WO2023121024A1 - 흡연 물품용 가연성 열원의 성형 방법, 상기 방법으로 제조된 가연성 열원 및 이를 포함하는 흡연 물품 - Google Patents

흡연 물품용 가연성 열원의 성형 방법, 상기 방법으로 제조된 가연성 열원 및 이를 포함하는 흡연 물품 Download PDF

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combustible heat
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    • C10L2290/32Molding or moulds

Definitions

  • the present invention relates to a method for shaping a combustible heat source for a smoking article, a combustible heat source made by the method, and a smoking article comprising the same.
  • a number of smoking articles have recently been proposed in which smoking articles are heated rather than combusted. Unlike conventional smoking articles, these non-combustion smoking articles are used by sucking an aerosol generated by heating a smoking article medium without burning the smoking article medium. As one of these types of heated smoking articles, there is a smoking article product to which a carbon heat source is applied.
  • a smoking article to which the carbon heat source is applied generates an aerosol by heat transfer from the carbon heat source to a smoking article medium located downstream of the carbon heat source.
  • a smoking article to which a carbon heat source is applied has a smoking form similar to that of a traditional smoking article, unlike general heated electronic smoking articles using a dedicated device, so that consumers' smoking convenience and satisfaction can be improved.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 2020-0030364
  • the present invention is a method for forming a combustible heat source
  • Preparing a combustible heat source composition including carbon powder, an organic binder, and an ignition accelerator (S1);
  • the step S3 is performed at a pressure of PO .
  • the P o provides a method for molding a combustible heat source, characterized in that 1.5 to 2 times the strength of compression P w when water is treated.
  • the heat source may have a diameter of 7 to 8 mm and a length of 10 to 12 nm.
  • the intensity of compression of the step S3, P o may be an intensity of 0.5 to 10 MPa.
  • the P o may be 1.5 to 3 MPa.
  • the P w may be 0.5 to 1.5 MPa.
  • the oil may be treated in an amount of 0.8 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the combustible heat source composition.
  • the heat source is ignited within 30 seconds, and combustion may continue for 140 seconds or more.
  • the present invention provides a combustible heat source formed by the above method.
  • the present invention provides a smoking article comprising the combustible heat source.
  • the present invention provides an optimal molding method for compression molding in a combination form in which oil/moisture is applied.
  • the heat source molded by the method of the present invention has superior surface roughness compared to conventional heat sources, and accordingly, combustion It is characterized by excellent durability.
  • FIG. 1 is a view showing the external appearance of a combustible heat source according to the oil content of the present invention.
  • Figure 2 is a view showing the results of confirming that the surface is improved by the pressure adjustment of the present invention.
  • combustible carbon heat sources are mainly manufactured by compression molding. It can be manufactured using only powder using the powder molding metallurgy method, but since the internal density of the combustion body may be excessively large, it may affect the combustion continuity, so it is preferable to perform compression molding in the form of oil / moisture applied mixture. Accordingly, in the present invention, a method for forming a combustible heat source according to oil/moisture and mixing pressure is proposed.
  • the present invention is a method for forming a combustible heat source
  • Preparing a combustible heat source composition including carbon powder, an organic binder, and an ignition accelerator (S1);
  • the step S3 is performed at a pressure of PO .
  • the compression strength Po is 1.5 to 2 times the compression strength Pw when water is treated.
  • the present invention can provide a combustible heat source molded by the above method and a smoking article comprising the heat source.
  • Step S1 of the present invention is a step of preparing a combustible heat source composition.
  • the combustible heat source composition may include carbon powder, an organic binder, and an ignition accelerator.
  • the heat source composition may further include moisture (water). By including moisture in the heat source composition, it can serve as a binder during compression.
  • the water may be included in an amount of 1 to 1.2% based on the solid content.
  • Step S2 of the present invention is a step of treating glycerin or propylene glycol as an oil component in order to optimize the internal density of the combustible heat source.
  • glycerin or propylene glycol having better combustion sustainability may be used.
  • the oil may increase the ignition property when heated so that the combustion is better performed.
  • Step S3 of the present invention is a step of compressing the composition and finally molding it in the form of a heat source.
  • the surface roughness of the heat source is greatly improved when a stronger pressing pressure is applied when processing oil compared to when processing water.
  • the strength of compression in step S2 was defined as P o
  • the strength of compression when water was treated was defined as P w . That is, P o , which is the strength of compression in step S3 of the present invention, may have a value 1.5 to 2 times greater than P w , which is the strength of compression when water is treated. For example, if the pressure when water is treated is 1.2 MPa, the pressure when oil is treated may be 2.0 MPa.
  • the P o may be 0.5 to 10 MPa, and P w may be 0.5 to 1.5 MPa.
  • P o may be 1.5 to 3.0 MPa to produce a heat source having a diameter of 7 to 8 mm and a length of 10 to 12 nm.
  • the heat source may be ignited within 30 seconds, and combustion may last for 140 seconds or longer.
  • the size of the heat source is 7 to 8 mm in diameter and 10 to 12 nm in length, and the present invention proposes a preferred method of forming the heat source having the diameter and length.
  • a heat source having a size within the above range has a size suitable for use as a combustible heat source applied smoking article.
  • the oil may be treated in an amount of 0.8 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the combustible heat source composition. More preferably, it has excellent surface roughness and formability when treated with 1 to 1.5 parts by weight.
  • the present invention can provide a combustible heat source manufactured by the above method.
  • Combustible heat sources for use in smoking articles according to the present invention have a carbon content of at least about 50%.
  • a combustible heat source in smoking articles according to the present invention may have at least about 60 dry weight of the combustible heat source, or at least about 70 dry weight, or at least about 80 dry weight of the combustible carbon-based heat source.
  • one or more binders may be combined with the heat source.
  • the at least one binder is an organic binder.
  • suitable organic binders include, but are not limited to, gums (eg guar gum), modified cellulose and cellulose derivatives (eg methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose and hydroxypropyl methylcellulose). Contains flour, starch, sugar, vegetable oil and combinations thereof.
  • a combustible heat source for use in smoking articles according to the present invention may include one or more additives to enhance the properties of the combustible heat source.
