KR20230118088A - 비연소식 가열 담배 제품을 제공하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재 또는 소모품은 전방 단부를 갖는 제1 가열 섹션을 포함한다. 제1 가열 섹션은 비결합 형태의 자유 액체로서 존재하는 액체 에어로졸 전구체를 보유한다. 마우스 단부를 갖는 제2 가열 섹션이 제공된다. 제2 가열 섹션은 고체 담배 기재를 보유한다. 제1 가열 섹션과 제2 가열 섹션 사이에는 증기 투과성이지만 액체 불투과성인 제1 열 배리어가 위치된다. 이 시스템은 구조가 간단하고 프로세싱 비용들이 저렴하며, 소모품의 제1 및 제2 가열 섹션들에 대한 보다 낮은 가열 온도들 때문에 바람직하지 않은 유해 화학물질들을 크게 감소시킨다.

Description

비연소식 가열 담배 제품을 제공하기 위한 방법 및 시스템
[0001] 본 발명은 담배 제품들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 비연소식 가열 담배 제품(heat-not-burn tobacco product)에 관한 것이다.
[0002] 비연소식 가열(Heat-not-burn; HNB) 시가렛은 전기 열 또는 탄소 기반 발화 열에 의해 가열되는 새로운 유형의 담배 제품이다. 담배가 HNB 시가렛에서 가열될 때, 담배의 니코틴 및 향(aroma)과 같은 물질들이 증발되어 흡연자들의 요구들을 충족시키는 연기를 생성한다. 가열은 전통적인 연소식 시가렛에 비해 전형적으로 약 225 내지 350 ℃인 저온에서 시가렛을 태우지 않는다. 이것은 연기 내의 타르(tar) 및 유해 물질들의 방출을 크게 감소시킨다. 이 때문에, HNB 시가렛은 시장에서 점점 더 많은 관심을 받고 있으며, 곧 담배 산업의 주류 방향이 될 수 있다.
[0003] 현재, HNB 시가렛은 담배 시트, 담배 비드들 또는 재구성 담배 시트로부터 유래된 썰은 담배(cut tobacco)와 같은 고체 기재(solid substrate)를 가열함으로써 에어로졸을 생성시킨다. 이러한 고체 기재들은 하나 이상의 에어로졸 전구체들, 예컨대 글리세린 및 프로필렌 글리콜, 및 물과 함께, 니코틴과 같은 다른 성분들, 및 향미 화합물(flavor compound)들을 보유한다.
[0004] 구체적으로, 종래 기술의 에어로졸 전구체들은 HNB 기재의 형성 동안에 담배 및 다른 셀룰로오스 섬유들, 중합체 결합제들, 연소 지연제(burn retardant agent)들, 다양한 향미제(flavoring agent)들과 같은 다른 제형 성분들과 화합된다. 결과적으로, 에어로졸 전구체들은 다른 제형 성분들에 화학적으로 결합되며, 따라서 종래 기술의 에어로졸 전구체들은 비결합 형태의 자유 액체들로 존재하지 않는다.
[0005] 따라서, 이러한 종래 기술의 HNB 제품들은 몇 가지 단점들을 겪는다: (1) 이들은 전형적으로 복잡한 제조 프로세스를 갖고, 액체 에어로졸 전구체들 및 고체 담배 및 다른 성분들을 보유하는 고체 기재를 형성하는 것과 연관된 높은 프로세싱 비용들을 가지며; (2) 함께 조합된 고체 담배 및 에어로졸 전구체들은 고체 기재에서 에어로졸 전구체들의 충분한 기화를 달성하기 위해 약 225.0 내지 약 350.0 ℃와 같은 높은 가열 온도에 노출될 필요가 있으며, 그 결과 생성된 에어로졸에서 바람직하지 않은 담배 기반 화학 화합물이 형성되고; (3) 에어로졸 전구체가 고체 기재의 다른 성분들과 화학적으로 결합되어 있기 때문에 에어로졸 전구체를 기화시키는 데 보다 많은 양의 열 에너지가 필요하다. 그러한 높은 온도들에서, 담배는 화학 반응들을 일으키고, 형성된 에어로졸과 함께 소비자에 의해 흡입되는 바람직하지 않은 유해 화학물질들을 생성시킨다.
[0006] 종래 기술의 고체 기재들 상에 로딩(loading)된 에어로졸 전구체의 양은 통상적으로 20% w/w(이는 = "중량 대 중량(weight for weight)" 또는 "중량/중량(weight by weight)", 즉 중량 또는 질량으로 측정된 혼합물 내의 특정 물질의 비율) 이하로 제한된다. 예를 들어, 종래 기술의 고체 기재에 대한 에어로졸 전구체가 전체 기재에 대해 최대 10 g/kg인 경우, 그것의 w/w 값은 1%일 것이다.
[0007] 이것은 종래 기술의 고체 기재들이 일반적으로 지촉 건조 상태(dry to touch)에 있고 액체 불투과성 용기 내에 보유될 필요가 없다는 것을 의미한다. 그리고, 종래 기술의 고체 기재들 내의 "건조한" 에어로졸 전구체에 대한 해당 화학 결합부들을 끊기 위해서는 통상적으로 추가적인 열 에너지가 필요하기 때문에, 에어로졸 전구체를 자유 액체 형태로 갖는 것과 비교하여, "건조한" 에어로졸 전구체는 추가적인 열 에너지로 인해 유해한 담배 기반 화합물들의 생성을 더욱 증가시킬 수 있다.
[0008] 따라서, 상기에서 개략 설명된 결점들을 극복하기 위해 개선된 비연소식 가열 담배 제품을 제공할 필요가 있다.
[0009] 본 발명의 일 양태는 구조가 간단하고 프로세싱 비용들이 저렴하며 바람직하지 않은 유해 화학물질들을 크게 감소시키는 비연소식 가열 담배 제품을 제공하는 것이다.
[0010] 상기 양태를 달성하기 위해, 본 발명은 비연소식 가열 담배 제품을 제공하며, 비연소식 가열 담배 제품은,
[0011] 전방 단부가 제공된 제1 가열 섹션 ― 제1 가열 섹션은 액체 에어로졸 전구체를 보유함 ―;
[0012] 마우스 단부가 제공된 제2 가열 섹션 ― 제2 가열 섹션은 고체 담배 기재를 보유함 ―; 및
[0013] 제1 가열 섹션과 제2 가열 섹션 사이에 위치된 증기 투과성이지만 액체 불투과성인 제1 열 배리어를 포함한다.
[0014] 종래 기술과 비교하여, 본 발명에 따른 HNB 담배 제품은 액체 에어로졸 전구체와 고체 담배 기재를 분리하기 위한 2 개의 가열 섹션들을 포함하며, 제1 가열 섹션으로서의 액체 에어로졸 전구체는 전방 단부를 제공하고, 제2 가열 섹션으로서의 고체 담배 기재는 마우스 단부를 제공하며, 추가로 제1 가열 섹션과 제2 가열 섹션 사이에 제1 열 배리어가 형성되어 온도를 제어하고, 그 결과, 고체 담배 기재의 가열 온도는 가열 시에 액체 에어로졸 전구체의 가열 온도보다 낮아서, 예를 들어 담배가 고온들로 가열되는 경우에 전형적으로 형성되는 TSNA's(Tobacco Specific Nitrosamines)와 같은 열 유발 독성 화학 화합물들의 형성을 최소화한다. 또한, 2 개의 가열 섹션들의 분리 구성은 간단하며, 이는 제조 비용들을 절감시킨다.
[0015] 바람직한 실시예에서, 제1 가열 섹션은 캐리어 물질을 더 포함한다. 이러한 캐리어 물질은 섬유질 매트릭스, 다공성 발포체 또는 플리트형 및 주름형 웨브를 포함할 수 있으며, 액체 에어로졸 전구체는 사전형성된 섬유질 매트릭스, 사전형성된 다공성 발포체, 또는 사전형성된 플리트형 및 주름형 웨브 상에 로딩된다. 액체 에어로졸 전구체는 캐리어 물질 내에 비결합 형태의 자유 액체로서 존재한다. 액체 에어로졸 전구체를 담지하는 캐리어 물질은 통상적으로 금속 용기 또는 금속화된 용기와 같은 액체 불투과성 용기 내에 보유/봉입된다.
