WO2019245252A1 - 에어로졸 생성 구조체 및 에어로졸 생성 구조체의 제조 방법 - Google Patents

에어로졸 생성 구조체 및 에어로졸 생성 구조체의 제조 방법 Download PDF

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WO2019245252A1
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WO
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solid particles
binder
aerosol generating
heat transfer
aerosol
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PCT/KR2019/007301
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기성종
이존태
진용숙
황중섭
정봉수
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주식회사 케이티앤지
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    • A24D1/20—Cigarettes specially adapted for simulated smoking devices

Definitions

  • the present disclosure relates to structures of aerosol-generating articles and methods of making structures of aerosol-generating articles.
  • Various embodiments are directed to providing a structure of an aerosol-generating article and a method of making a structure of an aerosol-generating article.
  • an aerosol generating structure includes a binder including a solid particle generating an aerosol and a binder adhered to a surface of the solid particle to form pores between the solid particles to support the solid particle; And a heat transfer layer penetrating the inside of the binder to receive heat from the outside and transferring heat to the solid particles, and extending from one end to the other end of the binder.
  • the suction resistance of the structure is 50 mmH 2 O / 30 mm or less.
  • the binder comprises at least one of carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, pullulan and starch.
  • the heat transfer layer is formed of activated carbon, carbon nanotubes, graphene, a polymer substrate having a thermal conductivity of 0.1 W / mK or more, and a metal material having a thermal conductivity of 10.0 W / mK or more. At least one.
  • a method of manufacturing an aerosol generating structure includes disposing a heat transfer layer to penetrate an interior of a mold; Disposing a solid particle generating an aerosol in a space outside the heat transfer layer; Mixing the binder with the solid particles to adhere the binder to the surface of the solid particles such that pores are formed between the solid particles; And drying the mixture of the solid particles and the binder.
  • the suction resistance of the structure is 50 mmH 2 O / 30 mm or less.
  • the binder comprises at least one of carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, pullulan and starch.
  • the heat transfer layer is at least one of activated carbon, carbon nanotubes, graphene (graphene), a polymer substrate having a thermal conductivity of 0.1 W / mK or more and a metal material having a thermal conductivity of 10.0 W / mK or more It includes one.
  • the step of mixing the binder to the solid particles, based on 100 parts by weight of the solid particles, 10 to 35 parts by weight of the binder is mixed with the solid particles.
  • the point adhesion between the solid particles and the binder may have the advantage of forming high porosity in a small volume.
  • the porosity of the solid particles can be increased by using a small amount of binder, and the hardness of the solid particles can be improved.
  • the apparatus for producing an aerosol generating material can hardly form a point bond between the binder and the solid particles. Pores may be formed between the solid particles by point bonding. Viscous adhesion may have a higher porosity than linear adhesion, which may have the advantage of lower suction resistance of the aerosol generating precursor.
  • FIG. 1 illustrates an aerosol generating article including an aerosol generating structure in accordance with some embodiments.
  • FIG. 2 is a view for explaining an example of a process for forming pores between solid particles through the point adhesion between the solid particles and the binder in accordance with some embodiments.
  • 3 is a view for explaining another example of a process of forming pores between solid particles through point adhesion between the solid particles and the binder according to some embodiments.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an aerosol generating structure including a heat transfer layer in accordance with some embodiments.
  • FIG. 5 illustrates another example of an aerosol generating structure including a heat transfer layer in accordance with some embodiments.
  • FIG. 6 illustrates another example of an aerosol generating structure including a heat transfer layer in accordance with some embodiments.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method of manufacturing an aerosol generating structure in accordance with some embodiments.
  • An aerosol generating structure includes: a binder comprising solid particles for producing an aerosol and a binder adhered to a surface of the solid particles to form pores between the solid particles to support the solid particles; And a heat transfer layer penetrating the inside of the binder to receive heat from the outside and transferring heat to the solid particles, and extending from one end to the other end of the binder.
  • a part when a part is connected to another part, this includes not only a case where the part is directly connected, but also a case where the part is electrically connected with another element in between.
  • aerosol generating material means a material capable of generating an aerosol and may mean an aerosol-forming substrate. Aerosols can include volatile compounds. The aerosol generating material may be solid or liquid.
  • solid aerosol generating materials may include solid materials based on tobacco raw materials such as leaf tobacco, vinegar, reconstituted tobacco, and liquid aerosol generating materials based on nicotine, tobacco extracts and various flavoring agents. It may include a liquid substance. Of course, it is not limited to the above example.
  • an “aerosol generating device” may be a device that generates an aerosol using an aerosol generating material to generate an aerosol that can be directly inhaled into the user's lungs through the user's mouth.
  • the aerosol generating device may be a holder that can be held by a user.
  • FIG. 1 illustrates an aerosol generating article including an aerosol generating structure in accordance with some embodiments.
  • the aerosol generating article 100 may include an aerosol generating material 110, an intermediate structure 120, a cooling structure 130, a filter segment 140, and a packaging 150.
  • the aerosol generating material 110 may comprise at least one of glycerin, propylene glycol, ethylene glycol, dipropylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and oleyl alcohol.
  • the aerosol generating material 110 may have a long elongated rod form, and the length may vary.
  • the length of the aerosol generating material 110 may be 7 to 15 millimeters, but is not limited thereto.
  • the aerosol generating material 110 may be about 12 millimeters.
  • the diameter of the aerosol generating material 110 may be 7 to 9 millimeters, but is not limited thereto. In some examples, the diameter of the aerosol generating material 110 may be about 7.9 millimeters.
  • the aerosol generating material 110 may contain other additive materials such as flavoring agents, wetting agents and / or acetate compounds.
  • the flavoring agent is licorice, sucrose, fructose syrup, isosweet, cocoa, lavender, cinnamon, cardamom, celery, fenugreek, cascarilla, sandalwood, bergamot, geranium, honey essence, rose oil, Vanilla, lemon oil, orange oil, mint oil, cinnamon, caraway, cognac, jasmine, chamomile, menthol, cinnamon, ylang-ylang, sage, spearmint, ginger, coriander or coffee and the like.
  • Wetting agents may also include glycerin or propylene glycol and the like.
  • the solvent and various additives are mixed to form a slurry, and then the slurry may be dried to form a sheet. Thereafter, the sheet can be processed to form a plurality of tobacco material strands.
  • the aerosol generating material 110 may comprise a plurality of tobacco material strands, each of which is 10 to 14 millimeters in length (eg 12 millimeters) and 0.8 to 1.2 millimeters in width (eg For example 1 millimeter) and a thickness of 0.08 to 0.12 millimeters (for example 0.1 millimeters).
  • the length, width and thickness of the tobacco material strands are not limited to the above examples.
  • the aerosol generating material 110 includes a plurality of strand materials processed in the form of a wide tobacco sheet, the density of the tobacco material filled in the aerosol generating material 110 may be increased. Accordingly, the amount of aerosol generated from the aerosol generating material 110 may be increased, and the manufacturing characteristics of the aerosol generating material 110 may be improved.
  • the filter segment 140 may be disposed in parallel with the aerosol generating material 110 and passes through the filter segment 140 just before the aerosol material generated in the aerosol generating material 110 is inhaled by the user.
  • the filter segment 140 may be formed of various materials, for example, may include cellulose acetate.
  • the filter segment 140 may be made of a cylindrical filter, a tubular filter including a hollow, or a recessed filter, but is not limited thereto.
  • the length of the filter segment 140 may be 5 millimeters to 15 millimeters, but is not limited to the above range.
  • the filter segment 140 may include at least one capsule (not shown).
  • the capsule (not shown) provided in the filter segment 140 may have a structure in which a liquid containing a fragrance is wrapped in a film, and may have, for example, a spherical or cylindrical shape.