  • Suitable additives include additives that promote consolidation of the combustible heat source (eg, sintering aids), additives that promote ignition of the combustible heat source (eg, perchlorates, chlorates, nitrates, peroxides, permanganates, zirconium and oxidizing agents, such as combinations thereof), additives that promote combustion of the combustible heat source (e.g., potassium and potassium salts, such as potassium citrate), and additives that promote decomposition of one or more gases produced by combustion of the combustible heat source (eg, potassium citrate).
  • catalysts such as CuO, Fe2O3 and Al2O3).
  • the combustible heat source may further include an ignition aid.
  • ignition aid is used to denote a substance that releases one or both of energy and oxygen during ignition of a combustible heat source, wherein one of the energy and oxygen by the substance or both, the rate of release is not limited by ambient oxygen diffusion. That is, the rate of release of either or both energy and oxygen by a material during ignition of a combustible heat source is largely independent of the rate at which ambient oxygen can reach the material.
  • the term 'ignition aid' is also used to denote an elemental metal that releases energy during ignition of a combustible heat source, wherein the ignition temperature of the elemental metal is less than about 500°C and elemental The heat of combustion of metal is at least about 5 kJ/g.
  • the ignition aids are alkali metal salts of carboxylic acids (alkali metal citrate salt, alkali metal acetate salt and alkali metal succinate salt), which are believed to modify carbon combustion. etc.), an alkali metal halide salt (alkali metal chloride salt, etc.), an alkali metal carbonate salt, or an alkali metal phosphate salt.
  • oxidizing agents include, but are not limited to, nitrates such as, for example, potassium nitrate, calcium nitrate, strontium nitrate, sodium nitrate, barium nitrate, lithium nitrate, aluminum nitrate and iron nitrate; nitrite; other organic and inorganic nitro compounds; chlorates such as, for example, sodium chlorate and potassium chlorate; perchlorates such as, for example, sodium perchlorate; chlorite; bromate salts such as, for example, sodium bromate and potassium bromate; perbromate; bromite; borates such as, for example, sodium borate and potassium borate; ferrates such as, for example, barium ferrate; ferrite; manganates such as, for example, potassium manganate; permanganates such as, for example, potassium permanganate; organic peroxides such as, for example, benzoyl peroxide and acetone peroxide; inorganic peroxides such as, for, for
  • the decomposition of nitrates contained in the combustible heat source to aid ignition allows nitrogen oxides to be formed.
  • Including a combustible heat source in a smoking article according to the present invention advantageously substantially prevents or inhibits decomposition and reaction products from entering the air drawn through the smoking article according to the present invention during its use.
  • Combustible carbonaceous heat sources for use in smoking articles according to the present invention may be prepared as described in the prior art known to those skilled in the art.
  • a combustible carbonaceous heat source for use in smoking articles according to the present invention preferably comprises mixing one or more carbonaceous materials with one or more binders and other additives, if included, and preforming the mixture into the desired shape.
  • the mixture of one or more carbon-containing materials, one or more binders, and optional other additives can be formed into the desired shape using any suitable known ceramic forming methods, such as, for example, slip casting, extrusion, injection molding, and mold pressing. may be pre-formed.
  • the mixture is pre-formed into a desired shape by pressing or extruding or a combination thereof.
  • the mixture of one or more carbon-containing materials, one or more binders and other additives is pre-formed into an elongate rod.
  • the mixture of one or more carbon-containing materials, one or more binders and other additives may be pre-formed into other desired shapes.
  • the combustible heat source may preferably have a porosity between about 20% and about 80%, more preferably between about 20% and 60%. More preferably, the combustible heat source may have a porosity of between about 50% and about 70%, as measured, for example, by mercury porosimetry or helium pycnometry. The required porosity may be easily achieved during the method of manufacturing the heat source using conventional methods and techniques.
  • combustible heat sources for use in smoking articles according to the present invention have an apparent density between about 0.6 g/cm3 and about 1 g/cm3.
  • the combustible heat source has a mass between about 300 mg and about 500 mg, more preferably between about 400 mg and about 450 mg.
  • the combustible heat source has a length between about 7 mm and about 17 mm, more preferably between about 7 mm and about 15 mm, and most preferably between about 7 mm and about 13 mm.
  • the combustible heat source has a diameter between about 5 mm and about 9 mm, more preferably between about 7 mm and about 8 mm.
  • the combustible heat source has a substantially uniform diameter.
  • the combustible heat source may alternatively be tapered so that the diameter of the rear portion of the combustible heat source is greater than the diameter of its front portion.
  • the rear portion of the combustible heat source has a transverse cross-sectional area of at least about 60% of the transverse cross-sectional area of the smoking article.
  • the combustible heat source is substantially cylindrical.
  • the combustible heat source may be, for example, a cylinder or tapered cylinder of substantially circular cross-section or a cylinder or tapered cylinder of substantially elliptical cross-section.
  • the combustible heat source may be used in a combustible heat source applied smoking article.
  • the "smoking article” means any smokeable product or smoking experience, whether based on tobacco, tobacco derivatives, expanded tobacco, reconstituted tobacco, or tobacco substitutes. It can mean any product that can.
  • the smoking article may mean a smokeable article capable of generating an aerosol, such as a cigarette, cigar, or cigarillo.
  • the smoking article may include a combustible heat source, a medium portion, a thermally conductive wrapper and cigarette paper, a cooling portion, a filter portion, etc. composed of the composition, comprising a combustible heat source; medium unit; cooling unit; And the filter unit may be arranged in order based on the longitudinal direction, but the order can be freely changed except for the case where the combustible heat source is located upstream. In addition to this, additional configurations may be further included or one or more of the above configurations may be omitted.
  • the smoking article may have a diameter of, for example, 4 mm to 10 mm, and a circumference of 14 mm to 29 mm. Also, the length may be 45 mm to 100 mm.
  • the media portion may include, for example, at least one of cut cut sheath, planar cut sheath, smoking article leaf, puffed smoking article, and nicotine extract.
  • the medium part may contain a nicotine component.
  • an aerosol generating material may be further included. Aerosol-generating substances include polyhydric alcohols, esters of polyhydric alcohols such as glycerol mono-, di- or triacetate, and mono-, di- or esters of polyhydric alcohols such as dimethyl dodecanedioate and dimethyl tetradecanedioate. It may be an aliphatic ester of a polycarboxylic acid.
