종래 기술 문헌에 에어로졸 발생 물품을 소모하기 위한 에어로졸 발생 장치가 개시되어 있다. 이러한 장치는, 예를 들어 에어로졸 발생 장치의 하나 이상의 전기 히터 요소로부터 가열식 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 발생 기재로의 열 전달에 의해 에어로졸이 발생되는 전기 가열식 에어로졸 발생 장치를 포함한다. 다른 예로서, 가연성 연료 요소 또는 열원으로부터 에어로졸 발생 기재로의 열 전달에 의해 에어로졸이 발생되는 에어로졸 발생 물품이 또한 공지되어 있다. 가연성 연료 요소 또는 열원은 에어로졸 발생 기재와 접촉하게, 그 내부에, 그 주위에, 또는 그 하류에 위치될 수 있다.
하나의 이러한 에어로졸 발생 물품의 사용 동안, 휘발성 화합물은 열 전달에 의해 에어로졸 발생 기재로부터 방출되고 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기에 연행된다. 방출된 화합물이 냉각되면서, 화합물은 응축되어 에어로졸을 형성한다.
통상적으로, 설명된 유형의 에어로졸 발생 물품은 셀룰로스 아세테이트와 같은 다공성 여과 재료를 포함하는 마우스피스를 포함할 수 있다. 일부 공지된 에어로졸 발생 물품에서, 셀룰로스 아세테이트와 같은 여과 재료로 형성된 중공 관형 세그먼트가 에어로졸 발생 기재와 물품의 마우스 말단 사이의 위치에 제공되어 물품에 구조적 강도를 부여한다.
가장 일반적으로 사용되는 여과 재료인 셀룰로스 아세테이트는 비교적 높은 여과 효율을 제공할 수 있고 셀룰로스 아세테이트 토우의 필터는 에어로졸 발생 기재로부터 발생된 주류 연기의 효과적인 여과를 제공한다. 그러나, 셀룰로스 아세테이트는 또한, 주류 연기로부터 비교적 높은 수준의 물 흡착 및 포획을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 소비자에게 전달되는 주류 연기는 상당히 감소된 수분 함량을 가지며, 특정 조건 하에서 바람직하지 않게 '건조'한 것으로 인식될 수 있다. 이는 전반적인 흡연 경험에 역효과를 가질 수 있다.
셀룰로스 아세테이트 및 많은 다른 일반적으로 사용되는 여과 재료는 높은 생분해성이 아니다. 그러나, 대안적인 분산성 또는 분해성 재료는 종종 소비자에게 허용 가능한 여과 효율 및 흡연 경험을 제공할 수 없다. 또한, 많은 공지된 분산성 및 분해성 재료는 기존의 제조 공정에 사용하는 데 부적합하며, 그들의 사용을 상업적으로 가능하게 하기 위해서는 기존의 방법 및 장비에 대한 매우 많은 변형을 요구할 것이다.
셀룰로스 아세테이트와 같은 종래의 여과 재료를 포함하는 공지된 물품에 비해 향상된 생분해 특성을 갖는 신규하고 개선된 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 소비자에게 허용 가능한 흡연 경험을 제공하는 그러한 신규한 에어로졸 발생 물품, 특히, 전술한 바와 같이, 여과 재료로서 셀룰로스 아세테이트를 포함하는 물품에서 종종 발견되는 '건조한' 연기 효과를 감소시킬 수 있는 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 여과 재료 세그먼트의 흡인 저항(RTD)이 전체적으로 물품의 허용 가능한 RTD를 달성하도록 조정될 수 있는 하나의 이러한 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 기존의 장비의 주요 수정을 요구하지 않고 자동 고속 제조 공정으로 효율적으로 제조될 있는 이러한 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 개시는 가열 또는 연소 시 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품에 관한 것이다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 기재의 로드 및 로드와 축방향으로 정렬된 필터 세그먼트를 포함할 수 있다. 필터 세그먼트는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 화합물을 포함하는 복수의 섬유로 형성된 여과 재료를 포함할 수 있다. PHA 화합물의 섬유는 1.5 내지 3.2의 필라멘트당 데니어(dpf)를 가질 수 있다.
또한, 본 개시는 에어로졸 발생 물품용 필터에 관한 것이다. 필터는 여과 재료의 적어도 하나의 필터 세그먼트를 포함할 수 있다. 필터 세그먼트는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 화합물을 포함하는 복수의 섬유로 형성된 여과 재료를 포함할 수 있다. PHA 화합물의 섬유는 1.5 내지 3.2의 필라멘트당 데니어(dpf)를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 에어로졸 발생 기재 및 에어로졸 발생 기재와 축방향으로 정렬된 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 제공되며, 필터는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 화합물을 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 여과 재료의 적어도 하나의 필터 세그먼트를 포함한다. 섬유의 데니어/필라멘트(dpf)는 약 1.5 내지 약 3.2이다.
본 발명에 따르면, 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 화합물을 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 여과 재료의 적어도 하나의 필터 세그먼트를 포함하는 필터가 추가로 제공된다. 섬유의 데니어/필라멘트(dpf)는 약 1.5 내지 약 3.2이다.
용어 "에어로졸 발생 물품"은 본 발명을 참조하여 본원에서, 에어로졸 발생 기재가 가열되어 에어로졸을 생성하고 소비자에게 전달하는 물품을 설명하는 데 사용된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 기재"는 에어로졸을 발생하기 위해 가열 또는 연소 시, 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 설명한다.
종래의 궐련은 사용자가 불꽃을 궐련의 한 말단에 적용하고 다른 말단을 통해 공기를 흡인할 때 불이 붙는다. 불꽃에 의해 제공되는 국부적인 열과 궐련을 통해 흡인된 공기 중의 산소는 궐련의 끝이 점화되게 야기하고, 생성된 연소는 흡입 가능한 연기를 발생시킨다. 대조적으로, 가열식 에어로졸 발생 물품에서, 에어로졸은 예를 들어, 담배 기반 기재 또는 에어로졸 형성제와 향료를 함유하는 기재와 같은 향미 발생 기재를 가열함으로써 발생된다. 공지된 가열식 에어로졸 발생 물품은 예를 들어, 전기 가열식 에어로졸 발생 물품 및 가연성 연료 요소 또는 열원으로부터 물리적으로 분리된 에어로졸 발생 재료로의 열 전달에 의해서 에어로졸이 발생되는 에어로졸 발생 물품을 포함한다.
본 발명의 필터는 사용 중에 에어로졸 발생 기재가 연소되어 연기를 발생시키는 종래의 흡연 물품에서 특히 적용된다. 그러나, 본 발명의 필터는 또한 전술한 바와 같이, 적절한 수단에 의해 사용 동안 가열되는 에어로졸 발생 기재를 갖는 가열식 에어로졸 발생 물품의 필터 또는 마우스피스로서 사용하기에 적합하다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 기재"는 (연소를 포함하는) 가열 시, 에어로졸을 형성할 수 있는, 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 설명한다. 에어로졸 발생 기재에서 발생된 에어로졸은 가시적 또는 비가시적일 수 있고, 증기(예를 들면, 실온에서는 보통 액체 또는 고체인, 기체 상태에 있는 재료의 미립자)뿐만 아니라, 기체 및 응축된 증기의 액적을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸"은 가열식 에어로졸 발생 물품 내의 기재의 가열 시 생성된 에어로졸과, 가연성 흡연 물품 내의 기재의 연소 시 생성된 연기를 포함하고 있다.
상기에서 정의된 바와 같이, 본 발명은 에어로졸 발생 물품용 필터를 제공하며, 필터는 약 1.5 내지 3.2의 범위 내의 필라멘트당 데니어의 값을 갖는 PHA 화합물의 복수의 섬유를 포함하는 적어도 하나의 필터 세그먼트를 포함하고 있다. PHA 화합물을 포함하는 섬유는 이하에서 "PHA 섬유"로서 지칭된다. 복수의 PHA 섬유를 포함하는 필터 세그먼트는 이하에서 "PHA 필터 세그먼트"로서 지칭된다.
PHA는 3, 4, 5 및 6-하이드록시알카논산의 폴리하이드록시에스테르 계열이며, 이는 과량의 탄소를 갖는 영양소 제한 조건 하에서 다양한 박테리아 종에 의해 생산되고 박테리아 세포에서 이산 세포질 내포물로서 발견된다. PHA 분자는 통상적으로 600 내지 35,000 (R)-하이드록시 지방산 단량체 단위로 구성된다. PHA 단량체 내의 탄소 원자의 총 수에 따라, PHA는 단쇄 길이 PHA(scl-PHA; 3 내지 5개의 탄소 원자), 중쇄 길이 PHA(mcl-PHA; 6 내지 14개의 탄소 원자), 또는 장쇄 길이 PHA(lcl-PHA; 15개 이상의 탄소 원자)로서 분류될 수 있다.
