KR20230142895A - 저극성 용매를 첨가하여 제지식 판상엽을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, a) 판상엽 원료물질을 조쇄 및 분쇄하는 단계; b) 상기 분쇄된 판상엽 원료물질을 바인더와 혼합하고, 저극성 용매를 첨가하여 현탁액을 형성하는 단계; c) 습윤 시트를 형성하고, 잔존 용매를 회수하는 단계; 및 d) 형성된 습윤 시트를 탈수 및 건조하는 단계; 를 포함하는, 제지식 판상엽의 제조방법을 제공한다.

Description

저극성 용매를 첨가하여 제지식 판상엽을 제조하는 방법{Manufacturing method of reconstituted tobacco with paper by adding a low-polarity solvent}

본 발명은 저극성 용매를 첨가하여 제지식 판상엽을 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 제지식 판상엽에 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.

담배 제품의 제조에는 담배 잎 이외에도 균질화 담배 물질이 사용될 수 있다. 이 균질화 담배 물질은 통상적으로 담배 줄기 또는 담배 가루 등과 같이 궐련의 제조에 덜 적합한 담배 식물의 부분으로부터 제조된다. 통상적으로, 담배 가루는 제조 공정 중에 담배 잎을 취급하는 동안 부산물로서 생성된다.

일반적인 균질화 담배 물질의 형태는 재생 담배 시트(reconstituted tobacco sheet) 등이다. 균질화 담배 물질 시트는 담배 가루와 결합제 등을 혼합하여 슬러리를 형성하고, 형성된 슬러리를 사용하여 담배 웹을 생성하며, 움직이는 금속 벨트 상으로 점성 슬러리를 주조하여 제조할 수 있다. 또는, 점도가 낮고 수분 함량이 높은 슬러리를 사용하여 제지 공정과 유사한 공정에서 재구성한 담배를 생산할 수도 있다. 균질화 담배 웹은 궐련 및 기타 흡연 물품에 적합한 담배 절단 필러를 제조하기 위해 전체 잎담배와 유사한 방식으로, 판상엽 각초 형태로 절단될 수 있다.

한편, 궐련, 엽궐련, 파이프 담배처럼 불을 붙여 피우는 전통적인 연소식 담배의 경우, 이의 원료 중 하나로서 판상엽을 포함하며, 그 중에서도 제지식 판상엽이 주로 사용된다.

한편, 현행 제지식 판상엽 공정에는 시트 형성(sheet forming) 과정에서 물에 펄프를 풀어 현탁액을 형성하고, head box에서 wire 위에 현탁액을 분사하여 형성된 펄프는, 물을 용매로 하여, 셀룰로오스를 기반으로 하는 섬유 간에 수소결합으로 시트를 형성하게 된다. 그러나, 시트 형성과정에서 물의 표면 장력이 감소하고, 형성 후 건조 과정에서 섬유가 수축하게 되어, 최종적으로 판상엽 두께가 감소하게 된다는 문제점이 존재한다.

이에, 상기와 같은 기존 기술의 문제점 및/또는 한계점을 극복하기 위하여, 본 발명은, 상기 시트 형성 과정에서 적용되는 용매의 종류를 에틸 알코올로 대체하거나 일정 비율 혼합하여 시트를 형성함으로써, 시트 내 섬유 간의 접촉 면적을 줄이고, 건조 과정에서 건조 시간 단축을 통해 섬유의 수축을 감소시켜 판상엽의 부피(벌크)를 증대시키는 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, 제지식 판상엽의 제조방법으로서,

a) 판상엽 원료물질을 조쇄 및 분쇄하는 단계;

b) 상기 분쇄된 판상엽 원료물질을 바인더와 혼합하고, 저극성 용매를 첨가하여 현탁액을 형성하는 단계;

c) 습윤 시트를 형성하고, 잔존 용매를 회수하는 단계; 및

d) 형성된 습윤 시트를 탈수 및 건조하는 단계;

를 포함하는, 제지식 판상엽의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따라 제지식 판상엽 공정 중 시트 형성 과정에서 용매로서 에틸 알코올과 같은 저극성 용매를 적용하여 제지식 판상엽을 제조하는 경우, 섬유 간의 결합력과 섬유 사이의 표면 장력으로 인한 섬유 간의 접촉 면적을 감소시키고, 건조 시간을 단축하여 섬유 수축을 감소시킬 수 있다. 따라서, 이와 같은 방법으로 제조된 제지식 판상엽은 기존 제지식 판상엽에 비해 부피(벌크)가 증대된 제지식 판상엽을 얻을 수 있다.

