KR20230148198A - 에어로졸 전달 제품용 포장지 및 이로부터 제조된 에어로졸 전달 제품 - Google Patents

Abstract

에어로졸 전달 제품, 예컨대 가열되지만 타지 않는 스틱에 사용하기에 매우 적합한 포장지가 개시된다. 포장지는 충전제 입자와 조합된 셀룰로오스 섬유로 제조된 베이스 웹을 포함한다. 베이스 웹은 투과성 감소 조성물로 적어도 일 면이 코팅될 수 있고/있거나 난연성 염으로 처리할 수 있다. 베이스 웹은 낮은 연소 특성을 갖는 에어로졸 전달 스틱을 제조하기 위한 평량, 벌크 및 투과성으로 구성된다.

Description

에어로졸 전달 제품용 포장지 및 이로부터 제조된 에어로졸 전달 제품

본 출원은 출원일이 2021년 2월 22일이고 본원에 참고로 편입된 미국 가특허출원 번호 63/152,140에 기초하고 이에 대한 우선권을 주장한다.

궐련과 같은 흡연 물품은 통상적으로 담배(tobacco)의 컬럼(column)을 포장 용지로 포장하여 제조된다. 한쪽 끝에, 흡연 물품은 일반적으로 이를 통해 물품이 흡연되는 필터를 포함한다. 필터는 흰색 포장 용지에 접착되는 티핑 페이퍼(tipping paper)를 사용하여 흡연 물품에 부착된다. 흡연 물품을 구성하는 데 사용되는 포장 용지 및 팁핑 페이퍼는 전형적으로 목재 또는 기타 셀룰로오스 섬유로 제조되며 탄산칼슘과 같은 하나 이상의 충전제를 포함할 수 있다.

흡연 물품을 흡연할 때, 주류 연기(mainstream smoke)가 생성되며, 이는 필터를 통해 흡입된다. 주류 연기는, 흡연 물품에 미각뿐만 아니라 후각에 의해 감지되는 감각을 포함하는, 특정한 맛(taste)을 제공하는 다양한 상이한 성분을 함유할 수 있다. 주류 연기를 생성하는 것 외에도, 기존의 흡연 물품은 부류 연기(sidestream smoke)도 생성한다. 흡연자가 내뿜는 연기와 부류 연기를 전형적으로 간접 흡연이라고 한다.

과거에 당업자는 에어로졸을 생성할 수 있고 사용자에게 기존의 궐련(cigarette)과 유사한 경험을 제공하면서도 간접 흡연을 생성하지 않는 가열식 담배 제품을 개발하여 왔다. 이러한 유형의 무연 제품은 전형적으로 가열되지만 타지 않는 스틱(heat but not burn stick)으로 지칭된다. 가열되지만 타지 않는 스틱은 에어로졸 생성 기계에 배치되고 저온 가열되며, 이는 제품을 연소시키지 않고 흡입 가능한 에어로졸을 생성한다. 예를 들어, 가열되지만 타지 않는 스틱은, 가열되어 담배를 태우지 않고 에어로졸을 생성하는 담배를 함유할 수 있다. 기존의 흡연 물품과 유사한, 가열되지만 타지 않는 스틱은 포장지(wrapper)로 둘러싸인 에어로졸 생성 재료(aerosol generating material)의 컬럼을 포함한다. 에어로졸 생성 재료는 궐련과 유사한 상이한 시트(sheet)의 절단 스트랜드(cut strand), 재료의 주름을 잡은 시트(gathered sheet), 재료의 압출된 실린더, 또는 단일 시트의 절단 스트랜드과 같은 상이한 포맷으로 제조될 수 있다. 가열되지만 타지 않는 스틱은 예를 들어, 약 200℃ 내지 약 350℃의 온도로 스틱을 가열하는 가열 장치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 가열 장치는 전기 요소를 사용할 수 있거나, 연료를 태울 수 있거나, 열을 생성하는 화학 반응을 일으킬 수 있다.

기존의 흡연 물품과 달리, 가열되지만 타지 않는 스틱은 불연성이어야 한다. 특히, 가열되지만 타지 않는 스틱은 개방형 불꽃이나 전기 라이터와 같은 가열 요소(heating element)에 노출되었을 때, 불이 붙은 끝 부분을 유지할 수 없어야 한다. 예를 들어, 이상적으로는, 가열되지만 타지 않는 스틱은 기존의 궐련과 비슷하게 불을 붙이거나 피울 수 없어야 한다. 또한, 가열되지만 타지 않는 스틱은 바람직하게는 가열되지만 타지 않는 장치(heat but not burn device)에 배치되는 경우, 어떠한 상당한 양의 연소 생성물을 생성하지 않는다. 더욱이, 현재 다양한 정부 규정은 가열되지만 타지 않는 스틱이 기존 궐련으로 사용될 수 없는 것을 요구하고 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 과거에는, 가열되지만 타지 않는 스틱용 포장지는 페이퍼 기재에 알루미늄을 라미네이팅하여 제조되었다. 또한, 알루미늄은 제품에 상당한 비용을 추가하고 생분해되지 않는다.

상기 관점에서, 가열되지만 타지 않는 스틱용의 개선된 포장지에 대한 필요성이 존재한다. 특히, 가열되지만 타지 않는 스틱이 불연성이 되도록 할 수 있는 개선된 포장지에 대한 필요성이 존재한다.

일반적으로, 본 개시사항은 에어로졸 전달 제품, 예컨대 가열되지만 타지 않는 스틱을 구성하는 데 사용되는 포장지에 관한 것이다. 일 측면에서, 포장지는 담배의 컬럼을 둘러싸고 기존의 흡연 기계에 배치되어 점화되는 경우, 불연성 제품을 생성한다. 본 개시사항의 포장지는 주로 생분해성 재료로 제조될 수 있으므로 환경 친화적이다. 또한, 포장지는 에어로졸 전달 제품 내에 함유된 에어로졸 생성 재료의 에어로졸 생성 특성을 부정적으로 방해하지 않도록 구성될 수 있다.

본 개시사항에 따르면, 불연성 제품을 제조할 수 있는 포장지를 제조하기 위해, 포장지의 다양한 상이한 매개변수가 특정 허용 한계 내에서 제어된다. 다양한 상이한 매개변수를 조정하고 제어함으로써, 특성의 조합이 포장지에 원하는 불연성 특성을 제공할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 일 구현예에서, 포장지는 난연성 충전제(flame retardant filler)와 조합된(combined, 합해진) 셀룰로오스 섬유를 함유한다. 웹에 존재하는 충전제의 양, 웹의 평량(basis weight), 웹의 벌크 및 웹의 고유 투과성(inherent permeability)이 가열되지만 타지 않는 스틱 및 기타 에어로졸 제품을 제조하는 데 사용하기에 특히 매우 적합한 포장지를 제조하는 것으로 밝혀졌다. 선택적으로, 웹은 또한 코팅 및/또는 인계 난연제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 포장지는 특정한 특성을 갖도록 제조되며 인계 난연제와 조합하여 코팅을 포함한다. 인계 난연제는 페이퍼에 함침(impregnate)되거나 코팅에 편입(incorporate)될 수 있다.

일 측면에서, 본 개시사항은 에어로졸 전달 제품, 예컨대 가열되지만 타지 않는 스틱용 포장지에 관한 것이다. 포장지는 난연성 충전제와 블렌드된 셀룰로오스 섬유를 함유하는 베이스 웹을 포함한다. 베이스 웹은 제1 면(side)과 제2 반대면(opposite side)을 갖는다. 난연성 충전제는 베이스 웹(코팅되지 않은 웹)에 약 15 중량% 내지 약 55 중량%, 예컨대 약 18 중량% 내지 약 52 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 일 측면에서, 난연성 충전제는 베이스 웹에 50 중량% 미만의 양으로 존재한다. 베이스 웹은 약 2.0 cc/g 미만, 예컨대 약 1.7 cc/g 미만, 예컨대 약 1.5 cc/g 미만, 예컨대 약 1.2 cc/g 미만, 예컨대 약 1.1 cc/g 미만, 예컨대 약 1 cc/g 미만 그리고 일반적으로 약 0.6cc/g 초과, 예컨대 약 0.7cc/g 초과의 벌크(bulk)를 갖는다. 일 측면에서, 벌크는 약 0.85cc/g 내지 약 1.05cc/g이다. 베이스 웹(코팅되지 않음)은 약 30gsm 내지 약 85gsm, 예컨대 약 40gsm 내지 약 80gsm, 예컨대 약 45gsm 내지 약 75gsm의 평량(basis weight)을 갖는다.

