KR20230097175A - 에어로졸 생성 재료 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 생성 재료를 제조하기 위한 공정이 본원에 개시되며, 이 공정은 제1 결합제 및 에어로졸 형성제를 포함하는 제1 조성물을 형성하는 단계, 담배 재료, 충전제 및 선택적으로 제2 결합제를 포함하는 제2 조성물을 형성하는 단계, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물을 형성하기 위해 제1 조성물과 제2 조성물을 조합하는 단계 ― 혼합물은 혼합물의 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 총량으로 제1 결합제, 제2 결합제 및 충전제를 포함함 ―, 및 에어로졸 생성 재료를 형성하기 위해 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물을 프로세싱하는 단계를 포함한다.
Description
본 개시내용은 에어로졸 생성 재료, 에어로졸 생성 재료를 제조하기 위한 방법, 및 에어로졸 생성 재료를 포함하는 물품들에 관한 것이다.
특정 담배 산업 제품들은 사용 중에 에어로졸을 발생하며, 에어로졸은 사용자에 의해 흡입된다. 예컨대, 담배 가열 디바이스들은 기재를 가열하지만, 태우지 않음으로써 에어로졸을 형성하도록 담배와 같은 에어로졸 생성 재료를 가열한다. 그러한 담배 산업 제품들은 일반적으로 마우스피스(mouthpiece)를 포함하며, 마우스피스를 통과하여 에어로졸이 사용자의 입에 도달한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 에어로졸 생성 재료를 제조하기 위한 공정이 제공되며, 공정은, 제1 결합제 및 에어로졸 형성제를 포함하는 제1 조성물을 형성하는 단계; 담배 재료, 충전제 및 선택적으로 제2 결합제를 포함하는 제2 조성물을 형성하는 단계; 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물을 형성하기 위해 제1 조성물과 제2 조성물을 조합하는 단계 ― 혼합물은 혼합물의 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 총량으로 제1 결합제, 제2 결합제 및 충전제를 포함함 ―; 및 에어로졸 생성 재료를 형성하기 위해 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물을 프로세싱하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 공정에 의해 제조된, 에어로졸 생성 재료가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 제2 양태에 따른 에어로졸 생성 재료를 포함하는 비-가연성 에어로졸 제공 시스템에서 사용하기 위한 물품이 제공된다.
본 발명의 구현예들은 이제 단지 예로서, 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 에어로졸 생성 재료를 제조하는 데 사용되는 공정의 단계들을 도시한다.
도 2는 에어로졸 생성 재료를 포함하는 물품의 측단면도이다.
도 3은 도 2의 물품의 에어로졸 생성 재료로부터 에어로졸을 생성하기 위한 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스의 사시도이다.
도 4는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물 및 에어로졸 생성 재료 내의 니코틴 및 글리세롤 양들의 변화를 도시하기 위한 그래프이다.
도 1은 에어로졸 생성 재료를 제조하는 데 사용되는 공정의 단계들을 도시한다.
도 2는 에어로졸 생성 재료를 포함하는 물품의 측단면도이다.
도 3은 도 2의 물품의 에어로졸 생성 재료로부터 에어로졸을 생성하기 위한 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스의 사시도이다.
도 4는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물 및 에어로졸 생성 재료 내의 니코틴 및 글리세롤 양들의 변화를 도시하기 위한 그래프이다.
본 발명은 에어로졸 생성 재료를 제조하기 위한 공정에 관한 것으로, 공정은 제1 결합제 및 에어로졸 형성제를 포함하는 제1 조성물을 형성하는 단계, 담배 재료, 충전제 및 선택적으로 제2 결합제를 포함하는 제2 조성물을 형성하는 단계, 및 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물을 형성하기 위해 제1 조성물과 제2 조성물을 조합하는 단계 ― 혼합물은 혼합물의 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 총량으로 제1 결합제, 선택적인 제2 결합제 및 충전제를 포함함 ―, 및 에어로졸 생성 재료를 형성하기 위해 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물을 프로세싱하는 단계를 포함한다.
에어로졸 생성 재료는 예컨대, 임의의 다른 방식으로 에너지 공급되거나, 조사되거나, 가열될 때, 에어로졸을 생성시킬 수 있는 재료이다. 에어로졸 생성 재료는 고체, 액체 또는 겔의 형태일 수 있으며, 이는 활성 물질 및/또는 향미제들을 함유할 수 있거나 또는 함유하지 않을 수 있다. 에어로졸 생성 재료는 에어로졸 생성 시스템에서 사용하기 위해 물품에 포함될 수 있다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 에어로졸 생성 재료가 제공된다. 에어로졸 생성 재료는 가열될 때 에어로졸을 생성하도록 배열된다.
본원에서 설명된 에어로졸 생성 재료의 함수율(water content)은 예컨대, 조성물들이 유지되는 온도, 압력 및 습도 조건들에 따라 변할 수 있다. 함수율은 당해 기술분야에서 당업자들에게 공지된 바와 같이 칼-피셔(Karl-Fisher) 분석에 의해 결정될 수 있다.
달리 언급되지 않는 한, 본원에서 사용되는 바와 같이, "휘발성 성분들", "휘발성물질들", "총 휘발성물질", "휘발성물질 함량" 및 "총 휘발성물질들"이라는 문구들은 물을 포함하는 휘발성 화합물들을 지칭하기 위해 사용된다. 재료의 휘발성물질 함량은, 샘플이 강제 드래프트 오븐에서 3시간 ± 0.5분 동안 110℃ ± 1℃로 조절되는 온도로 건조될 때의 질량의 감소로서 측정될 수 있다. 건조 후에, 샘플은, 샘플이 냉각되게 하기 위해, 대략 30분 동안 데시케이터에서 실온으로 냉각된다.
도 1은 에어로졸 생성 재료가 어떻게 제조될 수 있는지를 예시한다. 결합제 및 에어로졸 형성제를 포함하는 제1 조성물, 및 담배 재료, 충전제 및 선택적으로 제2 결합제를 포함하는 제2 조성물이 형성 및 혼합된다. 후속 단계에서, 제1 조성물과 제2 조성물이 혼합되고 압출된다. 그 후에, 제1 조성물과 제2 조성물의 압출된 혼합물은 에어로졸 생성 재료의 시트를 형성하도록 건조될 수 있다. 이후, 에어로졸 생성 재료를 만들기 위해 시트가 파쇄될 수 있으며, 에어로졸 생성 재료는 이후, 비-가연성 에어로졸 전달 시스템을 위한 소모품에 포함될 수 있다.
"습식 혼합물"로도 알려진 제1 조성물은 에어로졸 형성제 또는 습윤제 및 결합제를 포함한다. 제1 조성물은 또한 본원에서 개시된 다른 액체들 또는 현탁액들을 포함할 수 있다. 제1 조성물은 액체상일 수 있다.
제1 조성물은 에어로졸 형성제를 포함한다. 에어로졸 형성제는 에어로졸을 형성할 수 있는 하나 이상의 구성성분들을 포함한다. 에어로졸 형성제는, 글리세린, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 에리트리톨, 메조-에리트리톨, 에틸 바닐라레이트, 에틸 라우레이트, 디에틸 수베레이트, 트리에틸 시트레이트, 트리아세틴, 디아세틴 혼합물, 벤질 벤조에이트, 벤질 페닐 아세테이트, 트리부티린, 라우릴 아세테이트, 라우르산, 미리스트산, 및 프로필렌 카르보네이트 중 하나 이상을 포함한다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 형성제는 글리세린, 글리세롤 또는 프로필렌 글리콜이다.
제1 조성물은 제1 결합제를 포함한다. 결합제는 제1 조성물의 성분들을 결합시키도록 배열된다. 제2 조성물과 결합되면, 결합제는 제1 및 제2 조성물의 성분들을 결합하여 에어로졸 생성 재료를 형성한다. 제1 조성물은 하나 초과의 결합제를 포함할 수 있다. 그러한 구현예들에서, 제1 조성물 내의 결합제들은 동일하거나 상이할 수 있다.
결합제는, 알기네이트들, 펙틴들, 전분들(및 유도체들), 셀룰로스들(및 유도체들), 검들, 실리카 또는 실리콘 화합물들, 점토들, 폴리비닐 알코올, 및 이들의 조합들을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물들로부터 선택될 수 있다. 예컨대, 일부 구현예들에서, 결합제는 알기네이트들, 펙틴들, 하이드록시에틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스(CMC), 풀루란, 잔탄 검, 구아 검, 카라기난, 아가로즈, 아카시아 검, 흄드(fumed) 실리카, PDMS, 소듐 실리케이트, 카올린 및 폴리비닐 알코올 중 하나 이상을 포함한다. 일부 경우들에서, 결합제는 알기네이트 및/또는 펙틴 또는 카라기난을 포함한다. 일부 구현예들에서, 결합제는 CMC를 포함한다.
"건식 혼합물"로 또한 알려진 제2 조성물은, 담배 재료, 충전제 및 선택적으로 제2 결합제를 포함한다. 제2 조성물은 또한 본원에서 개시된 다른 고체들 또는 겔들을 포함할 수 있다. 제2 조성물은 고체상일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "담배 재료"라는 용어는 담배 또는 이의 파생물들 또는 대체물들을 포함하는 임의의 재료를 지칭한다. 담배 재료는 임의의 적합한 형태일 수 있다. "담배 재료"라는 용어는, 담배, 담배 파생품들, 팽화 담배, 재생 담배, 종이 재생 담배, 또는 담배 대용품들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 담배 재료는 분쇄 담배, 담배 섬유, 대담배, 압출 담배, 담배 줄기, 담배 라미나(tobacco lamina), 재생 담배 및/또는 담배 추출물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
담배 재료는 미립자 또는 과립(granular) 재료일 수 있다. 일부 구현예들에서, 담배 재료는 분말이거나 또는 분쇄될 수 있다. 대안적으로 또는 부가하여, 담배 재료는 담배의 스트립(strip)들, 스트랜드(strand)들 또는 섬유들을 포함할 수 있다. 예컨대, 담배 재료는 담배의 입자들, 과립들, 섬유들, 스트립들 및/또는 스트랜드들을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 담배 재료는 담배 재료의 입자들 또는 과립들로 구성된다. 일부 구현예들에서, 담배 재료는 미립자 또는 분쇄된 형태인데, 이는 제1 조성물과 제2 조성물이 조합될 때 형성되는 도우형(dough-like) 재료의 형성을 보조하기 때문이다.
담배가 미립자 담배 재료인 구현예들에서, 미립자 담배 재료의 각각의 입자는 최대 치수를 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "최대 치수"라는 용어는, 담배의 입자의 표면 상의 또는 입자 표면 상의 임의의 지점으로부터 동일한 담배의 입자 또는 입자 표면 상의 임의의 다른 표면 지점까지의 최장 직선 거리를 지칭한다. 미립자 담배 재료의 입자의 최대 치수는 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy; SEM)을 사용하여 측정될 수 있다.