PHA 섬유는 셀룰로스 아세테이트와 같은 다른 여과 재료의 섬유와 비교하여, 동등한 중량의 더 낮은 친수성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 에어로졸 발생 물품에서, 필터 세그먼트는 사용 중에 에어로졸 발생 기재로부터 발생된 에어로졸로부터 물/증기를 흡수하는 상당히 낮은 경향을 갖는 것으로 밝혀졌다. 결과적으로, 에어로졸 내의 물의 수준은 유리하게, 더 높은 수준으로 유지될 수 있다. 이는 종래의 흡연 물품에서 흔히 접하는 "건식 연기"의 문제를 직접적으로 해결하고, 소비자에게 개선된 흡연 경험을 제공한다.
PHA 섬유는 셀룰로스 아세테이트와 같은 다른 여과 재료의 섬유와 비교하여 보다 더 높은 수준의 생분해성을 가지므로, 본 발명에 따른 물품은 전체적으로 더 생분해성이다. 동시에, PHA 섬유는 천연 발효 공정에 의해 얻어지므로, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 또한, 생산 공정에 대한 개선된 지속 가능성을 제공한다.
낮은 dpf의 범위는 또한 필터 세그먼트의 전체 중량을 유리하게 감소시키며, 이는 에어로졸 발생 물품의 생분해성을 더욱 유의하게 개선한다.
본 발명에 따르면, 필터 세그먼트는 약 1.5 내지 약 3.2의 비교적 낮은 필라멘트당 데니어(dpf)를 갖는 PHA 섬유로 형성된다. 그러나, PHA 섬유는 비교적 높은 흡인 저항(RTD)을 제공하도록 제형화될 수 있으며, 이는 특정 필터의 설계에 바람직할 수 있다. 예를 들어, 높은 값의 RTD는 비교적 높은 여과 효율이 바람직한 가연성 흡연 물품에서 바람직할 수 있다. 대안적으로, 비교적 짧은 필터 세그먼트가 바람직한 경우에 바람직할 수 있다.
PHA 섬유로 형성된 필터는 또한, 양호한 필터 경도를 제공하는 것으로 밝혀졌는데, 이는 필터 세그먼트를 강성 플러그 랩으로 둘러싸서 더욱 향상될 수 있다.
필터 내의 개별 PHA 섬유의 평균 데니어에 대응하는, 필라멘트당 데니어는 약 1.5 내지 약 3.2이다. 용어 "필라멘트당 데니어"(dpf)는 9000m의 길이를 갖는 단일 섬유 또는 필라멘트의 그램 단위 중량에 대응한다. 따라서, 본 발명에서, dpf의 값은 필터 세그먼트 내의 개별 PHA 섬유 각각의 두께를 나타낸다. 필라멘트당 데니어는 데니어 단위로 표현되며, 여기서 1 데니어는 1 g/9000 m에 대응한다. PHA 필터
따라서, PHA 섬유의 필라멘트당 데니어(dpf)는 적어도 약 1.5이다. 바람직하게는, dpf는 적어도 약 1.6, 보다 바람직하게는 적어도 약 1.7, 보다 바람직하게는 적어도 약 1.8, 보다 바람직하게는 적어도 약 1.9, 보다 바람직하게는 적어도 약 2.0이다.
PHA 섬유의 필라멘트당 데니어(dpf)는 추가적으로 3.2 이하이다. 바람직하게는, dpf는 약 3.1 이하, 보다 바람직하게는 약 3.0 이하, 보다 바람직하게는 약 2.9 이하, 보다 바람직하게는 약 2.8 이하, 보다 바람직하게는 약 2.7 이하이다.
일부 구현예에서, 필라멘트당 데니어는 약 1.6 내지 약 3.1, 또는 약 1.7 내지 약 3.0, 또는 약 1.8 내지 약 2.9, 또는 약 1.9 내지 약 2.8, 또는 약 2.0 내지 약 2.7일 수 있다.
다른 구현예에서, 필라멘트당 데니어는 약 1.5 내지 약 2.0, 또는 약 1.5 내지 약 1.9, 또는 약 1.5 내지 약 1.8일 수 있다.
다른 구현예에서, 필라멘트당 데니어는 약 2.0 내지 약 3.2, 또는 약 2.2 내지 약 3.0, 또는 약 2.4 내지 약 3.0, 또는 약 2.6 내지 약 2.8일 수 있다.
바람직하게는, PHA 섬유를 포함하는 여과 재료의 총 데니어는 약 20,000 내지 약 50,000, 보다 바람직하게는 약 25,000 내지 약 40,000이다. 여과 물질의 "총 데니어"는 여과 재료를 형성하는 조합된 섬유 9000 m의 총 중량을 그램 단위로 정의한다. 따라서, 필터 세그먼트에 대한 총 데니어는 필라멘트당 데니어에 필터 세그먼트 내의 섬유의 총 수를 곱한 값에 대응한다.
PHA 섬유의 횡단면 형상은, 예를 들어, 필터 내의 섬유의 외부 표면적을 제어하기 위해 변화될 수 있다. PHA 섬유의 외부 표면적을 제어함으로써, 필터 세그먼트를 통과할 때 에어로졸에 노출되는 PHA 섬유의 총 표면적이 또한 제어될 수 있다. 이는 결과적으로 PHA 섬유의 여과 특성, 예를 들어 섬유에 의해 흡착되는 물의 양을 어느 정도까지 제어할 것이다.
필터 세그먼트 내의 PHA 섬유의 총 외부 표면적은 바람직하게는 그램 당 약 0.15 평방미터 내지 그램 당 약 0.55 평방미터, 더 바람직하게는 그램 당 약 0.2 평방미터 내지 그램 당 약 0.5 평방미터, 더 바람직하게는 그램 당 약 0.25 평방미터 내지 그램 당 약 0.45 평방미터다.
PHA 섬유는 실질적으로 둥근 단면을 가질 수 있다. 이러한 구현예에서, 필터 세그먼트 내의 PHA 섬유의 총 외부 표면적은, 바람직하게는 그램 당 약 0.15 평방미터 내지 그램 당 약 0.30 평방미터다.
PHA 섬유는 Y-형상의 단면을 가질 수 있다. 이러한 구현예에서, 필터 세그먼트 내의 PHA 섬유의 총 외부 표면적은, 바람직하게는 그램 당 약 0.25 평방미터 내지 그램 당 약 0.55 평방미터다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 필터 내에 제공된 PHA 섬유는 PHA 중합체 또는 공중합체를 포함하는 임의의 적합한 PHA 화합물로 형성될 수 있다. 적합한 PHA 화합물은 폴리하이드록시프로피온산, 폴리하이드록시발레레이트, 폴리하이드록시부티레이트, 폴리하이드록시헥사노에이트 및 폴리하이드록시옥타노에이트를 포함하지만 이들로 한정되지는 않는다. 특히 바람직한 구현예에서, PHA 화합물은 폴리(3-하이드록시부티레이트)이다.
PHA 필터 세그먼트는 바람직하게는 적어도 약 5 중량%의 PHA 섬유를 포함하고, 보다 바람직하게는 적어도 약 10 중량%의 PHA 섬유, 보다 바람직하게는 적어도 약 20 중량%의 PHA 섬유, 보다 바람직하게는 적어도 약 30 중량%의 PHA 섬유, 보다 바람직하게는 적어도 약 40 중량%의 PHA 섬유, 보다 바람직하게는 적어도 약 50 중량%의 PHA 섬유, 보다 바람직하게는 적어도 약 60 중량%의 PHA 섬유, 보다 바람직하게는 적어도 약 70 중량%의 PHA 섬유, 보다 바람직하게는 적어도 약 80 중량%의 PHA 섬유, 보다 바람직하게는 적어도 약 90 중량%의 PHA 섬유, 보다 바람직하게는 적어도 약 95 중량%의 PHA 섬유를 포함한다.
PHA 필터 세그먼트 내의 섬유의 나머지는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 적합한 섬유상 재료는 당업자에게 공지되어 있을 것이고, 폴리락트산(PLA) 및 셀룰로스 아세테이트를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
따라서, PHA 필터 세그먼트는 상대적으로 높은 수준의 PHA 섬유로 형성된다. 이는 전체적으로 필터 및 에어로졸 발생 물품의 향상된 생분해성을 제공한다. 전술한 바와 같이, 수용 가능한 여과 특성을 제공하는, 분해성 중합체의 높은 비율을 갖는 필터 세그먼트를 형성하는 것이 기술적으로 어려운 것으로 이전에 밝혀졌다. 그러나, 본 발명자들은 놀랍게도 여과 효율 및 흡인 저항과 같은 바람직한 수준의 여과 특성을 제공하는 비교적 높은 수준의 PHA 섬유를 포함하는 필터 세그먼트를 생산할 수 있음을 발견하였다.
