KR20230102715A - 산소 차단층으로 코팅된 열원 입자인 복합 입자를 포함하는 에어로졸 발생 물품 - Google Patents
산소 차단층으로 코팅된 열원 입자인 복합 입자를 포함하는 에어로졸 발생 물품 Download PDFInfo
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Abstract
필터부, 에어로졸 발생부 및 배리어부를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 제공된다. 상기 에어로졸 발생부는 상기 필터부의 상류에 위치하고, 복합 입자 및 에어로졸 발생 입자가 충전된다. 상기 배리어부는 상기 에어로졸 발생부의 상류 말단에서 복합 입자 및 에어로졸 발생 입자의 유출을 방지한다. 상기 복합 입자는 산소 차단층으로 코팅된 열원 입자이다. 상기 열원 입자는 산소 차단층이 코팅된 상태로 공급됨에 따라 사용자가 사용하기 전에는 발열 반응이 진행되지 않으며, 사용 시 사용자가 산소 차단층을 간단하게 제거함으로써 사용자가 원하는 시점에 발열 반응을 개시할 수 있다. 상기 에어로졸 발생 물품은 열원 입자를 통해 발생한 열로 에어로졸을 발생시킬 수 있어 비연소식으로 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
Description
본 발명은 산소 차단층으로 코팅된 열원 입자인 복합 입자를 포함하는 에어로졸 발생 물품에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 상기 복합 입자의 산소 차단층을 제거하여 열원 입자를 통해 발생한 열로 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생 물품에 관한 것이다.
근래에 궐련과 같은 일반적인 에어로졸 발생 물품의 단점을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 발생 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성되는 비연소형 에어로졸 발생 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 이러한 비연소형 에어로졸 발생 물품은 최근에 대두되고 있는 기업의 ESG 경영과 관련하여, 비연소형으로 인해 연소에 의한 탄소 오염원(CO, CO2 등)을 감소시킬 수 있기 때문에, 환경에 주는 영향을 감소시킬 수 있다.
해당 기술분야에서는 비연소형 에어로졸 발생 물품에 대한 다양한 제품들이 개발되고 있지만, 에어로졸 발생 물질에 효과적으로 열을 전달시켜 에어로졸 발생 효율을 높이면서도 물품의 구성을 단순화할 수 있는 제품에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있으며, 본 발명자는 이에 대한 지속적인 연구 끝에 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 에어로졸 발생 물질과 함께 열원 입자를 포함하여 연소를 시키지 않고도 에어로졸을 발생시킬 수 있는 에어로졸 발생 물품을 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면,
본 발명은 필터부, 상기 필터부의 상류에 위치하고, 복합 입자 및 에어로졸 발생 입자가 충전된 에어로졸 발생부, 및 상기 에어로졸 발생부의 상류 말단에서 복합 입자 및 에어로졸 발생 입자의 유출을 방지하는 배리어부를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 복합 입자는 산소 차단층으로 코팅된 열원 입자이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 산소 차단층은 폴리비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체, 아크릴계 화합물, 우레탄계 화합물, 실리콘계 화합물, 에폭시계 화합물, 셀룰로오스계 화합물, 무기물 또는 이의 조합을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 열원 입자는 철 성분을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 에어로졸 발생 입자는 담배 분말 및 pH 조절제를 포함하고, 7 내지 10의 pH를 가진다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 복합 입자는 0.1mm 내지 2mm의 입도를 가진다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 에어로졸 발생 입자는 0.1mm 내지 2mm의 입도를 가진다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 산소 차단층은 0.1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가진다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 에어로졸 발생부는 50 부피% 내지 70 부피%가 복합 입자 및 에어로졸 발생 입자로 충전된다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 필터부는 에어로졸 발생부로 공기를 공급할 수 있도록 에어로졸 발생 물품의 길이 방향으로 형성된 관통홀을 포함하고, 상기 관통홀은 에어로졸 발생부의 복합 입자 및 에어로졸 발생 입자가 유출되지 않는 수직 단면 형상을 가진다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은 하나 이상의 복합 입자를 별도로 파쇄할 수 있는 입자 파쇄부를 더 포함한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 입자 파쇄부는 하나 이상의 복합 입자를 고정시키고, 파쇄된 복합 입자가 에어로졸 발생부로 이동할 수 있도록 에어로졸 발생 물품의 길이 방향으로 형성된 관통홀을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 입자 파쇄부는 필터부와 에어로졸 발생부 사이에 위치한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 필터부는 에어로졸 발생부로 공기를 공급할 수 있도록 에어로졸 발생 물품의 길이 방향으로 형성된 관통홀을 포함하고, 상기 관통홀은 입자 파쇄부에서 파쇄된 복합 입자가 유출되지 않도록 관통홀의 상류 말단은 다공성 막으로 막혀 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생부에 에어로졸 발생 입자와 함께 열원 입자를 포함함으로써 비연소식으로 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
상기 열원 입자는 산소 차단층이 코팅된 상태로 공급됨에 따라 사용자가 사용하기 전에는 발열 반응이 진행되지 않으며, 사용 시 사용자가 산소 차단층을 간단하게 제거함으로써 사용자가 원하는 시점에 발열 반응을 개시할 수 있다.