  • the medium part may include planar cut grass soaked in glycerin.
  • this is an example and the present invention is not necessarily limited to the above bar.
  • the medium portion may have a length between about 5 mm and about 20 mm, more preferably between about 8 mm and about 12 mm.
  • the media portion is surrounded by a paper or other wrapper and may be in the form of a plug or portion containing a material capable of releasing volatile compounds in response to heating. As described above, when the medium part is in the form of a plug or part, the entire plug or part including any wrapper is considered to be the medium part.
  • the cooling unit may include a cooling material.
  • the cooling unit includes a tubular hollow body with an open end, and may cool airflow passing through the heat source and the medium unit.
  • the cooling unit may be made of a polymer material or a biodegradable polymer material and may have a cooling function.
  • the cooling unit may be paper, cardboard, plastic, such as cellulose acetate, ceramic, and combinations thereof.
  • the cooling section may comprise a corrugated sheet of material selected from the group consisting of metal foil, polymeric material, and substantially non-porous paper or cardboard.
  • the aerosol cooling element is polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polylactic acid (PLA), cellulose acetate (CA), and aluminum. It may also include a corrugated sheet of material selected from the group consisting of foils.
  • the cooling unit may have a length of between 5 mm and about 30 mm, more preferably between about 8 mm and about 25 mm, but the length may be freely adjusted in consideration of the temperature of heat generated from a heatable heat source.
  • the filter unit includes a filter material, and the shape of the filter unit is not limited.
  • the filter unit may be a cylindrical rod or a tube rod having a hollow inside. Alternatively, it may be a recess type rod. If the filter unit is composed of a plurality of segments, at least one of the plurality of segments may be manufactured in a different shape.
  • the filter unit may include, but is not limited to, a fibrous, filament, or filter tow including at least one of polymer, paper, cellulose acetate, activated carbon, and carbon.
  • the filter unit for example, may have a length of 5 to 20 mm.
  • a tipping paper in contact with the mouth surrounding the filter material may be further included.
  • the tipping paper may have one or more perforations.
  • the filter unit may be manufactured to generate flavor.
  • the flavoring liquid may be sprayed onto the filter material, and a separate fiber coated with the flavoring liquid may be inserted into the filter unit.
  • the cooling unit and the filter unit may contain an aerosol modifier.
  • one or more of the cooling section, filter section, and tipping paper of smoking articles according to the present invention may comprise one or more aerosol modifiers.
  • Suitable aerosol modifiers include, but are not limited to, flavoring agents; Contains a chemesthetic agent.
  • the flavoring agent is used to describe any substance that, when used, imparts one or both taste or aroma to aerosols generated by tobacco materials and aerosol-generating substances in smoking articles.
  • the cigarette paper is composed of cellulose fibers obtained from wood, flax, or other materials, and may be wrapped around a medium part, wrapped around the entire smoking article including the medium part, or wrapped around a part except for a filter part.
  • the base paper of the cigarette paper may have a thickness of about 30 ⁇ m to about 100 ⁇ m, and a basis weight of the base paper may be about 15 g/m 2 to about 80 g/m 2 .
  • Smoking articles according to the present invention may also contain downstream one or more aerosol modifiers that are both flavoring agents and sensory agents.
  • one or more of the cooling portion and filter portion of smoking articles according to the present invention may include menthol or another flavoring agent that provides a cooling object sensory effect.
  • the smoking article including the combustible heat source may include a thermally conductive wrapper surrounding the combustible heat source and the medium unit.
  • the thermally conductive wrapper may completely cover the heat source and the medium unit, may partially cover the heat source and the medium unit, or may entirely cover a part of the heat source and the medium unit.
  • the thermally conductive wrapper transfers heat generated from a combustible heat source to the tobacco material, and the wrapper includes a metal foil wrapper such as an aluminum foil wrapper, a steel wrapper, an iron foil wrapper, and a copper foil wrapper; And it may be a metal alloy foil wrapper, and is not limited to the above material as long as it is a material capable of efficiently transferring heat.
  • a metal barrier may be formed between the heatable heat source and the medium portion.
  • the metal barrier can prevent the combustible heat source unit from directly contacting the medium unit, and can prevent some of components generated in the combustible heat source unit from moving to the medium unit.
  • the thickness of the barrier can be appropriately adjusted to obtain good smoking performance.
  • the barrier may have a thickness between about 10 microns and about 500 microns.
  • the barrier may include one or more metallic materials that are substantially thermally stable and non-combustible at the temperatures obtained by the combustible heat source upon ignition and combustion. Suitable materials are known in the art and include, but are not limited to, aluminum, copper, stainless steel, and combinations thereof.
  • a combustible heat source composition including charcoal and an excipient was prepared.
  • the heat source was made in the form of a cylinder with a diameter of 7 mm and a height of about 11 mm.
  • Materials for producing a heat source were prepared according to the mixing ratio and then mixed using an atmospheric pressure mixer (ARE-310 from THINKY). When mixing, each material was mixed at 1500 RPM for 1 minute each time it was added.
  • the mixed powder was mixed at 1500 RPM for 5 minutes by adding an appropriate amount of moisture or oil in parts by weight shown in Table 1.
  • the mixed sample was divided into about 0.6 g and compressed through a press to form a cylinder shape.
  • the pressure for compression was the conditions presented in Table 1. In particular, in the case of Examples 2, 3, 5, and 6 in which oil was added, compression was performed at a higher pressure than when water was added.
  • the compressed sample was dried at 80° C. for 30 minutes in a drying oven.
  • Example 2 As shown in FIG. 2, it was confirmed that the surface roughness of Example 2 to which a pressure of 2 MPa was applied was greatly improved compared to Comparative Example 8 to which a pressure of 1.2 MPa was applied.
  • the prepared heat source was ignited and then burned, and the observation results are shown in Table 3 below.
  • Comparative Examples 7 and 8 in which the pressure was applied as small as 1.2 MPa were quickly ignited, but the surface was also cracked and smoke generation was severe.