본 발명에 따른 필터의 PHA 섬유는 임의의 적합한 방법을 사용하여 제조될 수 있다. PHA 섬유의 제조에 적합한 기술은 당업자에게 공지되어 있을 것이며, 용융 방사, 겔 방사 및 전기 방사를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, PHA 섬유는 용융 방사에 의해 제조된다. 용융 방사는 종종, 가장 경제적인 방사 공정으로 간주되는데, 이는 반대로 용액 방사의 경우와 마찬가지로, 용매를 회수하거나 증발시킬 필요가 없기 때문이다. 또한, 용융 방사에 의한 방사 속도는 일반적으로 상당히 높으며, 이는 전체 생산성 및 제조 효율의 측면에서 유리하다.
PHA 섬유는 기존 필터 세그먼트에서 셀룰로스 아세테이트 섬유와 동일한 방식으로 선택적으로 권축될 수 있다.
PHA 필터 세그먼트는 PHA 섬유로만 형성된 섬유질 여과 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 바람직한 특정 구현예에서, PHA 섬유는 추가 생분해성 중합체의 복수의 섬유와 조합되어 필터 세그먼트를 형성할 수 있다. 예를 들어, 필터 세그먼트는 바람직하게는, 전분, 폴리부틸렌 숙신산염(PBS), 폴리부티레이트 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT), 열가소성 전분 및 열가소성 전분 블렌드(TPS), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리글리콜리드(PGA), 폴리비닐 알코올(PVOH/PVA), 비스코스, 재생 셀룰로스, 다당류, 2.1 미만의 치환도(DS)를 갖는 셀룰로스 아세테이트, 폴리아미드, 단백질-기반 바이오폴리머, 키토산-키틴 기반 생체고분자, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 생분해성 중합체의 적어도 약 5 중량%를 포함한다.
바람직한 구현예에서, PHA 필터 세그먼트는 적어도 약 10 중량%의 이러한 추가 생분해성 중합체를 포함한다. 보다 바람직하게는, PHA 필터 세그먼트는 추가의 생분해성 중합체의 적어도 약 11중량% 또는 적어도 12 중량% 또는 적어도 13 중량% 또는 적어도 14 중량%를 포함한다. 보다 더 바람직하게는, PHA 필터 세그먼트는 적어도 약 15 중량%의 하나의 이러한 추가 생분해성 중합체를 포함한다.
본 발명자들은 필터 세그먼트의 섬유상 재료가 형성되는 블렌드 내에 이들 성분 중 하나 이상을 포함시키는 것이 전체로서 필터 세그먼트 및 에어로졸 발생 물품의 생분해성을 향상시키는 데 추가로 기여한다는 것을 발견하였다.
또한, 기존의 기술 및 장치를 사용하여, PHA 함유 필라멘트 또는 섬유를 제조하는 것이 기술적으로 어려운 것으로 이전에 밝혀졌지만, 발명자들은 놀랍게도, PHA가 전술한 바와 같이 블렌드로 조합될 때, 높은 수준의 PHA를 포함하는 필라멘트 또는 섬유를 생산하는 것이 가능하다는 것을 발견하였는데, 이는 방사 기술에 의해 필라멘트를 형성하는 것을 더 용이하게 하기 때문이다.
특히 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 생분해성 중합체는 PBAT, PCL 및 PBS 중 하나 이상이다. 이론에 얽매이지 않는 범위에서, 본 발명자들은 이들 선택된 생분해성 중합체 중 하나 이상의 사용이 중합체 혼합물의 기계적, 열적 및 형태학적 특성을 개선하는 데 기여한다는 것을 발견하였다. 특히, PBAT 및 PBS의 조합의 사용은 특히 인장 강도 및 신장률 측면에서 특히 잘 균형 잡힌 기계적 특성을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
PHA 섬유는 PHA 화합물만으로 형성되거나, 폴리락트산(PLA)과 같은 하나 이상의 다른 중합체와 조합하여 형성될 수 있다. 따라서, PHA 섬유는 PHA 화합물을 포함하는 중합체의 블렌드로 형성된다.
PHA 필터 세그먼트는 바람직하게는, 적어도 약 5 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는, 적어도 약 10 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는, 적어도 약 20 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는, 적어도 약 30 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는, 적어도 약 40 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는, 적어도 약 50 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는, 적어도 약 60 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는, 적어도 약 70 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는, 적어도 약 80 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는, 적어도 약 90 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는 적어도 약 95 중량%의 PHA 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 PHA 필터 세그먼트는 바람직하게는, 에어로졸 발생 기재로부터 발생된 에어로졸 내의 특정 연기 성분을 감소시키기 위한 첨가제를 더 포함한다. 예를 들어, PHA 필터 세그먼트는 바람직하게는, 페놀 및 페놀 유도체의 환원을 위한 첨가제를 더 포함한다. 적합한 첨가제는 당업자에게 공지되어 있을 것이며, 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 트리아세틴, 트리에틸 시트레이트, 셀룰로스 아세테이트 플레이크 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
바람직하게는, 필터 세그먼트는 약 3 중량% 내지 약 15 중량%의 첨가제, 보다 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 9 중량%의 첨가제를 포함한다.
본 발명의 바람직한 특정 구현예에서, PHA 필터 세그먼트는 PEG 400과 같은 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다. 에어로졸 발생 기재로부터 발생된 에어로졸로부터 페놀 화합물의 환원을 위한 PEG와 같은 첨가제와 PHA 섬유의 조합은 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다. PHA 섬유는 일반적으로 바람직하지 않은 연기 성분을 위한 양호한 여과 효율을 제공하지만, 페놀 화합물의 제거에는 덜 효과적이다. 에어로졸 발생 기재로부터 발생된 에어로졸 내의 페놀 화합물의 수준을 특별하게 감소시키는 화합물을 포함시킴으로써, PHA 섬유를 포함하는 본 발명에 따른 필터의 여과 능력을 추가로 최적화하는 것이 가능하다. 이는 결국 소비자에게 전달되는 에어로졸의 관능 특징(sensory characteristic)을 개선한다.
특히 바람직한 구현예에서, PHA 필터 세그먼트는 여과 재료의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 5 중량%의 폴리에틸렌 글리콜을 더 포함한다. 바람직하게는, 필터 세그먼트는 여과 재료의 총 중량을 기준으로, 10 중량% 이하의 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에서, PHA 필터 세그먼트는 셀룰로스 아세테이트와 트리아세틴의 혼합물을 더 포함한다. 바람직하게는, 혼합물은 적어도 90 중량%의 트리아세틴 및 최대 10 중량%의 셀룰로스 아세테이트를 포함한다. 혼합물은 셀룰로스 아세테이트 플레이크를 트리아세틴에 첨가하여 용액을 형성함으로써 형성될 수 있다. 그 다음, 용액을 PHA 필터 세그먼트 내의 PHA 섬유 상에 분무할 수 있다. 이러한 조합은 종래의 궐련의 필터에서 트리아세틴 및 셀룰로스 아세테이트 섬유의 조합된 효과를 유리하게 복제하는 것으로 밝혀졌다.
전술한 바와 같이, PHA 섬유는 물에 대한 PHA 섬유의 더 낮은 친화도로 인해, 동등한 양의 셀룰로스 아세테이트 섬유보다 에어로졸 발생 기재로부터 발생된 에어로졸로부터 더 적은 물을 흡수하는 것으로 밝혀졌다. 아래의 예에서 입증된 바와 같이, PHA 필터 세그먼트에 의해 흡수된 물의 양은 등가 중량의 셀룰로스 아세테이트 섬유로 형성된 비교 필터 세그먼트에 의해 흡수된 물의 양보다 상당히 낮다.
예를 들어, 액체 형태로 물에 노출될 때, 본 발명의 PHA 필터 세그먼트는 셀룰로스 아세테이트 섬유로 형성된 균등한 필터 세그먼트에 의해 동일한 조건 하에서 흡수되는 물의 양의 절반 미만을 흡수하는 것이 바람직하다.
셀룰로스 아세테이트와 비교하여, 본 발명의 필터에서 PHA 섬유에 의한 감소된 물 흡수는 사용 중에 에어로졸 발생 물품으로부터 전달되는 에어로졸에서 더 높은 수준의 물을 초래한다.
예를 들어, ISO 조건 하에서 PHA 섬유를 갖는 본 발명에 따른 필터를 포함하는 가연성 흡연 물품의 흡연 동안에 수집된 에어로졸 내의 물의 양은 동일한 조건 하에서 셀룰로스 아세테이트 토우의 필터 세그먼트를 갖는 동등한 가연성 흡연 물품의 흡연 동안에 수집된 에어로졸 내의 물의 양보다 적어도 10% 더 높고 바람직하게는 적어도 15% 더 높았다.
