KR20230060737A - 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품은 제1 필터; 제2 필터; 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터 사이의 중공에 배치되며, 담배 분말 및 pH 조절제를 함유하는 과립; 및 상기 중공, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터 각각의 적어도 일부를 둘러싸며, 상기 과립을 포섭하는 래퍼; 를 포함하고, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터가 각각 양 단부 각각을 구성하는 것이다.

Description

에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치 {AEROSOL GENERATING ARTICLE AND AEROSOL GENERATING DEVICE USED WITH THE SAME}
본 발명은 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 가열되지 않더라도 니코틴 이행이 가능한 비가열식 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
최근, 궐련형 스틱, 카트리지와 같은 에어로졸 발생 물품을 히터로 가열하여 에어로졸을 발생시킴으로써 사용자에게 담배의 향미를 제공하는 가열식 에어로졸 발생 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 에어로졸 발생 장치와 함께 사용되는 에어로졸 발생 물품에 대한 연구 역시 활발히 진행되고 있다.
궐련형 스틱에 사용되는 담배 물질로는 판상엽 시트가 널리 사용되며, 최근에는 과립 형태의 담배 분말을 사용하는 방식이 제안되기도 하였다. 예컨대, 담배 과립이 담긴 카트리지를 에어로졸 발생 장치에 결합하여 사용하는 방식이 제안되었다.
카트리지는 궐련형 스틱보다 교체 주기가 길어 교체로 인한 사용자의 번거로움을 덜 수 있으나, 흡연 시 니코틴의 균일한 이행을 제공하기 어렵고, 사용자의 친숙도가 저감되며, 제조 원가가 상승하는 문제가 있을 수 있다.
한편, 일반적으로 궐련형 스틱에는 필터, 담배 물질, 냉각 부재, 마우스피스 등의 구성이 존재한다. 이러한 궐련형 스틱은 보통 사용 후 폐기되는 일회성 스틱이며, 구성을 최소화함으로써 원가의 절감 및 폐기물의 최소화를 도모하는 것이 바람직하다.
대한민국 등록특허 제10-0844445호 (2008.07.01)
본 발명의 목적 중 하나는 가열없이 니코틴 이행이 가능한 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 중 또 하나는 원가의 절감 및 폐기물의 최소화가 가능한 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 중 또 하나는 니코틴의 균일한 이행이 가능한 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일 실시예로서 제1 필터; 제2 필터; 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터 사이의 중공에 배치되며, 담배 분말 및 pH 조절제를 함유하는 과립; 및 상기 중공을 둘러싸 상기 과립을 포섭하며, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터의 각각의 적어도 일부를 더 둘러싸는 래퍼; 를 포함하고, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터가 각각 양 단부 각각을 구성하는, 에어로졸 발생 물품을 제공한다.
상기 에어로졸 발생 물품에서, 에어로졸 발생 물품의 전체 길이는 50 mm 미만일 수 있다.
상기 에어로졸 발생 물품에서, 상기 과립은 상기 중공에 50 부피% 이상 70 부피% 이하의 충전율로 배치될 수 있다.
상기 에어로졸 발생 물품에서, 상기 과립의 입도는 0.4 mm 이상 1.12 mm 이하일 수 있다.
상기 에어로졸 발생 물품에서, 상기 과립의 pH는 7.0 이상 10.0 이하일 수 있다.
상기 에어로졸 발생 물품에서, 상기 제1 필터의 길이는 5 mm 이상 10 mm 이하이고, 상기 제2 필터의 길이는 5 mm 이상 10 mm 이하이며, 상기 중공의 길이는 10 mm 이상 24 mm 이하일 수 있다.
상기 에어로졸 발생 물품에서, 상기 래퍼는 종이일 수 있다.
상기 에어로졸 발생 물품에서, 상기 래퍼의 길이는 상기 제1 필터의 길이, 상기 제2 필터의 길이 및 상기 중공의 길이의 합과 동일할 수 있다.
또한, 본 발명은 다른 일 실시예로서 상기 에어로졸 발생 물품이 삽입되는 수용부; 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 생성하는 무화부; 및 상기 에어로졸이 배출되는 마우스피스부; 를 포함하는, 에어로졸 발생 장치를 제공한다.
상기 에어로졸 발생 장치는 상기 수용부에 삽입된 에어로졸 발생 물품을 가열하는 히터를 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 효과 중 일 효과로서, 가열없이 니코틴 이행이 가능한 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과 중 다른 일 효과로서, 원가 절감 및 폐기물의 최소화가 가능한 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과 중 다른 일 효과로서, 니코틴의 균일한 이행이 가능한 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치를 제공할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과가 전술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 당업자는 본 명세서 및 첨부된 도면을 참고하여 전술한 효과 외의 효과를 위해 본 발명을 실시할 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품의 래퍼가 펼쳐진 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 퍼프 수에 따른 니코틴 이행량의 예상 프로파일(profile)이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하 설명 및 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이하 설명 및 첨부된 도면을 통해 제공되는 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 실시 형태를 실시예로 제한하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 전술한 실시예는 예시적인 것으로 해석되어야 하고, 한정적인 것으로 해석되어서는 안 된다.
