WO2023121025A1 - 흡연 물품용 가연성 열원 및 이를 포함하는 흡연 물품 - Google Patents

흡연 물품용 가연성 열원 및 이를 포함하는 흡연 물품 Download PDF

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combustible heat
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smoking
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정은미
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주식회사 케이티앤지
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    • A24D1/00—Cigars; Cigarettes
    • A24D1/22—Cigarettes with integrated combustible heat sources, e.g. with carbonaceous heat sources

Definitions

  • the present invention relates to combustible heat sources for smoking articles and smoking articles including 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
  • An object of the present invention is to provide a combustible heat source having excellent ignition properties and sustained combustion, and a smoking article including the heat source.
  • the present invention is a combustible heat source composition for smoking articles that does not contain a binder
  • a combustible heat source composition for smoking articles that does not contain a binder and a burn inhibitor
  • a combustible heat source composition for smoking articles comprising 1 to 5 parts by weight of a polyhydric alcohol based on 100 parts by weight of the composition.
  • the binder may be at least one selected from the group consisting of carboxymethyl cellulose, ammonium alginate, pectin, carrageenan, and guar gum.
  • the combustion inhibitor may be calcium carbonate.
  • 1 to 3 parts by weight of the polyhydric alcohol may be included.
  • the polyhydric alcohol may be glycerin or propylene glycol.
  • the polyhydric alcohol may be propylene glycol.
  • the heat source is ignited within 30 seconds, and combustion may continue for 140 seconds or more.
  • the present invention also provides a smoking article comprising a combustible heat source comprised of the composition.
  • the conventional combustible heat source has a limitation in that it is not easy to ignite and sustain stable combustion as the main component is charcoal. Accordingly, the present invention uses a polyhydric alcohol to facilitate ignition of a combustible heat source and improve moldability of the heat source to improve combustion sustainability. characterized by this improvement.
  • FIG. 1 is a diagram showing a combustion result of a combustible heat source manufactured in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the result of confirming the external appearance of a heat source during combustion in an embodiment of the present invention.
  • lengthwise direction of a smoking article comprising a combustible heat source means the direction in which the length of the smoking article comprising a combustible heat source extends or the direction in which combustion proceeds when the smoking article comprising a combustible heat source is combusted.
  • upstream and downstream refer to the part where air enters from the outside of the smoking article including the combustible heat source when the user sucks in outside air using the smoking article including the combustible heat source.
  • upstream and the portion where air exits from the inside to the outside of the smoking article containing the combustible heat source is “downstream”.
  • upstream and downstream may be used to indicate the relative position or orientation between parts that make up a smoking article that includes a combustible heat source.
  • a combustible heat source composition having excellent ignition properties and combustion sustainability, and a combustible heat source-applied smoking article including the combustible heat source composition.
  • the present invention is a combustible heat source composition for smoking articles that does not contain a binder and a combustion inhibitor,
  • a combustible heat source composition for smoking articles comprising 1 to 5 parts by weight of a polyhydric alcohol based on 100 parts by weight of the solid content.
  • the present invention can provide a combustible heat source applied smoking article composed of the above composition.
  • the combustible heat source composition of the present invention does not contain a binder and a combustion inhibitor, and is used by adding a polyhydric alcohol instead of the binder or combustion inhibitor.
  • the heat source composition of the present invention includes a polyhydric alcohol, and is characterized in that easy ignition and stable combustion are possible.
  • a polyhydric alcohol is added to the composition and used.
  • the polyhydric alcohol assists combustion and may be glycerin or propylene glycol.
  • the glycerin is a material used in manufacturing smoking articles, and has a high flash point and safety can be secured during use. While glycerin was used, combustible steam was provided to the heat source during combustion to promote initial combustion, but it was also confirmed that off-flavor and smoke were generated during combustion. Therefore, in the present invention, it was possible to confirm improvements by applying propylene glycol, which is similar to glycerin and has a low boiling point ( ⁇ glycerol boiling point 290 ° C / propylene glycol boiling point 188.2 ° C).
