WO2024025127A1 - 생분해도를 가지는 친환경 필터 - Google Patents

생분해도를 가지는 친환경 필터 Download PDF

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WO2024025127A1
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filter
binder
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smoking article
lyocell
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PCT/KR2023/007722
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하성훈
양진철
마경배
정봉수
서승동
이정훈
정종철
진상우
황영남
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주식회사 케이티앤지
코오롱인더스트리 주식회사
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    • B01D2239/02—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/0266—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising biodegradable or bio-soluble polymers

Definitions

  • the present invention relates to an eco-friendly filter with biodegradability and a smoking article using the same.
  • Cellulose acetate tow is a material made by reacting cellulose with sulfuric acid and acetic acid and is a chemically modified material.
  • Cellulose Acetate (CA) tow which is used to manufacture existing cigarette filters, improves the hardness of the filter by applying a plasticizer.
  • CA Cellulose Acetate
  • the bonding strength between tows is improved along with the hardness.
  • plasticizers have a problem in that it is difficult to meet analysis standards such as marine conditions.
  • Lyocell tow (L-tow) is a material made by dissolving cellulose in an eco-friendly solvent called NMMO (N-Methylmorpholine N-Oxide) into a fiber bundle rather than modifying the structure of cellulose through a chemical reaction like cellulose acetate tow.
  • NMMO N-Methylmorpholine N-Oxide
  • Lyocell tow is an eco-friendly material as its main ingredient is cellulose, and the binder used to improve the hardness of the filter manufactured using it and the bonding strength between tows is also an eco-friendly material.
  • the present invention provides a biodegradable, eco-friendly Lyocell filter including Lyocell tow, binder solution, and filter wrapper, and the same.
  • the purpose is to provide smoking articles that
  • the present invention includes Lyocell tow containing Lyocell fibers, a binder solution, and a filter wrapper, and has a biodegradation of 90% within 6 months according to ASTM D6691 under seawater conditions (Marine) at 30°C. % or more, providing a filter for smoking articles.
  • a smoking article comprising a tobacco media portion, a filter portion, and a wrapper
  • the filter unit includes Lyocell tow containing Lyocell fibers, a binder solution, and a filter wrapper, and has a biodegradation rate of 90% or more within 6 months according to ASTM D6691 under seawater conditions (Marine) at 30°C,
  • the binder is at least one selected from the group consisting of cellulose-based, vinyl-based, and polyester-based binders,
  • the binder solution provides a smoking article, characterized in that it contains one or more solvents selected from the group consisting of water, ethanol, propylene glycol, and glycerin.
  • the filter rod is formed by towing Lyocell fibers with a cellulose network structure and applied to the cigarette filter using an eco-friendly binder solution, thereby improving the hardness of the filter and biodegradability. There is an excellent effect of providing an eco-friendly filter having .
  • FIG. 1 is a diagram showing the schematic configuration of a smoking article according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram showing a schematic configuration of a smoking article including a wrapper according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a graph showing biodegradability over time under marine conditions for 28 days, comparing cellulose, lyocell filter, lyocell tow, and cellulose acetate filter.
  • Figure 4 is a graph showing biodegradability over time in marine conditions for 182 days, comparing cellulose, lyocell filter, lyocell tow, and cellulose acetate filter.
  • 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, sequence, or order of the component is not limited by the term.
  • 'smoking articles' may refer to articles that can generate aerosols, such as cigarettes (cigarettes), cigars, etc.
  • Smoking articles may include an aerosol-generating material or an aerosol-forming substrate.
  • smoking articles may include solid materials based on tobacco raw materials, such as leaf tobacco, cut tobacco, reconstituted tobacco, etc.
  • Smoking materials may contain volatile compounds.
  • 'upstream' or 'upstream direction' refers to the direction away from the mouth of the user smoking the smoking article (1)
  • 'downstream' or 'downstream direction' refers to the direction away from the user's mouth smoking the smoking article (1). It means the direction approaching from the corner of .
  • the tobacco material portion 10 is located upstream or in an upstream direction of the filter portion 20 for cigarettes.
  • the smoking article 1 is described as an example of a combustion-type cigarette, but the smoking article 1 is not limited to this, and the smoking article 1 is a heating type used with an aerosol generating device (not shown) such as an electronic cigarette device. This may apply to cigarettes, etc.