[0016] 바람직한 실시예에서 액체 에어로졸 전구체는 캐리어 물질 내에 있을 때 지촉 "습윤" 상태에 있다. 액체 에어로졸은 에어로졸 전구체의 중량을 포함하는 캐리어 물질의 전체(총) 중량에 대해 약 25.0% 내지 약 600.0%, 바람직하게는 약 30.0% 내지 200.0%(w/w)인 중량/중량(w/w) 백분율을 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 액체 에어로졸은 제1 가열 섹션 내에 유일한 액체/단일 재료로서 제공될 수 있으며, 그래서 w/w 백분율은 그러한 실시예들에 적용 가능하지 않을 것이다.
[0017] 이전에 언급된 바와 같이, 종래 기술의 "건조한" 고체 기재 상에 로딩된 에어로졸의 양은 통상적으로 20% w/w(이는 = "중량 대 중량" 또는 "중량/중량", 즉 중량 또는 질량으로 측정된 혼합물 내의 특정 물질의 비율) 이하로 제한된다. 예를 들어, 종래 기술의 "건조한" 고체 기재에 대한 에어로졸 전구체가 전체 기재에 대해 최대 10 g/1 kg인 경우, 그것의 w/w 값은 기재 상에/기재 내에 존재하는 에어로졸 전구체의 중량을 포함하는 기재의 중량에 대해 1% w/w일 것이다.
[0018] 바람직한 실시예에 있어서, 비연소식 가열 담배 제품은 제2 가열 섹션의 마우스 단부와 연결된 냉각 섹션, 및 냉각 섹션과 연결된 필터를 더 포함한다.
[0019] 일 실시예로서, 비연소식 가열 담배 제품은 제1 가열 섹션의 전방 단부에 연결된 탄소 기반 발화 소스를 더 포함한다.
[0020] 바람직하게는, 탄소 기반 발화 소스와 제1 가열 섹션 사이에 제2 열 배리어가 구성된다.
[0021] 바람직하게는, 탄소 기반 발화 소스의 외부에 제3 열 배리어가 연결된다.
[0022] 다른 실시예로서, 비연소식 가열 담배 제품은 제1 가열 섹션에 연결된 제1 가열기 및 제2 가열 섹션에 연결된 제2 가열기를 더 포함한다.
[0023] 바람직하게는, 비연소식 가열 담배 제품은 제1 가열기 및 제2 가열기와 전기적으로 연결된 제어 디바이스를 더 포함한다.
[0024] 바람직하게는, 비연소식 가열 담배 제품은 제어 디바이스 및 제1 가열기와 전기적으로 연결된 베이스 가열기를 더 포함한다.
[0025] 바람직하게는, 제어 디바이스는 전원, PCB, 마이크로컨트롤러, LED 표시기, 충전 인터페이스, 및 푸시 버튼 활성화기 또는 퍼프 활성화기, 또는 가열기 내로의 시가렛의 삽입에 의해 유도되는 활성화부를 포함한다.
[0026] 바람직하게는, 흡입 가능한 에어로졸의 임의의 성분을 조정하기 위해 다수의 공기 통기 구멍들이 제공된다.
[0027] 바람직하게는, 제1 가열 섹션 및 제2 가열 섹션의 주위에 단열 층이 래핑되고, 단열 층 상에 외부 종이 랩이 덮인다.
[0028] 본 요약은 하기의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 개념들의 선택을 소개하도록 제공된다. 본 요약은 청구된 주제의 핵심 또는 필수 특징들을 식별하는 것으로 의도되지 않으며, 청구된 주제의 범위를 제한하는 보조물로서 사용되는 것으로도 의도되지 않는다.
[0029] 도면들에서, 달리 지시되지 않는 한, 유사한 참조 번호들은 다양한 도면들 전체에 걸쳐 유사한 부분들을 지칭한다. "102A" 또는 "102B"와 같은 문자 지정들을 갖는 참조 번호들의 경우, 문자 지정들은 동일한 도면에 존재하는 2 개의 유사한 부분들 또는 요소들을 구별할 수 있다. 참조 번호가 모든 도면들에서 동일한 참조 번호를 갖는 모든 부분들을 포함하고자 의도하는 경우에는 참조 번호들에 대한 문자 지정들이 생략될 수 있다.
[0030] 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품의 개략도이고;
[0031] 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품의 개략도이고;
[0032] 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품의 개략도이고;
[0033] 도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품의 개략도이고;
[0034] 도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품의 개략도이고;
[0035] 도 6은 도 3과 유사하지만 통기 구멍들을 갖는 본 발명의 제3 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품의 개략도이고;
[0036] 도 7은 도 4와 유사하지만 통기 구멍들을 갖는 본 발명의 제4 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품의 개략도이며;
[0037] 도 8은 도 5와 유사하지만 통기 구멍들을 갖는 본 발명의 제5 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품의 개략도이다.
[0038] 이제, 본 발명의 다양한 바람직한 실시예들이 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 유사한 도면 번호들은 다양한 도면들 전체에 걸쳐 유사한 부분들을 지시한다. 상기에 언급된 바와 같이, 본 발명은 구조가 간단하고 프로세싱 비용들이 저렴하며 바람직하지 않은 유해 화학물질들을 크게 감소시키는 비연소식 가열 담배 제품에 관한 것이다.
[0039] 이제, 본 개시가 그의 예시적인 구현예들을 참조하여 이하에서 보다 충분하게 설명될 것이다. 이러한 예시적인 구현예들은 본 개시가 철저하고 완전해지고 당업자에게 본 개시의 범위를 충분히 전달하도록 설명된다. 실제로, 본 개시는 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있고, 본원에 제시된 구현예들에 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되며; 오히려, 이러한 구현예들은 본 개시가 적용 가능한 법적 요건들을 충족하도록 제공된다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은 문맥상 명백하게 달리 지시되지 않는 한 복수의 지시대상들을 포함한다.
[0040] 본 개시의 일부 실시예들에서는 전기 에너지를 사용하여 일부 재료를 가열하여 흡입 가능한 물질을 형성한다. 다른 실시예들에서, 재료의 가열은 탄소 기반 발화 소스(carbon based ignition source)의 사용에 의해 달성된다. 두 유형들의 가열 방법들 모두에서, 재료를 연소시키지 않고 재료가 가열될 수 있다.
[0041] 재료를 가열함으로써 생성된 흡입 가능한 물질들은 증기 형태(즉, 임계점보다 낮은 온도에서 가스상인 물질)일 수 있으며, 흡입 가능한 물질은 에어로졸(즉, 가스 내의 미세한 고체 입자들 또는 액체 액적들의 부유물)일 수 있다. 본 개시에 사용된 용어 에어로졸은 가시적이든 아니든 증기들, 가스들 및 에어로졸들을 포함하는 것을 의미한다.
[0042] w/w의 물리적 특성은 "중량 대 중량" 또는 "중량/중량"("w/w")으로 정의된다. w/w의 특성은 중량 또는 질량으로 측정된 혼합물 내의 특정 물질의 비율을 나타낸다. 예를 들어, 종래 기술의 "건조한" 고체 기재에 대한 에어로졸 전구체가 전체 기재에 대해 최대 10 g/1 kg인 경우, 그것의 w/w 값은 에어로졸 전구체가 기재 내에 존재하는 동안(총 중량에 포함됨) 기재의 중량에 대해 1% w/w일 것이다.
[0043] 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품의 개략도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 비연소식 가열 담배 제품(10A)은 전방 단부(100a)를 제공하는 제1 가열 섹션(110), 마우스 단부(100b)를 제공하는 제2 가열 섹션(120), 및 제1 가열 섹션(110)과 제2 가열 섹션(120) 사이에 위치된 제1 열 배리어를 포함한다.
[0044] 제1 가열 섹션(110)은 증기 투과성이지만 액체 불투과성인 제1 배리어(111a) 및 증기 투과성이지만 액체 불투과성인 제2 배리어(111b)를 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제1 가열 섹션(110)은 자유 액체 상태 및 비결합 형태로 존재하는 액체 에어로졸 전구체(110a)를 보유할 수 있으며, 따라서 제1 가열 섹션(110)은 증기 투과성, 액체 불투과성 배리어 단부들(111a, 111b)을 갖는 액체 불투과성 물질을 포함해야 한다.