  • the material forming the film of the capsule (not shown) provided in the filter segment 140 may be a starch and / or a gelling agent.
  • gelling gum or gelatin may be used as the gelling agent.
  • a gelling aid may further be used as a material for forming a film of the capsule (not shown).
  • calcium chloride can be used as the gelling aid, for example.
  • a plasticizer may be further used as a material for forming a film of the capsule (not shown).
  • glycerin and / or sorbitol may be used as the plasticizer.
  • a coloring agent may further be used as a material which forms the film of a capsule (not shown).
  • menthol essential oil of a plant, etc.
  • a fragrance contained in the capsule liquid can be used as a fragrance contained in the capsule liquid.
  • flavor contained in a liquid content MCT
  • MCT medium chain fatty acid triglyceride
  • the content solution may contain other additives such as a dye, an emulsifier, and a thickener.
  • the intermediate structure 120 may be disposed between the filter segment 140 and the aerosol generating material 110 and may be disposed adjacent to the aerosol generating material 110, for example.
  • the intermediate structure 120 may be formed of various materials, for example, may include cellulose acetate.
  • the intermediate structure 820 may be in the form of a tube including a hollow therein, but is not limited thereto.
  • the length of the intermediate structure 120 may be between 7 millimeters and 15 millimeters, and optionally, about 7 millimeters.
  • the length of the intermediate structure 120 may be variously set, and the length of the entire aerosol generating material 110 may be changed according to the length of the intermediate structure 120.
  • the cooling structure 130 may be disposed between the aerosol generating material 110 and the filter segment 140, and specifically, between the intermediate structure 120 and the filter segment 140.
  • the cooling structure 130 may be in contact with the intermediate structure 120 and the filter segment 140.
  • the cooling structure 130 may cool the aerosol generated from the aerosol generating material 110.
  • the aerosol generated from the aerosol generating material 110 heated by the heater may be cooled.
  • the user can inhale an aerosol of a suitable and safe temperature that is not too high.
  • the length of the cooling structure 130 may be 10 millimeters to 20 millimeters, and optionally, 14 millimeters, but is not limited thereto.
  • the cooling structure 130 may be formed of various materials, and for example, may contain polylactic acid (PLA).
  • PLA polylactic acid
  • Cooling structure 130 may be manufactured in a variety of ways, for example, may be fabricated (eg, woven) using fibers containing polylactic acid. In this case, the risk that the cooling structure 130 is deformed or lost its function by external shock may be lowered. In addition, as the method of combining the fibers is changed, the cooling structure 130 having various shapes may be manufactured.
  • the surface area in contact with the aerosol can be increased.
  • the aerosol cooling effect of the cooling structure 130 can be further improved.
  • the packaging material 150 may be formed to surround the aerosol generating material 110, the intermediate structure 120, the cooling structure 130, and the filter segment 140 described above.
  • the packaging material 150 may be composed of a plurality of distinct packaging materials.
  • each of the plurality of distinct packaging materials may be formed to enclose each of the aforementioned aerosol generating material 110, intermediate structure 120, cooling structure 130 and filter segment 140.
  • the packaging material 150 may be made of a paper packaging material having oil resistance, or may be made of a general paper packaging material.
  • the aerosol generating structure and the method of manufacturing the aerosol generating structure described in FIGS. 2 to 7 below may be applied to the method of manufacturing the aerosol generating material 110 and the aerosol generating material 110 of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a view for explaining an example of a process for forming pores between solid particles through the point adhesion between the solid particles and the binder in accordance with some embodiments.
  • the aerosol generating structure may include a solid particle 200 including a volatile compound 230 and a binder 210.
  • the volatile compound 230 may include a material that is released from the solid particles 200 upon heating to form an aerosol.
  • the solid particles 200 may include granular reconstituted tobacco particles.
  • the solid particles 200 may include a solid material based on tobacco raw materials such as leaf tobacco, vinegar, and extract.
  • pores 220 may be formed between the solid particles 200 by the binder 210 that is point-bonded to the surface of the solid particles 200.
  • the porosity is higher than when the line adhesive is formed, and as the porosity is increased, the suction resistance of the aerosol generating structure may be lowered.
  • the binder 210 Based on 100 parts by weight of the solid particles 200, it may be preferable that the binder 210 form a point adhesive at a ratio having 10 to 35 parts by weight.
  • the weight part of the binder 210 is greater than 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid particles 200, even if the amount of the binder 210 is increased, adhesion may hardly be improved.
  • the weight part of the binder 210 is greater than 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid particles 200, the total volume may be increased by the binder 210, and the percentage of pores may be reduced. Accordingly, the suction resistance of the aerosol generating structure can be increased.
  • the surface of the solid particles 200 may be covered with the binder 210, the adsorption rate between the binder 210 and the solid particles 200 may be rapidly reduced.
  • the weight part of the binder 210 is 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the solid particles 200, the strength of the adhesion formed by the solid particles 200 and the binder 210 is lowered, the solid particles 200 ) May not be properly bound with the binder 210.
  • the point adhesion between the solid particles 200 and the binder 210 may have the advantage of forming a high porosity in a small volume.
  • the porosity of the solid particles 200 may be increased by using a small amount of the binder 210, and the hardness of the solid particles 200 may be improved.
  • an aerosol is generated.
  • the suction resistance of the structure may be 50 mmH 2 O / 30 mm or less.
  • the hardness of the aerosol generating structure may be improved by 90% or more.
  • the binder 210 may include at least one of carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, pullulan, and starch.
  • the pores 220 between the solid particles 200 may include a heat transfer material.
  • the heat transfer material may transfer heat to the solid particles 200 when the aerosol generating structure is heated, thereby increasing the heat transfer efficiency of the aerosol generating structure.
  • the heat transfer efficiency of the aerosol generating structure comprising the heat transfer material may be 2% higher than the aerosol generating structure containing no heat transfer material.
  • the heat transfer material may include at least one of activated carbon, carbon nanotubes, graphene, and a polymer substrate having a thermal conductivity of 0.1 W / mK or more.
  • the heat transfer material may include at least one of metal materials having a thermal conductivity of 10.0 W / mK or more, such as iron, nickel, aluminum, copper, and stainless steel.
  • 3 is a view for explaining another example of a process of forming pores between solid particles through point adhesion between the solid particles and the binder according to some embodiments.
  • the aerosol generating structure may include solid particles 300 including a volatile compound 330 and a binder 310.
  • the volatile compound 330 may include a material that is released from the solid particles 300 upon heating to form an aerosol.
  • the solid particles 300 may be reconstituted tobacco material in the form of strands.
  • the plurality of solid particles 300 are pulverized tobacco raw material and then mixed with a solvent and various additives to form a slurry and dried to form a sheet, and then processed such sheets to reconstituted tobacco having a piece such as a rod It may include a substance.
  • pores 320 may be formed between the solid particles 300 by a binder 310 that is point-bonded to the surface of the solid particles 300.
  • the porosity formed for the same weight of the binder 310 may vary.
  • the solid particles 300 of the strand-shaped reconstituted tobacco material of FIG. 3 may have a higher porosity than the solid particles 200 of the granular reconstituted tobacco material of FIG. 2.
  • the binder 310 forms a point adhesive at a ratio having 10 to 35 parts by weight.
  • the weight part of the binder 310 When the weight part of the binder 310 is more than 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid particles 300, even if the amount of the binder 310 is increased, adhesion may hardly be improved. In addition, when the weight part of the binder 310 is greater than 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid particles 300, the total volume may be increased by the binder 310, and the proportion of the pores 320 may be reduced. have. Accordingly, the suction resistance of the aerosol generating structure can be increased. In addition, since the surface of the solid particles 300 is covered with the binder 310, the adsorption rate between the binder 310 and the solid particles 300 may be rapidly decreased.