  • the present invention includes Lyocell tow containing Lyocell fibers, a binder solution, and a filter wrapper, and has a biodegradation rate of 90 within 6 months according to ASTM D6691 under seawater conditions (Marine) at 30°C. % or more, providing a filter for smoking articles.
  • Lyocell tow which contains lyocell fiber, is an eco-friendly material as its main ingredient is cellulose.
  • Lyocell tow containing the Lyocell fibers may have 15 to 60 crimps (wrinkles) per inch and have a whiteness of 80 to 95%.
  • the strength of the lyocell tow is weakened. Conversely, if the number of crimps of the lyocell toe is less than the above range, the swelling of the toe is reduced, making it difficult to achieve appropriate suction resistance compared to the weight when manufacturing filters. Difficult problems arise.
  • the whiteness is less than 80%, the color of the filter becomes yellow or gray, which causes smokers to have a negative perception that the filter is not clean.
  • a binder solution may be included when manufacturing the filter, and the binder used for this is also made of an eco-friendly material, and the solvent dissolving the binder is also eco-friendly.
  • binders may be one or more selected from the group consisting of cellulose-based binders, vinyl-based binders, and polyester-based binders.
  • the cellulose-based binder includes hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), ethylcellulose (EC), methylcellulose (MC), carboxymethylcellulose (CMC), etc.
  • the vinyl-based binder includes polyvinyl Examples include pyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), and ethylene vinyl acetate (EVAc).
  • the polyester-based binder may be a polyester containing at least one selected from the group consisting of alkylene, arylene, and heteroarylene having 5 to 12 carbon atoms.
  • the polyester binder in that it can more effectively prevent the hardness of the filter from decreasing due to the smoker's saliva during smoking.
  • eco-friendly solvent that dissolves the binder examples include water, ethanol, propylene glycol (PG), glycerin, etc., and more specifically, it is preferable to include propylene glycol (PG).
  • propylene glycol (PG) When propylene glycol (PG) is used as a solvent to dissolve the binder, propylene glycol (PG) acts as a release agent, reducing the phenomenon of lyocell tow adhering to the filter equipment roll and roll, thereby reducing the filter manufacturing process. Efficiency increases, and it is possible to prevent and overcome the phenomenon of weakening the strength of cellulose-based filters that occurs when using polar solvents such as water.
  • the filter wrapper included in the Lyocell filter wraps the Lyocell tow to which the binder is applied and may correspond to porous paper or non-porous paper that can maintain the shape of a cylindrical filter.
  • it can be manufactured from flax, wood pulp, etc., and is required to maintain combustibility and the taste of tobacco when burned.
  • the filter wrapper may contain a filler, which can increase the opacity of the filter wrapper, provide porosity, and improve the smoothness and consistency of the filter wrapper.
  • the filler include materials such as calcium carbonate, titanium dioxide, and magnesium oxide.
  • a smoking article including a tobacco medium portion, a filter portion, and a wrapper
  • the filter unit includes Lyocell tow containing Lyocell fibers, a binder solution, and a filter wrapper, and has a biodegradation rate of 90% or more within 6 months according to ASTM D6691 under seawater conditions (Marine) at 30°C,
  • the binder is at least one selected from the group consisting of cellulose-based, vinyl-based, and polyester-based binders,
  • the binder solution may provide a smoking article, characterized in that it contains one or more solvents selected from the group consisting of water, ethanol, propylene glycol, and glycerin.
  • the filter part included in the smoking article can be considered to be substantially similar to the Lyocell filter described above, and the specific components included therein are the same as previously described.
  • the filter part of the smoking article may be divided into two or more segments and divided into a first filter part, a second filter part, etc., and regardless of the position where it is disposed, one of the two or more segments is an embodiment of the present invention. If it corresponds to a filter containing lyocell tow and binder solution according to, it may be included in the scope of the present invention.
  • one or more of the two or more segments may include a capsule capable of generating flavor, and the shape of the capsule may be spherical or cylindrical, but is not limited thereto.
  • the tobacco medium unit typically contains a tobacco material containing nicotine, such as leaf tobacco, and may additionally include excipients such as binders or other additives.
  • the tobacco medium included in the tobacco medium unit of the present invention It can be manufactured in the form of granules containing tobacco substances and excipients.