  • the polyhydric alcohol may be used in an amount of 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content. It has excellent ignition properties and combustion sustainability within the above range, and more preferably, when used in an amount of 1 to 3 parts by weight, rapid ignition and stable combustion are possible.
  • the heat source of the present invention is characterized in that it does not contain a binder component or a combustion inhibitor.
  • the binder may be carboxymethylcellulose, ammonium alginate, pectin, carrageenan, guar gum, or the like. Since the binder is used to maintain the shape of the heat source but may generate smoke during combustion, in the present invention, it is possible to maintain the shape of the heat source as well as the combustion continuity of the heat source by utilizing polyhydric alcohol without including the above component in the heat source. made to do
  • the combustion inhibitor may be calcium carbonate, and the combustion inhibitor affects the combustion sustainability of the combustion body and must be used in a relatively large amount. It did Potassium nitrate, sugar, etc. may be used as the ignition accelerator.
  • the composition may include 1 to 10% by weight of graphite, 5 to 12% by weight of potassium nitrate, 1 to 9% by weight of sugar, 5 to 10% by weight of aluminum powder, and the balance charcoal.
  • the charcoal is used as a fuel that is ignited as a main material of a heat source and maintains combustion.
  • the charcoal is preferably included in an amount of 50% by weight or more based on 100% by weight of the solid content, and by being included in an amount of 50% by weight or more, the temperature necessary for smoking can be maintained for 3 minutes or more.
  • the graphite increases the density of the heat source and can help to maintain combustion.
  • the graphite may be included in an amount of 1 to 10% by weight, and if it is included in less than 1% by weight, the combustion durability may be reduced due to insufficient density of the heat source, and if it is included in more than 10% by weight, the density is overcrowded, affecting ignition can affect
  • the potassium nitrate is used as a flavoring agent, and sugar is used as a complexing aid. 5 to 12% by weight of potassium nitrate and 1 to 9% by weight of sugar are used, and the content of potassium nitrate and sugar is preferably 20% by weight or less in terms of ignition properties and smoke generation.
  • the sugar is a sugar alcohol, and sorbitol, xylitol, mannitol, maltitol, lactitol, erythritol, reduced paratinose, or reduced starch syrup may be used.
  • mannitol with low hygroscopicity is used in the heat source. Suitable.
  • the aluminum has an effect on the temperature of the combustion body, and is used in an amount of 5 to 15% by weight so that the smoking article to which a heat source is applied can have a suitable temperature during smoking.
  • the ability to maintain the temperature of the heat source may be reduced, and when it exceeds 15%, ignition may be affected.
  • the heat source may be ignited within 30 seconds, and combustion may last for 140 seconds or longer.
  • the heat source having the ignition time and the burning time may have a diameter of 5 to 10 mm and a length of 8 to 15 nm, but is not limited thereto.
  • the combustible heat source is formed by mixing the composition and forming the mixture in advance into a desired shape, for example, by slip casting, extrusion, injection molding and It may be pre-formed into a desired shape using any suitable known ceramic forming methods such as mold pressing or pressing.
  • the combustible heat source is formed by a pressing process or an extrusion process.
  • the combustible heat source is formed by a pressurization process.
  • the combustible heat source can have an apparent density between about 0.8 g/cm 3 and about 3.0 g/cm 3 , preferably, the combustible heat source has an apparent density between about 300 mg and about 500 mg, more preferably may have a mass between about 400 mg and about 450 mg.
  • the combustible heat source may be, but is not limited to, a cylindrical or tapered cylinder of circular cross-section or a cylindrical or tapered cylinder of substantially elliptical cross-section.
  • the present invention can provide a smoking article to which the heat source is applied.
  • 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, graphite, aluminum, potassium nitrate, and sugar 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 compressed sample was dried at 80° C. for 30 minutes through TGA (TGA791 from LECO).
  • the prepared heat source was ignited and then burned, and the observation results are shown in Table 2 below.
  • Comparative Examples 3 and 4 containing CMC as a binder combustion started slowly and a large amount of smoke was generated, and in Comparative Examples 5 and 6 containing calcium carbonate, combustion was slow and a large amount of smoke/flame was generated. .
  • Comparative Example 7 containing both the CMC and calcium carbonate also started to burn slowly and smoke was severely generated.

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Abstract

본 발명은 바인더 및 연소억제제를 포함하지 않는 흡연 물품용 가연성 열원 조성물로서, 상기 고형분 100 중량부에 대하여 다가알코올을 1 내지 5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 조성물로 구성된 가연성 열원 적용 흡연 물품은 착화성 및 연소성이 우수한 것을 특징으로 한다.

