KR960015643B1 - 개선된 연료성분을 함유하는 흡연제품 - Google Patents

Abstract

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Description

개선된 연료성분을 함유하는 흡연제품

제1도는 본 발명의 개선된 연료성분을 이용하는 바람직한 흡연제품의 종단면도.

제2도 내지 10도는 점화 말단으로부터의 본 발명의 바람직한 연료성분 통로의 배치를 도시한 도면

제2a도는 제2도에 도시한 연료성분의 종단면도.

제11도는 점화 말단으로부터의 본 발명에 유용한 연료성분 통로의 또 다른 가능한 배치를 도시한 도면.

본 발명은 담배 연기와 유사한 에어로졸을 생성시키며, 바람직하게는 단지 최소량의 불완전연소 또는 열분해산물을 함유하는 흡연제품에 관한 것이다.

다년간, 특히 최근 20 내지 30년에 걸쳐 많은 흡연제품이 제안되어 왔다. 이들 제품중 다수가 담배 대용품으로 사용된다. 이들 담배 대용품은 다양한 처리 및 비처리된 식물 재료, 예를 들어 옥수수 줄기, 유칼립튜스(eucalyptus)잎, 양상치잎, 옥수잎, 옥수수수염, 자주개야 등으로부터 제조되어 왔다. 다수의 특허에는 셀룰로즈성 재료를, 예를 들어 산화시키거나, 열처리하거나, 재료를 가하여 셀룰로즈의 성질을 변형시켜 제조된 담배 대용품이 제시되어 있다. 이들 대용품은 가장 완벽한 목록중의 하나는 레이너(Rainer)등의 미합중국 특허 제4,079,742호에 기술되어 있다. 광범위한 노력에도 불구하고, 이들 제품중 담배 대용품으로서 완벽하게 만족스러운 것은 하나도 없었다.

다수의 제안된 흡연제품은 에어로졸 또는 증기의 생성에 기초를 두어 왔다. 이들 제품중 몇몇은 열 발생없이 에어로졸 또는 증기를 생성시킨다[참조예 : 레이의 미합중국 특허 제4,284,089호]. 그러나, 이들 제품으로부터 발생되는 에이로졸 또는 증기는 담배 연기를 적당히 닮지 않았다.

제안된 에어로졸-생성 흡연제품 몇몇은 에이로졸을 생성시키기 위하여 열 또는 연료성분을 사용한다.

가장 최초로 제안된 제품중 하나는 시겔(Siegel)의 미합중국 특허 제2,907,686호에 기술되어 있다. 상기 특허에는 고온의 가스를 발생시킬 수 있는 점화 가능한 2 1/2인치(63.5mm) 막대형 목탄 및 고온의 가스발생에 부수적으로 증류시키기에 적합한, 연료에 포함되는 향미제를 함유하는 궐련 대용품이 제안되어 있다. 또한, 이 특허에는 향미제에 대해 별개의 담체, 예를 들어 점토를 사용할 수 있으며 연기-생성제, 예를 들어 글리세롤을 향미제와 혼합할 수 있음이 제안되어 있다. 시겔의 제안된 궐련 대용품은 불침투성 피복물을 제공하며 고온의 가스 및 방향제가 흡연자의 입을 향하여 유동하도록 슈가 농축용액으로 피복되어 있다. 시겔의 제품의 연료중에 존재하는 향미제 및/또는 연기-생성제는 상당량 열분해되고 그에 따라 맛이 나빠진다고 믿어진다. 또한, 이 제품은 상기 언급한 유쾌하지 못한 열분해 산물을 함유하는 상당한 부류연을 생성시키는 경향이 있는 것으로 생각된다.

이러한 또 다른 제품은 엘리스(Ellice)등의 미합중국 특허 제3,258,015호에 기술되어 있다. 이 특허에는 담배 또는 재구성된 담배, 또는 기타 니코틴 및 수증기의 공급원을 함유하는 금속 튜브를 둘러싸는, 발연성이 양호한 연료, 바람직하게는 잘게 썬 담배 또는 재구성된 담배로 된 외부 원통을 갖는 흡연 제품이 제안되어 있다. 흡연시, 연화성 연료는 니코틴 공급원 물질을 가열시켜, 수중기를 포함하여 니코틴 증기 또는 에어로졸 생성물질을 방출시킨다. 이는 가열된 공기와 혼합되어 튜브의 개방 말단으로 들어간다. 이 제품의 실제적인 단점은 담배 연료가 연소됨에 따라 금속 튜브가 돌출되는 것이다. 이 흡연제품의 또다른 단점으로는 금속 튜브에 상당한 담배 열분해 산물과 상당한 양의 담배 부류연 및 재가 있으며, 니코틴 공급원 물질이 가능한한 열분해된다는 것이다.

엘리스 등의 미합중국 특허 제3,356,094호에서는 금속 튜브의 돌출을 없애기 위해 이들의 고유의 디자인을 변형시켰다. 새로운 디자인은 특정의 무기염 또는 에폭시 결합된 세라믹과 같은 물질로 제조되어 가열시 부서지기 쉬운 튜브를 사용한다. 이러한 파열성 튜브는 횹연자가 제품의 말단으로부터 재를 털때 제거된다. 제품의 외관이 통상의 궐련과 매우 유사하지만, 명백하게는 시판되고 있는 시판품이 아니다. 또한, 시넥틱스(Synectics)의 영국 특허원 제1,l85,887호에도 유사한 제품이 기술되어 있다.

미합중국 특허 제3,738,374호에서 베네트(Bennett)는 대용 궐련 충진제로서 산화제와 함게 탄소 또는 흑연섬유, 매트(mat) 또는 옷감의 사용을 제안하고 있다. 담배 맛은 향미 또는 향기가 임의의 필터 끝의 마우스엔드로 흡입됨으로써 제공된다.

보이드(Boyd)등의 미합중국 특허 제3,943,941 및 4,044,777호 및 갤러어(Gallaher)의 영국 특허 제1,431,045호에는 연료의 연소시 빨려들 연기를 제공하기 위해, 섬유성 탄소 연료를 연기 스트림으로 증류 또는 승화시킬 수 있는 휘발성 고체 또는 액체와 혼합하거나 함침시켜 사용하는 것이 제안되어 있다. 열거한 연기생성제로는 프로필렌 글리콜, 글리세릴 및 1,3-부틸렌 글리콜등의 다가 알코올, 및 트리아세틴 등의 글리세릴 에스테르가 있다. 보이드등의 특허에서는 휘발성 물질이 화학적 변화없이 증류되기를 기대했으나, 이들 물질과 연료의 혼합물은 휘발성 물질의 상당한 열분해를 야기시키며 맛을 쓰게 하는 것으로 생각된다. 에레츠만(Ehretsmann)둥의 미합중국 특허 제4,286,604호 및 하드윅크(Hardwick)등의 미합중국 특허 제4,326,544호에도 유사한 제품이 제안되어 있다.

볼트(Bolt)등의 미합중국 특허 제4,340,072호에는 중앙 공기 통로를 갖는 연료 막대, 및 에어로졸 생성제를 함유하는 입에 닿는 챔버를 갖는 흡연제품이 제안되어 있다.

이 특허에는 연료봉으로 담배, 담배 대용물질과 탄소의 혼합물 또는 나트륨 카복시메틸셀룰로즈(SCMC)와 탄소 혼합물을 사용할 수 있음이 제안되어 있으나, 재구성된 담배 및/또는 담배 대용품의 성형물 또는 압출물이 바람직하다. 에어로졸 생성제는 니코틴 공급 물질, 또는 트리아세틴 또는 벤질벤조에이트 내에 향미제를 가한 과립 또는 미세 캡슐인 것으로 제안되어 있다. 연소시, 공기는 공기 통로로 들어가 연소 막대로부터의 연소 가스와 혼합된다. 상기 특허에 기술된 바에 의하면, 이들 고온의 가스의 유동은 과립 또는 미세캡슐을 파열시켜 휘발성 물질을 방출시킨다. 상기 특허에 기술된 바에 의하면, 이 물질은 에어로졸을 생성시키고/시키거나 주류연 에어로졸로 이동된다. 볼트등의 제품은, 연료 막대가 기다랗기 때문에, 특히 흡연 초기에, 허용되는 에어로졸 생성제로부터 에어로졸이 충분하게 생성되지 않는 것으로 생각된다. 또한 미세 캡슐 또는 과립을 사용하면 그 벽을 파괴시키기 위해 열을 필요로 하기 때문에 에어로졸의 이동을 저해시키는 것으로 생각된다. 더우기, 전체 에어로졸의 이동은 이러한 형태의 흡연 제품에 바람직하지 못한 상당한 열분해 산물 및 부류연을 제공하는 담배 또는 담배 대용물질의 사용 여부에 좌우되는 것으로 보인다.

모시즈(Moses)의 미합중국 특허 제3,516,417호에는 볼트등의 과립형 또는 미세캡슐화 향미제 대신에 담배보다 밀도가 2배인 플럭(plug)을 사용하는 것을 제외하고는 볼트등의 제품과 실질적으로 동일한, 담배 연료를 함유하는 흡연제품이 제안되어 있다[참조 : 제4도 및 컬럼 4의 17 내지 35행]. 란질로티(Lanzillotti)등의 미합중국 특허 제4,347,855호 및 버네트 등의 미합중국 특허 제4,391,285호에 이와 유사한 담배 연료 제품이 기술되어 있다. 헤른(Hearn)의 유럽특허원 제117,355호에는 축방향의 통로를 갖는 열분해된 리그노-셀룰로즈 열원을 함유하는 유사한 횹연제품이 기술되어 있다. 이들 제품은 볼트 등에 의해 제안된 제품에서와 동일한 많은 문제점을 지닌다.

미합중국 특허 제4,474,191호에서 스테이너(steiner)는, 불을 붙이는 동안 이외에는 내화성 벽에 의해 연소실로부터 완전히 분리되는 공기-흡입용 채널을 함유하는 “흡연 기구”를 기술하였다. 점화를 돕기 위해, 스테이너는 연소실과 공기 흡입용 채널 사이에 간단하고 일시적인 공기 통로 수단을 제공하였다. 또한, 스테이너의 열전도성 벽은 니코틴 및 기타 다른 휘발성 또는 승화성 담배-유사물질을 위한 침착 영역 역할도 한다. 일 실시예에 있어서(제9도 및 제10도), 이 기구에는 경질의 열전도성 싸개가 제공된다. 이 싸개용으로 유용한 것으로 보고된 물질로는 세라믹, 흑연, 금속 등이 있다. 다른 실시예에 있어서, 스테이너는 담배 연료성분(또는 다른 가연성 물질)을 활성화 목탄과 혼합된 개방 셀 형태의 약간 정제된 셀룰로즈 기제 생성물로 대치시키는 착상을 하게 되었다. 이 물질에 방향 물질을 주입시키는 경우, 이는 담배와 같은 무연성 방향을 내는 것으로 알려져 이다.[참조 : Steiner의 미합중국 특허 제4,569,258호].

본 발명가들이 알고 있는 한, 상기 기술한 흡연제품 또는 담배 대용품중 아직까지 이렇다 할만한 상업적 성공을 이룬 것은 하나도 없으며, 널리 시판되고 있는 것도 하나도 없는 것으로 생각된다. 이러한 흡연 제품이 시장에 등장하지 못하는 이유는 제품의 수명 초기 및 전기간에 걸쳐 불충분한 에어로졸 생성, 불충분한 맛, 연기 생성제 및/또는 향미제의 열분해로 인한 불량한 맛, 상당한 양의 열분해 산물 및 부류연의 존재, 미관상 좋지 않은 외관등을 포함하여 여러가지가 있다.

