WO2023200091A1 - 라이오셀 토우를 포함하는 담배 필터 및 이의 제조방법 - Google Patents

라이오셀 토우를 포함하는 담배 필터 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2023200091A1
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WO
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weight
cigarette filter
parts
lyocell
binder
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PCT/KR2023/001566
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하성훈
마경배
양진철
이준희
정봉수
서승동
이정훈
정종철
진상우
황영남
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주식회사 케이티앤지
코오롱인더스트리 주식회사
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    • A24D3/14—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as additive

Definitions

  • the present invention relates to a cigarette filter containing lyocell tow and a method of manufacturing the same. Specifically, it relates to a cigarette filter containing lyocell tow and binder and having excellent tar and nicotine reduction effects, and a method of manufacturing the same.
  • various types of leaf tobacco are first mixed and processed to produce the desired aroma and taste.
  • the processed tobacco leaf is cut to produce cut tobacco leaf, and the tobacco leaf is rolled with cigarette paper to produce a cigarette without a filter.
  • Cigarette paper can be manufactured from flax, wood pulp, etc., and is required to maintain combustibility and the taste of tobacco when burned.
  • Cigarette filters may contain activated carbon, flavoring substances, etc., may be composed of monofilters or multifilters, and are surrounded by cigarette filter wrapping paper. The tobacco sheath and the cigarette filter are connected by tipping paper, and the tipping paper may include fine holes.
  • cellulose acetate tow which is obtained by extracting cellulose from wood pulp and acetylating it.
  • An alternative material for this is, for example, lyocell fiber, which, unlike cellulose acetate, is made of cellulose itself. The development of used tow is in progress.
  • methods for improving the hardness of a filter include using a hardener and using a plasticizer.
  • the method of using the hardener is a method of imparting hardness to the filter by joining fiber strands using a binder material and making the filter hard.
  • the method of using the plasticizer is a method of partially dissolving or plasticizing the fiber itself using a specific material to form a joint between the fibers and then plasticizing it.
  • Existing cellulose acetate used plasticizers Triacetin and Triethyl Citrate
  • Lyocell fiber currently does not have plasticizers, hardeners are mainly used to improve hardness.
  • Lyocell fiber As mentioned above, even if the insufficient physical properties of Lyocell fiber, such as insufficient hardness, are improved by using additional additives, unlike cellulose acetate, which has been confirmed to be functional as a cigarette filter, Lyocell fiber, a novel material, is applied as an actual cigarette filter. City, a review of the original filtration functionality of cigarette filters is required.
  • the present inventor recognized the technical challenges regarding the filtration functionality of cigarette filters using Lyocell fibers, and completed the present invention after continuous research on ways to more appropriately apply Lyocell fibers to secure such functionality.
  • the aim is to solve the material problems of lyocell tow, such as hardness, and further provide a cigarette filter with improved filtration functionality as a filter.
  • the present invention provides a cigarette filter including a lyocell tow made of a plurality of lyocell fibers, and a binder that binds the lyocell fibers together.
  • tar and nicotine transferred to cigarette smoke are reduced by 70% by weight to 95% by weight, respectively.
  • the cigarette filter has a suction resistance of 80mmWG to 200mmWG.
  • the lyocell tow is filled into a cigarette filter at a packing density of 0.2 g/mL to 0.6 g/mL.
  • the binder is hydroxy propyl methyl cellulose, hydroxy propyl cellulose, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl acetate, polyvinyl acetate, polyvinyl pyrrolidone, polyester, or a combination thereof.
  • the binder is included in an amount of 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of lyocell tow.
  • the cigarette filter further includes a binder solvent, and the binder solvent is water, monohydric alcohol, polyhydric alcohol, or a combination thereof.
  • the monohydric alcohol is methanol, ethanol, propanol, or a combination thereof.
  • the polyhydric alcohol is a diol having a C1 to C4 alkylene group.
  • the polyhydric alcohol is included in an amount of 0.5 parts by weight to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of lyocell tow.
  • the present invention provides a method for manufacturing the above-described cigarette filter, which includes the steps of manufacturing Lyocell tow using a plurality of Lyocell fibers, preparing a binder solution by mixing a binder and a solvent, and the Lyocell It includes spraying a binder solution on the tow and drying it, and manufacturing a cigarette filter by surrounding the Lyocell tow, in which Lyocell fibers are bound by a binder, with a wrapper.
  • the cigarette filter according to one embodiment of the present invention contains lyocell tow, an eco-friendly material, but overcomes the material problems of existing lyocell tow and has excellent hardness.
  • the cigarette filter according to one embodiment of the present invention has a superior tar and nicotine reduction effect than existing cellulose acetate cigarette filters.
  • This tar and nicotine reduction effect can be achieved with the cigarette filter according to one embodiment of the present invention without adjusting other components such as the smoking material portion or wrapper when manufacturing cigarettes that deliver tar and nicotine below a certain level according to the smoker's preference. Since tar and nicotine can be reduced just by replacing , fairness in producing these products can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing the schematic configuration of a smoking article 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 component is not limited by the term.
  • a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is no additional component between each component. It should be understood that may be “connected,” “combined,” or “connected.”
  • smoking article may refer to an article that can generate aerosols, such as cigarettes (cigarettes), cigars, etc.
  • Smoking articles may contain aerosol-generating substances or aerosol-forming substrates.
  • smoking articles may include solid substances based on tobacco raw materials, such as leaf tobacco, cut tobacco, and reconstituted tobacco.
  • Smoking substances may contain volatile compounds.
  • the smoking article may include several segments, each with its own functionality, and these segments may be “... It is displayed as “wealth.”
  • smoking articles may include not only combustible cigarettes, but also heated cigarettes used with aerosol generating devices (not shown) such as electronic cigarette devices.
  • upstream and downstream are terms used to indicate the relative positions of segments constituting the smoking article, based on the direction in which the user draws air using the smoking article.
  • the smoking article includes an upstream end (ie, the part where air enters) and an opposite downstream end (ie, the part where air goes out).
  • upstream end ie, the part where air enters
  • downstream end ie, the part where air goes out
  • the user may bite the downstream end of the smoking article.
  • the downstream end is located downstream of the upstream end, while the term “end” may also be written as “distal”.
  • the present invention relates to a cigarette filter that can be applied to a smoking article.
  • the cigarette filter includes a lyocell tow made of a plurality of lyocell fibers, and the lyocell fibers. Contains binders that bind them together.
  • the Lyocell fiber is an eco-friendly fiber made from cellulose extracted from wood pulp.
  • the lyocell tow refers to a bundle formed by cross-connecting adjacent lyocell fibers.
  • the lyocell fiber may have a fineness of 1.0 denier to 12.0 denier.
  • the lyocell fiber bundle constituting the lyocell tow may have a fineness of 15,000 denier to 45,000 denier.
  • the cigarette filter according to one embodiment of the present invention is excellent in reducing tar and nicotine transferred to cigarette smoke.
  • Cellulose acetate is a material that has been used as a cigarette filter material in the relevant technical field for a long time, and the performance of cigarette filters using cellulose acetate can be a standard in evaluating the performance of cigarette filters in the relevant technical field.
  • the cigarette filter according to one embodiment of the present invention has a superior tar and nicotine reduction effect than a cigarette filter using cellulose acetate when manufactured with the same suction resistance.
  • the tar and nicotine components in the smoke passing through the cigarette filter are cellulose. Based on the content of cigarette filters using acetate, it is less than 90% by weight. Since lyocell fiber material cannot necessarily be considered superior in reducing tar and nicotine components compared to cellulose acetate material due to its characteristics, the cigarette filter according to one embodiment of the present invention has technical significance in the relevant technical field.
  • the cigarette filter according to one embodiment of the present invention reduces tar and nicotine transferred into cigarette smoke by 70% by weight to 95% by weight, respectively.
  • the reduction ratio is a value compared to the weight of tar and nicotine in cigarette smoke before and after passing through the cigarette filter.
  • the tar and nicotine reduction ratio is 70% by weight or more, 72% by weight or more, 74% by weight or more, 76% by weight or more, 78% by weight or more, 80% by weight or more, 82% by weight or more, 84% by weight or more, 86% by weight. It may be more than 95% by weight, 94% by weight or less, 93% by weight or less, 92% by weight or less, 91% by weight or less, and 90% by weight or less.
  • the composition can be at a level suitable for smoking by smokers.
  • the cigarette filter according to one embodiment of the present invention has a suction resistance of 80mmWG to 200mmWG.
  • the suction resistance refers to the static pressure difference between the two ends of the sample when traversed by an airflow under normal conditions where the volumetric flow rate is 17.5 mm per second at the discharge end.
  • the resistance to attraction can be measured using the method specified in ISO standard 6565:2002.
  • the suction resistance is 80mmWG or more, 85mmWG or more, 90mmWG or more, 95mmWG or more, 100mmWG or more, 200mmWG or less, 190mmWG or less, 180mmWG or less, 170mmWG or less, 160mmWG or less, 150mmWG or less, 80mmWG to 200mmWG, 90mmWG to 180mmWG, It may be 100mmWG to 150mmWG.
  • the functionality of cigarette filters containing lyocell tow in reducing tar and nicotine can be further improved.
  • lyocell tow is filled into the cigarette filter at a packing density of 0.2 g/mL to 0.6 g/mL. As the filling density of Lyocell tow increases, the hardness and filtration performance of the filter can be improved, but it must be adjusted to an appropriate level in that it can block the air passage within the cigarette.
  • the packing density is 0.2 g/mL or more, 0.22 g/mL or more, 0.24 g/mL or more, 0.26 g/mL or more, 0.28 g/mL or more, 0.3 g/mL or more, and 0.6 g/mL or more, 0.58 g/mL or more, 0.56 g/mL or more, 0.54 g/mL or more, 0.52 g/mL or more, 0.5 g/mL or more, 0.2 g/mL to 0.6 g/mL, 0.24 g/mL to 0.56 g/mL , may be 0.3 g/mL to 0.5 g/mL.