상기 에어로졸 발생부에 충전되는 에어로졸 발생 입자는 저온에서도 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물질을 사용함으로써 에어로졸 발생 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따라 필터부, 에어로졸 발생부 및 배리어부를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따라 열원 입자가 산소 차단층으로 코팅된 복합 입자를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따라 필터부, 입자 파쇄부, 에어로졸 발생부 및 배리어부를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따라 관통홀이 형성된 입자 파쇄부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따라 관통홀이 형성된 필터부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따라 열원 입자가 산소 차단층으로 코팅된 복합 입자를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따라 필터부, 입자 파쇄부, 에어로졸 발생부 및 배리어부를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따라 관통홀이 형성된 입자 파쇄부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따라 관통홀이 형성된 필터부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 구체예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 구체예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 구체예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 구체예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 구체예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 구체예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 구체예에 기재한 설명은 다른 구체예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서, 용어 “에어로졸 발생 물품”은 담배(궐련), 시가 등과 같이, 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물건을 의미한다. 상기 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 물질을 포함할 수 있고, 본 발명의 일 구체예에서는 에어로졸 발생 물질이 입자 형태로 제공될 수 있어, 에어로졸 발생 물질은 에어로졸 발생 입자로도 표현된다. 상기 에어로졸 발생 물품은 각각의 기능성을 가진 몇 개의 세그먼트를 포함할 수 있다. 일반적으로 에어로졸 발생 물품은 직접적으로 불을 붙여 사용하는 연소식 에어로졸 발생 물품뿐만 아니라 직접적으로 불을 붙이지 않고 온도를 높여 사용하는 가열식(또는 비연소식) 에어로졸 발생 물품 등이 있다. 본 발명의 일 구체예에서는 에어로졸 발생 입자와 함께 공급되는 열원 입자를 통해 가열되는 가열식 에어로졸 발생 물품이 바람직하게 적용될 수 있다.
본 명세서에서, 용어 “상류” 및 “하류”는 사용자가 에어로졸 발생 물품을 사용하여 공기를 흡인하는 방향을 기준으로 하여, 에어로졸 발생 물품을 구성하는 세그먼트들의 상대적인 위치를 나타내기 위해 사용된 용어이다. 에어로졸 발생 물품은 상류 단부(즉, 공기가 들어오는 부분) 및 이에 대향하는 하류 단부(즉, 공기가 나가는 부분)를 포함한다. 에어로졸 발생 물품 사용시 사용자는 에어로졸 발생 물품의 하류 단부를 물 수 있다. 하류 단부는 상류 단부의 하류에 위치하며, 한편 용어 “단부”는 또한 “말단”으로 표현될 수 있다.
본 명세서에서, 용어 “퍼프” (puff)는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어당기는 상황을 의미한다.
본 명세서에서, 용어 “길이 방향”(longitudinal direction)은 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 축에 상응하는 방향을 의미한다.
본 발명은 에어로졸 발생 물품에 관한 것으로, 상기 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생부에 에어로졸 발생 물질과 함께 열원 입자를 포함함으로써 비연소식으로 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 상기 에어로졸 발생 물품은 에어로졸을 발생함에 있어서 연소를 시키지 않기 때문에, 연소에 의해 발생할 수 있는 탄소 오염원(CO, CO2 등)을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 환경에 주는 영향을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 발생 물품은 필터부, 에어로졸 발생부 및 배리어부를 포함한다. 상기 에어로졸 발생 물품의 구조에 대한 이해를 돕기 위해, 도 1은 필터부, 에어로졸 발생부 및 배리어부를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 예시적인 형상을 제공한다. 도 1에 도시된 것과 같이, 상기 에어로졸 발생 물품에서 필터부(10)는 가장 하류에 위치하고, 에어로졸 발생부(20)는 필터부의 상류에 위치하며, 배리어부(30)는 에어로졸 발생부의 상류 말단에 위치한다.