[0045] 제1 가열 섹션(110)은 니코틴 락테이트(nicotine lactate), 니코틴 레불리네이트(nicotine levulinate), 니코틴 벤조에이트(nicotine benzoate), 말톨(maltol), 시트로넬릴(citronellyl), 페닐 아세테이트(phenyl acetate), 바닐린(vanillin), 에틸 바닐린(ethyl vanillin), 페닐 락트산(phenyl lactic acid), 레불린산(levulinic acid), 신남산(cinnamic acid), 네롤리돌(nerolidol), 카리오필렌 옥사이드(caryophylene oxide), 감마노날락톤(gammanonalactone), 이소아밀 페닐 아세테이트(isoamyl phenyl acetate), 페닐에틸 이소발레레이트(phenylethyl isovalerate), 니코틴 벤조에이트(nicotine benzoate) 중 하나 이상의 향미 화합물들을 더 포함할 수 있다.
[0046] 상기에 언급된 바와 같이, 제1 가열 섹션(110)은 액체 에어로졸 전구체(110a)를 보유하고, 제2 가열 섹션(120)은 고체 담배 기재(120a)를 보유하며, 제1 열 배리어(130)는 증기 투과성이지만 액체 불투과성이다. 다른 예시적인 실시예들에서, 제2 가열 섹션(120)은 비담배 식물 재료를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 제2 가열 섹션(120)은 담배가 없을 수 있고 칸나비노이드(cannabinoid)를 포함할 수 있으며, 칸나비디올(cannabidiol), 테트라하이드로칸나비놀(tetrahydrocannabinol), 칸나비게롤(cannabigerol) 또는 칸나비놀(cannabinol) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[0047] 제1 가열 섹션(110), 제2 가열 섹션(120) 및 제1 열 배리어(130)는 "시가렛 본체"로 불리는 부분을 형성한다.
[0048] 고체 담배 기재(120a)를 보유하는 제2 가열 섹션(120)은 배리어들(112a, 112b)을 더 포함할 수 있다. 이러한 배리어들(112a, 112b)은 증기(증기만) 투과성 배리어들이다.
[0049] 한편, 제1 가열 섹션(110)을 위한 원통체 및 제2 가열 섹션(120)을 위한 원통체는 예를 들어 금속, 탄소, 세라믹, 플라스틱, 유리로부터 선택된 적어도 하나로 제조된 금속 코팅, 라미네이트 또는 고체 금속 튜브이다. 2 개의 가열 섹션들(110, 120)은 금속, 세라믹, 플라스틱, 탄소, 복합 재료, 또는 시가렛 종이 상의 코팅, 라미네이트 또는 인쇄 층 중 적어도 하나로 제조될 수 있다.
[0050] 선택적인 단열 층(141)이 제1 가열 섹션(110) 및 제2 가열 섹션(120) 주위에 래핑(wrapping)된다. 그리고, 기존의 연소식 시가렛의 외관을 시뮬레이션하기 위해 종이(142)가 선택적인 단열 층(141)을 둘러싸고 있다.
[0051] 이전에 언급된 바와 같이, 제1 가열 섹션(110)의 전방 단부(100a)는 액체 불투과성이지만 증기 투과성인 배리어(111a)를 포함한다. 제1 가열 섹션(110)과 제2 가열 섹션(120)은 유리, 중합체, 금속, 탄소 및 세라믹 중 하나로 제조되는 증기 투과성이지만 액체 불투과성인 제1 열 배리어(130)에 의해 분리된다.
[0052] 이러한 제1 열 배리어(130)는 열전도성이 아니거나 부분적으로 열전도성일 수 있다. 제1 가열 섹션(110) 및 제2 가열 섹션(120)이 가열된 후에, 제1 가열 섹션(110)으로부터 생성된 에어로졸 증기는 제2 가열 섹션(120)을 통과하고 제2 가열 섹션(120)으로부터 생성된 에어로졸 증기와 혼합되어, 마우스 단부(100b)에서 소비자에 의해 흡입된다. 에어로졸 경로는 제1 가열 섹션(110)으로부터 마우스 단부(100b)까지 연장된다는 점이 주목된다.
[0053] 보다 구체적으로, 제1 가열 섹션(110)은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 물 및 니코틴과 같은 에어로졸 전구체들의 하나의 액체 또는 액체 혼합물을 유지하도록 구성된다. 바람직하게는, 제1 가열 섹션(110)은 미정질 셀룰로오스(microcrystalline cellulose), 나노결정질 셀룰로오스(nanocrystalline cellulose), 셀룰로오스 나노피브릴(cellulose nanofibril)들 또는 박테리아 셀룰로오스(bacterial cellulose)와 같은, 액체 에어로졸 전구체(110a)의 증발 속도를 제어하기 위한 유화제들을 더 보유한다. 액체 에어로졸 전구체(110a)는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 물, 니코틴 및 하나 이상의 향미 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 적합한 향미 화합물들은 니코틴 락테이트, 니코틴 레불리네이트, 니코틴 벤조에이트, 말톨, 시트로넬릴, 페닐 아세테이트, 바닐린, 에틸 바닐린, 페닐 락트산, 레불린산, 신남산, 네롤리돌, 카리오필렌 옥사이드, 감마노날락톤, 이소아밀 페닐 아세테이트, 페닐에틸 이소발레레이트, 니코틴 벤조에이트, 칸나비디올, 테트르하이드로칸나비놀, 칸나비게롤 또는 칸나비놀이다.
[0054] 액체 에어로졸 전구체(110a)는, 임의의 가열 이전에, 제1 가열 섹션(110) 내에 자유 액체로서 존재할 수 있다. 제1 가열 섹션(110)은 이전에 언급된 바와 같이 금속 용기 또는 금속화된 용기와 같은 액체 불투과성 용기를 포함할 수 있다.
[0055] 바람직하게는, 하나의 예시적인 실시예에서, 액체 에어로졸 전구체(110a)는 제1 가열 섹션(110) 내에 자유 액체로서 존재한다. 즉, 액체 에어로졸 전구체(110a)는 제1 가열 섹션(110) 내에 액체 상태로 보유된다. 제1 가열 섹션(110)은 그 단부들에 증기 투과성, 액체 불투과성 배리어들(111a, 111b)을 갖는 누출-방지(leak-proof) 금속 원통체를 포함할 수 있다.
[0056] 다른 예시적인 실시예에서, 액체 에어로졸 전구체(110a)는 캐리어 물질(carrier substance) 상에 로딩되거나 캐리어 물질 내에 보유될 수 있다. 다음에, 캐리어 물질은 누출-방지/방액성(liquid-proof) 금속 원통체를 포함하는 제1 가열 섹션(110) 내에 배치될 수 있다.
[0057] 캐리어 물질은 사전형성된 섬유질 매트릭스, 다공성 발포체 또는 플리트형 및 주름형 웨브(pleated and gathered web)를 포함할 수 있다. 사전형성된 캐리어 물질은 통상적으로 에어로졸 전구체가 전혀 없지만, 고유의 다공성으로 인해 높은 에어로졸 전구체 로딩이 가능하다. 액체 에어로졸 전구체를 담지하는 캐리어 물질은 통상적으로 제1 가열 섹션(110) 내에 보유/봉입된다.
[0058] 하나의 캐리어 물질은 부직포를 포함할 수 있는 사전형성된 다공성 섬유질 매트릭스를 포함할 수 있다. 그러한 부직포들은 중량이 약 40 g/㎡일 수 있고, 부직포 중량의 200% 내지 600%의 액체를 유지할 수 있다. 그러한 부직포들은 부직포 중량의 최대 1000% 이상의 에어로졸 전구체 또는 전구체 혼합물들을 유지할 수 있다.
[0059] 바람직하게는, 캐리어 물질을 위한 그러한 부직포들은 섬유질 매트릭스 내에서의 열 전달을 돕기 위해 금속 섬유들, 금속 코팅들 또는 이들의 혼합물로 금속화될 수 있다. 다른 실시예들에서, 부직포는 금속 대신에 열전도용의 탄소 섬유들을 보유할 수 있다.