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Abstract

본 발명은 가연성 열원의 성형 방법에 관한 것으로, 탄소 분말, 유기바인더, 및 발화촉진제를 포함하는 가연성 열원 조성물을 준비하는 단계(S1); 상기 가연성 열원 조성물에 글리세린 또는 프로필렌글리콜을 처리하는 단계(S2); 및 상기 처리 후, 조성물을 압착하여 성형하는 단계(S3)를 포함하고, 상기 S3 단계의 압착은 0.5 내지 10 MPa의 세기로 수행되는 것인, 가연성 열원의 성형 방법을 제공한다.

Description

흡연 물품용 가연성 열원의 성형 방법, 상기 방법으로 제조된 가연성 열원 및 이를 포함하는 흡연 물품
본 발명은 흡연 물품용 가연성 열원의 성형 방법, 상기 방법으로 제조된 가연성 열원 및 이를 포함하는 흡연 물품에 관한 것이다.
최근 흡연 물품은 연소되기보다는 가열되는 다수의 흡연 물품이 제안되고 있다. 이러한 비 연소식 흡연 물품은 종래의 흡연물품과 다르게 흡연 물품 매질을 연소시키지 않고 흡연 물품 매질을 가열함으로써 발생한 에어로졸을 흡인하여 사용된다. 이러한 가열식 흡연 물품의 유형 중 하나로, 탄소 열원이 적용된 흡연 물품 제품이 있다.
상기 탄소 열원이 적용된 흡연 물품은 탄소 열원으로부터 이 탄소 열원의 하류에 위치하는 흡연 물품 매질로의 열 전달에 의해서 에어로졸이 발생된다.
탄소 열원이 적용된 흡연 물품 제품은, 일반적인 가열식 전자 흡연 물품이 전용 디바이스를 사용하는 것과는 다르게 전통형 흡연 물품과 유사한 흡연 형태를 가지고 있어 소비자의 흡연 편이성 및 만족도 향상을 기대할 수 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 1) 국내공개특허 제2020-0030364호
본 발명의 목적은 연소지속성이 우수한 가연성 열원의 성형 방법과, 상기 가연성 열원 및 상기 열원을 포함하는 흡연 물품을 제공하는데 있다.
본 발명은 가연성 열원의 성형 방법으로,
탄소 분말, 유기바인더, 및 발화촉진제를 포함하는 가연성 열원 조성물을 준비하는 단계(S1);
상기 가연성 열원 조성물에 글리세린 또는 프로필렌글리콜을 처리하는 단계(S2); 및
상기 처리 후, 조성물을 압착하여 성형하는 단계(S3)를 포함하고,
상기 S3 단계는 PO의 압력으로 수행되는 것으로,
상기 Po는, 수분이 처리되는 경우의 압착의 세기 Pw의 1.5 내지 2배인 것을 특징으로 하는, 가연성 열원의 성형 방법을 제공한다.
본 발명의 일구현예로, 상기 열원은, 직경이 7 내지 8 mm이고, 길이가 10 내지 12 nm일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 S3 단계의 압착의 세기인 Po는 0.5 내지 10 MPa의 세기일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 Po는 1.5 내지 3 MPa일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 Pw는 0.5 내지 1.5 MPa일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 유분은, 가연성 열원 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여 0.8 내지 2 중량부로 처리될 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 열원은, 30초 이내에 착화되고, 연소가 140초 이상 지속될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 성형된, 가연성 열원을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 상기 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품을 제공한다.
종래 가연성 열원은 압축성형방식으로 제조되어, 연소체 내부 밀도가 과하게 증가하여 연소 지속성에 영향을 주는 한계가 있었다. 이에 본 발명은, 유/수분이 적용된 배합형태로 압축성형 하는 최적의 성형 방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 방법에 의해 성형된 열원은 종래 열원과 비교하여 표면의 거칠기가 우수하며, 이에 따라 연소 지속성이 우수한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 유분 함량에 따른 가연성 열원의 외형을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 압력 조정에 의해 표면이 개선된 것을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
가열식 전자흡연 물품에 대한 수요가 증가하고 있다. 대부분의 가열식 전자 흡연 물품은 [디바이스+전용스틱] 구조로 디바이스를 구비하는 바, 새로운 형태의 흡연 물품으로서 탄소 기반의 열원을 흡연 물품 선단에 적용하여 일반 흡연 물품과 유사한 흡연 형태를 가지는 제품이 개발되고 있다. 이에 본 발명은 일반 흡연 물품과 유사한 흡연 형태(착화, 흡연시작시점)를 가질 수 있는 가연성 열원을 개발하고자 하였다.
기존의 가연성 탄소 열원은 주로 압축성형방식으로 제조되었다. 분말성형야금방식을 활용하여 분말만을 활용하여 제작할 수 있으나, 연소체 내부 밀도가 과다하게 커질 수 있으므로, 연소지속성에 영향을 줄 수 있어 유/수분이 적용된 배합형태로 압축성형을 하는 것이 바람직하다. 이에, 본 발명에서는 유/수분과 배합 압력에 따른 가연성 열원의 성형 방법을 제시하고자 한다.
이에 본 발명은 가연성 열원의 성형 방법으로,
탄소 분말, 유기바인더, 및 발화촉진제를 포함하는 가연성 열원 조성물을 준비하는 단계(S1);
상기 가연성 열원 조성물에 글리세린 또는 프로필렌글리콜을 처리하는 단계(S2); 및
상기 처리 후, 조성물을 압착하여 성형하는 단계(S3)를 포함하고,
상기 S3 단계는 PO의 압력으로 수행되는 것으로,
상기 압착의 세기 Po는, 수분이 처리되는 경우의 압착의 세기 Pw의 1.5 내지 2배인 것을 특징으로 하는, 가연성 열원의 성형 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 성형된 가연성 열원과, 상기 열원을 포함하는 흡연 물품을 제공할 수 있다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 S1 단계는, 가연성 열원 조성물을 준비하는 단계이다. 상기 가연성 열원 조성물은 탄소 분말, 유기바인더, 및 발화촉진제를 포함할 수 있다. 또한 상기 열원 조성물에는, 수분(물)을 더 포함될 수 있다. 상기 열원 조성물에 수분이 포함됨으로써, 압착시 바인더로서 역할을 할 수 있다. 상기 물은 고형분 대비 1 내지 1.2%로 포함될 수 있다.