베이스 웹은 약 100mL/min 미만, 예컨대 약 85mL/min 미만, 예컨대 약 70mL/min 미만, 예컨대 약 55mL/min 미만, 예컨대 약 40 mL/min 미만, 예컨대 약 30 mL/min 미만, 예컨대 약 20 mL/min 미만, 예컨대 약 15 mL/min 미만의 고유 투과성(inherent permeability)을 가질 수 있다. 투과성은 약 5 mL/min 초과, 예컨대 약 10 mL/min 초과, 예컨대 약 25 mL/min 초과일 수 있다.

베이스 웹은 약 10 CORESTA 유닛(CU) 미만, 예컨대 약 8 CU 미만, 예컨대 약 5 CU 미만의 고유 다공성(inherent porosity)을 가질 수 있다. 본원에 사용된 "고유(inherent)" 다공성 또는 투과성은 임의의 코팅 또는 표면 처리(예컨대 천공)를 적용하기 전 베이스 웹의 다공성 또는 투과성을 의미한다.

포장지는 선택적으로 베이스 웹의 제1 면 위에 배치된 코팅(coating)을 추가로 포함할 수 있다. 코팅은 투과성 감소 조성물(permeability reducing composition)을 포함한다. 예를 들어, 투과성 감소 조성물은 미세결정질(microcrystalline) 셀룰로오스 겔, 알지네이트, 전분(starch), 셀룰로오스 유도체, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

다른 측면에서, 포장지는 코팅되지 않거나 코팅된 포장지에 함침된 인계 난연제를 선택적으로 포함할 수 있다. 인계 난연제는 예를 들어, 모노소디움 포스페이트, 디소디움 포스페이트, 모노암모늄 포스페이트 등을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 인계 난연제는 포장지에 적용되는 코팅에 편입될 수 있다. 예를 들어, 인계 난연제는 투과성 감소 조성물과 조합될 수 있다.

베이스 웹에 존재하는 난연성 충전제는 점토 입자, 규산염 입자, 금속 수산화물 입자 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 난연성 충전제는 카올린 입자, 수산화알루미늄 입자, 규산칼슘(calcium silicate) 입자, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 난연성 충전제 입자는 약 0.1 마이크론 내지 약 30 마이크론, 예컨대 약 2 마이크론 내지 약 15 마이크론의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 충전제의 입자 크기는 광 산란 또는 레이저 회절을 통해 결정될 수 있다. 이러한 입자 크기 분석기는 LA-960 입자 크기 분석기와 같은 Horiba Scientific을 통해 상업적으로 구입할 수 있다.

투과성 감소 조성물의 코팅은 연속 코팅 또는 불연속 코팅일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 연속 코팅은 기재의 처리된 영역(treated area)에 대해 중단되지 않는 코팅이다. 반면, 불연속 코팅은, 처리된 영역 내에 처리되지 않은 영역을 형성하는 처리된 영역에 대해 중단되는 코팅이다. 예를 들어, 코팅 조성물에 의해 형성된 복수의 이격된 원주 밴드(circumferential band)를 포함하는 포장지는 본원에서 사용되는 바와 같이 불연속 코팅이다.

코팅이 연속 코팅인 경우, 코팅은 일반적으로 베이스 웹의 제1 면의 표면적의 약 20% 초과, 예컨대 약 40% 초과, 예컨대 약 65% 초과, 예컨대 약 80% 초과, 예컨대 약 85% 초과, 예컨대 약 90% 초과, 예컨대 약 95% 초과를 덮을 수 있다. 코팅이 배치되는 경우, 코팅은 약 0.5 gsm 내지 약 10 gsm의 평량을 가질 수 있다.

코팅된 베이스 웹은 약 25 mL/min 미만, 예컨대 약 18 mL/min 미만, 예컨대 약 15 mL/min 미만, 예컨대 약 12 mL/min 미만, 예컨대 약 10 mL/min 미만, 예컨대 약 8 mL/min 미만, 예컨대 약 6 mL/min 미만, 예컨대 약 4 mL/min 미만의 투과성을 가질 수 있다. 투과성은 0 mL/min 초과, 예컨대 약 0.1 mL/min 초과, 예컨대 약 1 mL/min 초과일 수 있다.

코팅된 베이스 웹은 일반적으로 약 3 CU 미만, 예컨대 약 2 CU 미만의 다공성을 가질 수 있다.

존재하는 경우, 인계 난연제는 포장지의 실질적으로 전체 표면적(surface area)에 또는 포장지의 선택된 영역(area)에 함침될 수 있다. 예를 들어, 인계 난연제는 포장지의 부분 또는 밴드내에 함침될 수 있다(예, 패턴으로 적용).

인계 난연제가 포장지에 함침되는 경우, 인계 난연제는 베이스 웹의 표면적의 일반적으로 약 20% 초과, 예컨대 약 40% 초과, 예컨대 약 65% 초과, 예컨대 약 80% 초과, 예컨대 약 85% 초과, 예컨대 약 90% 초과, 예컨대 약 95% 초과로 함침될 수 있다. 포장지에 함침된 인계 난연제는 약 0.5gsm 내지 약 10gsm의 평량으로 첨가될 수 있다.

또 다른 구현예에서, 인계 난연제는 투과성 감소 조성물에 편입될 수 있고 포장지에 코팅으로서 적용될 수 있다. 투과성 감소 조성물은 인계 난연제와 블렌드된, 천연 또는 합성 중합체와 같은 점화 감소 물질(reduced ignition substance)을 함유할 수 있다. 일단 포장지에 적용되면, 건조된 코팅은 인계 난연제를 일반적으로 약 0.5 중량% 초과의 양, 예컨대 약 1 중량% 초과의 양, 예컨대 약 2 중량% 초과의 양, 예컨대 약 5 중량% 초과의 양, 예컨대 약 10 중량% 초과의 양, 예컨대 약 20 중량% 초과의 양, 예컨대 약 30 중량% 초과의 양, 그리고 일반적으로 약 50 중량% 미만의 양, 예컨대 약 40 중량% 미만의 양, 예컨대 약 30 중량% 미만의 양으로 함유할 수 있다. 반면, 점화 감소 물질은, 이들 사이의 1 중량%의 모든 증분을 포함하여, 약 10 중량% 내지 약 99 중량%의 양으로 건조된 코팅에 존재할 수 있다.

본 개시사항의 포장지가 인계 난연제를 함유하는 경우, 포장지는 탄산칼슘 또는 산화마그네슘과 같은 충전제를 함유할 수 있고, 난연성 충전제는 함유하지 않을 수 있다.

코팅되지 않은 베이스 웹은 약 0.8 cm/s 미만, 예컨대 약 0.7 cm/s 미만, 예컨대 약 0.6 cm/s 미만의 확산성을 가질 수 있다. 반면, 코팅된 웹은 약 0.2 cm/s 미만, 예컨대 약 0.15 cm/s 미만, 예컨대 약 0.1 cm/s 미만의 확산성을 가질 수 있다.

본 개시사항에 따른 포장지는 단일 층 포장지일 수 있거나 복수의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포장지는 두 개의 층을 포함할 수 있다. 복수의 층을 포함하는 경우, 본 개시사항의 베이스 웹은 층 중 하나를 구성한다. 일 측면에서, 예를 들어, 베이스 웹은 2층 포장지의 내부 층일 수 있거나 2층 포장지의 외부 층일 수 있다.

본 개시사항은 또한 에어로졸 전달 제품, 예컨대 가열되지만 타지 않는 스틱에 관한 것이다. 가열되지만 타지 않는 스틱은 에어로졸 생성 재료의 컬럼을 포함한다. 상기한 바와 같이 포장지는 에어로졸 생성 재료의 컬럼을 둘러싼다. 에어로졸 생성 재료는 임의의 적합한 식물 물질(plant matter)로 제조될 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 에어로졸 생성 재료는 제지 공정을 통해 제조된 재생 담배 잎(reconstituted tobacco leaf), 절단 담배(cut tobacco), 또는 캐스트 잎 담배(cast leaf tobacco)와 같은 담배이다. 에어로졸 생성 재료는 임의의 적합한 형태, 예컨대 정렬(aligned)되거나 정렬되지 않은 절단 스트랜드, 주름진 시트(crimped sheet), 과립, 비드, 스크랩(scrap) 또는 원통형 형상일 수 있다. 에어로졸 생성 재료는 가열될 때 에어로졸을 생성하기 위해 습윤제와 조합될 수 있다. 본 개시사항의 포장지는, 연소 테스트에 따라 테스트되는 경우, 가열되지만 타지 않는 스틱이 불연성이 되도록, 가열되지만 타지 않는 스틱에 편입(incorporate)될 수 있다. 가열되지만 타지 않는 스틱은 약 5mm 내지 약 6mm 또는 약 6.5mm 내지 약 9.5mm의 직경을 가지며, 상기 테스트를 통과할 수 있다.

본 개시사항의 다른 특징 및 측면은 아래에서 보다 상세히 논의된다.