[0060] 캐리어 물질 상에 로딩되는 경우, 액체 에어로졸 전구체(110a)는 캐리어 물질 내에 있을 때 지촉 "습윤" 상태("wet" to touch)에 있다. 캐리어 물질 내의 액체 에어로졸 전구체(110a)는 에어로졸 전구체(110a)의 중량을 포함하는 캐리어 물질의 전체(총) 중량에 대해 약 25.0% 내지 약 600.0%, 바람직하게는 약 30.0% 내지 200.0%(w/w)인 중량/중량(w/w) 백분율을 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 액체 에어로졸은 제1 가열 섹션 내에 유일한 액체/단일 재료로서 제공될 수 있으며, 그래서 w/w 백분율은 그러한 실시예들에 적용 가능하지 않을 것이다.
[0061] 한편, 이전에 언급한 바와 같이, 종래 기술의 "건조한" 고체 기재들 상에 로딩된 에어로졸 전구체의 양은 통상적으로 20%(w/w) 이하로 제한된다. 그리고 이와 같이, 에어로졸들을 포함하는 종래 기술의 고체 기재들은 지촉 "건조" 상태에 있는 반면, 액체 에어로졸 전구체를 갖는 임의의 고체 캐리어 물질은 지촉 "습윤" 상태에 있을 수 있고, 통상적으로 약 25.0% 내지 약 600.0%인 중량/중량(w/w) 백분율을 가질 것이다.
[0062] 다른 예시적인 실시예들에서, 액체 에어로졸 전구체(110a)는 충분한 다공성을 갖고 대량의 액체 용적들을 유지할 수 있는 중합체들, 금속들, 섬유들, 예컨대 매크로, 마이크로 또는 나노셀룰로오스, 탄소 또는 다른 합성 또는 천연 섬유 기반 발포체들로 형성된 사전형성된 발포체 매트릭스를 포함할 수 있는 캐리어 물질들 상에 로딩된다. 캐리어 물질을 위한 그러한 발포체들은 바람직하게는 형상이 원통형이지만, 다른 형상들이 배제되지는 않는다. 발포체에 열전도성 탄소가 사용되지 않는 경우 발포체는 열전도를 위해 금속화될 수 있다.
[0063] 다른 실시예에서, 액체 에어로졸 전구체(110a)는 플리트되고 주름지며 원통형 형상으로 변환되는 사전형성된 금속화 섬유 시트 또는 웨브를 포함할 수 있는 캐리어 물질 상에 로딩된다. 시트 또는 웨브는 셀룰로오스 섬유들, 비셀룰로오스 합성 섬유들, 금속, 전도성 탄소, 흑연 및 세라믹스들, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나로 제조된다. 열전도성 탄소 섬유는 금속 섬유들 없이 또는 금속 섬유들에 부가하여 사용될 수 있다.
[0064] 액체 에어로졸 전구체(110a)를 위한 캐리어 물질로서 기능하는 그러한 시트들은 플리트 및 주름 프로세스 동안에 중공 채널들의 형성으로 인해 높은 액체 용적들을 유지하기 위한 높은 다공성을 갖도록 프로세싱될 수 있다. 액체 에어로졸 전구체(110a)는 주름형 시트를 포함할 수 있는 캐리어 물질의 형성 동안에 또는 시트 및/또는 원통형 또는 다른 형상의 구조의 형성 후에 캐리어 물질 상에 로딩될 수 있다.
[0065] 상기의 예시적인 실시예들에서 액체 에어로졸 전구체(110a)를 보유하는 캐리어 물질은 바람직하게는 원통형 형상들로 변환되지만, 다른 형상들이 본 개시로부터 배제되지는 않는다는 점이 주목된다. 다른 형상들은 삼각 기둥, 직사각 기둥, 오각 기둥, 육각 기둥, 팔각 기둥 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
[0066] 제2 가열 섹션(120)은 담배 또는 다른 식물생약(botanical)들과 같은 고체 담배 기재(120a)를 다양한 고체 형태들로 보유하며, 다른 향미 화합물들이 담배 또는 다른 식물생약들 상에 또는 그 내에 로딩된다. 그러한 고체 담배 기재(120a)는 스트랜드(strand)들, 펠릿(pellet)들, 파쇄된 피스(shredded piece)들, 비드들, 주름형 웨브 또는 주조된 시트 형태로 있을 수 있다.
[0067] 이러한 제2 가열 섹션(120)은 또한, 알파-이오논(alpha-ionone), 메틸 사이클로펜테놀론(methyl cyclopentenolone), 게라니올(geraniol), 니코틴 뮤케이트(nicotine mucate), 니코틴 L-말레이트(nicotine L-malate), 알파 테르피네올(alpha terpineol), 2-아세틸 피롤(2-acetyl pyrrole), 베타-다마신(bet-damascene), 카리오필렌(caryophyllene), 3-메틸발레르산(3-methylvaleric acid), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 카프로산(caproic acid), 멘톨(menthol), 페닐 에틸 알코올(phenyl ethyl alcohol), 벤질 알코올(benzyl alcohol), 아네톨(anethole), 에틸 페닐 아세테이트(ethyl phenylacetate), 페닐 에틸 부티레이트(phenyl ethyl butyrate), 2-메틸부티르산(2-methylbutyric acid), 벤즈알데히드(benzaldehyde), 메틸 살리실레이트(methyl salicylate), 3-아세틸피리딘(3-acetylpyridine), 파라-톨리알데히드(para-tolyaldehyde), 2-메틸 피라진(2-methyl pyrazine), 리모닌(limonine), 감마-발레로락톤(gama-valerolactone), 리날로올(linalool), 이소발레르산(isovaleric acid), 감마-발레로락톤(gamma-valerolactone), 테트라메틸피라진(tetramethylpyrazine), 에틸 카프로에이트(ethyl caproate)와 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 향미 화합물들을 보유할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 제2 가열 섹션(120)은 비담배 재료들을 보유할 수 있다.
[0068] 비담배 식물생약들은 칸나비디올, 테트라하이드로칸나비놀, 칸나비게롤 및 칸나비놀 중 적어도 하나를 포함한다. 제2 가열 섹션은 또한 제2 가열 섹션(120) 내에 고체 담배 기재(120a)를 밀봉하는 증기 투과성 배리어들(112a, 112b)을 그 단부들에 포함할 수 있다.
[0069] 제1 가열 섹션(110)은 통상적으로 300.0 ℃ 이하의 온도로 가열되며, 이는 제1 가열 섹션(110) 내의 액체 에어로졸 전구체(110a)를 기화시키는 데 보다 적은 에너지가 필요하기 때문이다. 그리고, 제1 가열 섹션(110)과 제2 가열 섹션(120) 사이에 있는 열 배리어(130)에 의해, 그리고 제1 가열 섹션이 통상적으로 300.0 ℃ 이하의 온도로 가열되기 때문에, 제2 가열 섹션(120)은 200.0 ℃ 이하의 온도로 가열될 수 있다. 제2 가열 섹션(120)에 대한 200.0 ℃ 이하의 이러한 보다 낮은 온도는 바람직하지 않은 담배 기반 화학 화합물들의 형성을 방지하거나 실질적으로 감소시킬 수 있다.
[0070] 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품의 개략도를 도시한다. 예시된 바와 같이, 본 실시예의 HNB 담배 제품(10B)은 하기의 차이점들을 제외하고는 도 1의 제1 실시예와 유사하다:
[0071] HNB 담배 제품(10B)은 제2 가열 섹션(120)의 마우스 단부(100b)와 연결된 냉각 섹션(150), 및 냉각 섹션(150)과 연결된 필터(160)를 더 포함한다. 구체적으로, 냉각 섹션(150)은 금속들, 세라믹들, 중합체들 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 상변화 재료들 또는 냉각 재료들을 포함한다.
필터(160)는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스, 폴리프로필렌, 폴리락트산 또는 종이 필터와 같은 섬유들로 제조된다. 보다 구체적으로, 냉각 섹션(150) 및 필터(160)에 에어로졸이 통과할 수 있게 하기에 충분한 구멍들이 제공된다. 추가적으로, 플러그 랩(151)이 냉각 섹션(150) 및 필터(160) 주위로 래핑되고, 외부 종이 랩(142)이 플러그 랩(151)을 래핑하도록 연장된다. 본 발명에서, 담배가 200.0 ℃ 초과의 온도로 가열되는 경우에 전형적으로 형성되는 TSNA's(Tobacco Specific Nitrosamines)와 같은 열 유발 독성 화학 화합물들의 형성을 최소화하도록, 제1 가열 섹션(110) 및 제2 가열 섹션(120)이 상이한 온도들로 제어된다. 구체적으로, 제1 가열 섹션(110)의 가열 온도는 300.0 ℃ 이하이고, 제2 가열 섹션(120)의 가열 온도는 200.0 ℃ 이하이며, 가열은 발화 가열 또는 전기 가열에 의해 달성될 수 있다.