  • flavoring liquid such as menthol or moisturizer may be added to the tobacco medium portion by dispersing it in the tobacco medium.
  • the tobacco material is a material that forms an aerosol-generating substrate, and may be tobacco leaf pieces, tobacco stems, tobacco dust generated during tobacco processing, and/or leaf strips of tobacco leaves.
  • the tobacco leaves may be at least one selected from yellow leaves, burley leaves, orient leaves, cigar leaves, and toast, but are not limited thereto.
  • the wrapper may include a wrapper for each component of the smoking article, as shown in FIG. 2, a tobacco medium portion wrapper 110a surrounding the tobacco medium portion, and a filter portion surrounding the filter. It can be divided into a wrapper (filter wrapper) 120a, etc.
  • a wrapper surrounding each segment may be included.
  • it may include a tipping wrapper 130 surrounding a portion of the tobacco medium portion and the filter portion, and to maintain the overall shape of the smoking article, the tobacco medium portion and the filter portion. It may also include an external wrapper located on the outermost layer of the smoking article, surrounding the entire filter portion, etc.
  • the tipping wrapper that combines the tobacco medium portion and the filter may optionally have one or more perforations formed along the circumferential direction to allow external air to flow in or internal gas to flow out, thereby increasing the air dilution rate of the cigarette. It has the effect of being able to control the amount of migration of mainstream smoke components.
  • the analysis samples were pulverized to 1 mm or less and a control sample, which was a cellulose standard powder, was used to conduct experiments (28 days, 182 days) under seawater conditions (Marine) at 30°C.
  • Biodegradability measured the amount of carbon dioxide produced when the sample and standard decomposed, and the relative biodegradability was calculated by comparing the amount of carbon dioxide measured in the analysis sample and the amount of carbon dioxide produced when the standard product decomposed.
  • the lyocell filter according to an embodiment of the present invention is within 6 months in marine conditions. Not only did it have a biodegradability of more than 90% compared to the standard product, but it was also confirmed that it had a biodegradability of more than 90% compared to the standard product even in a short period of 28 days.
  • the degree of water disintegration of the filter was measured depending on the presence or absence and type of binder.
  • the hardness was measured before and after water injection using a DHT 200 TM device from Filtrona, and 20 ⁇ l of water was injected into the filter.
  • the injection amount was set by measuring the moisture value remaining in the filter after a group of smokers smoked a cigarette equipped with a Lyocell filter.
  • the degree of collapse was determined by dividing the difference in hardness before and after water injection by the initial hardness, and the results are shown below.
  • Hardness (%) (Filter diameter (mm) - Pressed length (mm) when pressed with a weight of a certain weight (300g)) / Initial filter diameter (mm) ⁇ 100
  • Water disintegration rate (%) (Filter hardness before water injection - Filter hardness after water injection)/(Filter hardness before water injection) ⁇ 100
  • Polyvinylpyrrolidone (PVP) binder has the property of being easily dissolved by water due to the resonance structure of the amide group in the structure, and as shown in Table 3 above, the water disintegration degree is 10.0. %, and in the case of polyester binders, they are initially dissolved or dispersed in water, but after the adhesive strength of the binder is given, they have the property of not being easily dissolved by water. The collapse rate was measured as low as 5.9%.

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Abstract

본 발명은, 라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우, 바인더 용액 및 필터 권지를 포함하며, 30℃ 의 해수 조건(Marine) 하에서 ASTM D6691 으로 6개월 이내 생분해도(biodegradation)가 90% 이상인 흡연 물품용 필터와, 이를 포함하는 흡연 물품을 제공한다.

Description

생분해도를 가지는 친환경 필터
본 발명은 생분해도를 갖는 친환경 필터 및 이를 적용한 흡연 물품에 관한 것이다.
