KR102444765B1 - 비연소형 흡인 물품 - Google Patents

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Abstract

0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지는 담배 충전재를 포함하는 비연소형 흡인 물품.

Description

비연소형 흡인 물품{NON-COMBUSTION-TYPE INHALATION ARTICLE}
본 발명은, 비연소형 흡인 물품에 관한 것이다.
시가렛 등의 연소형 흡연 물품은, 살담배나 살담배 성형체(이하, 양자를 합쳐서 담배 충전재라고도 한다)를 연소시켜, 향끽미(香喫味)를 즐기는 것이다.
이러한 연소형 흡연 물품에 더해, 담배 충전재를 연소시키는 일 없이 향미(香味)를 맛보는 비연소형 흡인 물품이 알려져 있다. 예를 들면 특허문헌 1에서는, 살담배, 탄산염 및 향료를 포함하는 담배립(粒)을 담배 충전재로서 사용하고, 탄산염의 작용에 의해 향미 성분으로 팽출감을 내어, 담배 향미 성분을 포함하는 공기의 흡인감을 향상시키고 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 열원(熱源)을 연소시켜 그 열에 의해 담배 충전재를 연소시키는 일 없이 가열해서, 담배 향미 성분을 포함하는 에어로졸을 발생시켜, 담배 향미 성분을 흡인한다.
이러한 비연소형 흡인 물품에서는, 담배 충전재를 연소시키지 않기 때문에, 담배 충전재에 함유되는 담배 향미 성분이 방출되기 어렵다고 하는 문제가 있다. 소망량의 담배 향미 성분을 방출시키기 위해서는, 담배 충전재의 충전량을 증가시키면 되지만, 이것은, 비용 상승으로 이어진다.
특허문헌 1 : 국제공개 제2010/095659호 특허문헌 2 : 국제공개 제2006/073065호
비연소형 흡인 물품에 있어서의 상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은, 담배 충전재의 충전량을 증가시키는 일 없이, 담배 향미 성분을 담배 충전재로부터 효율적으로 방출할 수 있는 비연소형 흡인 물품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 개개의 담배 충전재의 밀도를 작게 하는 것에 의해, 비연소형 흡인 물품에서 담배 향미 성분을 담배 충전재로부터 효율적으로 방출할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
본 발명에 의하면, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지는 담배 충전재를 포함하는 연소형 흡인 물품이 제공된다.
본 발명에 의하면, 담배 향미 성분을 담배 충전재로부터 효율적으로 방출할 수 있는 비연소형 흡인 물품을 제공할 수 있다.
[도 1] 담배 충전재의 체적을 설명하기 위한 도면.
[도 2] 담배 충전재로부터 방출되는 담배 향미 성분의 포집(捕集) 방법을 설명하기 위한 도면.
[도 3] 살담배 성형체의 밀도와 담배 향미 성분의 양(상대값)과의 관계를 나타내는 그래프.
[도 4] 저밀도의 살담배 성형체를 이용한 경우의 퍼프 횟수와 담배 향미 성분의 양(상대값)과의 관계를 나타내는 그래프.
[도 5] 통상의 살담배를 이용한 경우의 퍼프 횟수와 담배 향미 성분의 양(상대값)과의 관계를 나타내는 그래프.
이하, 본 발명을 설명하지만, 이하의 설명은, 본 발명을 상세히 설명하는 것을 목적으로 하며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.
본 명세서에서 「담배 충전재」는, 비연소형 흡인 물품에 포함되는 전(全) 담배 충전재를 구성하는 개개의 단위를 가리킨다. 비연소형 흡인 물품에 포함되는 전 담배 충전재는, 「전 담배 충전재」라고 부른다.