  • the functionality of cigarette filters containing lyocell tow in reducing tar and nicotine can be further improved.
  • the above-mentioned filling density may take into account not only the tar and nicotine reduction effect of the cigarette filter but also the suction resistance. However, at this filling density, the hardness of the cigarette filter may be low, and a separate hardness improver is required.
  • a binder may be used as a type of hardness improver, and the binder binds lyocell fibers together to give the lyocell tow a certain level of hardness.
  • the binder is a material suitable for application to Lyocell fibers, and any common material known in the relevant technical field can be freely used.
  • the binder is hydroxyl propyl methyl cellulose (HPMC), hydroxy propyl cellulose (HPC), poly vinyl alcohol (PVA), and ethylene.
  • HPMC hydroxyl propyl methyl cellulose
  • HPC hydroxy propyl cellulose
  • HPC hydroxy propyl cellulose
  • HPC hydroxy propyl cellulose
  • PVA poly vinyl alcohol
  • ethylene Vinyl acetate (ethylene vinyl acetate (EVA)), poly vinyl acetate (PVAc), poly vinyl pyrrolidone (PVP), polyester, or a combination thereof
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVAc poly vinyl acetate
  • PVP poly vinyl pyrrolidone
  • polyester or a combination thereof
  • the binder may be hydroxypropyl methyl cellulose, polyester, or a combination thereof.
  • the polyester is a synthetic resin made by reacting a polyhydric organic acid and a polyhydric alcohol, and has appropriate resistance to water and various compounds.
  • the polyester is a copolymer of an aromatic monomer and an aliphatic monomer.
  • the aromatic monomer adds structural stability to the polyester, and the aliphatic monomer adds structural flexibility to the polyester, so that the polyester containing the aromatic monomer and the aliphatic monomer easily adheres to other components such as lyocell fibers and acts as a binder. Functionality can be added.
  • the aromatic monomer may be a polyhydric organic acid or a polyhydric alcohol, and similarly, the aliphatic monomer may be a polyhydric organic acid or a polyhydric alcohol.
  • the aromatic monomer is a dicarboxylic acid having a C5 to C12 arylene group or heteroarylene group.
  • the dicarboxylic acid having a C5 to C12 arylene group or heteroarylene group may be phthalic acid, terephthalic acid, or isophthalic acid.
  • the aliphatic monomer is a diol having a C1 to C6 alkylene group, a dicarboxylic acid having a C2 to C12 alkylene group, or a combination thereof.
  • the diol having a C1 to C6 alkylene group is ethylene glycol
  • the dicarboxylic acid having a C2 to C12 alkylene group is sebacic acid.
  • carboxylic acid groups and hydroxy groups can be formed by condensation reaction at a ratio of 1:1, and as a monomer having a carboxylic acid group, the above-mentioned C5 to C12 arylene group or heteroarylene group is used.
  • a dicarboxylic acid having a branched dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid having a C2 to C12 alkylene group, or a combination thereof can be used, and as a monomer having a hydroxy group, a diol having a C1 to C6 alkylene group can be used.
  • the arylene group, heteroarylene group, or alkylene group exists in a substituted or unsubstituted state, and in the case of substitution, the main chain of the arylene group, heteroarylene group, or alkylene group contains an alkyl group of C1 to C4, and an alkyl group of C1 to C4.
  • Substituents generally known in the relevant technical field, such as an alkoxy group or a halogen group, may be substituted.
  • the binder can be applied to the Lyocell tow in the form of a binder solution with a solvent, and the binder does not leak even if the Lyocell tow dries or is left for a long time after application and is located between the Lyocell fibers to increase the hardness of the Lyocell tow. improve According to one embodiment of the present invention, the binder is included in an amount of 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of lyocell tow.
  • the binder content is 0.1 parts by weight or more, 0.2 parts by weight or more, 0.3 parts by weight or more, 0.4 parts by weight or more, 5 parts by weight or less, 4.5 parts by weight or less, 4 parts by weight or less, 3.5 parts by weight or less, 3 It may be less than or equal to 2.5 parts by weight, and may be 0.1 to 5 parts by weight, 0.2 to 4 parts by weight, or 0.3 to 3 parts by weight.
  • the binder can raise the hardness to an appropriate level without deteriorating the basic filter function of lyocell tow.
  • the solvent included in the cigarette filter is basically included in the binder solution to disperse the binder, and if the binder solution is sprayed on the lyocell tow and then dried or left for a long time, some of the solvent is removed.
  • a solvent for the binder solution basically water can be used. A large amount of water relative to the binder may be used to dissolve the binder, but most of the water is removed by drying.
  • the Lyocell fiber is known to be a hydrophilic material, unlike cellulose acetate, which is hydrophobic, moisture can have a negative effect on hardness. To compensate for this, the binder solution may be used with water or an alcohol component may be used to replace water.
  • the solvent includes a monohydric alcohol that is methanol, ethanol, propanol, or a combination thereof.
  • the monohydric alcohol is a component with a higher volatility than water, and a large amount may be lost after drying. However, if stored at room temperature without going through a drying process, a certain amount or more can be detected in the final cigarette filter. Since the monohydric alcohol can replace water in the solvent of the binder solution, it not only helps improve the hardness of the cigarette filter, but also has sterilizing power, so it can exhibit additional functionality when applied to lyocell tow.
  • the monohydric alcohol is included in an amount of 1 to 500 parts by weight based on 10,000 parts by weight of lyocell tow.
  • the monohydric alcohol is more volatile than polyhydric alcohol or water, so the content of the monohydric alcohol is highly variable.
  • the monohydric alcohol when the drying process is reduced and stored at room temperature, the monohydric alcohol is not added. Compared to other cases, the lower limit of the content range is considered more meaningful than the upper limit in that a certain level of monohydric alcohol can be detected.
  • the solvent includes a polyhydric alcohol.
  • polyhydric alcohol refers to a compound containing two or more hydroxy groups.
  • the polyhydric alcohol serves as a release agent when processing with a machine roll or the like to apply lyocell tow to a cigarette filter.
  • the phenomenon of lyocell tow being entangled in a machine roll, etc. may occur due to the adhesive force of the binder, but this phenomenon is reduced for lyocell tow containing polyhydric alcohol. Processability can be improved.
  • the polyhydric alcohol when applied to lyocell tow, it is located between the lyocell fibers together with the binder even if it is not dried at a particularly high temperature for a long time, helping to improve the hardness of lyocell tow in a short period of time. Accordingly, when using a solvent containing a polyhydric alcohol, the drying time can be significantly shortened, thereby improving fairness in the manufacture of cigarette filters.
  • the polyhydric alcohol is a diol having a C1 to C4 alkylene group.
  • the diol refers to a compound with two hydroxy groups and is also called glycol.
  • the space between the two hydroxy groups may be connected by a C1 to C4 alkylene group, where the number of carbon atoms in the alkylene group refers to the number of carbon atoms directly connected between the two hydroxy groups.
  • the alkylene group exists in a substituted or unsubstituted state, and in the case of a substituted state, the main chain of the alkylene group is provided with a substituent generally known in the art, such as a C1 to C3 alkyl group, C1 to C3 alkoxy group, and halogen group. can be replaced.
  • the polyhydric alcohol may be propylene glycol.
  • the propylene glycol is a polyhydric alcohol with a chain of an appropriate length and may be a more preferable compound because it has the above-mentioned functionality.
  • the polyhydric alcohol can be applied to Lyocell tow in the form of a binder solution along with a binder and other solvents, and remains unchanged on the Lyocell tow or a cigarette filter to which it is applied before and after drying, imparting not only hardness but also the above-mentioned functionality such as improved fairness.
  • the polyhydric alcohol is included in an amount of 0.5 parts by weight to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of lyocell tow.
  • the content of the polyhydric alcohol is 0.5 parts by weight or more, 0.6 parts by weight or more, 0.7 parts by weight or more, 0.8 parts by weight or more, 0.9 parts by weight or more, 1 part by weight or more, 25 parts by weight or less, 20 parts by weight or less, It may be 15 parts by weight or less, 10 parts by weight or less, and 5 parts by weight or less, and may be 0.5 to 10 parts by weight, 0.7 to 7 parts by weight, and 1 to 5 parts by weight.
  • the polyhydric alcohol can provide additional functionality to the cigarette filter without deteriorating the basic filter function of lyocell tow.
  • a cigarette filter containing lyocell tow according to an embodiment of the present invention has excellent hardness due to the combination of a binder.
  • the cigarette filter has a hardness of 85% or more.
  • the hardness of the cigarette filter may be 85% or more, 86% or more, 87% or more, 88% or more, and 89% or more.
  • the hardness of the cigarette filter is a value that quantifies the degree to which the diameter of the cigarette filter is maintained when the cigarette filter is pressed with a certain level of force in the vertical direction, and can be specifically calculated by the following calculation formula 1.
  • D is the filter diameter (mm)
  • a represents the distance (mm) lowered by a 300g weight (the filter is pressed).
  • the necessary measurements can be obtained using a device commonly used in the relevant technical field, for example, DHT 200 TM from Filtrona can be used.
  • the force applied takes into account the force applied when an actual smoker holds a cigarette.
  • the hardness value of 85% or more obtained through the cigarette filter according to one embodiment of the present invention is that the hardness can be secured at a level that can replace the conventional cigarette filter composed of cellulose acetate by using lyocell tow, an eco-friendly material. has technical significance.
  • the cigarette filter according to one embodiment of the present invention can achieve an excellent hardness value of 85% or more as described above even after a period of time for the binder to settle at room temperature without going through a drying process at high temperature. , fairness in product manufacturing can be significantly improved.