  • the weight part of the binder 310 is 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the solid particles 300, the strength of the adhesion formed by the solid particles 300 and the binder 310 is lowered, the solid particles 300 May not be properly bound with the binder 310.
  • the point adhesion between the solid particles 300 and the binder 310 may have an advantage of forming a high porosity in a small volume.
  • the porosity of the solid particles 300 may be increased by using a small amount of the binder 310, and the hardness of the solid particles 300 may be improved.
  • aerosol generation For example, based on 100 parts by weight of the solid particles 300, when the binder 310 maintains the weight part ratio between the binder 310 and the solid particles 300 at a ratio such that 10 to 35 parts by weight, aerosol generation
  • the suction resistance of the structure may be 50 mmH 2 O / 30 mm or less.
  • the hardness of the aerosol generating structure may be improved by 90% or more.
  • the binder 310 may include at least one of carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, pullulan, and starch.
  • the pores 320 between the solid particles 300 may include a heat transfer material.
  • the heat transfer material may transfer heat to the solid particles upon heating of the aerosol generating structure, thereby increasing the heat transfer efficiency of the aerosol generating structure.
  • the heat transfer efficiency of the aerosol generating structure including the heat transfer material may be increased by 2% compared to the aerosol generating structure not including the heat transfer material.
  • the heat transfer material may include at least one of activated carbon, carbon nanotubes, graphene, and a polymer substrate having a thermal conductivity of 0.1 W / mK or more.
  • the heat transfer material may include at least one of metal materials having a thermal conductivity of 10.0 W / mK or more, such as iron, nickel, aluminum, copper, and stainless steel.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an aerosol generating structure including a heat transfer layer in accordance with some embodiments.
  • the aerosol generating structure 400 may include a heat transfer layer 410 and a binder 420.
  • the binder 420 may include a binder that forms pores between the solid particles and the solid particles that generate the aerosol when heated.
  • the binder can support the solid particles by point bonding to the surface of the solid particles. Accordingly, the relative position between the solid particles or the ratio of pores formed between the solid particles can be maintained.
  • the heat transfer layer 410 may extend from one end to the other end of the aerosol generating structure 400 to transfer heat supplied from the outside to the combination 420.
  • the heat transfer layer 410 may pass through the interior of the assembly 420 and may extend from one end of the assembly 420 to the other end.
  • the aerosol generating structure 400 may have a cylindrical heat transfer layer 410 at the center, and may have a form in which the assembly 420 surrounds the outside of the heat transfer layer 410.
  • the heat transfer layer 410 and the combination 420 may be disposed at various positions on the aerosol generating structure 400, and may be configured in various forms.
  • the solid particles of the binder 420 may be tobacco particles comprising at least one of granules, strands, vinegar and extracts, and the binder may be carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, pullulan ( It may include at least one of pullulan) and starch (starch).
  • the heat transfer layer 410 penetrates the interior of the aerosol-generating structure and transfers heat to the binder 420, which is activated carbon, carbon nanotubes, graphene, and a polymer substrate having a thermal conductivity of 0.1 W / mK or more. It may include at least one of.
  • the heat transfer material may include at least one of metal materials having a thermal conductivity of 10.0 W / mK or more, such as iron, nickel, aluminum, copper, and stainless steel.
  • FIG. 5 illustrates another example of an aerosol generating structure including a heat transfer layer in accordance with some embodiments.
  • the aerosol generating structure 500 may include a heat transfer layer 510 and a combination 520.
  • the binder 520 may include a solid particle that generates an aerosol when heated and a binder that forms pores between the solid particles.
  • the binder can support the solid particles by point bonding to the surface of the solid particles. Accordingly, the relative position between the solid particles or the ratio of pores formed between the solid particles can be maintained.
  • the heat transfer layer 510 may extend from one end to the other end of the aerosol generating structure 500 to transfer heat supplied from the outside to the combination 520.
  • the aerosol-generating structure 500 has a cylindrical heat transfer layer 510 including a hollow at the center thereof, and a combination 520 wraps the outside of the heat transfer layer 510. Can be.
  • the combination 520 may be included in the heat transfer layer 510.
  • the heat transfer layer 510 and the combination 520 may be disposed at various positions on the aerosol generating structure 500 and may be configured in various forms.
  • the heat transfer layer 510 may transfer heat supplied from the outside to one end of the aerosol generating structure 500, and may transfer heat to the assembly 520.
  • the heat transfer layer 520 may transfer heat to the combine 520 included in the hollow.
  • Solid particles of the binder 520 may be tobacco particles comprising at least one of granules, strands, vinegar and extracts, and the binder may be carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, pullulan ( It may include at least one of pullulan) and starch (starch).
  • the heat transfer layer 510 penetrating the interior of the aerosol generating structure and transferring heat to the binder 520 is activated carbon, carbon nanotubes, graphene, and a polymer substrate having a thermal conductivity of 0.1 W / mK or more. It may include at least one of.
  • the heat transfer material may include at least one of metal materials having a thermal conductivity of 10.0 W / mK or more, such as iron, nickel, aluminum, copper, and stainless steel.
  • FIG. 6 illustrates another example of an aerosol generating structure including a heat transfer layer in accordance with some embodiments.
  • the aerosol generating structure 600 may include a heat transfer layer 610 and a combination 620.
  • the binder 620 may include a binder that forms pores between the solid particles and the solid particles that generate the aerosol when heated.
  • the binder can support the solid particles by point bonding to the surface of the solid particles. Accordingly, the relative position between the solid particles or the ratio of pores formed between the solid particles can be maintained.
  • the heat transfer layer 610 may extend from one end to the other end of the aerosol generating structure 600 to transfer heat supplied from the outside to the combination 620.
  • the aerosol generating structure 600 may include two cylindrical heat transfer layers 610 therein, and may include a binder 620 in a space other than the heat transfer layer 610. have.
  • the heat transfer layer 510 and the combination 520 may be disposed at various positions on the aerosol generating structure 500 and may be configured in various forms.
  • the heat transfer layer 610 may transfer heat supplied from the outside to one end of the aerosol generating structure 600, and may transfer heat to the combiner 620.
  • the heat transfer layer 610 of FIG. 6 has a larger volume than that of FIG. 4.
  • the combination 620 may be in contact with each other, and accordingly, heat supplied from the outside may be transmitted to the assembly 620 more quickly than in the case of FIG. 4.
  • the solid particles of the binder 620 may be tobacco particles comprising at least one of granules, strands, vinegar and extracts, and the binder may be carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, pullulan ( It may include at least one of pullulan) and starch (starch).
  • the heat transfer layer 610 penetrates the interior of the aerosol generating structure and transfers heat to the binder 620, which is activated carbon, carbon nanotubes, graphene, and a polymer substrate having a thermal conductivity of 0.1 W / mK or more. It may include at least one of.
  • the heat transfer material may include at least one of metal materials having a thermal conductivity of 10.0 W / mK or more, such as iron, nickel, aluminum, copper, and stainless steel.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method of manufacturing an aerosol generating structure in accordance with some embodiments.
  • the method of making an aerosol generating structure can be performed by an apparatus for making an aerosol generating material.
  • the device for preparing the aerosol generating material may be any device commonly used in the art for making aerosol generating articles.
  • the apparatus for producing an aerosol generating material may place a heat transfer layer through the interior of the mold.
  • the length of the heat transfer layer may be a length extending from one end of the aerosol generating structure.
  • the apparatus for producing an aerosol generating material produces a heat transfer layer comprising at least one of activated carbon, carbon nanotubes, graphene and a polymer substrate having a thermal conductivity of at least 0.1 W / mK, or iron, nickel
  • a heat transfer layer including at least one of a metal material having a thermal conductivity of 10.0 W / mK or more, such as aluminum, copper, or stainless steel, may be manufactured, and the heat transfer layer may be disposed in a mold for manufacturing an aerosol generating structure.