셀룰로오스 아세테이트 토우는 셀룰로오스에 황산과 초산을 반응시켜 만들어지는 소재로서 화학적 변형을 일으킨 소재이다. 기존 담배 필터 제조에 사용되는 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate; CA) 토우는 가소제(Plasticizer)를 적용하여 필터의 경도를 향상시키며, 셀룰로오스 아세테이트 토우를 이용하여 필터를 제조하는 경우, 경도 향상과 함께 토우간 결합력을 증진시킨다. 그러나, 가소제를 사용하여 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필터는 해양 조건 등의 분석 통과 기준을 충족하기 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 라이오셀 토우(L-토우)는 셀룰로오스 아세테이트 토우처럼 화학 반응을 통해 셀룰로오스의 구조를 변형하는 것이 아니라 셀룰로오스를 NMMO(N-Methylmorpholine N-Oxide)라는 친환경 용매에 녹여 섬유 다발 형태로 만든 재료이다. 라이오셀 토우는 주성분이 셀룰로오스로 친환경 소재이며, 이를 이용해 제조한 필터의 경도와 토우간 결합력을 증진시키기 위해 사용한 바인더 또한 친환경 물질에 해당한다.
이러한 상황에, 앞서 기술한 기존 기술의 문제점 및/또는 한계점을 극복하기 위하여, 본 발명은, 라이오셀(Lyocell) 토우, 바인더 용액 및 필터 권지를 포함하는 생분해도를 갖는 친환경 라이오셀 필터 및 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 섬유를 포함하는 라이오셀 토우, 바인더 용액 및 필터 권지를 포함하며, 30℃ 의 해수 조건(Marine) 하에서 ASTM D6691 으로 6개월 이내 생분해도(biodegradation)가 90% 이상인, 흡연 물품용 필터를 제공한다.
또 다른 측면에 따르면, 담배 매질부, 필터부 및 래퍼를 포함하는 흡연 물품에 있어서,
상기 필터부는 라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우, 바인더 용액 및 필터 권지를 포함하고, 30℃ 의 해수 조건(Marine) 하에서 ASTM D6691 으로 6개월 이내 생분해도(biodegradation)가 90% 이상이며,
상기 바인더는 셀룰로오스계, 비닐계 및 폴리에스테르계 바인더로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
상기 바인더 용액은 물, 에탄올, 프로필렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 셀룰로오스 네트워크 구조의 라이오셀(Lyocell) 섬유를 토우화를 통해 필터 로드를 형성하고, 친환경 바인더 용액을 사용하여 담배 필터에 적용함으로써, 필터의 경도가 향상되고, 생분해도를 가지는 친환경 필터를 제공할 수 있다는 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 흡연 물품의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따라 래퍼를 포함하는 흡연 물품의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3 은 셀룰로오스, 라이오셀 필터, 라이오셀 토우 및 셀룰로오스 아세테이트 필터를 비교하여, 28일간 해양 조건에서 시간에 따른 생분해도를 나타낸 그래프이다.
도 4 는 셀룰로오스, 라이오셀 필터, 라이오셀 토우 및 셀룰로오스 아세테이트 필터를 비교하여, 182일간 해양 조건에서 시간에 따른 생분해도를 나타낸 그래프이다.
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(1)을 흡연하는 사용자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, '하류' 또는 '하류 방향'은 흡연 물품(1)을 흡연하는 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미한다. 예를 들어, 도 1 에 도시된 흡연 물품(1)에 있어서, 담배 물질부(10)는 담배용 필터부(20)의 상류 또는 상류 방향에 위치한다.
나아가, 본 명세서에서는 흡연 물품(1)의 연소형 궐련인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 흡연 물품(1)은 전자 담배 기기 등의 에어로졸 생성 장치(미도시)와 함께 사용되는 가열식 궐련 등에 해당할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우, 바인더 용액 및 필터 권지를 포함하며, 30℃ 의 해수 조건(Marine) 하에서 ASTM D6691 으로 6개월 이내 생분해도(biodegradation)가 90% 이상인, 흡연 물품용 필터를 제공한다.
라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우는 주성분이 셀룰로오스로서 친환경 소재에 해당한다. 상기 라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우는 1인치당 15 내지 60개의 크림프(주름)을 가지며, 80 내지 95% 의 백색도를 가질 수 있다.
크림프 수가 상기 범위보다 많은 경우, 라이오셀 토우의 강도가 약해지게 되며, 반대로 라이오셀 토우의 크림프 수가 상기 범위보다 적은 경우에는, 토우의 부풀성이 줄어들어 필터 제조 시, 무게 대비 적절한 흡인 저항을 구현하기 어려운 문제점이 발생한다.