일부 구현예들에서, 담배 재료의 각각의 입자의 최대 치수는 최대 약 800 ㎛이다. 일부 구현예들에서, 담배 재료의 각각의 입자의 최대 치수는 최대 약 2000 ㎛이다. 일부 구현예들에서, 담배 재료의 각각의 입자의 최대 치수는 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛이다.
담배 재료의 입자들의 집단은 적어도 약 100 ㎛의 입자 크기 분포(D90)를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서,담배 재료의 입자들의 집단은 적어도 약 50 ㎛, 적어도 약 60 ㎛, 적어도 약 70 ㎛, 적어도 약 80 ㎛, 적어도 약 90 ㎛, 적어도 약 100 ㎛, 적어도 약 110 ㎛, 적어도 약 120 ㎛, 적어도 약 130 ㎛의 입자 크기 분포(D90)를 갖는다. 일부 구현예들에서, 담배 재료의 입자들의 집단은 최대 약 720 ㎛, 최대 약 740 ㎛, 최대 약 760 ㎛, 최대 약 780 ㎛, 최대 약 800 ㎛, 최대 약 820 ㎛, 최대 약 840 ㎛, 최대 약 860 ㎛의 입자 크기 분포(D90)를 갖는다. 일부 구현예들에서, 담배 재료의 입자들의 집단은 약 600 ㎛의 입자 크기 분포(D90)를 갖는다. 입자 크기 및 형상 분석기, 이를테면, 캠사이저(Camsizer)는 입자 크기 분포를 측정하는 데 사용될 수 있고, 시브(sieve) 분석은 담배 재료의 입자들의 입자 크기 분포를 결정하는 데 사용될 수 있다.
본 발명자들은, 담배 재료의 입자 크기 분포(D90)가 에어로졸 생성 재료 및 이로부터 생산된 시트, 파쇄된 시트 또는 제품의 원하는 면적 밀도를 달성하기 위해 제어될 수 있다는 것을 발견하였다. 재료의 면적 밀도는 GSM(제곱미터당 그램(grams per square meter) 또는 g/㎡) 단위로 측정될 수 있다. 예컨대, 더 낮은 입자 크기 분포들(D90)은 더 높은 면적 밀도들과 연관된다. 에어로졸 생성 재료가 비-가연성 에어로졸 제공 시스템에서 사용하기 위해 물품에 포함될 때, 이 더 높은 면적 밀도는 담배 재료의 충전값(fill-value)을 감소시킬 수 있다. 이에 대한 특정 예는, 300의 입자 크기 분포(D90)가 246.6 g/㎡의 면적 밀도를 제공하는 것으로 예측된다는 것이다.
본 발명자들은 또한, 더 낮은 면적 밀도가 에어로졸 생성 재료 및 그로부터 생산된 시트, 파쇄된 시트 또는 제품의 더 양호한 미각 및 감각 특성들과도 연관된다는 것에 주목하였다. 본 개시내용의 공정에 의해 생산된 에어로졸 생성 재료를 생성하기 위한 공정은 종래의 공정들보다 건조를 덜 수반하기 때문에, 더 적은 휘발성 성분들(이들 중 다수는 바람직한 것으로 간조됨)이 손실된다. 미각 및 향은 더 양호하게 유지되고, 따라서 이는 더 양호한 감각 특성들과 연관된다. 또한, 공정은 휘발성 화합물들을 제거하는 데 더 적은 에너지를 요구한다.
그러나, 면적 밀도가 지나치게 낮을 수는 없는데, 왜냐하면 이는, 소비자들이 긍정적인 감각 특성들을 제공한다고 느끼는, 재료 내 담배의 감소된 양으로 인한 불량한 감각 특성들과 연관되기 때문이다. 부가하여, 높은 면적 밀도를 갖는 재료는 더 많은 담배 재료를 포함할 수 있으며, 따라서 면적 밀도를 감소시키는 것은 필요한 딤배 재료의 양을 감소시킬 수 있으며, 이는 추가의 경제적 이점들을 부여할 수 있다.
본 발명자들은, 에어로졸 생성 재료 및 이로부터 생산된 시트, 파쇄된 시트 또는 제품의 원하는 인장 강도를 달성하기 위해 입자 크기 분포(D90)가 제어될 수 있다는 것을 발견하였다. 예컨대, 더 높은 입자 크기 분포들(D90)은 더 낮은 인장 강도들과 연관된다. 이유에 의해 구속되기를 바라지 않으면서, 입자 크기 분포가 더 높을 때, 함께 결합될 재료가 더 적다. 이는 에어로졸 생성 재료 및 이로부터 생산된 시트, 파쇄된 시트 또는 제품을 더 약하게 만들 수 있고, 따라서 인장 강도는 더 낮다. 이에 대한 특정 예는 269.2의 입자 크기 분포(D90)가 7.4 N/15 mm의 인장 강도를 제공하는 것으로 예측된다는 것이다.
본 발명자들은, 에어로졸 생성 재료, 및 이로부터 생산된 시트, 파쇄된 시트 또는 제품의 최적 면적 밀도와 인장 강도 사이에 균형이 존재하며, 이러한 균형은 입자 크기 분포(D90)의 선택에 의해 달성될 수 있다는 것을 발견하였다. 입자 크기 분포(D90)는 적절한 인장 강도를 제공하기에 충분히 낮아야 하지만, 사용자에게 긍정적인 감각 특성들을 제공하고 휘발성 화합물들의 더 용이한 제거를 제공하는 면적 밀도를 제공하기에 충분히 높아야 한다.
예컨대, 입자 크기 분포(D90)는, 긍정적인 감각 특성들을 제공하기에 충분히 낮은 면적 밀도를 제공하지만, 제조 기계의 동작 한계들 내에 있기에 충분히 높은 인장 강도를 제공하도록 선택될 수 있다.
적어도 약 100 ㎛의 입자 크기 분포(D90)는 에어로졸 생성 재료의 인장 강도에 기여하는 것으로 생각된다. 본 발명자들은, 100 ㎛ 미만의 입자 크기 분포(D90)가 양호한 인장 강도를 갖는 에어로졸 생성 재료를 제공한다는 것을 발견하였다. 그러나, 에어로졸 생성 재료에 이러한 미세 입자들의 담배 재료를 포함시키는 것은 에어로졸 생성 재료의 밀도를 증가시킬 수 있다. 에어로졸 생성 재료가 비-가연성 에어로졸 제공 시스템에서 사용하기 위해 물품에 포함될 때, 이 더 높은 밀도는 담배 재료의 충전값을 감소시킬 수 있다. 유리하게, 본 발명자들은, 입자 크기 분포(D90)가 적어도 100 ㎛인 경우, 만족스러운 인장 강도와 적합한 면적 밀도(그리고 그에 따른 충전-값) 사이의 균형이 달성될 수 있다는 것을 발견하였다. 일부 구현예들에서, 입자 크기 분포(D90)는 100 내지 800 ㎛이다.
일부 구현예들에서, 입자 크기 분포(D90)는 160 내지 450 ㎛이다. 일부 구현예들에서, 입자 크기 분포(D90)는 200 내지 450 ㎛이다.
적어도 약 180 ㎛의 입자 크기 분포(D90)는 에어로졸 생성 재료의 적합한 인장 강도에 기여하는 것으로 생각된다. 본 발명자들은, 적어도 약 200 ㎛의 입자 크기 분포(D90)가 양호한 인장 강도를 갖는 에어로졸 생성 재료를 제공한다는 것을 발견하였다. 에어로졸 생성 재료에 보다 미세한 입자의 담배 재료를 포함시키는 것은 에어로졸 생성 재료의 면적 밀도를 증가시킬 수 있다.
입자 크기 분포의 선택(D90)은, "밴드캐스팅(bandcasting)" 기술들을 통해 생산되는 에어로졸 생성 재료들과 동일한 또는 개선된 에어로졸 생성 재료들의 적절한 인장 강도 및 면적 밀도를 제공할 수 있다. 예 3에서 언급된 바와 같이, 밴드캐스팅 방법을 통해 생산된 에어로졸 생성 재료와 비교하여, 본 발명의 방법을 통해 생산된 에어로졸 생성 재료는 적절한 인장 강도를 유지하면서 더 높은 면적 밀도 및 밀도를 가졌다.
제2 조성물은 충전제를 포함한다. 충전제는 일반적으로 비-담배 성분(non-tobacco component), 즉, 담배에서 유래한 구성성분들 또는 성분을 포함하지 않는 성분이다. 충전제는 하나 이상의 무기 충전제 재료들, 이를테면, 탄산칼슘, 펄라이트, 질석, 규조토, 콜로이드 실리카, 산화마그네슘, 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 및 적합한 무기 흡수제들, 이를테면, 분자체를 포함할 수 있다. 충전제는 목재 섬유 또는 펄프 또는 밀 섬유와 같은 비-담배 섬유일 수 있다. 충전제는 셀룰로스를 포함하는 재료일 수 있거나, 또는 재료는 셀룰로스의 유도체를 포함한다. 충전제 성분은 또한 비-담배 주조 재료 또는 비-담배 압출 재료일 수 있다. 일부 구현예들에서, 충전제는 셀룰로스 재료, 셀룰로스 또는 CMC이다. 일부 구현예들에서, 충전제는 셀룰로스를 필수적 요소로 하여 구성(consist essentially of)되거나 또는 셀룰로스로 구성된다.
충전제를 포함하는 특정 구현예들에서, 충전제는 섬유질이다. 예컨대, 충전제는 섬유질 유기 충전제 재료, 이를테면, 목재, 목재 펄프, 대마 섬유, 셀룰로스 또는 셀룰로스 유도체들일 수 있다. 이론에 의해 구속되고자 하는 것은 아니지만, 섬유질 충전제를 포함하는 것은 형성되는 에어로졸 생성 재료의 인장 강도를 증가시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 충전제로서 셀룰로스를 사용하는 것은 에어로졸 생성 재료의 파열 강도(burst strength)에 특히 유리한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.
충전제는 또한 에어로졸 생성 재료의 텍스처(texture)에 기여할 수 있다. 예컨대, 셀룰로스와 같은 섬유질 충전제는 비교적 거친 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 에어로졸 생성 재료를 제공할 수 있다. 대조적으로, 분말형 초크와 같은 비-섬유질 미립자 충전제는 비교적 평활한 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 에어로졸 생성 재료를 제공할 수 있다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 생성 재료는 상이한 충전제 재료들의 조합을 포함한다. 충전제는 에어로졸 생성 재료의 인장 강도 및 파열 강도와 같은 에어로졸 생성 재료의 일반적인 구조적 특성들을 개선하는 데 도움이 될 수 있다.