  • the apparatus for preparing an aerosol generating material may be disposed by placing solid particles in an outer space of the mold heat transfer layer.
  • the solid particles may be filled in an empty space after the heat transfer layer is placed in the template for making the aerosol generating structure.
  • the solid particles can be tobacco particles comprising at least one of granules, strands, vinegar and extracts. Solid particles can include volatile compounds to generate aerosols upon heating.
  • the apparatus for preparing an aerosol generating material may mix the binder with the solid particles to dot-bond the binder to the surface of the solid particles.
  • the binder can be adhesively adhered to the surface of the solid particles to support the solid particles between the solid particles.
  • the solid particles are optionally arranged and fixed by a binder and pores can be formed between the solid particles.
  • Porosity may be increased by the point adhesion between the solid particles and the binder. When the porosity is increased, it is possible to reduce the suction resistance generated when the user sucks the aerosol-generating article.
  • the weight ratio of the binder to the solid particles may be preferably a ratio in which the binder has 10 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid particles.
  • the weight part of the binder is greater than 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid particles, the adhesion may hardly be improved even if the amount of the binder is increased, and the overall volume itself is increased by the binder, and the suction resistance of the aerosol-generating structure This can be high.
  • the surface of the solid particles may be covered with a binder so that the adsorption rate between the binder and the solid particles may be rapidly decreased.
  • the weight part of the binder is 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the solid particles, the strength of the adhesion formed by the solid particles and the binder is lowered and the solid particles may not be properly bound with the binder.
  • the point adhesion between such solid particles and the binder may have the advantage that the volume can form a high porosity in a small volume.
  • the porosity of the solid particles may be increased by using a small amount of binder, and the hardness of the solid particles may be improved.
  • the suction resistance of the aerosol generating structure may be 50 mmH 2 O / 30 mm or less.
  • the binder may include at least one of carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, pullulan and starch.
  • the apparatus for preparing the aerosol generating material may dry the mixture of the binder and the solid particles.
  • the mixing of the binder and the solid particles in operation 720 may include spraying the binder onto the solid particles in the form of droplets.
  • the mixed binder and solid particles may be dried at step 730 to form a viscous adhesive.
  • drying may mean giving sufficient time for the viscous adhesion between the binder and the solid particles to be firmly formed or applying heat as necessary.
  • the apparatus for producing an aerosol generating material can hardly form a point bond between the binder and the solid particles. Pores may be formed between the solid particles by point bonding. Viscous adhesion may have a higher porosity than linear adhesion, which may have the advantage of lower suction resistance of the aerosol generating precursor.

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Abstract

에어로졸 생성 물품의 구조체는 가열 시 에어로졸을 생성하는 고체 입자, 바인더 및 열 전달 물질을 포함할 수 있고, 에어로졸 생성 물품의 구조체를 제조하는 방법은 가열 시 에어로졸을 생성하는 고체 입자, 바인더 및 열 전달 물질을 포함하도록 제조할 수 있다.

Description

에어로졸 생성 구조체 및 에어로졸 생성 구조체의 제조 방법
본 개시는 에어로졸 생성 물품의 구조체 및 에어로졸 생성 물품의 구조체를 제조하는 방법에 관한다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
다양한 실시예들은 에어로졸 생성 물품의 구조체 및 에어로졸 생성 물품의 구조체를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 측면에 따른 에어로졸 생성 구조체는, 에어로졸을 생성하는 고체 입자 및 상기 고체 입자들 사이에 기공이 형성되도록 상기 고체 입자의 표면에 접착되어 상기 고체 입자를 지지하는 바인더를 포함하는 결합체; 및 외부로부터 열을 공급받아 상기 고체 입자에 열을 전달하도록 상기 결합체의 내부를 관통하며 상기 결합체의 일단에서 타단까지 연장되는 열전달층;을 포함한다.
상술한 에어로졸 생성 구조체에 있어서, 상기 구조체의 흡인 저항은 50mmH2O/30mm 이하이다.
상술한 에어로졸 생성 구조체에 있어서, 상기 바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 풀루란(pullulan) 및 전분(starch) 중 적어도 하나를 포함한다.
상술한 에어로졸 생성 구조체에 있어서, 상기 열전달층은 활성탄, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene), 열 전도도가 0.1W/mK 이상인 고분자 물질(polymer substrate) 및 열전도도가 10.0W/mK 이상인 금속 물질 중 적어도 하나를 포함한다.
다른 측면에 따른 에어로졸 생성 구조체의 제조 방법은, 형틀의 내부를 관통하도록 열전달층을 배치하는 단계; 상기 열전달층의 외부의 공간에, 에어로졸을 생성하는 고체 입자를 배치하는 단계; 상기 고체 입자들 사이에 기공이 형성되도록 상기 고체 입자의 표면에 바인더를 접착시키기 위하여 상기 고체 입자에 상기 바인더를 혼합하는 단계; 및 상기 고체 입자와 상기 바인더의 혼합물을 건조하는 단계;를 포함한다.
상술한 제조 방법에 있어서, 상기 구조체의 흡인 저항은 50mmH2O/30mm 이하이다.
상술한 제조 방법에 있어서, 상기 바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 풀루란(pullulan) 및 전분(starch) 중 적어도 하나를 포함한다.
상술한 제조 방법에 있어서, 상기 열전달층은 활성탄, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene), 열 전도도가 0.1W/mK 이상인 고분자 물질(polymer substrate) 및 열전도도가 10.0W/mK 이상인 금속 물질 중 적어도 하나를 포함한다.
상술한 제조 방법에 있어서, 상기 고체 입자에 상기 바인더를 혼합하는 단계는, 상기 고체 입자의 100 중량부를 기준으로, 10 내지 35 중량부의 상기 바인더를 상기 고체 입자에 혼합한다.
고체 입자와 바인더 간의 점 접착은 용적이 작은 부피 안에서 높은 공극률을 형성하는 이점이 있을 수 있다. 또한, 소량의 바인더를 이용하여 고체 입자의 공극률이 증가될 수 있고, 고체 입자의 경도가 향상될 수 있다.
에어로졸 생성 물질을 제조하는 장치는 바인더와 고체 입자 간의 점 접착을 단단하게 형성할 수 있다. 점 접착에 의해 고체 입자 사이에는 기공이 형성될 수 있다. 점 접착은 선 접착보다 기공률이 높을 수 있어, 에어로졸 생성 전구체의 흡인 저항이 더 낮아지는 이점이 있을 수 있다.
도 1은 일부 실시예에 따른 에어로졸 생성 구조체를 포함하는 에어로졸 생성 물품을 도시한 도면이다.
도 2는 일부 실시예에 따라 고체 입자와 바인더 간의 점 접착을 통해 고체 입자 사이에 기공을 형성하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일부 실시예에 따라 고체 입자와 바인더 간의 점 접착을 통해 고체 입자 사이에 기공을 형성하는 과정의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 열전달층을 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 일부 실시예에 따른 열전달층을 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 6은 일부 실시예에 따른 열전달층을 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 일부 실시예에 따른 에어로졸 생성 구조체를 제조하는 방법의 흐름도이다.
에어로졸 생성 구조체는, 에어로졸을 생성하는 고체 입자 및 상기 고체 입자들 사이에 기공이 형성되도록 상기 고체 입자의 표면에 접착되어 상기 고체 입자를 지지하는 바인더를 포함하는 결합체; 및 외부로부터 열을 공급받아 상기 고체 입자에 열을 전달하도록 상기 결합체의 내부를 관통하며 상기 결합체의 일단에서 타단까지 연장되는 열전달층;을 포함한다.