[0068] 도 3은 발화 가열을 사용하는 HNB 담배 제품(10C)을 도시하며, 도시된 바와 같이, 탄소 기반 발화 소스(171)가 제1 가열 섹션(110)의 전방 단부(100a)에 연결되고, 제2 열 배리어(172)가 탄소 기반 발화 소스(171)와 제1 가열 섹션(110) 사이에 구성된다.
[0069] 구체적으로, 탄소 기반 발화 소스(171)는 라이터(lighter)에 의해 점화되고, 발화 시에 약 900.0 ℃의 온도들에 도달할 수 있다. 이러한 고온은 제2 열 배리어(172)를 사용하여 약 300.0 ℃로 감소되어, 제1 가열 섹션(110) 내의 액체 에어로졸 전구체(110a)를 가열할 필요가 있다. 바람직하게는, 제2 열 배리어(172)는 공기 투과성, 부분 투과성 또는 불투과성일 수 있고, 유리, 금속, 세라믹, 탄소, 중합체 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.
[0070] 그러나, 다른 실시예에서는 제2 열 배리어(172)가 생략될 수 있다. 한편, 탄소 기반 발화 소스(171)의 외부에는 지나치게 높은 온도를 방지하기 위한 제3 열 배리어(173)가 연결될 수 있다. 바람직하게는, 제2 섹션 온도는 에어 갭(air gap), 냉각 재료들, 섬유 다발, 주름형 섬유 웨브, 금속들, 탄소들 및 세라믹들, 중합체들 또는 이들의 복합 재료들과 같은 수단에 의해 200.0 ℃ 미만으로 유지된다.
[0071] 일부 바람직한 실시예들에서, 흡입 가능한 에어로졸의 임의의 성분을 조정하거나 희석하기 위해, 다수의 공기 통기 구멍들(199)(도 6 내지 도 8 참조)이 비연소식 가열 담배 제품(10C)에 제공될 수 있으며, 예를 들어 공기 통기 구멍들은 제1 가열 섹션(110)과 제2 가열 섹션(120) 사이에, 냉각 섹션(150)과 필터(160) 사이에, 또는 냉각 섹션(150) 및 필터(160) 상에, 제2 배리어(172) 및/또는 제3 배리어(173) 상에 위치될 수 있다.
[0072] 도 4는 전기 가열을 사용하여 가열할 수 있는 디바이스 내로 삽입된 HNB 담배 제품을 도시한다. 도시된 바와 같이, HNB 담배 제품(10D)은 전기 가열 디바이스의 제1 가열 섹션(110)에 연결된 제1 가열기(heater)(181), 및 제2 가열 섹션(120)에 연결된 제2 가열기(182)를 더 포함한다.
[0073] 즉, 제1 및 제2 가열 섹션들(110, 120)은 제1 가열 섹션(110)의 가열 온도를 300 ℃ 이하로 제어하고 제2 가열 섹션(120)의 가열 온도를 200 ℃ 이하로 제어하도록 별도로 가열된다. 구체적으로, 제1 가열기(181)는 제1 가열 섹션(110)을 둘러싸고, 제2 가열기(182)는 제2 가열 섹션(120)을 둘러싸며, 제1 가열기(181) 및 제2 가열기(182)는 절연 층(183)에 의해 분리된다.
[0074] 전기 가열 디바이스(190)는 가열을 제어하기 위해 시가렛 본체의 전방 단부(100a)에 전기적으로 연결된다. 그러한 가열은 저항 가열, 유도 가열 또는 고체 상태 마이크로파 가열에 의해 달성된다. 구체적으로, 가열 디바이스(190)에는 전원(도시되지 않음), PCB(도시되지 않음), 마이크로컨트롤러(도시되지 않음), LED 표시기(191), 충전 인터페이스(192) 및 푸시 버튼(193)이 연결되어 있다. 도시되어 있지는 않지만, 퍼프 활성화기에 의해 또는 가열기 내의 시가렛의 존재를 검출하는 센서에 의해 활성화가 달성될 수 있다.
[0075] 특히, 전원은 전체 담배 제품에 전기를 공급한다. 전원은 다양한 구현예들을 취할 수 있으며, 바람직하게는 전원은 디바이스(190) 내에 편리하게 끼워지도록 크기설정되고, 그래서 디바이스가 쉽게 취급될 수 있으며, 전원은 제1 가열 섹션(110) 및 제2 가열 섹션(120)을 단시간에 급속 가열하기에 충분한 전력을 전달할 수 있다.
[0076] 바람직하게는, 전원은 고체 상태 배터리, 박막 고체 상태 배터리, 리튬-이온 배터리(예컨대, 재충전식 리튬-망간 이산화물 배터리), 또는 재충전식 슈퍼커패시터 등과 같은 교체 가능한 배터리 또는 재충전식 배터리일 수 있다. 특히, 리튬 중합체 배터리들이 사용될 수 있으며, 이는 그러한 배터리들이 증가된 안전성을 제공할 수 있기 때문이다. 니켈-카드뮴 전지들과 같은 다른 유형들의 배터리들이 또한 사용될 수 있다.
[0077] 바람직하게는, 재충전식 배터리가 사용되는 경우, 전원은, 예컨대 범용 직렬 버스(USB) 케이블 또는 커넥터(예를 들어, USB 2.0, 3.0, 3.1 USB Type-C)를 통해, 벽면 충전기, 차량 충전기(즉, 시가렛 라이터 소켓) 또는 컴퓨터에 연결되거나, 광전지(태양 전지) 또는 태양광 패널 또는 태양광 전지들, 무선 충전기 또는 무선 주파수(RF) 기반 무선 충전기에 연결될 수 있다. 바람직하게는, 제어 디바이스(190)에는 마이크로컨트롤러에 연결된 무선 통신 유닛이 추가로 제공되며, 이를 통해서 담배 제품은 휴대폰, 랩탑(laptop), 태블릿(tablet) 등과 같은 핸드헬드형 디바이스(handheld device)와 통신하여, 이에 의해 디바이스의 상태 또는 원격 제어 디바이스(190)의 기능을 검출하거나 마이크로컨트롤러 내의 소프트웨어를 주기적으로 업그레이드할 수 있다.
[0078] 다른 실시예들에서, 전원은 커패시터를 포함할 수 있다. 커패시터들은 배터리들보다 신속하게 방전할 수 있고, 담배 제품이 가열되는 동안에 충전될 수 있으며, 이에 의해 배터리가 담배 제품에 직접 전력을 공급하는 데 사용되는 경우보다 낮은 속도로 커패시터로 방전될 수 있게 한다.
[0079] 예를 들어, 슈퍼커패시터, 예를 들어 전기 이중 층 커패시터는 배터리와 별도로 또는 배터리와 조합하여 사용될 수 있다. 단독으로 사용되는 경우, 슈퍼커패시터는 디바이스의 각각의 사용 전에 재충전될 수 있다. 따라서, 담배 제품은 또한 슈퍼커패시터를 보충하는 데 사용하기 전에 가열기에 부착될 수 있는 충전기 구성요소를 포함할 수 있다.
[0080] 다른 실시예들에서, 제1 가열기(181) 및 제2 가열기(182)는 전도성 가열기 및/또는 유도 가열기 또는 고체 상태 마이크로파 가열기일 수 있다. 예를 들어, 전도성 가열기는 전류가 통과할 때 열을 생성하도록 구성된 저항 가열 부재를 포함한다.
[0081] 전도성 가열기는 낮은 질량, 낮은 밀도 및 적당한 저항률을 갖는 전기 전도성 재료들을 사용한다. 예시적으로, 재료는 탄소, 흑연, 탄소-흑연 복합재들, 금속들, 및 세라믹들, 예컨대 금속 및 비금속 탄화물들, 질화물들, 산화물들, 규화물들, 금속간 화합물들, 서멧(cermet)들, 금속 합금들 및 금속 포일들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 특히, 내화 재료들이 유용할 수 있다. 사용될 수 있는 유용한 금속들은 예를 들어 니켈, 크롬, 니켈과 크롬의 합금들(니크롬), 및 다양한 유형들의 강철이다. 원하는 저항률 또는 열전도율을 얻기 위해 상기의 상이한 재료들의 혼합물들이 또한 사용될 수 있다.