  • the above-mentioned cigarette filter can be manufactured through the following manufacturing method.
  • the manufacturing method includes the steps of manufacturing Lyocell tow using Lyocell fibers, preparing a binder solution by mixing a binder and a solvent, spraying and drying the binder solution on the Lyocell tow, and forming the Lyocell tow using a binder. It includes the step of manufacturing a cigarette filter by surrounding the lyocell tow combined with cell fibers with a wrapper. Since the above manufacturing method is basically related to the method of manufacturing the above-described cigarette filter, description of specific parts in the above content will be omitted, and the features of the manufacturing method will be described in more detail below.
  • lyocell tow is manufactured using a plurality of lyocell fibers.
  • the manufactured lyocell tow has a bundle shape formed by cross-connecting adjacent lyocell fibers.
  • an additional step of swelling the toe through blooming is performed.
  • the binder solution sprayed later can easily penetrate between the Lyocell fibers that make up the Lyocell tow.
  • a binder solution is prepared by mixing the binder and solvent.
  • the binder solution is a substance sprayed on Lyocell tow to improve functionality such as hardness of Lyocell tow. Since some components of the binder solution may be lost through the drying process after spraying, the composition of the binder solution may be different from the composition of the components constituting the cigarette filter.
  • the binder can be specified according to the above-mentioned contents, and since the components are not particularly lost even after drying, the amount supplied to the lyocell tow through spraying remains almost as is in the final cigarette filter.
  • the solvent contains water, and some of the water is lost during the drying process.
  • the water content is determined by subtracting the binder content from the binder solution.
  • the binder is included in an amount of 5 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder solution.
  • the content of the binder is 5 parts by weight or more, 6 parts by weight or more, 7 parts by weight or more, 8 parts by weight or more, 9 parts by weight or more, 10 parts by weight or more, 40 parts by weight or less, 35 parts by weight or less, 30 parts by weight or more.
  • the binder is easy to apply to Lyocell tow by spraying when forming a binder solution within the above range.
  • the solvent includes a polyhydric alcohol
  • the solvent includes water along with the polyhydric alcohol. If the entire solvent is made up of polyhydric alcohol, the viscosity may become too high, making it difficult to disperse the binder. Water may be included in the remaining amount equal to the proportion occupied by solvents such as polyhydric alcohols, and some of it is lost during the drying process.
  • the polyhydric alcohol is included in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder solution.
  • the content of the polyhydric alcohol is 5 parts by weight or more, 6 parts by weight or more, 7 parts by weight or more, 8 parts by weight or more, 9 parts by weight or more, 10 parts by weight or more, 50 parts by weight or less, 45 parts by weight or less, It may be 40 parts by weight or less, 35 parts by weight or less, and 30 parts by weight or less, and may be 5 to 50 parts by weight, 7 to 40 parts by weight, and 10 to 30 parts by weight.
  • the polyhydric alcohol can provide additional functionality to the cigarette filter without deteriorating the basic filter function of lyocell tow.
  • the solvent may further include a monohydric alcohol.
  • the monohydric alcohol is a component with a higher volatility than water, and a large amount may be lost after drying. However, if stored at room temperature without going through a drying process, a certain amount or more can be detected in the final cigarette filter.
  • the monohydric alcohol is a component that can replace water in the solvent of the binder solution and can control the water content of the final cigarette filter.
  • the monohydric alcohol is methanol, ethanol, propanol, or a combination thereof.
  • the monohydric alcohol may be ethanol.
  • the monohydric alcohol may be included at a certain level or more to replace water.
  • the monohydric alcohol is included in an amount of 5 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder solution.
  • the content of the monohydric alcohol is 5 parts by weight or more, 6 parts by weight or more, 7 parts by weight or more, 8 parts by weight or more, 9 parts by weight or more, 10 parts by weight or more, 60 parts by weight or less, and 55 parts by weight or less.
  • the monohydric alcohol When the monohydric alcohol is applied within the above range, it can reduce the water content in the cigarette filter to a meaningful level in terms of effectiveness.
  • the binder solution prepared according to the above description is sprayed on the lyocell tow.
  • the binder solution can be sprayed on the Lyocell tow to a degree that can solve problems such as hardness that the Lyocell tow has as a material without deteriorating the basic filter function of the Lyocell tow.
  • 5 to 30 parts by weight of the binder solution is sprayed on the lyocell tow based on 100 parts by weight of the lyocell tow.
  • the spray amount of the binder solution is 5 parts by weight or more, 6 parts by weight or more, 7 parts by weight or more, 8 parts by weight or more, 9 parts by weight or more, 10 parts by weight or more, 30 parts by weight or less, 28 parts by weight or less, It may be 26 parts by weight or less, 24 parts by weight or less, 22 parts by weight or less, and 20 parts by weight or less, and may be 5 to 30 parts by weight, 7 to 24 parts by weight, and 10 to 20 parts by weight.
  • the binder solution can improve functionality such as hardness of lyocell tow.
  • the method for spraying the binder solution may be a method generally used in the relevant technical field, and is not particularly limited.
  • the binder solution may be sprayed using nozzle spraying, brush spraying, or electric spraying.
  • a cigarette filter is manufactured by wrapping Lyocell tow, in which Lyocell fibers are combined by a binder, with a wrapper. If necessary, the lyocell tow can be processed into a size suitable for application to a cigarette filter using a mechanical roll or cutter. The degree to which the cigarette filter is filled with lyocell tow can be adjusted according to the above-described details.
  • the above-mentioned cigarette filter can be applied to smoking articles.
  • 1 provides a diagram showing the schematic configuration of a smoking article according to one embodiment of the present invention.
  • the smoking article 100 includes a smoking material portion 10 and a filter portion 20, and the above-described cigarette filter is applied to the filter portion 20 of the smoking article 100.
  • the smoking material portion 10 is located upstream compared to the filter portion 20.
  • the smoking material portion 10 may be filled with smoking materials such as raw leaf tobacco, leaf tobacco, or a mixture of leaf tobacco and leaf tobacco.
  • the processed smoking material may be filled in the smoking material portion 10 in the form of a sheet or a cut candle.
  • the smoking material portion 10 may have a long elongated rod shape, and its length, circumference, and diameter are not particularly limited, but are of a size generally used in the relevant technical field considering the filling amount of the smoking material, the user's preference, etc. can be adjusted.
  • the smoking material portion 10 may include at least one aerosol-generating material selected from the group consisting of glycerin, propylene glycol, ethylene glycol, dipropylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, and oleyl alcohol.
  • the smoking material portion 10 may contain other additives such as flavoring agents, humectants and/or acetate compounds.
  • the aerosol-generating substances and additive substances may be contained in smoking materials.
  • the filter unit 20 is disposed downstream of the smoking material unit 10 and serves as a filter through which aerosol substances generated in the smoking material unit 10 pass just before the user inhales them.
  • the filter unit 20 may be manufactured from various materials or shapes.
  • the filter unit 20 according to one embodiment of the present invention basically includes the above-described cigarette filter including Lyocell tow in which a plurality of Lyocell fibers are bonded by a binder.
  • the cigarette filter containing the lyocell tow can replace all or part of the filter part 20 of an existing smoking article, and when replacing part of it, previously used filter material can be used together.
  • Existing filter materials for example, cellulose acetate filters, hollow tube filters, etc. may be used.
  • the filter unit 20 is shown as a mono filter consisting of a single filter, but the filter unit 20 is not limited to this.
  • the filter unit 20 may be provided as a dual filter or triple filter with two acetate filters to increase filter efficiency.
  • a crushable capsule (not shown) may be included inside the filter unit 20, which has a structure in which the liquid content containing the fragrance is wrapped with a film.
  • the outside of the smoking material unit 10 and the filter unit 20 may be wrapped by a wrapper 30a or 30b.
  • the smoking material portion 10 may be packaged by a smoking material portion wrapper 30a.
  • Some of the cigarette smoke generated during the combustion process of the general smoking material section 10 is released into the atmosphere through the smoking material section wrapper 30a before passing through the cigarette filter, and the sidestream smoke causes discomfort to second-hand smokers.
  • There have been various attempts to reduce sidestream smoke such as adding fillers such as magnesium oxide, titanium oxide, cerium oxide, aluminum oxide, calcium carbonate, and zirconium carbonate to conventional cigarette paper.
  • fillers such as magnesium oxide, titanium oxide, cerium oxide, aluminum oxide, calcium carbonate, and zirconium carbonate
  • the smoking material wrapper (30a) contains magnesium oxide (MgO and/or Mg(OH) 2 ) and calcium carbonate to reduce sidestream smoke and prevent taste sensation, deterioration of retention, and combustion extinguishment.
  • a filler mixed with (CaCO 3 ) is applied.
  • the filter unit 20 may be packaged by a filter unit wrapper 30b.
  • the filter portion wrapper 30b may be made of oil-resistant wrapping paper, and the inner surface of the filter portion wrapper 30b may further include aluminum foil.
  • the smoking material portion 10 packaged by the smoking material portion wrapper 30a and the filter portion 20 packaged by the filter portion wrapper 30b may be combined and packaged by the tip paper 40.
  • the tip paper 40 may be wrapped around at least a portion of the smoking material portion wrapper 30a (eg, a portion downstream) and the outside of the filter portion wrapper 30b.
  • at least a portion of the smoking material portion 10 and the filter portion 20 may be further wrapped by the tip paper 40 and physically coupled to each other.
  • the tip paper 40 may be made of non-porous wrapping paper that has not been treated with oil resistance, but is not limited thereto.
  • the tip paper 40 may prevent the filter unit 20 from burning by containing a non-combustible material, but is not limited to this.
  • the smoking article according to one embodiment of the present invention has a tar content of less than 3.7 mg and a nicotine content of less than 0.36 mg. This is a lower tar and nicotine transfer amount than when a cellulose acetate filter was applied.