Description

흡연 물품용 가연성 열원 및 이를 포함하는 흡연 물품
본 발명은 흡연 물품용 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 착화성 및 연소지속성이 우수한 가연성 열원과, 상기 열원을 포함하는 흡연 물품을 제공하는데 있다.
본 발명은 바인더를 포함하지 않는 흡연 물품용 가연성 열원 조성물로서,
바인더 및 연소억제제를 포함하지 않는 흡연 물품용 가연성 열원 조성물로서,
상기 조성물 100 중량부에 대하여 다가알코올을 1 내지 5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 가연성 열원 조성물을 제공한다.
본 발명의 일구현예로, 상기 바인더는 카르복시메틸셀룰로오스, 아르긴산암모늄, 펙틴, 카라기난, 및 구아검으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 연소억제제는 탄산칼슘일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 다가알코올을 1 내지 3 중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 다가알코올은, 글리세린 또는 프로필렌글리콜일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 다가알코올은, 프로필렌글리콜일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 열원은, 30초 이내에 착화되고, 연소가 140초 이상 지속될 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 조성물로 구성된 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품을 제공한다.
종래 가연성 열원은 주 성분이 차콜로서 착화와 안정적인 연소 지속이 쉽지 않은 한계가 있었다. 이에 본 발명은, 가연성 열원의 착화를 용이하게 하고, 열원의 성형성을 향상시켜 연소 지속성을 향상시키기 위해 다가알코올을 이용하는 것으로, 본 발명의 조성물로 구성된 열원은 종래 열원과 비교하여 착화성 및 연소성이 향상된 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 제조한 가연성 열원의 연소 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 연소시 열원의 외형을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
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 내용에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, "가연성 열원을 포함하는 흡연 물품의 길이 방향"은 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품의 길이가 연장되는 방향 또는 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품이 연소되는 경우 연소가 진행되는 방향을 의미한다.
명세서 전체에서, 용어 "상류" 및 "하류"는 사용자가 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품을 사용하여 외부 공기를 흡입할 때, 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품의 외부로부터 내부로 공기가 들어오는 부분이 "상류"이고, 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품의 내부로부터 외부로 공기가 나가는 부분이 "하류"이다. 용어 "상류" 및 "하류"는 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품을 구성하는 부분들 간의 상대적인 위치 또는 방향을 나타내기 위해 사용될 수 있다.
가열식 전자 흡연 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 열원은 주로 차콜을 포함하여 착화가 쉽지 않으며, 불이 붙은 후에는 연소의 속도가 과도하게 높아져 열원의 형태가 부서지는 한계점이 있었다. 가연성 열원의 착화성과 동시에 안정적으로 연소를 진행하기 위해 종래의 열원은 연소억제제로 탄산칼슘을 사용하고, 열원의 형태 유지를 위해 바인더 성분 등이 사용되었으나, 역시 연기 발생량이 많고 착화성이 부족한 문제가 있었다.
이에, 본 발명에서는 착화성과 연소지속성이 우수한, 가연성 열원 조성물과 이를 포함하는 가연성 열원 적용 흡연 물품을 제시하고자 한다.
이에 본 발명은 바인더 및 연소억제제를 포함하지 않는 흡연 물품용 가연성 열원 조성물로서,
