WO2023140594A1 - 보습제 함유 담배용 신규 필터 - Google Patents

보습제 함유 담배용 신규 필터 Download PDF

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WO2023140594A1
WO2023140594A1 PCT/KR2023/000823 KR2023000823W WO2023140594A1 WO 2023140594 A1 WO2023140594 A1 WO 2023140594A1 KR 2023000823 W KR2023000823 W KR 2023000823W WO 2023140594 A1 WO2023140594 A1 WO 2023140594A1
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filter
lyocell
binder
cigarette filter
moisturizer
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PCT/KR2023/000823
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마경배
안기진
양진철
정봉수
하성훈
서승동
이정훈
정종철
진상우
황영남
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주식회사 케이티앤지
코오롱인더스트리 주식회사
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    • A24D3/06—Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/14—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as additive

Definitions

  • the present invention relates to a novel filter for cigarettes containing a moisturizer and a smoking article to which the same is applied.
  • the appearance of the filter section is not beautiful because it is manufactured using crimped paper.
  • an object of the present invention is to provide a novel filter for cigarettes containing a moisturizer and/or a smoking article including the same, which is prepared by adding a moisturizer by applying a cigarette filter using Lyocell fibers instead of a cellulose acetate filter or a paper filter.
  • a filter for cigarettes including a lyocell tow containing a bundle of lyocell fibers, a moisturizer, and a binder.
  • a smoking article comprising a tobacco medium part, a filter part and a wrapper
  • the filter part includes a lyocell tow containing lyocell fibers, a moisturizer and a binder,
  • the moisturizing agent includes at least one of propylene glycol (PG) and glycerin, and is dispersed in the lyocell tow in a brush type or a spray type.
  • PG propylene glycol
  • Dispersing the mixed solution in the lyocell tow (S3) includes,
  • the moisturizing agent includes at least one of propylene glycol (PG) and glycerin,
  • the binder is hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC), hydroxypropyl
  • HPC cellulose
  • EC ethyl cellulose
  • MC methyl cellulose
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • PVP polyvinyl pyrrolidone
  • PVA polyvinyl alcohol
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVAc polyvinyl acetate
  • the polyester-based binder includes at least one selected from the group consisting of alkylene having 5 to 12 carbon atoms, arylene having 5 to 12 carbon atoms, and heteroarylene having 5 to 12 carbon atoms,
  • the step (S3) provides a method for manufacturing a cigarette filter, characterized in that the lyocell tow is dispersed in a brush type or a spray type.
  • Lyocell fibers having a cellulose network structure are towed to form a filter rod and applied to a cigarette filter, which is similar to manufacturing a cellulose acetate (CA) filter, and has a beautiful appearance of the manufactured filter.
  • CA cellulose acetate
  • the filter manufactured through towing of lyocell fibers shows uniform resistance to attraction with less variation in resistance to attraction compared to paper filters.
  • Lyocell is hydrophilic, and the thin tow of Lyocell is composed of fiber strands and has a high specific surface area, so it has the advantage of faster absorption of the hydrophilic moisturizer compared to paper filters and stabilization of resistance to aspiration.
  • cellulose acetate there is no glass transition temperature (Tg), and the moisturizer can be preserved in the form of a filter rod even at high temperatures of 300 ° C. or higher at which the moisturizer releases steam, so there is an excellent effect that the moisturizer and the Lyocell material can be used together.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a non-combustion heated smoking article including a filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a combustion type smoking article including a filter according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term.
  • 'smoking article' may refer to an article capable of generating aerosol, such as cigarettes (cigarettes) and cigars.
  • a smoking article may include an aerosol-generating material or an aerosol-forming substrate.
  • Smoking articles may also include solid materials based on tobacco raw materials, such as leafy tobacco, cut filler, and reconstituted tobacco. Smoking substances may contain volatile compounds.
  • 'upstream' or 'upstream direction' means a direction away from the mouth of a user who smokes the smoking article 100
  • 'downstream' or 'downstream direction' means a direction closer to the mouth of a user who smokes the smoking article 100.
  • the tobacco medium 120 is located upstream or upstream of the cigarette filter 110 .
  • the smoking article 100 is described as an example of a combustion type cigarette or a non-combustion heated cigarette used together with an aerosol generating device (not shown) such as an electronic cigarette device, it is not limited thereto, and all of the above concepts may be included.
  • a filter for cigarettes including a lyocell tow containing a bundle of lyocell fibers, a moisturizer, and a binder.
  • the type of moisturizer may include at least one of propylene glycol (PG) and glycerin.
  • PG propylene glycol
  • glycerin a moisturizing agent
  • the content of the moisturizing agent included in the cigarette filter may be 1 mg to 5 mg per 1 mm of filter length, preferably 3 mg to 5 mg, when expressed based on the length of the cigarette filter.
  • the moisturizing agent may be expressed based on the weight of the lyocell tow, and may be included in an amount of 0.1 mg to 0.5 mg per 1 mg of the weight of the lyocell tow.