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 제지식 판상엽의 제조방법을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제지식 판상엽을 포함하는 흡연물품의 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 참조부호를 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 물품을 흡연하는 사용자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, '하류' 또는 '하류 방향'은 흡연 물품을 흡연하는 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미한다. 예를 들어, 도 2 에 도시된 흡연 물품(1)에 있어서, 담배 매질부(10)는 필터부(20)의 상류 또는 상류 방향에 위치한다.

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 앞서 기술한 예시에 한정되는 것은 아니다.

도 1 은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 제지식 판상엽의 제조방법을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 1 을 참조하면, 제지식 판상엽의 제조방법은 잎담배와 같은 판상엽 원료물질을 준비하여, 이를 조쇄 및 분쇄하는 단계(단계 a)); 분쇄된 판상엽 원료물질을 바인더와 혼합하고, 저극성 용매를 첨가하여 현탁액을 형성하는 단계(단계 b)); 습윤 시트를 형성하고 잔존 용매를 회수하는 단계(단계 c)); 및 형성된 습윤 시트를 탈수 및 건조하는 단계(단계 d)) 를 포함할 수 있다.

상기 단계 a) 에서 준비되는 판상엽 원료물질은, 황색종, 버어리종, 오리엔트종 및 시가종 중 적어도 하나의 잎담배를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 잎담배는 예를 들어, 잎담배의 총 중량 기준 약 0 % 내지 20 %의 황색종과, 약 0 % 내지 50 % 의 버어리종 및 약 0 % 내지 30 % 의 오리엔트종을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

또한, 상기 판상엽 원료물질은 필러 담배를 포함할 수도 있다. 여기서 필러 담배는 특정 담배 유형에 해당하지는 않으나, 배합물에 사용되는 다른 담배 유형을 보완하기 위해 주로 사용되며 최종 제품에 특정 특성의 향기 방향을 유도하지 않는 담배를 의미할 수 있다. 이러한 필러 담배로는 줄기, 주맥 또는 잎자루로부터 얻어질 수 있다.

이러한 판상엽 원료물질을 조쇄 및 분쇄하는 경우에, 상기 원료물질은 현탁액을 형성하기에 적합한 입자 크기로 분쇄될 수 있으며, 분쇄 후의 입자 크기는 예를 들어, 약 0.01㎜ 내지 0.15㎜, 구체적으로는 약 0.03㎜ 내지 0.12㎜ 의 평균 입자 크기를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이후, 상기 적합한 크기로 조쇄 및 분쇄된 판상엽 원료물질은 바인더와 혼합하여 슬러리로 제조될 수 있으며, 이 때 사용되는 상기 바인더의 예로는, 구체적으로 천연 펄프에 해당할 수 있다.

천연 펄프는 판상엽의 원료물질과 혼합되기 이전에, 해리 및 고해되는 과정을 거치게 되고, 이로써 잎담배와 같은 조쇄된 판상엽 원료물질과 용이하게 혼합될 수 있으며, 저극성 용매를 첨가하여 현탁액을 형성할 수 있다.

저극성 용매를 첨가하는 경우에는, 기존 제지식 판상엽 공정의 시트 형성 과정에서 물에 펄프를 풀어 현탁액을 형성하는 경우와는 달리, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 물 대신 저극성 용매를 단독으로 사용하거나, 물과 저극성 용매를 일정 비율로 혼합하여 현탁액을 형성하게 된다.