따라서, PHA 필터 세그먼트를 포함하는 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 더 높은 수분 수준을 갖는 에어로졸을 전달할 수 있으며, 이는 소비자에게 더 감각적으로 허용 가능하다. 특히, 종래의 셀룰로스 아세테이트 필터를 갖는 에어로졸 발생 물품의 흡연 중에 경험할 수 있는 '건조한 연기' 효과가 유리하게 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 PHA 필터 세그먼트는 원하는 수준의 흡인 저항(RTD)을 제공하기 위해 조정될 수 있다. 유리하게는, PHA 섬유는 PHA 필터 세그먼트에 비교적 높은 RTD를 제공하도록 배열될 수 있다. 따라서, PHA 필터 세그먼트는 가연성 흡연 물품의 필터에 사용하기에 특히 적합하며, 여기서 비교적 높은 RTD가 일반적으로 바람직하다. 대안적으로, 허용 가능한 RTD가 여전히 제공될 수 있기 때문에, PHA 필터 세그먼트는 비교적 짧은 마우스피스 또는 필터를 선호하는 에어로졸 발생 물품에 특히 적합할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에서, 27mm 필터 세그먼트에 대한 PHA 필터 세그먼트의 RTD는 적어도 약 25 mm H2O이다. 보다 바람직하게는, 27 mm 필터 세그먼트에 대한 PHA 필터 세그먼트의 RTD는 적어도 약 50 mm H2O, 보다 바람직하게는 적어도 약 100 mm H2O이다. 보다 더 바람직하게는, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에서, 27 mm 필터 세그먼트에 대한 PHA 필터 세그먼트의 RTD는 적어도 약 150 mm H2O, 보다 바람직하게는 적어도 약 180 mm H2O이다. 27 mm 필터 세그먼트에 대한 PHA 필터 세그먼트의 RTD는 바람직하게는 약 300 mm H2O 이하, 보다 바람직하게는 250 mm H2O 이하이다. 예를 들어, 27 mm 필터 세그먼트에 대한 PHA 필터 세그먼트의 RTD는 약 25 mm H2O 내지 약 300 mm H2O, 또는 약 50 mm H2O 내지 약 300 mm H2O, 또는 약 100 mm H2O 내지 약 250 mm H2O, 또는 약 150 mm H2O 내지 약 250 mm H2O, 또는 약 180 mm H2O 내지 약 250 mm H2O, 또는 약 200 mm H2O일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에서, (물품 내의 PHA 필터 세그먼트의 길이를 기준으로 한) PHA 필터 세그먼트의 RTD는 적어도 약 25 mm H2O이다. 보다 바람직하게는, PHA 필터 세그먼트의 RTD는 적어도 약 50 mm H2O, 보다 바람직하게는 적어도 약 100 mm H2O이다. 보다 더 바람직하게는, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에서, PHA 필터 세그먼트의 RTD는 적어도 약 150 mm H2O, 보다 바람직하게는 적어도 약 180 mm H2O이다. (물품 내의 PHA 필터 세그먼트의 길이를 기준으로 한) PHA 필터 세그먼트의 RTD는 바람직하게는 약 300 mm H2O 이하, 보다 바람직하게는 약 250 mm H2O 이하이다. 예를 들어, PHA 필터 세그먼트의 RTD는 약 25 mm H2O 내지 약 300 mm H2O, 또는 약 50 mm H2O 내지 약 300 mm H2O, 또는 약 100 mm H2O 내지 약 250 mm H2O, 또는 약 150 mm H2O 내지 약 250 mm H2O, 또는 약 180 mm H2O 내지 약 250 mm H2O, 또는 약 200 mm H2O일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에서, (물품 내의 PHA 필터 세그먼트의 길이를 기준으로 한) PHA 필터 세그먼트의 RTD는 적어도 약 20 mm H2O이다. 보다 바람직하게는, PHA 필터 세그먼트의 RTD는 적어도 약 22 mm H2O, 보다 바람직하게는 적어도 약 25 mm H2O이다. 보다 더 바람직하게는, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에서, PHA 필터 세그먼트의 RTD는 적어도 약 28 mm H2O, 보다 바람직하게는 적어도 약 30 mm H2O이다. (물품 내의 PHA 필터 세그먼트의 길이를 기준으로 한) PHA 필터 세그먼트의 RTD는 바람직하게는 약 45 mm H2O 이하, 보다 바람직하게는 약 40 mm H2O 이하이다. 예를 들어, PHA 필터 세그먼트의 RTD는 약 20 mm H2O 내지 약 45 mm H2O, 또는 약 22 mm H2O 내지 약 45 mm H2O, 또는 약 25 mm H2O 내지 약 40 mm H2O, 또는 약 28 mm H2O 내지 약 40 mm H2O, 또는 약 30 mm H2O 내지 약 40 mm H2O, 또는 약 37 mm H2O일 수 있다.
"흡인 저항"은, 체적 유량(volumetric flow)이 배출 말단에서 초당 17.5 ml인 정상 조건 하에서 공기 유동에 의해 횡단될 때, 샘플의 두 말단 사이의 정압차(static pressure difference)를 지칭한다. 샘플의 RTD는 ISO 표준 6565:2002에 규정된 방법을 사용하여 측정될 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 PHA 필터 세그먼트는 RTD에서 양호한 안정성을 제공하는 것으로 추가로 밝혀졌으며, 이는 RTD에서 높은 가변성이 유리하게 회피될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 20개의 샘플 내에서, 통상적으로 2% 내지 10%, 보다 바람직하게는 2% 내지 5%의 목표 RTD로부터의 표준 편차가 있을 것이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 PHA 필터 세그먼트는 적어도 80%, 보다 바람직하게는 적어도 85%의 평균 반경방향 경도를 갖는다. 따라서, PHA 필터 세그먼트는 종래의 셀룰로스 아세테이트 토우 필터에 의해 제공되는 것과 필적할 만한 필터 경도의 바람직한 수준을 제공할 수 있다. 원하는 경우, PHA 필터 세그먼트의 반경방향 경도는 강성 플러그 랩, 예를 들어, 적어도 약 80 g/m2(gsm), 또는 적어도 약 100 gsm, 또는 적어도 약 110 gsm의 평량을 갖는 플러그 랩에 의해 PHA 필터 세그먼트를 둘러싸서 추가로 증가될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "반경방향 경도"는 길이방향 축에 대한 가로방향으로의 압축에 대한 저항성을 지칭한다. 필터 주위의 에어로졸 발생 물품의 반경방향 경도는 물품의 길이방향 축을 횡단하는 필터의 위치에서 물품을 가로지르는 하중을 인가하고, 물품의 평균(보통) 함몰된 직경을 측정함으로써 결정될 수 있다. 반경방향 경도는 다음에 의해 주어진다:
DS는 본래의 (함몰되지 않은) 직경이고, Dd는 설정 시간 동안 설정 하중을 인가한 후의 함몰된 직경이다. 재료가 더 단단할수록, 경도는 100%에 더 가까워진다.
에어로졸 물품의 일부(예컨대, 필터)의 경도를 측정하기 위하여, 에어로졸 발생 물품은 한 평면에 평행하게 정렬되어야 하고, 테스트될 각 에어로졸 발생 물품의 동일한 부분은 설정 시간 동안 설정 하중을 받게 해야 한다. 이 테스트는 궐련과 같은 에어로졸 발생 물품에 대한 측정 헤드 및 에어로졸 발생 물품 리셉터클과 끼워맞춤되는, 공지된 DD60A 밀도계 장치(독일 Heinr. Borgwaldt GmbH에 의해 제조되고 상업적으로 이용 가능함)를 사용하여 수행된다.
하중은 모든 에어로졸 발생 물품의 직경을 한번에 가로질러 연장되는 2개의 하중 인가 원통형 로드를 사용하여 인가된다. 이러한 기구를 위한 표준 테스트 방법에 따라, 테스트는 에어로졸 발생 물품과 하중 인가 원통형 로드 사이에 20개의 접촉 지점이 발생하도록 수행되어야 한다. 일부 경우에, 테스트될 필터는, 각각의 흡연 물품이 2개의 하중 인가 로드와 접촉하도록 하여, 10개의 에어로졸 발생 물품 만으로 20개의 접촉 지점을 형성하기 위해 충분한 길이를 가질 수 있다(로드 사이에 연장되기에 충분한 길이를 갖기 때문임). 다른 경우에, 필터가 이를 달성하기에 너무 짧으면, 아래에 더 논의되는 바와 같이, 각각의 에어로졸 발생 물품이 하중 인가 로드 중의 하나에만 접촉하여 20개의 에어로졸 발생 물품이 20개의 접촉 지점을 형성하도록 사용되어야 한다.
에어로졸 발생 물품을 지지하고 각각의 하중 인가 원통형 로드에 의해 인가되는 하중에 대응하기 위하여, 에어로졸 발생 물품 아래에 2개의 추가 고정 원통형 로드가 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, 상기 방정식으로 경도를 계산하는 데 사용된다. 온도는 22℃± 2℃ 범위 내로 유지된다. 상술한 테스트를 DD60A 테스트로 지칭된다. 필터 경도를 측정하기 위한 표준 방법은 에어로졸 발생 물품이 소모되지 않은 때이다. 평균 반경방향 경도의 측정에 관한 추가 정보는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2016/0128378호에서 찾을 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 필터 세그먼트를 제조하기 위한 PHA 섬유의 사용은 유리하게는 종래의 셀룰로스 아세테이트 필터와 비교하여 개선된 생분해성을 제공한다.