상기 에어로졸 발생부(20)는 복합 입자(21) 및 에어로졸 발생 입자(22)로 충전된다. 상기 복합 입자(21)는 에어로졸 발생 입자(22)를 가열할 수 있는 열원을 포함하며, 상기 열원에 의해 에어로졸 발생 입자(22)는 가열되어 사용자가 흡입할 수 있는 에어로졸을 발생시킨다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 복합 입자(21)는 산소 차단층으로 코팅된 열원 입자이다. 상기 복합 입자의 구조에 대한 이해를 돕기 위해, 도 2는 열원 입자가 산소 차단층으로 코팅된 복합 입자의 예시적인 형상을 제공한다. 도 2에서 도시된 것과 같이, 산소 차단층(21B)이 코팅되기 전의 열원 입자(21A)와 산소 차단층(21B)이 코팅된 후의 복합 입자(21)는 구형의 입자일 수 있다. 여기서, 구형은 엄격한 의미에서의 완전한 구형을 의미하는 것은 아니며, 일반적인 둥근 형태의 입자까지 포함하는 포괄적인 개념으로 사용된다.
상기 열원 입자(21A)는 산소와 접촉하여 발열 반응을 일으킬 수 있으며, 상기 복합 입자(21)에서는 산소 차단층(21B)이 존재하여 열원 입자(21A)와 산소의 접촉을 차단함으로써 그 상태로는 발열 반응이 개시되지 않는다. 외부적 요인에 의해 산소 차단층(21B)의 전부 또는 일부가 제거되어 내부의 열원 입자(21A)가 외부로 노출되면 산소와 접촉하여 발열 반응이 개시된다.
상기 열원 입자(21A)는 어떠한 요인에 의해서 자체적으로 발열이 가능한 열원을 입자형으로 제조한 것으로, 본 발명의 일 구체예에서는 산소를 통해 발열의 시작 시점을 조절하기 위해 산소와 접촉 시 발열 반응이 개시되는 물질을 열원으로 선정한다. 상기 열원은 공기 중의 산소와 접촉 시 발열 반응이 개시될 수 있는 물질이면, 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 열원 입자(21A)는 철 성분을 포함한다. 상기 열원 입자(21A)에 포함된 철 성분은 공기 중의 산소와 만나 하기 반응식 1과 같은 발열 반응으로 열을 방출한다.
[반응식 1]
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 + 열
상기 철과 같은 열원은 해당 기술분야의 일반적인 입자화 방법에 따라 입자 형태로 제조될 수 있으며, 상기 열원을 응집하여 형태를 유지하기 위해 바인더가 함께 활용될 수 있다. 상기 바인더는 해당 기술분야에서 일반적으로 사용되는 바인더가 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 바인더는 셀룰로오스계 바인더가 사용될 수 있으며, 상기 셀룰로오스계 바인더로 메틸 셀룰로오스(Methyl cellulose, MC), 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(Hydroxyl propyl methyl cellulose, HPMC), 하이드록시 프로필 셀룰로오스(Hydoroxy propyl cellulose, HPC), 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate, CA), 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC) 등이 사용될 수 있다.
상기 열원 입자(21A)는 산소 차단층(21B)으로 코팅된다. 상기 산소 차단층(21B)은 열원 입자(21A)의 표면이 공기 중에 노출되지 않도록 열원 입자(21A)의 표면의 전면적을 커버한다. 상기 산소 차단층(21B)은 사용자가 에어로졸 발생 물품을 사용하기 전에는 열원 입자(21A)가 발열되지 않도록 산소를 확실하게 차단하고, 사용자가 에어로졸 발생 물품을 사용할 때에는 열원 입자(21A)가 전체적으로 쉽게 발열할 수 있도록, 산소 차단층(21B)의 종류, 두께 등을 조절할 수 있다.
상기 산소 차단층(21B)은 해당 기술분야에서 산소를 차단하기 위해 일반적으로 사용되는 코팅 소재면 제한 없이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 산소 차단층(21B)는 폴리비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체, 아크릴계 화합물, 우레탄계 화합물, 실리콘계 화합물, 에폭시계 화합물, 셀룰로오스계 화합물, 무기물 또는 이의 조합을 포함한다. 보다 구체적인 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 다음과 같은 물질들이 예시될 수 있다.