이 때, 물과 저극성 용매의 첨가 비율은 5 : 95 내지 20 : 80 인 것이 바람직하며, 상기 비율이 5 : 95 미만(예를 들어, 4 : 96 등)인 경우에는, 시트 형성 과정에서 물의 표면 장력이 감소하거나, 펄프 간의 결합력이 약하여 시트 형성이 어려우며, 20 : 80 초과(예를 들어, 21 : 79 등)인 경우에는, 시트 형성 후 건조 과정에서 섬유가 수축하게 되어 판상엽의 두께가 감소하게 되는 결과가 크게 나타나, 벌크 향상이 이뤄지지 않으므로, 물과 저극성 용매의 함량을 상기 범위 비율대로 첨가하는 것이 바람직하다고 볼 수 있다.

아울러, 상기 저극성 용매의 종류로는, 에틸 알코올, 또는 에틸 알코올과 물의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 에틸 알코올일 수 있다.

상기 단계 c) 에서, 판상엽 원료물질, 천연 펄프(바인더) 및 저극성 용매를 혼합하여 현탁액을 형성하는 경우, 형성된 현탁액에서의 천연 펄프 농도는 0.5 내지 3 중량% 에 해당할 수 있다. 상기 펄프 농도가 0.5 중량% 미만인 경우 시트 형성이 잘 이루어지지 않을 수 있고, 3 중량% 를 초과하는 경우에는, 균일한 시트 형성이 이루어지지 않을 수 있다.

상기 단계 c) 를 통해 현탁액을 형성한 이후에는, 형성된 현탁액을 Head box 에서 wire mesh 망 위에 분사하여 습윤 시트를 형성하는 것과 같은, 습윤 시트를 형성하는 공정을 거칠 수 있으며, 이 과정에서 물과 저극성 용매와 같은 잔존 용매를 회수할 수 있으며(단계 d)), 회수된 용매는 다시 상기 단계 c) 의 현탁액을 형성하는데 활용될 수 있다.

한편, 상기와 같이 단계 d) 를 통해 형성된 습윤 시트는 탈수 및 건조 과정(단계 e))을 거치면서 제지식 판상엽으로 제조될 수 있다. 이 때, 탈수 및 건조 공정은 90℃ 내지 120℃, 바람직하게는 90 내지 105℃ 의 열풍 건조 조건에서 약 15분간 실시될 수 있으며, 이를 통해 제조되는 판상엽의 수분 함량은 5 내지 20 중량% 가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 만약 탈수 및 건조 과정을 거쳐 제조된 판상엽의 수분 함량이 5 중량% 미만인 경우에는, 판상엽에 존재하는 향 발현이 저조하게 될 수 있으며, 20 중량% 를 초과하는 경우에는, 제조 작업성이 현저히 떨어질 수 있다.

한편, 도 1 에 도시되지는 않았으나, 제조 공정 중, 제지식 판상엽의 제조방법은 추가적으로 후처리 가공을 포함할 수 있다.

구체적으로, 향액 물질을 첨가하여, 가향 처리를 실시할 수 있으며, 다양한 형태로의 성형 또한 가능하다.

향액 물질을 통해 가향 처리를 실시하는 경우에는, 사용되는 향액 물질로서, 예를 들어, 로즈마리, 유칼립톨, 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제(isosweet), 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 만다린 오일, 카테킨, 자몽, 케러웨이, 코냑, 쟈스민, 카코카일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 및 커피로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 성형을 통해, 예를 들어, 시트 형태의 제지식 판상엽 시트를 제조하는 경우에는, 약 1㎜ 내지 6㎜ 의 폭과 약 8㎜ 내지 17㎜ 의 길이를 가지는 복수의 조각된 제지식 판상엽 시트로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 최종적으로 제조된 본 발명의 일 실시예에 따른 제지식 판상엽은 기존에 공지된 공정에 의해 제조된 제지식 판상엽에 비해, 두께가 향상된(벌크가 증대된) 제지식 판상엽에 해당할 수 있으며, 흡연 물품을 이루는 일 구성요소로 활용될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 제지식 판상엽은 도 2 에 도시된 흡연물품(1)의 담배 매질부(10)에 채용될 수 있으나, 본 발명의 실시예들에 따른 흡연물품의 구조가 이에 제한되지는 않는다.