  • the tar transfer amount may be less than 3.7 mg, 3.6 mg or less, 3.5 mg or less, 3.4 mg or less, 3.3 mg or less, and 3.2 mg or less
  • the nicotine transfer amount may be less than 0.36 mg, 0.35 mg or less, and 0.34 mg or less.
  • the smoking article according to one embodiment of the present invention is significant in that it has a better tar and nicotine reduction effect than a cellulose acetate filter.
  • the prepared binder solution was sprayed on the lyocell tow through nozzle spraying.
  • Lyocell tow containing a binder was prepared by spraying 15% by weight of the binder solution based on the weight of the lyocell tow and storing it at room temperature for 6 hours.
  • the prepared lyocell tow was wrapped with wrapping paper to produce a cigarette filter with an axial length of about 27 mm and a circumference of about 23.7 mm.
  • the lyocell tow has a packing density of about 0.4 g/mL, which means that the lyocell tow does not contain a binder.
  • the suction resistance of the cigarette filter was measured to be about 112.5 mmWG when measured with a suction resistance measuring device (manufacturer: Cardian, product name: BWSPtHT-1).
  • cellulose acetate tow instead of lyocell tow, cellulose acetate tow with the same denier conditions was used. Triethyl citrate (TEC) was used as a plasticizer instead of a binder as a hardness enhancer. The plasticizer was sprayed onto the cellulose acetate tow through nozzle spraying. Cellulose acetate tow containing a plasticizer was prepared by spraying 7% by weight of the plasticizer solution based on the weight of the cellulose acetate tow. The prepared cellulose acetate tow was wrapped with wrapping paper to prepare a cigarette filter with an axial length of about 27 mm and a circumference of about 24.2 mm.
  • TEC Triethyl citrate
  • the cellulose acetate tow has a packing density of about 0.36 g/mL, which means that the cellulose acetate tow does not contain a plasticizer.
  • the suction resistance of the cigarette filter was measured to be about 112.5 mmWG when measured with a suction resistance measuring device (manufacturer: Cardian, product name: BWSPtHT-1).
  • the smoking material portion was prepared using 580 mg of cigarette cut filler. Cigarettes were manufactured by combining each of the cigarette filters prepared in Example 1 and Comparative Example 1 with a smoking material portion.
  • the cigarette composed only of the smoking material portion is referred to as the cigarette of “Experimental Example 1”
  • the cigarette manufactured by combining the cigarette filter manufactured in Example 1 and the smoking material portion is referred to as the cigarette of “Experimental Example 2”
  • the cigarette manufactured by combining the cigarette filter and the smoking material portion was used as the cigarette of “Experimental Example 3”, each cigarette was smoked through a smoking device (manufacturer: BORGWALDT, product name: RM2OH) to collect smoke, and then GC (Gas) The components were analyzed using Chromatography. The component analysis results are shown in Table 1 below.
  • Example 2 when applying the cigarette filter according to Example 1 (Experimental Example 2), despite the same suction resistance, tar and It was confirmed that the nicotine reduction effect was excellent. Depending on the smoker's preference, a cigarette that delivers tar and nicotine below a certain level may be required.
  • other components such as a smoking material portion or a wrapper are used. Since tar and nicotine can be more easily reduced without adjustment, fairness in product production can be improved.

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Abstract

복수개의 라이오셀 섬유로 이루어진 라이오셀 토우, 및 상기 라이오셀 섬유를 서로 결합하는 바인더를 포함하는 담배 필터가 제공된다. 본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 담배 연기로 이행되는 타르와 니코틴을 각각 70 중량% 내지 95 중량% 저감한다. 본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 80mmWG 내지 200mmWG의 흡인 저항을 가진다. 본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터에서 라이오셀 토우는 0.2g/mL 내지 0.6g/mL의 충전 밀도로 담배 필터에 충전된다. 본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 라이오셀 토우가 기본적으로 가지고 있는 경도 등의 소재적 문제점을 해결하고, 나아가 필터로서의 우수한 여과 기능성을 가진다.

Description

라이오셀 토우를 포함하는 담배 필터 및 이의 제조방법
본 발명은 라이오셀 토우를 포함하는 담배 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 라이오셀 토우 및 바인더를 포함하고, 타르와 니코틴 저감 효과가 우수한 담배 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 담배를 제조하기 위해서, 먼저 다양한 종류의 잎담배(leaf tobacco)를 원하는 향과 맛이 나도록 배합하여 가공한다. 다음, 가공된 잎담배를 절각하여 담배 각초(cut tobacco leaf)를 제조하고, 궐련지(cigarette paper)로 담배 각초를 말아, 필터 없는 궐련을 제조한다. 다음으로, 필요에 따라 필터 없는 궐련에 필터를 부착한다.
궐련지는 마(flax), 목재펄프 등으로 제조될 수 있으며, 연소될 때 연소성과 담배의 맛이 유지될 것이 요구된다. 담배 필터는 활성탄, 향미 물질 등을 포함할 수 있으며, 모노필터 또는 다중필터로 이루어질 수 있으며, 담배 필터 권지(cigarette filter wrapping paper)에 의해 둘러싸여 있다. 팁 페이퍼(tipping paper)에 의해 담배 각초부와 담배 필터가 연결되며, 팁페이퍼는 미세한 구멍들을 포함할 수 있다.
일반적인 담배 필터는 목재 펄프로부터 셀룰로오스를 추출하여 아세틸화 시킨 셀룰로오스 아세테이트 토우(tow)를 사용하고 있으며, 이에 대한 대체 소재로 예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트와 달리 셀룰로오스 자체를 섬유화 시킨 라이오셀(lyocell) 섬유를 이용한 토우의 개발이 진행되고 있다.
상기 라이오셀 섬유를 이용한 토우로 담배 필터를 제조하는 경우, 담배 필터의 경도가 낮아 적합하지 않으며, 담배 필터로 활용하기 위해서는 일정 수준 이상으로 경도를 향상시킬 필요가 있다. 예를 들어, 필터의 경도 향상방법은 경화제를 사용하는 방법과 가소제(plasticizer)를 사용하는 방법이 있다. 상기 경화제를 사용하는 방법은 바인더 성질의 물질을 이용하여 섬유가닥을 접합시켜 필터에 경도를 부여하는 방법이며, 필터를 단단하게 만든다. 상기 가소제를 사용하는 방법은 특정 물질을 이용하여 섬유 자체를 부분적으로 용해 또는 플라스틱화하여 섬유 간의 접합점을 형성한 후 가소화 시키는 방법이다. 기존의 셀룰로오스 아세테이트는 가소제(트리아세틴(Triacetin), 트리에틸시트레이트(Triethyl Citrate)를 활용하였으나, 라이오셀 섬유는 현재 가소제가 없는 상황이기 때문에 주로 경화제를 활용하여 경도를 향상시키고 있다.
상술한 바와 같이, 라이오셀 섬유의 부족한 경도 등의 부족한 물성은 추가적인 첨가제 등을 활용하여 개선한다고 하더라도, 담배 필터로서의 기능성이 확인된 셀룰로오스 아세테이트와 달리 신규한 소재인 라이오셀 섬유는 실제 담배 필터로 적용 시, 담배 필터 본연의 여과 기능성에 대한 검토가 요구된다.
본 발명자는 라이오셀 섬유 적용 담배 필터의 여과 기능성에 대하여 기술적 과제를 인식하고, 이러한 기능성을 확보하기 위해 라이오셀 섬유를 보다 적절하게 적용할 수 있는 방안에 대해서 지속적인 연구 끝에 본 발명을 완성하였다.
친환경 소재로서 라이오셀 토우를 포함하는 담배 필터에 있어서, 라이오셀 토우가 기본적으로 가지고 있는 경도 등의 소재적 문제점을 해결하고, 나아가 필터로서의 여과 기능성이 향상된 담배 필터를 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면,
본 발명은 복수개의 라이오셀 섬유로 이루어진 라이오셀 토우, 및 상기 라이오셀 섬유를 서로 결합하는 바인더를 포함하는 담배 필터를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 담배 연기로 이행되는 타르와 니코틴을 각각 70 중량% 내지 95 중량% 저감한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 담배 필터는 80mmWG 내지 200mmWG의 흡인 저항을 가진다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 라이오셀 토우는 0.2g/mL 내지 0.6g/mL의 충전 밀도로 담배 필터에 충전된다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바인더는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 하이드록시 프로필 셀룰로오스, 폴리 비닐 알코올, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리 비닐 아세테이트, 폴리 비닐 피롤리돈, 폴리에스테르 또는 이의 조합이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바인더는 라이오셀 토우 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 5 중량부가 포함된다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 담배 필터는 바인더 용매를 더 포함하고, 상기 바인더 용매는 물, 1가 알코올, 다가 알코올 또는 이의 조합이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 1가 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올 또는 이의 조합이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 다가 알코올은 C1 내지 C4의 알킬렌기를 가지는 디올이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 다가 알코올은 라이오셀 토우 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부 내지 25 중량부가 포함된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면,
본 발명은 상술한 담배 필터의 제조방법을 제공하며, 상기 제조방법은 복수의 라이오셀 섬유를 이용하여 라이오셀 토우를 제조하는 단계, 바인더와 용매를 혼합하여 바인더 용액을 제조하는 단계, 상기 라이오셀 토우에 바인더 용액을 분무하고 건조하는 단계, 및 바인더에 의해 라이오셀 섬유가 결합된 라이오셀 토우를 권지로 둘러싸서 담배 필터를 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 친환경 소재인 라이오셀 토우를 포함하면서도 기존에 라이오셀 토우가 가지고 있던 소재적 문제점을 극복하고, 우수한 경도를 가진다.
본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 기존의 셀룰로오스 아세테이트 담배 필터보다 우수한 타르 및 니코틴 저감 효과를 가진다.