제1 조성물의 에어로졸 형성제에 비해 비교적 많은 양들의 제1 결합제를 포함시키는 것은 매우 점성인 혼합물을 초래할 수 있고, 결과적으로 제1 조성물과 제2 조성물을 블렌딩하는 데 어려움을 초래할 수 있다. 본 발명자들은, 제1 조성물에서 제1 결합제의 양을 감소시키고 제2 조성물에 제2 결합제(제1 결합제와 동일하거나 상이할 수 있음)를 첨가함으로써 이러한 문제가 해결될 수 있다는 것을 발견하였다.
따라서, 제2 조성물은 선택적인 제2 결합제를 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 구현예들에서, 제1 결합제와 제2 결합제는 동일하다. 본 발명의 일부 구현예들에서, 제1 결합제와 제2 결합제는 상이하다. 결합제는, 알기네이트들, 펙틴들, 전분들(및 유도체들), 셀룰로스들(및 유도체들), 검들, 실리카 또는 실리콘 화합물들, 점토들, 폴리비닐 알코올, 및 이들의 조합들을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물들로부터 선택될 수 있다. 예컨대, 일부 구현예들에서, 결합제는 알기네이트들, 펙틴들, 하이드록시에틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스(CMC), 풀루란, 잔탄 검, 구아 검, 카라기난, 아가로즈, 아카시아 검, 흄드 실리카, PDMS, 소듐 실리케이트, 카올린 및 폴리비닐 알코올 중 하나 이상을 포함한다. 일부 경우들에서, 결합제는 알기네이트 및/또는 펙틴 또는 카라기난을 포함한다. 일부 구현예들에서, 결합제는 CMC를 포함한다.
이전에 언급된 바와 같이, 제2 결합제를 제2 조성물에 포함시킴으로써, 제1 조성물 내의 제1 결합제의 양을 감소시켜, 제1 조성물의 점도를 낮추고, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 형성을 용이하게 할 수 있다. 결합제는 담배 재료의 표면을 적어도 부분적으로 코팅할 수 있다. 담배 재료가 미립자 형태인 경우, 결합제는 담배의 입자들의 표면을 적어도 부분적으로 코팅하고 이들을 함께 결합시킬 수 있다.
제2 조성물의 총 휘발성물질 함량은 제2 조성물의 약 10 중량% 내지 15 중량%일 수 있다. 총 휘발성물질 함량은 제2 조성물의 약 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%, 또는 40 중량%일 수 있다.
본원에서 설명된 제1 조성물 및 제2 조성물은 혼합되어 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물을 제공할 수 있다. 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은 제1 조성물과 제2 조성물을 균질화시킴으로써 형성될 수 있다. 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은 "도우"의 형태일 수 있다. 유리하게, 후속 가공 단계들에 적합한 균질한 도우를 제공하기 위해, 혼합물에 물을 최소로 첨가하거나 또는 물을 전혀 첨가하지 않을 것이 요구된다. 이어서, 예컨대, 도우는 다이를 통해 압출될 수 있으며, 다이를 통해 균질한 도우가 추가의 물 첨가 또는 소량의 물 첨가 없이 적합하게 통과될 수 있다.
본 발명자들은, 제1 결합제, 에어로졸 생성 재료, 담배 재료 충전제 및 선택적인 제2 결합제를 단일 단계로 혼합하는 것(즉, 제1 조성물 및 제2 조성물을 개별적으로 형성한 다음, 이들을 조합하지 않고)이 프로세싱 및 핸들링하기 어려운 점성 혼합물을 초래할 수 있다는 것을 발견하였다. 제1 조성물 및 제2 조성물을 개별적으로 형성한 다음, 이들 조성물들을 조합함으로써, 결과적인 "도우"형 혼합물이 보다 쉽게 프로세싱될 수 있다.
담배 재료는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 50 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 예컨대, 담배 재료는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 50 중량%, 60 중량%, 70 중량%, 80 중량%, 또는 90 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 일부 구현예들에서, 담배 재료는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 75 중량%의 양으로 존재한다.
충전제 성분은 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 0 중량% 내지 20 중량%의 양으로, 또는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 1 중량% 내지 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 예컨대, 충전제는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 1 중량%, 2 중량%, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%, 6 중량%, 7 중량%, 8 중량%, 9 중량% 또는 10 중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다. 일부 구현예들에서, 충전제 성분은, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 5 중량%의 양으로 존재하는데, 이는 본 발명자들이 5 중량%의 충전제를 포함하는 것이 에어로졸 생성 재료의 취성 성질을 감소시키고 파열 강도를 개선하는 것을 발견하였기 때문이다.
에어로졸 형성제는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 10 중량% 내지 약 25 중량%의 양으로, 또는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 예컨대, 에어로졸 형성제는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 10 중량%, 12 중량%, 15 중량%, 18 중량%, 20 중량%, 또는 25 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 형성제는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 15 중량%의 양으로 존재한다.
결합제는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 1 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로, 또는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 예컨대, 결합제는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 1 중량%, 2 중량%, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%, 6 중량%, 7 중량%, 8 중량%, 9 중량% 또는 10 중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다. 일부 구현예들에서, 결합제는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 2 중량% 초과의 양으로 존재한다. 일부 구현예들에서, 결합제는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 5 중량% 또는 최대 약 5 중량%의 양으로 존재한다. 제1 조성물, 제2 조성물, 및 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물 중의 결합제의 양은 중요한데, 그 이유는 이것이 조성물들 및 혼합물들의 컨시스턴시(consistency)를 변경하기 때문이다. 너무 많은 결합제는 조성물/혼합물이 예컨대 펌프 및 기계로 처리되기에 점성이 지나치게 되게 할 수 있다.
제1 결합제 및 제2 결합제가 제공되는 본 발명의 구현예들에서, 제1 결합제 대 제2 결합제의 비율은 1:1 내지 1:10일 수 있다. 이는 유리하게, 조성물의 텍스처를 부정적으로 변경하지 않으면서 에어로졸 생성 재료 및/또는 혼합물의 적절한 결합을 제공하도록 그리고 시트의 물리적 특성들을 유지하도록 선택된다. 제1 결합제와 제2 결합제 사이의 비율은 각각 약 1:10, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 10:1, 8:2, 7:3, 6:4일 수 있다. 일부 구현예들에서, 물리적 특성 시트 또는 파쇄된 시트를 유지하기 위해, 제1 결합제 대 제2 결합제 사이의 비율은 각각 4:6이다. 제1 조성물에 모든 결합제를 포함시키는 것은, 제1 조성물이 예컨대 펌프들 및 기계에 의해 프로세싱되기에 점성이 지나치게 되게 할 수 있다. 제1 조성물 및 제2 조성물 둘 모두에 결합제를 제공하는 것은 조성물들을 프로세싱하기 더 용이하게 한다.
본 발명자들은, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 총량으로 제1 결합제, 선택적인 제2 결합제 및 충전제를 포함하는 것이 에어로졸 생성 재료의 파열 강도, 강도 및 가요성에 대해 유익한 효과를 갖는다는 것을 예기치 않게 발견하였다. 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은 제1 결합제, 선택적인 제2 결합제 및 충전제 전체의 건조 중량 기준으로 약 2%, 약 5%, 약 8%, 약 10%, 약 12% 또는 약 15%를 차지할 수 있다. 일부 구현예들에서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은 5%의 제1 결합제와 선택적인 제2 결합제 및 5%의 충전제를 포함한다. 제1 결합제, 선택적인 제2 결합제 및 충전제의 이러한 포함은 에어로졸 생성 재료의 가요성을 개선할 수 있고, 그 파열 강도를 증가시킬 수 있고, 그리고 점성을 감소시킬 수 있다.
특정 구현예에서, 제1 결합제 및 선택적인 제2 결합제 둘 모두는 CMC이고, 결합제의 총량은 5%이고, 충전제는 셀룰로스이고, 셀룰로스의 총량은 5%이다. 따라서, 그러한 구현예에서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은 5% CMC 및 5% 셀룰로스를 포함한다. 본 발명자들은, 이러한 양들의 결합제 및 충전제의 존재가, 개선된 강도 및 가요성을 포함하는, 에어로졸 생성 재료의 물리적 특성들에 대해 특히 유익한 효과를 갖는 것을 발견하였다. 셀룰로스 충전제는 파열 강도를 개선하고 에어로졸 생성 재료의 취성을 감소시킨다.
에어로졸 생성 재료는 적어도 약 75 g, 적어도 약 100 g 또는 적어도 약 200 g의 파열 강도를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 생성 재료는 적어도 150 g의 파열 강도를 가질 수 있다.
파열 강도가 너무 낮으면, 에어로졸 생성 재료는 비교적 취성이 있을 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 에어로졸 생성 재료는 시트 또는 파쇄된 시트로 형성될 수 있다. 결과적으로, 에어로졸 생성 재료를 제조하는 공정 동안 시트 또는 파쇄된 시트의 파손들이 발생할 수 있다. 예컨대, 시트가 절단 공정에 의해 파쇄된 시트를 형성하도록 파쇄될 때, 시트는, 절단될 때 산산이 부서지거나 또는 피스들 또는 파편들로 깨질 수 있다. 제1 결합제, 선택적인 제2 결합제 및 충전제의 포함은 에어로졸 생성 재료의 인장 강도 및 파열 강도와 같은 에어로졸 생성 재료의 일반적인 구조적 특성들을 개선하는 데 도움이 될 수 있다.
제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 휘발성물질 함량은 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 20 중량% 초과일 수 있다. 휘발성물질 함량은 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%, 40 중량% 초과일 수 있다. 일부 구현예들에서, 약 20 내지 약 30%의 물이 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물에 첨가된다. 일부 구현예들에서, 약 26%의 물이 첨가된다.
제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 총 휘발성물질 함량은 약 22 내지 29 중량%일 수 있다. 총 휘발성물질 함량은 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%, 40 중량%일 수 있다.
제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 함수율은 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 20 중량% 초과일 수 있다. 함수율은 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%, 40 중량% 초과일 수 있다. 일부 구현예들에서, 약 20 내지 약 30%의 물이 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물에 첨가된다. 일부 구현예들에서, 약 26%의 물이 첨가된다.
제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 총 함수율은 약 22 내지 29 중량%일 수 있다. 총 함수율은 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%, 40 중량%일 수 있다.
본 발명은, 제1 조성물과 제2 조성물의 도우형 혼합물을 제조하기 위해 요구되는 물이 다른 통상적인 조성물들에서보다 더 적다는 부가적인 이점을 갖는다. 따라서, 이는, 압출에 적합한 균질한 혼합물을 형성하기 위한 부가적인 물 또는 제제(agent)들을 첨가할 필요 없이, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물이 용이하게 혼합될 수 있다는 이점을 갖는다. 필요한 물의 양이 더 적다는 부가적인 이점은, 이것이 제조 공정의 신뢰성을 개선시킨다는 것이다. 결과적으로, 제조 공정이 또한 반복가능하며, 이는 또한 비용 절감 의미들을 갖는다. 따라서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 총 함수율은 비교적 낮다.