  • the effect of increasing the amount of mist due to the addition of the moisturizer may be insignificant, and when included in excess of the upper limit, the moisturizer flows out after filter manufacturing, and packaging contamination may occur in the procurement of filter logistics.
  • a frame (support) forming the cigarette filter of the present invention may include a lyocell tow including a lyocell fiber bundle, and the binder serves to connect a plurality of fiber bundles forming the frame and the tow formed by them.
  • CA cellulose acetate
  • a moisturizing agent such as glycerin mentioned above
  • glycerin a moisturizing agent
  • the cellulose acetate filter material containing the humectant melts and a damping phenomenon occurs (CA melts from 80 to 90 ° C.), and the appearance and sensory characteristics of the filter are affected.
  • Disadvantages exist.
  • 2 mg/mm of glycerin (moisturizing agent) is added to the cellulose acetate filter, there is a problem that the liquid phase flows down in the filter tray.
  • paper base paper may be used as a support for the cigarette filter, but there is a problem in that a peculiar odor originating from the paper base paper occurs and a separate period of at least two weeks is required as a filter conditioning period.
  • the paper filter is manufactured using crimped paper, it is difficult to implement a uniform suction resistance compared to a cellulose acetate filter or a lyocell filter, and there are disadvantages in that the appearance of the filter cross section is not beautiful.
  • the lyocell tow included in the cigarette filter according to an embodiment of the present invention is composed of a bundle of hydrophilic lyocell fibers, has a high specific surface area, and has the advantage of fast absorption of the hydrophilic moisturizer. Due to its insoluble property even at high temperatures, it can be maintained in the form of a filter rod even at high temperatures where the moisturizer is vaporized, can realize uniform suction resistance (small suction resistance deviation), and does not cause problems such as off-flavor of paper filters. Compared to filters, it can be said that it is more suitable as a filter for cigarettes containing a moisturizer.
  • the binder serving to connect the plurality of fiber bundles and the tow they form is specifically, hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC), hydroxypropyl cellulose (HPC), ethyl cellulose (EC), methyl cellulose (MC), carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), ethylenevinyl acetate (EVA), polyvinyl acetate (PVAc) ), starch, dextrin, and polyester-based binders, wherein the polyester-based binder may include at least one selected from the group consisting of alkylene having 5 to 12 carbon atoms, arylene having 5 to 12 carbon atoms, and heteroarylene having 5 to 12 carbon atoms.
  • the filter according to an embodiment of the present invention in addition to the tow and the binder including the fiber bundle, further includes triethyl citrate (TEC) to enhance the tobacco taste, or to improve the layer separation in the mixed solution during filter manufacture. It may further include an emulsifier and the like. When the layer separation phenomenon is improved through an emulsifier or the like, more uniform spraying of the mixed solution to the lyocell tow is possible.
  • TEC triethyl citrate
  • the triethyl citrate may be included in an amount of 3 to 7% by weight relative to the weight of the lyocell tow constituting the cigarette filter, and as the specific type of the emulsifier, one or more of a fatty acid carboxylic compound, a sorbitan ester compound, a sorbate compound, and an ethoxy-based compound may be used.
  • a humectant such as propylene glycol or glycerin
  • a humectant such as propylene glycol or glycerin
  • the dispersion of the solution may be performed in a brush type or a spray type, but is not limited thereto.
  • various spraying methods such as uniformly spraying a moisturizer solution on the surface of lyocell by adding general cellulose acetate (CA) tow plasticizer, or applying a 1-fluid and 2-fluid spray may be utilized.
  • the brush type means a method in which the liquid phase is sprayed in such a way that the liquid phase is bounced through rotation of a brush roller
  • the spray type means a method in which the liquid phase is sprayed through a spray nozzle method.
  • a brush-type spraying method may be preferable.
  • a smoking article including a tobacco medium part, a filter part and a wrapper
  • the filter part includes a lyocell tow containing lyocell fibers, a moisturizer and a binder,
  • the moisturizing agent includes at least one of propylene glycol (PG) and glycerin, and is dispersed in the lyocell tow in a brush type or a spray type.
  • PG propylene glycol
  • the filter unit may be divided into two or more segments, and may be divided into a first segment, a second segment, etc., and regardless of where they are placed, if one of the two or more segments includes a moisturizer and a lyocell tow, the cigarette filter according to an embodiment of the present invention may be included in the scope of the smoking article of the present invention.
  • the cigarette filter 110 may be composed of a single segment while being located at the rear end of the tobacco medium unit 120, or may also be composed of a plurality of segments (not shown).
  • the filter unit of the first segment may include a cooling material, through which the aerosol generated by heating the tobacco medium unit can be cooled, and the user can inhale the aerosol cooled to an appropriate temperature.
  • the smoking article 100 may include, in addition to the cigarette filter 110 located at the lower end of the tobacco medium part 120, a shear plug 150 located at the upper end of the tobacco medium part 120, and the front end plug 150 may play a role in preventing the tobacco rod from escaping to the outside or preventing liquefied aerosol from the tobacco rod from flowing into the aerosol generating device during smoking, the present invention It may be made of a cigarette filter according to an embodiment of.