백색도가 80% 미만인 경우에는, 필터의 색이 노란빛 또는 회색빛 등을 띠게 되며, 이 경우 흡연자로 하여금 필터가 깨끗하지 못하다는 부정적인 인식을 야기시키게 된다. 또한, 95% 초과의 백색도를 구현하는 것은 기술적으로 어려운 점이 있으며, 설령 이를 구현한다 하더라도 원가 상승의 문제가 발생하게 된다.
한편, 제조되는 라이오셀 필터의 경도 향상과 토우와의 결합력을 증진시키기 위해, 상기 필터 제조시 바인더 용액을 포함시킬 수 있으며, 이에 사용되는 바인더 또한 친환경 물질로 이루어져 있고, 바인더를 용해하는 용매 또한 친환경 용매를 사용한다. 이러한 바인더의 구체적인 예로서는, 셀룰로오스계 바인더, 비닐계 바인더, 폴리에스테르계 바인더로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 셀룰로오스계 바인더는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 메틸셀룰로오스(MC), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 등을 들 수 있으며, 상기 비닐계 바인더는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알코올(PVA), 에틸렌비닐아세테이트(EVAc) 등을 들 수 있다. 아울러, 상기 폴리에스테르계 바인더는 탄소수 5 내지 12 의 알킬렌, 아릴렌 및 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 폴리에스테르일 수 있다.
한편, 이하 실시예 등에서 기술하는 바와 같이, 흡연 중 흡연자의 타액 등으로부터 필터의 경도가 낮아지는 점을 보다 효과적으로 방지할 수 있다는 측면에서, 상기 폴리에스테르계 바인더를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 바인더를 용해하는 친환경 용매의 구체적인 예로서는, 물, 에탄올, 프로필렌글리콜(PG), 글리세린 등을 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 프로필렌글리콜(PG)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 프로필렌글리콜(PG)를 바인더를 용해하는 용매로서 사용하는 경우, 프로필렌글리콜(PG)이 이형제 역할을 하여, 필터 설비 롤과 롤에 라이오셀 토우가 접착되어 붙어버리는 현상이 줄어들게 되므로, 필터 제조 공정 효율이 상승하게 되며, 물과 같은 극성 용매를 사용할 경우에 나타나는 셀룰로오스 계열 소재 필터의 강도가 약해지는 현상을 방지 및 극복할 수 있다.
한편, 상기 라이오셀 필터에 포함되는 필터 권지는 바인더가 적용된 라이오셀 토우를 감싸고, 원통 필터 형태를 유지할 수 있는 다공성 종이 또는 무다공성 종이 등에 해당할 수 있다. 또한, 마(flax), 목재펄프 등으로 제조될 수 있고, 연소될 때 연소성과 담배의 맛이 유지될 것이 요구된다. 아울러, 상기 필터 권지는 충진제(filler)를 포함할 수 있으며, 이에 따라 필터 권지의 불투명도를 높일 수 있고 기공도를 부여할 수 있으며, 필터 권지의 평활도 및 회고결성이 개선될 수 있다. 상기 충진제로는, 예를 들어, 탄산칼슘, 이산화티탄, 산화마그네슘 등의 물질이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 담배 매질부, 필터부 및 래퍼를 포함하는 흡연 물품에 있어서,
상기 필터부는 라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우, 바인더 용액 및 필터 권지를 포함하고, 30℃ 의 해수 조건(Marine) 하에서 ASTM D6691 으로 6개월 이내 생분해도(biodegradation)가 90% 이상이며,
상기 바인더는 셀룰로오스계, 비닐계 및 폴리에스테르계 바인더로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
상기 바인더 용액은 물, 에탄올, 프로필렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품을 제공할 수 있다.
상기 흡연 물품에 포함되는 필터부는 앞서 기술한 라이오셀 필터와 실질적으로 유사하다고 볼 수 있으며, 이에 포함되는 구체적인 구성 요소들은 앞서 설명한 바와 같다.
또한, 상기 흡연 물품의 필터부는 2 이상의 세그먼트로 나뉘어, 제1 필터부, 제2 필터부 등으로 분획될 수 있으며, 배치되는 위치에 상관없이, 상기 2 이상의 세그먼트 중 하나가 본 발명의 일 실시예에 따른 라이오셀 토우 및 바인더 용액을 포함하는 필터에 해당하는 경우, 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 아울러, 상기 2 이상의 세그먼트 중 하나 이상에서 향미를 발생시킬 수 있는 캡슐을 포함할 수 있으며, 이러한 캡슐의 형상은 구형 또는 원통형 등에 해당할 수 있고, 이에 제한되지는 않는다.