또한, 도면에는 설명의 편의를 위해 구성요소 중 전부 또는 일부가 과장되거나 축소되어 도시되어 있을 수 있다. 뿐만 아니라, 일부 구성요소가 생략되어 도시되어 있을 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품의 래퍼가 펼쳐진 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(100)은 제1 필터(110), 제2 필터(120), 과립(130) 및 래퍼(140)를 포함한다.
제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각은 서로 이격되어 배치되며, 따라서 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 사이에는 중공(h)이 존재한다. 즉, 중공(h)은 제1 필터(110) 및 제2 필터(120)에 의해 형성되는 구성일 수 있다. 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각은 에어로졸 발생 물품(100)의 양 단부 각각을 구성하는 것일 수 있다. 즉, 에어로졸 발생 물품(100)의 일 단부에는 제1 필터(110)가 배치되고, 타 단부에는 제2 필터(120)가 존재할 수 있다. 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 형상은 원통 형상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각은 에어로졸 등의 여과 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각은 향미를 발생하는 역할을 수행할 수도 있다. 흡연 시, 에어로졸은 제1 필터(110)에서 제2 필터(120)를 향하는 방향으로 전달될 수 있다. 따라서, 후술하는 에어로졸 발생 장치의 무화부에서 발생한 에어로졸은 제1 필터(110)로 유입되고 제2 필터(120)로 배출되어 마우스피스를 통해 사용자에게 전달될 수 있다.
제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각은 종이 필터 및 셀룰로오스 아세테이트 필터 중 적어도 하나일 수 있다. 구체적으로, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각은 크림핑(crimping)된 종이로 형성되거나, 셀룰로오스 아세테이트 섬유 다발로 형성될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(100)은 가열이 요구되지 않기 때문에, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 형성 재료는 온도에 따른 큰 제약을 받지 않을 수 있으며, 다양한 재료를 사용할 수 있다. 예컨대, 에어로졸 발생 물품(100)은 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 변형 온도 이하에서 사용될 수 있으며, 따라서 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각은 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다.
제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각은 별개의 래퍼에 의해 포장될 수 있다. 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 형성 재료는 서로 동일할 수도 있으며, 서로 상이할 수도 있다. 필요에 따라, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각은 복수의 필터로 구성될 수도 있다.
제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 길이는 특별히 제한되는 것은 아니나, 5 mm 이상, 5.5 mm 이상, 6 mm 이상, 6.5 mm 이상 또는 7 mm 이상일 수 있다. 또한, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 길이는 10 mm 이하, 9.5 mm 이하, 9 mm 이하, 8.5 mm 이하 또는 8 mm 이하일 수 있다. 예컨대, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 길이는 5 mm 내지 10 mm일 수 있다. 본 명세서에서, “길이”는 제1 필터(110)에서 제2 필터(120)를 향하는 방향으로의 길이를 의미한다. 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 길이는 서로 동일할 수도 있으며, 서로 상이할 수도 있다.
제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각이 원통 형상인 경우, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 직경은 특별히 제한되는 것은 아니나, 6 mm 이상, 6.5 mm 이상 또는 7 mm 이상일 수 있다. 또한, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 직경은 9 mm 이하, 8.5 mm 이하 또는 8 mm 이하일 수 있다. 예컨대, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 직경은 6mm 내지 9mm 일 수 있다. 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 직경은 구체적으로 7.0 mm, 7.1mm, 7.2 mm, 7.3 mm 또는 7.4 mm, 보다 구체적으로 7.2 mm일 수 있다. 여기서 직경은 길이 방향과는 수직한 면 상에서의 길이일 수 있다.
중공(h)은 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 사이에 존재한다. 중공(h)은 래퍼(140)에 의해 제1 필터(110) 및 제2 필터(120)와 함께 둘러싸임으로써 제1 필터(110) 및 제2 필터(120)와 동일한 형상을 가질 수 있으며, 예컨대 원통 형상을 가질 수 있다.
중공(h)의 길이는 특별히 제한되는 것은 아니나, 10 mm 이상, 12 mm 이상, 14 mm 이상, 또는 16 mm 이상일 수 있다. 또한, 중공(h)의 길이는 24 mm 이하, 22 mm 이하, 20 mm 이하 또는 18 mm 이하일 수 있다. 예컨대, 중공(h)의 길이는 10 mm 내지 24 mm일 수 있거나, 10 mm 또는 24mm일 수 있다. 중공(h)의 직경은 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 직경과 동일할 수 있다. 여기서, 동일은 공정 상의 오차 등으로 인한 실질적 동일을 포함하는 의미이다.