[0082] 바람직하게는, 일 실시예에서, LED 표시기(191)는 가열기들의 온도 또는 배터리 전력에 대한 가열기들의 상태를 표시하기 위해 마이크로컨트롤러와 연결된다. 예를 들어, 녹색 표시등은 가열기들이 사전설정된 온도에 도달했음을 표시할 수 있고, 황색 표시등은 가열기들이 아직 예열 중임을 표시할 수 있는 반면, 적색 표시등은 배터리 충전이 필요함을 표시할 수 있다. 물론, 다양한 다른 종류들의 표시기 표시등 기능들이 가능하다.
[0083] 바람직하게는, 푸시 버튼(193)은 가열기들의 활성화를 제어하기 위해 전원과 연결된다. 구체적으로, 푸시 버튼(193)은 용이한 조작을 위해 디바이스(190)의 하우징으로부터 돌출된다. 사전설정된 온도에 도달할 후에는, 푸시 버튼(193)을 조작할 필요 없이 가열기들이 자동으로 정지된다.
[0084] 본 실시예에서, 제어 디바이스(190)는 베이스 가열기(194)를 통해 제1 가열기(181)와 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 베이스 가열기(194)는 고정구(fixture)(198)에 의해 제1 가열기(181)와 연결된다. 일부 실시예들에서, 베이스 가열기(194)는 생략될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 가열기(181)는 생략될 수 있다.
[0085] 일부 바람직한 실시예들에서, 흡입 가능한 에어로졸의 임의의 성분을 조정하거나 희석하기 위해, 다수의 공기 통기 구멍들(도시되지 않음)이 비연소식 가열 담배 제품(10D)에 제공될 수 있으며, 예를 들어 공기 통기 구멍들은 제1 가열 섹션(110)과 제2 가열 섹션(120) 사이에, 냉각 섹션(150)과 필터(160) 사이에, 또는 냉각 섹션(150) 및 필터(160) 상에 위치될 수 있다.
[0086] 도 4에 도시된 본 실시예에서, 냉각 섹션(150) 및 필터(160)는 도 2의 제2 실시예에서 언급된 바와 같이 담배 본체에 구성된다. 마우스피스(mouthpiece)(159)가 냉각 섹션(150) 및 필터(160)를 둘러쌀 수 있다. 마우스피스(159)는 플라스틱 재료를 포함할 수 있고, 내열성일 수 있거나 아닐 수도 있다.
[0087] 그리고 제1 가열 섹션(110)과 관련하여, 제1 선택적인 단열 층(141)이 도 4에 예시된 바와 같이 포지셔닝된다. 제1 선택적인 단열 층(141) 주위에는 제1 가열기(181)가 있다. 제1 가열기(181) 주위에는 제2 선택적인 단열 층(141)이 있다. 그리고, 제2 선택적인 단열 층(141)의 외부에는 외부 본체 재료(157)가 있다. 외부 본체 재료(157)는 내열성인 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
[0088] 그러나, 다른 실시예들에서, 냉각 섹션(150) 및 필터(160)는 담배 본체의 외부에 구성될 수 있다. 이제 도 5를 참조하면, 냉각 섹션(150) 및 필터(160)는, 내부 섹션(159) 및 외부 섹션(161)과 함께, HNB 담배 제품(10E)의 하우징에 탈착 가능하게 연결된 탈착 가능한 마우스피스(101)를 형성한다. 바람직하게는, 마우스피스(101) 상에는 마우스피스를 개방 또는 폐쇄하기 위한 제거 가능한 덮개(102)가 제공된다. 마우스피스(101)의 내부 섹션(159) 및 외부 섹션(161)은 플라스틱 재료 또는 금속, 또는 이들의 조합으로 제조될 수 있다.
[0089] 이제 도 6을 참조하면, 이 도면은 도 3과 유사하지만 통기 구멍들(199)을 갖는 본 발명의 제3 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품(10C)의 개략도이다. 종이 층(142) 및 단열 층(141)을 관통하는 통기 구멍들(199)이 열 배리어(130) 근처에 제공될 수 있다. 구멍들(199)은 냉각 섹션(150) 및 필터(160)에 또는 그 근처에 제공될 수 있다.
[0090] 이제 도 7을 참조하면, 이 도면은 도 4와 유사하지만 통기 구멍들(199)을 갖는 본 발명의 제4 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품(10D)의 개략도이다. 이러한 예시적인 실시예에 따르면, 구멍들(199)은 외부 본체 재료(157) 및 단열 층(141)을 통해 베이스 가열기(194)로 관통할 수 있다.
[0091] 이제 도 8을 참조하면, 이 도면은 도 5와 유사하지만 통기 구멍들(199)을 갖는 본 발명의 제5 실시예에 따른 비연소식 가열 담배 제품(10E)의 개략도이다. 도 7과 마찬가지로, 구멍들(199)은 외부 본체 재료(157) 및 단열 층(141)을 통해 베이스 가열기(194)로 관통할 수 있다.
[0092] 본 발명에서, HNB 담배 제품의 하우징의 형상은 가변적이다. 일부 실시예들에서, 하우징은 대체로 기다란 원통형 로드(rod) 또는 튜브(tube)이다. 하우징은 제거 불가능한 일체형 구조이거나, 마우스피스, 시가렛 본체 및 제어 디바이스(190)와 같은 탈착 가능한 2 개 이상의 부분들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하우징의 형상은 제1 및 제2 가열 섹션들(110, 120)과 같은 시가렛 본체 및 마우스피스의 형상과 일치한다. 본 발명에서 HNB 담배 제품의 형상은 제한되지 않는다.
[0093] 결론적으로, 본 발명에 따른 HNB 담배 제품은 액체 에어로졸 전구체와 고체 담배 기재를 분리하기 위한 2 개의 가열 섹션들을 포함한다. 액체 에어로졸 전구체는 비결합 형태의 자유 액체로서 제1 가열 섹션에 존재한다.
[0094] 제1 가열 섹션으로서의 액체 에어로졸 전구체는 전방 단부를 제공하고, 제2 가열 섹션으로서의 고체 담배 기재는 마우스 단부를 제공하며, 추가로 제1 가열 섹션과 제2 가열 섹션 사이에 제1 열 배리어가 형성되어 온도를 제어하고, 그 결과, 고체 담배 기재의 가열 온도는 가열 시에 액체 에어로졸 전구체의 가열 온도보다 낮아서, 예를 들어 담배가 고온들로 가열되는 경우에 전형적으로 형성되는 TSNA's(Tobacco Specific Nitrosamines)와 같은 열 유발 독성 화학 화합물들의 형성을 최소화한다. 또한, 2 개의 가열 섹션들의 분리 구성은 간단하며, 이는 제조 비용들을 절감시킨다.
[0095] 또한, 본 발명은 또한 하기의 단계들을 포함하는 비연소식 가열 담배 제품을 제조하는 방법을 제공한다:
[0096] 전방 단부가 제공된 제1 가열 섹션을 형성하는 단계―제1 가열 섹션은 액체 에어로졸 전구체를 보유함―;
[0097] 마우스 단부가 제공된 제2 가열 섹션을 형성하는 단계―제2 가열 섹션은 고체 담배 기재를 보유함―; 및
[0098] 제1 가열 섹션과 제2 가열 섹션 사이에 위치된 증기 투과성이지만 액체 불투과성인 제1 열 배리어를 형성하는 단계.
[0099] 바람직하게는, 상기 방법은 액체 에어로졸 전구체를 사전형성된 섬유질 매트릭스, 사전형성된 다공성 발포체, 또는 사전형성된 플리트형 및 주름형 웨브 상에 로딩하는 단계를 더 포함한다.
[00100] 바람직하게는, 상기 방법은 상기 제2 가열 섹션의 마우스 단부와 연결된 냉각 섹션을 형성하는 단계; 및 냉각 섹션과 연결된 필터를 형성하는 단계를 더 포함한다.