도 2 를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 흡연물품(1)은, 담배 매질부(10) 및 필터부(20)을 포함할 수 있으며, 상기 담배 매질부(10)는 연소 또는 가열시 휘발성 화합물을 방출하도록 하는 에어로졸 생성 물질을 포함하며, 통상적으로 잎담배와 같이 니코틴을 포함하는 담배 물질을 포함하고, 바인더나 기타 첨가제 등과 같은 부형제를 추가적으로 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 담배 매질부에 포함되는 담배 매질은 담배 물질 및 부형제를 포함하는 과립의 형태로 제조될 수 있으며, 상기 부형제로는 담배 매질에 포함될 수 있는 물질로서 담배 물질을 제외한 pH 조절제, 바인더, 에어로졸 형성제, 기타 첨가제 등이 포함될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

상기 흡연 물품의 필터부(20)는 셀룰로오스 아세테이트 필터, 종이 필터 또는 고분자 물질로 이루어진 필터로 이루어진 것일 수 있으며, 하나의 세그먼트로 이루어지거나, 제1필터부, 제2필터부 등과 같이, 복수의 세그먼트로 분획될 수 있다. 또한, 상기 복수의 세그먼트 중 적어도 하나는 냉각 소재를 포함한 냉각 필터를 포함할 수 있다. 이를 통해, 담배 매질부가 가열됨으로써 생성된 에어로졸을 냉각시킬 수 있으며, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다.

상기 냉각 필터는 셀룰로오스 아세테이트 또는 종이로 제작될 수 있으며, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조물을 형성할 수 있다.

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.

1 : 흡연 물품
10 : 담배 매질부
20 : 필터부

Claims (10)

1. 제지식 판상엽의 제조방법으로서,
   a) 판상엽 원료물질을 조쇄 및 분쇄하는 단계;
   b) 상기 분쇄된 판상엽 원료물질을 바인더와 혼합하고, 저극성 용매를 첨가하여 현탁액을 형성하는 단계;
   c) 습윤 시트를 형성하고, 잔존 용매를 회수하는 단계; 및
   d) 형성된 습윤 시트를 탈수 및 건조하는 단계;
   를 포함하는, 제지식 판상엽의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 단계 a) 에서, 판상엽의 원료물질이 0.01㎜ 내지 0.15㎜ 의 평균 입자 크기를 갖도록 조쇄 및 분쇄되는 것인, 제지식 판상엽의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 판상엽의 원료물질은 황색종, 버어리종, 오리엔트종 및 시가종 중 적어도 하나의 잎담배를 포함하는 것인, 제지식 판상엽의 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 단계 b) 의 바인더는 천연 펄프인 것을 특징으로 하는, 제지식 판상엽의 제조방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 천연 펄프는 판상엽의 원료물질과 혼합 이전에, 해리 및 고해되는 것인, 제지식 판상엽의 제조방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 저극성 용매는 에틸 알코올, 또는 에틸 알코올과 물의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 제지식 판상엽의 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 단계 b) 의 에틸 알코올 및 물의 혼합 비율은 5 : 95 내지 20 : 80 인 것을 특징으로 하는, 제지식 판상엽의 제조방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 단계 b) 에서 형성된 현탁액의 펄프 농도는 0.5 중량% 내지 3 중량% 인 것을 특징으로 하는, 제지식 판상엽의 제조방법.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 단계 d) 는, 90℃ 내지 120℃ 의 열풍 건조 조건에서, 상기 판상엽의 수분 함량이 5 내지 20 중량%가 되도록 탈수 및 건조가 일어나는 것을 특징으로 하는, 제지식 판상엽의 제조방법.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 단계 d) 이후, 후처리 가공을 더 포함하며,
    상기 후처리 가공은 가향 처리 및 성형 공정 중 하나 이상을 포함하는 것인, 제지식 판상엽의 제조방법.