한편, 제1 필터(110), 제2 필터(120) 및/또는 중공(h)의 길이를 전술한 범위 내로 제어함으로써 에어로졸 형성 물품(100)의 전체 길이를 줄일 수 있다. 에어로졸 형성 물품(100)의 전체 길이는 50 mm 미만일 수 있으며, 45 mm 이하, 40 mm 이하, 35 mm 이하, 30 mm 이하, 25 mm 이하일 수 있다. 예컨대, 제1 필터(110), 제2 필터(120) 각각의 길이는 7mm, 중공(h)의 길이는 10 mm 또는 24 mm일 수 있으며, 이 경우 에어로졸 형성 물품(100)의 전체 길이가 24 mm 또는 38 mm가 되도록 균일한 사이즈의 물품을 제조할 수 있다. 따라서, 일반적으로 사용되는 에어로졸 형성 물품에 비하여 상대적으로 제품을 소형화할 수 있고, 이를 통해 사용자의 휴대가 간편하고 원가 절감 및 폐기물의 최소화가 가능한 일회용의 에어로졸 형성 물품(100)을 제공할 수 있다. 이러한 에어로졸 형성 물품(100)은 니코틴의 균일한 이행이 가능한 궐련형 스틱 구조에 특히 적합할 수 있다.
과립(130)은 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 사이의 중공(h)에 배치된다. 이 때, 과립(130)은 중공(h)을 둘러싸며 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 적어도 일부를 더 둘러싸는 래퍼(140)에 의해 포섭될 수 있다. 따라서, 중공(h)에 배치된 과립(130)은 래퍼(140)에 의해 에어로졸 발생 물품(100) 밖으로 새어 나가지 않고 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 사이의 중공(h)에 갇혀 있을 수 있다.
과립(130)은 담배 분말 및 pH 조절제를 함유한다. 또한, 과립(130)은 담배 분말 및 pH 조절제 이외에 물, 바인더, 보습제 등을 더 포함할 수 있다.
담배 분말은 담배 미분일 수 있으며, 담배 분말에는 분쇄된 담배의 잎, 분쇄된 담배의 줄기, 분쇄된 재구성 담배 등이 포함될 수 있다. 담배 분말의 원료로는 황색종, 버얼리(burley)종, 오리엔트종, 판상엽, 팽화각초 및 팽화주맥 등 사용될 수 있다. 또한, 담배 분말로 2종 이상의 담배 분말이 혼합되어 사용될 수도 있으며, 혼합되는 담배 분말 각각의 함량은 서로 동일할 수도 있으며, 서로 상이할 수도 있다.
pH 조절제는 과립(130)의 pH를 알칼리 측으로 조정할 수 있다. 예컨대, 과립(130)에 사용되는 담배 분말의 pH는 5.0 이상 6.0 이하일 수 있으며, pH 조절제를 함유함으로써 과립(130)의 pH는 7.0 내지 10.0, 7.5 내지 10.0, 8.0 내지 10.0, 7.0 내지 9.5 또는 7.0 내지 9.0으로 조정될 수 있다. 바람직하게는, 과립(130)의 pH는 8.0 내지 10.0으로 조정될 수 있다. pH 조절제는 탄산칼륨 및 탄산수소나트륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 같이 pH 조절제는 과립(130)의 pH를 알칼리 측으로 조정함으로써, 과립(130)으로부터 담배의 향미 방출을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 과립(130)이 가열되지 않는 경우에도 과립(130)을 가열한 경우와 마찬가지로 니코틴의 이행이 가능한 효과를 가질 수 있다. 예컨대, 과립(130)에 포함된 니코틴은 상온에서도 이행이 가능할 수 있다.
pH 조절제는 담배 분말 및 pH 조절제의 전체 중량을 기준으로 5 중량% 이상, 5.5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 6.5 중량% 이상 또는 7 중량% 이상 포함될 수 있다. 또한, pH 조절제는 담배 분말 및 pH 조절제의 전체 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 9.5 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8.5 중량 % 이하 또는 8 중량% 이하 포함될 수 있다. 예컨대, pH 조절제는 담배 분말 및 pH 조절제의 전체 중량을 기준으로 5 중량% 내지 10 중량%, 또는 6 중량% 내지 9 중량%, 또는 7 중량% 내지 8 중량% 포함될 수 있으며, 구체적인 예로 담배 분말 100g을 기준으로 약 8g 포함될 수 있다. 이와 같이 pH 조절제의 함량을 조절함으로써, 과립(130)의 pH를 적정 수준으로 조절할 수 있고, 따라서 가열 없이 니코틴 이행이 가능한 과립(130)을 제공할 수 있다.
바인더는 과립(130)의 일체성을 유지시켜 전체적인 입도을 조절하고 표면 물성을 개선할 수 있다. 바인더는 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC), 검(Gum), 풀루란(Pullulan), 카르복시메틸 셀룰로오스 및 전분(Starch) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 과립(130)은 바인더를 포함하지 않을 수도 있다.
보습제는 과립(130)의 건조를 방지하여 과립(130) 내 수분을 유지시킬 수 있으며, 담배의 향미를 부드럽게 하고, 무화량을 풍부하게 할 수 있다. 보습제는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 소르비톨, 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 과립(130)은 보습제를 포함하지 않을 수도 있다.