본 개시사항의 완전하고 실시 가능한(enabling) 개시는 첨부 도면의 참조를 포함하여, 명세서의 나머지 부분에서 보다 구체적으로 설명되며, 여기서:
도 1은 본 개시사항에 따른 가열되지만 타지 않는 스틱이 장착된 가열되지만 타지 않는 장치(heat but not burn device)의 일 구현예의 평면도이며;
도 2는 에어로졸 생성 재료를 포함하는 가열되지만 타지 않는 스틱이 장착된 가열되지만 타지 않는 장치의 다른 구현예의 평면도이며, 여기서 냉각 및 필터링 기능은 가열 장치의 일부이며; 그리고
도 3은 전기 시스템 없이 코울 팁에 의해 가열되는, 가열되지만 타지 않는 스틱의 또 다른 구현예이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 구성요소를 나타내기 위한 것이다.

당업자는 본 논의가 단지 예시적인 구현예에 대한 설명일 뿐이고 본 개시사항의 더 넓은 측면을 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다.

일반적으로, 본 개시사항은 모든 다른 유형의 에어로졸 전달 제품에 편입될 수 있는 페이퍼 제품에 관한 것이다. 이러한 제품은 가열되지만 타지 않는 스틱, 흡연 물품, 궐련, 손으로 만 제품(roll your own product) 등은 포함할 수 있다. 일 적용에서, 포장지는 연소 특성이 낮은 제품을 생성할 할 수 있다. 예를 들어, 페이퍼 제품은 불연성의 가열되지만 타지 않는 스틱의 제조에 포장지로 사용하기에 매우 적합하다.

연소 특성이 낮은 에어로졸 전달 제품을 제조하는 능력으로 변환(translate)되는 셀룰로오스 섬유로부터 포장지를 제조하는 것은 문제가 있다. 과거에는, 연소 특성이 저감된 포장지를 제조하기 위해, 페이퍼 포장지에 알루미늄 필름과 같은 금속 필름을 조합하였다. 그러나, 본 개시사항은 금속 호일 층을 포함하지 않지만, 여전히 낮은 연소 특성을 갖는 에어로졸 전달 제품을 생성할 수 있는 포장지에 관한 것이다. 포장지의 다양한 상이한 매개변수를 조합하여 조정 및 제어하여 원하는 특성을 갖는 포장지를 제조한다. 본 개시사항에 따르면, 예를 들어, 포장지는 특정 수준의 난연성 충전제를 함유하는 셀룰로오스 베이스 웹으로 구성된다. 또한, 베이스 웹은 상대적으로 높은 평량을 가지면서 낮은 벌크 특성을 갖도록 형성된다. 또한, 베이스 웹은 상대적으로 낮은 고유 투과성을 포함하고 선택적으로 투과성 감소 조성물로 코팅된다.

특히 유리하게, 가열되지만 타지 않는 스틱에서 에어로졸 생성을 방해하지 않고 낮은 연소 특성을 갖는 포장지를 상기한 바와 같이 구성할 수 있다. 실제로, 본 개시사항의 포장지는 과거에 제조된 낮은 가연성 포장지에 비해 다양한 장점과 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 포장지는 과거의 많은 구성과 비교하여 가열되지만 타지 않는 스틱의 적어도 하나의 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 개시사항의 페이퍼는 주로 생분해성 재료로 제조되어 포장지가 환경 친화적이 되도록 하며, 가열되지만 타지 않는 적용에 원하는 불-연성 특성을 제공할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 개시내용에 따라 사용될 수 있는 에어로졸 생성 장치의 일 구현예가 도시되어 있다. 에어로졸 생성 장치(10)는 가열되지만 타지 않는 스틱(14)을 수용하기 위한 통로 또는 개구부(12)를 포함한다. 에어로졸 생성 장치(10)는 가열되지만 타지 않는 스틱(14) 내에 함유되어 있는 에어로졸 생성 재료를 가열하지만 태우지 않는 가열 장치(16)를 포함한다. 가열 장치는 가열되지만 타지 않는 스틱(14)을 에어로졸을 생성하기에 충분한 온도에 노출시킬 수 있는 임의의 적합한 가열 장치를 포함할 수 있다. 일 측면에서, 가열 장치(16)는 코울 팁(coal tip)이다. 예를 들어, 가열 장치(16)는 일 구현예에서 전기 가열 요소를 포함할 수 있으며, 이는 배터리에 의해 전력을 공급받고 에어로졸 생성 재료 주위 또는 내부에 있을 수 있고 단일 또는 여러 가열 요소로 제조될 수 있다. 대안적으로, 가열 장치는 부탄과 같은 연료를 태워서 열을 생성할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 가열 장치(16)는 열을 생성하기 위한 화학 반응에서 함께 반응하는 물질을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가열되지만 타지 않는 스틱(14)은 기존의 궐련과 유사한 외관을 가질 수 있다. 필요한 경우, 가열되지만 타지 않는 스틱(14)은 마우스피스 또는 필터(20)를 포함할 수 있다. 필터(20)는 셀룰로오스 아세테이트 토우(tow)로 제조될 수 있다. 필터(20) 뿐만 아니라, 가열되지만 타지 않는 스틱(14)은 또한 냉각 세그먼트(24)를 포함할 수 있다. 냉각 세그먼트(24)는 가열되지만 타지 않는 스틱(14)에 의해 생성되는 에어로졸의 온도를 낮추도록 설계된다. 에어로졸 냉각 세그먼트(24)는 다양한 재료, 예컨대 셀룰로오스 아세테이트 튜브, 주름진 폴리락트산(PLA, polylactic acid) 필름, 또는 천공된 페이퍼 튜브로 제조될 수 있다.

가열되지만 타지 않는 스틱(14)은 에어로졸 생성 재료의 컬럼(22)을 추가로 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 재료는 담배 재료와 같은 임의의 적합한 식물 재료와 조합된 습윤제일 수 있다. 담배 재료는 단일 품종(variety)의 담배일 수도 있고, 다양한 담배 유형이 함께 블렌드 된 것일 수도 있다. 에어로졸 생성 재료는 천연 잎 담배, 캐스트 잎 담배, 팽창 담배(expanded tobacco), 균질화 담배(homogenized tobacco), 슬러리 담배(slurry tobacco), 제지 재구성 담배(papermaking reconstituted tobacco), 및 이들의 조합으로 제조될 수 있다. 담배 재료는 또한 충전제 입자와 같은 다양한 기타 비-담배 재료와 조합될 수도 있다.

담배 재료 이외에도, 에어로졸 생성 재료는 또한 다양한 기타 식물 재료와 같은 다양한 기타 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다른 구현예에서, 에어로졸 생성 재료는 대마 식물의 싹(bud) 및 꽃을 포함하는 대마로부터 제조될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 에어로졸 생성 재료는 기타 비-담배 식물 재료, 예컨대 다양한 허브 및 꽃(예, 식물 블렌드)을 포함할 수 있다.

에어로졸 생성 재료는 임의의 적합한 형태, 예컨대 정렬되거나 정렬되지 않은 절단 스트랜드, 주름진 시트, 과립, 비드, 스크랩 또는 원통형 형상일 수 있다.

본 개시사항에 따르면, 가열되지만 타지 않는 스틱(14)은 적어도 에어로졸 생성 재료(22)를 덮는 포장지(26)를 추가로 포함할 수 있다. 포장지(26)는 본 개시사항에 따라 제조되고 낮은 연소 특성을 갖는다. 포장지(26)는 단일 층의 페이퍼일 수 있거나 둘 이상의 페이퍼 층을 포함할 수 있다. 선택적으로, 가열되지만 타지 않는 스틱(14)은 필터(20) 및 선택적으로 에어로졸 냉각 세그먼트(24)를 덮는 티핑 페이퍼(tipping paper)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하여, 에어로졸 생성 장치(110)의 다른 구현예가 도시되어 있다. 이 구현예에서, 필터(120) 및 에어로졸 냉각 세그먼트(124)는 에어로졸 생성 장치(110)에 내장된다. 에어로졸 생성 장치(110)는 이를 통해 사용자가 에어로졸을 받아들일 수 있는 개구부(112) 또는 마우스피스를 포함한다. 에어로졸 생성 장치(110)는 장치에 장착되는 가열되지만 타지 않는 스틱(114)을 가열하지만 태우지 않는 가열 장치(116)를 포함한다. 이 구현예에서, 가열되지만 타지 않는 스틱(114)은 에어로졸 냉각 세그먼트 또는 필터를 포함하지 않는다. 대신에, 가열되지만 타지 않는 스틱(114)은 본 개시사항에 따른 포장지(126)에 의해 둘러싸인 에어로졸 생성 재료(122)의 컬럼을 포함한다.