바람직하게는, PHA 필터 세그먼트는 ISO 14851의 수성 매질에서 플라스틱 재료의 궁극적인 호기성 생분해성 측정에 설명된 테스트 방법 - 폐쇄 폐활량계에서 산소 수요를 측정하는 방법(2005) -에 따라 측정했을 때, 적어도 약 45%, 보다 바람직하게는 적어도 약 50%, 및 가장 바람직하게는 적어도 약 55%의 수성 매질에서의 생분해성을 갖는다.
동일한 테스트 조건 하에서, 셀룰로스 아세테이트 필터 세그먼트는 약 30%의 생분해성을 나타낸다. 따라서, 셀룰로스 아세테이트 섬유 대신에 PHA 섬유를 사용하여 필터 세그먼트를 형성하는 것은 필터 세그먼트의 생분해성에 상당한 개선을 제공하는 것으로 볼 수 있다.
PHA 필터 세그먼트의 크기는 그것이 포함되는 에어로졸 발생 물품의 유형에 따라 달라질 수 있다.
바람직하게는, PHA 필터 세그먼트는 적어도 약 4 mm, 보다 바람직하게는 적어도 약 5 mm, 보다 바람직하게는 적어도 약 7 mm, 가장 바람직하게는 적어도 약 10 mm의 길이를 갖는다.
바람직하게는, PHA 필터 세그먼트는 약 30 mm 이하의 길이, 약 27 mm 이하의 길이, 보다 바람직하게는 약 25 mm 이하의 길이, 가장 바람직하게는 약 20 mm 이하의 길이를 갖는다.
예를 들어, PHA 필터 세그먼트의 길이는 약 5 mm 내지 약 30 mm, 더욱 바람직하게는 약 10 mm 내지 약 30 mm, 보다 더 바람직하게는 약 15 mm 내지 약 30 mm, 가장 바람직하게는 약 20 mm 내지 약 30 mm이다. 대안적으로, 이러한 구현예에서 PHA 필터 세그먼트의 길이는 약 4 mm 내지 약 27 mm일 수 있고, 바람직하게는 약 5 mm 내지 약 27 mm, 보다 바람직하게는 약 10 mm 내지 약 27 mm, 보다 더 바람직하게는 약 15 mm 내지 약 27 mm, 가장 바람직하게는 약 20 mm 내지 약 27 mm일 수 있다. 추가 대안으로서, 이러한 구현예에서, PHA 필터 세그먼트의 길이는 약 4 mm 내지 약 25 mm일 수 있고, 바람직하게는 약 5 mm 내지 약 25 mm, 보다 바람직하게는 약 10 mm 내지 약 25 mm, 보다 더 바람직하게는 약 15 mm 내지 약 30 mm, 가장 바람직하게는 약 20 mm 내지 약 25 mm일 수 있다.
에어로졸 발생 물품이 가연성 흡연 물품의 형태인 본 발명의 구현예의 경우, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, PHA 필터 세그먼트의 길이는 바람직하게는 약 20 mm 내지 약 30 mm, 보다 바람직하게는 약 25 mm 내지 약 30 mm, 가장 바람직하게는 약 27 mm이다.
본 발명의 대안적인 구현예로서, 에어로졸 발생 물품이 전기 가열 수단 또는 일체형 열원에 의해 가열되도록 의도된 에어로졸 발생 기재를 갖는 가열식 에어로졸 발생 물품의 형태인 본 발명의 대안적인 구현예의 경우, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, PHA 필터 세그먼트의 길이는 바람직하게는 약 5 mm 내지 약 15 mm이고, 보다 바람직하게는 약 5 mm 내지 약 10 mm, 가장 바람직하게는 약 7 mm이다.
PHA 필터 세그먼트는 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품의 외경과 대략 동일한 외경을 갖는다. 필터 세그먼트는 바람직하게는, 적어도 5 mm의 외경을 갖는다. PHA 필터 세그먼트는 약 5 mm 내지 약 12 mm, 예를 들어 약 5 mm 내지 약 10 mm 또는 약 6 mm 내지 약 8 mm의 외경을 가질 수 있다. 바람직한 구현예에서, PHA 필터 세그먼트는 7.2 mm+/-10%의 외경을 갖는다.
PHA 필터 세그먼트의 형상은 또한 에어로졸 발생 물품의 원하는 구성에 따라 변경될 수 있다. 특정 구현예에서, PHA 필터 세그먼트는 PHA 섬유를 포함하는 섬유질 여과 재료의 고형 원통형 플러그의 형태일 수 있다. 따라서, 이러한 필터 세그먼트는 셀룰로스 아세테이트 토우의 종래의 플러그와 유사한 구성을 제공할 것이다.
대안적인 구현예에서, PHA 필터 세그먼트는 중공형 튜브 세그먼트의 형태일 수 있다. 중공형 튜브 세그먼트는 등가 직경의 원통형 플러그보다 큰 노출된 표면적을 가지며, 이는 PHA 필터 세그먼트의 생분해를 추가로 개선할 수 있다.
바람직하게는, 중공형 튜브 세그먼트의 벽 두께는 적어도 약 0.3 mm이다. 보다 바람직하게는, 중공형 튜브 세그먼트의 벽 두께는 적어도 약 0.4 mm이다. 보다 더 바람직하게는, 중공형 튜브 세그먼트의 벽 두께는 적어도 약 0.5 mm이다.
바람직하게는, 중공형 튜브 세그먼트의 벽 두께는 약 1.9 mm 이하이다. 보다 바람직하게는, 중공형 튜브 세그먼트의 벽 두께는 약 1.5 mm 이하이다. 보다 더 바람직하게는, 중공형 튜브 세그먼트의 벽 두께는 약 1.2 mm 이하이다. 특히 바람직하게는, 중공형 튜브 세그먼트는 약 0.9 mm 이하의 벽 두께를 갖는다.
일부 구현예에서, 중공형 튜브 세그먼트는 통상적으로 적어도 약 4 mm의 길이를 가질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 중공형 튜브 세그먼트의 길이는 적어도 약 5 mm이다. 더욱 바람직하게는, 중공형 튜브 세그먼트의 길이는 적어도 약 7 mm이다. 더욱 보다 바람직하게는, 중공형 튜브 세그먼트의 길이는 적어도 약 10 mm이다.
PHA 필터 세그먼트가 중공형 튜브 세그먼트의 형태인 경우, 여과 재료는 PHA 섬유 이외에 약간의 셀룰로스 아세테이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중공형 튜브 세그먼트는 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 셀룰로스 아세테이트를 포함할 수 있다. 이론에 얽매이지 않는 범위에서, 중공형 튜브 세그먼트 내의 셀룰로스 아세테이트의 특정 양은 중공형 튜브 세그먼트에 바람직한 여과 특성 및 기계적 특성을 부여할 뿐만 아니라 중공형 튜브 세그먼트의 제조를 용이하게 할 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 필터는 PHA 필터 세그먼트로만으로 이루어진 단일 세그먼트 필터일 수 있다. 대안적으로, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 필터는 전술한 바와 같이 PHA 필터 세그먼트의 상류 또는 하류에 제공될 수 있는, 여과 재료로 형성된 하나 이상의 추가 필터 세그먼트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, PHA 필터 세그먼트는 PHA 섬유를 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 섬유질 여과 재료로 형성된 하나 이상의 축방향 정렬된 필터 플러그와 조합될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, PHA 필터 세그먼트는 하나 이상의 관형 요소, 예컨대 중공형 아세테이트 튜브 또는 판지 튜브와 조합될 수 있다. 예를 들어, 특정 구현예에서 필터는 중공형 아세테이트 튜브 형태의 지지 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, PHA 필터 세그먼트는 에어로졸 냉각 요소와 조합될 수 있다.
바람직하게는, 추가 필터 세그먼트는 셀룰로스 아세테이트 이외의 재료로 형성된다. 특히 바람직하게는, 추가 필터 세그먼트는 PHA 섬유를 포함하며, 이는 PVA와 같은 적합한 접착제에 의해 원하는 형상으로 선택적으로 유지될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 추가 필터 세그먼트는 적어도 약 25 중량%의 PHA 화합물, 보다 바람직하게는 적어도 약 50 중량%의 PHA 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 필터는 선택적으로 향미제를 포함할 수 있다. 향미제는 당업자에게 공지된 다양한 상이한 수단을 사용하여 혼입될 수 있다. 예를 들어, 향미제는 PHA 필터 세그먼트 또는 추가 필터 세그먼트에 제공될 수 있는 캡슐의 형태로 혼입될 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 필터는 바람직하게는, 외부 래퍼, 예를 들어, 필터 세그먼트, 에어로졸 발생 기재의 하류 말단, 및 그 사이에 제공될 수 있는 임의의 추가 구성요소를 둘러싸는 티핑 래퍼에 의해 둘러싸여 있다. 티핑 래퍼는 WO-A-2017/162838호에 설명된 바와 같이, 제거 가능한 티핑 래퍼 부분을 포함할 수 있다. 이는 에어로졸 발생 물품이 폐기되기 전에 티핑 래퍼의 적어도 일부가 제거될 수 있게 한다. 티핑 래퍼의 제거는 아래에 놓인 필터 세그먼트를 노출시키므로, 유리하게는 필터 재료의 생분해 속도를 높일 수 있다.