수십년간의 관심과 노력에도 불구하고, 상당한 양의 불완전 연소 산물 및 열분해산물을 배출시키지 않고 통상의 궐련 흡연과 관련된 감각을 제공하는 흡연제품은 아직까지 시판되고 있지 않다.

최근 1985년에, 상당한 양의 불완전 연소 산물 또는 열분해 산물을 배출시키지 않고 통상의 궐련 흡연과 관련된 이익 및 잇점을 제공할 수 있는 신규 흡연 제품을 기술하고 있는 일련의 외국 특허가 허여되고 등록되었다. 이들중 가장 최초의 특허는 1985년 9윌 13일자로 허여된 리베리안(Liberian)특허 제13985/3890호이다. 이 특허는 후에 1986년 3월 19일자로 공개된 유럽 공개 특허 공보 제174,645호에 상응한다.

본 발명은, 바람직하게는 에어로졸 생성제의 상당한 열분해 없이, 그리고 상당한 열분해 또는 불완전 연소생성물 또는 부류연 없이 제품의 수명 초기 및 전기간 모두에 걸쳐 상당한 양의 에어로졸을 발생시킬 수 있는 흡연 제품용 연료성분 및 이를 이용하는 흡연제품에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 제품은 담배를 태우지 않고도 사용자에게 궐련 흡연감을 제공할 수 있다.

바람직하게는 기다란 궐련형 흡연제품에 사용되는 본 발명의 연료성분은 약 30mm미만, 바람직하게는 약20mm 미만의 짧은 탄소재를 포함하고, 이 탄소재의 주변에는 여러개의 기다란 통로들이 세로 방향으로 뻗어 있다. 연료성분은 하나 이상의 에어로졸 생성물질을 갖는 물리적으로 분리된 에어로졸 생성수단과 함께 사용하는 것이 바람직하다. 이 에이로졸 생성수단은 연료성분과 열 전도관계를 깆는 것이 가장 바람직하다.

본 명세서에 사용된 “주변통로”는 통상의 형태, 즉 (1) 연료성분의 원주를 따라, 바람직하게는 끝에서 끝까지 세로 방향으로 뻗은 개방 채널 및 (2) 연료성분의 원주 근처에, 바람직하게는 끝에서 끝까지 뻗어있고, 바람직하게는 연료성분의 원주쪽을 향해 타버러서 연료성분이 연소하는 동안 개방 채널을 형성하는 종방향구멍들중 어느 한 형태 또는 모두를 취할 수 있다.

구멍 및/또는 채널의 단면 형상은 어떤 것도 가능하다. 가장 편리하게는, 구멍은 원형이며 채널은 직사각헝 또는 제조하기 쉬운 형태의 기본적 직사각형이다. 그러나, 다른 단면형이 사용될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 연료성분은, 연료성분의 원주에 있고, 바람직하게는 점화 말단으로부터 비-점화 말단을 향해 뻗은 2셋트 이상의 인접한 채널(또는 홈)을 갖는 형태의 다수의 개방 채널을 갖는다(참조 : 제2 내지 5도).

본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 있어서, 연료성분에는, 연료 성분의 원주근처에 위치하고, 세로 방향으로, 바람직하게는 점화-말단으로부터 비점화-말단으로 뻗은 구멍 형태의 적어도 2개의 주변 통로가 제공된다. 바람직하게는, 이들 세로 방향의 구멍은 연료가 원주 가장자리에서 연소됨에 따라 구멍이 개방되어(즉, 타들어감) 개방 채널을 형성하도록 연료성분의 원주 부근에 위치한다(참조 : 제6 내지 8도).

많은 바람직한 실시예에 있어서, 몇몇의 채널 및/또는 주변 구멍은, 연료성분이 연소되는 동안 보다 큰 통로를 만들 수 있도록 서로 가까이 위치할 수 있다.

가장 바람직하게는, 주변 통로와 하나 이상의 중앙 통로가 연료성분에 같이 제공된다. 본 명세서에서 사용된 중앙 통로는 세로 방향으로 뻗은 구멍으로서, 연료 성분에서의 위치 때문에, 흡연하는 동안 이들은 주위 가장 자리까지 타들어가지는 않는다. 중앙에 위치한 통로를 하나 이상 사용하는 경우, 연료성분이 연소되는 동안 이들 통로가 서로 합쳐질 수 있는 잇점이 있다(참조예 : 제9 및 10도). 중앙 통로가 존재하는 경우, 연료성분의 연소에 의해 생성되는 일산화탄소(CO)의 양은 연료성분을 제조한 후 이를 건조시킴으로써 감소시킬 수 있다. 이 건조 공정은 통상적으로 750 내지 1000℃, 바람직하게는 850 내지 950℃ 정도의 고온에서의 수시간 동안 수행한다.

가장 바람직한 실시예에 있어서, 연료성분의 비-점화 말단은 열전도재에 의해 에워싸여 있다. 통상적으로, 이 열전도재의 열흡수성으로 인하여, 채널을 분리하는 부분 및/또는 한편으로는 연소하는 동안 타없어지는 원주 부분은 열전도재와 접한 곳 이상 타지 않는다.

주변 통로를 갖지 않는 유사한 연료성분과 비교해볼때, 궐련형 흡연제품용 연료성분에서의 주위 통로의 사용은 흡연시 생성되어 흡연자에게 전달되는 CO의 함량을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 흡연하는 동안 배출된 CO의 총량은 FTC흡연 조건하의 약 10모금에 대해 통상 약 15mg 또는 그 미만, 바람직하게는 약 9mg 또는 그 미만, 가장 바람직하게는 약 7mg 또는 그 미만이다.

본 발명의 주변 통로의 배치는 또한 점화를 용이하게 함으로써 사용자에게 흡연제품에 대한 보다 나은 만족감을 제공한다. 또한, 연료성분에 이러한 통로가 있으면 초기(예 : 1 내지 4모금)에어로졸 배출을 증가시키는 것으로 밝혀졌다.

본 발명은 또한 사용자에게 미관상 잇점을 제공한다. 본 발명의 연료성분을 이용하는 궐련형 흡연제품(참조예 : 제1도)에 있어서, 연료성분을 둘러싸는 상권지는 전형적으로 쾌적한 회색재 코팅을 형성하면서 신속하게 탄다. 이러한 재는 (1) 사용자에게 제품이 점화되었음을 알리는 지시제로서 작용하며, (2) 재의 다공성은 산소의 유입을 용이하게 함으로써 연료성분의 연소를 증진시키는 역할을 한다.

또한, 빽빽한 연료성분(즉, 적어도 0.5g/cc의 밀도를 가짐)에 주변 통로를 만들면 흡연제품의 점화 및 연소 특성이 개선되는 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 연료성분의 길이는 통상적으로 30mm미만, 바람직하게는 약 20mm미만, 및 가장 바람직하게는 약 10 내지 15mm미만이다. 연료성분의 직경은 약 2 내지 8mm, 바람직하게는 약 4 내지 6mm의 범위이다. FTC 흡연 조건하에서, 약 8 내지 12모 금 정도 필요한만큼 흡연하는 동안 연소를 돕기 위해, 연료성분의 밀도는 예를 들어 수은 관입등으로 측정하여 적어도 악 0.7g/cc, 더욱 바람직하게는 적어도 약 0.85g/cc인 것이 바람직하다.

연료성분과 연료성분에서 물리적으로 분리된 에어로졸 생성 수단은 열전도 관계로 배열되는 것이 바람직하다. 이 열전도 관계는 바람직하게는 열을 연소중의 연료 성분으로부터 에어로졸 생성수단까지 효율적으로 전도하거나 전달시키는 열전도재, 예를 들어 금속 전도체를 제공함으로써 성취된다.

이 열전도재는 그 원주면의 적어도 일부분 둘레의 연료성분과 에어로졸 생성 수단에 접촉하는 것이 바람직하며, 에어로졸 생성 물질을 위한 용기를 형성할 수도 있다. 바람직하게는, 열전도재는 제품의 점화 말단에서부터 유리하게는 적어도 약 3mm 또는 그 이상까지, 바람직하게는 적어도 약 5mm 또는 그 이상까지 오목하게 들어가, 연료성분의 점화 및 연소를 방해하는 것을 피하고 연료성분이 소모된 후 열전도성 부재가 어떤 식으로든 돌출되는 것을 피한다. 또한 적어도 연료성분의 일부 주변에는, 바람직하게는 탄력적이고 적어도 0.5mm의 두께를 가지며, 방사상 열손실을 줄이고 열을 보유하며 열을 연료성분으로부터 에어로졸 생성 수단을 향해 나아가도록 도우며, 연료성분의 발화성을 감소시키는데 도움이 될 수 있는 단열 섬유 재킷 등의 단열재가 제공되는 것이 바람직하다. 또한 단열재는 에어로졸 생성 수단의 적어도 일부를 감싸서 통상의 궐련과 같은 기분이 들도록 하는 것이 바람직하며 유리하다.

본 명세서에 기술된 형태의 흡연제품, 특히 열전도 및/또는 단열재가 제공된 실시예에 있어서, 뜨거운 연소하는 점화추가 항상 에어로졸 생성수단 가까이에 있으므로 에어로졸 생성수단으로서의 열 전달을 최대화하여 에어로졸의 생성을 최대화시키기 때문에 특히 유리하다. 또한, 에어로졸 생성제가 연료성분과 물리적으로 분리되이 있으므로, 이는 연소중의 점화추에 존재하는 것보다 상당히 낮은 온도에 노출되어 에어로졸 생성제의 열분해 가능성을 최소화시킨다.

본 발명의 흡연제품에는, 에어로졸 생성 수단에 의해 생성된 에어로졸을 흡연자에게 전달하기 위한 세로방향의 통로와 같은 수단을 포함하는 마우스엔드 피스가 있다. 유리하게는, 궐련형 흡연제품은 통상의 궐련과 동일한 전체 치수를 가지며, 그 결과 마우스엔드 피스 및 에어로졸 전달 수단은 제품의 전 길이의 약 1/2 또는 그 이상을 차지한다. 다른 한편으로는, 연료성분 및 에어로졸 생성수단을 일회용 또는 재사용 가능한 마우스엔드 피스가 있는 물부리등의 별개의 1회용 카트리지로서 사용하기 위해 붙박이 마우스엔드 피스나 에어로졸 전달수단없이 제조할 수 있다.

본 발명의 흡연제품은 또한 에어로졸에 담배 향을 가하기 위해 사용되는 담배 충진제(a charge of tobacco)를 함유할 수도 있다. 유리하게는, 담배는 에어로졸 수단의 마우스엔드 피스나 그 둘레에 위치할 수 있으며/있거나 이를 에어로졸 생성제용 담체와 혼합할 수 있다. 유사한 방법으로 다른 물질, 예를 들어 향미제를 에어로졸 생성수단에 혼입시킬 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 담배 충진제를 에어로졸 생성제용 담체로서 사용할 수도 있다. 다른 한편으로 또는 추가로, 담배 또는 담배 추출향을 연료성분에 혼입시켜 추가의 담배향을 제공할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 58초 동안 쉬고 2초간 35m1 흡입하는 FTC 흡연 조건하에서 흡연시, 맨 처음 3모금중에 습윤 총 미립자 물질(WTPM)로 측정해서 적어도 0.6mg의 에어로졸을 전달할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 본 발명의 실시예는 맨처음 3모금중에 1.5mg 또는 그 이상의 에어로졸을 전달할 수 있다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 실시예는 FTC흡연 조건하에서 흡연시, 처음 3모금중에 3mg 또는 그 이상의에어로졸을 전달할 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예는 FTC 흡연 조건하에서, 적어도 약 6모금, 바람직하게는 약 10모금 동안 매번 적어도 평균 약 0.8mg을 전달한다.