  • the tobacco medium portion constituting the smoking article typically includes a tobacco material containing nicotine, such as leaf tobacco, and may additionally include an excipient such as a binder or other additives.
  • the tobacco material is a material forming the aerosol-generating substrate, and may be tobacco leaf pieces, tobacco stems, tobacco dust generated during tobacco treatment, and/or tobacco leaf leaf strips.
  • Tobacco leaves may be at least one selected from yellow species, burley species, orient species, cigar leaves, and toast, but are not limited thereto.
  • the wrapper constituting the smoking article may be made of cigarette paper surrounding the tobacco medium portion, filter wrapper wrapping the filter portion, or the like, and the tipping wrapper combining the tobacco medium portion and the filter may optionally have one or more perforations formed along the circumferential direction so that external air may flow in or internal gas may flow out.
  • a smoking article according to an embodiment of the present invention may correspond to a combustion-type or non-combustion heated smoking article, and may be separately inserted into an aerosol generating device when used as a non-combustion heated smoking article.
  • the aerosol generating device includes a receiving groove in which an aerosol generating article can be accommodated, and in addition, may include a heater for heating the aerosol generating article to generate an aerosol, a controller for overall controlling the operation of the aerosol generating device, a battery that provides power used for operating the aerosol generating device, and a detector recognizing that the aerosol generating article is inserted into the aerosol generating device.
  • the smoking article according to an embodiment of the present invention is a non-combustion heated smoking article.
  • a method for manufacturing a cigarette filter comprising the following steps (S1) to (S3) is provided:
  • the moisturizer and binder used can be considered to be substantially the same as the moisturizer and binder included in the cigarette filter described in detail above, and the method of dispersing the mixed solution in step (S3) is also the brush type or spray type described above. It can be carried out.
  • a spray liquid spray method (sanjo or Hauni method) was used by rotating the brush roller of the filter manufacturing machine.
  • the mixed solution was directly sprayed on the lyocell tow containing the lyocell fiber bundles. Thereafter, the lariocell tows sprayed with the raw house mixture solution were wrapped with wrapping paper to form a filter rod.
  • liquid lyocell filters were prepared by varying the content of the glycerin moisturizer, and liquid paper filters were prepared with different amounts of the glycerin moisturizer.
  • the 'weight (mg)' indicates the weight of the tow excluding the filter wrapper that goes into one filter.
  • the liquid lyocell filter exhibited an effect of shortening the filter conditioning period compared to the control (liquid paper filter), and furthermore, when glycerin was added by filter weight, the lyocell filter had a higher glycerin content retention effect than the paper filter. It can be seen that it can have.
  • the increase in the suction resistance of 0.29 mg / mg compared to the glycerin input amount of 0 mg / mg showed 110 mmH 2 O (92% increase rate), whereas in the case of the liquid lyocell filter, even in the case of 0.37 mg / mg having a higher glycerin input amount than the liquid paper filter, it only represents an increase of 59 mmH 2 O (24% increase rate) compared to 0 mg / mg , it can be confirmed that the liquid lyocell filter can implement a uniform resistance to aspiration compared to the liquid paper filter even when a humectant is added.
  • the present inventors conducted sensory evaluation (out of a total of 7 points) on smoking products manufactured using a liquid paper filter (control) containing 5 mg/(filter length (mm)) of a moisturizing agent and a liquid lyocell filter (Example 1) containing 5 mg/(filter length (mm)) of a moisturizer and 10 KT&G R&D internal panels.
  • Example 1 The control group and Example 1 were tested by comparing cases in which the amount of glycerin added per tow weight was as similar as possible (0.29 mg/mg vs 0.37 mg/mg).
  • the smoking article manufactured using the liquid lyocell filter of Example 1 showed a similar amount of smoke compared to the smoking article manufactured using the liquid paper filter of the control group, but had less irritation or off-flavor, and had a better overall tobacco taste.

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Abstract

본 발명은, 라이오셀 섬유 다발을 포함하는 라이오셀 토우, 보습제 및 바인더를 포함하는 담배용 필터와, 이를 포함하는 흡연 물품 및 상기 담배용 필터의 제조 방법을 제공한다.

Description

보습제 함유 담배용 신규 필터
본 발명은 보습제 함유 담배용 신규 필터 및 이를 적용한 흡연 물품에 관한 것이다.
종래 기술들은 흡연 충족감 요소 중 하나인 무화량을 증진시키기 위해 담배 필터에 보습제를 첨가하는 등의 기술을 활용하였다. 그러나 이러한 보습제는 높은 온도에서 증기를 방출시키며, 기존에 사용하던 담배 필터 소재인 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate, CA)는 이러한 높은 온도에서 용해되는 특성을 가지기 때문에, 보습제와 셀룰로오스 아세테이트를 동시에 적용하여 사용하기 어렵다는 단점이 있다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여, 셀룰로오스 아세테이트 담배 필터가 아닌, 흡연 시 연무량을 증진시키기 위해 종이 필터에 글리세린, 프로필렌글리콜 등과 같은 보습제를 첨가하여, 종이 원지를 활용한 종이 필터를 사용하는 방안이 존재한다.