위에서 정의된 바와 같이, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 바람직하게는 에어로졸 발생 기재의 로드 형태인, 에어로졸 발생 기재를 더 포함한다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 기재는 담배 재료의 로드이다.
에어로졸 발생 기재는 약 5 mm 내지 약 100 mm의 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 기재는 적어도 약 5 mm, 보다 바람직하게는 적어도 약 7 mm의 길이를 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 에어로졸 발생 기재는 바람직하게는 약 80 mm미만, 보다 바람직하게는 약 65 mm 미만, 보다 더 바람직하게는 약 50 mm 미만의 길이를 갖는다. 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 기재는 약 35 mm 미만, 보다 바람직하게는 약 25 mm 미만, 보다 더 바람직하게는 약 20 mm 미만의 길이를 갖는다. 일 구현예에서, 에어로졸 발생 기재는 약 10 mm의 길이를 가질 수 있다. 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 기재는 약 12 mm의 길이를 갖는다.
위에서 논의된 바와 같이, PHA 세그먼트를 포함하는 본 발명의 필터는 정의된 dpf 범위를 갖는 PHA 세그먼트에 대해 비교적 높은 수준의 RTD를 제공할 가능성으로 인해 가연성 흡연 물품에서 특히 적용된다. 바람직한 구현예에서, 따라서 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 기재가 연소되어 연기를 형성하는 담배 재료를 포함하는 필터 궐련 또는 다른 가연성 흡연 물품이다. 따라서, 전술한 임의의 구현예에서, 에어로졸 발생 기재는 담배 로드를 포함할 수 있다. 담배 로드는 각초 및 재구성 담배 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 물품이 가연성 흡연 물품의 형태인 구현예의 경우, 통상적으로 담배 로드일 에어로졸 발생 기재는 바람직하게는 약 10 mm 내지 약 100 mm의 길이, 보다 바람직하게는 약 30 mm 내지 약 70 mm의 총 길이를 갖는다.
대안적으로, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 담배 재료가 연소되기보다는 가열되어 에어로졸을 형성하는 물품일 수 있다. 하나의 유형의 가열식 에어로졸 발생 물품에서, 담배 재료는 하나 이상의 전기 가열 요소에 의해 가열되어 에어로졸을 생성한다. 다른 유형의 가열식 에어로졸 발생 물품에서, 에어로졸은 가연성 또는 화학적 열원으로부터 열원 내에, 그 주위에 또는 그 하류에 위치될 수 있는 물리적으로 분리된 담배 재료로의 열 전달에 의하여 생성된다. 본 발명은 니코틴 함유 에어로졸이 담배 재료, 담배 추출물 또는 다른 니코틴 공급원으로부터 연소 없이, 일부 경우에서는 가열 없이, 예를 들어 화학 반응을 통해 발생되는 에어로졸 발생 물품을 더 포함한다.
에어로졸 발생 물품이, 에어로졸 발생 기재가 에어로졸을 형성하도록 가열되게 의도된 가열식 에어로졸 발생 물품의 형태인 구현예에서, 에어로졸 발생 기재는 바람직하게는 약 5 mm 내지 약 40 mm, 보다 바람직하게는 약 9 mm 내지 약 15 mm의 길이를 갖는다.
에어로졸 발생 물품이 가열식 에어로졸 발생 물품의 형태인 이러한 구현예의 경우, 에어로졸 발생 기재는 바람직하게는 담배 입자의 응집으로 형성된 균질화 담배 재료로 형성된다. 에어로졸 발생 기재는 균질화 담배 재료의 하나 이상의 주름진 시트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 시트는 질감을 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '텍스쳐 가공 시트(textured sheet)'는 권축되었거나, 양각되었거나, 음각되었거나, 천공되었거나 달리 변형된 시트를 나타낸다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 기재는 균질화 담배 재료의 복수의 스트립 또는 스트랜드를 포함할 수 있다. 스트립 또는 스트랜드는 길이방향으로 서로 실질적으로 정렬될 수 있거나, 무작위로 지향될 수 있다.
에어로졸 발생 기재에 사용하기 위한 균질화 담배 재료는 건조 중량 기준으로 적어도 약 40 중량%, 보다 바람직하게는 건조 중량 기준으로 적어도 약 60 중량%, 보다 바람직하게는 또는 건조 기준으로 적어도 약 70 중량%, 및 가장 바람직하게는 건조 중량 기준으로 적어도 약 90 중량%의 담배 함량을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 기재에 사용하기 위한 균질화된 담배 재료는 담배 내인성 결합제인 하나 이상의 내재성 결합제, 담배 외인성 결합제인 하나 이상의 외재성 결합제, 또는 그의 조합을 포함해서 미립자 담배를 응집하는 것을 도울 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 에어로졸 발생 기재에 사용하기 위한 균질화된 담배 재료는 담배 및 비-담배 섬유, 에어로졸 형성제, 습윤제, 가소제, 향미제, 충전제, 수성 및 비-수성 용매, 그리고 그들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 첨가제를 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 기재에 사용하기 위한 균질화된 담배 재료에 포함시키기 위한 적합한 외재성 결합제는 당분야에 공지되어 있고, 검류, 예컨대 구아 검, 잔탄 검, 아라비아 검 및 로커스트 콩 검; 셀룰로스 결합제, 예컨대 하이드록시프로필 셀룰로스, 카르복시메틸 셀룰로스, 하이드록시에틸 셀룰로스, 메틸 셀룰로스 및 에틸 셀룰로스; 다당류, 예컨대 전분, 유기산, 예컨대 알긴산, 유기산의 짝염기 염, 예컨대, 알긴산 나트륨, 아가 및 펙틴; 그리고 그의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
에어로졸 발생 기재에 사용하기 위한 균질화된 담배 재료에 포함시키기 위한 적합한 비-담배 섬유는 당분야에 공지되어 있고, 셀룰로스 섬유; 연목재 섬유; 견목재 섬유; 황마(jute) 섬유; 및 그의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 에어로졸 발생 기재에 사용하기 위한 균질화된 담배 재료에 포함시키기 전에, 비-담배 섬유는 기계 펄핑(mechanical pulping); 정제(refining); 화학 펄핑(chemical pulping); 표백; 황산염 펄핑(sulfate pulping); 및 이의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 당분야에 공지되어 있는 적합한 공정에 의해 처리될 수 있다.
가열식 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 발생 기재는 통상적으로 에어로졸 형성제, 즉 사용 시, 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 바람직하게는 에어로졸 발생 물품의 작동 온도에서 열적 열화에 실질적으로 내성이 있는 화합물 또는 화합물의 혼합물을 포함한다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다. 바람직한 에어로졸 형성제는 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 같은 다가 알코올 또는 그들의 혼합물이며, 가장 바람직하게는 글리세린이다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 기재는 적어도 10 중량%의 에어로졸 형성제, 보다 바람직하게는 적어도 12 중량%의 에어로졸 형성제, 보다 바람직하게는 적어도 약 15 중량%의 에어로졸 형성제를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 에어로졸 발생 기재는 바람직하게는 30 중량% 이하의 에어로졸 형성제, 보다 바람직하게는 약 25 중량% 이하의 에어로졸 형성제, 보다 바람직하게는 약 20 중량% 이하의 에어로졸 형성제를 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 발생 기재는 약 10 중량% 내지 약 30 중량%의 에어로졸 형성제, 또는 약 12 중량% 내지 약 25 중량%의 에어로졸 형성제, 또는 약 15 중량% 내지 약 20 중량%의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 기재는 약 18 중량%의 에어로졸 형성제를 포함한다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 필터와 에어로졸 발생 기재 사이의 하나 이상의 추가 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 지지 요소, 에어로졸 냉각 요소 및 전달 요소 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 이러한 구성요소의 구성은 당업자에게 공지되어 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 바람직한 특정 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 선형의 순차적 배열로: 에어로졸 발생 기재, 에어로졸 발생 기재의 바로 하류에 있는 지지 요소, 지지 요소의 바로 하류에 위치되는 에어로졸 냉각 요소, 및 필터의 하류 말단에서 PHA 필터 세그먼트를 포함하는 마우스피스를 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 선형 순차 배열로: 에어로졸 발생 기재, 전달 요소, 에어로졸 냉각 요소, 스페이서 요소 및 마우스피스 필터를 포함한다.
본 발명의 바람직한 특정 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 기재의 상류 말단과 접촉하는, 에어로졸 발생 물품의 상류 말단에 가연성 열원을 더 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 사용 중에 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 발생 기재를 가열하기 위해 상류 말단에 탄소질 열원을 포함할 수 있다. 적합한 탄소질 열원은 당업자에게 공지되어 있을 것이다.