도 3을 참조하여, 가열되지만 타지 않는 장치(210)의 또 다른 구현예가 도시되어 있다. 이 구현예에서, 가열되지만 타지 않는 스틱(14)은 도 1에 도시된 구현예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 사용되었다. 가열되지만 타지 않는 스틱(14)은 필터(20), 에어로졸 냉각 세그먼트(24) 및 에어로졸 생성 재료(22)를 포함한다. 에어로졸 생성 재료(22)는 본 개시사항에 따라 제조된 포장지(26)에 의해 둘러싸여 있다. 이 구현예에서, 가열되지만 타지 않는 장치(210)는 가열되지만 타지 않는 스틱(14)에 열을 공급하기 위한 가열 요소, 예컨대 코울 시스템(coal system)을 포함한다.

에어로졸 생성 재료는 많은 적용을 위해 습윤제를 함유할 수 있다. 사용될 수 있는 습윤제는 폴리올, 비-폴리올 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 폴리올 습윤제는 소르비톨, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 비-폴리올 습윤제는 젖산(lactic acid), 글리세릴 디아세테이트, 글리세릴 트리아세테이트, 트리에틸 시트레이트, 이소프로필 미리스테이트 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 하나 이상의 습윤제는 이들 사이의 1%의 모든 증분을 포함하여 약 3중량% 내지 약 50중량%의 양으로 에어로졸 생성 재료에 존재할 수 있다. 예를 들어, 가열되지만 타지 않는 스틱을 제조하는 경우, 에어로졸 생성 재료는 습윤제를 약 5중량% 초과의 양, 예컨대 약 8중량% 초과의 양, 예컨대 약 10중량% 초과의 양, 예컨대 약 12 중량% 초과의 양, 예컨대 약 15 중량% 초과의 양, 예컨대 약 17 중량% 초과의 양 그리고 일반적으로 약 50 중량% 미만의 양, 예컨대 약 30 중량% 미만의 양, 예컨대 약 25 중량% 미만의 양, 예컨대 약 20 중량% 미만의 양으로 포함할 수 있다.

본 개시사항에 따르면, 에어로졸 생성 재료는 포장지로 둘러싸여 있다. 에어로졸 생성 재료가 포장되면, 에어로졸 생성 스틱은 일반적으로 약 4mm 내지 약 95mm, 예컨대 약 8mm 내지 약 30mm의 원주(circumference)를 가질 수 있다. 스틱의 길이는 일반적으로 약 1cm 내지 약 25cm, 예컨대 약 12cm 내지 약 20cm일 수 있다. 가열되지만 타지 않는 스틱의 직경은 약 4mm 내지 약 30mm, 예컨대 약 5mm 내지 약 9mm일 수 있다. 예를 들어, 일 측면에서 직경은 약 5mm 내지 약 6mm일 수 있다. 대안적인 구현예에서, 직경은 약 6.5mm 내지 약 7.5mm일 수 있다.

도면에 도시된 바와 같은 본 개시사항의 포장지는 상이한 매개변수 및 특성의 조합으로 형성된다. 포장지는 난연성 충전제일 수 있는 충전제를 함유하고, 선택된 평량, 벌크, 투과성 및 충전제 수준을 갖는 셀룰로오스 베이스 웹으로 형성된다. 또한, 포장지는 투과성이 감소된 포장지를 생성하는 투과성 감소 조성물의 코팅을 선택적으로 포함할 수 있다. 포장지는 또한 선택적으로 인계 난연제를 포함할 수 있다. 인계 난연제는 포장지 내에 함유될 수 있거나 투과성 감소 조성물의 코팅에 함유될 수 있다. 베이스 웹이 형성되는 방식으로 인해, 코팅과 베이스 웹은 원하는 낮은 연소 특성을 갖는 포장지를 제조하는 것과 관련하여 시너지 관계를 갖는 것으로 여겨진다.

베이스 웹을 형성하는 데 사용되는 셀룰로오스 섬유는 연목 섬유, 경목 섬유, 인피 섬유(bast fiber), 이들의 혼합물 등으로부터 형성될 수 있다. 사용될 수 있는 인피 섬유는 예를 들어 아마 섬유, 대마 섬유 또는 이들의 조합을 포함한다. 일반적으로, 임의의 적합한 셀룰로오스 섬유를 사용하여 베이스 웹을 형성할 수 있다. 셀룰로오스 섬유가 정제(refine)되는 정도는 특정 적용에 따라 달라질 수 있다. 일 측면에서, 섬유는 고도로 정제되며, 이는 더 낮은 투과성 특성을 갖는 웹을 생성한다.

일 구현예에서, 베이스 웹을 형성하기 위해, 셀룰로오스 섬유는 난연성 충전제와 조합되고 수성 서스펜션으로 형성된다. 그런 다음 수성 서스펜션을 헤드박스를 통해 공급하고 초기의 웹(embryonic web)을 형성하기 위해 무빙 형성 직물(moving forming fabric) 위에 놓여 지고, 그 후 건조된다.

본 개시사항에 따라 베이스 웹에 편입된 난연성 충전제는 낮은 연소 특성을 갖는 입자로 구성된 임의의 적합한 충전제일 수 있다. 예를 들어, 난연성 충전제는 열을 흡수하거나, 열을 반사하거나, 물을 방출하는 등에 의해 연소 특성을 낮출 수 있다. 본 개시사항에 따라 사용될 수 있는 충전제 입자의 예는 점토 입자, 금속 수산화물 입자, 금속 산화물 입자, 탄산염 입자, 이들의 혼합물 등을 포함한다. 예를 들어, 일 측면에서, 충전제 입자는 점토 입자를 포함할 수 있다. 본 개시사항에 사용하기에 특히 매우 적합한 점토 입자는 카올린 입자를 포함한다. 대안적으로, 충전제 입자는 규산염 입자(예, 점토 입자로 간주되지 않는 규산염 입자)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 규산염 입자는 규산칼슘(calcium silicate) 입자를 포함할 수 있다. 금속 수산화물 입자도 본 개시사항에 사용하기에 매우 적합하다. 예를 들어, 일 측면에서, 충전제 입자는 수산화알루미늄 입자를 포함한다. 다른 구현예에서, 카올린 입자는 수산화알루미늄 입자 및/또는 규산염 입자와 조합될 수 있다. 일 측면에서, 충전제 입자는 탄산칼슘 입자, 산화마그네슘 입자, 염화칼슘 입자 등을 추가로 함유할 수 있다. 다른 난연성 충전제 입자는 알루미나 트리-하이드레이트 입자, 수산화마그네슘 입자, 네스퀘호나이트(nesquehonite) 입자, 염기성 탄산마그네슘 입자, 하이드로마그네사이트(hydromagnesite) 입자, 소디움 도소나이트(sodium dawsonite) 입자, 보헤마이트(boehemite) 입자, 마그네슘 포스페이트 옥타하이드레이트(magnesium phosphate octahydrate) 입자, 칼슘 설페이트 디하이드레이트(calcium sulphate dihydrate) 입자 및 이들의 혼합물을 포함한다. 충전제 입자는 일반적으로 약 0.1 마이크론 초과, 예컨대 약 2 마이크론 초과, 예컨대 약 3 마이크론 초과, 그리고 일반적으로 약 30 마이크론 미만, 예컨대 약 20 마이크론 미만, 예컨대 약 10 마이크론 미만의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.

(코팅되지 않은 웹을 기준으로) 베이스 웹에 편입된 충전제 입자의 양은 일반적으로 약 15 중량% 초과, 예컨대 약 18 중량% 초과이다. 충전제 입자는 일반적으로 약 55 중량% 미만, 예컨대 약 52 중량% 미만, 예컨대 약 50 중량% 미만의 양으로 존재한다. 일 측면에서, 충전제 입자는, 이들 사이의 1%의 모든 증분을 포함하여 약 15중량% 내지 약 25중량%의 양으로 베이스 웹에 존재할 수 있다. 대안적으로, 충전제 입자는 이들 사이의 1%의 모든 증분을 포함하여 약 25중량% 내지 약 50중량%의 양으로 베이스 웹에 존재할 수 있다. 베이스 웹에 편입된 충전제 입자의 양 및 유형은 베이스 웹의 기타 다양한 특성 및 물리적 특성, 베이스 웹에 적용된 코팅의 유형, 가열되지만 타지 않는 스틱의 직경 및 가열되지만 타지 않는 스틱에 편입된 충전제의 유형에 따라 달라질 수 있다.

베이스 웹의 평량은 이들 사이의 1gsm의 모든 증분을 포함하여 약 30gsm 내지 약 100gsm일 수 있다. 예를 들어, 평량은 약 30gsm 내지 약 85gsm, 예컨대 약 40gsm 내지 약 80gsm, 예컨대 약 45gsm 내지 약 75gsm일 수 있다. 일 측면에서, 평량은 약 33 gsm 내지 약 45 gsm일 수 있다. 대안적으로, 평량은 약 45gsm 내지 약 60gsm일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 평량은 약 60 gsm 내지 약 85 gsm, 예컨대 약 65 gsm 내지 약 75 gsm일 수 있다. 평량은 ISO 536:2012 테스트 방법에 따라 결정될 수 있다. 측정을 수행하기 전에 웹을 23°C 및 50% 상대 습도로 조절한다.