본 발명의 S2 단계는, 가연성 열원 내부의 내부 밀도를 최적화하기 위해, 유분으로서 글리세린 또는 프로필렌글리콜을 처리하는 단계이다. 바람직하게는 보다 우수한 연소지속성을 갖는 프로필렌글리콜이 사용될 수 있다. 상기 유분은 가열시 착화성을 증가시켜 연소가 더 잘 이행되도록 할 수 있다.
본 발명의 S3 단계는, 조성물을 압착하여 최종적으로 열원의 형태로 성형하는 단계이다.
본 발명은 수분을 처리할 때와 비교하여, 유분을 처리할 때 보다 강한 압착 압력을 가할 때, 열원의 표면 거칠기가 크게 개선되는 것을 확인하였다.
이에, S2 단계에서 압착의 세기를 Po이라고 정의하고, 수분이 처리되는 경우의 압착의 세기를 Pw라고 정의하였다. 즉 본 발명의 S3 단계의 압착의 세기인 Po는, 수분을 처리하는 경우의 압착의 세기인 Pw와 비교하여 1.5 내지 2배의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 수분이 처리될 때의 압력이 1.2 MPa라면, 유분이 처리될 때의 압력은 2.0 MPa일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예로서, 상기 Po는 0.5 내지 10 MPa 일 수 있고, Pw는, 0.5 내지 1.5 MPa일 수 있다. 바람직하게는, 직경이 7 내지 8 mm이고, 길이가 10 내지 12 nm인 열원을 제조하기 위해 Po는 1.5 내지 3.0 MPa 일 수 있다.
상기 열원은, 30초 이내에 착화되고, 연소가 140초 이상 지속되는 것일 수 있다. 본 발명에서 상기 열원의 크기는, 직경이 7 내지 8 mm이고, 길이가 10 내지 12 nm인 것으로, 본 발명은 상기 직경 및 길이를 갖는 열원의 바람직한 성형 방법을 제시하는 것이다. 상기 범위의 크기를 갖는 열원은, 가연성 열원 적용 흡연 물품으로 활용되기에 적합한 크기를 갖는 것이다.
본 발명의 또다른 구현예로서, 상기 유분은, 가연성 열원 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여 0.8 내지 2 중량부로 처리되는 것일 수 있다. 보다 바람직하게는, 1 내지 1.5 중량부로 처리될 때, 우수한 표면 거칠기 및 성형성을 갖는다.
이에, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된, 가연성 열원을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성 열원은 적어도 약 50%의 탄소 함량을 갖는다. 예를 들면, 본 발명에 따른 흡연 물품에서 가연성 열원은 가연성 열원의 적어도 약 60 건조 중량%, 또는 적어도 약 70 건조 중량%, 또는 적어도 약 80 건조 중량%의 가연성의 탄소계 열원을 가질 수도 있다.
본 발명의 일실시예로서, 상기 열원에는 하나 이상의 바인더가 조합될 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 바인더는 유기 바인더이다. 알려진 적합한 유기 바인더는 이에 한정되지는 않지만, 검(예를 들면, 구아 검), 개질된 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체(예를 들면, 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스) 가루(flour), 전분, 설탕, 식물성 오일 및 그들의 조합을 포함하고 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성 열원은 이 가연성 열원의 특성을 향상시키기 위해서 하나 이상의 첨가제를 포함할 수도 있다. 적합한 첨가제는 가연성 열원의 고화(consolidation)를 촉진하는 첨가제(예를 들면, 소결보조제), 가연성 열원의 발화를 촉진하는 첨가제(예를 들면, 과염소산염, 염소산염, 질산염, 과산화물, 과망간산염, 지르코늄 및 그들의 조합과 같은 산화제), 가연성 열원의 연소를 촉진하는 첨가제(예를 들면, 구연산칼륨과 같은, 칼륨 및 칼륨염), 및 가연성 열원의 연소에 의해 생성된 하나 이상의 가스의 분해를 촉진하는 첨가제(예를 들면, CuO, Fe2O3 및 Al2O3과 같은 촉매)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
또한, 상기 가연성 열원은 발화보조제를 더 포함할 수도 있다. 본 발명에서 사용되는 바와 같이, 용어 '발화 보조제(ignition aid)'는 가연성 열원의 발화 동안에 에너지와 산소 중 하나 또는 양쪽 모두를 방출하는 물질을 나타내는 데에 사용되고, 여기서 물질에 의한 에너지와 산소 중 하나 또는 양쪽 모두의 방출 속도는 주위 산소 확산에 제한받지 않는다. 즉, 가연성 열원의발화 동안에 물질에 의한 에너지와 산소 중 하나 또는 양쪽 모두의 방출 속도는 주위 산소가 물질에 도달할 수있는 속도에 거의 독립적이다. 본 발명에서 사용되는 바와 같이, 용어 '발화 보조제'는 가연성 열원의 발화 동안에 에너지를 방출하는 원소 금속(elemental metal)을 나타내는 데에 또한 사용되고, 여기서 원소 금속의발화 온도는 약 500℃보다 낮고, 원소 금속의 연소 열은 적어도 약 5kJ/g이다. 상기 발화 보조제는, 탄소 연소를 개질시킨다고 여겨지는, 카르복실산의 알칼리 금속염(알칼리 금속 구연산염(alkali metal citrate salt), 알칼리 금속 초산염(alkali metal acetate salt) 및 알칼리 금속 호박산염(alkali metal succinate salt) 등), 알칼리 금속 할라이드염(alkali metal halide salt)(알칼리 금속 염화염(alkali metal chloride salt) 등), 알칼리 금속 탄산염(alkali metal carbonate salt) 또는 알칼리 금속 인산염(alkali metal phosphate salt)일 수 있다.