하지만, 보습제를 첨가한 종이 필터의 경우에도, 하기와 같은 특유의 문제점이 발생한다.
i) 종이 원지를 사용하는 경우에는, 종이 특유의 이취가 발생함.
ii) 필터의 조화기간이 최소 2주가 필요함.
iii) 종이 원지 및 크림프 된(crimped) 종이 활용 특성 상 균일한 흡인 저항을 구현하기가 어려움.
iv) 크림프 된 종이를 활용하여 제조하기에 필터 단면의 외관이 미려하지 않음.
이에, 상기와 같은 기존 기술의 문제점 및/또는 한계점을 극복하기 위하여, 본 발명은, 셀룰로오스 아세테이트 필터 또는 종이 필터를 대신에, 라이오셀(Lyocell) 섬유를 활용한 담배 필터를 적용하여, 보습제를 첨가하여 제조된, 보습제 함유 담배용 신규 필터 및/또는 이를 포함하는 흡연 물품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 라이오셀 섬유 다발을 포함하는 라이오셀 토우, 보습제 및 바인더를 포함하는, 담배용 필터를 제공한다.
일 측에 따르면, 담배 매질부, 필터부 및 래퍼를 포함하는 흡연 물품에 있어서,
상기 필터부는 라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우, 보습제 및 바인더를 포함하고,
상기 보습제는 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린 중 하나 이상을 포함하며, 브러쉬 타입(brush type) 또는 스프레이 타입(spray type)으로 상기 라이오셀 토우에 분산된 것을 특징으로 하는, 흡연 물품을 제공한다.
또 다른 측면에 따르면, 담배용 필터의 제조 방법으로서,
라이오셀 섬유 다발을 포함하는 라이오셀 토우를 준비하는 단계(S1);
보습제 및 바인더를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계(S2); 및
상기 혼합 용액을 상기 라이오셀 토우에 분산시키는 단계(S3);를 포함하며,
상기 보습제는 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린 중 하나 이상을 포함하고,
상기 바인더는 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스(HPMC), 하이드록시프로필
룰로오스(HPC), 에틸 셀룰로오스(EC), 메틸 셀룰로오스(MC), 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리비닐 알코올(PVA), 에틸렌비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 아세테이트(PVAc), 전분, 덱스트린 및 폴리에스테르계 바인더로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하며,
상기 폴리에스테르계 바인더는 탄소수 5 내지 12 의 알킬렌, 탄소수 5 내지 12 의 아릴렌 및 탄소수 5 내지 12 의 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하고,
상기 (S3) 단계는, 브러쉬 타입(brush type) 또는 분무 타입(Spray type)으로 상기 라이오셀 토우에 분산시키는 것을 특징으로 하는, 담배용 필터의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 셀룰로오스 네트워크 구조의 라이오셀(Lyocell) 섬유를 토우화를 통해 필터 로드를 형성하여 담배 필터에 적용함으로써, 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate, CA) 필터 제조와 유사하고, 제조된 필터 외관이 미려하며, 종이 원지의 이취 발생이 없다는 효과를 나타낸다. 또한, 라이오셀 섬유의 토우화를 통해 제조된 필터는 종이 필터 대비, 흡인 저항 편차가 적어 균일한 흡인 저항을 나타낸다.
뿐만 아니라, 라이오셀은 친수성이고, 라이오셀의 얇은 토우는 섬유(fiber) 가닥으로 이루어져 비표면적이 높아 종이 필터 대비 친수성의 보습제 흡수가 빠르고 흡인 저항이 안정화되는 장점이 있으며, 셀룰로오스 아세테이트와는 달리, 유리 전이온도(Tg)가 없고, 보습제가 증기를 방출시키는 300℃ 이상의 고온에서도 필터 로드 형태로 보존될 수 있어, 보습제와 라이오셀 소재가 병용 가능하다는 우수한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 포함하는, 비연소 가열식 흡연 물품의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 포함하는, 연소형 흡연 물품의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
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.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
명세서 전체에서 '흡연 물품'은 담배(궐련), 시가 등과 같이, 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물건을 의미할 수 있다. 흡연 물품은 에어로졸 생성 물질 또는 에어로졸 형성 기질을 포함할 수 있다. 또한, 흡연 물품은 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 흡연 물질은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 명세서 전체에서 '상류' 또는 '상류 방향' 은 흡연 물품(100)을 흡연하는 사용자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, '하류' 또는 '하류 방향'은 흡연 물품(100)을 흡연하는 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미한다. 예를 들어, 도 1 에 도시된 흡연 물품(100)에 있어서, 담배 매질부(120)는 담배용 필터(110)의 상류 또는 상류 방향에 위치한다.