상기 무기물은 예를 들어, Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, BaTiO3, TiO2, Ta2O5, Ti3O5, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb2O3, SnO, MgO 등이 사용될 수 있으며, 해당 기술분야에서 일반적으로 사용될 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않는다.
상기 셀룰로오스계 화합물은 예를 들어, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시 메틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시 프로필 셀룰로오스, 나노셀룰로오스 등이 사용될 수 있으며, 해당 기술분야에서 일반적으로 사용될 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않는다.
상기 아크릴계 화합물은 아크릴계 수지 등이 사용될 수 있으며, 해당 기술분야에서 일반적으로 사용될 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 아크릴계 수지는 수분산 에멀전형 아크릴계 수지로, 하이드록시기, 카르복실기, N-메틸올기, 알콕시메틸올기, 아크릴레이트기, 아크릴로일기로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 관능기를 포함하는 아크릴계 수지 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴계 수지는 (메타)아크릴계 모노머를 단독으로 중합하여 얻거나, (메타)아크릴계 모노머와 이에 공중합이 가능한 1종 이상의 공중합성 모노머를 공중합하여 얻을 수 있다.
상기 (메타)아크릴계 모노머는 예를 들어, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, i-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, i-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 트리데실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 등이 있는데, 이들은 단독으로 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 공중합성 모노머는 예를 들어, (메타)아크릴산, 크로톤 산, 이타콘산, 말레산, 푸말산 등의 카르복실기 함유 에틸렌성 불포화 모노머; 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 초산비닐, 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌, 부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 비닐 모노머; 글리시딜(메타)아크릴레이트, 메틸 글리시딜(메타)아크릴레이트, 알릴글리시딜에테르, 3,4-에폭시 사이클로헥실 메틸(메타)아크릴레이트 등의 에폭시기 함유 에틸렌성 불포화 모노머; 및 하이드록시 에틸 메타크릴레이트 2-하이드록시프로필 메타크릴레이트 등의 수산기 함유 에틸렌성 불포화 모노머 등이 있는데, 이들은 단독으로 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 공중합성 모노머로서 (메타)아크릴산, 크로톤 산, 이타콘산, 말레산, 푸말산 등의 카르복실기 함유 에틸렌성 불포화 모노머를 사용할 수 있다.
상기 산소 차단층(21B)은 열, 압력, 마찰 등의 특별한 외부적 요인이 없을 때는 손상되지 않는 충분한 내구성을 가지는 두께로 제조될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 산소 차단층(21B)은 0.1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가진다. 구체적으로, 상기 두께 범위는 0.1㎛ 이상, 0.5㎛ 이상, 1㎛ 이상, 1.5㎛ 이상, 2㎛ 이상이고, 10㎛ 이하, 9.5㎛ 이하, 9㎛ 이하, 8.5㎛ 이하, 8㎛ 이하이며, 0.1㎛ 내지 10㎛, 1㎛ 내지 9㎛, 2㎛ 내지 8㎛ 일 수 있다. 상기 두께 범위 내에서 산소 차단층(21B)은 미사용 시 충분한 내구성을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 사용 시 외부적 요인을 가하여 보다 쉽게 제거할 수 있다.
상기 열원 입자(21A)는 발열 반응을 통해 주변을 약 30℃ 내지 60℃로 가열할 수 있다. 이는 일반적인 가열식 에어로졸 발생 물품에서 가열되는 온도보다 낮은 온도로 이러한 온도에서도 에어로졸 발생 입자(22)가 효과적으로 에어로졸을 발생시키기 위해서는 이에 적합한 에어로졸 발생 입자(22)가 사용되어야 한다. 본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 에어로졸 발생 입자(22)는 담배 분말 및 pH 조절제를 함유한다. 또한, 상기 에어로졸 발생 입자(22)는 담배 분말 및 pH 조절제 이외에 물, 바인더, 보습제 등을 더 포함할 수 있다.
상기 담배 분말은 담배 미분일 수 있으며, 담배 분말에는 분쇄된 담배의 잎, 분쇄된 담배의 줄기, 분쇄된 재구성 담배 등이 포함될 수 있다. 상기 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.