적합한 산화제의 예로는, 이에 한정되지는 않지만, 예를 들어 질산칼륨, 질산칼슘, 질산스트론튬, 질산나트륨,질산바륨, 질산리듐, 질산알루미늄 및 질산철과 같은 질산염; 아질산염; 다른 유기 및 무기 니트로 화합물; 예를 들어 염소산나트륨 및 염소산칼륨과 같은 염소산염; 예를 들어 과염소산나트륨과 같은 과염소산염; 아염소산염; 예를 들어 브롬산나트륨 및 브롬산칼륨과 같은 브롬산염; 과브롬산염; 아브롬산염; 예를 들어 붕산나트륨및 붕산칼륨과 같은 붕산염; 예를 들어 철산바륨과 같은 철산염; 아철산염; 예를 들어 망간산칼륨과 같은 망간산염; 예를 들어 과망간산칼륨과 같은 과망간산염; 예를 들어 과산화벤졸 및 과산화아세톤과 같은 유기 과산화물; 예를 들어 과산화수소, 과산화스트론튬, 과산화마그네슘, 과산화칼슘, 과산화바륨, 과산화아연 및 과산화리튬과 같은 무기 과산화물; 예를 들어 초산화칼륨 및 초산화나트륨과 같은 초산화물; 요오드산염; 과옥소산염;아요오드산염(iodite); 황산염; 아황산염(sulfite); 기타 설폭사이드(sulfoxide); 인산염; 과인산염(phospinate); 아인산염(phosphite); 및 포스파니트(phosphanite)를 포함하고 있다.
유리하게는 가연성 열원의 발화 및 연소 성능을 개선하지만, 발화 및 연소 첨가제를 포함하여 흡연 물품 사용 동안에 원치 않는 분해 및 반응 산물을 생성할 수 있다. 예를 들면, 발화를 보조하기 위해 가연성 열원에 포함된 질산염이 분해됨으로써 질소 산화물이 형성될 수 있게 한다. 가연성 열원을 본 발명에 따른 흡연 물품에 포함하는 것은 유리하게는 그것의 사용 동안에 분해 및 반응 산물이 본 발명에 따른 흡연 물품을 통해 흡인된 공기로 들어오는 것을 실질적으로 방지하거나 억제한다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성의 탄소질 열원은 본 기술분야의 숙련자에게 공지되어 있는 종래기술에서 설명된 바와 같이 제조될 수도 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성의 탄소질 열원은, 바람직하게는 하나 이상의 탄소 함유 물질을 하나 이상의 바인더 및 다른 첨가제(포함되는 경우)와 혼합하고, 이 혼합물을 원하는 형상으로 사전에 형성함으로써 형성된다. 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 바인더 및 선택적인 다른 첨가제의 혼합물은, 예를 들면 슬립 주조(slip casting), 압출, 사출 성형 및 금형 압축과 같은 임의의 적합한 공지의 세라믹 형성 방법들을 사용하여 원하는 형상으로 사전에 형성될 수도 있다. 소정의 바람직한 구현예들에서, 그 혼합물은 가압 또는 압출 또는 이들의 조합에 의해 원하는 형상으로 사전에 형성된다.
바람직하게는, 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 바인더 및 다른 첨가제의 혼합물이 세장형 로드(elongate rod)로 사전에 형성된다. 그러나, 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 바인더 및 다른 첨가제의 혼합물이 다른 원하는 형상으로 사전에 형성될 수도 있음이 이해될 것이다.
본 발명의 일실시예로서, 가연성 열원은 바람직하게는 약 20%와 약 80% 사이, 보다 바람직하게는 약 20%와 60% 사이의 다공성을 가질 수 있다. 더 바람직하게는, 가연성 열원은 예를 들면, 수은 다공성 측정법(mercury porosimetry) 또는 헬륨 비중 측정법(helium pycnometry)에 의해 측정했을 때 약 50%와 약 70% 사이의 다공성을 가질 수 있다. 요구되는 다공성은 통상적인 방법들 및 기술을 사용하여 상기 열원의 제조방법을 수행하는 동안 용이하게 달성될 수도 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성 열원은 약 0.6 g/cm3과 약 1 g/cm3사이의 겉보기 밀도(apparent density)를 갖는다.
바람직하게는, 가연성 열원은 약 300mg과 약 500mg 사이, 보다 바람직하게는 약 400mg과 약 450mg 사이의 질량을 갖는다.
바람직하게는 가연성 열원은 약 7mm와 약 17mm 사이, 보다 바람직하게는 약 7mm와 약 15mm 사이, 가장 바람직하게는 약 7mm와 약 13mm 사이의 길이를 갖는다.
바람직하게는, 가연성 열원은 약 5mm와 약 9mm 사이, 보다 바람직하게는 약 7mm와 약 8mm 사이의 직경을 갖는다.
바람직하게는, 가연성 열원은 실질적으로 균일한 직경을 갖는다. 그러나, 가연성 열원은 대안적으로 테이퍼(taper)되어서 가연성 열원의 후방부의 직경이 그의 전방부의 직경 보다 크게 된다. 그러한 구현예들에서, 상기 가연성 열원의 후방부는 흡연 물품의 가로방향 단면적의 적어도 약 60%의 가로방향 단면적을 가진다.
가연성 열원은 실질적으로 원통형인 것이 특히 바람직하다. 가연성 열원은, 예를 들면 실질적으로 원형 단면의 원통형 또는 테이퍼된 원통형이거나 실질적으로 타원형 단면의 원통형 또는 테이퍼된 원통형일 수도 있다.
이에 상기 가연성 열원은, 가연성 열원 적용 흡연 물품에 사용될 수 있는 것이다.
상기 "흡연 물품" (smoking article)이란, 담배, 담배 파생물, 팽화처리 담배(expanded tobacco), 재생 담배(reconstituted tobacco), 또는 담배 대용물에 기반하느냐에 상관없이 흡연 가능한 임의의 제품 또는 흡연 체험을 제공할 수 있는 임의의 제품을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 흡연 물품은 궐련, 엽궐련(cigar), 작은 엽궐련(cigarillo) 등 같은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 흡연 가능 물품을 의미할 수 있다.
상기 흡연 물품은 상기 조성물로 구성된 가연성 열원, 매질부, 열전도성 래퍼 및 궐련지, 냉각부, 필터부, 등을 포함할 수 있으며, 가연성 열원; 매질부; 냉각부; 및 필터부가 길이 방향을 기준으로 순서대로 정렬되는 것일 수 있으나, 가연성 열원이 상류측에 위치하는 것을 제외하고 상기 순서는 자유롭게 변경이 가능하다. 이 외에도 추가의 구성을 더 포함하거나 상술한 구성 중 하나 이상이 생략될 수 있다. 상기 흡연 물품의 직경은, 예시로서 4 mm 내지 10 mm이고, 둘레는 14 mm 내지 29 mm일 수 있다. 또한, 길이는 45 mm 내지 100 mm일 수 있다.