상기 언급한 성능외에, 본 발명의 바람직한 흡연 제품은 기본적으로 공기, 탄소 산화물, 물, 특정의 목적하는 향미 또는 다른 목적하는 휘발성 물질을 포함하는 에어로졸 생성제, 및 미량의 기타 물질로 이루어지는 화학적으로 간단한 에어로졸을 제공할 수 있다. 이 에어로졸은 에임즈(Ames) 시험에 의해 측정된 바와 같이, 돌연변이성 활동을 전혀 하지 않는다. 또한, 바람직한 제품은 실제적으로 재를 생성시키지 않아 흡연하는 동안 재를 덜지 않아도 된다.

본 명세서에 사용된 것으로 본 출원의 목적만을 위한“에어로졸”을 가시적은 물론 비가시적인 증기, 입자 등을 포함하는 것으로 정의되며, 특히 이들 성분은 에어로졸 생성수단내에 함유되거나 또는 제품의 그밖의 곳에 함유된 물질상에 연소중의 연료성분으로부터 생긴 열에 의해 생성된“연기(smoke)류”인 것으로 사용자에게 인식된다. 이와 같이 정의된 바와 같은 용어“에어로졸”은 가시적인 에어로졸을 생성하는지의 여부에 관계없이 휘발성 향미제 및/또는 약물학적 또는 생리학적 활성 시약을 포함한다.

본 명세서에 사용된“열교환 관계”란 연료성분이 연소하는 동안 열을 전도에 의해 연소중의 연료성분으로부터 에어로졸 생성수단으로 전달시키는, 에어로졸 생성 수단과 연료성분의 물리적 배열로서 정의된다. 열전도 관계는 에이로졸 생성 수단을 연료성분과 접촉시켜, 즉 연료성분의 연소 부분에 근접하여 위치시키고/시키거나 열전도재를 이용해 열을 연소중의 연료로부터 에어로졸 생성 수단으로 전달시켜 성취할 수 있다. 열전도는 두가지 방법을 다 사용하는 것이 바람직하다.

본 명세서에 사용된“탄소질”이란 용어는 주로 탄소를 함유하는 것을 의미한다.

본 명세서에 사용된“단열부재”란 용어는 본 발명에 따른 흡연제품에 사용시 주로 단열재로서 작용하는 모든 물질을 의미한다. 바람직하게는, 이들 물질은 사용중에 연소하지 않지만, 낮은 온도급의 유리 섬유와 같이 사용중에 용해되는 물질 및 서연소정 탄소등의 물질을 포함할 수도 있다. 적절한 단열체의 열전도율은 약 0.05g-ca1/(sec)(㎠)(℃/cm)미만, 바람직하게는 약 0.02미만, 가장 바람직하게는 약 0.005미만이다[참조 Hackh's Chemical Dictionary 34(4th ed, 1986) 및 Lange's Handbook of Chemistry 10, 272-274(11th ed, 1973)].

본 발명의 바람직한 흡연제품은 첨부된 도면 및 하기에서 더 상세히 기술한다.

제l도는 본 발명의 바람직한 탄소질 연료성분을 유리하게 이용하는 궐련형 흡연 제품을 도시한 것이다.

연료성분(10)의 원주(8)는 유리 섬유와 같은 단열 섬유로된 탄력있는 재킷(16)으로 에워싸여져 있다.

연료성분(10)의 마우스엔드 일부분은 하나 이상의 에어로졸 생성물질(예 : 글리세린 또는 프로필렌 글리콜과 같은 다가 알코올)을 함유하는 기질물질(14)을 포함하는 에어로졸 생성 수단을 함유하는 금속성 캡슐(12)에 의해 싸여진다.

캡슐(12)은 담배 재킷(18)에 의해 둘러싸인다. 크림프된 튜브의 중앙에 있는 캡슐의 마우스엔드에는 두개의 슬릿형 통로(20)가 제공된다.

담배 재킷(18)의 마우스엔드에는 환형의 셀룰로즈 아세테이트 구간(24) 및 둥글게 말린 부직 폴리프로필렌 스크림 구간으로 이루이지는 마우스 엔드 피스(22)가 있다. 이 제품 또는 이의 일부분은 하나 또는 그이상 층의 궐련용 종이(30) 내지 (36)로 싸여져 있다.

제2도에는 본 발명의 바람직한 연료성분 통로의 배치가 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 연료성분(10)의 원주(8)에는 4세트의 인접한 채널 또는 홈(11)이 있으며, 이들 세트 각각은 원주상에 위치하며 약 90°각도로 떨어져 있다. 각각의 세트 내에서, 인접한 채널은 탄소의 작은 용마루(13)에 의해 서로 일정한 간격을 두고 떨어져 있다.

제2도의 연료성분 또는 이와 유사한 연료성분이 연소하는 동안, 탄소의 작은 용마루(13)는 점차 타없어지고(전도성 캡슐(12)과 접촉하고 있는 곳까지), 두개의 채널은 보다 큰 하나의 채널로 합쳐진다. 이렇게 연소된 연료성분은(제2도의 경우)점화 말단으로부터 캡슐(12)로의 삽입부를 향하여 뻗은 일정한 간격으로 떨어진 4개의 큰 채널을 갖는다.

이 형태의 연료성분은 사용자에게 전달되는 에어로졸을 보다 많이 공기 희석시켜 배출되는 일산화탄소의 유효량을 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 형태의 연료성분은 열을 에어로졸 생성 수단에 매우 빨리 전달시킴으로써 초기에 많은 양의 에어로졸을 배출하는 것을 돕는다.

제3도의 실시예에 있어서, 연료(10)에는 4세트의 인접한 채널(11)이 있으며, 이들 각각은 연료성분의 원주(8)상에 위치하는데 이들중 두 세트는 서로 가까이 있고, 나머지 두세트는 근접한 두개의 세트를 분리하는 보다 큰 탄소 용마루(15)로부터 각각 약 120°각도로 떨어져 위치한다.

2세트의 근접한 채널에 있어서, 이들을 분리시키는 큰 용마루(15)는 천천히(즉, 여러번 흡입한 후에만) 타기 시작한다. 이와는 반대로, 인접한 채널을 분리하는 탄소의 작은 용마루(13)은 두개의 채널이 하나의 보다 큰 채널로 합쳐지도륵 신속히 탄다. 상기 기술한 실시예에서와 같이, 용마루는 통상 캡슐(12)과 접촉하고 있는 곳까지만 타없어진다.

제4도의 실시예에 있어서, 연료성분(10)에는 3세트의 인접한 채널(11)이 있으며, 이들 각각의 세트는 연료성분의 원주(8)상에 약 120°각도로 떨어져 있다. 각각의 세트내에서, 인접한 채널은 탄소의 작은 용마루(13)에 의해 서로 떨어져 있고 연료성분이 연소하는 동안 두개의 채널이 하나의 보다 큰 채널(캡슐과 접하고 있는 곳까지)로 합쳐진다. 이렇게 연소된 연료성분은 점화 말단으로부터 비-점화 말단의 노출 부분까지 이어지는 3개의 일정한 간격으로 떨어진 큰 채널을 갖는다.

또한, 제4도의 연료성분은 연료성분의 점화 말단으로부터 비-점화말단까지 이어지는 십자형의 중앙통로(9)를 갖는다. 이러한 통로 배치를 갖는 연료성분은 매우 빨리 점화되며 낮은 CO함량을 제공한다.

제2 내지 4도에 도시한 바와 같이, 개방 채널의 크기, 수 및 연료성분의 원주상의 위치가 변할 수 있다. 통상적으로, 본 발명에 유용한 채널의 깊이는 약 0.005인치(0.13mm) 내지 약 0.10인치(2.5mm), 바람직하게는 약 0.010인치(0.25mm) 내지 약 0.050인치(1.3mm), 가장 바람직하게는 약 0.025인치(0.62mm) 내지 약 0.035인치(0.88mm) 범위이다.

각각의 채널의 폭은 약 0.005인치(0.13mm) 내지 약 0.05인치(1.3mm), 바람직하게는 약 0.010인치(0.25mm) 내지 약 0.025인치(0.64mm), 가장 바람직하게는 약 0.014인치(0.35mm) 내지 약 0.020인치(0.50mm)범위이다.

인접한 채널의 분리 간격은 약 0.012인치(0.3mm) 내지 약 0.040인치(1.0mm), 바람직하게는 약 0.015인치(0.38mm) 내지 약 0.030인치(0.76mm), 가장 바람직하게는 약 0.020인치(0.51mm) 내지 0.025인치(0.64mm)범위로 변할 수 있다. 2세트의 인접한 채널이 근접해 있는 경우(예 : 제3도), 큰 용마루는 통상적으로 인접한 채널을 분리하는 용마루 크기의 약 2배이다.

제5도의 실시예에 있어이서, 연료성분(10)에는 고르게 분포된 10개의 채널(11)이 있으며, 각각의 세트는 연료성분의 원주(8)상에 위치한다. 이 연료성분이 연소하는 동안, 각각의 채널을 분리하는 연료의 용마루(단, 캡슐에 삽입된 부분은 제외)는 점차 타없어져 공기 유동을 증가시키며 에어로졸 스트림에 상응하게 공기를 희석시킨다.

제6 내지 10도에는 본 발명의 다른 형태의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 이들 연료성분에는 연료성분의 원주에 근접하여 세로 방향을 뻗은 적어도 두개의 구멍이 있다. 이러한 형태의 바람직한 실시예에 있어서, 연료성분에는 중앙에 위치한 세로 방향으로 뻗은 적어도 하나의 통로가 있다. 이들 연료성분의 경우에, 연료 성분이 연소하는 동안 원주변의 구멍은 타서(적어도 연료성분의 점화 말단에서) 개방 채널을 형성하는 것이 바람직하다. 이의 연소 형태는 원주변의 구멍의 크기(즉, 직경) 및 연료성분의 원주에 대한 원주변 구멍의 근접도(외부 웹(Web)의 두께) 모두에 의해 좌우된다.

이들 구멍의 직경은 약 0.015인치(0.38mm) 내지 약 0.045인치(1.14mm), 바람직하게는 약 0.020인치(0.51mm) 내지 약 0.040인치(1.0mm), 가장 바람직하게는 약 0.025인치(0.64mm) 내지 약 0.039인치(0.99mm) 범위로 변할 수 있다.

통상적으로, 외부 웹 두께를 약 0.025인치(0.62mm)이만, 바람직하게는 약 0.015인치(0.38mm)미만, 더욱 바람직하게는 약 0.010인치(0.25mm) 미만, 가장 바람직하게는 약 0.006인치(0.15mm)미만으로 하면 연소특성 및 낮은 CO함량을 제공한다.

제6도의 실시예에 있어서, 연료성분(10)에는 3세트의 인접한 세로 방향 구멍(11)이 있으며, 이들 각각은 연료성분의 원주(8)근처에 약 120°각도로 떨어져 위치한다. 각각의 세트내에서, 인접한 세로방향 구멍은 소량의 탄소(13)로 분리되고, 이 탄소는 연료성분이 연소하는 동안 타서 인접한 구멍을 합쳐지게 한다. 또한, 연료성분의 외부 웹(17)의 두께는 세로 방향 구멍이 연료성분의 원주까지 신속하게 타서 큰 개방 채널을 형성하도록 얇다. 이러한 형태의 주변 통로를 갖는 연료성분은 또한 매우 빨리 점화되어 낮은 CO함량을 제공한다.

