KR20230097636A - 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐 - Google Patents

담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐 Download PDF

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KR20230097636A
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Abstract

본 발명은, 향기 성분을 담지하고 있는 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐, 이를 포함하는 담배 필터 및 흡연 물품을 제공한다.

Description

담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐{An amphiphilic polymer capsule for cigarette filters}
본 발명은 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐, 이를 포함하는 담배 필터 및 흡연 물품에 관한 것이다.
일반적으로 담배는 쌍떡잎 식물목 가지과의 여러해살이풀을 말하지만, 최근에는 담배의 잎을 궐련지로 싸고 일측에 필터부가 구성되어 흡연을 목적으로 제조된 제품을 통칭하기도 한다. 이러한 담배는 전세계적으로 수천 종에 이르며, 다양한 모양이나 형태로 출시되고 있다.
담배는 기호품 중의 하나로서, 흡연을 통해 발생되는 담배연기는 담배 필터를 통과하여 입으로 전달되는 주류연과 필터를 통과하지 않고 대기 중으로 발생되는 부류연으로 구분될 수 있다. 궐련 및 전자 담배에서 발생하는 이러한 연기는 고객들의 니즈를 만족시키기 위해 다양한 향기 성분을 이용하여 캡슐 형태로 필터부에 장착되고, 힘을 통해 파쇄 형태로 향기를 전달시키는 방법을 사용하고 있다.
그러나, 기존 캡슐은 향기 성분을 전달하는 1차적인 목적으로만 사용되고 있으며, 캡슐 파쇄 시, 캡슐의 단단함(높은 경도)으로 인하여, 한 번에 파쇄가 되지 않고, 파쇄되더라도 이로 인해 필터부가 쉽게 손상되거나, 흡연자의 손가락에 향기 성분이 과다하게 묻게 되는 단점을 가지고 있다.
이에, 상기와 같은 기존 기술의 문제점 및/또는 한계점을 극복하기 위하여, 본 발명은, 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐, 이를 포함하는 담배 필터 및 흡연 물품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 향기 성분을 담지하고 있는 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐에 있어서,
상기 양친매성 고분자는 친수성-소수성 고분자로 구성되는 것을 특징으로 하는, 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐을 제공한다.
일 측에 따르면, 향기 성분을 담지하고 있는 양친매성 고분자 캡슐을 포함하는, 담배 필터에 있어서,
상기 양친매성 고분자는 친수성-소수성 고분자로 구성되며,
상기 친수성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)이고,
상기 소수성 고분자는 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol; PPG) 또는 폴리카프로락톤(Poly(ε-caprolactone); PCL)인 것을 특징으로 하는, 담배 필터를 제공한다.
또 다른 측면에 따르면, 담배 매질부, 담배 필터부 및 래퍼를 포함하는 흡연 물품에 있어서,
상기 담배 필터부는 향기 성분을 담지하고 있는 양친매성 고분자 캡슐을 포함하며,
상기 양친매성 고분자는 친수성-소수성 고분자로 구성되며,
상기 친수성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)이고,
상기 소수성 고분자는 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol; PPG) 또는 폴리카프로락톤(Poly(ε-caprolactone); PCL)인 것을 특징으로 하는, 흡연 물품을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른, 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐을 이용하는 경우, 기존 흡연 물품에 사용되는 캡슐의 단단함으로 인해 한 번에 파쇄가 되지 않는 어려움과, 필터부가 쉽게 손상된다는 단점, 그리고 향기 성분이 흡연자의 손가락에 과다하게 묻게 되는 단점을 극복할 수 있으며, 양친매성 고분자 캡슐에 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol; PPG) 등이 첨가됨으로써, 기존의 향 전달 목적 뿐만 아니라, 무화량을 증진시켜 사용자로 하여금 흡연 충족감을 향상시킬 수 있으며, 겔(gel) 형태의 캡슐로 형성되기 때문에 흡연 물품용 필터부가 쉽게 손상되지 않는다는 장점을 가진다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 PEG-PPG 양친매성 고분자 캡슐을 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡연 물품의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