한편, 과립(130)의 pH, 입도, 경도, 충전 밀도, 충전율, 구성 물질의 조성비 등은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예에서 과립(130)의 pH는 7.0 이상, 7.5 이상, 8.0 이상 또는 8.5 이상일 수 있다. 또한, 과립(130)의 pH는 10.0 이하, 9.5 이하 또는 9.0 이하. 8.5 이하일 수 있다. 예컨대, 과립(130)의 pH는 과립(130)의 pH는 7.0 내지 10.0, 7.5 내지 10.0, 8.0 내지 10.0, 7.0 내지 9.5 또는 7.0 내지 9.0일 수 있다. 바람직하게는, 과립(130)의 pH는 8.0 내지 10.0일 수 있다. 이와 같은 범위로 과립(130)의 pH를 조절함으로써, 가열 없이 니코틴 효율적인 이행이 가능한 과립(130)을 제공할 수 있다.
일 실시예에서 과립(130)의 입도는 0.2 mm 이상, 0.3 mm 이상 또는 0.4 mm 이상일 수 있다. 또한, 과립(130)의 입도는 1.14 mm 이하, 1.13 mm 이하 또는 1.12 mm 이하일 수 있다. 예컨대, 과립(130)의 입도는 0.2 mm 내지 1.14 mm, 0.3 mm 내지 1.13 mm 또는 0.4 mm 내지 1.12 mm일 수 있다. 바람직하게는, 과립(130)의 입도는 0.4 mm 내지 1.12 mm일 수 있다. 과립(130)의 입도가 0.2 mm 미만인 경우, 중공(h)에 과립(130)을 채울 때 과립(130)의 흩날림이 발생할 수 있으며, 흩날린 과립(130)에 의해 제1 필터(110), 제2 필터(120)와 같은 에어로졸 발생 물품(100)의 구성요소가 오염될 수 있다. 또한, 과립(130)의 입도가 1.14 mm 초과인 경우, 과립(130)의 무게, 부피 등의 증가로 인해 중공(h)에 충분한 양의 과립(130)이 채워지지 못할 수 있다.
한편, 제조 시 과립은 다양한 입도로 형성될 수 있으나, 과립을 메쉬(mesh)로 걸러내어 입도가 0.2 mm 이상 1.14 mm 이하인 과립만을 선별하여 사용함으로써, 에어로졸 발생 물품(100)에 포함되는 과립(130)의 입도를 상기 범위 내로 제어할 수 있다. 예컨대, 형성된 과립 중 제1 크기를 갖는 메쉬로 입도가 0.2 mm 이상인 과립을 1차적으로 선별하고, 선별된 과립 중 제2 크기를 갖는 메쉬로 1.14 mm 이하인 과립을 2차적으로 선별함으로써 입도가 0.2 mm 이상 1.14 mm 이하인 과립을 선별하는 것일 수 있다. 다만, 과립의 선별 방법이 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서 과립(130)의 경도는 70% 이상일 수 있다. 또는, 과립(130)의 경도는 75%, 80% 또는 85% 이상일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 제조 시 과립(130)의 부스러짐 현상이 최소화되어 에어로졸 발생 물품(100)의 제조 용이성 역시 향상될 수 있다. 다만, 과립(130)의 경도가 지나치게 높은 경우, 니코틴 발현이 어려울 수 있으므로, 일 실시예에서 과립(130)의 경도는 99% 이하, 98% 이하 또는 97% 이하일 수 있다.
일 실시예에서 과립(130)은 중공(h)에 0.4 g/cm3 이상, 0.45 g/cm3 이상, 0.5 g/cm3 이상, 0.55 g/cm3 이상 또는 0.6 g/cm3 이상의 밀도로 배치될 수 있다. 또한, 과립(130)은 중공(h)에 1.2 g/cm3 이하, 1.15 g/cm3 이하, 1.1 g/cm3 이하, 1.05 g/cm3 이하 또는 1.0 g/cm3 이하의 밀도로 배치될 수 있다. 예컨대, 과립(130)은 중공(h)에 0.4 g/cm3 내지1.2 g/cm3, 0.5 g/cm3 내지 1.1 g/cm3 또는 0.6 g/cm3 내지 1.0 g/cm3의 밀도로 배치될 수 있다. 과립(130)의 밀도가 0.4 g/cm3 미만인 경우 충분한 양의 니코틴이 제공되지 않아 사용자의 만족감이 저하될 수 있으며, 과립(130)의 밀도가 1.2 g/cm3 초과인 경우 생산 속도의 효율성 저하, 생산 설비의 한계, 원가 상승 등의 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.
일 실시예에서 과립(130)은 중공(h)에 70 부피%, 65 부피%, 60 부피% 또는 55 부피% 이하의 충전율로 배치될 수 있다. 또한, 과립(130)은 중공(h)에 약 50 부피%, 55 부피%, 60 부피% 또는 65 부피% 이상의 충전율로 배치될 수 있다. 예컨대, 과립(130)은 중공(h)에 50 부피% 이상 70 부피% 이하의 충전율로 배치될 수 있다. 과립(130)의 충전율이 50 부피% 미만인 경우 충분한 양의 니코틴이 제공되지 않아 사용자의 만족감이 저하될 수 있으며, 과립(130)의 충전율이 70 부피% 초과인 경우 생산 속도의 효율성 저하, 생산 설비의 한계, 원가 상승 등의 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.