본 실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 실시예들에서 "에어로졸 생성 물질"은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물질을 의미하며, 에어로졸 형성 기질을 의미할 수도 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 고체 또는 액체일 수 있다.
예를 들면, 고체의 에어로졸 생성 물질은 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로하는 고체 물질을 포함할 수 있으며, 액체의 에어로졸 생성 물질은 니코틴, 담배 추출물 및 다양한 향미제를 기초로하는 액체 물질을 포함할 수 있다. 물론 상기 예시에 제한되지 않는다.
본 실시예들에서 "에어로졸 생성 장치"는, 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 생성 물질을 이용하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성 장치는 사용자가 손으로 쥘 수 있는 홀더(holder)일 수 있다.
이하에서는 도면들을 참조하여 본 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 일부 실시예에 따른 에어로졸 생성 구조체를 포함하는 에어로졸 생성 물품을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 물품(100)은 에어로졸 생성 물질(110), 중간 구조물(120), 냉각 구조물(130), 필터 세그먼트(140) 및 포장재(150)를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 물질(110)은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 물질(110)은 길게 연장된 로드 형태를 가질 수 있고, 그 길이는 다양할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질(110)의 길이는 7 내지 15 밀리미터일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일부 예에서, 에어로졸 생성 물질(110)의 길이는 약 12 밀리미터일 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 물질(110)의 직경은 7 내지 9 밀리미터일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일부 예에서, 에어로졸 생성 물질(110)의 직경은 약 7.9 밀리미터일 수 있다.
선택적으로, 에어로졸 생성 물질(110)은 풍미제, 습윤제 및/또는 아세테이트 화합물과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 풍미제는 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, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 또한, 습윤제는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 담배 원료를 분쇄한 후 용매 및 다양한 첨가물을 혼합하여 슬러리로 형태로 제조한 이후, 슬러리를 건조시켜 시트를 형성할 수 있다. 그 후에, 시트를 가공하여 복수의 담배 물질 가닥들을 형성할 수 있다.
예를 들면, 에어로졸 생성 물질(110)은 복수 개의 담배 물질 가닥들을 포함할 수 있고, 이러한 가닥 1개는 길이가 10 내지 14 밀리미터(예를 들면 12 밀리미터), 폭이 0.8 내지 1.2 밀리미터(예를 들면 1 밀리미터) 및 두께가 0.08 내지 0.12 밀리미터(예를 들면 0.1 밀리미터)일 수 있다. 그러나, 담배 물질 가닥의 길이, 폭 및 두께는 상술한 예에 한정되지 않는다.
에어로졸 생성 물질(110)은 넓은 담배 시트 형태를 가공한 복수의 가닥 물질들을 포함하므로, 에어로졸 생성 물질(110)에 충전된 담배 물질의 밀도가 증가될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 생성 물질(110)로부터 발생되는 에어로졸이 양이 증가될 수 있고, 에어로졸 생성 물질(110)의 제조 특성이 향상될 수 있다.
필터 세그먼트(140)는 에어로졸 생성 물질(110)과 나란하게 배치될 수 있고, 에어로졸 생성 물질(110)에서 발생한 에어로졸 물질이 사용자에게 흡입되기 직전에 필터 세그먼트(140)를 통과한다.
필터 세그먼트(140)는 다양한 재질로 형성할 수 있는데, 예를 들면 셀룰로오스 아세테이트를 포함할 수 있다. 필터 세그먼트(140)는 원통형 필터, 중공을 포함하는 튜브형 필터 또는 리세스형 필터로 제작될 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 필터 세그먼트(140)의 길이는 5 밀리미터 내지 15 밀리미터일 수 있으나, 상술한 범위에 한정되지 않는다.
또한, 필터 세그먼트(140)는 적어도 하나의 캡슐(미도시)을 포함할 수 있다. 필터 세그먼트(140)에 구비된 캡슐(미도시)은 향료를 포함하는 내용액을 피막으로 감싼 구조일 수 있고, 예를 들면, 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있다.
또한 이러한 필터 세그먼트(140)에 구비된 캡슐(미도시)의 피막을 형성하는 재료는 전분 및/또는 겔화제일 수 있다. 예를 들어, 겔화제로서는 젤란 검이나 젤라틴이 사용될 수 있다. 또한, 캡슐(미도시)의 피막을 형성하는 재료로서 겔화 조제(助劑)가 더 이용될 수도 있다. 여기에서, 겔화 조제로서는, 예를 들면, 염화 칼슘이 사용될 수 있다. 또한, 캡슐(미도시)의 피막을 형성하는 재료로서 가소제가 더 이용될 수도 있다. 여기에서, 가소제로서는 글리세린 및/또는 소르비톨이 이용될 수 있다. 또한, 캡슐(미도시)의 피막을 형성하는 재료로서 착색료가 더 이용될 수도 있다.
예를 들어, 캡슐의 내용액에 포함되는 향료로서는 멘톨, 식물의 정유(精油) 등이 이용될 수 있다. 또한, 내용액에 포함되는 향료의 용매로서는, 예를 들면, 중쇄지방산 트리글리세리드(MCT)가 이용될 수 있다. 또한, 내용액은 색소, 유화제(乳化劑), 증점제(增粘劑) 등의 다른 첨가제를 함유할 수도 있다.
중간 구조물(120)은 필터 세그먼트(140)와 에어로졸 생성 물질(110)의 사이에 배치되고, 예를 들면 에어로졸 생성 물질(110)에 인접하도록 배치될 수 있다. 중간 구조물(120)은 다양한 물질로 형성할 수 있는데, 예를 들면 셀룰로오스 아세테이트를 포함할 수 있다. 또한, 중간 구조물(820)은 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
중간 구조물(120)의 길이는 7 밀리미터 내지 15 밀리미터 일 수 있고, 선택적으로, 약 7 밀리미터일 수 있다. 또한, 중간 구조물(120)의 길이는 다양하게 설정될 수 있고, 중간 구조물(120)의 길이에 따라 에어로졸 생성 물질(110) 전체의 길이가 변경될 수 있다.
냉각 구조물(130)은 에어로졸 생성 물질(110)과 필터 세그먼트(140)의 사이에 배치되고, 구체적으로 중간 구조물(120)과 필터 세그먼트(140)의 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 냉각 구조물(130)은 중간 구조물(120) 및 필터 세그먼트(140)와 접할 수 있다.
냉각 구조물(130)은 에어로졸 생성 물질(110)로부터 발생된 에어로졸을 냉각할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(100)이 에어로졸 생성 장치에 삽입되어 사용자에 의해 이용되는 경우, 히터에 의하여 가열된 에어로졸 생성 물질(110)로부터 생성된 에어로졸을 냉각할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 너무 높지 않은 적절하고 안전한 온도의 에어로졸을 흡입할 수 있다.
냉각 구조물(130)의 길이는 10 밀리미터 내지 20 밀리미터일 수 있고, 선택적으로, 14 밀리미터가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
냉각 구조물(130)은 다양한 재질로 형성될 수 있고, 예를 들면 폴리락트 산(PLA:Poly Lactic Acid)을 함유할 수 있다.
냉각 구조물(130)은 다양한 방법으로 제조될 수 있는데, 예를 들어 폴리락트 산을 함유하는 섬유들을 이용하여 제작(예를 들어, 직조)될 수 있다. 이 경우, 냉각 구조물(130)이 외부 충격에 의하여 변형되거나 기능을 상실하게 될 위험이 낮아질 수 있다. 또한, 섬유들을 조합하는 방식이 변경됨에 따라 다양한 형상을 갖는 냉각 구조물(130)이 제작될 수 있다.