나아가, 본 명세서에서는 흡연 물품(100)의 연소형 궐련 또는 전자 담배 기기 등의 에어로졸 생성 장치(미도시)와 함께 사용되는 비연소 가열식 궐련인 경우 중 택일하여 예로 들어 설명하더라도, 이에 한정되지 않고, 상기 개념들을 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 라이오셀 섬유 다발을 포함하는 라이오셀 토우, 보습제 및 바인더를 포함하는, 담배용 필터를 제공한다.
본 발명의 담배용 필터가 보습제를 포함하는 경우, 상기 보습제의 종류로는 프로필렌글리콜(propylene glycol, PG) 및 글리세린(glycerin) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 보습제를 포함함으로써, 기존 흡연 물품 대비 무화량을 보다 효과적으로 증진시켜, 사용자로 하여금 흡연 충족감을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 담배용 필터에 포함되는 보습제의 함량은 담배용 필터의 길이를 기준으로 나타내었을 때, 필터의 길이 1 mm 당 1 mg 내지 5 mg 포함되는 것일 수 있고, 바람직하게는, 3 mg 내지 5 mg 일 수 있다.
한편, 다르게는, 상기 보습제는 라이오셀 토우의 무게를 기준으로 나타낼 수도 있으며, 라이오셀 토우의 무게 1 mg 당 0.1 mg 내지 0.5 mg 만큼 포함될 수 있다.
보습제의 함량이 상기 하한 미만으로 포함되는 경우에는, 보습제 첨가에 따른 무화량 증진 효과가 미미할 수 있으며, 상기 상한을 초과하여 포함되는 경우에는, 필터 제조 후 보습제가 흘러나와, 필터 물류 조달에 포장 오염이 발생할 수 있다.
본 발명의 담배 필터를 형성하는 골조(지지체)로서, 라이오셀 섬유 다발을 포함하는 라이오셀 토우를 포함할 수 있으며, 상기 바인더는 이러한 골조를 형성하는 복수의 섬유 다발들 및 이들이 이루는 토우를 연결해주는 역할을 한다.
기존에 담배 필터의 지지체로 주로 사용되는 셀룰로오스 아세테이트(CA) 필터의 경우, 앞서 언급한 글리세린과 같은 보습제를 첨가하는 경우에는, 고온에서 CA 소재가 용해되는 문제점이 발생한다. 특히, 전자 담배와 같이 200℃ 이상의 온도에서 가열을 하게 되는 경우, 보습제를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트 필터 소재가 녹아 댐핑 현상이 발생하게 되고(CA는 80~90℃ 부터 녹는 현상이 발생함), 필터의 외형과 관능 특성에 영향을 미치게 되는 단점이 존재한다. 특히, 본 발명에서의 라이오셀 필터와 유사하게, 셀룰로오스 아세테이트 필터에 글리세린(보습제)를 2 mg/mm 첨가하는 경우, 필터 지함 박스(tray)에 액상이 흘러 내리는 문제점이 발생한다.
또한, 상기 셀룰로오스 아세테이트 필터 이외에, 종이 원지를 담배 필터의 지지체로 활용할 수도 있으나, 종이 원지에서 비롯되는 특유의 이취가 발생하고, 필터의 조화 기간으로 별도로 최소 2주 정도의 시간이 필요하다는 문제점이 있다. 또한, 종이 필터는 크림프 된(crimped) 종이를 활용하여 제작된다는 점에서, 셀룰로오스 아세테이트 필터나, 라이오셀 필터 대비 균일한 흡인 저항을 구현하기 어렵고, 필터 단면의 외관이 미려하지 않다는 단점이 존재한다.
이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 담배 필터에 포함되는 상기 라이오셀 토우는, 친수성인 라이오셀 섬유(fiber) 다발로 이루어져 있고, 비표면적이 높아, 친수성의 보습제 흡수가 빠르다는 장점이 있을 뿐만 아니라, 높은 온도에서도 녹지 않는 특성으로 인해, 보습제가 증기화되는 고온에서도 필터 로드 형태로 유지할 수 있으며, 균일한 흡인 저항(작은 흡인 저항 편차)을 구현할 수 있고, 종이 필터의 이취 등의 문제점이 발생하지 않아, 다른 섬유 소재의 필터에 비해, 보습제 함유 담배용 필터로서 보다 적합하다고 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 복수의 섬유 다발들과 이들이 이루는 토우를 연결해주는 역할을 하는 상기 바인더는 구체적으로, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스(HPMC), 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 에틸 셀룰로오스(EC), 메틸 셀룰로오스(MC), 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리비닐 알코올(PVA), 에틸렌비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 아세테이트(PVAc), 전분, 덱스트린 및 폴리에스테르계 바인더로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 여기서 폴리에스테르계 바인더는 탄소수 5 내지 12 의 알킬렌, 탄소수 5 내지 12 의 아릴렌 및 탄소수 5 내지 12 의 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터는 상기 섬유 다발을 포함하는 토우 및 바인더 이외에도, 담배 맛 증진 등을 위해 트리에틸 시트레이트(triethyl citrate, TEC)를 더 포함하거나, 필터 제조 중 혼합 용액에서의 층 분리 현상 개선을 위한 유화제 등을 더 포함할 수도 있다. 유화제 등을 통해 층 분리 현상이 개선되는 경우, 라이오셀 토우에 대한 혼합 용액의 보다 균일한 분사가 가능하다.