제7도의 실시예에 있어서, 연료성분(10)에는 세로 방향으로 뻗은 4개의 구멍(11)이 있으며, 이들은 각각 연료성분의 원주(8)근처에 약 90°각도로 떨어져 위치한다. 연료성분에는 또한 중앙에 위치한 하나의 세로방향 구멍(7)이 있다. 이러한 형태의 가장 바람직한 실시예에 있어서, 원주변 구멍(11)과 중앙 구멍(7) 사이의 연료부분(13)(즉, 내부 웹), 및 원주변 구멍(11)으로부터 연료성분의 원주(8)를 향해 뻗은 연료부분(17)(즉, 외부 웹)은 대략 동일하다.

이 연료성분이 연소하는 동안 외부 웹(17)은 신속히 타서, 캡슐과 접하고 있는 곳까지, 즉 연료성분의“비-삽입”길이까지 연료성분의 원주면을 따라 이어져 있는 4개의 개방 채널을 남긴다.

제8도의 실시예에 있어서, 연료성분(10)에는 2세트의 인접한 세로 방향 구멍(11)이 있으며, 이들 각각은 약 180°각도로 떨어져 연료성분의 원주(8)가까이에 위치한다. 각각의 세트내에 있어서, 인접한 세로 방향 구멍은 소량의 탄소(13) 의해 서로 떨어져 있어 연료성분이 연소하는 동안 서로 합쳐진다. 또한, 구멍은 약간의 탄소(17)에 의해 연료성분의 원주와 떨어져 있으므로, 구멍은 외부 웹을 통해 원주까지 신속히 불타 하나의 큰 채널을 형성한다. 이러한 주변 통로 배치를 갖는 연료성분은 빨리 점화되며 낮은 CO함량을 제공한다.

제9도의 실시예는 흔히 가장 바람직한 본 발명의 주변 통로 배치를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 이 실시예에 있어서의 연료성분에는 7개의 큰 중앙 구멍(7), 즉, 하나의 중앙구멍과 6각형 귀퉁이에 위치한 6개의 중앙 구멍이 배열되어 있다. 연료성분에는 또한 6개의 작은 세로 방향으로 뻗은 주변 구멍(11)이 있으며, 이들 각각은 연료성분의 원주(8)와 6개의 외부 중앙 구멍(7)사이의 거리의 약 1/2 간격으로 떨어져 있다.

이 연료성분이 연소하는 동안, 작은 주변구멍(11)과 연료성분의 원주(8)사이의 틈새는 천천히 타서 결국 연료의 비-삽입 길이에 뻗어있는 채널을 6개까지 제공한다. 또한, 7개의 중앙구멍(7)사이의 탄소는 신속히 타 하나의 큰 중앙 구멍을 제공한다. 이러한 통로 배치롤 갖는 연료성분은 빨리 점화되며 주변 구멍이 없는 유사한 연료성분보다 낮은 CO함량을 제공한다.

제10도의 실시예에 있어서, 연료성분에는 12개의 세로 방향으로 뻗은 주변구멍(11)이 있으며, 이들 각각은 연료성분의 원주(8)와 3개의 삼각형 꼴로 배열된 중앙구멍(7)의 외부 가장자리 사이의 거리의 약 1/2 간격으로 떨어져 있다.

연료성분이 연소하는 동안, 외부 구멍(11)과 연료성분의 원주(8)사이의 틈새는 천천히 타 결국 연료성분의 비-삽입 길이를 뻗어있는 12개의 채널을 제공한다. 또한, 중앙구멍(7)들 사이의 탄소는 신속히 타 하나의 중앙 통로를 제공한다. 이 통로 배치를 갖는 연료성분도 또한 빨리 점화되며 주변 통로가 없는 유사한 연료 성분보다 낮은 CO함량을 제공한다.

제11도는 제1도의 흡연 제품에 유용한 다른 하나의 연료성분 통로 배치를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 연료성분(10)에는 3개의 좁은 중앙 통로(7) 및 원주상에 동일한 간격으로 떨어진 3개의 채널(11)이 있다. 이러한 형태의 연료성분은 빨리 점화되며 우수한 에어로졸 및 적은 CO를 배출시킨다.

본 발명의 연료성분을 점화시키면 에어로졸 생성 수단중의 에어로졸 생성 물질을 휘발시키는데 사용되는 열을 발생시키면서 탄다. 바람직한 연료성분이 비교적 짧기 때문에, 고온의 연소하는 점화추는 항상 에어로졸 생성 수단 가까이에 위치한다. 연료성분중에 있는 다수의 주변 통로와 함께, 연소 속도를 증가시키는 연소중의 점화추에 이처럼 가까이 있기 때문에 연소중의 연료성분으로부터 에어로졸 생성 수단으로 열이 전달되는 것을 돕는다.

에어로졸 생성 수단으로의 열 전달은 에어로졸 생성제를 분해시키지 않고도 충분한 에어로졸 생성시키기에 충분한 열 전달이 바람직하다.

연료성분 및 에어로졸 생성 수단과 접하고 있거나 이들을 결합하는 금속 호일이나 싸개 등의 열전도재를 사용함으로써 열전달을 도울 수 있다. 바람직하게는, 이 열전도재는 연료성분의 점화 및 연소를 방해하는 것을 피하고 연료 성분이 소비된 후의 어떠한 돌출도 생기지 않도륵 오목하게 들어가 있는데, 즉 연료성분의 점화 말단으로부터 적어도 약 3mm, 바람직하게는 약 5mm 또는 그 이상까지 떨어져 있다.

또한, 연료성분의 적어도 일부분, 유익하게는 에어로졸 생성 장치의 적어도 일부분에 걸쳐 원주를 감싸는 포장재로서 단열재를 사용함으로써 열전달을 도울 수 있다.

이러한 단열재는 연소중의 연료성분에서 생성된 열의 대부분을 보유하며 에어로졸 생성 수단으로 향하게 함으로써 양호한 에어로졸 생성을 돕는다.

바람직한 실시예에 있어서, 에어로졸 생성 물질이 연료성분과 물리적으로 분리되어 있고, 연료성분중의 통로의 수, 배열 또는 형태(또는 이들의 조합)에 의해 연소중의 연료성분으로부터 에어로졸 생성 수단으로의 열 전달을 조절할 수 있기 때문에, 에어로졸 생성 물질은 연소중의 연료에 의해 생성된 온도보다 상당히 낮은 온도에 노출되므로 열분해 가능성이 최소화된다. 또한, 이에 따라 에어로졸을 흡입하지 않는 동안에는 거의 또는 전혀 생성되지 않고 오로지 흡입하는 동안에만 생성된다. 또한, 탄소성 연료성분을 사용하면 상당한 열분해 또는 불완전 연소 생성물 및 상당한 부류 에어로졸을 없앤다.

본 발명에 사용된 바람직한 연료성분의 작은 크기 및 연소 특성으로 인하여, 연료성분은 통상적으로 몇모금 빨지 않아도 실질적으로 이의 노출된 길이 전체에 걸쳐 연소되기 시작된다. 따라서, 에어로졸 생성 수단에 인접한 연료성분의 부분은 빨리 타기 시작하여, 특히 초기 및 중간 흡입 동안에 에어로졸 생성 수단으로의 열전달을 증가시킨다.

열전달과 이로인한 에어로졸 전달은 특히 흡입 동안에 고온의 가스를 에어로졸 생성수단으로 신속히 통과시킬 수 있는 연료성분중의 다수의 통로의 존재에 의해 증가된다. 바람직한 연료성분은 비교적 짧기 때문에, 통상의 종전의 열 에어로졸 제품에서와 같이 열 흡수제로서 작용하는 긴 비연소 구간이 없다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있이서, 짧은 탄소성 연료성분, 열전도재, 단열 수단 및 연료중의 통로는 에어로졸 생성 수단과 협력하여 실제적으로 흡입할때마다 상당한 양의 에어로졸을 생성시킬 수 있는 시스템을 제공한다. 몇모금 흡인한 뒤, 단열수단과 함께 에어로졸 생성 수단에 점화 추가 근접하면 흡입하는 동안은 물론 매흡입 사이의 비교적 긴 흡입하지 않는 동안 모두 높은 열전달이 가능하다.

통상적으로, 본 발명의 몇몇 실시예를 실행하는데 사용할 수 있는 가연성 연료성분의 직경은 통상적으로 통상의 궐련의 직경보다 작고(즉, 약 8mm이거나 그 미만), 그 길이는 통상적으로 약 30mm미만이다. 유리하게는, 연료 성분의 길이는 약 15mm 또는 그 미만, 바람직하게는 10mm 또는 그 미만이다. 유리하게는, 연료성분의 직경은 약 2 내지 8mm, 바람직하게는 약 4 내지 6mm이다.

다른 한편으로는, 본 명세서에서 기술한 연료성분의 단면형은 경우에 따라(원형이외에) 다른 기하학적 단면형, 예를 들어 정사각형, 직사각형, 타원형 등을 취할 수 있다. 이들 경우에 있어서, 상기 사용된 직경의 수치는 최대 단면 치수를 칭하며, 어떠한 경우에도 이는 약 8mm를 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 연료성분의 점화 말단에 대안 최대 단면적은 약 64㎟이다.

본 발명에 사용된 연료성분의 밀도는 통상적으로 약 0.7g/cc 내지 약 1.5g/cc이다. 바람직하게는, 밀도는 0.7g/cc이상이며, 더욱 바람직하게는 약 0.85g/cc보다 크다.

연료성분의 제조를 위해 사용되는 바람직한 재료는 탄소이다. 바람직하게는, 이들 연료성분중의 탄소 함량은 적어도 60 내지 70중량%, 가장 바람직하게는 약 80중량%이상이다. 탄소 함량이 높은 연료성분은, 열분해 및 불완전 연소 생성물을 최소화하고, 가시적 부류연을 거의 또는 전혀 생성시키지 않으며 재를 최소화하고 높은 열용량을 갖기 때문에 바람직하다. 그러나, 보다 탄소함량이 낮은 연료성분도 또한 본 발명의 범위내에 속한다. 특히 담배, 담배 추출물 또는 비연소 불활성 충진제가 최소량으로 존재하는 경우에, 예를 들어, 약 50 내지 60중량%의 탄소를 함유하는 연료성분을 사용할 수 있다.

또한 비록 바람직하지는 않지만, 상기 기술된 바와 같이, 에어로졸 생성 물질로부터 목적하는 양의 에어로졸을 생성시키기에 충분한 양의 열을 생성하며 에어로졸 생성 수단에 제공하면 기타 다른 연료 물질 예를들어 성형 또는 압출 담배, 재구성된 담배, 담배 대용품등을 사용할 수 있다. 사용된 연료의 밀도는 바람직하게는 약 0.7g/cc, 더욱 바람직하게는 통상의 흡연 제품에 사용되는 밀도보다 높은 약 0.85g/cc이상이어야한다. 이러한 기타 물질을 사용하는 경우에, 연료는 바람직하게는 적어도 약 20 내지 40중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 50중량%, 가장 바람직하게는 적어도 약 65 내지 70중량%의 탄소를 함유하며, 나머지는 결합제, 연소개질제, 수분등을 포함하는 기타 연료성분을 함유하는 것이 매우 바람직하다.

바람직한 연료성분에 또는 바람직한 연료성분으로 사용된 탄소질 물질은 실제적으로 본 분야의 숙련가들에게 공지된 다수의 어떤 탄소 공급원으로부터도 수득될 수 있다. 탄소질 물질은 목재, 면, 레이온, 담배, 코코낫, 종이등과 같은 셀룰로즈성 물질의 열분해 또는 탄화에 의해 수득하는 것이 바람직하나, 기타 다른 공급원으로부터의 탄소질 물질도 사용할 수 있다.