또한, 섬유들을 이용하여 냉각 구조물(130)이 제작됨으로써, 에어로졸과 접촉하는 표면적이 증대될 수 있다. 따라서, 냉각 구조물(130)의 에어로졸 냉각 효과는 더욱 향상될 수 있다.
포장재(150)는 전술한 에어로졸 생성 물질(110), 중간 구조물(120), 냉각 구조물(130) 및 필터 세그먼트(140)를 감싸도록 형성될 수 있다. 포장재(150)는 복수 개의 구별된 포장재들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 구별된 포장재들 각각은 전술한 에어로졸 생성 물질(110), 중간 구조물(120), 냉각 구조물(130) 및 필터 세그먼트(140) 각각을 감싸도록 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과할 뿐, 이에 제한되지 않는다. 포장재(150)는 내유성을 갖는 종이류 포장재로 제작될 수 있으며, 일반적인 종이류 포장재로 제작될 수도 있다.
아래 도 2 내지 도 7에서 설명하는 에어로졸 생성 구조체 및 에어로졸 생성 구조체의 제조 방법은 도 1의 에어로졸 생성 물질(110) 및 에어로졸 생성 물질(110)을 제조하는 방법에 적용될 수 있다.
도 2는 일부 실시예에 따라 고체 입자와 바인더 간의 점 접착을 통해 고체 입자 사이에 기공을 형성하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 구조체는 휘발성 화합물(230)을 포함하는 고체 입자(200) 및 바인더(210)를 포함할 수 있다. 휘발성 화합물(230)은 가열 시 고체 입자(200)로부터 방출되어 에어로졸을 형성하는 물질을 포함할 수 있다.
일 예로, 고체 입자(200)는 과립형 재구성 담배 입자를 포함할 수 있다. 다른 예로, 고체 입자는(200)는 판상엽 담배, 각초, 추출물 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 고체 입자(200)의 표면에 점 접착하는 바인더(210)에 의해 고체 입자(200)들 사이에 기공(220)이 형성될 수 있다.
점 접착을 형성하는 경우 선 접착을 형성하는 경우보다 기공률이 높아지게 되고, 기공률이 높아질수록 에어로졸 생성 구조체의 흡인 저항이 낮아질 수 있다.
고체 입자(200) 100 중량부를 기준으로 하여, 바인더(210)가 10 내지 35 중량부를 갖는 비율로 점 접착을 형성함이 바람직할 수 있다.
고체 입자(200) 100 중량부에 대한 바인더(210)의 중량부가 35 중량부 이상이 되면, 바인더(210)의 양이 증가되더라도 접착성이 거의 향상되지 않을 수 있다. 또한, 고체 입자(200) 100 중량부에 대한 바인더(210)의 중량부가 35 중량부 이상이 되면, 바인더(210)에 의해 전체 용적이 증가할 수 있고, 기공의 비율이 감소될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 생성 구조체의 흡인 저항이 높아질 수 있다. 또한, 고체 입자(200) 표면이 바인더(210)로 덮일 수 있으므로, 바인더(210)와 고체 입자(200) 간의 흡착 속도가 급속히 감소될 수 있다.
반면, 바인더(210)의 중량부가 고체 입자(200) 100 중량부에 대해 10 중량부 이하가 되면, 고체 입자(200)와 바인더(210)가 형성하는 접착의 강도가 낮아지고, 고체 입자(200)가 바인더(210)와 제대로 결착되지 않을 수 있다.
고체 입자(200)와 바인더(210) 간의 점 접착은 용적이 작은 부피 안에서 높은 공극률을 형성하는 이점이 있을 수 있다. 또한, 소량의 바인더(210)를 이용하여 고체 입자(200)의 공극률이 증가될 수 있고, 고체 입자(200)의 경도가 향상될 수 있다.
일 예로, 고체 입자(200) 100 중량부를 기준으로 하여, 바인더(210)가 10 내지 35 중량부를 갖도록 하는 비율로 바인더(210)와 고체 입자(200) 간의 중량부 비율을 유지하는 경우, 에어로졸 생성 구조체의 흡인 저항은 50mmH2O/30mm 이하일 수 있다. 또한, 바인더(210)가 고체 입자(200)와 점 접착을 형성함으로써, 에어로졸 생성 구조체의 경도가 90% 이상 향상될 수 있다.
바인더(210)는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 풀루란(pullulan) 및 전분(starch) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 고체 입자(200) 사이의 기공(220)에는 열 전달 물질이 포함될 수 있다.
열 전달 물질은 에어로졸 생성 구조체의 가열 시 고체 입자(200)에 열을 전달하여, 에어로졸 생성 구조체의 열 전달 효율을 상승시킬 수 있다. 일 예로, 열 전달 물질을 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 열 전달 효율은 열 전달 물질을 포함하지 않는 에어로졸 생성 구조체보다 2% 높을 수 있다.
열 전달 물질은 활성탄, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene) 및 열 전도도가 0.1W/mK 이상인 고분자 물질(polymer substrate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 열 전달 물질은 철, 니켈, 알루미늄, 동, 스테인리스스틸 등 열전도도가 10.0W/mK 이상인 금속 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 일부 실시예에 따라 고체 입자와 바인더 간의 점 접착을 통해 고체 입자 사이에 기공을 형성하는 과정의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 구조체는 휘발성 화합물(330)을 포함하는 고체 입자(300) 및 바인더(310)를 포함할 수 있다. 휘발성 화합물(330)은 가열 시 고체 입자(300)로부터 방출되어 에어로졸을 형성하는 물질을 포함할 수 있다.
일 예로, 고체 입자(300)는 가닥 형태의 재구성 담배 물질일 수 있다. 또는, 복수의 고체 입자(300)들은 담배 원료를 분쇄한 후 용매 및 다양한 첨가물을 혼합하여 슬러리로 형태로 제조하고 건조시켜 시트를 형성한 후, 이러한 시트를 가공하여 막대 등과 같은 조각을 갖는 재구성 담배 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 고체 입자(300)의 표면에 점 접착하는 바인더(310)에 의해 고체 입자들(300) 사이에 기공(320)이 형성될 수 있다.
고체 입자(300)의 다양한 형태에 따라 같은 중량부의 바인더(310)에 대해 형성되는 기공률이 달라질 수 있다. 일 예로, 도 3의 가닥 형태의 재구성 담배 물질인 고체 입자(300)가 도 2의 과립형 재구성 담배 물질인 고체 입자(200)보다 더 높은 기공률을 가질 수 있다.
고체 입자(300) 100 중량부를 기준으로 하여, 바인더(310)가 10 내지 35 중량부를 갖는 비율로 점 접착을 형성함이 바람직할 수 있다.
고체 입자(300) 100 중량부에 대한 바인더(310)의 중량부가 35 중량부 이상이 되면, 바인더(310)의 양이 증가되더라도 접착성이 거의 향상되지 않을 수 있다. 또한, 고체 입자(300) 100 중량부에 대한 바인더(310)의 중량부가 35 중량부 이상이 되면, 바인더(310)에 의해 전체 용적이 증가할 수 있고, 기공(320)의 비율이 감소될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 생성 구조체의 흡인 저항이 높아질 수 있다. 또한, 고체 입자(300) 표면이 바인더(310)로 덮이므로, 바인더(310)와 고체 입자(300) 간의 흡착 속도가 급속히 감소될 수 있다.
반면, 바인더(310)의 중량부가 고체 입자(300) 100 중량부에 대해 10 중량부 이하가 되면 고체 입자(300)와 바인더(310)가 형성하는 접착의 강도가 낮아지고, 고체 입자(300)가 바인더(310)와 제대로 결착되지 않을 수 있다.
고체 입자(300)와 바인더(310) 간의 점 접착은 용적이 작은 부피 안에서 높은 공극률을 형성할 수 있는 이점이 있을 수 있다. 또한, 소량의 바인더(310)를 이용하여 고체 입자(300)의 공극률이 증가될 수 있고, 고체 입자(300)의 경도가 향상될 수 있다.