이러한 더 낮은 함수율의 결과로서, 더 적은 물이 프로세싱 단계들 동안 제거될 것이 요구된다. 예컨대, "밴드캐스팅" 공정은 슬러리의 타깃 함수율이 약 75% 내지 약 80%인 슬러리를 사용한다. 그런 다음, 이 슬러리는 약 13%의 타깃 함수율까지 건조되어야 하며, 따라서 약 67%의 물의 손실을 요구한다. 본원에 개시된 발명에서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물에 최소의 물이 포함된다. 예컨대, 결과적인 도우로부터 최종 제품까지, 단지 약 16%의 물의 손실이 있을 수 있다. 따라서, 물 손실은, 슬러리를 포함하는 에어로졸 생성 재료들을 형성하기 위한 방법들, 이를테면, 밴드캐스팅 공정과 비교하여, 본원에서 설명되는 공정에서 약 50% 또는 약 60% 더 낮을 수 있다. 유리하게, 프로세싱 단계들 동안 제거될 물이 더 적게 요구됨에 따라, 더 적은 에너지가 소비된다. 이는 더 환경 친화적이고, 더 빠르고, 비용 효율적이다. 부가하여, 건조가 덜 요구됨에 따라, 미각 및 향이 더 많이 유지된다.
본원에 개시된 공정에 의해 생산되는 에어로졸 생성 재료는 약 5% 내지 약 15%의 휘발성물질 함량을 갖는다. 이는 에어로졸 생성 재료가 비교적 용이하게 스트립들로 절단될 수 있게 한다. 휘발성물질 함량, 특히 함수율이 너무 높으면, 에어로졸 생성 재료는 절단 공정 동안 찢어질 수 있으며, 이는 바람직하지 않다. 휘발성물질 함량이 너무 낮다면, 휘발성물질은 절단 공정 동안 지나치게 취성이고, 산산히 부서질 수 있다.
본 발명은, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 건조 동안 더 적은 양의 특정 휘발성 성분들, 특히 니코틴 및 글리세롤이 손실된다는 추가의 이점을 갖는다. 이유에 의해 구속되기를 바라지 않으면서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은 비교적 낮은 함수율을 포함하고, 따라서 당업자에게 알려져 있는 슬러리보다 건조를 덜 필요로 한다. 예컨대, 에어로졸 생성 재료의 원하는 휘발성물질 함량을 달성하기 위해 더 낮은 온도들 및 더 짧은 건조 시간들이 사용될 수 있다. 이는 또한, 특정 귀중한 휘발성 성분들의 손실을 감소시켜, 최종 제품에서 생성된 에어로졸의 개선된 향미, 미각 및 마우스필(mouth-feel) 특성들을 초래한다.
예시적인 구현예에서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은 약 75%의 담배 재료(담배), 약 15%의 에어로졸 형성제(글리세린), 약 5%의 충전제(셀룰로스), 약 5%의 결합제(CMC, 제1 조성물에서 2%, 및 제2 조성물에서 약 3%)를 포함한다. 이러한 구현예에서, 조성물은 구아 검을 포함하지 않는다. 본 발명자들은, 이러한 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물이 본원에 개시된 이점들을 제공한다는 것을 발견하였다.
제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은, 일단 형성되고 혼합되면, 에어로졸 생성 재료를 형성하기 위해 당해 기술분야에 알려진 임의의 압출 기술 또는 장치를 사용하여 압출될 수 있다.
압출은 압출된 응집체를 생산하기 위해 오리피스를 통해 전구체 조성물을 공급하는 것을 수반한다. 전단력들과 조합하여 전구체 조성물에 압력을 가하는 공정은 시트의 형태일 수 있는 응집된 구조들을 형성한다.
압출은 주요 부류들의 압출기들: 스크루(screw), 시브(sieve) 및 바스켓(basket), 롤(roll), 램(ram) 및 핀 배럴(pin barrel) 압출기들 중 하나를 사용하여 수행될 수 있다. 압출에 의해 시트 구조들을 형성하는 것은, 이러한 프로세싱이 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 혼합, 컨디셔닝, 균질화 및 성형을 조합한다는 이점을 갖는다.
다른 재료들, 이를테면 염기, 희석제, 고체 에어로졸 형성제들, 고체 향미 개질제들, 팽창제들, 및 당해 기술분야에 알려진 다른 첨가제들이 또한 압출 공정 동안 첨가될 수 있다. 이는, 첨가제가 형성된 응집된 구조들 전체에 걸쳐 고르게 분포된다는 이점을 갖는다.
결과적인 압출된 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은 당해 기술분야에 알려진 임의의 적합한 건조 기술을 사용하여 건조될 수 있다. 예컨대, 마이크로파, 적외선, 공기 및 오븐 건조가 에어로졸 생성 재료를 건조시키기에 적합한 기술들이다. 건조 단계의 온도는 100℃ 미만일 수 있고, 본 발명의 일부 구현예들에서 90℃ 미만이다. 이용되는 건조 온도는, 최대 약 25℃, 약 30℃, 약 40℃, 약 50℃, 약 60℃, 약 70℃, 약 80℃, 약 90℃, 또는 약 100℃일 수 있다.
결과적인 압출된 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은 표면 상에 혼합물의 층을 형성함으로써 프로세싱될 수 있고, 그런 다음, 혼합물은 적어도 일부의 물을 제거하고 에어로졸 생성 재료의 시트를 형성하도록 건조될 수 있다.
물이 압출된 혼합물로부터 주변 온도 및 압력(예컨대, 25℃ 및 101 kPa)에서 증발되게 함으로써 물이 제거될 수 있다. 대안적으로, 물은 압출된 혼합물에 (예컨대, 압출된 혼합물을 약 25℃ 초과로 가열함으로써) 열을 가하고 그리고/또는 제1 조성물 및 제2 조성물의 압출된 혼합물 주위의 대기압을 (예컨대, 101 kPa 미만으로) 감소시킴으로써 제거될 수 있다.
사용되는 낮은 건조 온도는, 이것이 최종 제품의 향미, 미각 및 마우스필에 기여하는 휘발성 성분들, 이를테면, 니코틴, 글리세롤 및 향미들의 손실을 감소시키기 때문에 유리하다. 본 발명의 일부 구현예들에서, 총 니코틴 및 글리세롤의 약 10%, 약 8%, 약 5%, 약 4%, 약 2%, 또는 약 1% 미만의 손실이 있다. 일부 구현예들에서, 총 휘발성물질들의 5% 미만의 손실이 있다. 본 발명의 일부 구현예들에서, 총 글리세롤 및 니코틴의 약 10%, 약 8%, 약 5%, 약 4%, 약 2% 또는 약 1% 미만의 손실이 있다. 일부 구현예들에서, 총 글리세롤 및 니코틴의 총 5% 미만의 손실이 있다. 따라서, 에어로졸 생성 재료는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물보다 더 낮은 총 휘발성물질 함량을 갖는다.
에어로졸 생성 재료는 에어로졸 생성 재료의 약 20 중량% 미만, 약 15 중량% 미만, 약 10 중량% 미만 또는 약 5 중량% 미만의 양으로 총 휘발성물질들을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 생성 재료는 에어로졸 생성 재료의 약 0 중량% 내지 약 15 중량% 또는 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 총 휘발성물질들을 포함한다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 생성 재료는 약 9 내지 13 중량%의 총 휘발성물질 함량을 가질 수 있다.
에어로졸 생성 재료는 물을 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 재료는 에어로졸 생성 재료의 약 20 중량% 미만, 약 15 중량% 미만, 약 10 중량% 미만 또는 약 5 중량% 미만의 양으로 물을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 생성 재료는 에어로졸 생성 재료의 약 0 중량% 내지 약 15 중량% 또는 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 물을 포함한다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 생성 재료는 에어로졸 생성 재료의 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 물을 포함한다. 따라서 에어로졸 생성 재료는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물보다 더 낮은 함수율을 갖는다.
일부 구현예들에서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물 및 에어로졸 생성 재료로부터의 물의 손실은 10 내지 50%이다. 본 발명의 일부 구현예들에서, 약 10%, 약 15%, 약 25%, 약 30%, 약 40%, 또는 약 50%의 물의 손실이 있다. 일부 구현예들에서, 약 26%의 물의 손실이 있다.
에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트는, 총량으로, 에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트의 약 30 중량% 미만 또는 에어로졸 생성 재료의 약 25 중량% 미만의 물 및 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트의 약 30 중량% 미만의 양으로 물 및 에어로졸 형성제를 에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트에 포함시키는 것은 시트의 점착성을 유리하게 감소시킬 수 있는 것으로 생각된다. 이는 프로세싱 동안 에어로졸 생성 재료가 핸들링될 수 있게 하는 용이성을 개선할 수 있다. 예컨대, 에어로졸 생성 재료의 시트를 롤링하여 재료의 보빈을 형성한 다음, 시트의 층들이 서로 달라붙지 않고 보빈을 푸는 것이 더 쉬워질 수 있다. 점착성을 감소시키는 것은 또한, 파쇄된 재료의 스트랜드들 또는 스트립들이 서로 덩어리지거나 달라붙는 경향을 감소시켜, 최종 제품의 품질 및 프로세싱 효율을 추가로 개선할 수 있다.
건조 후에, 에어로졸 생성 재료의 시트는 에어로졸 생성 재료의 스트립들 또는 스트랜드들로 절단될 수 있다. 단일 두께의 에어로졸 생성 재료의 시트가 파쇄 장치에 공급될 수 있다. 이는, 예컨대, 파쇄 장치 내로 연속적으로 공급될 수 있는 시트 재료의 보빈(bobbin)을 제공함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 시트 형태의 에어로졸 생성 재료의 불연속 부분, 이를테면 플래그로서 당업자들에게 알려진 시트가 파쇄 장치에 공급될 수 있다. 에어로졸 생성 재료의 스트립들 또는 스트랜드들은 비-가연성 에어로졸 제공 시스템에서 사용하기 위한 물품으로 모여지고 형성될 수 있다. 선택적으로, 에어로졸 생성 재료는 물품으로 모여지고 형성되기 전에 크림핑될 수 있다. 선택적으로, 에어로졸 생성 재료는 정의된 절단 길이를 획득하기 위해, 이를테면 크로스-컷(cross-cut) 타입 파쇄 공정에서 제2 절단 단계를 거칠 수 있다.