이러한 타르 및 니코틴 저감 효과는 흡연자의 기호에 따라 일정 수준 이하의 타르 및 니코틴을 이행하는 담배를 제조 시, 흡연물질부 또는 권지 등의 다른 구성의 조절 없이도 본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터로의 교체만으로도 타르 및 니코틴을 저감시킬 수 있기 때문에, 이러한 제품을 생산함에 있어서 공정성 등이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 흡연물품의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
이하, 구체예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 구체예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 구체예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 구체예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 구체예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 구체예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 구체예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서, 용어 “흡연물품”은 담배(궐련), 시가 등과 같이, 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물건을 의미할 수 있다. 흡연물품은 에어로졸 발생 물질 또는 에어로졸 형성 기질을 포함할 수 있다. 또한, 흡연물품은 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 흡연물질은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 상기 흡연물품은 각각의 기능성을 가진 몇 개의 세그먼트를 포함할 수 있고, 이러한 세그먼트는 “… 부”로 표시된다. 본 명세서에서 흡연물품은 연소형 궐련뿐만 아니라, 전자담배기기 등의 에어로졸 생성 장치(미도시)와 함께 사용되는 가열식 궐련 등일 수 있다.
본 명세서에서, 용어 “상류” 및 “하류”는 사용자가 흡연물품을 사용하여 공기를 흡인하는 방향을 기준으로 하여, 흡연물품을 구성하는 세그먼트들의 상대적인 위치를 나타내기 위해 사용된 용어이다. 흡연물품은 상류 단부(즉, 공기가 들어오는 부분) 및 이에 대향하는 하류 단부(즉, 공기가 나가는 부분)를 포함한다. 흡연물품 사용시 사용자는 흡연물품의 하류 단부를 물 수 있다. 하류 단부는 상류 단부의 하류에 위치하며, 한편 용어 “단부”는 또한 “말단”으로 기술될 수 있다.
본 발명은 흡연물품에 적용될 수 있는 담배 필터에 관한 것으로, 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 담배 필터는 복수개의 라이오셀(lyocell) 섬유로 이루어진 라이오셀 토우(tow), 상기 라이오셀 섬유를 서로 결합하는 바인더를 포함한다. 상기 라이오셀 섬유는 목재 펄프에서 추출한 셀룰로오스로 만든 친환경 섬유이다. 상기 라이오셀 토우는 인접한 라이오셀 섬유끼리 교차 연결되어 형성된 다발을 의미한다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 라이오셀 섬유는 1.0 데니어 내지 12.0 데니어의 섬도를 가질 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 라이오셀 토우를 구성하는 라이오셀 섬유 다발은 15,000 데니어 내지 45,000 데니어의 섬도를 가질 수 있다. 상기 라이오셀 섬유에 적합한 바인더를 용매와 혼합하여 바인더 용액을 제조하고, 이를 라이오셀 토우에 분무한 후 건조함으로써 라이오셀 토우는 일정 수준 이상의 경도를 가진 구조체를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 담배 연기로 이행되는 타르 및 니코틴의 저감 효과가 우수하다. 셀룰로오스 아세테이트는 해당 기술분야에서 담배 필터 소재로서 오랫동안 사용되어 왔던 소재로 셀룰로오스 아세테이트를 사용한 담배 필터의 성능은 해당 기술분야에서 담배 필터의 성능을 평가함에 있어서 하나의 기준이 될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 동일 흡인 저항으로 제조 시 셀룰로오스 아세테이트를 사용한 담배 필터보다 타르 및 니코틴의 저감 효과가 우수하며, 구체적으로, 담배 필터를 통과한 연기에서 타르 및 니코틴 성분은 셀룰로오스 아세테이트를 사용한 담배 필터의 함량을 기준으로 90 중량% 미만이다. 라이오셀 섬유 소재가 셀룰로오스 아세테이트 소재에 비해 소재의 특성상 타르 및 니코틴 성분의 저감 효과가 반드시 우수하다고 볼 수는 없기 때문에, 본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 해당 기술분야에서 기술적 의의를 가진다.
본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 담배 연기로 이행되는 타르와 니코틴을 각각 70 중량% 내지 95 중량% 저감한다. 상기 저감 비율은 담배 필터를 통과하기 전과 후의 담배 연기 중 타르와 니코틴의 중량을 대비한 값이다. 구체적으로, 타르와 니코틴 저감 비율은 70 중량% 이상, 72 중량% 이상, 74 중량% 이상, 76 중량% 이상, 78 중량% 이상, 80 중량% 이상, 82 중량% 이상, 84 중량% 이상, 86 중량% 이상이고, 95 중량% 이하, 94 중량% 이하, 93 중량% 이하, 92 중량% 이하, 91 중량% 이하, 90 중량% 이하일 수 있다. 담배 연기 중에서 타르와 니코틴을 상기 범위로 감소시키는 경우, 흡연자가 흡연하기에 적합한 수준의 조성이 될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 80mmWG 내지 200mmWG의 흡인 저항을 가진다. 상기 흡인 저항은 부피 유량이 배출 말단에서 초당 17.5mm인 정상 조건 하에서 기류에 의해 가로지를 때, 시료의 두 말단들 간의 정압차를 의미한다. 상기 흡인 저항은 ISO 표준 6565:2002에 규정된 방법을 사용하여 측정될 수 있다. 구체적으로, 상기 흡인 저항은 80mmWG 이상, 85mmWG 이상, 90mmWG 이상, 95mmWG 이상, 100mmWG 이상이고, 200mmWG 이하, 190mmWG 이하, 180mmWG 이하, 170mmWG 이하, 160mmWG 이하, 150mmWG 이하이며, 80mmWG 내지 200mmWG, 90mmWG 내지 180mmWG, 100mmWG 내지 150mmWG일 수 있다. 상술한 범위 내에서 라이오셀 토우를 포함하는 담배 필터의 타르와 니코틴 저감에 대한 기능성은 보다 향상될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터에서 라이오셀 토우는 0.2g/mL 내지 0.6g/mL의 충전 밀도로 담배 필터에 충전된다. 라이오셀 토우의 충전 밀도를 높일수록 필터의 경도나 여과 성능은 향상될 수 있으나, 담배 내의 공기 유로를 차단할 수 있다는 점에서 적절한 수준으로 조절되어야 한다. 구체적으로, 상기 충전 밀도는 0.2g/mL 이상, 0.22g/mL 이상, 0.24g/mL 이상, 0.26g/mL 이상, 0.28g/mL 이상, 0.3g/mL 이상이고, 0.6g/mL 이상, 0.58g/mL 이상, 0.56g/mL 이상, 0.54g/mL 이상, 0.52g/mL 이상, 0.5g/mL 이상이며, 0.2g/mL 내지 0.6g/mL, 0.24g/mL 내지 0.56g/mL, 0.3g/mL 내지 0.5g/mL일 수 있다. 상술한 범위 내에서 라이오셀 토우를 포함하는 담배 필터의 타르와 니코틴 저감에 대한 기능성은 보다 향상될 수 있다.
상술한 충전 밀도는 담배 필터의 타르와 니코틴 저감 효과뿐만 아니라 흡인 저항도 고려된 것일 수 있으나, 이러한 충전 밀도에서는 담배 필터의 경도가 낮을 수 있어, 별도의 경도 향상제가 요구된다. 경도 향상제의 일 종으로서 바인더가 사용될 수 있으며, 상기 바인더는 라이오셀 섬유를 서로 결합하여 라이오셀 토우에 일정 수준 이상의 경도를 부여한다. 상기 바인더는 라이오셀 섬유에 적용하기에 적절한 물질로서 해당 기술분야에서 알려진 일반적인 물질이면 자유롭게 사용할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 바인더는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxyl propyl methyl cellulose, HPMC), 하이드록시 프로필 셀룰로오스(hydoroxy propyl cellulose, HPC), 폴리 비닐 알코올(poly vinyl alcohol, PVA), 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA), 폴리 비닐 아세테이트(poly vinyl acetate, PVAc), 폴리 비닐 피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone, PVP), 폴리에스테르(polyester) 또는 이의 조합이 사용될 수 있으며, 구체적으로, 상기 바인더는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 폴리에스테르 또는 이의 조합이 사용될 수 있다.
상기 폴리에스테르는 다가 유기산과 다가 알코올을 반응시켜 만든 합성수지로서, 물과 다양한 화합물에 대한 적절한 저항을 가진다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 폴리에스테르는 방향족 단량체와 지방족 단량체의 공중합체이다. 상기 방향족 단량체는 폴리에스테르의 구조적 안정성을 부가하고, 상기 지방족 단량체는 폴리에스테르의 구조적 유연성을 부가하여, 상기 방향족 단량체와 지방족 단량체를 포함하는 폴리에스테르는 라이오셀 섬유 등 타성분과 쉽게 접착하여 바인더로서의 기능성을 부가할 수 있다. 상기 방향족 단량체는 다가 유기산 또는 다가 알코올일 수 있으며, 마찬가지로 상기 지방족 단량체도 다가 유기산 또는 다가 알코올일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 방향족 단량체는 C5 내지 C12의 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기를 가지는 디카르복실산이다. 예시적으로, 상기 C5 내지 C12의 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기를 가지는 디카르복실산은 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 지방족 단량체는 C1 내지 C6의 알킬렌기를 가지는 디올, C2 내지 C12의 알킬렌기를 가지는 디카르복실산 또는 이의 조합이다. 예시적으로, 상기 C1 내지 C6의 알킬렌기를 가지는 디올은 에틸렌 글리콜이고, 상기 C2 내지 C12의 알킬렌기를 가지는 디카르복실산은 세바스산이다. 폴리에스테르의 경우, 카르복실산기와 하이드록시기가 1:1의 비율로 축합 반응에 의해 형성될 수 있다는 점에서, 카르복실산기를 가지는 단량체로서, 상술한 C5 내지 C12의 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기를 가지는 디카르복실산, C2 내지 C12의 알킬렌기를 가지는 디카르복실산 또는 이의 조합이 사용될 수 있고, 하이드록시기를 가지는 단량체로서, C1 내지 C6의 알킬렌기를 가지는 디올이 사용될 수 있다. 상기 아릴렌기, 헤테로아릴렌기 또는 알킬렌기는 치환 또는 비치환된 상태로 존재하며, 치환된 상태의 경우, 아릴렌기, 헤테로아릴렌기 또는 알킬렌기의 주사슬에 C1 내지 C4의 알킬기, C1 내지 C4의 알콕시기, 할로겐기 등 해당 기술분야에서 일반적으로 알려진 치환기가 치환될 수 있다.