일 예로, 고체 입자(300) 100 중량부를 기준으로 하여, 바인더(310)가 10 내지 35 중량부를 갖도록 하는 비율로 바인더(310)와 고체 입자(300) 간의 중량부 비율을 유지하는 경우, 에어로졸 생성 구조체의 흡인 저항은 50mmH2O/30mm 이하일 수 있다. 또한, 바인더(310)가 고체 입자와 점 접착을 형성함으로써, 에어로졸 생성 구조체의 경도가 90% 이상 향상될 수 있다.
바인더(310)는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 풀루란(pullulan) 및 전분(starch) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나 고체 입자(300) 사이의 기공(320)에는 열 전달 물질이 포함될 수 있다.
열 전달 물질은 에어로졸 생성 구조체의 가열 시 고체 입자에 열을 전달하여, 에어로졸 생성 구조체의 열 전달 효율을 상승시킬 수 있다. 일 예로, 열 전달 물질을 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 열 전달 효율은 열 전달 물질을 포함하지 않는 에어로졸 생성 구조체와 비교하여 2% 상승될 수 있다.
열 전달 물질은 활성탄, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene) 및 열 전도도가 0.1W/mK 이상인 고분자 물질(polymer substrate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 열 전달 물질은 철, 니켈, 알루미늄, 동, 스테인리스스틸 등 열전도도가 10.0W/mK 이상인 금속 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 4는 일부 실시예에 따른 열전달층을 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 에어로졸 생성 구조체(400)는 열전달층(410) 및 결합체(420)를 포함할 수 있다.
결합체(420)는 가열 시 에어로졸을 발생시키는 고체 입자와 고체 입자 사이에 기공을 형성하는 바인더를 포함할 수 있다. 바인더는 고체 입자의 표면에 점 접착함으로써, 고체 입자를 지지할 수 있다. 이에 따라, 고체 입자들 간의 상대적 위치 또는 고체 입자들 간에 형성되는 기공의 비율이 유지될 수 있다.
열전달층(410)은 외부로부터 공급받는 열을 결합체(420)에 전달하기 위해 에어로졸 생성 구조체(400)의 일단에서 타단까지 연장될 수 있다. 예를 들어, 열전달층(410)은 결합체(420)의 내부를 관통하며 결합체(420)의 일단에서 타단까지 연장될 수 있다.
일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 에어로졸 생성 구조체(400)는 중심에 원기둥 형태의 열전달층(410)을 구비하고, 열전달층(410)의 외부를 결합체(420)가 감싸는 형태일 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과할 뿐, 열전달층(410) 및 결합체(420)는 에어로졸 생성 구조체(400) 상에서 다양한 위치에 배치될 수 있고, 다양한 형태로 구성될 수 있다.
결합체(420)의 고체 입자는 과립, 가닥, 각초 및 추출물 중 적어도 하나를 포함하는 담배 입자일 수 있으며, 바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 풀루란(pullulan) 및 전분(starch) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 에어로졸 생성 구조체의 내부를 관통하며 결합체(420)에 열을 전달하는 열전달층(410)은 활성탄, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene) 및 열 전도도가 0.1W/mK 이상인 고분자 물질(polymer substrate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 열 전달 물질은 철, 니켈, 알루미늄, 동, 스테인리스스틸 등 열전도도가 10.0W/mK 이상인 금속 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 5는 일부 실시예에 따른 열전달층을 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 에어로졸 생성 구조체(500)는 열전달층(510) 및 결합체(520)를 포함할 수 있다.
결합체(520)는 가열 시 에어로졸을 발생시키는 고체 입자와 고체 입자 사이에 기공을 형성하는 바인더를 포함할 수 있다. 바인더는 고체 입자의 표면에 점 접착함으로써, 고체 입자를 지지할 수 있다. 이에 따라, 고체 입자들 간의 상대적 위치 또는 고체 입자들 간에 형성되는 기공의 비율이 유지될 수 있다.
열전달층(510)은 외부로부터 공급받는 열을 결합체(520)에 전달하기 위해 에어로졸 생성 구조체(500)의 일단에서 타단까지 연장될 수 있다. 일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이 에어로졸 생성 구조체(500)는 중심에 중공을 포함하는 원기둥 형태의 열전달층(510)을 구비하고, 열전달층(510)의 외부를 결합체(520)가 감싸는 형태일 수 있다. 한편, 결합체(520)는 열전달층(510)의 내부에도 포함될 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과할 뿐, 열전달층(510) 및 결합체(520)는 에어로졸 생성 구조체(500) 상에서 다양한 위치에 배치될 수 있고, 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 5에서 열전달층(510)은 외부로부터 공급받은 열을 에어로졸 생성 구조체(500)의 일단에서 타단으로 전달할 수 있고, 결합체(520)에 열을 전달할 수 있다. 또한, 결합체(520)가 열전달층(510)의 내부에 포함되는 경우 열전달층(520)은 중공의 내부에 포함된 결합체(520)에 열을 전달할 수 있다.
결합체(520)의 고체 입자는 과립, 가닥, 각초 및 추출물 중 적어도 하나를 포함하는 담배 입자일 수 있으며, 바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 풀루란(pullulan) 및 전분(starch) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 에어로졸 생성 구조체의 내부를 관통하며 결합체(520)에 열을 전달하는 열전달층(510)은 활성탄, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene) 및 열 전도도가 0.1W/mK 이상인 고분자 물질(polymer substrate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 열 전달 물질은 철, 니켈, 알루미늄, 동, 스테인리스스틸 등 열전도도가 10.0W/mK 이상인 금속 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 6은 일부 실시예에 따른 열전달층을 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 에어로졸 생성 구조체(600)는 열전달층(610) 및 결합체(620)를 포함할 수 있다.
결합체(620)는 가열 시 에어로졸을 발생시키는 고체 입자와 고체 입자 사이에 기공을 형성하는 바인더를 포함할 수 있다. 바인더는 고체 입자의 표면에 점 접착함으로써, 고체 입자를 지지할 수 있다. 이에 따라, 고체 입자들 간의 상대적 위치 또는 고체 입자들 간에 형성되는 기공의 비율이 유지될 수 있다.
열전달층(610)은 외부로부터 공급받는 열을 결합체(620)에 전달하기 위해 에어로졸 생성 구조체(600)의 일단에서 타단까지 연장될 수 있다. 일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이 에어로졸 생성 구조체(600)는 내부에 2개의 원기둥 형태의 열전달층(610)을 구비하고, 열전달층(610)을 제외한 공간에 결합체(620)를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과할 뿐, 열전달층(510) 및 결합체(520)는 에어로졸 생성 구조체(500) 상에서 다양한 위치에 배치될 수 있고, 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 6에서 열전달층(610)은 외부로부터 공급받은 열을 에어로졸 생성 구조체(600)의 일단에서 타단으로 전달하며, 결합체(620)에 열을 전달할 수 있다. 도 4의 경우와 비교해보면, 도 4의 열전달층(410)과 도 6의 열전달층(610)이 같은 부피라고 할 때, 도 6의 열전달층(610)은 도 4의 경우보다 더 넓은 부피로 결합체(620)와 접할 수 있고, 이에 따라, 도 4의 경우보다 결합체(620)에 외부로부터 공급받은 열을 더 빠르게 전달할 수 있다.