상기 매질부는, 예를 들어, 절단된 각초, 판상엽 각초, 흡연 물품잎, 팽화 흡연 물품, 및 니코틴 추출물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 매질부는 니코틴(nicotine) 성분을 포함할 수 있다. 상기 매질부 외에, 에어로졸 발생 물질을 더 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물질은, 다가 알코올, 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르, 및 디메틸 도데칸디오에이트(dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(tetradecanedioate)와 같은 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르일 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들어, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 매질부는 글리세린에 침지된 판상엽 각초를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 본 발명은 전술한 바에 반드시 제한되는 것은 아니다.
상기 매질부는, 5mm와 약 20mm 사이, 보다 바람직하게는 약 8mm와 약 12mm 사이의 길이를 가질 수 있다. 매질부는 종이 또는 기타 래퍼에 의해 둘러싸여 있으며, 가열에 반응해서 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질을 포함하는 플러그 또는 부위 형태일 수도 있다. 상술한 바와 같이, 매질부가 플러그 또는 부위 형태인 경우, 임의의 래퍼를 포함하고 있는 플러그 또는 부위 전체가 매질부인 것으로 고려된다.
상기 냉각부는, 냉각 물질을 포함할 수 있다. 냉각부는, 말단이 개방된 관형 중공체를 포함하는 것으로, 상기 열원 및 매질부를 통과하는 기류를 냉각시킬 수 있다. 상기 냉각부는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있으며, 냉각 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 냉각부는 종이, 판지, 플라스틱, 예를 들어 초산 셀룰로오스, 세라믹 및 그들의 조합일 수 있다. 추가적으로 상기 냉각부는 금속 호일, 고분자 물질, 및 실질적으로 비다공성 종이 또는 판지로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 물질의 주름진 시트를 포함할 수도 있다. 소정의 구현예들에서, 에어로졸 냉각 요소는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA), 초산 셀룰로오스(CA), 및 알루미늄 호일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질의 주름진 시트를 포함할 수도 있다. 상기 냉각부는, 5mm와 약 30mm 사이, 보다 바람직하게는 약 8mm와 약 25mm 사이의 길이를 가질 수 있으나, 가열성 열원에서 발생하는 열의 온도 등을 고려하여 상기 길이를 자유롭게 조절할 수 있다.
상기 필터부는 필터 물질을 포함하는 것으로, 상기 필터부의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터부는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터부가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다. 예를 들어, 상기 필터부는 고분자, 종이, 셀룰로오스 아세테이트, 활성탄 및 탄소 중 적어도 하나를 포함하는 섬유상, 필라멘트상 또는 이 둘을 포함하는 필터 토우를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 필터부는, 예시로서 5 내지 20 mm의 길이를 가질 수 있다.
이에 더하여 필터 물질을 감싸는, 입과 접촉하는 티핑페이퍼 등이 더 포함될 수 있다. 상기 티핑페이퍼는 하나 이상의 천공이 형성되어 있을 수 있다.
상기 필터부는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 물질에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터부의 내부에 삽입될 수도 있다.
상기 냉각부 및 필터부에서는 에어로졸 개질제를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 흡연 물품의 냉각부, 필터부, 및 티핑페이퍼 중 하나 이상은 하나 이상의 에어로졸 개질제를 포함할 수도 있다. 적합한 에어로졸 개질제는, 이에 한정되지는 않지만, 향미제; 물체감각제(chemesthetic agent)를 포함하고 있다. 상기 향미제는, 사용시, 흡연 물품의 담배 물질 및 에어로졸 발생 물질에 의해 발생된 에어로졸에 맛(taste) 또는 향(aroma) 중 하나 또는 전부를 부여하는 임의의 물질을 설명하는 데에 사용된다.
또한, 상기 궐련지는 나무, 아마 또는 다른 물질로부터 얻어지는 셀룰로오스 섬유로 구성되는 것으로서, 매질부를 감싸거나, 매질부를 포함하여 흡연 물품을 전체적으로 감싸거나, 필터부를 제외한 부분을 감싸고 있는 것일 수 있다. 상기 궐련지의 기재 종이(base paper)의 두께는 약 30 μm 내지 약 100 μm일 수 있으며, 기재 종이의 평량은 약 15 g/m2 내지 약 80 g/m2일 수 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 하류에 향미제이면서 물체감각제인 하나 이상의 에어로졸 개질제를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 흡연 물품의 냉각부, 및 필터부 중 하나 이상은 냉각 물체감각 효과를 제공하는 멘톨 또는 또 다른 향미제를 포함할 수도 있다.
또한, 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품은, 상기 가연성 열원 및 매질부를 감싸는 열전도성 래퍼를 포함할 수 있다. 상기 열전도성 래퍼는, 열원 및 매질부를 완전히 감쌀 수도 있고, 상기 열원의 일부와 매질부를 일부 감싸거나, 열원의 일부와 매질부를 전부 감싸고 있을 수 있다. 상기 열전도성 래퍼는 가연성 열원으로부터 발생한 열을 담배 물질로 전달하는 것으로, 상기 래퍼는 알루미늄 호일 래퍼, 스틸래퍼, 철 호일 래퍼 및 구리 호일 래퍼와 같은 금속 호일 래퍼; 및 금속 합금 호일 래퍼일 수 있으며, 효율적으로 열을 전달할 수 있는 소재라면 상기 소재에 제한되지 않는다.