대부분의 경우에, 탄소질 연료성분은 산화제의 사용없이 통상의 궐련용 라이타에 의해 발화될 수 있어야 한다. 이러한 형태의 연소특성은 불활성 대기 또는 진공하에서, 약 400 내지 1100℃, 바람직하게는 약 500℃ 내지 약 950℃, 가장 바람직하게는 약 750℃의 온도에서 열분해되는 셀룰로즈성 물질로부터 얻을 수 있다. 열 분해된 물질의 중심 온도가 적어도 몇분 예를 들어 약 15분 동안에 상기 온도 범위에 도달하는한, 열 분해시간은 중요하지 않은 것으로 생각된다. 여러 시간에 걸쳐 온도를 점차적으로 상승시키는 느린 열 분해는 높은 탄소 수율을 갖는 균질 물질을 생성시키는 것으로 생각된다. 바람직하게는, 열분해된 물질을(약 35℃미만으로) 냉각시킨 다음, 미세한 분말(약 -200의 메쉬 크기)로 분쇄시켜 약 850℃까지 불활성 기체류중에서 가열하여 더 가공 처리하기 전에 남은 휘발성 물질을 모두 제거한다.

바람직한 탄소질 연료성분은 통상의 압착 성형 또는 압출 기술에 의해, 분쇄 탄소 및 결합제로부터 제조된 압착 또는 압출된 탄소 덩어리이다. 연료성분으로 바람직한 불활성 탄소는 테네시주 멤피스시의 버크아이 셀룰로즈 코포레이션에서 판매하는 활석이 없는 그랜드 프레리 캐나디언 크라프트 등의 열분해 종이로부터 제조된다. 연료성분용으로 바람직한 활성 탄소는 PCB-G이며, 다른 바람직한 불활성 탄소는 PXC이며, 둘다 칼곤 카본 코포레이션(Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, Pa 소재)으로부터 시판되고 있다.

이러한 연료성분을 제조하는데 사용될 수 있는 결합제는 본 분야에 잘 알려져 있다. 바람직한 결합제는 나트륨 카복시메틸셀룰로즈(SCMC)이며, 이는 단독으로 사용할 수도 있지만 염화나트륨, 질석, 벤토나이트, 탄산칼슘 등과 혼합 사용하면 바람직하다. 특히 바람직한 등급의 SCMC 결합제는 허큘리스 케미칼 캄파니(Hercu1es Chemical Co.)로부터 7HF명칭으로 시판되고 있다. 다른 유용한 결합제로는 구아검등의 검 및 메틸셀룰로즈나 카복시메틸셀룰로즈(CMC)등의 기타 셀룰로즈 유도체가 있다.

광범위한 범위의 결합제 농도를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 결합제의 양은 바람직하지 못한 연소 산물을 생성하는데 결합제가 최소로 관여하도록 제한된다. 한편으로는, 제조 및 사용기간 중에 연료성분을 함께 보유하도록 충분한 결합제를 함유해야만 한다. 따라서 사용된 양은 연료중의 탄소의 점착성에 따라 다르다.

통상적으로 약 50 내지 99중량%, 바람직하게는 약 80 내지 95중량%의 탄소질 물질을 1 내지 50중량%, 바람직하게는 약 5 내지 20중량%의 결합제, 및 끈기있는 반죽과 같은 점성을 갖는 페이스트를 만드는데 충분한 물과 혼합시킴으로써 압출 가능한 탄소성 연료를 제조할 수 있다. 페이스트에 소량, 예를 들어 약 35중량%, 바람직하게는 약 10 내지 20중량%까지의 담배, 담배 추출물 등을 경우에 따라 끈기있는 반죽 점성을유지시키기 위해 추가의 물과 함께 가할 수 있다. 그 다음, 표준 램(ram) 또는 피스톤 형태의 압출기를 사용하여, 임의로 목적하는 채널 및/또는 통로를 갖는 목적하는 형태로 압출시켜 바람직하게는 약 95℃에서 건조시켜 수분함량을 약 2 내지 7중량%로 감소시킨다. 다른 한편으로 또는 추가로, 각각 통상의 천공(drilling) 또는 절단 기술을 사용하여 통로 또는 채널을 만들 수 있다.

특정의 바람직한 실시예에 있어서, 탄소/결합제 연료 성분을 제조한 후, 불활성 대기중에서, 예를 들어 약750℃ 내지 1150℃, 바람직하게는 약 850℃ 내지 950℃에서 수시간 동안 열분해시켜 결합제를 탄소로 절환시킴으로써 실질적으로 100%의 탄소연료성분을 제조한다.

연료성분을 이들 조건하에서 건조(baked out)시키면 건조시키지 않은 연료성분보다 더 적은 함량의 CO를 배출하나, 발화시키기에는 더 어려워진다. 본 발명의 주변 통로 배치를 갖는 건조 연료성분은 또한 보다 적은 CO운반량을 나타내지만, 건조시키지 않은 이들의 대응물에 비해 점화시키기가 그렇게 어렵지는 않다.

본 발명의 연료성분은 또한 연소특성을 개선시키기 위해 하나 이상의 첨가제를 함유할 수 있는데, 예를들면 약 5중량%, 바람직하게는 약 1 내지 2중량%의 탄산칼륨을 함유할 수 있다. 또한 물리적 특성을 개선시키기 위해 고령토와 같은 점토, 사문석, 애터펄자이트 등과 같은 첨가제를 사용할 수 있다.

대부분의 경우에 바람직하지는 않지만, 궐련용 라이타로 점화할 수 있도록 산화제를 사용할 필요가 있는 탄소성 물질도 내화재 또는 기타 다른 형태의 연소 개질제의 사용을 필요로 하는 탄소질 물질과 같이 본 발명의 범주내에 속한다. 상기 연소 개질제는 많은 특허 및 간행물에 기술되어 있으며 본 분야의 통상의 숙련자들에게 잘 알려져 있다.

특정의 바람직한 실시예에 있어서, 탄소질 연료성분은 거의 휘발성 유기물질을 함유하지 않는다. 즉, 이 사실은 연료성분을 일부러 상당한 양의 휘발성 유기물질, 예를 들어 연소용 연료를 분해시킬 수 있는 휘발성 에어로졸 생성제 또는 향미제와 혼합시키거나 주입시키지 않음을 의미한다. 그러나 연료성분중의 탄소에 의해 자연적으로 흡수되는 물과 같은 소량의 물질은 연료성분중에 존재할 수 있다. 마찬가지로, 소량의 에어로졸 생성물질을 에어로졸 생성장치로부터 이동시킬 수 있으며 또한 연료중에 존재할 수 있다.

다른 바람직한 실시예에 있어서, 연료성분은 담배, 담배 추출물 및/또는 주로 에어로졸에 향을 가하기 위한 기타 물질을 함유할 수 있다. 이들 첨가제의 앙은 첨가제, 연료성분 및 목적하는 연소특성에 따라 약 25중량% 또는 그 이상 범위일 수 있다. 예를 들어 약 10 내지 20중량%의 담배 및/또는 담배 추출물을 탄소질 연료성분에 가하여, 생성물의 에임즈 시험활성에 영향을 끼치지 않고 주류연에는 담배향을 그리고 통상의 궐련과 유사한 부류연에는 담배 방향을 제공할 수 있다.

본 발명을 실행하는데 사용되는 에어로졸 생성 수단은 연료성분으로부터 물리적으로 분리되어 있다. 물리적 분리란, 에어로졸 생성물질을 함유하는 기질, 용기 또는 챔버가 연료성분 또는 연료성분의 일부와 접촉되어 있지 않음을 의미한다. 이러한 배열은 에어로졸 생성물질의 열분해 및 부류연을 감소시키거나 제거하는 것을 돕는다. 연료성분의 일부는 아니지만, 에어로졸 생성수단은 연료성분과 열전도 관계를 갖도록 연료성분과 맞닿거나 연결되고 또는 인접하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 열전도 관계는, 연소중의 연료성분으로부터 에어로졸 생성수단까지 효과적으로 열을 전도 또는 전달하는 열전도재로서 연료성분의 점화 말단으로부터 오목하게 들어간 금속 호일 등을 제공함으로써 성취된다.

에어로졸 생성수단은 연료성분의 점화말단으로부터 단지 15mm 간격을 두는 것이 바람직하다. 에어로졸 생성수단의 용기의 길이는 약 2mm 내지 약 6mm, 바람직하게는 약 5mm 내지 40mm, 가장 바람직하게는 약 20mm 내지 35mm로 변할 수 있다. 에어로졸 생성수단의 용기의 직경은 약 2mm 내지 약 8mm, 바람직하게는 약 3 내지 6mm로 변할 수 있다. 연료성분과 마찬가지로, 경우에 따라 다른 기하학적 형태를 사용할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 주어진 직경의 수치는 선택된 형태의 최대 단면길이에 적용된다.

바람직하게는, 에어로졸 생성수단은 하나 이상의 에어로졸 생성물질을 함유하는 하나이상의 내열성 물질을 함유한다. 본 명세서에 사용된“내열성”물질이란 통제되었음에도 약 400℃ 내지 약 600℃정도의 고온에서 견딜 수 있어 결국 상당히 열분해되거나 연소되지 않고 연료 근처에 존재할 수 있는 물질이다. 이러한 물질의 사용은 바람직한 실시예에서 에임즈 시험 활성의 부족에 의해 입증된 바와 같이 에어로졸의 간단한 “연기”의 화학적 성질을 유지시키는 것을 돕는 것으로 생각된다. 바람직하지 않지만, 열 파괴가능한 미세 캡슐 또는 고체 에어로졸 생성물질과 같은 기타의 에어로졸 생성수단도 본 발명의 범주내에 속하나, 단 이들은 담배 연기를 만족스럽게 모방하기에 충분한 에어로졸 생성증기를 방출시킬 수 있이야 한다.

에어로졸 생성물질의 담체 또는 기질로서 사용할 수 있는 내열성 물질은 본 분야의 숙련가들에게 잘 알려져 있다. 유용한 담체는 다공성이이야 하며, 연료에 의해 가열될 때 에어로졸 생성 화합물을 보유할 수 있어야 하며 잠재적인 에어로졸 생성증기를 방출시킬 수 있어야 한다. 유용한 내열성 물질에는 다공성 탄소와 같은 흡착 탄소, 흑연, 활성화 또는 불활성화 탄소, 및 유니온 카바이드 코포레이션(Danbury, CT 소재)으로부터 시판되고 있는 PC-25 및 PG 60 뿐만 아니라 칼곤(Calgon)으로부터 시판되고 있는 SGL 탄소와 같은 것들이 포함된다. 다른 적합한 물질로는 세라믹, 유리, 알루미나, 질석과 같은 무기 고형물, 벤토나이트와 같은 점토, 이들의 혼합물 등이 있다. 탄소 및 알루미나 기질이 바람직하다.

특히 유용한 알루미나 기질은 표면적이 큰 알루미나(약 280㎡/g)로서, 예를 들면 더블유 알 그레이스 앤드 캄파니(W.R. Grace & Co.)가 SMR-14-1896으로 시판하고 있는 종류이다. 이 알루미나(-14 내지 +20U.S.메쉬)를 1000℃이상, 바람직하게는 약1400 내지 1500℃의 고노에서 약 1시간 동안 소결시킨 다음 적절하게 세척하고 건조시킴으로써, 본 발명의 제품에 사용하기에 적합하도록 한다.