명세서 전체에서 '흡연 물품'은 담배(궐련), 시가 등과 같이, 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물건을 의미할 수 있다. 흡연 물품은 에어로졸 생성 물질 또는 에어로졸 형성 기질을 포함할 수 있다. 또한, 흡연 물품은 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 흡연 물질은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 명세서 전체에서 '상류' 또는 '상류 방향' 은 흡연 물품(100)을 흡연하는 사용자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, '하류' 또는 '하류 방향'은 흡연 물품(100)을 흡연하는 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미한다. 예를 들어, 도 2 에 도시된 흡연 물품(100)에 있어서, 담배 매질부(120)는 흡연 물품용 필터(110)의 상류 또는 상류 방향에 위치한다.
나아가, 본 명세서에서는 흡연 물품(100)의 연소형 궐련인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 흡연 물품(100)은 전자 담배 기기 등의 에어로졸 생성 장치(미도시)와 함께 사용되는 가열식 궐련 등에 해당할 수도 있다.
본 발명에 있어서의 '에어로졸 생성 시스템'은 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 생성 기재를 이용하여 에어로졸을 생성시키는 장치를 의미할 수 있다. 에어로졸 생성 시스템은 직접적 연소가 아닌 전기에너지로 간접 가열하는 비연소식 담배 물품으로서, 비연소식 담배 물품에는 가열식과 비가열식 담배 물품이 존재하며, 본 발명의 경우 가열식 담배에 사용되는 것이 바람직하다. 가열식 담배 물품의 경우, 전기에너지를 통해 가열된 주위의 공기를 빨아들여 에어로졸을 발생시키고, 이러한 에어로졸이 사용자에게 흡입된 후 방출되는 방식에 의해 흡연이 이루어지도록 하는 물품일 수 있으며. 예를 들어, 액상 카트리지와 궐련을 함께 이용하는 하이브리드형 에어로졸 생성 장치를 포함할 수 있으며, 이외에도 다양한 유형의 에어로졸 생성 장치가 더 포함될 수 있어, 본 개시의 범위가 상기 예시에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 향기 성분을 담지하고 있는 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐에 있어서,
상기 양친매성 고분자는 친수성-소수성 고분자로 구성되는 것을 특징으로 하는, 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐을 구성하는 고분자는, 친수성 및 소수성 고분자가 일렬로 연결된 고분자에 해당할 수 있으며, 상기 친수성 고분자의 예로서, 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene Glycol; PEG) 등을 들 수 있고, 상기 소수성 고분자로는, 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene Glycol; PPG) 또는 폴리카프로락톤(Poly(ε-caprolactone); PCL) 등을 들 수 있다.
특히, 상기 폴리프로필렌글리콜은 흡연시 무화량에 영향을 미치는 프로필렌글리콜(Propylene Glycol)의 고분자 형태에 해당하는 것으로서, 상기 폴리프로필렌글리콜을, 향기 성분을 담지하는 캡슐의 소수성 고분자로 사용하는 경우에는, 향기 성분의 이행과 더불어, 흡연시 무화량을 증대시킬 수 있다는 장점이 있어 바람직하다.
한편, 상기 친수성-소수성 형태의 양친매성 고분자의 분자량은 Mn 1,000 ~ 15,000 에 해당할 수 있다.
또한, 이러한 친수성-소수성 고분자는 그 특성상, 향기 성분을 코어에 배치하고, 상기 향기 성분을 고분자들이 둘러싸는 마이셀(micelle) 구조를 형성할 수 있다.
이러한 구형의 마이셀 구조를 형성함으로써, 양친매성 고분자 캡슐이 높은 경도를 가지지 않고서도, 향기 성분을 쉽게 담지할 수 있다는 효과를 가질 수 있으며, 이는 결과적으로 흡연자의 손가락으로 캡슐을 파괴하거나, 손가락에 향기 성분이 과다하게 묻는 등의 불편함 없이, 흡연시 효과적으로 향기 성분을 이행시킬 수 있다는 장점이 있다.
상기 마이셀 구조를 나타내는 친수성-소수성 고분자의 크기는 DLS(Dynamic light scattering)를 통해 측정시, 약 50 nm ~ 1㎛ 의 직경 사이즈를 가지며, 마이셀 구조에 담지되는 향기 성분의 양이나, PEG-PPG의 분자량에 따라, 달라질 수 있다.
아울러, 상기 고분자 캡슐의 고분자에 담지되는 향기 성분의 종류로는, 민트, 초콜렛, 코코아, 커피, 감초, 고수, 바닐린, 에틸 바닐린, 말톨, 에틸 말톨, 유칼립톨, 초산(Acetic acid), 호흡 프레쉬너(breath freshener) 향, 베르가모트 오일, 로즈마리, 제라늄 오일, 레몬 오일, 오렌지 오일, 라임 오일, 자몽 오일, 민트 오일, 생강 오일, 이소감미제(isosweet) 및 과일향 성분으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으며, 상기 나열된 종류에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 향기 성분을 담지하고 있는 양친매성 고분자 캡슐을 포함하는, 담배 필터에 있어서,