[00101] 일 실시예로서, 상기 방법은,
[00102] 제1 가열 섹션의 전방 단부에 연결된 탄소 기반 발화 소스를 형성하는 단계; 및
[00103] 탄소 기반 발화 소스와 제1 가열 섹션 사이에 제2 열 배리어를 형성하여, 이에 의해 제1 가열 섹션이 300.0 ℃ 이하의 온도로 가열되고 제2 가열 섹션이 200.0 ℃ 미만의 온도로 가열되도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
[00104] 다른 실시예로서, 상기 방법은,
[00105] 제1 가열 섹션에 연결된 제1 가열기를 형성하는 단계; 및
[00106] 제2 가열 섹션에 연결된 제2 가열기를 형성하여, 이에 의해 제1 가열 섹션이 300.0 ℃ 이하로 가열되고 제2 가열 섹션이 200.0 ℃ 이하로 가열되도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
[00107] 상기에 언급된 바와 같이, 그리고 상기에 부가하여, 액체 에어로졸(110a)을 위한 캐리어 물질은 섬유질 매트릭스, 다공성 발포체 및 플리트형 및 주름형 웨브를 포함할 수 있다. 섬유질 매트릭스, 다공성 발포체 및 플리트형 및 주름형 웨브는 금속, 전도성 탄소, 흑연, 세라믹 또는 이러한 재료들의 혼합물을 통합함으로써 열전도성이 될 수 있다. 액체 에어로졸 전구체(110a)는 에어로졸 전구체들의 증발 속도를 제어하기 위한 유화제들, 점성 조절제들 또는 제어제들로서 미정질 셀룰로오스, 나노결정질 셀룰로오스, 셀룰로오스 나노피브릴들 또는 박테리아 셀룰로오스를 포함할 수 있다.
[00108] 제2 가열 섹션(120)에는 담배 또는 다른 식물생약들이 다양한 고체 형태들로 로딩될 수 있고, 다른 향미 화합물들이 담배 또는 다른 식물생약들 상에 또는 그 내에 로딩될 수 있으며, 그러한 고체들은, 결합제로서 결합제 중합체 또는 나노셀룰로오스를 갖거나 갖지 않고서, 스트랜드들, 펠릿들, 파쇄된 피스들, 비드들, 주름형 웨브 또는 주조된 시트 형태로 있을 수 있다.
[00109] 2 개의 가열 섹션들(110, 120)은 유리, 탄소, 세라믹, 플라스틱, 이들의 복합 재료, 또는 종이 상에의 이들의 코팅 또는 라미네이트로 제조된 단열 층에 의해 둘러싸일 수 있다. 한편, 실시예들 중 임의의 실시예의 경우, 외부 시가렛 종이 랩(142)은 소모품(10)의 전체 길이로 연장될 수 있다.
[00110] 소모품(10)의 전방은 가열 요소(194), 및 가열 요소 또는 가열기(194)와 전기적으로 접촉하기 위한 고정구를 가질 수 있다. 소모품(10)의 전방 단부는 제1 가열 섹션(110)을 300 ℃를 초과하지 않는 온도로 가열하기 위해 탄소 기반 발화 소스(171) 및 열 배리어(172)를 가질 수 있다.
[00111] 에어로졸 경로는 소모품(10)의 제1 가열 섹션(110)으로부터 마우스 단부(100b)까지 연장될 수 있다. 소모품(10)의 후방 단부는 상변화 재료들: 다발 형태의 중합체 섬유들 또는 필름들, 또는 에어로졸의 통과를 허용하기에 충분히 다공성인 금속들, 세라믹들 또는 중합체들로 제조된 냉각 재료들을 보유하는 에어로졸 냉각 섹션(150)을 가질 수 있다.
[00112] 소모품(10)의 후방 단부는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스, 폴리프로필렌, 폴리락트산 또는 종이 필터와 같은 섬유들로 제조된 에어로졸 필터링 섹션(160)을 가질 수 있다. 제1 가열 섹션(110) 및 제2 가열 섹션(120)은 금속, 탄소, 세라믹 또는 복합 재료로 제조될 수 있다. 복합 재료는 2 개의 가열 세그먼트들이 열 배리어(130)와 같은 비가열 세그먼트에 의해 분리되도록 플라스틱 표면 상에 인쇄된 금속, 탄소 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다.
[00113] 가열기(194)에는 배터리, 슈퍼커패시터 또는 이들의 조합에 의해 전력이 공급될 수 있다. 가열기(194)는 인쇄 회로 기판(PCB) 및/또는 마이크로컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 가열기(194)는 LED 표시기(191) 및 푸시 버튼(193) 온/오프 활성화부를 가질 수 있다. 가열기(194)는 (즉, 소비자에 의해 생성된 진공으로부터) 퍼프 활성화되거나 시가렛의 존재에 의해 활성화될 수 있다.
[00114] 가열기(194) 또는 일반적으로 소모품(10)의 가열은 저항 가열, 유도 가열 또는 고체 상태 마이크로파 가열에 의해 달성될 수 있다. 가열기(194)는 에어로졸 전구체(110a)로부터 생성된 흡입 가능한 에어로졸의 임의의 성분을 희석하고 그리고/또는 흡인을 조정하기 위해 공기 통기 구멍들(199)을 가질 수 있다.
[00115] 전술한 본 발명의 방법 및 시스템의 예시적인 실시예들은 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 상호 교환 가능하다. 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 실시예들이 다른 실시예들과 조합될 수 있다. 즉, 여러 도면들에 예시된 하나 이상의 실시예들이 함께 조합될 수 있다.
[00116] 예시적인 실시예들의 잠재적인 조합의 하나의 비제한적인 예로서, 도 5에 예시된 예시적인 실시예는, 도 5의 마우스피스(101)를 도 4에 사용하는 것과 같이, 도 4에 나타난 것들과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 다른 도면들의 이전 실시예들과 조합될 수 있다. 예시적인 실시예들의 다른 조합들이 가능하고, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 본 개시의 범위 내에 포함된다.
[00117] 예를 들어, 예시적인 실시예들의 잠재적인 조합의 다른 비제한적인 예로서, 제2 가열 섹션(120)이 제거될 수 있고, 제1 가열 섹션(110)이 베이스 가열기 및 벽 가열기에 의해 가열될 수 있다. 이러한 예시적인 실시예는 또한 글리세린, 프로필렌 글리콜, 물, 니코틴, 칸나비디올, 테트라하이드로칸나비놀, 칸나비게롤, 또는 칸나비놀, 니코틴 락테이트, 니코틴 레불리네이트, 니코틴 벤조에이트, 말톨, 시트로넬릴, 페닐 아세테이트, 바닐린, 에틸 바닐린, 페닐 락트산, 레불린산, 신남산, 네롤리돌, 카리오필렌 옥사이드, 감마노날락톤, 이소아밀 페닐 아세테이트, 페닐에틸 이소발레레이트, 니코틴 벤조에이트 중 적어도 하나를 보유할 수 있다.
[00118] 다른 변형예로서, 제2 가열 섹션(120)은 유지될 수 있고, 상기의 (1)과 동일한 에어로졸 형성제 성분들을 보유할 수 있지만, 제2 가열 섹션(120)의 성분들이 거의 고갈되려고 할 때, 제1 가열 섹션(110)의 성분들이 흡입 가능한 에어로졸의 연속적인 공급을 위해 에어로졸을 형성하기 시작하도록, 2 개의 섹션들(110, 120)은 상이한 속도들로 가열된다.
[00119] 상기에 부가하여, 본 명세서의 기계적 도면들에 의해 구현되는 프로세스들의 특정 단계들은 본 발명이 설명된 바와 같이 기능하기 위해 다른 단계들보다 당연히 선행한다. 그러나, 본 발명은 그러한 순서 또는 시퀀스가 본 발명의 기능을 변경하지 않는다면 설명된 단계들의 순서에 제한되지 않는다. 즉, 일부 단계들은 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 단계들 이전, 이후 또는 이들과 병행하여(실질적으로 동시에) 수행될 수 있는 것으로 인식된다. 일부 경우들에서, 본 발명으로부터 벗어남이 없이 특정 단계들이 생략되거나 수행되지 않을 수 있다.