과립(130)은 담배 분말, pH 조절제, 바인더, 보습제, 물 등의 원료를 배합, 반죽하고 압력을 가해 압출하여 제조할 수 있다. 혼합된 원료는 습식 압출 조립기를 사용하여 압출할 수 있으며, 압출 후 건조 감량이 7.0 % 내지 9.0 % 또는 7.5 % 내지 8.5 %가 되도록 건조시켜 과립을 수득할 수 있다. 이 때, 습식 압출 조립기의 메쉬(mesh) 사이즈는 0.6 mm, 0.8 mm 또는 1.0 mm일 수 있으며, 과립의 지속성 측면에서 0.8 mm임이 바람직할 수 있다.
한편, 과립(130)의 제조 시 용매가 담배 분말 등의 원료와 함께 배합될 수 있다. 용매로는 물, 에탄올과 같은 알코올 등을 사용할 수 있으며, 담배 분말 및 pH 조절제 등 고형분의 전체 중량을 기준으로 약 40 중량% 내지 60 중량%로 혼합될 수 있다. 용매로서 물 및 에탄올은 혼합되어 사용될 수 있으며, 예컨대 물 및 에탄올을 75:25의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 다만, 사용되는 용매의 양은 담배 분말의 수분 및 반죽도에 따라 달라질 수 있다.
래퍼(140)는 중공(h), 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 적어도 일부를 둘러싼다. 특히, 래퍼(140)는 중공(h)을 둘러쌈으로써 과립(130)을 포섭한다. 따라서, 중공(h)에 배치된 과립(130)은 래퍼(140)에 의해 에어로졸 발생 물품(100) 밖으로 새어 나가지 않고 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 사이의 중공(h)에 갇혀 있을 수 있다.
구체적으로, 래퍼(140)는 중공(h)을 둘러싸며, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 적어도 일부를 더 둘러싼다. 예컨대, 도면에 도시된 바와 같이 래퍼(140)는 중공(h)을 둘러싸며, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 전부를 더 둘러쌀 수 있다. 다만, 래퍼(140)는 중공(h)을 둘러싸며, 제1 필터(110) 및 제2 필터(120) 각각의 일부만을 더 둘러쌀 수도 있다. 달리 말해서, 래퍼(140)의 일 단부는 제1 필터(110)의 양 단부 사이에 위치하고, 래퍼(140)의 타 단부는 제2 필터(120)의 양 단부 사이에 위치할 수 있다.
따라서, 래퍼(140)의 길이는 제1 필터(110)의 길이, 제2 필터(120)의 길이 및 과립(130)이 배치된 영역인 중공(h)의 길이의 합 이하일 수 있다. 예컨대, 도면에 도시된 바와 같이 래퍼(140)의 길이는 제1 필터(110)의 길이, 제2 필터(120)의 길이 및 중공(h)의 길이의 합과 동일할 수 있다. 여기서, “동일”은 공정 상의 오차 등으로 인한 실질적 동일을 포함하는 의미이다.
래퍼(140)는 종이일 수 있다. 래퍼(140)의 재료로 플라스틱, 금속 등이 아닌 물질, 예컨대 종이를 사용함으로써, 원가의 절감이 가능하며 친 환경적인 에어로졸 발생 물품(100)을 제공할 수 있다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(100)은 필터(110, 120)를 서로 이격되게 배치하고, 과립(130)을 필터(110, 120) 사이의 공간에 배치한 후 래퍼(140)로 필터(110, 120)와 함께 일체로 감싸고, 필터(110, 120)를 절단선(c)을 따라 절단함으로써 형성할 수 있다. 이와 같이 에어로졸 발생 물품(100)을 제조하는 경우, 전술한 바와 같이 래퍼(140)의 길이는 제1 필터(110)의 길이, 제2 필터(120)의 길이 및 중공(h)의 길이의 합과 동일하게 제조될 수 있다.
다만, 전술한 제조 방법은 예시적인 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(100)의 제조 방법이 전술한 방법으로 제한되는 것은 아니다.
한편, 에어로졸 발생 물품(100)은 냉각 부재는 포함하지 않을 수 있다. pH 조절제를 함유하는 과립(130)을 사용함으로써, 니코틴의 이행을 위한 과립(130)의 가열이 요구되지 않기 때문이다. 또한, 에어로졸 발생 물품(100)은 마우스피스 역시 포함하지 않을 수 있다. 후술하는 에어로졸 발생 장치에서 비 일회성의 마우스피스를 제공할 수 있기 때문이다. 또한, 과립(130)을 감싸는 별도의 래퍼도 포함하지 않을 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(100)은 냉각 부재, 마우스피스 등의 구성을 포함하지 않음으로써, 제품의 소형화, 휴대의 간편함, 원가의 절감 및 폐기물의 최소화 등이 가능한 효과를 가질 수 있다.
이하 에어로졸 발생 물품(100)의 니코틴 이행 성능에 대하여 비교예 및 실시예를 통해 설명한다.