상기 범위 내의 평량을 갖는 것 외에도, 본 개시사항의 베이스 웹은 또한 상대적으로 낮은 벌크를 갖는다. 예를 들어, 벌크는 약 2.0 cc/g 미만, 예컨대 약 1.7 cc/g 미만, 예컨대 약 1.5 cc/g 미만, 예컨대 약 1.2 cc/g 미만, 예컨대 약 1.1cc/g 미만, 예컨대 약 1cc/g 미만, 예컨대 약 0.95cc/g 미만일 수 있다. 벌크는 일반적으로 약 0.6 cc/g 초과, 예컨대 약 0.7 cc/g 초과, 예컨대 약 0.75 cc/g 초과이다. 벌크는 두께와 평량으로 결정된다. 두께는 ISO 534:2011 테스트 방법에 따라 결정된다. 측정을 수행하기 전에 웹을 23°C 및 50% 상대 습도로 조절한다.

상기한 바와 같이 평량 및 벌크를 갖는 베이스 웹을 제조하기 위해 다양한 상이한 방법 및 기술이 사용될 수 있다. 일 측면에서, 베이스 웹은 습식 레이 공정(wet lay process)으로 형성될 수 있다. 웹의 벌크를 감소시키기 위해, 형성하는 동안, 웹을 압축하기 위해 웹의 배수 동안 웹에 상당한 흡입력이 가해질 수 있다. 또한, 웹을 건조하는 동안, 웹의 벌크를 낮추기 위해 웹을 건조 실린더에 푸시(push)할 수 있다. 낮은 벌크 특성으로 형성되는 것 외에도, 본 개시사항의 베이스 웹은 또한 벌크를 낮추기 위해 캘린더링될 수 있다. 예를 들어, 캘린더링은 약 500psi 내지 약 2,000psi, 예컨대 약 800psi 내지 약 1200psi의 압력에서 발생할 수 있다.

베이스 웹은 약 100mL/min 미만, 예컨대 약 85mL/min 미만, 예컨대 약 70mL/min 미만, 예컨대 약 55mL/min 미만, 예컨대 약 40 mL/min 미만, 예컨대 약 30 mL/min 미만, 예컨대 약 20 mL/min 미만, 예컨대 약 15 mL/min 미만의 고유 투과성을 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 베이스 웹의 "고유" 투과성(“inherent” permeability)은 예를 들어 투과성 감소 조성물을 적용하기 전과 같이 코팅되지 않은 상태에서 베이스 웹의 투과성을 의미한다. 투과성은 약 5 mL/min 초과, 예컨대 약 10 mL/min 초과, 예컨대 약 25 mL/min 초과일 수 있다. 투과성은 테스트 방법 ISO 5636-3-2013에 따라 결정될 수 있으며 Bendtsen 투과성이라고도 한다. 투과성은 Lorentzen & Wettre Products에서 제조한 L&W Air Permeance Tester를 사용하여 측정할 수 있다.

베이스 웹의 고유 다공성은 일반적으로 약 15CU 미만이다. 본원에 사용된 바와 같이, 베이스 웹의 "고유" 다공성(“inherent” porosity)은 코팅되지 않은 상태의 베이스 웹의 다공성을 의미한다. 베이스 웹의 다공성과 투과성은 다양한 상이한 기술을 사용하여 제어할 수 있다. 예를 들어, 베이스 웹의 다공성 및 투과성은 정제되는 셀룰로오스 섬유의 양을 증가시키고/시키거나 하나 이상의 충전제의 입자 크기를 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 일 측면에서, 베이스 웹의 다공성은 상대적으로 낮으며, 이는 포장지의 불연성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 다공성은 약 9 CU 미만, 예컨대 약 8 CU 미만, 예컨대 약 7 CU 미만, 예컨대 약 6 CU 미만, 예컨대 약 5 CU 미만, 예컨대 약 4 CU 미만일 수 있다. 다공성은 일반적으로 약 0 CU 이상, 예컨대 약 2 CU 이상이다.

본 개시사항의 베이스 웹은 또한 특성 또는 특징을 개선하기 위해 다양한 상이한 첨가제를 함유하거나 처리될 수 있다. 대안적으로, 포장지는 임의의 추가 첨가제나 성분 없이 구성될 수 있다. 예를 들어, 포장지에는 번 제어제(burn control agent), 예컨대 카르복실산의 알칼리 금속 염, 카르복실산의 알칼리 토금속 염, 또는 이들의 혼합물이 없을 수 있다.

본 개시사항에 따르면, 상기한 베이스 웹은 투과성 감소 조성물로 추가로 선택적으로 처리될 수 있다. 예를 들어, 베이스 웹의 일 면(side) 또는 양 면 위에 투과성 감소 조성물을 포함하는 코팅이 배치될 수 있다.

일반적으로, 임의의 적합한 투과성 감소 조성물이 베이스 웹에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 투과성 감소 조성물은 천연 또는 합성 중합체를 함유한다. 예를 들어, 본 개시사항에 따라 사용될 수 있는 점화 감소 물질은 알지네이트, 구아 검, 펙틴, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 셀룰로오스 유도체, 예컨대 에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스 및 카르복시메틸 셀룰로오스, 전분, 전분 유도체, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 점화 감소 물질은 또한 기타 셀룰로오스계 재료, 예컨대 셀룰로오스 입자, 셀룰로오스 섬유 또는 콜로이드 미세결정질 셀룰로오스(겔)를 포함하는 미세결정질 셀룰로오스를 포함할 수 있다.

특정한 일 구현예에서, 점화 감소 물질은 알지네이트를 단독으로 또는 전분과 조합하여 포함할 수 있다. 일반적으로, 알지네이트는 파이어파시아(Phaeophyceae) 갈조류에서 불용성 혼합 칼슘, 나트륨, 칼륨 및 마그네슘 염으로서 발생하는 산성 다당류 또는 검(gum)의 유도체이다. 일반적으로, 이러한 유도체는 다양한 비율의 D-만누론산(mannuronic acid)과 L-굴루론산(guluronic acid)으로 구성된 고분자량 다당류의 칼슘, 나트륨, 칼륨 및/또는 마그네슘 염이다. 알진산(alginic acid)의 예시적인 염 또는 유도체는 암모늄 알지네이트, 포타슘 알지네이트, 소디움 알지네이트, 프로필렌 글리콜 알지네이트 및/또는 이들의 혼합물을 포함한다.

일 구현예에서, 비교적 저분자량 알지네이트가 사용될 수 있다. 예를 들어, 알지네이트는 25℃에서 3중량% 수용액에 함유되어 있는 경우, 약 500cP 미만의 점도를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 알지네이트는 상기 조건에서 250cP 미만, 특히 100cP 미만의 점도, 그리고 일 구현예에서는 약 20-60cP의 점도를 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 점도는 점도에 따라 적합한 스핀들을 갖춘 Brookfield LVF 점도계에 의해 결정된다. 상기 보다 낮은 점도 수준에서, 알지네이트 조성물은 더 높은 고체 함량으로 형성될 수 있지만, 여전히 통상적인 기술을 사용하여 베이스 웹에 조성물을 적용할 수 있을 만큼 충분히 낮은 용액 점도에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 개시사항에 따라 제조된 알지네이트 용액의 고체 함량은 약 6중량% 초과, 특히 약 10중량% 초과, 그리고 보다 특히 약 10중량% 내지 약 20중량%일 수 있다.

상기 고체 수준에서, 알지네이트 조성물은 용액 점도가 약 250cP 초과, 특히 약 500cP 초과, 보다 특히 약 800cP 초과일 수 있고, 일 구현예에서는 25°C에서 약 1,000cP 초과의 점도를 가질 수 있다. 일반적으로, 알지네이트 조성물의 용액 점도는 조성물이 베이스 웹에 적용되는 방식에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 조성물의 용액 점도는 조성물이 페이퍼 위에 분무되는지 또는 페이퍼 위에 인쇄되는지 여부에 따라 조정될 수 있다.

다른 구현예에서, 적용에 따라 비교적 고분자량 알지네이트가 사용될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, 알지네이트는 25℃에서 3중량% 수용액에 함유되어 있는 경우 약 500cP 초과의 점도를 가질 수 있다.

대안적인 구현예에서, 점화 감소 물질은 전분을 포함할 수 있으며, 이는 또한 전분 유도체도 포함한다. 전분은 아밀룸(amylum)으로도 지칭되며 고분자 탄수화물이다.

또 다른 구현예에서, 점화 감소 물질은 셀룰로오스 유도체, 예컨대 카르복시메틸 셀룰로오스일 수 있다.