아울러, 상기 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. 또한, 담배 매질부에는 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 매질에 분산됨으로써 첨가될 수도 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.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 래퍼는 도 2 에 도시된 바와 같이, 흡연 물품의 구성 요소별로 래퍼를 포함할 수 있으며, 담배 매질부를 감싸는 담배 매질부 래퍼(110a), 필터를 감싸는 필터부 래퍼(필터 권지)(120a) 등으로 나뉠 수 있다. 아울러, 앞서 기술한 바와 같이, 상기 필터부가 복수개의 세그먼트로 나뉘는 경우, 각 세그먼트 별로 이를 감싸는 래퍼를 포함할 수 있다. 또한, 담배 매질부와 필터부의 연결을 고정하기 위해, 담배 매질부의 일부 영역과 상기 필터부를 감싸는 티핑 래퍼(130)를 포함할 수 있으며, 흡연 물품 전체의 형상 등을 유지하기 위해, 담배 매질부와 필터부 등을 모두 감싸면서, 흡연 물품의 최외각에 위치하는 외부 래퍼를 포함할 수도 있다.
담배 매질부와 필터를 결합하는 상기 티핑 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.
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) 해양 조건에서의 생분해도 평가 실험
분석 샘플은 1㎜ 이하로 분쇄한 분석 샘플과, 셀룰로오스 표준품 분말인 대조 샘플을 사용하여, 30℃ 의 해수 조건(Marine) 하에서 실험(28일간, 182일간)을 진행하였다.
생분해도는 샘플과 표준품이 분해되며 생성되는 이산화탄소의 양을 측정하였으며, 분석 샘플에서 측정된 이산화탄소 양과, 표준품이 분해되며 생성된 이산화탄소 양을 비교하여 상대적 생분해도를 계산하였다.
그 결과, 표 1 및 도 3(이상, 28일간), 그리고 표 2 및 도 4(이상, 182일간)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이오셀 필터는 해양 조건에서 6개월 이내에 표준품 대비 90% 이상의 생분해도를 가질 뿐만 아니라, 28일간의 짧은 시간에도 표준품 대비 90% 이상의 생분해도를 가지는 점을 확인할 수 있었다.
Test series TOC
(%)		 Net CO2
(mg)		 Biodegradation(%)
AVG SD REL
Cellulose 42.7 79.6 84.7 1.2 100.0
Lyocell Filter 42.0 73.5 79.5 1.9 93.9
Lyocell Tow 41.5 74.9 82.0 1.1 96.8
Cellulose Acetate Filter 47.5 12.1 11.6 0.9 13.7
(28일간 해양조건 생분해도 결과)
Test series TOC
(%)		 Net CO2
(mg)		 Biodegradation(%)
AVG SD REL
Cellulose 42.7 78.1 83.1 3.2 100.0
Lyocell Filter 42.0 73.4 79.4 3.4 95.5
Lyocell Tow 41.5 73.0 79.9 1.1 96.1
Cellulose Acetate Filter 47.5 76.8 73.5 3.9 88.4
(182일간 해양조건 생분해도 결과)
* AVG = Average
* SD = Standard deviation
* REL = Relative biodegradation
(2) 수분 붕괴도 실험
흡연 시, 흡연자의 타액 등에 의해 필터의 경도가 낮아지는 현상을 모사하여, 바인더의 유무 및 종류에 따른 필터의 수분 붕괴도를 측정하였다.
구체적으로, Filtrona 사의 DHT 200TM 기기를 사용하여 물 주입 전/후의 경도를 측정하였으며, 필터에 물은 20㎕를 주입하였다. 상기 주입량은 흡연자 집단이 라이오셀 필터가 탑재된 궐련을 흡연한 후, 필터에 잔류하는 수분 값을 측정하여 설정하였다.
상기 물 주입 전/후의 경도 차이를 초기 경도로 나누어 붕괴정도를 판단하였으며, 그 결과를 하기에 나타내었다.