적절한 미립자 기질은 또한 탄소, 담배 또는 탄소와 담배의 혼합물을 일본의 후지포달 가부시끼가이샤(Fuji Paudal KK)가 제작한 상품명“마루머라이저(Marumerizer)”의 기계를 사용하여 1단계 공정에 의해 조밀한 입자로 제조될 수 있음이 밝혀졌다. 이 장치는 미합중국 특허 제27,214호에 기술되어 있다.

본 발명의 제품에 사용된 비-담배 비-수성 에어로졸 생성물질은 연소중의 연료성분에 의해 가열될 때 에어로졸 생성수단에 생기는 온도에서 에어로졸을 형성할 수 있어야만 한다. 이러한 물질은 바람직하게는 탄소, 수소 및 산소로 이루어지나, 다른 물질을 함유할 수 있다. 이러한 물질은 고체, 반-고체 또는 액체 형태일 수 있다. 상기 물질/또는 물질들의 혼합물의 비점 또는 승화점은 약 500℃이하일 수 있다. 이러한 특성을 갖는 물질에서는 글리세린, 트리에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜과 같은 다가 알코올 및 메틸 스테아레이트, 도데칸디오에이트, 디메틸 테트라도데칸디오에이트와 같은 모노-,디-또는 폴리-카복실산의 지방족 에스테르가 포함된다.

바람직한 에어로졸 생성물질은 다가 알코올 또는 다가 알코올들의 혼합물이다. 더욱 바람직한 에어로졸 생성제는 글리세린, 트리에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜 중에서 선택된다.

기질물질을 담체로서 사용하는 경우에, 에어로졸 생성물질을 공지의 기술에 의해, 물질에 스며들거나 물질을 피복시키기에 충분한 농도로 기질상에 또는 기질내에 분산시킬 수 있다. 예를들면, 에어로졸 생성물질을 침지, 분무, 증착 등의 기술에 의해 충분한 강도로 또는 묽은 용액으로 도포할 수 있다. 고체 에어로졸 생성성분은 기질물질과 혼합되고 최종 기질을 제조하기 전에 전체에 골고루 분산시킬 수 있다.

에어로졸 생성물질의 함량은 담체 및 에어로졸 생성물질에 따라 변할 수 있지만, 비-담배 비-수성 에어로졸 생성물질의 양은 통상적으로 약 20mg 내지 약 140mg, 및 바람직하게는 약 40mg 내지 약 110mg 범위로 변할 수 있다. 기질상에 함유된 에어로졸 생성제는 가능한한 많은 양의 WTPM으로서 사용자에게 운반되어야 한다. 바람직하게는, 기질상에 함유된 에어로졸 생성제중 약 2중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약15중량% 이상 및 가장 바람직하게는 약 20중량% 이상이 WTPM으로서 사용자에게 전달된다.

또한, 에어로졸 생성수단은 메탄올, 바닐린, 인공커피, 담배 추출물, 니코틴, 카페인, 액체, 및 에어로졸에 향을 제공할 수 있는 기타 제제와 같은 하나 이상의 휘발성 향미제를 함유할 수 있다. 또한, 기타의 바람직한 휘발성 고체 또는 액체물질을 함유할 수도 있다. 다른 한편으로는, 이들 임의 제제를 에어로졸 생성수단과 마우스엔드 사이에, 즉 별개의 기질 챔버에 두거나, 또는 마우스엔드까지 이어진 통로내에 또는 임의의담배 충진물에 피복시킬 수 있다.

특히 바람직한 하나의 에어로졸 생성장치는 담배 추출물, 담배향 개질제(예 : 레불린산 또는 글루코즈 펜타아세테이트), 하나 이상의 향미제 및 에어로졸 생성제(예 : 글리세린)를 함유하는 상기 알루미나 기질로 이루어진다.

담배 충진물은 연료성분 및 비-수성 비-담배 에어로졸 생성물질의 하류측에 사용될 수 있다. 이와같은 경우에, 고온의 증기가 담배를 통과하면서 연소나 실질적인 열분해 없이 담배로부터 휘발성 성분을 추출하여 증류시킨다. 따라서, 사용자는 통상의 궐련에 의해 생성되는 다수의 연소 산물이 없는 천연의 담배의 맛과 향만을 함유하는 에어로졸을 흡입한다.

본 명세서에 기술된 형태의 제품은 휘발성의 약물학적 또는 생리학적 활성물질, 예를들어 에페드린, 메타프로테놀, 터부탈린 등의 운반을 위한 약물 운반용 제품으로서 사용하기 위해 변경시킬 수 있다.

본 발명을 실행하는데 바람직하게 사용된 열전도재는 전형적으로 두께가 약 0.01mm 내지 약 0.1mm 미만 또는 그 이상의 범위로 변하는 디프 드로잉 가공된 알루미늄과 같은 금속성 튜브 또는 호일이다. 열전도재의 두께 및/또는 형태는 실질적으로 목적하는 열전달율을 얻기 위해 변형시킬 수 있다(에 : 유니온 카바이드로부터의 Grafoil).

바람직한 실시예에서 볼 수 있는 바와같이, 열전도재는 바람직하게는 연료성분의 뒷부분과 접촉하거나 겹쳐 있으며 에어로졸 생성물질을 담은 용기를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 열전도재는 단지 연료성분의 약1/2에 걸쳐 뻗어있다. 더욱 바람직하게는, 열전도재는 단지 연료성분의 뒷쪽 약 5mm, 바람직하게는 2 내지 3mm와 겹쳐지거나 접촉되어 있다. 이러한 형태의 바람직한 오목들어간 열전도재는 연료의 점화 또는 연소특성을 방해하지 않는다. 이러한 열전도재는 열흡수제로서 작용함으로써 전도성 부재와 접촉하는 부분까지 연료성분이 다 타면 연료성분이 꺼지는 것을 돕는다. 이들 열전도재는 또한 심지어 연료성분이 다 탄후에도 제품의 점화 밀단으로부터 돌출되지 않는다.

본 발명의 실행하는데 사용된 단열재는 한층 이상의 단열체를 탄력성 있는 재킷으로 제조하는 것이 바람직하다. 유익하게는, 이 재킷의 두께는 적어도 약 0.5mm 및 바람직하게는 적어도 약 1mm 및 더욱 바람직하게는 약 1.5 내지 2.0mm이다. 바람직하게는, 재킷은 연료성분의 길이의 약 1/2이상에 걸쳐 덮여 있다. 더욱 바람직하게는, 실질적으로 연료성분의 외부 원주 전체 및 에어로졸 생성수단용 캡슐에 걸쳐 덮여져 있다. 제1도의 실시예에서 도시한 바와같이, 제품의 이를 두 성분을 단열시켜기 위해 다른 물질을 사용할 수 있다.

본 발명에 따라 사용할 수 있는 단열재는 유리, 알루미나, 실리카, 유리질 물질, 광물면, 탄소, 실리콘, 붕소, 유기 중합체 및 이러한 물질들의 혼합물 등으로 제조된 무기 또는 유기 섬유로 이루어진다. 또한, 실리카 에어로졸, 퍼얼라이트, 유리 등과 같은 비섬유질 단열체도 사용할 수 있다. 바람직한 단열재는 탄력적이며, 제품이 통상의 궐련과 같은 감촉을 모방하도록 돕는다. 바람직한 단열체는 통상적으로 흡연중에 타지 않는다. 그러나, 사연소용 물질 및 특허 가열중에 용해되는 물질, 예를들어 저온 등급의 유리섬유를 사용할 수 있다. 이들 물질은 주로 연소중의 연료성분에 의해 생성된 열의 대부분을 보유하며 에어로졸 생성수단으로 배향하는 단열 재킷으로 작용한다. 단열 재킷은 연소중의 연료성분에 인접하여 어느 정도까지 뜨거워지므로 에어로졸 생성수단으로 열을 전도시킨다.

최근에 바람직한 단열섬유는 유리섬유와 같은 세라믹 섬유이다. 두가지의 바람직한 유리섬유는 오하이오주 롤레도 소재의 오웬즈-코닝에 의해 6432 및 6437의 명칭으로 생산되는 실험용 물질이다. 기타 다른 이러한 적절한 유리섬유는 뉴욕주 트로이 소재의 만닝 페이퍼 캄파니로부터 만니글라스(Manninglas) 1000 및 만니글라스 1200 명칭으로 시판되고 있다. 기능한 경우, 저연화점(예를들어 약 650℃이하)을 갖는 유리섬유물질이 바람직하다.

여러가지 시판품으로 구입할 수 있는 무기 단열섬유는 취급하는 동안 완전히 구조를 유지시키는 작용을 하는 결합제, 예를들어 PVA를 사용하여 제조한다. 가열시 악취를 내는 이러한 결합제는 사용하기 전에, 예를들어 공기중 약 650℃에서 약 15분까지 가열시켜 제거해야만 한다. 경우에 따라, 약 3중량%까지의 펙틴을 섬유에 가하여 악취를 내지 않고 재킷에 역학적 강도를 제공할 수 있다.

본 발명의 많은 실시예에 있어서, 연료 및 에어로졸 생성수단은 마우스엔드 피스에 부착되지만, 마우스엔드 피스는 따로 떨어져 별도로, 예를들어 물부리의 형태로 제공될 수도 있다. 제품의 이 성분은 증가회된 에어로졸 생성물질을 흡연자의 입으로 통하게 하는 싸개를 제공한다. 이 성분 길이가 약 35 내지 50mm이므로, 이는 뜨거운 점화추를 사용자의 입 및 손가락에서 떨어지도록 유지시키며 에어로졸을 생성시켜 사용자에게 도달하기 전에 냉각 되기에 충분한 시간을 제공한다.

적절한 마우스엔드 피스는 에어로졸 생성물질에 대해 불활성이이야 하고, 응축 또는 여과에 의해 에어로졸의 손실을 최소화해야 하며, 제품의 기타 성분들과의 경계면의 온도를 견뎌낼 수 있어야 한다. 바람직한 마우스엔드 피스는 제1도의 실시예에서 도시한 셀룰로즈아세테이트-폴리프로필렌 스크림 배합물과 센사바우(Sensabaugh)등의 유럽 특허 공개 공보 제174,645호에 기술된 마우스엔드 피스를 포함한다.

제품의 전체길이 또는 이의 어떤 일부분은 궐련 종이로 싸여 있다. 연료성분 말단에 바람직한 종리는 연료성분이 연소하는 동안 불꽃을 내서는 안된다. 또한, 이 종이는 발연성을 조절할 수 있고 궐련과 같은 회색재를 생성시키는 것이 바람직하다.

재킷으로 감싸인 연료성분으로부터 종이가 타 없어지는 단열재킷을 이용하는 이들 실시예에 있어서, 최대열전달이 이루어지는데 그 이유는 연료성분을 향한 공기의 유동이 제한되지 않기 때문이다. 그러나, 종이는 연소중의 연료 성분으로부터의 열에 대해 노출시 전체적으로 또는 부분적으로 그대로 유지되도록 고안할 수 있다. 이러한 종이는 연소중의 연료성분으로의 공기유동을 제한할 가능성을 제공함으로써, 연료성분이 연소할때의 온도 및 그 다음의 에어로졸 생성 장치로의 열전달을 조절한다.

연료성분의 연소속도 및 온도를 감소시켜 CO/CO2 비율을 낮게 유지시키기 위해, 약간 구멍이 있도록 처리한 비-다공성 또는 구멍이 없는 종이, 예를들어 다수의 구멍을 갖는 불연성 운모종이를 상권층으로서 사용할 수 있다. 이러한 종이는 특히 4-6모금과 같은 중간 흡입중에 열전달을 보다 일정하게 하는데 도움이 된다.