[00120] 본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예들인 것으로 간주되는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 제한되어서는 안 되며, 오히려 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 수정들 및 등가 배열들을 포괄하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (27)

  1. 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한, 비연소식 가열(heat-not-burn) 담배 에어로졸 소스 부재로서,
    전방 단부를 갖는 제1 가열 섹션 ― 상기 제1 가열 섹션은 액체 에어로졸 전구체를 보유하고, 상기 액체 에어로졸 전구체는 비결합 형태의 자유 액체로서 상기 제1 가열 섹션에 존재함 ―;
    마우스 단부를 갖는 제2 가열 섹션 ― 상기 제2 가열 섹션은 고체 담배 기재 또는 비담배 식물 재료를 보유함 ―; 및
    상기 제1 가열 섹션과 상기 제2 가열 섹션 사이에 위치된 증기 투과성이지만 액체 불투과성인 제1 열 배리어(thermal barrier)를 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가열 섹션은 캐리어 물질(carrier substance)을 더 포함하며, 상기 캐리어 물질은 섬유질 매트릭스, 다공성 발포체 또는 플리트형 및 주름형 웨브(pleated and gathered web)를 포함하고; 상기 액체 에어로졸 전구체는 상기 캐리어 물질 상에 로딩(loading)되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 가열 섹션의 마우스 단부와 연결된 냉각 섹션, 및 상기 냉각 섹션과 연결된 필터를 더 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가열 섹션의 전방 단부에 연결된 탄소 기반 발화 소스(carbon based ignition source)를 더 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 탄소 기반 발화 소스와 상기 제1 가열 섹션 사이에 제2 열 배리어가 구성되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  6. 제4 항에 있어서,
    제3 열 배리어가 상기 탄소 기반 발화 소스의 외부에 연결되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가열 섹션에 전기적으로 연결된 제1 가열기, 및 상기 제2 가열 섹션에 전기적으로 연결된 제2 가열기를 더 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  8. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 가열기 및 상기 제2 가열기와 전기적으로 연결된 제어 디바이스를 더 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 가열기 및 상기 제2 가열기 중 적어도 하나 및 상기 제어 디바이스와 전기적으로 연결된 베이스 가열기를 더 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스는 전원, PCB, 마이크로컨트롤러, LED 표시기, 충전 인터페이스, 및 푸시 버튼 또는 퍼프 활성화기, 또는 상기 가열기 내의 시가렛의 존재에 의해 유도되는 활성화부 중 적어도 하나를 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가열기들은 저항 가열에 의해 전기적으로 가열되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 3 개의 가열기들 중 적어도 하나는 저항 가열되고, 나머지는 유도 가열되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 3 개의 가열기들 중 적어도 하나는 유도 가열되고, 나머지는 저항 가열되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 3 개의 가열기들 중 적어도 하나는 고체 상태 마이크로파 가열에 의해 저항 가열되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 에어로졸을 조정하기 위한 다수의 공기 통기 구멍들을 더 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가열 섹션 및 상기 제2 가열 섹션의 주위에 단열 층이 래핑(wrapping)되고, 상기 단열 층 상에 외부 종이 랩이 덮이는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  17. 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재로서,
    제1 가열 섹션; 및
    제2 가열 섹션을 포함하며;
    상기 제1 가열 섹션은 비결합 형태의 자유 액체로서 존재하는 액체 에어로졸 전구체를 보유하고;
    상기 제1 및 제2 가열 섹션들은 증기 투과성 액체 및 열 배리어 층에 의해 분리되고;
    상기 제2 가열 섹션은 고체 담배 또는 다른 식물생약 물질을 보유하며, 열원에 의해 상기 제1 가열 섹션은 300 ℃ 미만의 온도로 가열되고 상기 제2 가열 섹션은 200 ℃ 미만의 온도로 가열되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  18. 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재로서,
    제1 가열 섹션; 및
    제2 가열 섹션을 포함하며;
    상기 제1 가열 섹션은 비결합 형태의 자유 액체로서 존재하는 액체 에어로졸 전구체를 보유하고;
    상기 제1 및 제2 가열 섹션들은 증기 투과성 액체 및 열 배리어 층에 의해 분리되고;
    상기 제2 가열 섹션은 고체 담배 또는 다른 식물생약 물질을 보유하며, 열원에 의해 상기 제1 가열 섹션은 300 ℃ 미만의 온도로 가열되고 상기 제2 가열 섹션은 150 ℃ 미만의 온도로 가열되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 액체 에어로졸 전구체는 상기 제1 가열 섹션의 중량에 대해 약 25.0% 내지 약 600.00%인 중량/중량(w/w) 백분율을 갖는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 액체 에어로졸 전구체는 상기 제1 가열 섹션의 캐리어의 전체(총) 중량에 대해 약 30.0% 내지 약 200%(w/w)인 중량/중량(w/w) 백분율을 갖는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  21. 제18 항에 있어서,
    상기 열원은 전기 가열기 및 발화 기반 열원 중 적어도 하나를 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  22. 제18 항에 있어서,
    상기 2 개의 가열 섹션들은 금속, 세라믹, 플라스틱, 탄소, 복합 재료, 또는 시가렛 종이 상의 코팅, 라미네이트 또는 인쇄 층 중 적어도 하나로 제조되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  23. 제3 항에 있어서,
    상기 액체 에어로졸 전구체는 글리세린(glycerin), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 물, 니코틴(nicotine), 칸나비디올(cannabidiol), 테트라하이드로칸나비놀(tetrahydrocannabinol), 칸나비게롤(cannabigerol) 또는 칸나비놀(cannabinol) 중 적어도 하나를 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  24. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 가열 섹션은 담배가 없고 칸나비노이드(cannabinoid)를 보유하며, 칸나비디올, 테트라하이드로칸나비놀, 칸나비게롤 또는 칸나비놀 중 적어도 하나를 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  25. 제3 항에 있어서,
    상기 액체 에어로졸 전구체는 캐리어 물질 상에 로딩되는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  26. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 가열 섹션은 니코틴 락테이트(nicotine lactate), 니코틴 레불리네이트(nicotine levulinate), 니코틴 벤조에이트(nicotine benzoate), 말톨(maltol), 시트로넬릴(citronellyl), 페닐 아세테이트(phenyl acetate), 바닐린(vanillin), 에틸 바닐린(ethyl vanillin), 페닐 락트산(phenyl lactic acid), 레불린산(levulinic acid), 신남산(cinnamic acid), 네롤리돌(nerolidol), 카리오필렌 옥사이드(caryophylene oxide), 감마노날락톤(gammanonalactone), 이소아밀 페닐 아세테이트(isoamyl phenyl acetate), 페닐에틸 이소발레레이트(phenylethyl isovalerate), 니코틴 벤조에이트(nicotine benzoate) 중 하나 이상을 더 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
  27. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 가열 섹션은 알파-이오논(alpha-ionone), 메틸 사이클로펜테놀론(methyl cyclopentenolone), 게라니올(geraniol), 니코틴 뮤케이트(nicotine mucate), 니코틴 L-말레이트(nicotine L-malate), 알파 테르피네올(alpha terpineol), 2-아세틸 피롤(2-acetyl pyrrole), 베타-다마신(bet-damascene), 카리오필렌(caryophyllene), 3-메틸발레르산(3-methylvaleric acid), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 카프로산(caproic acid), 멘톨(menthol), 페닐 에틸 알코올(phenyl ethyl alcohol), 벤질 알코올(benzyl alcohol), 아네톨(anethole), 에틸 페닐 아세테이트(ethyl phenylacetate), 페닐 에틸 부티레이트(phenyl ethyl butyrate), 2-메틸부티르산(2-methylbutyric acid), 벤즈알데히드(benzaldehyde), 메틸 살리실레이트(methyl salicylate), 3-아세틸피리딘(3-acetylpyridine), 파라-톨리알데히드(para-tolyaldehyde), 2-메틸 피라진(2-methyl pyrazine), 리모닌(limonine), 감마-발레로락톤(gama-valerolactone), 리날로올(linalool), 이소발레르산(isovaleric acid), 감마-발레로락톤(gamma-valerolactone), 테트라메틸피라진(tetramethylpyrazine) 및 에틸 카프로에이트(ethyl caproate) 중 하나 이상을 더 포함하는,
    비연소식 가열 담배 에어로졸 소스 부재.
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