이제, 본 발명은 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다:
도 1은 히터 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한, 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 물품의 개략적인 종단면도를 보여주고 있고;
도 2는 일체형 열원을 포함하는, 본 발명의 제2 구현예에 따른 에어로졸 발생 물품의 개략적인 종단면도를 보여주고 있고;
도 3은 본 발명의 제3 구현예에 따른 에어로졸 발생 물품의 개략적인 종단면도를 보여주고 있고;
도 4는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치 및 도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품을 포함한 에어로졸 발생 시스템의 개략적인 종단면도를 보여주고 있다.
도 1은 히터 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한, 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 물품의 개략적인 종단면도를 보여주고 있고;
도 2는 일체형 열원을 포함하는, 본 발명의 제2 구현예에 따른 에어로졸 발생 물품의 개략적인 종단면도를 보여주고 있고;
도 3은 본 발명의 제3 구현예에 따른 에어로졸 발생 물품의 개략적인 종단면도를 보여주고 있고;
도 4는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치 및 도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품을 포함한 에어로졸 발생 시스템의 개략적인 종단면도를 보여주고 있다.
도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품(10)은 에어로졸 발생 기재(12)의 로드, 중공 관형 요소(14)로서 제공된 지지 요소, 냉각 요소(16) 및 마우스 말단 필터 세그먼트(18)를 포함한다. 이들 4개의 요소는 순차적으로 그리고 동축 정렬로 배열되고 기재 래퍼(20)에 의해 둘러싸여 에어로졸 발생 물품(10)을 형성한다. 에어로졸 발생 물품(10)은 마우스 말단(22) 및 마우스 말단(22)에 대한 물품의 대향 말단에 위치된 원위 말단(24)을 갖는다. 도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품(10)은 에어로졸 발생 기재의 로드를 가열하기 위한 히터를 포함한 전기 작동식 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하는 데 특히 적합하다.
사용 시 사용자에 의해 에어로졸 발생 물품을 통해 공기가 원위 말단(24)으로부터 마우스 말단(22)으로 흡인된다. 에어로졸 발생 물품의 원위 말단(24)은 또한, 에어로졸 발생 물품(10)의 상류 말단으로서 설명될 수 있고, 에어로졸 발생 물품(10)의 마우스 말단(22)은 또한, 에어로졸 발생 물품(10)의 하류 말단으로서 설명될 수 있다. 마우스 말단(22)과 원위 말단(24) 사이에 위치된 에어로졸 발생 물품(10)의 요소는 마우스 말단(22)의 상류, 또는 대안적으로 원위 말단(24)의 하류인 것으로서 설명될 수 있다.
에어로졸 발생 기재(12)는 에어로졸 발생 물품(10)의 극단적인 원위 또는 상류 말단에 위치된다. 도 1에 예시된 구현예에서, 에어로졸 발생 기재(12)는 래퍼에 의해 둘러싸인 권축된 균질화 담배 재료의 주름진 시트를 포함한다. 균질화 담배 재료의 권축된 시트는 에어로졸 형성제로서 글리세린을 포함한다.
지지 요소(14)가 에어로졸 발생 기재(12)의 바로 하류에 위치되고 에어로졸 발생 기재(12)와 접하고 있다. 도 1에 도시된 구현예에서, 지지 요소는 섬유질 여과 재료로 형성된 중공형 튜브이다. 지지 요소(14)는 에어로졸 발생 기재(12)를 에어로졸 발생 물품(10)의 극단적인 원위 말단(24)에 위치시켜서 에어로졸 발생 장치의 가열 요소에 의해 침투될 수 있다. 사실상, 지지 요소(14)는 에어로졸 발생 장치의 가열 요소가 에어로졸 발생 기재(12) 내에 삽입될 때 에어로졸 발생 기재(16)가 에어로졸 발생 물품(10) 내에서 에어로졸 냉각 요소(16)를 향해 하류로 강제되는 것을 방지하도록 작용한다. 지지 요소(14)는 또한 스페이서로서 작용하여 에어로졸 발생 기재(12)로부터 에어로졸 발생 물품(10)의 에어로졸 냉각 요소(16)를 이격시킨다.
에어로졸 냉각 요소(16)는 지지 요소(14)의 바로 하류에 위치되고 지지 요소(16)와 접한다. 사용 시, 에어로졸 발생 기재(12)로부터 방출된 휘발성 물질은 에어로졸 발생 물품(10)의 마우스 말단(22)을 향해서 에어로졸 냉각 요소(16)를 따라 통과한다. 휘발성 물질은 에어로졸 냉각 요소(16) 내부에서 냉각되어 사용자가 흡입하는 에어로졸을 형성할 수 있다. 도 1에 예시된 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 관형 요소(20)를 포함한다. 폴리락트산으로 이루어진 권축되고 주름진 시트는 에어로졸 냉각 요소(40)의 길이를 따라 연장되어 있는 복수의 길이방향 채널을 정의한다.
필터 세그먼트(18)는 에어로졸 냉각 요소(16)의 바로 하류에 위치되고 에어로졸 냉각 요소(16)와 접하고 있다. 도 1에 예시된 구현예에서, 필터 세그먼트(18)는 대략 3의 데니어/필라멘트 및 대략 27,000의 총 데니어를 갖는 복수의 PHA 섬유로 형성된 섬유질 여과 재료의 단일 원통형 플러그를 포함한다. PHA 섬유는 둥근 단면 형상을 가지며 필터 세그먼트의 길이를 따라 서로 실질적으로 길이방향으로 정렬된다. PHA 섬유의 총 외부 표면적은 그램 당 약 0.16 평방미터에 대응한다. PHA 섬유는 용융 방사 공정에 의해 형성되었고 권축되었다. 섬유질 여과 재료의 플러그는 플러그 랩(도시되지 않음)에 의해 둘러싸여 있다.
도 2에 도시된 에어로졸 발생 물품(100)은 가연성 열원(112), 에어로졸 발생 기재(114)의 로드, 전달 요소(116), 에어로졸 냉각 요소(118), 스페이서 요소(120) 및 마우스피스 필터 세그먼트(122)를 포함한다. 이들 요소는 순차적으로 그리고 동축 정렬로 배열되고 기재 래퍼에 의해 둘러싸여 에어로졸 발생 물품(100)을 형성한다.
가연성 열원(112)은 약 10 mm의 길이를 갖고 탄소질 재료로 이루어진 실질적으로 원통형인 몸체를 포함한다. 가연성 열원(112)은 블라인드 열원이다. 즉, 가연성 열원(112)은 가연성 열원을 통과하여 연장하는 임의의 공기 채널을 포함하지 않는다.
에어로졸 발생 기재(114)의 로드는 가연성 열원(112)의 근위 말단에 배열된다. 에어로졸 발생 기재(114)는 필터 플러그 랩(126)에 의해 둘러싸인 담배 재료(124)의 실질적으로 원통형인 플러그를 포함한다.
불연성, 실질적으로 공기 불투과성 제1 배리어(128)는 가연성 열원(112)의 근위 말단과 에어로졸 발생 기재(114)의 원위 말단 사이에 배열된다. 제1 배리어(128)는 알루미늄 포일의 디스크를 포함한다. 제1 배리어(128)는 또한, 가연성 열원(112)과 에어로졸 발생 기재(114) 사이에서 가연성 열원(112)의 근위 면으로부터 에어로졸 발생 기재(114)의 원위 면으로 열을 전도하기 위한 열 전도 부재를 형성한다.
열 전도 요소(130)는 가연성 열원(112)의 근위 부분 및 에어로졸 형성 기재(114)의 원위 부분을 둘러싼다. 열 전도 요소(130)는 알루미늄 호일의 튜브를 포함한다. 열 전도 요소(130)는 가연성 열원(112)의 근위 부분 및 에어로졸 발생 기재(114)의 필터 플러그 랩(126)과 직접 접촉한다.
마우스피스 필터(122)는 대략 3의 필라멘트당 데니어 및 대략 27,000의 총 데니어를 갖는 복수의 PHA 섬유로 형성된 섬유질 여과 재료의 단일 원통형 플러그(126)를 포함한다. PHA 섬유는 둥근 단면 형상을 가지며 필터 세그먼트의 길이를 따라 서로 실질적으로 길이방향으로 정렬된다. PHA 섬유의 총 외부 표면적은 그램 당 약 0.16 평방미터에 대응한다. PHA 섬유는 용융 방사 공정에 의해 형성되었고 권축되었다. 섬유질 여과 재료의 플러그는 플러그 랩(도시되지 않음)에 의해 둘러싸여 있다.