시트 또는 파쇄된 시트의 제1 표면 및/또는 제2 표면은 비교적 균일할 수 있거나(예컨대, 이들은 비교적 평활할 수 있음), 또는 고르지 않거나 불규칙할 수 있다. 예컨대, 시트의 제1 및/또는 제2 표면들은 비교적 거친 표면을 한정하도록 텍스처링 또는 패터닝될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제1 및/또는 제2 표면들은 비교적 거칠다.
제1 및 제2 표면들의 평활도는 다수의 팩터들, 이를테면 시트 또는 파쇄된 시트의 면적 밀도, 에어로졸 생성 재료를 구성하는 성분들의 성질, 또는 재료의 표면들이 조작되었는지, 예컨대, 재료의 표면들에 패턴 또는 텍스처를 부여하도록 엠보싱, 스코어링(scored) 또는 다른 방식으로 변경되었는지의 여부에 의해 영향을 받을 수 있다.
에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트는 적어도 약 100 ㎛의 두께를 갖는다. 시트 또는 파쇄된 시트는 적어도 약 100 ㎛, 120 ㎛, 140 ㎛, 160 ㎛, 180 ㎛, 200 ㎛, 220 ㎛, 240 ㎛, 260 ㎛, 280 ㎛, 290 ㎛, 또는 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 시트 또는 파쇄된 시트는 약 100 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 151 ㎛ 내지 약 299 ㎛, 약 152 ㎛ 내지 약 298 ㎛, 약 153 ㎛ 내지 약 297 ㎛, 약 154 ㎛ 내지 약 296 ㎛, 약 155 ㎛ 내지 약 295 ㎛, 약 156 ㎛ 내지 약 294 ㎛, 약 157 ㎛ 내지 약 293 ㎛, 약 158 ㎛ 내지 약 292 ㎛, 약 159 ㎛ 내지 약 291 ㎛ 또는 약 160 ㎛ 내지 약 290 ㎛의 두께를 갖는다. 일부 구현예들에서, 시트 또는 파쇄된 시트는 약 170 ㎛ 내지 약 280 ㎛, 약 180 내지 약 270 ㎛, 약 190 내지 약 260 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 250 ㎛ 또는 약 210 ㎛ 내지 약 240 ㎛의 두께를 갖는다. 일부 구현예들에서, 시트 또는 파쇄된 시트의 두께는 약 200 ㎛이다.
시트 또는 파쇄된 시트의 두께는 제1 표면과 제2 표면 사이에서 변할 수 있다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 생성 재료의 개별적인 스트립 또는 피스는 자신의 영역에 걸쳐 약 100 ㎛의 최소 두께를 갖는다. 일부 경우들에서, 에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트의 개별적인 스트립 또는 피스는 자신의 영역에 걸쳐 약 0.05 mm 또는 약 0.1 mm의 최소 두께를 갖는다. 일부 경우들에서, 에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트의 개별적인 스트립, 스트랜드 또는 피스는 자신의 영역에 걸쳐 약 1.0 mm의 최대 두께를 갖는다. 일부 경우들에서, 에어로졸 생성 재료의 개별적인 스트립 또는 피스는 약 0.5 mm 또는 약 0.3 mm의 자신의 영역에 걸쳐 최대 두께를 갖는다.
시트의 두께는 ISO 534:2011 "Paper and Board-Determination of Thickness"를 사용하여 결정될 수 있다.
본 발명자들은, 에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트가 너무 두꺼우면, 가열 효율이 손상될 수 있다는 것을 확립하였다. 이는 사용 중 전력 소비, 예컨대 에어로졸 생성 재료로부터의 향미의 방출을 위한 전력 소비에 악영향을 미칠 수 있다. 반대로, 에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트가 너무 얇다면, 제조 및 핸들링이 어려울 수 있으며; 매우 얇은 재료는 주조하기가 더 어려울 수 있고, 사용 시 깨지기 쉬워 에어로졸 형성을 손상시킬 수 있다.
에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트가 너무 얇다면(예컨대, 100 ㎛ 미만), 에어로졸 생성 재료가 물품에 포함될 때 에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트의 충분한 패킹을 달성하기 위해 파쇄된 시트의 절단 폭을 증가시키는 것이 필요할 수 있다고 가정된다. 파쇄된 시트의 절단 폭을 증가시키는 것은 압력 강하를 증가시킬 수 있으며, 이는 바람직하지 않다.
약 100 g/㎡ 내지 약 240 또는 250 g/㎡의 면적 밀도와 함께, 적어도 약 100 ㎛의 두께를 갖는 에어로졸 생성 재료는 자신의 제조 동안 찢어지거나, 분할되거나 또는 다른 방식으로 변형되는 경향이 적다고 가정된다. 또한, 약 100 g/㎡ 내지 약 240 또는 250 g/㎡의 면적 밀도를 갖는 에어로졸 생성 재료는 자신의 제조 동안 찢어지거나, 분할되거나 달리 변형되기가 더 쉽다. 적어도 약 100 ㎛의 두께는 시트 또는 파쇄된 시트의 전체 구조적 무결성 및 강도에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 이는 양호한 인장 강도를 가질 수 있고, 이에 따라, 상대적으로 프로세싱하기 쉬울 수 있다. 일부 구현예들에서, 면적 밀도는 약 170 내지 약 240 또는 250 g/㎡이다. 일부 구현예들에서, 면적 밀도는 약 180 g/㎡이다.
시트 또는 파쇄된 시트의 두께는 또한, 면적 밀도와 관계가 있는 것으로 생각된다. 즉, 시트 또는 파쇄된 시트의 두께를 증가시키는 것은 시트 또는 파쇄된 시트의 면적 밀도를 증가시킬 수 있다.
반대로, 시트 또는 파쇄된 시트의 두께를 감소시키는 것은 시트 또는 파쇄된 시트의 면적 밀도를 감소시킬 수 있다. 의심을 피하기 위해, 본원에서 면적 밀도에 대한 언급이 이루어지는 경우, 이는 에어로졸 생성 재료의 주어진 스트립, 스트랜드, 피스 또는 시트에 대해 계산된 평균 면적 밀도를 지칭하며, 면적 밀도는 표면적 및 에어로졸 생성 재료의 주어진 스트립, 스트랜드, 피스 또는 시트의 표면적 및 중량을 측정함으로써 계산된다.
에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트는 약 100 g/㎡ 내지 약 250 g/㎡의 면적 밀도를 갖는다. 시트 또는 파쇄된 시트는 약 110 g/㎡ 내지 약 240 g/㎡, 약 120 g/㎡ 내지 약 230 g/㎡, 약 130 g/㎡ 내지 약 220 g/㎡ 또는 약 140 g/㎡ 내지 약 210 g/㎡의 면적 밀도를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 시트 또는 파쇄된 시트는 약 130 g/㎡ 내지 약 190 g/㎡, 약 140 g/㎡ 내지 약 180 g/㎡, 약 150 g/㎡ 내지 약 170 g/㎡의 면적 밀도를 갖는다. 일부 구현예들에서, 시트 또는 파쇄된 시트는 약 180 g/㎡의 면적 밀도를 갖는다.
약 100 g/㎡ 내지 약 250 g/㎡의 면적 밀도가 시트 또는 파쇄된 시트의 강도 및 가요성에 기여하는 것으로 여겨진다. 또한, 본 발명자들은, 약 180 gsm의 면적 밀도 및 220 내지 230 ㎛의 최소 두께를 갖는 에어로졸 생성 재료의 파쇄된 시트를 포함하는 로드가, 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스에서 가열될 때 로드 내에 원하는 중량(예컨대, 대략 300 mg)의 담배 재료를 유지하고 허용 가능한 관능 특성(예컨대, 미각 및 냄새)을 전달하면서 에어로졸 생성 재료가 로드 내에 제자리에 유지되도록 패킹될 수 있음을 발견하였다.
시트 또는 파쇄된 시트의 가요성은, 적어도 부분적으로, 시트 또는 파쇄된 시트의 두께 및 면적 밀도에 의존하는 것으로 고려된다. 더 두꺼운 시트 또는 파쇄된 시트는 더 얇은 시트 또는 파쇄된 시트보다 덜 가요성일 수 있다. 또한, 시트의 면적 밀도가 클수록, 시트 또는 파쇄된 시트는 가요성이 더 적다. 본원에서 설명된 에어로졸 생성 재료의 두께 및 면적 밀도의 조합이 비교적 가요성인 시트 또는 파쇄된 시트를 제공하는 것으로 생각된다. 에어로졸 생성 재료가 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스에서 사용하기 위해 물품에 포함될 때, 이 가요성은 다양한 이점들을 초래할 수 있다. 예컨대, 스트랜드들 또는 스트립들은 에어로졸 생성 재료 내로 에어로졸 생성기가 삽입될 때 쉽게 변형되고 휘어질 수 있어서, 에어로졸 생성기(예컨대, 가열기)의 재료 내로의 삽입을 가능하게 하고, 또한 에어로졸 생성 재료에 의한 에어로졸 생성기의 보유를 개선할 수 있다.
본 발명자들은, 에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트의 면적 밀도가 시트 또는 파쇄된 시트의 제1 및 제2 표면들의 거칠기에 영향을 미친다는 것을 발견하였다. 면적 밀도를 변경함으로써, 제1 및/또는 제2 표면들의 거칠기가 맞춰질 수 있다.
시트 또는 파쇄된 시트는 적어도 4 N/15 mm의 인장 강도를 가질 수 있다.
본 발명자들은, 시트 또는 파쇄된 시트가 4 N/15 mm 미만의 인장 강도를 갖는 경우, 시트 또는 파쇄된 시트가 이의 제조 및/또는 후속되는 비-가연성 에어로졸 제공 시스템에 사용하기 위한 물품에 포함되는 동안 찢어지거나, 파손되거나 또는 달리 변형될 가능성이 있다는 것을 발견하였다. 인장 강도는 ISO 1924:2008을 사용하여 측정될 수 있다.
에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트는 적어도 약 75 g, 적어도 약 100 g 또는 적어도 약 200 g의 파열 강도를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트의 파열 강도는 적어도 150 g이다. 위에서 개시되고 논의된 바와 같이, 파열 강도는 재료의 강도에 영향을 미친다.
에어로졸 생성 재료의 시트 또는 파쇄된 시트는 약 9 내지 13 중량%의 총 휘발성물질 함량을 가질 수 있다. 총 휘발성물질 함량은 약 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30%, 40 중량%일 수 있다. 본원에 개시된 바와 같이, 본 발명은 유리하게 일정량의 휘발성 화합물들을 보유한다. 이는 최종 제품에서 생성된 에어로졸의 향미, 미각 및 마우스필 특성들을 개선한다.