상기 고형분 100 중량부에 대하여 다가알코올을 1 내지 5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 가연성 열원 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물로 구성된 가연성 열원 적용 흡연 물품을 제공할 수 있다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 가연성 열원 조성물은, 바인더 및 연소억제제를 포함하지 않는 것으로, 상기 바인더나 연소 억제제 대신 다가알코올을 추가시켜 사용한다. 본 발명의 열원 조성물은 다가알코올을 포함하여, 용이한 착화 및 안정적인 연소 지속이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 조성물에 다가알코올을 추가하여 사용한다. 상기 다가알코올이 추가됨으로써, 열원의 착화 후 가연성 증기화가 가능하며 이로써 착화성과 연소 지속성을 향상시킬 수 있다. 상기 다가알코올은 연소를 보조하는 것으로서, 글리세린 또는 프로필렌글리콜일 수 있다.
상기 글리세린은 흡연 물품 제조시 사용하는 소재로 인화점이 높고 사용 시에 안전성이 확보될 수 있다. 글리세린을 사용하면서 연소 시 열원에 가연성 증기를 제공함으로 초기의 연소를 촉진하는 효과를 나타내었으나, 연소시 이취와 연기가 발생하는 경우도 확인되었다. 이에 본 발명에서는 글리세린과 유사하며 비점이 낮은 프로필렌 글리콜를 적용함으로써 개선사항을 확인할 수 있었다(※글리세롤 비점 290℃ / 프로필렌 글리콜 비점 188.2℃).
상기 다가알코올은, 고형분 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부 사용될 수 있는 것이다. 상기 범위에서 착화성 및 연소지속성이 우수하며, 보다 바람직하게는 1 내지 3 중량부로 사용될 때 빠른 착화 및 안정적인 연소 진행이 가능하다.
본 발명의 열원은, 바인더 성분이나 연소억제제를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. 상기 바인더는 카르복시메틸셀룰로오스, 아르긴산암모늄, 펙틴, 카라기난, 구아검 등일 수 있다. 상기 바인더는 열원의 형태 유지를 위해 사용되는 것이나 연소 시 연기를 발생시킬 수 있으므로, 본 발명에서는 열원에 상기 성분을 포함하지 않고, 다가알코올을 활용하여 열원의 연소지속성 뿐만 아니라 열원의 형태 유지가 가능하도록 하였다.
또한 상기 연소 억제제는 탄산칼슘일 수 있으며, 연소 억제제는, 연소체의 연소 지속성에 영향을 미치며 상대적으로 과량이 사용되어야만 하므로, 본 발명에서는 발화촉진제를 활용하여 착화성과 동시에 연소 지속성이 우수한 열원을 제조한 것이다. 상기 발화촉진제는 질산칼륨, 설탕 등이 사용될 수 있다.
보다 구체적으로 상기 조성물은, 흑연 1 내지 10 중량%, 질산칼륨 5 내지 12 중량%, 설탕 1 내지 9 중량%, 알루미늄 파우더 5 내지 10 중량% 및 잔부의 차콜을 포함할 수 있다.
상기 차콜은 열원의 주요 소재로서 착화되어 연소를 유지하게 하는 연료로서 이용된다. 상기 차콜은 고형분 100 중량%에 대하여 50 중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하며, 50 중량% 이상으로 포함됨으로써 3분 이상 흡연에 필요한 온도를 유지할 수 있다.
상기 흑연은 열원의 밀도를 증가시키는 것으로서, 연소를 유지하게 하는 것에 도움을 줄 수 있다. 상기 흑연은1 내지 10 중량%로 포함될 수 있는 것으로, 1 중량% 미만으로 포함될 경우 열원의 밀도가 부족하여 연소지속성이 감소할 수 있고, 10 중량%를 초과하여 포함될 경우 밀도가 과밀해져 착화성에 영향을 미칠 수 있다.
상기 질산칼륨은 조연제로서 활용되는 것이고, 설탕은 착화 보조제로서 활용되는 것이다. 상기 질산칼륨은 5 내지 12 중량%, 설탕은 1 내지 9 중량% 사용되며, 상기 질산칼륨 및 설탕의 함량은 총 중량에서 20 중량% 이하인 것이 착화성 및 연기 발생 면에서 바람직하다.
상기 설탕은 당알코올로서, 소르비톨, 자일리톨, 만니톨, 말티톨, 락티톨, 에리스리톨, 환원 파라티노스, 또는 환원물엿 등이 이용될 수 있으며, 바람직하게는 흡습성이 낮은 만니톨이 사용되는 것이 열원에서 사용되기에 적합하다.
상기 알루미늄은 연소체의 온도에 영향을 미치는 것으로, 5 내지 15 중량%로 사용되는 것이, 열원이 적용된 흡연 물품의 흡연시 적합한 온도를 가질 수 있도록 하는 것이다. 5 중량% 미만으로 사용될 경우 열원의 온도 유지 능력이 감소될 수 있고, 15%를 초과할 경우 착화성에 영향을 미칠 수 있다.
상기 열원은, 30초 이내에 착화되고, 연소가 140초 이상 지속되는 것일 수 있다. 상기 착화 시간 및 연소 시간을 갖는 열원은, 직경이 5 내지 10 mm이고, 길이가 8 내지 15 nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에 따라, 상기 가연성 열원은, 상기 조성물을 혼합하고, 이 혼합물을 원하는 형상으로 사전에 형성하여 형성되어 있는 것으로, 예를 들면 슬립 주조(slip casting), 압출, 사출 성형 및 금형 압축 또는 가압과 같은 임의의 적합한 공지의 세라믹 형성 방법들을 사용하여 원하는 형상으로 사전에 형성될 수도 있다.