비교예에서는 카트리지(포드)를 사용하고, 실시예에서는 궐련형 스틱을 사용하여 퍼프(Puff) 수에 따른 니코틴 이행량을 측정하였다. 본 명세서에서 "퍼프"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자가 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 빨아들이는 것을 의미할 수 있다.
비교예
카트리지의 니코틴 이행량을 측정하기 위해, BAT社의 제품을 사용하였다. 구체적으로, 글로 센스(Glo sens) 제품에 담배 과립을 포함하는 포드(Pods) 및 네이비(Navy) 액상 카트리지를 결합하고, 퍼프(Puff) 수에 따른 니코틴 이행량을 분석하였다.
분석은 Whatman 社의 F319-04 필터 페이퍼 (Circle, 44mm Diameter)로 에어로졸을 수집하고, 수집된 에어로졸을 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 장비로 분석함으로써 수행하였다.
에어로졸 발생 및 수집 조건은 ISO의 Coresta Recommended Method(CRM) N81 적용하였다. (아래 및 CRM N81 4장 표준 조건 참조)
퍼프 기간 (duration): 3초
퍼프 부피 (volume): 55ml
퍼프 빈도 (frequency): 30초
퍼프 프로파일 (profile): 사각 형상(rectangular shape)
또한, HPLC 분석 조건은 아래와 같다.
검출기 (Detector): UV (260nm)
컬럼 (Column): Acclaim XTerra RP18, 5㎛ Column, 3.0x150㎜
용매: Na2HPO4+NaH2PO4(pH 6.9)/MeOH=65/35, v/v
추출: 용매 20㎖, Shaking machine(350rpm, 20분)
퍼프(Puff) 수 니코틴 이행량 (mg/10puff)
1-20 0.33
21-40 0.26
41-60 0.18
비교예의 퍼프 수에 따른 니코틴 이행량
카트리지의 경우, 제품에 따라 일부 차이는 있으나 궐련형 스틱보다 많은 수인 대략 60 회의 퍼프가 가능하도록 제작된다. 일반적으로, 담배 한 개피는 약 9 회의 퍼프가 가능하며, 따라서 카트리지의 경우 담배 약 6-7 개피를 하나의 카트리지로 구성한 것이다. 이러한 카트리지는 퍼프 수가 증가할수록 니코틴 이행량이 현저하게 감소한다. 비교예에서는 1-20 퍼프를 기준으로 41-60 퍼프의 니코틴 이행량이 0.33 mg/10puff에서 0.18 mg/10puff로 약 45.5% 감소하였다. 따라서, 카트리지는 퍼프 수에 따른 균일한 니코틴 이행을 제공하기 어려우며, 퍼프 수가 증가할수록 사용자의 만족감이 저하될 것으로 예상됨을 알 수 있다.
실시예
실시예에서, 과립(130)의 원료로는 담배 분말 100g, pH 조절제로서 탄산칼륨 8g을 용매 50g과 함께 배합 및 반죽하였다. 용매로는 정제수와 에탄올이 75:25 중량비로 혼합된 용매를 사용하였다. 혼합된 원료를 습식 압출 조립기 (메쉬 사이즈 0.8mm)로 압출하고, 건조 감량이 약 7.5 내지 8.5 %가 되도록 건조시켜 담배 과립을 수득하였다. 궐련형 스틱에 사용될 과립을 선별하기 위하여, 수득된 과립 중 메쉬로 입도 0.4 내지 1.12mm의 과립만을 선별하였다. 선별된 과립의 경도는 약 70%, pH는 약 8.5 내지 9.0였다.
궐련형 스틱의 제1 필터 및 제2 필터 각각은 7mm 길이, 7.2 mm 직경의 종이 필터를 사용하였다. 제1 필터 및 제2 필터 사이의 10 mm 길이의 중공에 선별된 과립을 약 70%의 충전율로 배치하고 종이 래퍼로 감아 궐련형 스틱을 제조하였다.
제조된 궐련형 스틱을 무화부를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 결합하고, 퍼프 수에 따른 각 성분의 이행량을 분석하였다. 에어로졸 발생, 수집 및 분석은 비교예의 경우와 동일하게 수행하였다.