상기 트리에틸 시트레이트는, 담배용 필터를 구성하는 라이오셀 토우 중량 대비 3 중량% 내지 7 중량% 로 포함될 수 있고, 상기 유화제의 구체적인 종류로는, 지방산 카르복실계 화합물, 솔비탄 에스테르계 화합물, 솔베이트계 화합물 및 에톡시계 화합물 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
한편, 상기 프로필렌글리콜, 글리세린과 같은 보습제의 첨가는, 상기 라이오셀 토우에 보습제 및 바인더를 포함하는 용액을 균일하게 분산시킴으로써 실현할 수 있다.
이 경우, 상기 용액의 분산은 브러쉬 타입(brush type) 또는 스프레이 타입(spray type)으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 예를 들어, 일반 셀룰로오스 아세테이트(CA) 토우 가소제 투입 방식으로 라이오셀 표면에 보습제 용액을 균일하게 분사하거나, 1류체 및 2류체 스프레이를 적용하는 등 다양한 분사 방식이 활용될 수 있다. 한편, 상기 브러쉬 타입은 브러쉬 롤러의 회전을 통해 액상을 튕기게 하는 방식으로 액상이 분사되는 방식을 의미하며, 상기 스프레이 타입은 스프레이 노즐 방식을 통해 액상이 분사되는 방식을 의미한다. 한편, Fume 형성 방지 및 보다 균일한 분사 측면에서, 그 중 바람직하게는 브러쉬 타입의 분사 방식이 적합할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 담배 매질부, 필터부 및 래퍼를 포함하는 흡연 물품에 있어서,
상기 필터부는 라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우, 보습제 및 바인더를 포함하고,
상기 보습제는 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린 중 하나 이상을 포함하며, 브러쉬 타입(brush type) 또는 스프레이 타입(spray type)으로 상기 라이오셀 토우에 분산된 것을 특징으로 하는, 흡연 물품을 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 필터부는 2 이상의 세그먼트로 나뉘어, 제1 세그먼트, 제2 세그먼트 등으로 분획될 수 있으며, 배치되는 위치에 상관없이, 상기 2 이상의 세그먼트 중 하나가 보습제 및 라이오셀 토우를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 담배용 필터를 포함하는 경우에는, 본 발명의 흡연 물품의 범위에 포함될 수 있다.
도 1 을 예로 들어 설명하면, 담배용 필터(110)는 담배 매질부(120)의 후단에 위치하면서, 단일 세그먼트로 구성될 수 있으며, 복수 개의 세그먼트로도 구성될 수 있다(미도시). 제1세그먼트와 제2세그먼트와 같이 복수 개의 세그먼트로 나뉘는 경우에는, 제1세그먼트의 필터부는 냉각 소재를 포함할 수도 있으며, 이를 통해, 담배 매질부가 가열됨으로써 생성된 에어로졸을 냉각시킬 수 있고, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡연 물품(100)은 담배 매질부(120)의 하단에 위치한 담배용 필터(110) 이외에도, 담배 매질부(120)의 상단에 위치한 전단 플러그(150)를 포함할 수도 있으며, 상기 전단 플러그(150)는 담배 로드가 외부로 이탈하는 것을 방지하거나, 흡연 중에 담배 로드로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 생성 장치로 흘러 들어가는 것을 방지하는 역할을 할 수 있는 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 담배용 필터로 이루어질 수 있다.
아울러, 흡연 물품을 구성하는 담배 매질부는 통상적으로 잎담배와 같이 니코틴을 포함하는 담배 물질을 포함하며, 바인더나 기타 첨가제 등과 같은 부형제를 추가적으로 포함할 수 있고, 일 예로서, 본 발명의 담배 매질부에 포함되는 담배 매질은 담배 물질 및 부형제 등을 포함하는 과립의 형태로 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서 담배 물질은 에어로졸 발생 기재를 형성하는 물질로, 담배 잎 조각, 담배 줄기, 담배 처리 중 발생된 담배 분진 및/또는 담배 잎의 엽편 스트립일 수 있다. 담배 잎은 황색종, 버어리종, 오리엔트 종, 시가엽 및 토스트 중 선택된 적어도 하나 이상 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 흡연 물품을 구성하는 상기 래퍼는 담배 매질부를 감싸는 궐련지, 필터부를 감싸는 필터 권지 등으로 제작될 수 있으며, 담배 매질부와 필터를 결합하는 팁핑 래퍼에는, 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출될 수 있도록, 선택적으로 둘레 방향을 따라 하나 이상의 천공이 형성되어 있을 수 있고, 이를 통해, 궐련의 공기 희석율을 구현하고, 주류연 성분의 이행량을 조절할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡연 물품은, 연소형 또는 비연소 가열식 흡연 물품에 해당할 수 있고, 비연소 가열식 흡연 물품으로 사용되는 경우에는, 에어로졸 생성 장치에 별도로 삽입될 수 있다. 여기서, 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품이 수용될 수 있는 수용 홈을 포함하고 있으며, 이외에도, 에어로졸을 발생시킬 수 있도록 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 히터, 에어로졸 생성 장치의 동작을 전반적으로 제어하는 제어부, 에어로졸 생성 장치가 동작하는데 이용되는 전력을 제공하는 배터리 및 에어로졸 생성 물품이 에어로졸 생성 장치에 삽입되었음을 인식하는 감지기 등을 포함할 수 있다. 현행 에어로졸 생성 장치는 일반적으로 200℃ 이상의 내부/외부 가열 방식을 통해, 흡연 물품을 가열하게 된다는 점에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡연 물품은 비연소 가열식 흡연 물품인 것이 효과 발휘의 측면에서 바람직하다고 볼 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 하기의 단계 (S1) 내지 단계 (S3) 를 포함하는, 담배용 필터의 제조 방법을 제공한다:
라이오셀 섬유 다발을 포함하는 라이오셀 토우를 준비하는 단계(S1);
보습제 및 바인더를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계(S2); 및
상기 혼합 용액을 상기 라이오셀 토우에 분산시키는 단계(S3).