가열성 열원과 매질부의 사이에는, 금속배리어가 형성될 수도 있다. 여기에서, 금속 배리어는 가연성 열원부가 매질부와 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 가연성 열원부에서 발생되는 성분 중 일부가 매질부로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
배리어의 두께는 양호한 흡연 성능을 얻기 위해서 적절히 조절될 수 있다. 특정한 구현예에서는, 배리어는 약10 마이크론과 약 500 마이크론 사이의 두께를 가질 수 있다. 배리어는 점화와 연소 시 가연성 열원에 의해서 얻어진 온도에서 실질적으로 열적으로 안정적이고 비연소성인 하나 이상의 금속성 재료를 포함할 수 있다. 적절한 재료는 본 분야에 알려져 있고 이들을 제한하지는 않지만 알루미늄, 구리, 스테인리스 스틸 및 그의 조합을 포함한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
[실시예]
1. 가연성 열원 제조
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라, 차콜, 및 부형제를 포함하는 가연성 열원 조성물을 준비하였다. 열원은 직경 7mm와 약 11mm의 높이의 실린더 형태로 제작되었다. 열원을 제작하기 위한 재료는 배합비에 맞게 준비한 후 대기압 믹서 (THINKY 사의 ARE-310)을 이용하여 혼합하였다. 배합시 각 재료가 더해질 때마다 1분간 1500RPM으로 혼합하였다.
혼합된 파우더를 표 1에 제시된 중량부로 적당량의 수분 또는 유분을 첨가하여 5분간 1500RPM으로 혼합하였다. 혼합된 시료를 약 0.6g으로 나누어 압착기를 통해 압착하여 실린더 형태로 성형하였다. 이때 압착을 위한 압력은 표 1에 제시된 조건으로 하였다. 특히 유분을 첨가하는 실시예 2, 3, 5, 6의 경우 수분을 첨가할 때 보다 큰 압력으로 압착을 진행하였다.
압착된 시료를 건조 oven 에서 통해 80℃에서 30분간 건조하였다.
Figure PCTKR2022018967-appb-img-000001
2. 가연성 열원의 성형성 확인
제조된 열원의 외형을 확인하여 도 1에 나타내었다. 도 1로부터 유수분을 1%로 포함하는 경우 양호한 성형성이 확인되었다.
또한 하기와 같은 기준으로 평가한 결과를 표 2에 나타내었다.
<표면 상태>
A : 양호
B : 표면에 갈라지고 깨진 부분이 존재함
C : 표면에 갈라지고 깨진 부분이 다수 존재함
<성형성>
A : 성형 양호
B : 경도가 약하고 끈적거리거나 푸석한 성상을 가짐
C : 용기 벽에 달라붙어 성형되지 않음
Figure PCTKR2022018967-appb-img-000002
상기 표 2의 결과에서 확인할 수 있는 것과 같이, 실시예 1~4과 같이 유분을 1~1.5%로 포함하는 경우 양호한 표면 거칠기 및 성형성이 확인되었다. 이와 비교하여 수분을 1% 및 1.2%로 포함하는 비교예 1, 2는 성형시 표면이 갈라지고 깨지며 푸석하여 성형성이 다소 떨어지는 것이 확인되었고, 유분을 0.5%로 포함하는 비교예 3, 4는 성형은 되었으나 표면이 갈라지고 깨지는 현상이 확인되었다. 유분을 2%로 포함하는 비교예 5, 6은 표면에 깨진 부분은 없었으나 경도가 약하고 용기 벽에 달라붙어 성형이 잘 되지 않았다. 또한 크기가 다른 열원과 비교하여 작아지는 결과도 확인되었다.
도 2에 제시한 것과 같이, 2 MPa의 압력을 인가한 실시예 2는, 1.2 MPa의 압력을 인가한 비교예 8과 비교하여 표면 거칠기가 크게 개선되는 것을 확인하였다.
압력을 2.0MPa로 인가한 비교예 7과 8은 표면 갈라짐이 확인되어, 이에 수분을 첨가하는 경우와 비교하여 유분을 첨가할 때 압력을 증가시킴으로써 표면 거칠기가 크게 개선된다는 것을 알 수 있다.
3. 가연성 열원의 연소 결과 확인
제조된 열원을 착화한 후 연소시켜 하기 표 3에 관찰 결과를 나타내었다.
Figure PCTKR2022018967-appb-img-000003
상기 표 3의 결과에서 확인할 수 있는 것과 같이, 실시예 1~4와 같이 적정압력을 인가하고, 및 유분을 1~1.5%로 포함하는 경우 양호한 착화성 및 연소성이 확인되었다. 이와 비교하여 수분을 포함하는 열원에서는 착화성이 감소하고 깨지는 현상이 발생하였고, 유분을 0.5% 포함하는 비교예 3, 4는 착화가 되지 않거나 느리게 시작되며 표면이 갈라지고 깨지는 현상이 나타났다. 또한 유분을 2%로 포함하는 비교예 5, 6은 착화는 잘되었으나 사이즈가 작아 연소가 안정적으로 진행되지 않았다.
또한, 압력을 1.2MPa로 작게 가한 비교예 7, 8은 착화가 빠르게 되었으나 역시 표면이 깨지고 연기 발생이 심한 결과를 보였다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (9)

  1. 가연성 열원의 성형 방법으로,
    탄소 분말, 유기바인더, 및 발화촉진제를 포함하는 가연성 열원 조성물을 준비하는 단계(S1);
    상기 가연성 열원 조성물에 글리세린 또는 프로필렌글리콜을 처리하는 단계(S2); 및
    상기 처리 후, 조성물을 압착하여 성형하는 단계(S3)를 포함하고,
    상기 S3 단계는 PO의 압력으로 수행되는 것으로,
    상기 Po는, 수분이 처리되는 경우의 압착의 세기 Pw의 1.5 내지 2배인 것을 특징으로 하는, 가연성 열원의 성형 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열원은,
    직경이 7 내지 8 mm이고, 길이가 10 내지 12 nm인 것을 특징으로 하는, 가연성 열원의 성형 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PO는 0.5 내지 10 MPa 인 것을 특징으로 하는, 가연성 열원의 성형 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 PO는 1.5 내지 3.0 MPa인 것을 특징으로 하는, 가연성 열원의 성형 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Pw는, 0.5 내지 1.5 MPa인 것을 특징으로 하는, 가연성 열원의 성형 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유분은, 가연성 열원 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여 0.8 내지 2 중량부로 처리되는 것을 특징으로 하는, 가연성 열원의 성형 방법.
  7. 제1항의 가연성 열원의 성형 방법으로 성형된, 가연성 열원.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열원은, 30초 이내에 착화되고, 연소가 140초 이상 지속되는 것인, 가연성 열원.
  9. 제7항의 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품.
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