퍼프(Puff) 수 입자상 분자(Total Particulate Matter, TPM) 타르 (mg/puff) 니코틴 (mg/puff) 프로필렌 글리콜 (mg/puff) 글리세린 (mg/puff) 수분 (mg/puff)
1 3.84 2.70 0.023 0.46 1.90 1.12
2 3.75 2.61 0.027 0.38 1.96 1.11
3 3.86 2.75 0.028 0.38 2.09 1.09
4 3.87 2.83 0.028 0.39 2.13 1.01
5 4.05 2.92 0.027 0.42 2.21 1.09
6 3.98 2.95 0.026 0.42 2.25 1.00
7 4.05 3.03 0.025 0.45 2.37 0.99
8 3.95 2.91 0.023 0.45 2.35 1.02
9 3.96 2.98 0.022 0.46 2.34 0.96
10 4.14 2.78 0.022 0.50 2.40 1.33
11 4.13 3.18 0.021 0.51 2.58 0.93
12 4.15 3.23 0.021 0.52 2.42 0.90
13 4.28 2.56 0.020 0.55 2.65 1.70
14 4.38 3.39 0.020 0.57 2.74 0.97
Total 56.4 40.8 0.33 6.5 32.4 15.2
실시예의 퍼프 수에 따른 각 성분 이행량
궐련형 스틱의 경우, 약 14 회의 퍼프가 가능하도록 제작되었다. 전술한 바와 같이, 일반적으로 담배 한 개피는 약 9 회의 퍼프가 가능하며, 따라서 궐련형 스틱의 경우 담배 약 1-2 개피를 하나의 스틱으로 구성한 것이다. 실시예에서 각 퍼프 수 별로 니코틴 이행량은 0.020mg/puff 내지 0.028mg/puff 사이의 값이며, 퍼프 수가 증가하더라도 비교적 일정함을 알 수 있다. 즉, 궐련형 스틱은 카트리지에 비하여 니코틴의 균일한 이행을 제공할 수 있다. 따라서, 퍼프 수가 증가하는 경우 카트리지보다 사용자에게 더 나은 만족감을 제공할 수 있을 것으로 예상됨을 알 수 있다. 뿐만 아니라, 궐련형 스틱은 카트리지보다 위생적 측면에서도 유리하다.
도 4는 본 발명의 퍼프 수에 따른 니코틴 이행량의 예상 프로파일(profile)이다.
본 발명자들은 도면에 도시된 바와 같이 퍼프 수의 증가에 따라 니코틴 이행량이 감소할 것으로 예상하였다. 따라서, 퍼프 수가 증가하더라도 비교적 균일한 니코틴 이행량 제공하도록, 실시예와 같은 소형 궐련형 스틱 타입의 에어로졸 발생 물품을 발명하기에 이르렀다. 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자는 소형 궐련형 스틱으로 균일한 양의 니코틴 이행을 제공받은 후 새 궐련형 스틱으로 교체하여 이를 사용함으로써 다시 균일한 양의 니코틴 이행을 제공받을 수 있다. 이를 통해, 사용자에게 더 나은 만족감을 제공할 수 있으며, 위생적 측면에서도 유리한 에어로졸 발생 물품을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(200)는 수용부(210), 무화부(220), 마우스피스부(230), 전력 공급부(240) 및 제어부(250)를 포함할 수 있다.
수용부(210)에는 에어로졸 발생 물품(100)이 삽입된다. 수용부(210)는 에어로졸 발생 장치(200)에 형성된 홈(grove), 홀(hole) 등의 형태일 수 있다.
무화부(220)는 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 생성한다. 따라서, 무화부(220)는 에어로졸 생성 물질이 담긴 카트리지 및 에어로졸 생성 물질을 가열하는 히터를 포함할 수 있다. 카트리지는 에어로졸 발생 장치(200)에 탈/부착됨으로써 교체 가능한 구성일 수 있다. 히터는 에어로졸 발생 물품은 가열하지 않고 에어로졸 생성 물질만을 가열할 수 있다. 전술한 바와 같이, 에어로졸 발생 물품은 가열 없이도 충분히 니코틴 이행이 가능하기 때문이다. 한편, 에어로졸 발생 물질의 물성 등에 따라, 에어로졸 생성 물질의 가열없이 에어로졸 발생이 가능한 경우, 무화부(220)에 포함된 히터 역시 생략될 수도 있을 것이다.
에어로졸 생성 물질은 액상일 수 있으며, 글리세린 및 프로필렌 글리콜 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 무화부(220)에서는 에어로졸이 생성되며, 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품으로 전달되어 사용자 측으로 니코틴을 이행할 수 있다.
마우스피스부(230)는 에어로졸이 배출되며, 사용자의 흡입을 위한 구성이다. 구체적으로, 사용자는 마우스피스부(230)를 입으로 흡입함으로써, 에어로졸을 빨아들일 수 있다. 즉, 흡연 시 무화부(220)에서 생성된 에어로졸은 수용부(210)에 삽입된 에어로졸 발생 물품을 통과하여 마우스피스부(230)로 전달된다. 이와 같은 경로를 통한 에어로졸의 전달을 용이하게 하기 위해, 에어로졸 발생 물품(100)이 수용부(210)에 삽입된 상태에서 무화부(220), 에어로졸 발생 물품(100), 마우스피스부(230) 순서로 배치될 수 있다.
마우스피스부(230)는 에어로졸 발생 장치(200)의 본체(마우스피스부 이외의 구성들을 포함하는 부분)로부터 분리가 가능할 수 있다. 마우스피스부(230)가 분리되는 경우 수용부(210)가 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 마우스피스부(230)를 본체로부터 분리하여 수용부(210)에 에어로졸 발생 물품을 삽입한 다음 마우스피스부(230)를 다시 결합하는 간단한 방식으로 에어로졸 발생 장치(200)을 사용할 수 있으나, 에어로졸 발생 장치(200)의 사용 방식이 이에 제한되는 것은 아니다.