상기 양친매성 고분자는 친수성-소수성 고분자로 구성되며,
상기 친수성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)이고,
상기 소수성 고분자는 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol; PPG) 또는 폴리카프로락톤(Poly(ε-caprolactone); PCL)인 것을 특징으로 하는, 담배 필터를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 담배 필터는, 기존에 사용되는 셀룰로오스 아세테이트 필터, 종이 필터 또는 고분자 물질로 이루어진 필터 등에 해당할 수 있으며, 양친매성 고분자 캡슐이 첨가될 수 있는 필터에 해당하면, 상기 나열된 필터의 종류에 한정되지 않는다.
나아가, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 담배 매질부, 담배 필터부 및 래퍼를 포함하는 흡연 물품에 있어서,
상기 담배 필터부는 향기 성분을 담지하고 있는 양친매성 고분자 캡슐을 포함하며,
상기 양친매성 고분자는 친수성-소수성 고분자로 구성되며,
상기 친수성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)이고,
상기 소수성 고분자는 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol; PPG) 또는 폴리카프로락톤(Poly(ε-caprolactone); PCL)인 것을 특징으로 하는, 흡연 물품을 제공한다.
상기 흡연 물품의 담배 매질부는 통상적으로 잎담배와 같이 니코틴을 포함하는 담배 물질을 포함하며, 바인더나 기타 첨가제 등과 같은 부형제를 추가적으로 포함할 수 있고, 일 예로서, 본 발명의 담배 매질부에 포함되는 담배 매질은 담배 물질 및 부형제 등을 포함하는 과립의 형태로 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서 담배 물질은 에어로졸 발생 기재를 형성하는 물질로, 담배 잎 조각, 담배 줄기, 담배 처리 중 발생된 담배 분진 및/또는 담배 잎의 엽편 스트립일 수 있다. 담배 잎은 황색종, 버어리종, 오리엔트 종, 시가엽 및 토스트 중 선택된 적어도 하나 이상 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 흡연 물품의 담배 필터부는 하나의 세그먼트로 이루어지거나, 제1필터부, 제2필터부 등과 같이, 복수의 세그먼트로 분획될 수 있다. 복수의 세그먼트로 분획되어 이루어지는 경우에는, 향기 성분을 담지하고 있는 양친매성 고분자 캡슐이 상기 복수의 세그먼트(필터부) 중 적어도 하나에 포함되는 것일 수 있다.
또한, 상기 흡연 물품을 구성하는 상기 래퍼는 일반적인 필터 권지로 제작될 수 있으며, 담배 매질부와 필터를 결합하는 팁핑 래퍼에는, 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출될 수 있도록, 선택적으로 둘레 방향을 따라 하나 이상의 천공이 형성되어 있을 수 있고, 이를 통해, 궐련의 공기 희석율을 구현하고, 주류연 성분의 이행량을 조절할 수 있다는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 담배 필터 및/또는 흡연 물품은, 기존 궐련형 담배로 활용될 수도 있고, 에어로졸 생성 시스템과 같이 전자 담배에도 활용될 수 있다.
- 실시예 : PEG-PPG 고분자 캡슐의 제조 방법
고분자 캡슐(polymeric micelle)을 만드는 과정은 나노입자가 분산될 용매의 변화를 통해, 입자의 상을 변화시키며 합성하는 'Phase transition method'를 사용하여 제조하며, 구체적인 제조 방법은 이하와 같다:
1) 시린지 펌프(Syringe pump)를 이용하며, 열처리를 통해 수분을 제거한 둥근 바닥 플라스크에 PEG-PPG와 다양한 향기 성분, 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran; THF), Decane을 혼합하여 첨가한다.
2) 둥근 바닥 플라스크 내에 있는 용액이 무색으로 변할 때까지 40℃ 조건 하에서 교반시킨다.
3) 시린지 펌프를 이용하여 탈이온수(Deionized water)를 500㎍/min 의 속도로 가하여 콜로이드 용액을 만든다.
4) 용액 내에 존재하는 THF를 제거하기 위하여 Evaporation 과정을 실시한 후, 시린지 필터(Syringe filter) PVDF membrane 450nm 를 사용하여, 합성 용액 내에 불순물을 제거하고, 최종적으로 PEG-PPG 고분자 캡슐을 수득한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100 : 흡연 물품
110 : 흡연 물품용 필터
112 : 제1세그먼트(담배 필터부)
112a : 제1 래퍼
112C : 양친매성 고분자 캡슐
114 : 제2세그먼트(담배 필터부)
114a : 제2 래퍼
116 : 결합 래퍼
120 : 담배 매질부
120a : 담배 매질부 래퍼
130 : 팁핑 래퍼