상기 pH 조절제는 에어로졸 발생 입자(22)의 pH를 알칼리 측으로 조정할 수 있다. 예를 들어, 상기 에어로졸 발생 입자(22)에 사용되는 담배 분말의 pH는 5 내지 6일 수 있으며, pH 조절제를 함유함으로써 에어로졸 발생 입자(22)의 pH는 7 내지 10, 7.5 내지 10, 8 내지 10, 7 내지 9.5, 또는 7 내지 9으로 조정될 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 입자(22)의 pH는 8 내지 10으로 조정될 수 있다. 상기 pH 조절제는 탄산칼륨 및 탄산수소나트륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 같이, 상기 pH 조절제는 에어로졸 발생 입자(22)의 pH를 알칼리 측으로 조정함으로써, 보다 저온의 조건 하에서도 에어로졸 발생 입자(22)로부터 담배의 향미 방출을 촉진시킬 수 있다.
상기 pH 조절제는 에어로졸 발생 입자의 중량을 기준으로 5 중량% 이상, 5.5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 6.5 중량% 이상 또는 7 중량% 이상 포함될 수 있다. 또한, 상기 pH 조절제는 에어로졸 발생 입자의 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 9.5 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8.5 중량 % 이하 또는 8 중량% 이하 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 pH 조절제는 에어로졸 발생 입자의 중량을 기준으로 5 중량% 내지 10 중량%, 또는 6 중량% 내지 9 중량%, 또는 7 중량% 내지 8 중량%가 포함될 수 있다. 이와 같이, pH 조절제의 함량을 조절함으로써, 에어로졸 발생 입자(22)의 pH를 적정 수준으로 조절할 수 있고, 보다 저온의 조건 하에서도 니코틴 이행이 가능한 에어로졸 발생 입자(22)를 제공할 수 있다.
상기 바인더는 에어로졸 발생 입자(22)의 일체성을 유지시켜 전체적인 입도를 조절하고, 표면 물성을 개선할 수 있다. 상기 바인더는 하이드록시 프로필 셀룰로오스(HPC), 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스(HPMC), 검(Gum), 풀루란(Pullulan), 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC) 및 전분(Starch) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 상기 에어로졸 발생 입자(22)는 바인더를 포함하지 않을 수도 있다.
상기 보습제는 에어로졸 발생 입자(22)의 건조를 방지하여 에어로졸 발생 입자(22) 내 수분을 유지시킬 수 있으며, 담배의 향미를 부드럽게 하고, 무화량을 풍부하게 할 수 있다. 상기 보습제는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 소르비톨, 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 상기 에어로졸 발생 입자(22)는 보습제를 포함하지 않을 수도 있다.
상기 에어로졸 발생부(20)에 충전되는 복합 입자(21)와 에어로졸 발생 입자(22)는 구형의 입자로 비슷한 입도를 가질 수 있다. 상기 복합 입자(21)와 에어로졸 발생 입자(22)가 비슷한 입도를 가지는 경우, 쉽게 혼합될 수 있어, 복합 입자(21)의 열원(21A)을 통해 발생한 열이 에어로졸 발생 입자에 전달되기 용이하며, 마찰을 통해 산소 차단층(21B)을 제거하기에도 보다 용이할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 복합 입자(21)는 0.1mm 내지 2mm의 입도를 가진다. 구체적으로, 상기 입도 범위는 0.1mm 이상, 0.2mm 이상, 0.3mm 이상, 0.4mm 이상, 0.5mm 이상이고, 2mm 이하, 1.9mm 이하, 1.8mm 이하, 1.7mm 이하, 1.6mm 이하, 1.5mm 이하이며, 0.1mm 내지 2mm, 0.3mm 내지 1.8mm, 0.5mm 내지 1.5mm일 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 에어로졸 발생 입자(22)는 0.1mm 내지 2mm의 입도를 가진다. 구체적으로, 상기 입도 범위는 0.1mm 이상, 0.2mm 이상, 0.3mm 이상, 0.4mm 이상, 0.5mm 이상이고, 2mm 이하, 1.9mm 이하, 1.8mm 이하, 1.7mm 이하, 1.6mm 이하, 1.5mm 이하이며, 0.1mm 내지 2mm, 0.3mm 내지 1.8mm, 0.5mm 내지 1.5mm일 수 있다. 상기 입도 범위 내에서 에어로졸 발생 효율이 높아질 수 있다.