에어로졸 생성 재료는 사용자에게 전달될 물질을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 전달될 물질은 활성 물질을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같은 활성 물질은 생리학적 활성 재료일 수 있으며, 이는 생리학적 반응을 달성하거나 또는 향상시키도록 의도된 재료이다. 활성 재료는, 예컨대, 누트라슈티컬(nutraceutical)들, 누트로픽(nootropic)들, 향정신성제(psychoactive)들로부터 선택될 수 있다. 활성 물질은 천연 발생일 수 있거나 또는 합성으로 수득될 수 있다. 활성 물질은, 예컨대, 니코틴, 카페인, 타우린, 테인, 비타민, 예컨대, B6 또는 B12 또는 C, 멜라토닌, 또는 이들의 구성성분들, 유도체들, 또는 조합들을 포함할 수 있다. 활성 물질은, 담배, 또는 다른 식물생약의 하나 이상의 구성성분들, 유도체들 또는 추출물들을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 활성 물질은 니코틴을 포함한다. 일부 구현예들에서, 활성 물질은 카페인, 멜라토닌 또는 비타민 B12를 포함한다.
본원에서 언급된 바와 같이, 활성 물질은 대마초의 하나 이상의 구성성분들, 유도체들 또는 추출물들, 이를테면 하나 이상의 칸나비노이드들 또는 테르펜들을 포함할 수 있다.
본원에 언급된 바와 같이, 활성 물질은 하나 이상의 식물생약들이나 또는 이것들의 구성성분들, 유도체들 또는 추출물을 포함하거나 또는 이것들로부터 유래될 수 있다. 본원에서 사용되는 같이, 용어 "식물생약"은 추출물들, 잎들, 나무 껍질, 섬유들, 줄기들, 뿌리들, 종자들, 꽃들, 열매들, 꽃가루, 껍질, 외피 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 식물들로부터 유래된 임의의 재료를 포함한다. 대안적으로, 이 재료는 합성하여 획득된 식물생약에 자연적으로 존재하는 활성 화합물 또는 향미제를 포함할 수 있다. 이 재료는 액체, 기체, 고체, 분말, 먼지, 분쇄된 입자들, 과립들, 펠렛들, 파쇄물(shred)들, 스트립들, 시트들 등의 형태일 수 있다. 식물생약들의 예들은, 담배, 유칼립투스, 팔각(star anise), 대마(hemp), 코코아, 대마초, 회향(fennel), 레몬그라스(lemongrass), 페퍼민트, 스피어민트, 루이보스, 카모마일, 아마(flax), 생강, 은행 나무(ginkgo biloba), 개암(hazel), 히비스커스, 월계수(laurel), 감초(licorice)(감초사탕(liquorice)), 말차(matcha), 마테(mate), 오렌지 껍질(orange skin), 파파야, 장미, 세이지(sage), 차(예컨대, 녹차 또는 홍차), 타임(thyme), 정향(clove), 계피, 커피, 아니스열매(aniseed)(아니스(anise)), 바질, 월계수 잎(bay leaves), 카다멈(cardamom), 고수(coriander), 커민(cumin), 육두구(nutmeg), 오레가노(oregano), 파프리카, 로즈마리, 사프란, 라벤더, 레몬 껍질, 민트, 향나무(juniper), 엘더플라워(elderflower), 바닐라, 노루발풀(wintergreen), 차조기(beefsteak plant), 강황(curcuma), 터메릭(turmeric), 백단향(sandalwood), 고수잎(cilantro), 베르가못(bergamot), 오렌지 블로섬(orange blossom), 머틀(myrtle), 카시스(cassis), 발레리안(valerian), 피멘토(pimento), 메이스(mace), 데미안(damien), 마조람(marjoram), 올리브(olive), 레몬 밤(lemon balm), 레몬 바질(lemon basil), 골파(chive), 카르비(carvi), 버베나(verbena), 타라곤(tarragon), 제라늄(geranium), 뽕(mulberry), 인삼, 테아닌(theanine), 테아크린(theacrine), 마카(maca), 아슈와간다(ashwagandha), 다미아나(damiana), 구아라나(guarana), 클로로필(chlorophyll), 바오밥(baobab) 또는 이들의 임의의 조합이다. 민트는 다음의 민트 품종들 중에서 선택될 수 있다: 멘타 아르벤티스(Mentha arvensis), 멘타 c.v.(Mentha c.v.), 멘타 닐리아스(Mentha niliaca), 멘타 피페리타(Mentha piperita), 멘타 피페리타 시트라타 c.v.(Mentha piperita citrata c.v.), 멘타 피페라타 c.v.(Mentha piperita c.v.), 멘타 스피카타 크리스파(Mentha spicata crispa), 멘타 코디폴리아(Mentha cordifolia), 멘타 롱기폴리아(Mentha longifolia), 멘타 수아블렌즈 바리에가타(Mentha suaveolens variegata), 멘타 풀레기움(Mentha pulegium), 멘타 스피카타 c.v.(Mentha spicata c.v.) 및 멘타 수아블렌즈(Mentha suaveolens).
일부 구현예들에서, 활성 물질은 하나 이상의 식물생약들 또는 이의 구성성분들, 유도체들 또는 추출물들을 포함하거나 또는 이들로부터 유래되고, 식물생약은 담배이다.
일부 구현예들에서, 활성 물질은 하나 이상의 식물생약들 또는 이들의 구성성분들, 유도체들 또는 추출들을 포함하거나 또는 이들로부터 유래되고, 식물생약은 유칼립투스, 스타 아니스, 코코아 및 대마로부터 선택된다.
일부 구현예들에서, 활성 물질은 하나 이상의 식물생약들 또는 구성성분들, 유도체들 또는 이들의 추출물들을 포함하거나 또는 이들로부터 유래되고, 식물생약은 루이보스 및 회향으로부터 선택된다.
일부 구현예들에서, 첨가제들은 압출, 건조 또는 파쇄 프로세싱 단계들 전에 또는 후에 제1 조성물, 제2 조성물, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물 또는 에어로졸 생성 재료에 포함될 수 있다. 일부 구현예들에서, 첨가제는 전달될 물질을 포함한다.
일부 구현예들에서, 전달될 물질은 향미를 포함한다. 향미는 에어로졸 생성 재료의 생산의 임의의 스테이지에 부가될 수 있다.
일부 구현예들에서, 향미는 제1 조성물에 첨가된다. 이 구현예는, 제1 조성물 및 제2 조성물을 혼합하기 전에 액체 조성물에 액체 향미가 첨가되는 것, 및 향미가 적어도 제1 조성물에 걸쳐 균등하게 분포될 것이라는 이점을 갖는다. 이러한 구현예는 건조 동작 동안 향미가 손실될 수 있다는 단점을 갖는다.
일부 구현예들에서, 향미는 파쇄 동작 후에 첨가될 수 있다. 예컨대, 에어로졸 생성 재료의 스트립들의 표면 상에 향미를 침착시키기 위해 기계 상에 향미 노즐이 제공될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "향미(flavour)" 및 "향미제(flavourant)"는, 현지 규제(local regulation)들이 허용하는 경우, 성인 소비자들을 위해 제품에 원하는 미각, 향 또는 다른 체성 감각(somatosensorial sensation)을 생성하는데 사용될 수 있는 재료들을 지칭한다. 이것들은 천연 발생 향미 재료들, 식물생약(botanical)들, 식물생약들의 추출물들, 합성하여 얻어진 재료들, 또는 이들의 조합들(예컨대, 담배, 대마초, 감초(리코리스), 수국, 유제놀(eugenol), 일본 흰 껍질 목련 잎, 카모마일(chamomile), 호로파, 정향, 단풍나무, 말차, 멘톨, 일본 민트, 아니스씨(아니스), 계피, 강황, 인도 향신료들, 아시아 향신료들, 허브, 윈터그린(wintergreen), 체리, 베리, 레드 베리, 크랜베리, 복숭아, 사과, 오렌지, 망고, 클레멘타인(clementine), 레몬, 라임, 열대 과일, 파파야, 대황, 포도, 두리안, 용과, 오이, 블루베리, 뽕나무, 감귤류, 드람뷰이(Drambuie), 버번(bourbon), 스카치, 위스키, 진(gin), 데킬라, 럼(rum), 스피어민트, 박하, 라벤더(lavender), 알로에 베라(aloe vera), 카다멈(cardamom), 셀러리, 카스카릴라(cascarilla), 육두구, 백단유, 베르가못(bergamot), 제라늄(geranium), 캇(khat), 나스와르(naswar), 빈랑, 물담배, 소나무, 꿀 에센스, 장미 기름, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 오렌지 꽃, 벚꽃, 계수나무, 캐러웨이(caraway), 코냑, 재스민, 일랑일랑(ylang-ylang), 세이지(sage), 회향, 와사비, 피멘트(piment), 생강, 고수, 커피, 대마, 멘타 속의 임의의 종으로부터의 민트 오일, 유칼립투스(eucalyptus), 스타 아니스(star anise), 코코아, 레몬그라스(lemongrass), 루이보스(rooibos), 아마, 은행나무, 개암, 히비스커스(hibiscus), 월계수, 메이트(mate), 오렌지 스킨(orange skin), 장미, 녹차 또는 홍차와 같은 차, 백리향, 향나무, 엘더플라워(elderflower), 바질(basil), 월계수 잎, 커민(cumin), 오레가노(oregano), 파프리카(paprika), 로즈마리, 사프란(saffron), 레몬필(lemon peel), 민트, 비프스테이크 플랜트(beefsteak plant), 강황, 고수, 머틀(myrtle), 카시스(cassis), 발레리안(valerian), 피멘토(pimento), 메이스(mace), 데미안(damien), 마조람(marjoram), 올리브, 레몬 밤(lemon balm), 레몬 바질(lemon basil), 차이브(chive), 카르비(carvi), 버베나(verbena), 타라곤(tarragon), 리모넨(limonene), 티몰(thymol), 캄펜(camphene)), 향미 증강제들, 쓴맛 수용체 부위 차단제들, 감각 수용체 부위 활성화제들 또는 자극제들, 당류들 및/또는 당 대용품들(예컨대, 수크랄로스(sucralose), 아세설팜 칼륨(acesulfame potassium), 아스파탐, 사카린, 시클라메이트(cyclamates), 유당, 자당, 포도당, 과당, 소르비톨 또는 만니톨), 및 다른 첨가제들, 예컨대 목탄, 엽록소, 미네랄들, 식물생약들, 또는 입냄새 제거제들을 포함할 수 있다. 이것들은 인조(imitation), 합성 또는 천연 구성요소(ingredient)들 또는 이들의 블렌드들일 수 있다. 이것들은 임의의 적합한 형태, 예컨대 오일과 같은 액체, 분말과 같은 고체, 또는 기체일 수 있다.
일부 구현예들에서, 향미는 멘톨, 스피어민트 및/또는 페퍼민트를 포함한다. 일부 구현예들에서, 향미는 오이, 블루베리, 감귤류 및/또는 레드베리의 향미 성분들을 포함한다. 일부 구현예들에서, 향미는 유제놀을 포함한다. 일부 구현예들에서, 향미는 담배로부터 추출된 향미 성분들을 포함한다. 일부 구현예들에서, 향미는 대마초로부터 추출된 향미 성분들을 포함한다.