사용될 수 있는 기타 셀룰로오스 재료는 셀룰로오스 슬러리 또는 셀룰로오스 겔, 예컨대 미세결정질 셀룰로오스를 포함한다. 베이스 웹에 적용되는 셀룰로오스 재료는 섬유질 셀룰로오스, 하나 이상의 충전제, 및/또는 셀룰로오스 입자를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스 입자는 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 유도체화된 셀룰로오스(derivatized cellulose)와 구별되어야 한다. 예를 들어, 셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스 입자는 완전히 수용성이 아니다.

일 구현예에서, 셀룰로오스 재료, 예컨대 미세결정성 셀룰로오스는 알지네이트, 전분, 카르복시메틸 셀룰로오스 또는 이들의 혼합물과 같이 위에서 확인된 기타 점화 감소 물질 중 하나와 조합될 수 있다.

알지네이트, 전분, 구아검, 펙틴, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 셀룰로오스 유도체, 미세결정질 셀룰로오스, 셀룰로오스 섬유 또는 입자, 전분 유도체, 또는 이들의 혼합물 이외에도, 베이스 웹에 적용되는 투과성 감소 조성물은 다양한 기타 성분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 충전제는 상기한 바와 같이 조성물 내에 함유될 수 있다. 충전제는, 예를 들어 탄산칼슘, 염화칼슘, 젖산칼슘, 규산칼슘, 글루콘산칼슘(calcium gluconate) 등일 수 있다. 칼슘 화합물 이외에도, 마그네슘 화합물, 예컨대 산화마그네슘, 점토 입자 등을 포함하는 기타 다양한 입자가 사용될 수 있다.

일 구현예에서, 투과성 감소 조성물은 또한 인계 난연제를 함유할 수 있다. 일반적으로, 임의의 적합한 인계 난연제는 유기 인 화합물과 같은 투과성 감소 조성물로 형성된 코팅에 편입될 수 있다. 코팅에 편입될 때, 인계 난연제는 수용성이거나 수불용성일 수 있다. 일 측면에서, 인계 난연제는 포스페이트 염(phosphate salt), 예컨대 알칼리염, 알칼리 토금속염, 암모늄염, 기타 금속염 및 이들의 혼합물일 수 있다. 포스페이트계 난연제는 모노포스페이트, 디포스페이트, 또는 폴리포스페이트일 수 있다. 또 다른 측면에서, 포스페이트계 난연제는 하이드로겐 포스페이트(hydrogen phosphate)일 수 있다. 예를 들어, 인계 난연제는 소디움 포스페이트, 포타슘 포스페이트, 또는 암모늄 포스페이트를 포함할 수 있다. 일 측면에서, 인계 난연제는 적어도 하나의 폴리인산, 피로인산 및/또는 인산 및 모노카르복실산, 디카르복실산 및/또는 트리카르복실산의 인 염(phosphorus salt)일 수 있다. 또 다른 측면에서, 인계 난연제는 포스페이트를 형성하는 수산화물일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 인계 난연제는 인산화 아마씨유(phosphorylated linseed oil) 또는 인산화 옥수수유로 개질된 셀룰로오스일 수 있다.

인계 난연제의 특정 예는 모노소디움 포스페이트, 디소디움 포스페이트, 모노암모늄 포스페이트, 모노포타슘 포스페이트, 디포타슘 포스페이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 또 다른 예는 소디움 폴리포스페이트, 포타슘 폴리포스페이트 및/또는 암모늄 폴리포스페이트를 포함한다.

하나 이상의 인계 난연제는 조성물로부터 제조된 건조된 코팅이 하나 이상의 인계 화합물을 약 0.5 중량% 초과의 양, 예컨대 약 1 중량% 초과의 양, 예컨대 약 2 중량% 초과의 양, 예컨대 약 3 중량% 초과의 양, 예컨대 약 5 중량% 초과의 양, 약 10 중량% 초과의 양, 예컨대 약 15 중량% 초과의 양, 예컨대 약 20 중량% 초과의 양, 예컨대 약 25 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 30중량% 초과의 양, 예컨대 약 35중량% 초과의 양, 예컨대 약 40중량% 초과의 양, 예컨대 약 45중량% 초과의 양으로 함유하도록 투과성 감소 조성물에 편입될 수 있다. 하나 이상의 인계 난연제는 건조된 코팅에 일반적으로 약 55 중량% 미만의 양, 예컨대 약 50 중량% 미만의 양, 예컨대 약 40중량% 미만의 양, 예컨대 약 30중량% 미만의 양, 예컨대 약 20중량% 미만의 양, 예컨대 약 10중량% 미만의 양, 예컨대 약 8 중량% 미만의 양, 예컨대 약 5 중량% 미만의 양, 예컨대 약 3 중량% 미만의 양으로 존재할 수 있다.

일단 건조되면, 투과성 감소 조성물로부터 형성된 코팅은 이들 사이의 1 중량%의 모든 증분을 포함하여 일반적으로 약 3 중량% 내지 100 중량%의 양으로 하나 이상의 점화 감소 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 점화 감소 물질은 건조된 코팅에 약 10 중량% 초과의 양, 예컨대 약 20 중량% 초과의 양, 예컨대 약 30 중량% 초과의 양, 예컨대 약 40 중량% 초과의 양, 예컨대 약 50 중량% 초과의 양, 예컨대 약 60 중량% 초과의 양, 예컨대 약 70 중량% 초과의 양, 그리고 일반적으로 약 90 중량% 미만의 양, 예컨대 약 80 중량% 미만의 양, 예컨대 약 70 중량% 미만의 양, 예컨대 약 60중량% 미만의 양, 예컨대 약 50중량% 미만의 양으로 존재할 수 있다.

일 구현예에서, 투과성 감소 조성물은 수계(water based)일 수 있다. 특히, 투과성 감소 조성물은 수성 분산액, 수성 겔, 또는 수용액을 포함할 수 있다. 대안적으로, 페이퍼 포장지에 적용되기 전의 투과성 감소 조성물은 비수성 겔, 용액 또는 분산물(dispersion)을 포함할 수 있다. 이 구현예에서, 예를 들어, 조성물을 포장지에 적용하기 위해 알코올이 존재할 수 있다.

투과성 감소 조성물은 코팅을 형성하기 위해 임의의 적합한 기술을 사용하여 베이스 웹에 적용될 수 있다. 예를 들어, 투과성 감소 조성물은 분무되거나, 브러싱되거나, 무빙 오리피스(moving orifice)로 적용되거나, 베이스 웹 위에 인쇄될 수 있다. 일 측면에서, 투과성 감소 조성물은 그라비어 인쇄를 사용하여 베이스 웹에 적용된다. 코팅은 베이스 웹 위에 단일 패스로 투과성 감소 조성물을 적용하거나 다중 패스 작업을 사용하여 형성될 수 있다.

베이스 웹의 일 면(side)이 코팅되는 양은 특정 적용에 따라 달라질 수 있다. 일 구현예에서, 투과성 감소 조성물은 베이스 웹의 표면에 대한 연속 코팅을 형성한다. 예를 들어, 코팅은 웹의 일 면의 표면적의 약 20% 초과, 예컨대 표면적의 약 40% 초과, 예컨대 표면적의 약 50% 초과, 예컨대 표면적의 약 65% 초과, 예컨대 표면적의 약 80% 초과, 예컨대 표면적의 약 85% 초과, 예컨대 표면적의 약 90% 초과, 예컨대 표면적의 약 95% 초과, 예컨대 베이스 웹의 일 면의 표면적의 약 98% 초과하여 덮을 수 있다. 특정한 일 구현예에서, 투과성 감소 조성물은 베이스 웹의 일 면의 표면적을 100% 덮을 수 있다.

대안적으로, 코팅은 베이스 웹의 일 면에 대한 개별적인 영역(discrete area)에 적용될 수 있다. 이러한 방식으로, 베이스 웹은 투과성 감소 조성물로 처리된 영역(area)과 처리되지 않은 영역을 포함한다. 예를 들어, 투과성 감소 조성물은 임의의 특정한 패턴으로 베이스 웹의 표면에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 투과성 감소 조성물은 약 3mm 내지 약 20mm의 폭을 갖는 원주 밴드 형태로 베이스 웹에 적용될 수 있다. 불연속 방식으로 적용될 때, 투과성 감소 조성물은 베이스 웹의 일 면의 표면적의 약 20% 초과, 예컨대 약 30% 초과, 예컨대 약 40% 초과, 예컨대 약 50% 초과, 예컨대 약 60% 초과, 예컨대 약 70% 초과를 덮을 수 있다. 불연속 방식으로 적용되는 경우, 투과성 감소 조성물은 베이스 웹의 일 면의 표면적의 약 90% 미만, 예컨대 약 80% 미만을 덮을 수 있다.