에어로졸 전달을 최대화하기 위해(이 에어로졸 전달은 최대화되지 않으면 제품을 통해 방사상으로(즉, 외측으로)공기가 이동함으로써 희석된다) 비다공성 종이를 에어로졸 생성 수단으로부터 마우스엔드 까지 사용할 수 있다.

다양한 작용효과를 위해, 궐련 및/또는 종이분야에 공지된 종이 및 이러한 종이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 본 발명의 제품에 사용된 바람직한 종이로는 입술에 들러붙지 않은 종이가 끝에 붙은 RJR Archer's 8-0560-36. 에쿠스타(Ecusta: Pisgah Forest, NC 소재)사가 제조하는 에쿠스타스(Ecusta's) 647플럭 랩(Plug Wrap) 및 ECUSTA 01788, 및 킴벌리-클라크 P868-16-2 및 P878-63-5 종이가 포함된다.

본 발명의 바람직한 제품에 의해 생성된 에어로졸은 필수적으로 공기, 탄소산화물, 필요한 모든 방향제나 기타 휘발성 물질을 함유하는 에어로졸 형성제, 물 및 미량의 다른 물질로 이루어지며 화학적으로 간단하다. 본 발명의 바람직한 제품에 의해 생성된 WTPM은 에임즈 시험에 의해 측정된 바와같이 돌연변이 활성을 갖지 않는다. 즉 본 발명의 바람직한 제품에 의해 생성된 WTPM과 상기 WTPM에 노출된 표준시험용 미생물에서 발생하는 복귀돌연변이체의 갯수 사이에 유효 용량 반응관계가 없다. 에임즈 시험에 의하면 유효용량 의존성 반응은 시험 생성물에 돌연변이 물질이 존재함을 나타낸다[참조 : Ames et al, Mut Res,31 : 347-364(1975) ; Nagao et al., Mut. Res.42 : 335(1977)].

본 발명의 바람직한 실시예로부터의 추가의 잇점은 통상의 궐련으로부터의 재와 비교해볼 때 흡연중에 생성되는 재가 비교적 적다는 것이다. 바람직한 탄소 연료성분은 연소되면서 비교적 재가 거의 생성지 않으면서 탄소 산화물로 전환되므로 흡연하는 동안 재를 털어낼 필요가 없다.

본 발명의 연료성분 및 흡연제품은 본 발명의 이해를 돕는 하기 실시예를 참조로 하여 더 설명되지만, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 사용된 %는 달리 구체화하지 않는한 중량%이다. 모든 온도는 섭씨로 표시한다. 모든 실시예에서, 제품은 약 7 내지 8mm의 최대 단면 치수(직경), 즉 통상의 궐련의 직경을 갖는다.

실시예 1

다음과 같은 탄소, SCMC 결합제 및 탄산칼륨(K2CO3)의 압출 혼합물로부터 본 발명의 연료성분(각각 약 0.86g/cc의 밀도를 갖는다)을 제조한다 :

활성을 함유하지 않은 그랜드 프레리 카나디안 크라프트(Crand Prairie Canadian Keaft)경질목재 종이를 질소 분위기에서 시간당 약 10℃의 온도 비율로 750℃의 최종 탄화 온도까지 서서히 온도를 올리면서 탄화시켜 탄소를 제조한다.

질소하에서 약 35℃ 미만으로 냉각시킨 후, 탄소를 -200메쉬 크기로 분쇄시킨다. 그 다음, 분쇄된 탄소를 질소하에서 약 850℃로 가열하여 휘발성분을 제거한다.

그 다음, 질소하에서 약 35℃ 미만으로 냉각시킨 후, 탄소를 미세한 분말, 즉 약 0.1 내지 50마이크론의 평균 입경을 갖는 분말로 분쇄한다.

상기 미세분말을 허큘리스(Hercules) 7HF SCMC 결합제(탄소 9부 : 결합제 1부), 1중량%의 K2CO3 및 충분량의 물과 혼합하여 끈기있는 반죽과 같은 페이스트를 제조한다.

이 페이스트를 제2 내지 10도에 도시된 바와같이 실질적으로 주변 통로배치를 갖는 연료성분으로 압출시킨다. 그 다음, 각각의 연료성분을 압출물로부터 적당한 길이로 전달하여 건조시킨다. 선택된 개개의 연료성분에 관한 상세한 사항은 이하 실시예에서 제공된다.

상기 기술한 바와같이 제9도에서 도시된 연료성분을 제조한다. 7개의 큰 중심구멍의 직경은 각각 약 0.021인치이고 6개의 주변 구멍의 직경은 각각 0.010인치이다. 내부 구멍 사이의 웹 두께는 약 0.008인치이며 외부 웹의 평균 두께는 0.019인치이다.

가장 바람직한 연료성분(10mm×4.48mm)을 제조한 후, 질소 대기하에서 900℃로 3시간 동안 건조시킨다.

제1도에 도시된 형태의 바람직한 궐련형 흡연제품은 다음과 같은 방법으로 제조한다 :

디프 드로잉 가공된 알루미늄으로부터 제1도의 흡연제품을 제작하는데 사용된 캡슐을 제조한다. 캡슐의 평균 벽 두께는 약 0.004인치(0.01mm)이고 길이는 약 30mm이며 내경은 약 4.5mm이다. 에어로졸 생성제가 흡연자에게 흡입될 수 있도록 2개의 틈과 같은 구멍(각각 약 0.65×3.45mm 이며, 약 1.14mm 간격으로 떨어짐)만을 제외하고는 용기의 배면을 밀봉시킨다.

에어로졸 생성수단용 기질 재료는 -14로부터 +20(U.S)의 메쉬크기를 갖는 표면적이 넓은(표면적=280㎡/g) 알루미나로 W.R.Grace's SMR 14-896이다. 본 발명에 사용하기 전에, 이 알루미나를 약 1450 내지 1550℃범위의 소킹(soaking)온도에서 약 1시간 동안 소결시킨다. 냉각시킨 후, 이 알루미나를 물로 세척하여 건조시킨다.

소결시킨 알루미나를 다음 표 1에 나타낸 비율의 성분과 2단계 공정으로 배합시킨다.

[표 1]

분무건조 추출물은 담배 추출액을 증발시키고 남은 건조분말이다. 이것은 수용성 담배 성분을 함유한다. 향미제 혼합물은 궐련 연기의 맛을 모방하는 방향 화합물들의 혼합물이다. 본 발명에 사용된 하나의 방향물질은 스위스 제네바 소재의 피르메니히(Firmenich)로부터 구입한 T 69-22이다.

제1단계로, 분무건조 수성 담배 추출물을 충분량의 물과 혼합하여 슬러리를 형성시킨다. 그다음 이 슬러리가 알루미나에 의해 균일하게 흡착(또는 흡수)될 때까지 혼합하여 알루미나 기질에 도포한다. 그 다음, 이렇게 처리된 알루미나를 건조시켜 수분 함량이 약 1중량%가 되게 한다. 제2단계로, 처리한 알루미나를 표1의 다른 성분들의 배합물과 혼합하고, 이 액체를 알루미나에 의해 균일하게 흡수(또는 흡착)시킨다. 캡슐을 약 325mg의 기질 물질로 충진시킨다.

이와같이 제조한 연료성분을 충진된 캡슐의 개방말단에 약 3mm의 깊이로 삽입한다. 연료성분과 캡슐의 조합물을 약 3중량%의 펙틴 결합제를 이용해 10mm 길이의 오웬스-코닝 6437(연화점 650℃)의 유리섬유 재킷으로 감싸 직경이 약 7.5mm되게 한다. 그 다음, 이 유리섬유 재킷을 킴벌리-클라크 P878-63-5 종이로 감싼다.

유크스타 646 플럭 랩으로 감싸인 7.5mm 직경의 담배봉(길이 28mm)을 세로방향의 통로(직경 약 4.5mm)를 갖도록 변형시킨다. 재킷으로 덮인 연료성분-캡슐 조합물을 담배봉 통로에 삽입하여 유리섬유 재킷이 담배와 맞닿게 한다. 재킷된 구간들을 킴벌리-클라크 P850-208 종이(P878-16-2 종이의 공정 스케일 변형물)로 서로 연결시킨다.

제1도에 도시된 형태의 마우스엔드 피스는 두개의 구간. 즉 (1) 646플럭 랩으로 싸여진 셀룰로즈 아세테이트로 된 중공 원통(길이 10mm, 외경 7.5mm, 내경 4.5mm)과 (2) 킴벌리 클라크 P850-186-2 종이로 싸여진 길이 30mm, 직경 7.5mm의 두루말이형 부직 폴리프로필렌 스크림 구간을 킴벌리-클라크 P850-186-2 종이의 조합 포장재와 함께 조합함으로써 조립한다.

입술에 둘러붙지 않은 종이가 끝에 붙은 RJR Archer Inc. 8-0560-36 포장재를 최종적으로 사용하여, 상기 조합된 마우스엔드 피스 구간을 재킷으로 덮인 연료성분-캡슐 구간에 연결시킨다.

제9도 형태의 연료성분을 사용하여 제1도 형태의 흡연제품을 제조하고 이들 제품을 FTC 흡연 조건하에 두고 CO발생을 측정(Beckmann Instrumrnts Co. Model 864 Non-dispersive IR Analyzer를 사용하여 측정함)함으로써 일산화탄소 배출량을 측정한다. 이와 같은 방법으로 시험한 흡연제품은 10모금동안 평균 약13.5mg의 CO를 배출시키며, 발화시키기에 용이하다. 에어로졸 배출량은 전체 흡입횟수에 걸쳐서 만족할만하다.

이와는 대조적으로, 6개의 주변 통로가 없고 단지 850℃에서 건조시킨 제9도의 연료성분(10mm×4.5mm)을 제1도의 흡연제품에 사용한 경우, FTC 흡연 조건하의 10모금에 걸쳐 평균 약 13.1㎎의 CO가 배출되지만 발화시키는 매우 어렵다.

실시예 2

실시예 1에 기술된 바와같이 제2도 및 3도에 도시된 연료성분을 제조하되, 단 제조후 건조시키지 않는다. 탄소/SCMC 페이스트를 압출시키는 중에 실시예 1에서 기술한 바와같이 도시된 통로 배치를 형성시킨다.

실질적으로 제2도에 도시된 통로 배치를 갖는 연료성분(10mm×4.5mm)은 약 0.030인치의 채널 깊이, 약 0.016인치의 채널 폭, 인접 채널을 분리하는 약 0.021인치의 탄소 용마루의 폭을 갖는다.

실질적으로 제3도에 도시된 통로 배치를 갖는 연료성분(10mm×4.5)은 약 0.030인치의 채널 깊이, 약 0.016인치의 채널 폭, 인접 채널을 분리하는 약 0.021인치의 탄소 용마루의 폭, 인접 채널의 쌍을 분리하는 약 0.042인치의 탄소 용마루의 폭을 갖는다.

제2도 및/또는 제3도 형태의 연료성분을 사용하여 실시예 1에서와 같이 흡연제품을 제조한다.

흡연제품을 30초의 흡입주기로 2초 동안 50ml 흡입하는 기계적인 흡연조건하에서 흡연한다. 이들 조간하에서, 두가지 형태의 연료성본 모두에 대한 평균 흡입횟수는 약 15이다. 도시된 연료성분은 사용하는 제품의 에어로졸 배출(초기 및 전체 모드)은 양호하다.