일부 구현예들에서, 전달될 물질은, 향 또는 미각 신경들에 부가적으로 또는 대신하여 제5 뇌신경(삼차 신경)의 자극에 의해 일반적으로 화학적으로 유도되고 인지되는 체성 감각을 달성하도록 의도되는 감각제(sensate)를 포함할 수 있으며, 이들은 가온, 감온, 따끔거림, 감각 마비 효과를 제공하는 제제들을 포함할 수 있다. 적합한 가온 효과제는 바닐릴 에틸 에테르일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 적합한 감온제는 유콜립톨 또는 WS-3일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
일부 구현예들에서, 제1 조성물, 제2 조성물, 또는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물은 하나 이상의 기능성 재료들을 함유할 수 있다. 하나 이상의 다른 기능성 재료들은 pH 조절제들, 착색제들, 보존제들, 결합제들, 충전제들, 안정화제들, 및/또는 산화방지제들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 전달될 물질은 본원에서 설명된 것들과 같은 에어로졸 생성 재료, 또는 에어로졸화되도록 의도되지 않은 재료일 수 있다. 적절한 경우, 어느 재료든 하나 이상의 활성 성분들, 하나 이상의 향미들, 하나 이상의 에어로졸 형성제, 및/또는 하나 이상의 다른 기능성 재료들을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 생성 재료를 포함하는 소모품이 제공된다. 소모품은 그 일부 또는 전부가 사용자에 의한 사용 동안 소비되도록 의도되는 에어로졸 생성 재료를 포함하는 물품이다. 소모품은 에어로졸 생성 재료 저장 영역, 에어로졸 생성 재료 전달 성분, 에어로졸 생성 영역, 하우징, 래퍼, 마우스피스, 필터 및/또는 에어로졸 개질제와 같은 하나 이상의 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 소모품은 또한 에어로졸 생성 재료가 사용 중에 에어로졸을 생성하도록 열을 방출하는 가열기와 같은 에어로졸 생성기를 포함할 수 있다. 가열기는, 예컨대, 가연성 재료, 전기 전도에 의해 가열 가능한 재료, 또는 서셉터(susceptor)를 포함할 수 있다. 소모품은, 흡연 디바이스에 적절한 임의의 형상 또는 크기일 수 있다. 본 발명의 일부 구현예들에서, 소모품은 로드 형상이다.
일 양태에서, 에어로졸 생성 재료는 담배 가열 제품(tobacco-heating product; THP) 또는 하이브리드 e-담배 제품과 같은 에어로졸 생성 디바이스에 제공된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "전달 시스템"이라는 용어는 적어도 하나의 물질을 사용자에게 전달하는 시스템들을 포함하는 것으로 의도되며, 다음을 포함한다:
가연성 에어로졸 제공 시스템들, 이를테면, 시가렛(cigarette)들, 시가릴로(cigarillo)들, 시가(cigar)들, 및 파이프(pipes)들용, 손으로 만(roll-your-own) 또는 직접 만드는(make-your-own) 시가렛들용 담배(담배, 담배 파생품들, 팽화 담배, 재구성 담배, 담배 대용품들 또는 다른 흡연 가능 재료에 기반하는지 여부); 및
에어로졸 생성 재료들의 조합을 사용하여 에어로졸을 생성하기 위한 전자 담배들, 담배 가열 제품들 및 하이브리드 시스템들과 같이, 에어로졸 생성 재료를 연소시키지 않으면서 에어로졸 생성 재료로부터 화합물들을 방출하는 비-가연성 에어로졸 제공 시스템.
본 개시내용에 따르면, "가연성" 에어로졸 제공 시스템은 에어로졸 제공 시스템(또는 그 구성요소)의 구성성분인 에어로졸 생성 재료가 사용자에게로의 적어도 하나의 물질의 전달을 용이하게 하기 위해 사용 동안 연소되거나 또는 태워지는 것이다.
일부 구현예들에서, 전달 시스템은, 시가렛, 시가릴로 및 시가로 구성된 군으로부터 선택된 시스템과 같은 가연성 에어로졸 제공 시스템이다.
일부 구현예들에서, 본 개시내용은 가연성 에어로졸 제공 시스템에서 사용하기 위한 구성요소, 이를테면, 필터, 필터 로드, 필터 세그먼트, 담배 로드, 스필(spill), 에어로졸 개질제 방출 구성요소, 이를테면, 캡슐, 쓰레드(thread), 또는 비드(bead), 또는 종이, 이를테면, 플러그 랩(plug wrap), 티핑 종이(tipping paper) 또는 시가렛 종이에 관한 것이다.
본 개시내용에 따르면, "비-가연성" 에어로졸 제공 시스템은 에어로졸 제공 시스템(또는 그 구성요소)의 구성성분인 에어로졸 생성 재료가 사용자에게로의 적어도 하나의 물질의 전달을 용이하게 하기 위해 연소되거나 또는 태워지지 않는 것이다.
일부 구현예들에서, 전달 시스템은 비-가연성 에어로졸 제공 시스템, 이를테면, 동력 비-가연성 에어로졸 제공 시스템이다.
일부 구현예들에서, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템은, 베이핑 디바이스 또는 전자 니코틴 전달 시스템(END)으로서 또한 알려진 전자 시가렛이지만, 에어로졸화 가능한 재료에 니코틴이 존재하는 것은 필수 조건이 아니라는 점이 유의된다.
일부 구현예들에서, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템은 비연소식 가열 시스템으로도 알려진 에어로졸 생성 재료 가열 시스템이다. 이러한 시스템의 예는 담배 가열 시스템이다.
일부 구현예들에서, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템은 에어로졸 생성 재료들의 조합을 사용하여 에어로졸을 생성하기 위한 하이브리드 시스템이며, 이들 중 하나 또는 복수의 재료가 가열될 수 있다. 각각의 에어로졸 생성 재료들은, 예컨대, 고체, 액체 또는 겔의 형태일 수 있고, 니코틴을 함유하거나 함유하지 않을 수 있다. 일부 구현예들에서, 하이브리드 시스템은 액체 또는 겔 에어로졸 생성 재료 및 고체 에어로졸 생성 재료를 포함한다. 고체 에어로졸 생성 재료는, 예컨대, 담배 또는 비-담배 제품을 포함할 수 있다.
전형적으로, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템은 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스 및 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스와 함께 사용하기 위한 소모품을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 본 개시내용은 에어로졸 생성 재료를 포함하고 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스들과 함께 사용되도록 구성된 소모품들에 관한 것이다. 이러한 소모품들은 때때로 본 개시내용 전반에 걸쳐 물품들로 지칭될 수 있다.
일부 구현예들에서, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템, 이를테면 이의 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스는 전원 및 제어기를 포함할 수 있다. 전원은 전기 전원(electric power source) 또는 발열 전원(exothermic power source)일 수 있다. 일부 구현예들에서, 발열 전원은, 열 형태의 전력을 발열 전원에 근접한 에어로졸 생성 재료 또는 열 전달 재료에 분배하기 위해 에너지를 공급받을 수 있는 탄소 기재를 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템은 소모품을 수용하기 위한 영역, 에어로졸 생성기, 에어로졸 생성 영역, 하우징, 마우스피스, 필터 및/또는 에어로졸-개질제를 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 가연성 에어로졸 제공 디바이스와 함께 사용하기 위한 소모품은 에어로졸 생성 재료, 에어로졸 생성 재료 저장 영역, 에어로졸 생성 재료 전달 구성요소, 에어로졸 생성기, 에어로졸 생성 영역, 하우징, 랩퍼, 필터, 마우스피스 및/또는 에어로졸 개질제를 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 전달될 물질은 에어로졸 생성 재료 또는 에어로졸화되도록 의도되지 않은 재료일 수 있다. 적절한 경우, 어느 재료든 하나 이상의 활성 성분들, 하나 이상의 향미들, 하나 이상의 에어로졸 형성제, 및/또는 하나 이상의 다른 기능성 재료들을 포함할 수 있다.
본원에서 개시된 바와 같이, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템은 에어로졸 생성 재료를 포함할 수 있다. 이는 도 2 및 도 3에서 예시된다.
도 2는 에어로졸 전달 시스템에서 사용하기 위한 소모품 또는 물품(1)의 측단면도이다. 물품(1)은 마우스피스 세그먼트(2) 및 에어로졸 생성 세그먼트(3)를 포함한다.
에어로졸 생성 세그먼트(3)는 원통형 로드의 형태이며, 에어로졸 생성 재료(4)를 포함한다. 에어로졸 생성 재료는 본원에서 논의된 재료들 중 임의의 재료일 수 있다.
위에서는 막대 형태로 설명되었지만, 에어로졸 생성 세그먼트(3)는 다른 형태들, 예컨대 물건 내의 플러그, 파우치 또는 재료 패킷으로 제공될 수 있다.
예시된 구현예에서, 마우스피스 세그먼트(2)는 재료의 바디(5), 이를테면 섬유질 또는 필라멘트 토우를 포함한다.
로드-형상 소모품(1)은 마우스피스 세그먼트(2) 및 에어로졸 생성 세그먼트(3)를 에워싸는 래퍼(6), 이를테면 종이 래퍼를 더 포함한다.
도 3은 본원에서 설명된 바와 같이, 에어로졸 생성 매체/재료, 이를테면 소모품(110)의 에어로졸 생성 재료로부터 에어로졸을 생성하기 위한 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스(100)의 예를 도시한다. 개괄적으로 보면, 디바이스(100)는, 디바이스(100)의 사용자에 의해 흡입되는 에어로졸 또는 다른 흡입 가능한 매체를 생성하기 위해, 에어로졸 생성 매체를 포함하는 교체 가능한 물품(110), 예컨대, 도 2에 예시된 바와 같은 또는 본원의 다른 곳에서 설명된 바와 같은 물품(1)을 가열하는 데 사용될 수 있다. 디바이스(100) 및 교체 가능한 물품(110)은 함께 시스템을 형성한다.
디바이스(100)는, 디바이스(100)의 다양한 구성요소들을 둘러싸고 하우징하는 (외측 커버 형태의) 하우징(102)을 포함한다. 디바이스(100)는 일 단부에 개구(104)를 가지며, 그 개구(104)를 통해, 가열 조립체에 의한 가열을 위해 물품(110)이 삽입될 수 있다. 사용 시, 물품(110)은 가열기 조립체의 하나 이상의 구성요소들에 의해 가열될 수 있는 가열 조립체 내로 완전히 또는 부분적으로 삽입될 수 있다.