일반적으로, 투과성 감소 조성물은 약 0.5 gsm 초과의 양(건조된 코팅 중량)으로 베이스 웹에 적용될 수 있다. 상기 양은 베이스 웹이 코팅된 영역에 대한 것이다. 예를 들어, 코팅은 약 1 gsm 초과, 예컨대 약 4 gsm 초과, 예컨대 약 6 gsm 초과, 예컨대 약 8 gsm 초과, 그리고 일반적으로 약 10 gsm 미만, 예컨대 약 7gsm 미만, 예컨대 약 5gsm 미만의 평량을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 코팅은 약 1 gsm 내지 약 5 gsm의 평량(베이스 웹에 적용되는 경우)을 갖는다.

일단 코팅되면, 베이스 웹 또는 포장지는 코팅된 영역 내에서 상대적으로 낮은 투과성과 다공성을 가질 수 있다. 예를 들어, 코팅된 영역 내에서, 투과성은 약 25 mL/min 미만, 예컨대 약 20 mL/min 미만, 예컨대 약 15 mL/min 미만, 예컨대 약 10 mL/min 미만, 예컨대 약 5 mL/min 미만, 그리고 일반적으로 약 0 초과, 예컨대 약 0.1 mL/min 초과, 예컨대 약 1 mL/min 초과일 수 있다.

코팅된 영역 내에서, 베이스 웹의 다공성은 약 3 CU 미만, 예컨대 약 2 CU 미만일 수 있다.

상대적으로 낮은 다공성을 갖는 것 이외에도, 베이스 웹 또는 포장지의 코팅된 영역은 또한 상대적으로 낮은 확산성을 갖는다. 확산성은 실온(23°C)에서 측정할 수 있다. 일반적으로, 베이스 웹 또는 포장지의 코팅된 영역의 23℃에서의 확산성은 약 0.2cm/s 미만, 예컨대 약 0.15cm/s 미만, 예컨대 약 0.1cm/s 미만, 예컨대 약 0.08 cm/s 미만, 예컨대 약 0.07 cm/s 미만이다. 코팅된 영역의 확산성은 0이거나 일반적으로 약 0.02cm/s 초과 그리고 일 측면에서는 약 0.1cm/s 초과이다. 확산성은 Sodim CO₂ 확산성 테스터를 사용하여 측정된다. 코팅되지 않은 페이퍼는 일반적으로 약 0.3 cm/s 초과, 예컨대 약 0.4 cm/s 초과, 예컨대 약 0.5 cm/s 초과, 그리고 일반적으로 약 0.8 cm/s 미만, 예컨대 약 0.7 cm/s 미만, 예컨대 약 0.6 cm/s 미만의 확산성을 가질 수 있다.

본 개시사항에 따라 제조된 페이퍼는 에어로졸 전달 제품, 예컨대 가열되지만 타지 않는 스틱에 대한 포장지로 사용하기에 매우 적합하다. 상기한 바와 같이, 에어로졸 전달 제품이 불연성이 되도록 페이퍼를 구성할 수 있다. 포장지에 편입되는 경우, 포장지는 페이퍼로 제조된 단일 층을 포함할 수 있거나 2개의 층과 같은 복수의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 포장지는 2개의 층을 포함할 수 있고, 본 개시사항의 페이퍼는 외부 층에 의해 둘러싸인 내부 층일 수 있다. 대안적으로, 코팅된 페이퍼는 내부층을 둘러싸는 외부층일 수 있다. 2층 구성에 사용되는 경우, 본 개시사항의 포장지는 감소된 평량을 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스 웹의 평량은 이 사이의 1gsm의 모든 증분을 포함하여 약 20gsm 내지 약 100gsm일 수 있다. 예를 들어, 평량은 약 20gsm 내지 약 80gsm일 수 있다.

2층 포장지를 형성하기 위해 본 개시사항의 페이퍼와 함께 사용되는 페이퍼 포장지는 특정 상황 및 원하는 결과에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 다른 층(opposing layer)은 셀룰로오스 섬유로 제조될 수 있고, 탄산칼슘 또는 산화마그네슘으로 제조된 백색 충전제와 같은 충전제를 함유할 수 있다. 페이퍼는 또한 카르복시메틸 셀룰로오스, 구아 검 또는 이들의 혼합물과 같은 바인더(binder)를 함유할 수 있다. 광학 증백제(optical brightener)가 페이퍼에 편입될 수도 있다.

본 개시사항에 따른 포장지가 가열되지만 타지 않는 스틱에 편입되면, 가열되지만 타지 않는 스틱은 가연성에 대하여 테스트될 수 있다.

또 다른 구현예에서, 포장지에 적용된 코팅에 편입되는 대신, 인계 난연제는 포장지를 형성하는 데 사용되는 셀룰로오스 섬유와 조합함으로써 포장지의 두께 전체에 편입될 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 하나 이상의 인계 난연제가 포장지에 함침될 수 있다. 포장지에 함침되는 경우, 인계 난연제는 수용성일 수 있으며 포장지가 제조되는 동안 수용액으로서 포장지에 적용될 수 있다. 예를 들어, 인계 난연제는 모노포스페이트, 디포스페이트, 폴리포스페이트를 포함하여 암모늄 포스페이트, 포타슘 포스페이트, 또는 소디움 포스페이트일 수 있다. 그러나, 상기한 인계 난연제 중 임의의 것이 셀룰로오스 섬유와 함께 포장지에 편입될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

인계 난연제는 임의의 적합한 방법 또는 기술을 사용하여 포장지에 적용될 수 있다. 예를 들어, 인계 난연제는 수용액으로 조합되어 분무, 침지 또는 예를 들어, 플렉소그래픽 인쇄, 그라비아 인쇄 등을 이용한 인쇄에 의해 적용될 수 있다. 특히, 인쇄기술을 사용하는 경우, 인계 난연제는 처리된 영역과 미처리된 영역을 포함하는 패턴에 따라 특정 영역에 적용될 수 있거나 포장지 전체 표면적에 대해 균일하게 적용될 수 있다.

일 구현예에서, 인계 난연제는 수용액에 함유되어 있고 포장지가 형성됨에 따라 동안 사이즈 프레스(size press)를 사용하여 포장지에 적용된다. 사이즈 프레스를 이용하여 인계 난연제를 포장지에 편입하는 것은 다양한 효율을 제공할 수 있으며, 인계 난연제가 포장지 전체에 함침되는 것을 보장할 수 있다.

포장지의 내부에 편입되는 경우, 포장지에 적용되는 인계 난연제의 양은 특정 적용 및 원하는 결과에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 인계 난연제는 약 1 mg/m² 초과 내지 약 10 gsm의 양으로 적용된다. 예를 들어, 일 구현예에서, 약 1mg/m² 내지 약 20mg/m²의 양으로 비교적 적은 양이 포장지에 편입된다. 대안적인 구현예에서, 하나 이상의 인계 난연제는 약 0.5 gsm 초과, 예컨대 약 1 gsm 초과, 예컨대 약 1.5 gsm 초과, 그리고 일반적으로 약 10 gsm 미만, 예컨대 약 8 gsm 미만, 예컨대 약 6 gsm 미만의 양으로 포장지에 편입된다.

상기한 기술을 사용하여 본 개시사항에 따라 다양한 상이한 포장지가 제조될 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 포장지는 인계 난연제와 조합하여 난연성 충전제를 포함할 수 있지만, 코팅되지 않을 수 있다. 대안적인 구현예에서, 포장지는 투과성 감소 조성물로 형성된 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 난연성 충전제, 인계 난연제와 함께 사용될 수 있거나, 난연성 충전제 및 인계 난연제 둘 모두와 조합될 수 있다. 이 구현예에서, 인계 난연제는 포장지에 함침될 수 있거나, 코팅으로 적용될 수 있거나, 코팅에 함유될 수 있고 또한 포장지에 편입될 수 있다.

또 다른 대안적인 구현예에서, 본 개시사항의 포장지는 적어도 하나의 인계 난연제와 조합하여 투과성 감소 조성물로부터 형성된 코팅을 포함한다. 인계 난연제는 코팅에 함유될 수 있거나, 페이퍼에 함침될 수 있거나, 코팅에 함유되고 페이퍼에 함침되는 둘 모두 일 수 있다. 이 구현예에서, 포장지는 난연성 충전제를 함유하지 않을 수 있지만, 탄산칼슘 또는 산화마그네슘과 같은 기타 충전제를 함유할 수 있다. 대안적으로, 포장지는 난연성 충전제를 함유할 수 있다.

일 측면에서, 가열되지만 타지 않는 스틱은 ISO 3308:2012 흡연 체제 조건에 따라 테스트될 수 있다. 가연성 테스트를 위해, Borgwaldt RM20 키트 기계에 2세트의 20개의 가열되지만 타지 않는 스틱을 배치하고 테스트할 수 있다. 흡연 기계는 35mL±0.3의 퍼프 용량으로 2초의 퍼프 지속 기간 동안 흡연된다. 퍼프 빈도는 통풍구를 막지 않고 60초마다 수행된다. 가열되지만 타지 않는 스틱을 기계의 스틱 홀더에 삽입하고 첫 번째 퍼프로 불을 붙인다. 두 번째 퍼프로 연소가 다시 시작되지 않으면, 가열되지만 타지 않는 스틱을 불연성으로 간주된다.