결합체(620)의 고체 입자는 과립, 가닥, 각초 및 추출물 중 적어도 하나를 포함하는 담배 입자일 수 있으며, 바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 풀루란(pullulan) 및 전분(starch) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 에어로졸 생성 구조체의 내부를 관통하며 결합체(620)에 열을 전달하는 열전달층(610)은 활성탄, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene) 및 열 전도도가 0.1W/mK 이상인 고분자 물질(polymer substrate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 열 전달 물질은 철, 니켈, 알루미늄, 동, 스테인리스스틸 등 열전도도가 10.0W/mK 이상인 금속 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 7은 일부 실시예에 따른 에어로졸 생성 구조체를 제조하는 방법의 흐름도이다. 에어로졸 생성 구조체를 제조하는 방법은 에어로졸 생성 물질을 제조하는 장치에 의해 수행될 수 있다. 통상의 기술자는 에어로졸 생성 물질을 제조하는 장치가 당해 기술분야에서 에어로졸 생성 물품을 제조하기 위해 일반적으로 이용되는 임의의 장치일 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
단계 700에서 에어로졸 생성 물질을 제조하는 장치는 형틀의 내부를 관통하도록 열전달층을 배치할 수 있다.
일 예에서, 열전달층의 길이는 에어로졸 생성 구조체의 일단에서 타단을 연장하는 길이일 수 있다. 에어로졸 생성 물질을 제조하는 장치는 활성탄, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene) 및 열 전도도가 0.1W/mK 이상인 고분자 물질(polymer substrate) 중 적어도 하나를 포함하는 열전달층을 제조하고, 또는 철, 니켈, 알루미늄, 동, 스테인리스스틸 등 열전도도가 10.0W/mK 이상인 금속 물질 중 적어도 하나를 포함하는 열 전달층을 제조하고, 에어로졸 생성 구조체를 제조하기 위한 형틀의 내부에 열전달층을 배치할 수 있다.
단계 710에서 에어로졸 생성 물질을 제조하는 장치는 형틀의 열전달층의 외부 공간에 고체 입자를 넣어 배치할 수 있다.
예를 들어, 고체 입자는 에어로졸 생성 구조체를 제조하기 위한 형틀에 열전달층이 배치된 후 빈 공간에 채워질 수 있다. 고체 입자는 과립, 가닥, 각초 및 추출물 중 적어도 하나를 포함하는 담배 입자일 수 있다. 고체 입자는 휘발성 화합물을 포함하여 가열 시 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
단계 720에서 에어로졸 생성 물질을 제조하는 장치는 고체 입자에 바인더를 혼합하여 바인더를 고체 입자의 표면에 점 접착시킬 수 있다.
바인더는 고체 입자의 표면에 점 접착하여, 고체 입자 사이에서 고체 입자를 지지할 수 있다. 고체 입자는 임의로 배열되어 바인더에 의해 고정되며 고체 입자 사이에 기공이 형성될 수 있다.
고체 입자와 바인더 간의 점 접착에 의해 기공률이 높아질 수 있다. 기공률이 높아지는 경우, 사용자가 에어로졸 생성 물품을 흡인하는 때에 발생하는 흡인 저항을 줄여줄 수 있다.
고체입자에 대한 바인더의 중량 비율은 고체 입자 100 중량부를 기준으로 하여, 바인더가 10 내지 35 중량부를 갖는 비율이 바람직할 수 있다.
고체 입자 100 중량부에 대한 바인더의 중량부가 35 중량부 이상이 되면 바인더의 양이 증가되더라도 접착성이 거의 향상되지 않을 수 있으며, 바인더에 의해 전체 용적 자체가 증가하게 되고, 에어로졸 생성 구조체의 흡인 저항이 높아질 수 있다. 또한, 고체 입자 표면이 바인더로 덮일 수 있어 바인더와 고체 입자 간의 흡착 속도가 급속히 떨어질 수 있다.
반면, 바인더의 중량부가 고체 입자 100 중량부에 대해 10 중량부 이하가 되면 고체 입자와 바인더가 형성하는 접착의 강도가 낮아져 고체 입자가 바인더와 제대로 결착되지 않을 수 있다.
이러한 고체 입자와 바인더 간의 점 접착은 용적이 작은 부피 안에서 높은 공극률을 형성할 수 있는 이점이 있을 수 있다. 또한 소량의 바인더를 이용하여 고체 입자의 공극률이 증가될 수 있고, 고체 입자의 경도가 향상될 수 있다.
일 예로, 고체 입자 100 중량부를 기준으로 하여, 바인더가 10 내지 35 중량부를 갖도록 하는 비율로 바인더와 고체 입자를 혼합하는 경우, 에어로졸 생성 구조체의 흡인 저항은 50mmH2O/30mm 이하일 수 있다.
바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 풀루란(pullulan) 및 전분(starch) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단계 730에서 에어로졸 생성 물질을 제조하는 장치는 바인더와 고체 입자의 혼합물을 건조시킬 수 있다.
예를 들어, 단계 720에서 바인더와 고체 입자를 혼합하는 단계는 바인더를 물방울 형태로 고체 입자에 분사하는 단계를 포함할 수 있다. 혼합된 바인더와 고체 입자는 단계 730에서 건조되면서 점 접착을 형성할 수 있다.
다른 예로, 건조시킨다는 것은 바인더와 고체 입자 간의 점 접착이 단단히 형성되도록 충분한 시간을 주거나, 필요에 따라 열을 가하는 단계를 포함하는 것을 의미할 수 있다.
에어로졸 생성 물질을 제조하는 장치는 바인더와 고체 입자 간의 점 접착을 단단하게 형성할 수 있다. 점 접착에 의해 고체 입자 사이에는 기공이 형성될 수 있다. 점 접착은 선 접착보다 기공률이 높을 수 있어, 에어로졸 생성 전구체의 흡인 저항이 더 낮아지는 이점이 있을 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 에어로졸을 생성하는 고체 입자 및 상기 고체 입자들 사이에 기공이 형성되도록 상기 고체 입자의 표면에 접착되어 상기 고체 입자를 지지하는 바인더를 포함하는 결합체; 및
    외부로부터 열을 공급받아 상기 고체 입자에 열을 전달하도록 상기 결합체의 내부를 관통하며 상기 결합체의 일단에서 타단까지 연장되는 열전달층;을 포함하는 에어로졸 생성 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조체의 흡인 저항은 50mmH2O/30mm 이하인 에어로졸 생성 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 풀루란(pullulan) 및 전분(starch) 중 적어도 하나를 포함하는 에어로졸 생성 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전달층은 활성탄, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene), 열 전도도가 0.1W/mK 이상인 고분자 물질(polymer substrate) 및 열전도도가 10.0W/mK 이상인 금속 물질 중 적어도 하나를 포함하는 에어로졸 생성 구조체.
  5. 형틀의 내부를 관통하도록 열전달층을 배치하는 단계;
    상기 열전달층의 외부의 공간에, 에어로졸을 생성하는 고체 입자를 배치하는 단계;
    상기 고체 입자들 사이에 기공이 형성되도록 상기 고체 입자의 표면에 바인더를 접착시키기 위하여 상기 고체 입자에 상기 바인더를 혼합하는 단계; 및
    상기 고체 입자와 상기 바인더의 혼합물을 건조하는 단계;를 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구조체의 흡인 저항은 50mmH2O/30mm 이하인 에어로졸 생성 구조체의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose), 풀루란(pullulan) 및 전분(starch) 중 적어도 하나를 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전달층은 활성탄, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene), 열 전도도가 0.1W/mK 이상인 고분자 물질(polymer substrate) 및 열전도도가 10.0W/mK 이상인 금속 물질 중 적어도 하나를 포함하는 에어로졸 생성 구조체의 제조 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 고체 입자에 상기 바인더를 혼합하는 단계는,
    상기 고체 입자의 100 중량부를 기준으로, 10 내지 35 중량부의 상기 바인더를 상기 고체 입자에 혼합하는 에어로졸 생성 구조체의 제조 방법.
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