상기 바인더는 용매와 함께 바인더 용액 형태로 라이오셀 토우에 적용될 수 있고, 상기 바인더는 적용 후 라이오셀 토우가 건조되거나 장시간 방치되어도 유출되지 않고 라이오셀 섬유의 사이사이에 위치하여 라이오셀 토우의 경도를 향상시킨다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 바인더는 라이오셀 토우 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 5 중량부가 포함된다. 구체적으로, 상기 바인더의 함량은 0.1 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 0.4 중량부 이상이고, 5 중량부 이하, 4.5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3.5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2.5 중량부 이하이며, 0.1 중량부 내지 5 중량부, 0.2 중량부 내지 4 중량부, 0.3 중량부 내지 3 중량부일 수 있다. 상기 바인더는 상기 범위 내로 적용할 때 라이오셀 토우의 기본적인 필터로서의 기능을 저하시키지 않으면서 경도를 적절한 수준까지 끌어올릴 수 있다.
상기 담배 필터에 포함되는 용매는 기본적으로는 바인더를 분산시키기 위해 바인더 용액에 포함되며, 바인더 용액을 라이오셀 토우에 분무한 후 건조하거나 장시간 방치하면 용매 일부는 제거된다. 상기 바인더 용액의 용매로서, 기본적으로 물이 사용될 수 있다. 바인더를 용해하기 위해 바인더 대비 다량의 물이 사용될 수 있지만, 대부분의 물은 건조되어 제거된다. 상기 라이오셀 섬유는 소수성 기반의 셀룰로오스 아세테이트와 다르게 친수성 물질로 알려져 있기 때문에, 수분은 경도에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이를 보완하기 위해, 상기 바인더 용액은 물과 함께 사용하거나 물을 대체하기 위해 알코올 성분 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올 또는 이의 조합인 1가 알코올을 포함한다. 상기 1가 알코올은 물보다도 휘발도가 높은 성분으로, 건조 후에는 많은 양이 소실될 수 있으나, 건조 과정을 거치지 않고 상온에서 보관하는 경우 최종 담배 필터에서는 일정 수준 이상의 양이 검출될 수 있다. 상기 1가 알코올은 바인더 용액의 용매에서 물을 대체할 수 있기 때문에, 담배 필터의 경도 향상에 도움이 될 뿐만 아니라, 살균력을 가지고 있다는 점에서 라이오셀 토우에 적용 시 추가적인 기능성을 발현할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 1가 알코올은 라이오셀 토우 10000 중량부를 기준으로 1 중량부 내지 500 중량부가 포함된다. 상기 1가 알코올은 다가 알코올 또는 물보다도 휘발성이 높아 상기 1가 알코올의 함량은 변동성이 크지만, 본 발명의 일 구체예에 따라 건조 과정을 줄이고 상온에서 보관하는 경우, 1가 알코올을 투입하지 않는 경우와 대비하여 일정 수준 이상의 1가 알코올이 검출될 수 있다는 점에서 상기 함량 범위에서 상한보다는 하한이 보다 의미 있게 고려된다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 용매는 다가 알코올을 포함한다. 여기서, 다가 알코올은 둘 이상의 하이드록시기를 포함하는 화합물을 의미한다. 상기 다가 알코올은 담배 필터에 라이오셀 토우를 적용하기 위해 기계 롤 등으로 가공 시 이형제로서의 역할을 한다. 구체적으로, 이형제가 없이 라이오셀 토우를 기계 롤 등으로 가공한다면 바인더 등의 접착력으로 인해 기계 롤 등에 라이오셀 토우가 말려들어가는 현상이 발생할 수 있는데, 다가 알코올을 포함하는 라이오셀 토우는 이러한 현상이 줄어들어 가공성을 높일 수 있다. 또한, 상기 다가 알코올은 라이오셀 토우에 적용되면 특별히 고온으로 장시간 건조되지 않더라도 바인더와 함께 라이오셀 섬유 사이사이에 위치하여 빠른 시간 내에 라이오셀 토우의 경도를 향상시킬 수 있도록 돕니다. 이에 따라, 다가 알코올을 포함하는 용매를 사용하는 경우, 건조 시간이 현저하게 단축될 수 있어, 담배 필터의 제조에 있어서 공정성을 높일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 다가 알코올은 C1 내지 C4의 알킬렌기를 가지는 디올이다. 상기 디올은 2개의 하이드록시기를 가진 화합물을 의미하며, 글리콜이라고도 한다. 상기 2개의 하이드록시기 사이는 C1 내지 C4의 알킬렌기로 연결될 수 있으며, 여기서 알킬렌기의 탄소수는 2개의 하이드록시기 사이에 직접적으로 연결된 탄소수를 의미한다. 상기 알킬렌기는 치환 또는 비치환된 상태로 존재하며, 치환된 상태의 경우, 알킬렌기의 주사슬에 C1 내지 C3의 알킬기, C1 내지 C3의 알콕시기, 할로겐기 등 해당 기술분야에서 일반적으로 알려진 치환기가 치환될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 다가 알코올은 프로필렌 글리콜일 수 있다. 상기 프로필렌 글리콜은 적당한 길이의 사슬을 갖는 다가 알코올로서 상술한 기능성을 갖기에 보다 바람직한 화합물일 수 있다.
상기 다가 알코올은 바인더 및 기타 용매와 함께 바인더 용액 형태로 라이오셀 토우에 적용될 수 있고, 건조 전후에도 라이오셀 토우 또는 이를 적용한 담배 필터에 변함없이 남아 경도 뿐만 아니라 공정성 향상 등의 상술한 기능성을 부여한다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 다가 알코올은 라이오셀 토우 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부 내지 25 중량부가 포함된다. 구체적으로, 상기 다가 알코올의 함량은 0.5 중량부 이상, 0.6 중량부 이상, 0.7 중량부 이상, 0.8 중량부 이상, 0.9 중량부 이상, 1 중량부 이상이고, 25 중량부 이하, 20 중량부 이하, 15 중량부 이하, 10 중량부 이하, 5 중량부 이하이며, 0.5 중량부 내지 10 중량부, 0.7 중량부 내지 7 중량부, 1 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 상기 다가 알코올은 상기 범위 내로 적용할 때 라이오셀 토우의 기본적인 필터로서의 기능을 저하시키지 않으면서 담배 필터에 추가적인 기능성을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 라이오셀 토우를 포함하는 담배 필터는 바인더의 결합에 의해 우수한 경도를 가진다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 담배 필터는 85% 이상의 경도를 가진다. 구체적으로, 상기 담배 필터의 경도는 85% 이상, 86% 이상, 87% 이상, 88% 이상, 89% 이상일 수 있다. 상기 담배 필터의 경도는 수직 방향의 일정 수준의 힘으로 담배 필터를 누를 때 담배 필터의 직경이 유지되는 정도를 수치화한 값이며, 구체적으로는 하기 계산식 1에 의해 계산될 수 있다.
[계산식 1]
필터 경도(%)=[D-a]/D×100
여기서, D는 필터 직경(mm)이고, a는 300g 추로 하강(필터가 눌리는)하는 거리(mm)를 나타낸다. 상기 담배 필터의 경도를 계산함에 있어서 필요한 측정치는 해당 기술분야에서 일반적으로 사용되는 장치를 이용하여 얻을 수 있으며, 예를 들어, Filtrona 사의 DHT 200TM가 사용될 수 있다. 경도를 측정함에 있어서, 가하는 힘은 실제 흡연자가 담배를 파지할 때 가해지는 힘을 고려한 것이다. 본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터를 통해 얻어진 85% 이상의 경도 값은 친환경 소재인 라이오셀 토우를 이용하여 종래의 셀룰로오스 아세테이트로 구성된 담배 필터를 대체할 수 있는 수준으로 경도를 확보할 수 있다는 점에서 기술적 의의가 있다. 또한, 본 발명의 일 구체예에 따른 담배 필터는 고온에서 건조 과정을 거치지 않고, 상온에서 바인더가 정착할 수 있는 시간 정도의 경과 후에도 상술한 바와 같이 85% 이상의 우수한 경도 값을 구현할 수 있다는 점에서, 제품 제조에 있어서의 공정성이 현저하게 향상될 수 있다.
상술한 담배 필터는 다음과 같은 제조방법을 통해 제조될 수 있다. 상기 제조방법은 라이오셀 섬유를 이용하여 라이오셀 토우를 제조하는 단계, 바인더와 용매를 혼합하여 바인더 용액을 제조하는 단계, 상기 라이오셀 토우에 바인더 용액을 분무하고 건조하는 단계, 및 바인더에 의해 라이오셀 섬유가 결합된 라이오셀 토우를 권지로 둘러싸서 담배 필터를 제조하는 단계를 포함한다. 상기 제조방법은 기본적으로는 상술한 담배 필터를 제조하는 방법에 관한 것이기 때문에, 상술한 내용에서 구체화된 부분에 대한 설명은 생략하고, 이하에서는 제조방법 상의 특징에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 복수의 라이오셀 섬유를 이용하여 라이오셀 토우를 제조한다. 제조된 라이오셀 토우는 인접한 라이오셀 섬유끼리 교차 연결되어 형성된 다발 형상을 가진다. 이 때, 블루밍(blooming)을 통해 토우를 부풀게 하는 단계가 추가로 수행된다. 상기 블루밍 단계를 통해 토우를 부풀게 하면, 이후에 분무되는 바인더 용액이 라이오셀 토우를 구성하는 라이오셀 섬유 사이로 쉽게 침투할 수 있다.