상기 에어로졸 발생부(20)는 도 1과 같이 필터부(10)와 배리어부(30) 사이의 공간을 궐련지로 둘러싼 빈 공간이며, 상기 공간 내에 복합 입자(21) 및 에어로졸 발생 입자(22)가 충전된다. 상기 에어로졸 발생부(20)에 충전되는 복합 입자(21) 및 에어로졸 발생 입자(22)의 비율은 에어로졸 발생 효율을 고려하여 적절하게 조절할 수 있다. 상기 복합 입자(21)는 하나의 입자로도 하나 이상의 에어로졸 발생 입자(22)를 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있으므로, 상기 복합 입자(21)는 에어로졸 발생 입자(22) 보다 많은 양이 충전되지는 않는다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 에어로졸 발생부(20)에서 복합 입자(21)는 에어로졸 발생 입자(22)의 총 부피를 기준으로 30 부피% 내지 100 부피%, 구체적으로 35 부피% 내지 90 부피%, 보다 구체적으로 40 부피% 내지 80 부피%가 충전된다.
사용자의 만족감을 높이기 위해서는 니코틴 등을 함유하는 에어로졸 발생 입자(22)를 최대한으로 충전하는 것이 바람직할 수 있으나, 충전량 대비 실제 에어로졸이 발생하는 효율을 고려해야 한다. 본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 발생 물품은 열원을 포함하는 복합 입자(21)와 에어로졸 발생 입자(22)가 자유롭게 혼합될 수 있어야 열원으로부터 발생한 열을 에어로졸 발생 입자(22)에 효과적으로 전달할 수 있을 뿐만 아니라 마찰을 통해 복합 입자(21)의 산소 차단층(21B)을 제거하기에 보다 유리할 수 있다. 따라서, 상기 에어로졸 발생부(20)에 복합 입자(21)와 에어로졸 발생 입자(22)를 충전 시 일정 수준 이상의 공간을 확보할 것이 요구된다. 본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 에어로졸 발생부(20)는 50 부피% 내지 70 부피%, 구체적으로 52 부피% 내지 67 부피%, 보다 구체적으로 55 부피% 내지 65 부피%가 복합 입자(21) 및 에어로졸 발생 입자(22)로 충전된다.
상기 필터부(10)는 도 1과 같이 에어로졸 발생부(20)의 하류에 위치하며, 기본적으로는 에어로졸 발생부(20)으로부터 발생한 에어로졸을 사용자가 흡입하기 적절한 성분 및 온도로 여과하는 기능을 한다. 또한, 본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생부(20)에 복합 입자(21) 및 에어로졸 발생 입자(22)를 충전한 형태이기 때문에, 충전된 입자가 하류 쪽으로 유출되지 않도록 상기 필터부(10)는 하류 쪽으로의 입자의 이동 경로를 차단한다. 상기 필터부(10)는 해당 기술분야에서 사용되는 일반적인 필터가 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 필터부(10)는 셀룰로오스 아세테이트 필터로 구성될 수 있다.
상기 배리어부(30)는 도 1과 같이 에어로졸 발생부(20)의 상류 말단에 위치하며, 복합 입자(21) 및 에어로졸 발생 입자(22)의 유출을 방지하는 기능을 한다. 다만, 상기 복합 입자(21)에서 열원(21A)이 상술한 바와 같이, 산소와 접촉하여 발열 반응이 진행되기 때문에, 상기 배리어부(30)는 입자의 유출을 방지하면서도 산소를 포함하는 공기는 자유롭게 유입될 수 있는 다공성의 구조를 갖는 것이 바람직하다. 상기 배리어부(30)는 상술한 기능성을 가진다면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 배리어부(30)는 메쉬 형태의 소재를 가지거나 필터부(10)와 동일하게 셀룰로오스 아세테이트 필터로 구성될 수 있다. 상기 배리어부(30)가 셀룰로오스 아세테이트 필터로 구성되는 경우, 에어로졸의 여과와 관련된 기능성이 요구되지 않기 때문에, 필터부(10) 보다는 훨씬 얇은 두께로 적용될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 발생 물품을 사용하는 사용자는 사용 시 에어로졸 발생부(20)에 충전된 복합 입자(21)의 산소 차단층(21B) 전부 또는 일부를 제거하여 내부의 열원 입자(21A)가 산소와 접촉하도록 할 수 있다. 사용자는 에어로졸 발생부(20)의 외부를 입자가 터지지 않을 정도로 수직 방향으로 누른 후 좌우 방향으로 문질러 입자들 사이의 마찰을 통해 산소 차단층(21B)를 제거할 수 있다. 또한, 사용자는 에어로졸 발생 물품을 여러 번 흔들어 입자들 사이의 마찰을 통해 산소 차단층(21B)를 제거할 수 있다. 상술한 방법에 따라 사용자가 에어로졸 발생부(20)를 누르거나 흔들어도 에어로졸 발생부(20)를 둘러싼 궐련지가 파손되지 않도록 상기 궐련지는 일반적인 에어로졸 발생 물품에서 적용되는 것보다 평량을 높여 적용할 수 있다.