바람직하게는, 가연성 열원은 가압 공정 또는 압출 공정에 의해 형성되어 있다. 가장 바람직하게, 가연성 열원은 가압 공정에 의해 형성되어 있다.
바람직하게는, 가연성 열원은 약 0.8g/cm3 내지 약 3.0g/cm3 사이의 겉보기 밀도(apparent density)를 가질 수 있고, 바람직하게는, 가연성 열원은 약 300mg과 약 500mg 사이, 보다 바람직하게는 약 400mg과 약 450mg 사이의 질량을 가질 수 있다.
상기 가연성 열원은 원형 단면의 원통형 또는 테이퍼된 원통형이거나 실질적으로 타원형 단면의 원통형 또는 테이퍼된 원통형일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
이에 본 발명은 상기 열원이 적용된 흡연 물품을 제공할 수 있다.
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, 흑연, 알루미늄, 질산칼륨, 및 설탕을 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.
압착된 시료를 TGA (LECO사 TGA791)를 통해 80℃에서 30분간 건조하였다.
Figure PCTKR2022018985-appb-img-000001
Figure PCTKR2022018985-appb-img-000002
2. 가연성 열원의 연소 결과 확인
제조된 열원을 착화한 후 연소시켜 하기 표 2에 관찰 결과를 나타내었다.
Figure PCTKR2022018985-appb-img-000003
Figure PCTKR2022018985-appb-img-000004
상기 표 2의 결과에서 확인할 수 있는 것과 같이, 실시예 1~10과 같은 조성을 갖는 경우 양호한 착화성 및 연소성이 확인되었다. 특히, 도 1에 나타낸 것과 같이 글리세린 및 프로필렌글리콜을 2%로 포함할 때 양호한 연소 결과를 보였다. 실시예 1~10은 모두 양호한 연소결과를 보이기는 했으나, 글리세린을 활용한 열원(실시예 1, 3, 5, 7, 9)의 경우 숯타는 냄새와 연기가 발생하였다.
이와 비교하여 수분을 포함하는 비교예 1 및 2에서는 착화성이 감소하고 연소가 중단되는 현상이 발생하였다.
또한 바인더로서 CMC를 포함하는 비교예 3, 4의 경우 연소가 느리게 시작하였으며 연기가 다량 발생하였고, 탄산칼슘을 포함하는 비교예 5, 6은 연소가 느리게되며 연기/화염이 다량 발생하는 문제를 보였다. 또한 상기 CMC와 탄산칼슘을 모두 포함하는 비교예 7도 역시 연소가 느리게 시작되며 연기 발생이 심하게 나타났다.
아울러, PG를 7%, 8% 포함하는 비교예 8, 9는 도 2에 나타낸 것과 같이 연소는 빠르게 시작되었으나 연기/화염이 과하게 발생되고 열원이 부풀어오르는 현상이 확인되었다.
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 (7)

  1. 바인더 및 연소억제제를 포함하지 않는 흡연 물품용 가연성 열원 조성물로서,
    상기 고형분 100 중량부에 대하여 다가알코올을 1 내지 5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 가연성 열원 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 카르복시메틸셀룰로오스, 아르긴산암모늄, 펙틴, 카라기난, 및 구아검으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이고,
    상기 연소억제제는 탄산칼슘인 것인, 흡연 물품용 가연성 열원 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다가알코올을 1 내지 3 중량부로 포함하는 것인, 흡연 물품용 가연성 열원 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다가알코올은, 글리세린 또는 프로필렌글리콜인 것인, 흡연 물품용 가연성 열원 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다가알코올은, 프로필렌글리콜인 것인, 흡연 물품용 가연성 열원 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열원은, 30초 이내에 착화되고, 연소가 140초 이상 지속되는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 가연성 열원 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 조성물로 구성된 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품.
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