이 예의 디바이스(100)는 제1 단부 부재(106)를 포함하며, 이는 덮개(108)를 포함하고, 덮개(108)는 물품(110)이 적소에 없을 때 개구(104)를 폐쇄하기 위해 제1 단부 부재(106)에 대해 이동할 수 있다. 도 3에서, 덮개(108)는 개방 구성으로 도시되지만, 덮개(108)는 폐쇄 구성으로 이동할 수 있다. 예컨대, 사용자는 덮개(108)가 화살표 "B"의 방향으로 슬라이딩하게 할 수 있다.
디바이스(100)는 또한, 눌려질 때 디바이스(100)를 동작시키는 사용자-조작가능 제어 요소(112), 이를테면 버튼 또는 스위치를 포함할 수 있다. 예컨대, 사용자는 스위치(112)를 조작함으로써 디바이스(100)를 턴 온(turn on)시킬 수 있다.
디바이스(100)는 또한, 디바이스(100)의 배터리를 충전하기 위한 케이블을 수용할 수 있는, 전기적 구성요소, 이를테면 소켓/포트(114)를 포함할 수 있다. 예컨대, 소켓(114)은 충전 포트, 이를테면, USB 충전 포트일 수 있다.
일부 구현예들에서, 소모품(110)은 에어로졸 개질제를 포함할 수 있다. 에어로졸 개질제는, 예컨대, 에어로졸의 미각, 향미, 산도 또는 다른 특성을 변화시킴으로써 생성된 에어로졸을 개질시키도록 구성된, 전형적으로 에어로졸 생성 영역의 하류에 위치한 물질이다. 에어로졸 개질제는 에어로졸 개질제를 선택적으로 방출하도록 동작 가능한 에어로졸 개질제 방출 구성요소에 제공될 수 있다.
에어로졸 개질제는, 예컨대, 첨가제 또는 흡수제일 수 있다. 에어로졸-개질제는, 예컨대, 향미제, 착색제, 물, 및 탄소 흡착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 에어로졸-개질제는, 예컨대, 고체, 액체, 또는 겔일 수 있다. 에어로졸 개질제는 분말, 쓰레드 또는 과립 형태일 수 있다. 에어로졸 개질제는 여과 재료를 함유하지 않을 수 있다.
일부 구현예들에서, 디바이스는 또한 에어로졸 생성기를 포함할 수 있다. 에어로졸 생성기는 에어로졸 생성 재료로부터 에어로졸이 생성되게 하도록 구성된 장치이다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 생성기는 에어로졸 생성 재료로부터 하나 이상의 휘발물질들을 방출하여 에어로졸을 형성하도록 에어로졸 생성 재료에 열 에너지를 가하도록 구성된 가열기이다. 일부 구현예들에서, 에어로졸 생성기는 에어로졸이 가열 없이 에어로졸 생성 재료로부터 생성되게 하도록 구성된다. 예컨대, 에어로졸 생성기는 에어로졸 생성 재료에 진동, 증가된 압력, 또는 정전기 에너지 중 하나 이상을 가하도록 구성될 수 있다.
실시예들
실시예 1
2개의 에어로졸 생성 재료들을 제조하였다. 각각의 재료를, 적어도 하나의 결합제(CMC 및 선택적으로는 구아) 및 에어로졸 형성제를 포함하는 제1 조성물("액체상")을 형성하고, 담배 재료, 충전제 및 제2 결합제(CMC)를 포함하는 제2 조성물("건조상")을 형성하고, 제1 조성물과 제2 조성물을 조합하여 제1 조성물과 제2 조성물의 도우형 혼합물을 형성함으로써 제조하였다. 이어서, 에어로졸 생성 재료의 시트들을 형성하기 위해 혼합물을 압출시키고 100℃ 미만에서 건조시켰다. 2개의 재료들의 파열 강도들을 측정하고 비교하였다. 파열 강도는 교정된 텍스처 분석기(50 kg 로드 셀, 20 mm 프로브 높이 교정, 1 g 접촉력) 및 스테이블 마이크로 시스템즈(Stable Micro Systems)에 의해 제조된 Exponent 소프트웨어를 사용하여 측정하였다. 5 mm 스테인리스 강 볼 프로브를 사용하여 에어로졸화 가능한 재료의 3 ㎠ 시트를 사용하여 파열 강도를 결정하였다. 각각의 재료의 조성 및 각각의 재료의 파열 강도가 표 1에 제공된다.
표 1
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 조성물에서 2% CMC 및 제2 조성물에서 3% CMC(제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물에서 총 5%의 CMC)를 사용하는 것은 적어도 150 g의 파열 강도를 갖는 에어로졸 생성 재료(에어로졸 생성 재료 2)를 제공하였다. 또한, 본 발명자들은, 이것이 장비 또는 기계류에 대한 어떠한 상당한 어려움 없이 프로세싱되었고, 파열 강도가 비-가연성 에어로졸 제공 시스템에서 사용하기 위한 물품에서의 추가적인 사용에 적합하다는 것을 발견하였다.
실시예 2
도 4는 실시예 1의 에어로졸 생성 재료 2를 제조하기 위한 방법을 사용하여 형성된 3개의 예시적인 에어로졸 생성 재료들에서, 휘발성 화합물들인 니코틴(파선 패턴으로 "nic 델타"로 표지됨) 및 글리세롤(점선 패턴으로 "글리세롤 델타"로 표지됨)의 손실을 도시하는 그래프이다. 도우형 혼합물로부터 최종 제품까지의 글리세롤 및 니코틴의 양의 변화를 가스 크로마토그래피(GC)에 의해 측정하였다. 함수율을 포함하는 총 휘발성물질 함량의 변화를, 샘플이 환기되는 고온 공기 오븐에서 정확히 3 시간 동안 110℃로 조절된 온도로 건조될 때의 중량 손실 퍼센트로서 측정하였다.
합하여 0-2%의 니코틴과 글리세롤의 손실만 있었다. 부가적으로, 단지 약 16%의 물 손실이 있었다. 이는, 원하지 않는 물만을 제거하고, 휘발성 화합물들인 니코틴 및 글리세롤의 손실을 최소화하는, 효율적이고 타깃된 건조 공정을 보여준다. 니코틴은 본원에서 설명되는 활성 물질의 예이고, 글리세롤은 본원에서 설명되는 바와 같은 에어로졸 형성제의 예이다.
실시예 3
이 실시예에서는, 밴드캐스팅 방법을 통해 생산된 에어로졸 생성 재료의 물리적 특성들을 본 발명의 방법을 통해 생산된 에어로졸 생성 재료의 물리적 특성들과 비교하였다.
표 2
본원에서 설명된 다양한 구현예들은 청구된 특징들을 이해하고 교시하는 것을 돕기 위해 단지 제시된다. 이러한 구현예들은 구현예들의 대표적인 샘플로서만 제공되며, 총망라하고 그리고/또는 배타적인 것은 아니다. 본원에 설명된 이점들, 구현예들, 예들, 기능들, 특징들, 구조들 및/또는 다른 양태들은 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 범위에 대한 제한들 또는 청구항들의 균등물들에 대한 제한들로 간주되지 않아야 하며, 청구된 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 구현예들이 활용될 수 있고 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 다양한 구현예들은 본원에서 구체적으로 설명된 것들 이외의 다른 개시된 요소들, 구성요소들, 특징들, 부품들, 단계들, 수단들 등의 적절한 조합들을 적합하게 포함하거나, 이들로 구성되거나, 또는 이들을 필수적 요소로 하여 구성될 수 있다. 또한, 본 개시내용은 현재 청구되지 않았지만 장래에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.
Claims (26)
- 에어로졸 생성 재료를 제조하기 위한 방법으로서,
제1 결합제 및 에어로졸 형성제를 포함하는 제1 조성물을 형성하는 단계;
담배 재료, 충전제 및 선택적으로 제2 결합제를 포함하는 제2 조성물을 형성하는 단계;
상기 제1 조성물과 상기 제2 조성물의 혼합물을 형성하기 위해 상기 제1 조성물과 상기 제2 조성물을 조합하는 단계 ― 상기 혼합물은 상기 혼합물의 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 총량으로 상기 제1 결합제, 상기 제2 결합제 및 상기 충전제를 포함함 ―; 및
상기 에어로졸 생성 재료를 형성하기 위해 상기 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물을 프로세싱하는 단계가 에어로졸 생성 재료의 시트를 형성하기 위해 상기 혼합물을 압출하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제2항에 있어서, 방법이 에어로졸 생성 재료의 시트를 건조시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물이 약 20 wt% 초과의 휘발성물질 함량을 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 에어로졸 생성 재료가 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 휘발성물질 함량보다 낮은 휘발성물질 함량을 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 에어로졸 생성 재료가 약 20 wt% 미만의 휘발성물질 함량을 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 담배 재료가 미립자 담배를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 담배 재료가 160 내지 450 ㎛의 입자 크기 분포(D90)를 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 결합제와 제2 결합제가 동일하거나 상이한, 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 결합제 대 제2 결합제의 비율이 1:1 내지 약 1:10인, 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물이 상기 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 2 중량% 초과의 양으로 결합제를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물이 상기 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 5 중량% 내지 15 중량%의 총량으로 제1 결합제, 제2 결합제 및 충전제를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 조성물은 액체상으로 존재하고 상기 제2 조성물은 고체상으로 존재하는, 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물이 상기 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물의 약 2 중량% 초과의 양으로 충전제를 포함하는, 방법.
- 제2항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 방법이 에어로졸 생성 재료의 스트립들을 형성하기 위해 시트를 파쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제3항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 건조가 약 100℃ 미만의 온도에서 수행되는, 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물이 상기 제1 조성물 및 상기 제2 조성물을 균질화시킴으로써 형성되는, 방법.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된, 에어로졸 생성 재료.
- 제18항에 있어서, 에어로졸 생성 재료가 시트 또는 파쇄된 시트의 형태인, 에어로졸 생성 재료.
- 제19항에 있어서, 시트 또는 파쇄된 시트가 적어도 150 g의 파열 강도를 갖는, 에어로졸 생성 재료.
- 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 시트 또는 파쇄된 시트가 약 170 g/㎡ 내지 약 240 g/㎡의 면적 밀도를 갖는, 에어로졸 생성 재료.
- 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 시트 또는 파쇄된 시트가 약 4 N/15mm 내지 약 20 N/15mm의 인장 강도를 갖는, 에어로졸 생성 재료.
- 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 에어로졸 생성 재료가, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물에 포함된 글리세롤 및/또는 니코틴의 양보다 0 중량% 내지 5 중량% 더 적은 양의 글리세롤 및/또는 니코틴을 포함하는, 에어로졸 생성 재료.
- 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 생성 재료를 포함하는, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템에서 사용하기 위한 물품.
- 제24항에 따른 물품을 포함하는, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템.
- 비-가연성 에어로졸 제공 시스템에서 사용하기 위한 물품에서의, 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 생성 재료의 용도.
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