상기 복합 입자(21)에서 산소 차단층(21B)의 제거 효율을 높이기 위해, 상기 에어로졸 발생 물품은 입자 파쇄부를 더 포함할 수 있다. 상기 에어로졸 발생 물품의 구조에 대한 이해를 돕기 위해, 도 3은 필터부, 입자 파쇄부, 에어로졸 발생부 및 배리어부를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 예시적인 형상을 제공한다. 특별히 제한되지는 않으나, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 입자 파쇄부(40)는 필터부(10)과 에어로졸 발생부(20) 사이에 위치할 수 있다.
상기 입자 파쇄부(40)는 에어로졸 발생 물품에 충전된 일부의 복합 입자(21)를 파쇄하여 발열 반응을 개시시킴으로써, 다른 복합 입자(21)의 산소 차단층(21B)의 제거 효율을 높일 수 있다. 상기 입자 파쇄부(40)에는 하나 이상의 복합 입자(21)가 에어로졸 발생 입자(22)와 분리되어 충전되며, 사용자는 상기 입자 파쇄부(40)를 수직 방향으로 가압하여 이에 충전된 복합 입자(21)를 파쇄할 수 있다. 상기 입자 파쇄부(40)는 파쇄된 복합 입자가 에어로졸 발생부(20)로 이동할 수 있는 구조를 가지며, 파쇄된 복합 입자는 발열 반응이 진행되고 에어로졸 발생부(20)에 혼합됨에 따라 상술한 방법에 따라 산소 차단층(21B)을 제거 시에 제거 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 입자 파쇄부(40)는 하나 이상의 복합 입자를 고정시키고, 파쇄된 복합 입자가 에어로졸 발생부(20)로 이동할 수 있도록 에어로졸 발생 물품의 길이 방향으로 형성된 관통홀을 포함한다. 상기 관통홀을 가지는 입자 파쇄부의 구조에 대한 이해를 돕기 위해, 도 4는 관통홀이 형성된 입자 파쇄부의 예시적인 형상을 제공한다. 예를 들어, 상기 입자 파쇄부(40)는 필터부와 동일하게 셀룰로오스 아세테이트와 같은 소재로 채워져 있으며, 도 4에서 도시된 것과 같이 원기둥의 중심축을 따라 관통홀(40H)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀(40H)의 중심 부근에는 도 4에서 도시된 것과 같이 하나 이상의 복합 입자(21)를 고정시킬 수 있는 공간이 존재하며, 상기 복합 입자(21)는 이와 같은 공간에 고정될 수 있다. 상기 입자 파쇄부(40)에서 복합 입자(21)의 위치를 고정해 놓으면, 사용자가 복합 입자(21)를 파쇄하기 보다 용이할 뿐만 아니라 파쇄할 복합 입자(21)의 양을 결정하기도 용이할 수 있다. 사용자는 수직 방향으로 힘을 가해 고정된 복합 입자(21)를 파쇄할 수 있으며, 파쇄되어 크기가 작아진 복합 입자는 관통홀(40H)을 따라 에어로졸 발생부로 이동할 수 있다.
상술한 방법에 따라 산소 차단층(21B)가 제거된 복합 입자(21)는 내부의 열원 입자(21A)가 공기 중의 산소와 접촉하여 발열 반응이 시작된다. 본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생부(20)를 감싸는 궐련지 뿐만 아니라, 필터부(10) 및 배리어부(30)가 다공성 소재로 구성되기 때문에, 에어로졸 발생부(20) 내의 공기의 유통에는 문제가 없을 수 있으나, 발열 반응의 효율을 높이기 위해 필터부(10)에 추가적으로 관통홀을 형성할 수 있다. 상기 관통홀을 가지는 필터부의 구조에 대한 이해를 돕기 위해, 도 5는 관통홀이 형성된 필터부의 예시적인 형상을 제공한다. 상기 관통홀(10H)은 에어로졸 발생부(20)로 공기를 공급할 수 있도록 에어로졸 발생 물품의 길이 방향으로 형성된다. 상기 관통홀(10H)은 에어로졸 발생부(20)의 복합 입자(21) 및 에어로졸 발생 입자(22)가 유출되지 않는 수직 단면 형상을 가진다. 예를 들어, 상기 관통홀(10H)은 도 5에 도시된 것과 같이, 수직 단면 형상이 좌우로 길고, 상하로 짧은 형태를 가질 수 있으나, 이러한 형상에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 발생 물품이 필터부(10)와 에어로졸 발생부(20) 사이에 입자 파쇄부(40)를 포함하는 경우, 필터부(10)의 관통홀(10H)를 통해 파쇄된 복합 입자가 유출되지 않도록 구조를 설계하는 것이 바람직할 수 있다. 파쇄된 복합 입자가 관통홀(10H)를 통해 유출되지 않도록 관통홀(10H)의 상류 말단을 다공성 막으로 막을 수 있다. 상기 다공성 막은 공기는 통과할 수 있으면서 파쇄된 복합 입자를 유출하지 않는 기능성을 가진다면, 특별히 제한되지는 않는다.