전력 공급부(240)는 에어로졸 발생 장치(200)의 적어도 하나의 구성에 전력을 공급할 수 있다. 예컨대, 전력 공급부(240)는 무화부(220)의 히터에 전력을 공급하거나, 제어부(250)에 작동을 위해 필요한 전력을 공급할 수 있다. 전력 공급부(240)는 적어도 하나의 배터리를 포함할 수 있다.
제어부(250)는 에어로졸 발생 장치(200)의 적어도 하나의 구성을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(250)는 전력 공급부(240)가 공급하는 전력, 무화부(220)의 히터의 작동 등을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(250)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다.
다만, 에어로졸 발생 장치(200)의 구성요소가 전술한 구성요소들로 제한되는 것은 아니며, 에어로졸 발생 장치(200)는 범용적인 구성을 더 포함할 수도 있으며, 전술한 구성요소 중 전부 또는 일부가 다른 구성요소로 변경될 수도 있을 것이다.
한편, 에어로졸 발생 장치(200)는 에어로졸 발생 물품(100)을 가열하는 히터는 포함하지 않을 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(100)은 pH 조절제를 함유하는 과립(130)을 사용함으로써, 니코틴의 이행을 위한 과립(130)의 가열이 요구되지 않기 때문이다. 따라서, 원가의 절감, 전력 사용의 감소가 가능한 효과를 가질 수 있다. 다만, 에어로졸 발생 장치(200)는 카트리지에 담긴 에어로졸 물질을 가열하기 위한 히터는 포함할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 상기 설명은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 실시 형태를 전술한 형태로 제한하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 전술한 실시예는 예시적인 것으로 해석되어야 하고, 한정적인 것으로 해석되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 권리 범위는 아래의 청구범위에 의하여 정해져야 하며, 실시예로 제한되어서는 안 된다. 당업자는 본 명세서 및 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 형태로 실시할 수 있을 것이다. 따라서, 청구범위와 동등, 균등한 범위 내에 있는 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2, 등의 순번은 구성요소를 서로 구별하기 위한 것이며, 구성요소 간의 우선순위를 의미하거나 절대적인 순번을 의미하는 것이 아니다. 따라서, 본 명세서의 일부분에서 제1 구성요소로 지칭된 구성요소는 본 명세서의 다른 부분에서는 제2 구성요소로 지칭될 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 및 표현은 광범위하게 해석되어야 하며 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에서 사용되는 모든 용어 및 표현은 달리 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있다. 본 명세서에서 “포함”한다라는 표현은 언급된 구성 이외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 제시된 수치 범위는 달리 언급되지 않는 한 경계 값을 포함하는 의미이다. 예를 들어, 1 내지 10이라는 표현은 1 및 10을 포함하는 범위인 1 이상 10 이하를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 단수형의 표현은 문맥 상 명시적으로 배제하지 않는 한 복수형을 포함한다.
본 명세서에서 예시적으로 설명된 각 실시예들은 서로 조합이 가능하며, 모순되지 않는 한 특정 실시예에서 설명된 내용은 다른 실시예에서 설명되지 않았더라도 다른 실시예에 동일하게 적용될 수 있다.
100: 에어로졸 발생 물품
h: 중공
110: 제1 필터
120: 제2 필터
130: 과립
140: 래퍼
200: 에어로졸 발생 장치
210: 수용부
220: 무화부
230: 마우스피스부
240: 전력 공급부
250: 제어부

Claims (10)

  1. 제1 필터;
    제2 필터;
    상기 제1 필터 및 상기 제2 필터 사이의 중공에 배치되며, 담배 분말 및 pH 조절제를 함유하는 과립; 및
    상기 중공을 둘러싸 상기 과립을 포섭하며, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터의 각각의 적어도 일부를 더 둘러싸는 래퍼; 를 포함하고,
    상기 제1 필터 및 상기 제2 필터가 각각 양 단부 각각을 구성하는,
    에어로졸 발생 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    전체 길이는 50 mm 미만인,
    에어로졸 발생 물품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 과립은 상기 중공에 50 부피% 이상 70 부피% 이하의 충전율로 배치된,
    에어로졸 발생 물품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 과립의 입도는 0.2 mm 이상 1.14 mm 이하인,
    에어로졸 발생 물품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 과립의 pH는 7.0 이상 10.0 이하인,
    에어로졸 발생 물품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터의 길이는 5 mm 이상 10 mm 이하이고,
    상기 제2 필터의 길이는 5 mm 이상 10 mm 이하이며,
    상기 중공의 길이는 10 mm 이상 24 mm 이하인,
    에어로졸 발생 물품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 래퍼는 종이인,
    에어로졸 발생 물품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 래퍼의 길이는 상기 제1 필터의 길이, 상기 제2 필터의 길이 및 상기 중공의 길이의 합과 동일한,
    에어로졸 발생 물품.
  9. 제1항의 에어로졸 발생 물품이 삽입되는 수용부;
    에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 생성하는 무화부; 및
    상기 에어로졸이 배출되는 마우스피스부; 를 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수용부에 삽입된 에어로졸 발생 물품을 가열하는 히터를 포함하지 않는,
    에어로졸 발생 장치.
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