이 후, 바인더와 용매를 혼합하여 바인더 용액을 제조한다. 상기 바인더 용액은 라이오셀 토우의 경도 등의 기능성 향상을 위해 라이오셀 토우에 분무하는 물질이다. 분무 후에 건조 과정을 통해 바인더 용액의 일부 성분이 소실될 수 있기 때문에, 바인더 용액의 조성은 담배 필터를 구성하는 성분의 조성과 차이가 있을 수 있다. 상기 바인더는 상술한 내용에 따라 구체화될 수 있고, 건조 후에도 성분이 특별히 소실되지 않기 때문에, 분무를 통해 라이오셀 토우에 공급한 양이 최종 담배 필터에도 거의 그대로 잔존한다. 상기 용매는 물을 포함하며, 물은 건조 과정에서 일부가 소실된다. 바인더와 물만으로 바인더 용액을 제조하는 경우, 바인더 용액에서 바인더의 함량을 제외한 부분이 물의 함량이 된다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 바인더는 바인더 용액 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 40 중량부가 포함된다. 구체적으로, 상기 바인더의 함량은 5 중량부 이상, 6 중량부 이상, 7 중량부 이상, 8 중량부 이상, 9 중량부 이상, 10 중량부 이상이고, 40 중량부 이하, 35 중량부 이하, 30 중량부 이하, 25 중량부 이하, 20 중량부 이하이며, 5 중량부 내지 40 중량부, 7 중량부 내지 30 중량부, 10 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 상기 바인더는 상기 범위 내로 바인더 용액을 형성할 때 분무하여 라이오셀 토우에 적용하기 용이하다.
상기 용매가 다가 알코올을 포함하는 경우, 상기 용매는 다가 알코올과 함께 물을 포함한다. 다가 알코올로 용매의 전체를 구성하는 경우, 점도가 지나치게 높아져서 바인더의 분산이 용이하지 않을 수 있다. 물은 다가 알코올 등의 용매가 차지하는 비율의 잔량만큼이 포함될 수 있고, 건조 과정에서 일부가 소실된다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 다가 알코올은 바인더 용액 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 50 중량부가 포함된다. 구체적으로, 상기 다가 알코올의 함량은 5 중량부 이상, 6 중량부 이상, 7 중량부 이상, 8 중량부 이상, 9 중량부 이상, 10 중량부 이상이고, 50 중량부 이하, 45 중량부 이하, 40 중량부 이하, 35 중량부 이하, 30 중량부 이하이며, 5 중량부 내지 50 중량부, 7 중량부 내지 40 중량부, 10 중량부 내지 30 중량부일 수 있다. 상기 다가 알코올은 상기 범위 내로 적용할 때 라이오셀 토우의 기본적인 필터로서의 기능을 저하시키지 않으면서 담배 필터에 추가적인 기능성을 부여할 수 있다.
상기 용매는 1가 알코올을 더 포함할 수 있다. 상기 1가 알코올은 물보다도 휘발도가 높은 성분으로, 건조 후에는 많은 양이 소실될 수 있으나, 건조 과정을 거치지 않고 상온에서 보관하는 경우 최종 담배 필터에서는 일정 수준 이상의 양이 검출될 수 있다. 상기 1가 알코올은 바인더 용액의 용매에서 물을 대체할 수 있는 성분으로 최종 담배 필터의 물의 함량을 조절할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 1가 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올 또는 이의 조합이다. 구체적으로, 상기 1가 알코올은 에탄올일 수 있다.
상기 1가 알코올은 물을 대체하기 위해 일정 수준 이상이 포함될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 1가 알코올은 바인더 용액 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 60 중량부가 포함된다. 구체적으로, 상기 1가 알코올의 함량은 5 중량부 이상, 6 중량부 이상, 7 중량부 이상, 8 중량부 이상, 9 중량부 이상, 10 중량부 이상이고, 60 중량부 이하, 55 중량부 이하, 50 중량부 이하, 45 중량부 이하, 40 중량부 이하, 35 중량부 이하, 30 중량부 이하이며, 5 중량부 내지 60 중량부, 7 중량부 내지 45 중량부, 10 중량부 내지 30 중량부일 수 있다. 상기 1가 알코올은 상기 범위 내로 적용할 때 효과 상 의미있는 수치로 담배 필터 내의 물의 함량을 감소시킬 수 있다.
상술한 내용에 따라 제조된 바인더 용액을 라이오셀 토우에 분무한다. 상기 바인더 용액은 라이오셀 토우의 기본적인 필터로서의 기능을 저하시키지 않으면서 라이오셀 토우가 소재 상 갖게 되는 경도 등의 문제점을 해소할 수 있는 정도로 라이오셀 토우에 분무될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 바인더 용액은 라이오셀 토우 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 30 중량부를 라이오셀 토우에 분무한다. 구체적으로, 상기 바인더 용액의 분무량은 5 중량부 이상, 6 중량부 이상, 7 중량부 이상, 8 중량부 이상, 9 중량부 이상, 10 중량부 이상이고, 30 중량부 이하, 28 중량부 이하, 26 중량부 이하, 24 중량부 이하, 22 중량부 이하, 20 중량부 이하이며, 5 중량부 내지 30 중량부, 7 중량부 내지 24 중량부, 10 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 상기 바인더 용액은 상술한 범위 내로 분무할 때, 라이오셀 토우의 경도 등의 기능성을 개선할 수 있다. 상기 바인더 용액을 분무하는 방법은 해당 기술분야에서 일반적으로 사용되는 방법이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 바인더 용액의 분무는 노즐 분무, 브러쉬 분무 또는 전기 분무 등을 활용할 수 있다.
바인더 용액을 라이오셀 토우에 분무한 후, 바인더가 정착하여 바인더에 의해 라이오셀 섬유가 서로 결합할 수 있도록 건조한다. 이러한 건조 과정은 상온 또는 고온에서 해당 기술분야의 통상의 방법으로 수행될 수 있다. 바인더에 의해 라이오셀 섬유가 결합된 라이오셀 토우를 권지로 둘러싸서 담배 필터를 제조한다. 필요에 따라 상기 라이오셀 토우는 기계식 롤, 또는 절단기 등을 이용하여 담배 필터에 적용하기 적당한 규격으로 가공될 수 있다. 상기 담배 필터에 라이오셀 토우를 충전하는 정도는 상술한 내용에 따라 조절될 수 있다.
상술한 담배 필터는 흡연물품에 적용될 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 흡연물품의 개략적인 구성을 도시한 도면을 제공한다. 상기 흡연물품(100)은 흡연물질부(10) 및 필터부(20)를 포함하고, 상술한 담배 필터는 흡연물품(100)의 필터부(20)에 적용된다. 상기 흡연물품(100)에서 흡연물질부(10)는 필터부(20)에 비해 상류에 위치한다.
상기 흡연물질부(10)은 원료 잎담배, 판상엽 또는 잎담배와 판상엽이 배합된 혼합물과 같은 흡연물질로 충전될 수 있다. 가공된 흡연물질은 시트 형태 또는 각초 형태로 흡연물질부(10)에 충전될 수 있다. 상기 흡연물질부(10)은 길게 연장된 로드 형태를 가질 수 있고, 그 길이, 둘레 및 직경은 특별히 한정되는 것은 아니나 흡연물질의 충전량, 사용자의 기호 등을 고려한 해당 기술분야에서 일반적으로 사용되는 크기로 조절될 수 있다. 상기 흡연물질부(10)는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나의 에어로졸 발생 물질을 포함할 수 있다. 상기 흡연물질부(10)는 풍미제, 습윤제 및/또는 아세테이트 화합물과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 상기 에어로졸 발생 물질 및 첨가 물질은 흡연물질에 함유될 수 있다.
상기 필터부(20)는　흡연물질부(10)의 하류에 배치되어, 흡연물질부(10)에서 발생한 에어로졸 물질을 사용자가 흡입하기 직전 통과하는 필터로서의 역할을 수행하게 된다. 상기 필터부(20)는 다양한 재질 또는 형태로 제조될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따른 필터부(20)는 기본적으로 복수개의 라이오셀 섬유가 바인더에 의해 결합된 라이오셀 토우를 포함하는 상술한 담배 필터를 포함한다. 상기 라이오셀 토우를 포함하는 담배 필터는 기존 흡연물품의 필터부(20) 전체 또는 일부를 대체할 수 있고, 일부를 대체하는 경우, 기존에 사용하였던 필터 소재를 함께 사용할 수 있다. 기존의 필터 소재는 예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트 필터, 중공 튜브 필터 등이 사용될 수 있다.
도 1에서는 필터부(20)가 단일 필터로 이루어진 모노 필터로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 필터부(20)는 필터 효율을 높이기 위해 2개의 아세테이트 필터를 구비한 듀얼 필터 또는 삼중 필터 등으로 마련될 수도 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 필터부(20)의 내부에는 향료를 포함하는 내용액을 피막으로 감싼 구조의 파쇄가능한 캡슐(미도시)이 포함될 수 있다.
상기 흡연물질부(10) 및 필터부(20)의 외부는 래퍼(30a 또는 30b)에 의해 포장될 수 있다.