경도(%) = (필터 지름(㎜) - 특정 무게(300g)의 추로 눌렀을 때 눌린 길이(㎜))/초기 필터 지름(㎜)×100
수분 붕괴도(%) = (물 주입 전 필터 경도 - 물 주입 후 필터 경도)/(물 주입 전 필터 경도)×100
샘플 경도(%)
물 주입 전 물 주입 후 수분 붕괴도
Blank 84.7 77.4 8.6
PVP 94.3 84.9 10.0
Polyester 91.5 86.1 5.9
* Blank = 바인더를 넣지 않은 샘플
폴리비닐피롤리돈(PVP) 바인더는 구조 내에 아미드기(amide group)의 공명 구조(resonance structure)로 인하여 물에 의해 잘 풀리는 특성이 존재하여, 상기 표 3 에 나타낸 바와 같이, 수분 붕괴도가 10.0% 인 것으로 확인되었으며, 폴리에스테르계(Polyester) 바인더의 경우에는, 초기에는 물에 녹아 있거나 분산된 형태에 해당하지만, 바인더의 접착력이 부여된 후에는, 물에 의해 잘 풀리지 않는 특성을 가지게 되어 수분 붕괴도가 5.9% 로 낮게 측정되었다.
이러한 결과로부터, 바인더로서 폴리에스테르계(Polyester) 바인더를 사용하는 경우, 이를 사용하지 않는 경우 또는 그 이외의 바인더 종류에 비해, 수분 붕괴도가 더욱 개선되어, 흡연 시, 흡연자의 타액 등으로부터 필터의 경도가 낮아지는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있음을 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 (15)

  1. 라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우, 바인더 용액 및 필터 권지를 포함하며, 30℃ 의 해수 조건(Marine) 하에서 ASTM D6691 으로 6개월 이내 생분해도(biodegradation)가 90% 이상인, 흡연 물품용 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡연 물품용 필터의 수분 붕괴도가 7% 이하이며,
    상기 수분 붕괴도는 하기 식으로 정의되는 것인, 흡연 물품용 필터.
    수분 붕괴도(%) = (물 주입 전 필터 경도 - 물 주입 후 필터 경도)/(물 주입 전 필터 경도)×100
  3. 제1항에 있어서,
    상기 라이오셀 토우는 1인치당 15 내지 60개의 크림프를 가지는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 라이오셀 토우는 80 내지 95%의 백색도를 가지는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 셀룰로오스계, 비닐계, 폴리에스테르계 바인더로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 필터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 셀룰로오스계 바인더는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 메틸셀룰로오스(MC) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
    상기 비닐계 바인더는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐아세테이트(PVAc) 및 에틸렌비닐아세테이트(EVAc)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이며,
    상기 폴리에스테르계 바인더는 탄소수 5 내지 12 의 알킬렌, 아릴렌 및 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인, 흡연 물품용 필터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 탄소수 5 내지 12 의 알킬렌, 아릴렌 및 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 폴리에스테르계 바인더인 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 필터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 용액은 물, 에탄올, 프로필렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 필터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 용매는 프로필렌글리콜 및 글리세린 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 필터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 필터 권지는 마 또는 펄프로부터 제조되며, 탄산칼슘, 이산화티탄 및 산화마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 충진제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품용 필터.
  11. 담배 매질부, 필터부 및 래퍼를 포함하는 흡연 물품에 있어서,
    상기 필터부는 라이오셀 섬유를 포함하는 라이오셀 토우, 바인더 용액 및 필터 권지를 포함하고, 30℃ 의 해수 조건(Marine) 하에서 ASTM D6691 으로 6개월 이내 생분해도(biodegradation)가 90% 이상이며,
    상기 바인더는 셀룰로오스계, 비닐계 및 폴리에스테르계 바인더로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
    상기 바인더 용액은 물, 에탄올, 프로필렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 셀룰로오스계 바인더는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 메틸셀룰로오스(MC) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
    상기 비닐계 바인더는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알코올(PVA) 및 에틸렌비닐아세테이트(EVAc)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이며,
    상기 폴리에스테르계 바인더는 탄소수 5 내지 12 의 알킬렌, 아릴렌 및 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것, 흡연 물품.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 용매는 프로필렌글리콜 및 글리세린 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 흡연 물품.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 필터부는 향미를 발생시킬 수 있는 캡슐을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡연 물품.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 담배 매질부는 가향액이 첨가된 것을 특징으로 하는, 흡연 물품.
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