(60초 주기로 2초동안 35ml의 흡입하는)FRC 흡연조건을 사용하여 상기 형태의 연료성분을 이용하는 흡연제품의 일산화탄소 배출에 대해 실시예 1에서와 같이 시험한다. FTC 흡연 조건하에서 평균적으로 약 10회 흡입하는 동안에, 제2도 및 3도에 도시된 주변 통로 배치를 갖는 연료 성분을 이용하는 횹연제품은 약 8mh의 CO를 생성한다.

실시예 3

실제적으로 실시예 2에 기술된 바에 따라 제4도에 도시된 연료성분 형태를 제조하되, 제조후 건조시키지 않는다.

탄소/SCMC 페이스트를 압출시키는 동안 도시된 통로 배치를 형성시킨다. 채널의 칫수는 실시예 2에서 제2도의 연료성분에 대해 구체화된 칫수들과 실질적으로 동일하다. 중앙통로의 칫수는 약 0.06인치×0.01인치 및 0.03인치×0.01인치이다.

상기 통로 배치를 갖는 연료성분(6.5mm×4.5)을 이용하는 흡연제품의 에어로졸 배출에 대해 실시예 2에 기술된 조건하에서 시험한다. 이들 흡연제품은, 사용된 에어로졸 챔버의 길이가 23mm인 것만을 제외하고는 실시예 1에 기술된 것과 실질적으로 동일하다. 약 14회의 흡입동안의 에어로졸 배출(부피 50ml)은 양호하다.

이러한 통로 배치를 갖는 연료성분을 사용하는 흡연제품의 일산화탄소 배출에 대해 실시예 1에서 기술한 바와같이 시험한다. FTC 흡연 조건하에서 약 10회의 흡입에 걸쳐 CO배출량은 약 10mg이다.

실시예 4

실시예1에 기술된 바에 따라 제5도에 도시된 연료성분을 제조하되, 제조후 건조시키지 않는다. 탄소/SCMC 페이스트를 압출시키는 동안 도시된 통로 배치를 형성시킨다. 각각의 용마루의 폭은 약 0.021인치이며 각각의 채널의 폭은 0.021인치이다. 각각의 채널의 깊이는 약 0.030인치이다. 이러한 형태의 통로 배치를 갖는 10mm×4.5mm의 연료성분을 사용하는 실시예 1의 흡연제품의 에어로졸 및 일산화탄소 배출에 대해 상기 실시예에서와 같이 시험한다. 약 15모금 흡입할 동안의 에어로졸 배출(부피 50ml)은 양호하다. FCT흡연 조건하에서 약 10모급 흡입할 동안 CO배출량은 약 9mh이다.

실시예 5

실시예 1에 기술된 바에 따라 제6도예에서 도시된 연료성분을 제조한다. 탄소/SCMC 페이스트를 압출시켜, 절단하여 건조시킨후, 도시된 통로배치를 핸드 드릴에 의해 형성시킨다. 구멍의 직경은 약 0.025인치이다. 외부 웹 두께는 액 0.005인치이다. 내부 웹 두께는 약 0.004인치이다. 연료성분의 전체 칫수는 10mm×4.5mm이다.

이러한 통로배치를 갖는 연료성분을 사용하는 실시예 1의 횹연제품의 일산화탄소 배출에 대해 상기 실시예에서와 같이 시험한다. 이들 인료성분은 FTC 흡연조건하에서 11회의 흡입에 걸쳐 평균 약 7.5mg의 CO를 배출시킨다.

실시예 6

실시예 1에 기술된 바에 따라 제7도에서 도시된 연료성분을 제조하되, 제조후 건조시키지 않는다. 탄소/SCMC 페이스트를 압출, 건조 및 절단한 후, 도시된 구멍배치를 핸드 드릴에 의해 형성시킨다. 이들 구멍 각각의 직경은 약 0.025인치이다. 내부 및 외부 웹 두께는 모두 약 0.025인치이다.

이러한 통로 배치를 갖는 연료성분을 실시예 1에 기술된 바와같이 흡연제품을 제조하여 이를 FTC 흡연조건하에서 두고 CO 생성량을 측정함으로써 일산화탄소 배출에 대해 시험한다.

제7도에 도시된 배치를 갖는 연료성분(10mm×4.5mm)은 FTC 흡연 조건하에서 9회의 흡입에 걸쳐 평균 약 8mg의 CO를 배출시킨다.

실시예 7

실시예 1에 기술된 바에 따라 제8도에 도시된 연료성분을 제조하되, 제조후 건조시키지 않는다. 탄소/SCM 페이스트를 압출시킨 후 도시된 통로 배치를 형성시킨다. 구멍의 직경은 약 0.037인치이고, 외부 ⊙두께는 약 0.009인치이며 내부 ⊙ 두께는 약 0.002인치이다.

이러한 통로 배치를 갖는 10mm×4.5mm 연료성분을 사용하는 실시예 1의 흡연제품을 FRC 흡연조건하에 두고 CO 생성량을 측정함으로써 일산화탄소 배출에 대해 시험한다. 흡연제품은 FTC 흡연조건하에서 11회의 흡입에 걸쳐 평균 약 8.6mg의 CO를 배출시킨다.

실시예 8

실시예 1의 기술된 바에 따라 제10도에 도시된 연료성분을 제조한다. 탄소/SCMC 페이스트를 압출시키는 동안에 도시된 통로 배치를 형성시킨다. 3개의 큰 중앙 구멍의 직경은 각각 약 0.021인치이고 12개의 주변구멍의 직경은 각각 0.010인치이다. 내부 구멍들 사이의 ⊙ 두께는 약 0.008인치이고 외부⊙ 평균 두께는 약 0.020인치 이다.

또한, 이러한 구멍배치릍 갖는 연료성분(10mm×4.47mm)을 제조후 950℃에서 3시간동안 건조시킨다.

이러한 통로배치를 갖는 연료성분을 사용하여 실시예 1의 흡연제품을 제조하여, 이를 FTC 흡연조건하에 두고 CO 생성량을 측정함으로써 일산화탄소 배출에 대해 시험한다. 이와같은 방법으로 시험한 흡연제품은 FTC 횹연조건하에서 10회의 흡입에 걸쳐 평균 약 11.mg의 CO를 배출시킨다. 또한, 연료성분은 어떠한 별다른 어려움 없이 쉽게 발화된다.

실시예 9

실시예 1에 기술된 바에 따라 제11도에 도시된 연료성분을 제조하되, 제조후 건조시키지 않는다. 탄소/SCMS 페이스트를 압출시키는 동안에 도시된 통로배치를 형성시킨다. 3개의 중앙구멍은 각각 약 0.1×0.020인치이며 구멍들 사이의 간격은 약 0.012인치이다. 연료성분의 원주상에 3개의 채널(120°떨어짐)을 등간격으로 절삭하며, 이들은 각각 약 0.020인치의 깊이 및 0.020인치의 폭을 갖는다.

이러한 통로 배치를 갖는 연료성분(길이 5.3mm 및 직경 6.0mm)을 사용하여 실시예 1의 흡연제품을 제조하여 FTC 흡연조건하에 두고 CO생성량을 측정함으로써 일산화탄소 배출에 대해 시험한다. 이와같은 방법으로 시험한 흡연제품은 FTC 흡연조건하에서 10회의 흡입에 걸쳐 평균 약 8mg의 CO를 배출시킨다.

본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예를 포함하여 상세히 기술되어 있다. 그러나, 본 발명의 내용을 숙고하여 본 분야의 전문가들이 본 발명을 변형 및/또는 개선시킬 수 있음을 자명할 것이며, 이들은 여전히 다음 청구범위에서 청구한 바와같이 본 발명의 범주 및 진의에 속한다.

Claims (27)

1. 복수개의 길이방향의 통로(7,9,11)를 갖는, 흡연제품의 연료성분(10)에 있어서, 상기 복수개의 길이방향 통로(7,9,11)는, (a) 상기 연료성분의 원주에 개구된 채널들(11) ; 또는 (b) 상기 연료성분(10)의 원주(8) 부근에 위치된 폐쇄 통로(11) ; 로 부터 선택되는 주변 통로(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료성분.
2. 제1항에 있어서, 상기 연료성분은 탄소질인 연료성분.
3. 제1항에 있어서, 상기 주변통로(11)의 적어도 하나는 채널인 연료성분.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 주변통로들의 적어도 하나는 연료성분의 원주 부근에 위치되는 구멍인 연료성분.
5. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 4개의 주변통로들을 갖는 연료성분.
6. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의, 중심에 위치된 길이방향 통로(7)를 갖는 연료성분.
7. 제6항에 있어서, 복수개의 중심에 위치된 길이방향으로 연장되는 통로들을 갖는 연료성분.
8. 제6항에 있어서, 적어도 3개의, 중심에 위치된 길이방향으로 연장되는 통로들을 갖는 연료성분.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 적어도 2개의, 중심에 위치된 길이방향으로 연장되는 통로들이 연료성분의 연소시 합쳐지도록 위치되는 연료성분.
10. 제9항에 있어서, 적어도 2개의 주변 통로들이 연료성분의 연소시 합쳐지도록 위치되는 연료성분.
11. 제1항 내지 제3항증 어느 한항에 있이서, 흡연전에 약 30mm미만의 길이인 연료성분.
12. 제11항에 있어서, 흡연전에 약 20mm 이하의 길이인 연료성분.
13. 제12항에 있어서, 적어도 약 0.7g/cc의 밀도를 갖는 연료성분.
14. 제12항에 있어서, 흡연전에 약 10mm 이하의 길이인 연료성분.
15. 제14항에 있어서, 적어도 약 0.85g/cc의 밀도를 갖는 연료성분.
16. 제1항 내지 3항중 어느 한항에 있어서, 약 3 내지 8mm의 최대 단면 치수를 갖는 연료성분.
17. 제16항에 있어서, 약 4 내지 6mm의 최대 단면 치수를 갖는 연료성분.
18. 제1항 내지 3항중 이느 한항에 있어서, 약 8mm미만의 직경을 갖는 연료성분.
19. 제18항에 있어서, 약 6mm미만의 직경을 갖는 연료성분.
20. 에어로졸 형성물질을 함유하는 에어로졸 발생수단(12,14) 및 제43항에 따른 물리적으로 분리된 연료성분(10)를 구비하는 흡연제품.
21. 제20항에 있어서, 상기 연료성분(10)와 에어로졸 발생수단(12,14)은 전도성 열교환 관계에 있는 흡연제품.
22. 제20항 또는 25항에 있어서, 상기 연료성분(10)의 후방 주변의 일부를 둘러싸는 열전도 부재(12)를 포함하는 흡연제품.
23. 제20항 또는 21항에 있어서, 상기 연료성분(10)의 적어도 일부를 둘러싸는 절연 부재(16)를 포함하는 흡연제품.
24. 제20항 또는 21항에 있어서, 궐련형 흡연제품인 것을 특징으로 하는 흡연제품.
25. 제24항에 있어서, 상기 흡연제품이, 각각 한 모금후 58초동안 쉬고, 2초동안 35ml씩 흡입하는 것을 10회하는 동안 약 13mg이하의 CO를 배출하는 흡연제품.
26. 제25항에 있어서, 상기 흡연제품이, 각각 한 모금후 58초동안 쉬고, 2초동안 35ml씩 흡입하는 것을 10회하는 동안 약 9㎎이하의 CO를 배출하는 흡연제품.
27. 제26항에 있어서, 상기 흡연제품이, 각각 한 모금후 58초동안 쉬고, 2초동안 35ml씩 흡입하는 것을 10회하는 동안 약 7mg이하의 CO를 배출하는 흡연제품.

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