두 번째 테스트는 퍼프 용량이 55mL±0.6이고 퍼프 빈도가 30초마다인 ISO 20778:2018 흡연 체제 조건에 따라 수행된다(HCl 테스트). 또한, HCl 테스트는 단일 포장지 스틱이 아닌 이중 포장지 스틱으로 수행된다. 퍼프 지속 기간은 통풍구 차단 없이 2초이다. 본 개시사항에 따라 제조된 가열되지만 타지 않는 스틱은 상기 테스트 각각에서 불연성인 것으로 간주될 수 있다.

본 개시사항은 다음 실시예를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.

실시예 1

다양한 상이한 담배 포장지를 제조하여 가열되지만 타지 않는 스틱에 편입하였다.

이 실시예에서, 가열되지만 타지 않는 스틱 내에 함유되어 있는 에어로졸 생성 재료는 시판되는 담배 재료였다. 담배 재료는 제지 재구성 담배였다. 리플릿(leaflet)을 절단한 후 절단된 충전제를 포장지로 포장(wrap)하였다. 스틱의 직경은 7mm였으며 필터를 포함하지 않았다.

다양한 상이한 충전제 유형과 조합된 목재 펄프 섬유를 함유하는 포장지를 본 개시사항에 따라 제조하였다. 각 베이스 웹의 제1 면 위에 투과성 감소 조성물을 포함하는 코팅을 배치하였다. 다양한 상이한 투과성 감소 조성물이 사용되었다. 코팅된 포장지는 다공성이 2 CU 미만이었으며 1.1 cc/g 미만의 벌크를 갖도록 캘린더링되었다.

다음의 포장지를 제조하였다:

가열되지만 타지 않는 스틱을 흡연 기계에 배치하고 스틱의 연소 특성을 시각적으로 관찰하였다. 상기 표의 샘플은 시각적 관찰에 따라 순위가 매겨졌다. 모든 포장지가 낮은 연소 특성을 나타냈지만, 샘플 1 내지 9가 가장 좋은 결과를 나타냈다.

실시예 2

본 개시사항에 따라 2개의 추가 포장지를 제조하여 다양한 특성에 대해 테스트하였다. 보다 구체적으로, 다음의 포장지를 구성하고 아래의 특성을 측정하였다.

실시예 3

이 실시예에서는 목재 펄프 섬유를 함유하는 추가 포장지를 본 개시사항에 따라 제조하였다. 보다 구체적으로, 인계 난연제를 포장지에 함침하는 것 그리고 인계 난연제를 코팅 재료와 조합시키는 것의 이점 및 장점의 일부를 입증하기 위해 다음의 샘플을 구성하였다(샘플 번호 27 및 28). 다음 샘플이 구성되었다:

상기 샘플 번호 22-24에서 나타낸 바와 같이, 인계 난연제의 양이 증가할수록 포장지의 불연성 특성이 향상됨을 알 수 있다. 샘플 번호 24 및 25에 나타낸 바와 같이, 코팅의 추가로 일반적으로 불연성 특성이 향상된다. 샘플 번호 26은 탄산칼슘 충전제와 조합하여 포장지에 함침된 인계 난연제가 우수한 불연성 특성을 보여줄 수 있음을 보여준다. 샘플 번호 27 및 28은 코팅 재료와 조합된 인계 난연제가 또한 효과적임을 보여준다.

본 발명에 대한 이들 및 다른 수정 및 변형은 첨부된 청구범위에 보다 구체적으로 설명되어 있는, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있다. 또한, 다양한 구현예의 측면은 전체적으로 또는 부분적으로 상호교환될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 당업자는 상기한 설명이 단지 예시일 뿐이고 첨부된 청구범위에 추가로 설명된 바와 같이 본 개시사항을 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해할 것이다.

Claims (24)

1. 가열되지만 타지 않는 스틱용 포장지로서,
   난연성 충전제와 조합된 셀룰로오스 섬유를 포함하는 베이스 웹을 포함하며, 상기 베이스 웹은 제1 면과 제2 반대면을 가지며, 상기 난연성 충전제는 상기 베이스 웹에 약 15중량% 내지 약 55중량%의 양으로 존재하며, 상기 베이스 웹은 약 1.7 cc/g 미만의 벌크, 약 30 gsm 내지 약 85 gsm의 평량을 갖고, 약 55 mL/min 이하의 투과성을 갖는 포장지.
2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 웹의 상기 제1 면 위에 배치된 코팅을 추가로 포함하며, 상기 코팅은 투과성 감소 조성물을 포함하는 포장지.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 난연성 충전제가 규산염 입자 또는 점토 입자를 포함하는 포장지.
4. 제1항에 있어서, 상기 난연성 충전제가 카올린 입자를 포함하는 포장지.
5. 제1항에 있어서, 상기 난연성 충전제가 수산화알루미늄 입자를 포함하는 포장지.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 난연성 충전제가 약 0.1 마이크론 내지 약 30 마이크론, 예컨대 약 2 마이크론 내지 약 15 마이크론의 평균 입자 크기를 갖는 입자를 포함하는 포장지.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 웹이 캘린더링된 포장지.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 웹이 약 1.3 cc/g 미만, 예컨대 1.1 cc/g 미만의 벌크를 갖는 포장지.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 웹이 약 30 mL/min 미만, 예컨대 약 20 mL/min 미만, 예컨대 약 15 mL/min 미만, 예컨대 약 10 mL/min 미만, 예컨대 약 5 mL/min 미만의 투과성을 갖는 포장지.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 웹이 약 40 gsm 내지 약 80 gsm의 평량을 갖는 포장지.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과성 감소 조성물의 상기 코팅은 연속적이고, 상기 베이스 웹의 상기 제1 면은 표면적을 가지며, 상기 코팅은 상기 베이스 웹의 상기 제1 면의 상기 표면적의 약 20% 초과를 덮는 포장지.
12. 제2항에 있어서, 상기 코팅된 베이스 웹은 약 20 mL/min 미만, 예컨대 약 15 mL/min 미만, 예컨대 약 10 mL/min 미만, 예컨대 약 5 mL/min 미만의 투과성을 갖는 포장지.
13. 제2항 또는 제12항에 있어서, 상기 코팅이 배치된 영역에서 코팅이 약 0.5 gsm 내지 약 10 gsm의 평량을 갖는 포장지.
14. 제2항, 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 투과성 감소 조성물이 미세결정질 셀룰로오스, 알지네이트, 전분, 카르복실 메틸셀룰로오스, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 포장지.
15. 제1항 또는 제6항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 웹이 약 45 gsm 내지 약 75 gsm의 평량을 가지며, 상기 난연성 충전제가 카올린 입자, 수산화알루미늄 입자 또는 이들의 혼합물을 포함하는 포장지.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포장지가 단일층 포장지인 포장지.
17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포장지가 복수의 층을 포함하고, 상기 베이스 웹이 상기 층 중 하나를 구성하는 포장지.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포장지가 인계 난연제를 추가로 포함하는 포장지.
19. 제18항에 있어서, 상기 인계 난연제가 상기 베이스 웹에 함침되는 포장지.
20. 제2항에 있어서, 상기 코팅이 인계 난연제를 추가로 포함하는 포장지.
21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인계 난연제가 소디움 포스페이트, 포타슘 포스페이트, 암모늄 포스페이트, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 포장지.
22. 가열되지만 타지 않는 스틱용 포장지로서,
    충전제와 조합된 셀룰로오스 섬유를 포함하는 베이스 웹을 포함하며, 상기 베이스 웹은 제1 면과 제2 반대면을 가지고, 상기 충전제는 상기 베이스 웹에 약 5중량% 내지 약 55중량%의 양으로 존재하며, 상기 베이스 웹은 약 1.7 cc/g 미만의 벌크, 약 30 gsm 내지 약 85 gsm의 평량을 갖고, 약 55 mL/min 이하의 투과성을 가지며, 상기 포장지는 상기 베이스 웹의 상기 제1 면 위에 배치된 코팅을 추가로 포함하며, 상기 코팅은 인계 난연제와 조합된 투과성 감소 조성물을 포함하는 포장지.
23. 에어로졸 전달 제품으로서:
    에어로졸 생성 재료의 컬럼; 및
    제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 규정된 포장지로서, 상기 에어로졸 생성 재료의 컬럼을 둘러싸는 포장지
    를 포함하는 에어로졸 전달 제품.
24. 제23항에 있어서, 상기 에어로졸 생성 재료는 담배를 포함하는 에어로졸 전달 제품.