이때, 사용되는 보습제 및 바인더는 앞서 상세히 기술한 담배용 필터에 포함되는 보습제 및 바인더와 실질적으로 동일하다고 볼 수 있으며, 상기 단계 (S3) 에서의 혼합 용액 분산 방법 또한, 앞서 기술한 브러쉬 타입 또는 분무 타입으로 실시할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
- 실시예
(1) 제조예 : 액상 라이오셀 필터의 제조
글리세린 보습제, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose, HPMC) 바인더 및 트리에틸 시트레이트를 혼합하여 혼합 용액을 제조한 후, 필터 제조 기계의 브러쉬 롤러 회전을 통해 스프레이 액상 분사 방식(산조 혹은 Hauni 방식)을 이용하여, 상기 혼합 용액을 라이오셀 섬유 다발을 포함하는 라이오셀 토우에 직접 분사하였다. 이후, 생가 혼합 용액이 분사된 라리오셀 토우들을 권지로 감싸, 필터 로드를 형성하였다.
이를 통해, 본 발명의 보습제를 3mg/(필터길이(mm)) 포함하는 라이오셀 필터를 제조할 수 있었다.
(2) 실험예 1 : 액상 라이오셀 필터와 액상 종이 필터의 물리성 평가 비교
상기 제조예에서의 방법과 동일하게 실시하되, 하기 표 1 에서와 같이, 글리세린 보습제의 함량을 달리하여 액상 라이오셀 필터를 제조하였으며, 종이 필터에 대해서도, 글리세린 보습제의 함량을 달리하면서 액상 종이 필터를 제조하였다.
제조된 필터들에 대한 물리성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1 에 나타내었다.
정보 무게
(mg)		 필터 길이 별
글리세린 투입량
(mg/mm)		 필터 무게 별
글리세린 투입량
(mg글리세린/mg토우)		 원주
(mm)		 흡인저항
(mmH2O)		 필터
조화 기간
액상
종이필터		 750 0 0 22.06 120 -
1050 5 0.29 22.06 230 2주
액상
라이오셀
필터		 301.7 0 0.00 22.02 243.3 -
361.7 1 0.17 275.6 1주
481.7 3 0.37 302.3
601.7 5 0.50 358.1
(상기 '무게(mg)'는 필터 1개에 들어가는 필터 권지를 제외한 토우의 무게를 나타낸다.)
상기 표 1 에 나타낸 바와 같이, 액상 라이오셀 필터는 대조구(액상 종이 필터) 대비 필터 조화 기간이 단축되는 효과를 나타내었으며, 나아가 필터 무게별 글리세린 투입 시, 라이오셀 필터가 종이 필터 대비 높은 글리세린 함량 보유 효과를 가질 수 있다는 점을 알 수 있다.
또한, 액상 종이필터의 경우, 글리세린 투입량 0 mg/mg 대비 0.29 mg/mg 의 흡인저항 증가폭이 110mmH2O(92% 증가율)을 나타낸 반면, 액상 라이오셀 필터의 경우, 액상 종이필터보다 더 많은 글리세린 투입량을 갖는 0.37 mg/mg 의 경우에도, 0 mg/mg 대비 59mmH2O(24% 증가율)의 증가폭을 나타내는 것에 불과한 바, 액상 라이오셀 필터가 액상 종이필터에 비해, 보습제를 첨가하더라도 균일한 흡인 저항을 구현할 수 있다는 점을 확인할 수 있다.
(3) 실험예 2 : 액상 라이오셀 필터 적용에 따른 관능 평가
본 발명자는 KT&G R&D 내부 패널 10명을 대상으로, 보습제를 5mg/(필터길이(mm)) 포함하는 액상 종이 필터(대조구)와 상기 제조예를 통해 제조한 액상 라이오셀 필터(실시예 1)를 사용하여 제작한 흡연 물품에 대하여, 끽미강도, 무화량, 자극성, 이취, 흡인력 및 전체 담배 맛에 관한 관능 평가(총 7점 만점)를 실시하였다(표 2).