상기 흡연물질부(10)는 흡연물질부 래퍼(30a)에 의하여 포장될 수 있다. 일반적인 흡연물질부(10)의 연소 과정에서 발생되는 담배연기 중 일부는 담배 필터를 통과하기 전에 흡연물질부 래퍼(30a)를 통해 대기 중으로 방출되게 되며, 부류연은 간접흡연자들에게 불쾌감을 주게 된다. 이러한 부류연 저감을 위한 종래 궐련지에 산화 마그네슘, 산화 티탄, 산화 세륨, 산화 알루미늄, 탄산칼슘, 탄산 지르코늄 등의 충전재를 넣는 등 다양한 시도가 있어 왔으나, 단순히 이러한 충전재를 적용하여 부류연을 저감 시 끽미감이 저하되거나 연소꺼짐, 회고결성 저하 등이 발생하여, 충전재에 들어가는 물질의 적절한 조합을 통해 상기한 문제점을 해결하기에 어려움이 있어 왔다. 본 발명의 일 구체예에 따른 흡연물질부 래퍼(30a)는 부류연을 저감시킴과 동시에 끽미감, 회고결성 저하 및 연소꺼짐을 방지하고자 마그네슘 산화물(MgO 및/또는 Mg(OH)2) 및 탄산칼슘(CaCO3)이 혼합된 충전제가 적용된다.
상기 필터부(20)는 필터부 래퍼(30b)에 의하여 포장될 수 있다. 필터부 래퍼(30b)는 내유성을 갖는 권지로 제작될 수 있으며, 필터부 래퍼(30b)의 안쪽 면에는 알루미늄 호일이 더 포함될 수도 있다.
상기 흡연물질부 래퍼(30a)에 의해 포장된 흡연물질부(10) 및 필터부 래퍼(30b)에 의해 포장된 필터부(20)는 팁페이퍼(40)에 의해 결합 포장될 수 있다. 상기 팁페이퍼(40)는 도 1에서 도시된 것과 같이 흡연물질부 래퍼(30a)의 적어도 일부분(예를 들어, 하류 일부 영역) 및 필터부 래퍼(30b)의 외곽에 둘러질 수 있다. 다시 말해, 흡연물질부(10)의 적어도 일부분 및 필터부(20)는 팁페이퍼(40)에 의해 더 포장되며 물리적으로 결합될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 팁페이퍼(40)는 내유 처리가 되지 않은 비다공성 권지로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 팁페이퍼(40)는 불연성 물질을 포함함으로써 필터부(20)가 연소되는 현상을 방지할 수도 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 구체예에 따른 흡연물품은 타르 이행량이 3.7mg 미만이고, 니코틴 이행량이 0.36mg 미만이다. 이는 셀룰로오스 아세테이트 필터를 적용한 것보다 낮은 타르 및 니코틴 이행량이다. 구체적으로, 상기 타르 이행량은 3.7mg 미만, 3.6mg 이하, 3.5mg 이하, 3.4mg 이하, 3.3mg 이하, 3.2mg 이하일 수 있고, 상기 니코틴 이행량은 0.36mg 미만, 0.35mg 이하, 0.34mg 이하, 0.33mg 이하, 0.32mg 이하, 0.31mg 이하, 0.3mg 이하, 0.29mg 이하일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따른 흡연물품은 셀룰로오스 아세테이트 필터보다 타르 및 니코틴 저감 효과가 우수하다는 점에서 의미가 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
실시예 1
섬유 1 가닥이 약 3.0 데니어인 라이오셀 섬유를 이용하여, 토우 섬유 다발이 약 35,000 데니어인 라이오셀 토우를 사용하였다. 또한, 바인더와 용매의 혼합물인 바인더 용액을 제조하였다. 구체적으로, 상기 바인더 용액은 바인더 용액 전체 중량을 기준으로 15 중량%의 폴리에스테르(프탈산 및 세바스산과 에틸렌 글리콜의 공중합체, 중량 평균 분자량(Mw) = 3,000~6,000)를 85 중량%의 용매(30 중량%의 프로필렌 글리콜, 55 중량%의 물의 혼합 용매)에 첨가하여 제조되었다. 제조된 바인더 용액을 노즐 분무를 통해 라이오셀 토우에 분무하였다. 상기 바인더 용액을 라이오셀 토우의 중량을 기준으로 15 중량%를 분무하고 상온에서 6시간 동안 보관하여 바인더를 포함하는 라이오셀 토우를 제조하였다. 제조된 라이오셀 토우를 권지로 둘러싸서 축방향 길이가 약 27mm이고, 원주가 약 23.7mm인 담배 필터를 제조하였다. 상기 담배 필터에서 라이오셀 토우는 약 0.4g/mL의 충전 밀도를 가지며, 이 때, 라이오셀 토우는 바인더를 포함하지 않는 상태를 의미한다. 상기 담배 필터의 흡인 저항은 흡인 저항 측정 장치(제조사: 카디언, 제품명: BWSPtHT-1)로 측정 시 약 112.5mmWG로 측정되었다.
비교예 1
라이오셀 토우 대신 동일한 데니어 조건의 셀룰로오스 아세테이트 토우를 사용하였다. 경도 향상제로서 바인더 대신 가소제로서 트리에틸 시트레이트(Triethyl citrate, TEC)를 사용하였다. 상기 가소제를 노즐 분무를 통해 셀룰로오스 아세테이트 토우에 분무하였다. 상기 가소제 용액을 셀룰로오스 아세테이트 토우의 중량을 기준으로 7 중량%를 분무하여 가소제를 포함하는 셀룰로오스 아세테이트 토우를 제조하였다. 제조된 셀룰로오스 아세테이트 토우를 권지로 둘러싸서 축방향 길이가 약 27mm이고, 원주가 약 24.2mm인 담배 필터를 제조하였다. 상기 담배 필터에서 셀룰로오스 아세테이트 토우는 약 0.36g/mL의 충전 밀도를 가지며, 이 때, 셀룰로오스 아세테이트 토우는 가소제를 포함하지 않는 상태를 의미한다. 상기 담배 필터의 흡인 저항은 흡인 저항 측정 장치(제조사: 카디언, 제품명: BWSPtHT-1)로 측정 시 약 112.5mmWG로 측정되었다.
실험예
궐련의 각초를 580 mg 사용하여 흡연물질부를 제조하였다. 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 각각의 담배 필터를 흡연물질부와 결합하여 담배를 제조하였다. 이하에서는, 흡연물질부만으로 구성된 담배를 “실험예 1”의 담배, 실시예 1에서 제조된 담배 필터와 흡연물질부를 결합하여 제조된 담배를 “실험예 2”의 담배, 비교예 1에서 제조된 담배 필터와 흡연물질부를 결합하여 제조된 담배를 “실험예 3”의 담배로 하여, 각각의 담배를 흡연 장치(제조사: BORGWALDT, 제품명: RM2OH)를 통해 흡연하여 연기를 포집한 후, GC(Gas Choromatography)로 그 성분을 분석하였다. 성분 분석 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
담배 필터 타르
(mg/개비)		 니코틴
(mg/개비)
실험예 1 없음 24.4 2.1
실험예 2 실시예 1 3.2 0.29
실험예 3 비교예 1 3.7 0.36
상기 표 1에 따르면, 실시예 1에 따른 담배 필터를 적용하는 경우(실험예 2), 동일한 흡인 저항임에도 불구하고, 비교예 1에 따른 담배 필터를 적용하는 경우(실험예 3)에 비해 타르 및 니코틴 저감 효과가 우수한 것으로 확인되었다. 흡연자의 기호에 따라 일정 수준 이하의 타르 및 니코틴을 이행하는 담배가 요구될 수 있는데, 타르 및 니코틴 저감 효과가 우수한 실시예 1에 따른 담배 필터를 사용하는 경우, 흡연물질부 또는 권지 등의 다른 구성의 조절 없이도 보다 용이하게 타르 및 니코틴을 저감시킬 수 있기 때문에, 제품 생산에 있어서의 공정성 등이 향상될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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.

Claims (10)

  1. 복수개의 라이오셀 섬유로 이루어진 라이오셀 토우; 및
    상기 라이오셀 섬유를 서로 결합하는 바인더;를 포함하고,
    담배 연기로 이행되는 타르와 니코틴을 각각 70 중량% 내지 95 중량% 저감하는 담배 필터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 담배 필터는 80mmWG 내지 200mmWG의 흡인 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 담배 필터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 라이오셀 토우는 0.2g/mL 내지 0.6g/mL의 충전 밀도로 담배 필터에 충전되는 것을 특징으로 하는 담배 필터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 하이드록시 프로필 셀룰로오스, 폴리 비닐 알코올, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리 비닐 아세테이트, 폴리 비닐 피롤리돈, 폴리에스테르 또는 이의 조합인 것을 특징으로 하는 담배 필터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더는 라이오셀 토우 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 5 중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 담배 필터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 담배 필터는 바인더 용매를 더 포함하고,
    상기 바인더 용매는 물, 1가 알코올, 다가 알코올 또는 이의 조합인 것을 특징으로 하는 담배 필터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 1가 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올 또는 이의 조합인 것을 특징으로 하는 담배 필터.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 다가 알코올은 C1 내지 C4의 알킬렌기를 가지는 디올인 것을 특징으로 하는 담배 필터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 다가 알코올은 라이오셀 토우 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부 내지 25 중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 담배 필터.
  10. 청구항 1에 따른 담배 필터의 제조방법으로서, 상기 제조방법은
    (1) 복수의 라이오셀 섬유를 이용하여 라이오셀 토우를 제조하는 단계;
    (2) 바인더와 용매를 혼합하여 바인더 용액을 제조하는 단계;
    (3) 상기 라이오셀 토우에 바인더 용액을 분무하고 건조하는 단계; 및
    (4) 바인더에 의해 라이오셀 섬유가 결합된 라이오셀 토우를 권지로 둘러싸서 담배 필터를 제조하는 단계;를 포함하는 담배 필터의 제조방법.
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