Claims (11)

  1. 향기 성분을 담지하고 있는 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐에 있어서,
    상기 양친매성 고분자는 친수성-소수성 고분자로 구성되는 것을 특징으로 하는, 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 친수성-소수성 고분자의 분자량은 Mn 1,000 ~ 15,000 인 것을 특징으로 하는, 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)인 것을 특징으로 하는, 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소수성 고분자는 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol; PPG) 또는 폴리카프로락톤(Poly(ε-caprolactone); PCL)인 것을 특징으로 하는, 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 향기 성분을 코어로 하고, 상기 양친매성 고분자가 향기 성분을 둘러싸는 마이셀(micelle) 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는, 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 향기 성분은 민트, 초콜렛, 코코아, 커피, 감초, 고수, 바닐린, 에틸 바닐린, 말톨, 에틸 말톨, 유칼립톨, 초산(Acetic acid), 호흡 프레쉬너(breath freshener) 향, 베르가모트 오일, 로즈마리, 제라늄 오일, 레몬 오일, 오렌지 오일, 라임 오일, 자몽 오일, 민트 오일, 생강 오일, 이소감미제(isosweet) 및 과일향 성분으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 담배 필터용 양친매성 고분자 캡슐.
  7. 향기 성분을 담지하고 있는 양친매성 고분자 캡슐을 포함하는, 담배 필터에 있어서,
    상기 양친매성 고분자는 친수성-소수성 고분자로 구성되며,
    상기 친수성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)이고,
    상기 소수성 고분자는 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol; PPG) 또는 폴리카프로락톤(Poly(ε-caprolactone); PCL)인 것을 특징으로 하는, 담배 필터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 담배 필터는 셀룰로오스 아세테이트 필터, 종이 필터 또는 고분자 물질로 이루어진 필터인 것을 특징으로 하는, 담배 필터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 향기 성분을 코어로 하고, 상기 양친매성 고분자가 향기 성분을 둘러싸는 마이셀 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는, 담배 필터.
  10. 담배 매질부, 담배 필터부 및 래퍼를 포함하는 흡연 물품에 있어서,
    상기 담배 필터부는 향기 성분을 담지하고 있는 양친매성 고분자 캡슐을 포함하며,
    상기 양친매성 고분자는 친수성-소수성 고분자로 구성되며,
    상기 친수성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)이고,
    상기 소수성 고분자는 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol; PPG) 또는 폴리카프로락톤(Poly(ε-caprolactone); PCL)인 것을 특징으로 하는, 흡연 물품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 담배 필터부는 복수의 세그먼트로 분획되며,
    상기 복수의 세그먼트 중 적어도 하나는, 향기 성분을 담지하고 있는 상기 양친매성 고분자 캡슐을 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품.
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