상기 대조구와 실시예 1 은 토우 무게 당 투입된 글리세린의 양이 최대한 비슷한 경우를 비교하여 실험한 것이다(0.29 mg/mg vs 0.37 mg/mg).
평가점수 끽미강도 무화량 자극성 이취 연기를 빠는데 드는 힘 전체 담배 맛
액상 종이 필터
(대조구)		 4.1 4.0 3.8 3.7 3.2 3.5
액상 라이오셀 필터(실시예 1) 3.8 3.8 3.5 3.0 3.5 3.8
상기 표 2 에 나타낸 것과 같이, 실시예 1 의 액상 라이오셀 필터를 사용하여 제작한 흡연 물품은, 대조구의 액상 종이 필터로 제작한 흡연 물품에 비해, 비슷한 수준의 무화량을 보이나, 자극성이나 이취가 적으며, 전체적인 담배 맛이 보다 우수함을 확인할 수 있는바, 기존 액상 종이 필터 대비 액상 라이오셀 필터가 보습제 함유 담배 필터의 기능적인 면에서 보다 적합함을 알 수 있다.
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 (14)

  1. 라이오셀 섬유 다발을 포함하는 라이오셀 토우, 보습제 및 바인더를 포함하는, 담배용 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보습제는 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 담배용 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보습제는 브러쉬 타입(brush type) 또는 분무 타입(spray type)으로 상기 라이오셀 토우에 분산된 것을 특징으로 하는, 담배용 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스(HPMC), 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 에틸 셀룰로오스(EC), 메틸 셀룰로오스(MC), 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리비닐 알코올(PVA), 에틸렌비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 아세테이트(PVAc), 전분, 덱스트린 및 폴리에스테르계 바인더로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하며,
    상기 폴리에스테르계 바인더는 탄소수 5 내지 12 의 알킬렌, 탄소수 5 내지 12 의 아릴렌 및 탄소수 5 내지 12 의 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인, 담배용 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    지방산 카르복실계 화합물, 솔비탄 에스터계 화합물, 솔베이트계 화합물 및 에톡시계 화합물 중 하나 이상의 유화제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 담배용 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    트리에틸 시트레이트를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 담배용 필터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 트리에틸 시트레이트의 함량은 담배용 필터를 구성하는 라이오셀 토우 중량 대비 3 중량% 내지 7 중량% 인 것을 특징으로 하는, 담배용 필터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보습제의 함량은 상기 담배용 필터 길이(mm)당 1 mg 내지 5 mg 포함되는 것인, 담배용 필터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보습제의 함량은 상기 라이오셀 토우 무게(mg)당 0.1 mg 내지 0.5 mg 포함되는 것인, 담배용 필터.
  10. 담배 매질부, 필터부 및 래퍼를 포함하는 흡연 물품에 있어서,
    상기 필터부는 라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우, 보습제 및 바인더를 포함하고,
    상기 보습제는 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린 중 하나 이상을 포함하며, 브러쉬 타입(brush type) 또는 스프레이 타입(spray type)으로 상기 라이오셀 토우에 분산된 것을 특징으로 하는, 흡연 물품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 필터부는 2 이상의 세그먼트로 분획되어 있고,
    상기 2 이상의 세그먼트 중 하나 이상이, 라이오셀 섬유 다발을 포함하는 라이오셀 토우, 보습제 및 바인더를 포함하는 것인, 흡연 물품.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 흡연 물품은 비연소 가열식인 흡연 물품인 것을 특징으로 하는, 흡연 물품.
  13. 라이오셀 섬유 다발을 포함하는 라이오셀 토우를 준비하는 단계(S1);
    보습제 및 바인더를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계(S2); 및
    상기 혼합 용액을 상기 라이오셀 토우에 분산시키는 단계(S3);를 포함하며,
    상기 보습제는 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 바인더는 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스(HPMC), 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 에틸 셀룰로오스(EC), 메틸 셀룰로오스(MC), 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리비닐 알코올(PVA), 에틸렌비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 아세테이트(PVAc), 전분, 덱스트린 및 폴리에스테르계 바인더로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하며,
    상기 폴리에스테르계 바인더는 탄소수 5 내지 12 의 알킬렌, 탄소수 5 내지 12 의 아릴렌 및 탄소수 5 내지 12 의 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하고,
    상기 (S3) 단계는, 브러쉬 타입(brush type) 또는 분무 타입(spray type)으로 상기 라이오셀 토우에 분산시키는 것을 특징으로 하는, 담배용 필터의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (S2) 단계의 혼합 용액에, 지방산 카르복실계 화합물, 솔비탄 에스터계 화합물, 솔베이트계 화합물 및 에톡시계 화합물 중 하나 이상의 유화제 및 트리에틸 시트레이트를 추가적으로 혼합하는 것을 특징으로 하는, 담배용 필터의 제조 방법.
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