이상과 같이 구체예들이 비록 한정된 구체예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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.
1: 에어로졸 발생 물품
10: 필터부
10H: 필터부의 관통홀
20: 에어로졸 발생부
21: 복합 입자
21A: 열원 입자
21B: 산소 차단층
22: 에어로졸 발생 입자
30: 배리어부
40: 입자 파쇄부
40H: 입자 파쇄부의 관통홀
10: 필터부
10H: 필터부의 관통홀
20: 에어로졸 발생부
21: 복합 입자
21A: 열원 입자
21B: 산소 차단층
22: 에어로졸 발생 입자
30: 배리어부
40: 입자 파쇄부
40H: 입자 파쇄부의 관통홀
Claims (13)
- 필터부;
상기 필터부의 상류에 위치하고, 복합 입자 및 에어로졸 발생 입자가 충전된 에어로졸 발생부; 및
상기 에어로졸 발생부의 상류 말단에서 복합 입자 및 에어로졸 발생 입자의 유출을 방지하는 배리어부;를 포함하고,
상기 복합 입자는 산소 차단층으로 코팅된 열원 입자인 에어로졸 발생 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 산소 차단층은 폴리비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체, 아크릴계 화합물, 우레탄계 화합물, 실리콘계 화합물, 에폭시계 화합물, 셀룰로오스계 화합물, 무기물 또는 이의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 열원 입자는 철 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 에어로졸 발생 입자는 담배 분말 및 pH 조절제를 포함하고, 7 내지 10의 pH를 가지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 복합 입자는 0.1mm 내지 2mm의 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 에어로졸 발생 입자는 0.1mm 내지 2mm의 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 산소 차단층은 0.1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 에어로졸 발생부는 50 부피% 내지 70 부피%가 복합 입자 및 에어로졸 발생 입자로 충전되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 필터부는 에어로졸 발생부로 공기를 공급할 수 있도록 에어로졸 발생 물품의 길이 방향으로 형성된 관통홀을 포함하고,
상기 관통홀은 에어로졸 발생부의 복합 입자 및 에어로졸 발생 입자가 유출되지 않는 수직 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 에어로졸 발생 물품은 하나 이상의 복합 입자를 별도로 파쇄할 수 있는 입자 파쇄부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 10에 있어서,
상기 입자 파쇄부는 하나 이상의 복합 입자를 고정시키고, 파쇄된 복합 입자가 에어로졸 발생부로 이동할 수 있도록 에어로졸 발생 물품의 길이 방향으로 형성된 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 10에 있어서,
상기 입자 파쇄부는 필터부와 에어로졸 발생부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품. - 청구항 12에 있어서,
상기 필터부는 에어로졸 발생부로 공기를 공급할 수 있도록 에어로졸 발생 물품의 길이 방향으로 형성된 관통홀을 포함하고,
상기 관통홀은 입자 파쇄부에서 파쇄된 복합 입자가 유출되지 않도록 관통홀의 상류 말단은 다공성 막으로 막혀 있는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 물품.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210193071A KR102708466B1 (ko) | 2021-12-30 | 산소 차단층으로 코팅된 열원 입자인 복합 입자를 포함하는 에어로졸 발생 물품 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210193071A KR102708466B1 (ko) | 2021-12-30 | 산소 차단층으로 코팅된 열원 입자인 복합 입자를 포함하는 에어로졸 발생 물품 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20230102715A true KR20230102715A (ko) | 2023-07-07 |
| KR102708466B1 KR102708466B1 (ko) | 2024-09-20 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150223520A1 (en) | 2012-09-18 | 2015-08-13 | British American Tobacco (Investments) Limited | Heating smokeable material |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150223520A1 (en) | 2012-09-18 | 2015-08-13 | British American Tobacco (Investments) Limited | Heating smokeable material |
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