도 3에 도시된 에어로졸 발생 물품(310)은 서로 동축 정렬로 배열된 에어로졸 발생 기재(312) 및 필터(314)를 포함하는 가연성 흡연 물품이다. 에어로졸 발생 기재(312)는 외부 래퍼(도시되지 않음)에 의해 둘러싸인 담배 로드를 포함한다. 티핑 래퍼(316)는 필터(314) 및 에어로졸 발생 기재(312)의 말단부 둘 모두를 둘러싸고 필터(314)를 에어로졸 발생 기재(312)에 부착한다.
필터(314)는 대략 3의 필라멘트당 데니어 및 대략 27,000의 총 데니어를 갖는 PHA 섬유로 형성된 섬유질 여과 재료의 단일 원통형 플러그(318)를 포함한다. PHA 섬유는 둥근 단면 형상을 가지며 필터 세그먼트의 길이를 따라 서로 실질적으로 길이방향으로 정렬된다. PHA 섬유의 총 노출된 표면적은 그램 당 약 0.16 평방미터에 대응한다. PHA 섬유는 용융 방사 공정에 의해 형성되었고 권축되었다. 섬유질 여과 재료의 플러그는 플러그 랩(도시되지 않음)에 의해 둘러싸여 있다.
도 4는 도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품(10)의 에어로졸 발생 기재(12)의 로드를 가열하기 위해 히터 블레이드(210)를 이용하는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템(200)의 일부분을 도시한다. 히터 블레이드(210)는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치(212)의 하우징 내부의 에어로졸 발생 물품 챔버에 장착된다. 에어로졸 발생 장치(212)는 도 4의 화살표에 의해 예시된 바와 같이, 공기가 에어로졸 발생 물품(10)으로 흐르게 하기 위한 복수의 공기 구멍(214)을 정의한다. 에어로졸 발생 장치(212)는 도 4에 도시되지 않은, 전력 공급부 및 전자기기를 포함한다.
비교예
본 발명에 따른 PHA 필터 세그먼트는 PHA 섬유로부터 제조되며, 매개변수는 아래 표 1에 나타나 있다. PHA 섬유는 용융 방사 공정을 사용하여 형성되고, 그 다음 섬유는 권축되고 표준 필터 제조 장치를 사용하여 필터 세그먼트로 형성된다. 비교를 위해, 필라멘트 당 데니어(dpf) 및 총 데니어의 유사한 값을 갖는 종래의 셀룰로스 아세테이트(CA) 토우 필터 세그먼트가 제조된다.
제1 테스트에서, 본 발명에 따른 PHA 필터 세그먼트 및 CA 필터 세그먼트의 물에 대한 노출에 의한 물 흡수가 비교된다. 각각의 필터 세그먼트에 대해, 플러그 랩이 제거되고 필터 세그먼트가 표면 장력계(KRUSS 표면 장력계, 모델 K100)의 프로브에 부착된다. 필터 세그먼트는 프로브에 의해 물의 용기를 향해 하향 이동되고 필터 세그먼트가 물과 접촉할 때 자동으로 정지된다. 필터 재료가 물을 흡수할 수 있도록 필터 세그먼트는 300초 동안 물과 접촉하여 유지되고, 그 다음 필터 세그먼트는 테스트 기간 동안 흡수된 물의 양을 결정하기 위해 칭량된다. 아래 표 2에 나타낸 바와 같이, PHA 필터 세그먼트 및 CA 필터 세그먼트 각각에 대해, 이러한 테스트가 3회 반복되고 물 흡수의 평균 값이 계산되었다:
따라서, 테스트 중 본 발명에 따른 PHA 필터 세그먼트에 의해 흡수된 물의 양은 CA 필터 세그먼트에 의해 흡수된 물의 양의 40% 미만이었다. 따라서, 이러한 테스트는 종래의 CA 필터 세그먼트와 비교하여 본 발명에 따른 PHA 필터 세그먼트의 물의 상당히 감소된 친화도를 입증한다.
제2 테스트에서, 본 발명에 따른 PHA 필터 세그먼트 및 CA 필터 세그먼트의 수분 노출에 의한 수분 흡수가 비교된다. 각각의 필터 세그먼트에 대해, 플러그 랩이 제거되고 필터 세그먼트를 형성하는 섬유가 페트리 접시에 놓여 70시간 동안 22℃ 및 50% 상대 습도에서 공기에 노출된다. 이는 증기 수착 분석기(ProUmid SPSx-1μ)에서 수행된다. 각각의 필터 세그먼트에 대해, 섬유의 중량은 테스트 시작 시 측정되고 섬유에 의한 수증기의 흡수로 인해 시간에 따른 중량 변화가 측정된다. PHA 필터 세그먼트 및 CA 필터 세그먼트 각각에 대해, 샘플의 질량 차이 백분율 값(%dm)이 계산되며, 이는 샘플의 중량 증가를 원래 중량의 백분율로서 표현한다. 70시간 테스트 종료 시 각각의 샘플에 대한 %dm의 값을 아래 표 3에 나타냈다:
그 결과는 70시간의 테스트 동안 셀룰로스 아세테이트 섬유에 의해 흡수된 수증기의 양이 PHA 섬유에 의해 흡수된 수증기의 양보다 50배 넘게 더 많음을 입증한다. PHA 섬유는 테스트 중에 매우 적은 수증기를 흡수하였다. 이는 종래의 CA 필터 세그먼트와 비교하여 본 발명에 따른 PHA 필터 세그먼트의 물의 상당히 감소된 친화도를 추가로 입증한다.
제3 테스트에서, 본 발명에 따른 PHA 필터 세그먼트 및 종래의 CA 필터 세그먼트에 의한 주류 연기로부터의 물의 흡수가 비교된다. 각각의 필터 세그먼트에 대해, 종래의 흡연 물품은 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이 가연성 담배 로드 및 필터를 형성하는 여과 재료의 단일 세그먼트를 갖도록 제조된다. 그 다음, 흡연 물품 각각은 ISO 3308:2000 (퍼프 체적 35 ml; 60초마다 2초의 퍼핑 지속시간)에 제시된 ISO 조건 하에서 궐련-흡연 기계에서 흡연되고, 생성된 연기의 분석이 수행된다. 각각의 필터 세그먼트에 대해, 표 4에 나타낸 바와 같이, 흡연 테스트 동안 수집된 주류 연기 내의 물의 양이 측정된다:
이는 동등한 조건 하에서 흡연될 때, PHA 필터 세그먼트를 포함하는 흡연 물품이 CA 필터 세그먼트를 포함하는 흡연 물품으로부터의 주류 연기의 수분 함량보다 대략 20% 더 높은 수분 함량을 갖는 주류 연기를 생성한다는 것을 입증한다. 이는 PHA 필터 세그먼트가 CA 필터 세그먼트보다 주류 연기로부터 물을 덜 흡수하여, 전술한 바와 같이 건식 연기의 잠재적 문제를 감소시킨다는 것을 입증한다.
Claims (13)
- 에어로졸 발생 물품으로서,
에어로졸 발생 기재; 및
상기 에어로졸 발생 기재와 축방향으로 정렬된 필터를 포함하며, 상기 필터는 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유로 형성된 여과 재료의 적어도 하나의 필터 세그먼트를 포함하고, 상기 섬유는 1.5 내지 3.2의 필라멘트당 데니어(dpf)를 가지고, 상기 적어도 하나의 필터 세그먼트는 적어도 20 중량%의 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는, 에어로졸 발생 물품. - 제1항에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유는 둥근 단면 형상을 갖고 상기 필터 세그먼트 내에 0.15 평방미터/그램 내지 0.3 평방미터/그램의 총 외부 표면적을 제공하는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유는 Y-형상의 단면 형상을 갖고 상기 필터 세그먼트 내에 0.3 평방미터/그램 내지 0.55 평방미터/그램의 총 외부 표면적을 제공하는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 섬유의 총 데니어는 25,000 내지 40,000인, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여과 재료는 적어도 하나의 추가의 생분해성 중합체의 복수의 섬유를 더 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 필터 세그먼트의 흡인 저항(RTD)은 150 mm H2O 내지 약 250 mm H2O인, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 필터 세그먼트는 ISO 14851에 따라 테스트될 때 적어도 50%의 수성 매질에서 생분해성을 갖는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 필터 세그먼트는 적어도 5 중량%의 폴리에틸렌 글리콜을 더 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 필터 세그먼트는 적어도 80%의 평균 반경방향 경도를 갖는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 필터 세그먼트는 적어도 100 그램/평방미터(gsm)의 평량을 갖는 래퍼에 의해 둘러싸이는, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 필터 세그먼트는 중공 관형 요소의 형태인, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 기재는 적어도 30mm의 길이를 갖는 담배 로드인, 에어로졸 발생 물품.
- 에어로졸 발생 물품용 필터로서, 상기 필터는 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는 복수의 섬유로 형성된 여과 재료의 적어도 하나의 필터 세그먼트를 포함하고, 상기 섬유는 1.5 데니어 내지 3.2 데니어의 필라멘트당 데니어(dpf)를 가지고, 상기 적어도 하나의 필터 세그먼트는 적어도 20 중량%의 폴리하이드록시알카노에이트 화합물을 포함하는, 필터.
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