상술한 바와 같이, 비연소형 흡인 물품은, 연소형 흡연 물품과 비교하여, 담배 향미 성분이 방출되기 어렵다고 하는 문제가 있다. 이 문제에 관하여, 본 발명자들은, 담배 충전재의 표면 근방에 존재하는 담배 향미 성분은, 대기 중에 방출되기 쉽지만, 담배 충전재의 내부에 존재하는 담배 향미 성분은, 표면 근방으로 이동할 수 없어 대기 중에 방출되지 않는 것이 원인이라고 생각했다. 이 생각에 근거하여, 본 발명자들은, 담배 충전재의 내부에 머물고 있는 담배 향미 성분을, 담배 충전재의 표면 근방으로 효율적으로 이동시켜, 더 많은 담배 향미 성분을 대기 중에 방출시키는 일에 몰두했다. 예의 검토한 결과, 본 발명자들은, 개개의 담배 충전재의 밀도를 작게 하는 것에 의해, 비연소형 흡인 물품에서 담배 향미 성분의 방출 효율을 극적으로 증대시킬 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
구체적으로는, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지는 담배 충전재를 포함한다.
본 발명에서 「담배 충전재」는, 살담배 또는 살담배 성형체 중 어느 것이어도 된다. 살담배 성형체는, 살담배를 포함하는 담배 원료를 소정의 형태로 성형한 것이다. 살담배 성형체는, 살담배에 더해, 잎 부스러기나 조각 부스러기 등의 원료 공장이나 제조 공장에서 발생하는 담배 부스러기를 포함하고 있고도 된다. 살담배 성형체는, 흡인 물품에 적합한 사이즈로 성형되어도 되고, 큰 사이즈의 성형체를 성형한 후에, 흡인 물품에 적합한 사이즈로 절단되어도 된다. 살담배 성형체는, 임의의 형태이며, 예를 들면, 원 기둥, 사각 기둥이고, 바람직하게는 육면체, 더 바람직하게는 직육면체, 더욱 바람직하게는 정사각 기둥이다. 살담배 성형체는, 성형체로서의 형상을 유지하기 위해서, 예를 들면, 풀루란 및 히드록시프로필셀룰로오스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 바인더를 포함하고 있어도 된다. 바인더는, 바인더로서의 효과를 발휘하고, 또한, 담배 향미 성분의 방출성을 저하시키지 않도록 한 함유량으로 함유시킬 수 있으며, 통상, 살담배 성형체의 총질량에 대해서 0.5∼15질량%의 양으로 함유시킬 수 있다. 혹은, 살담배 성형체가 바인더를 사용하지 않아도 성형체의 형상을 유지할 수 있는 경우에는, 바인더를 포함하고 있지 않아도 된다. 바인더가, 살담배 성형체로부터 담배 향미 성분의 방출을 저해하는 경우에는, 바인더를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 살담배 성형체는, 수분량을 조정하기 위해서, 보습제를 포함하고 있어도 된다. 보습제로서는 다가(多價) 알코올을 이용할 수 있으며, 예를 들면 글리세린, 프로필렌글리콜, 소르비톨, 자일리톨, 에리스리톨 등을 들 수 있다. 이들의 다가 알코올은, 1종류 혹은 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 보습제를 함유시키는 경우, 통상, 살담배 성형체의 총질량에 대해서 5∼15질량%의 양으로 함유시킬 수 있다. 또한, 살담배 성형체는, 추가적으로 향미재(香味材)를 포함하고 있어도 되고, 향미재는 고체 또는 액체를 이용할 수 있다. 향미재의 예로서, 멘톨, 스피어민트, 페퍼민트, 코코아, 캐롭, 코리앤더, 리커리시, 오렌지 필 로즈힙, 캐모마일 플라워, 레몬 버베나, 당류(프룩토오스나 수크로스 등) 등을 들 수 있다. 상기 향미재는, 통상, 살담배 성형체의 총질량에 대해서 0.5∼45질량%의 양으로 함유시킬 수 있다.
본 발명에서, 담배 충전재는, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도, 바람직하게는, 0.50g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도, 더 바람직하게는 0.42g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가진다. 담배 충전재의 담배 입자 밀도의 하한은, 예를 들면 0.05g/㎤로 할 수 있으며, 바람직하게는 0.20g/㎤으로 할 수 있다.
여기서 「담배 입자 밀도」는, 개개의 담배 충전재의 밀도를 가리킨다. 「담배 입자 밀도」는, 이하와 같이 산출할 수 있다. 우선, 현미경을 이용하여 개개의 담배 충전재의 크기를 측정하여 체적을 산출한다. 또한, 전자 천칭(天秤)으로 담배 충전재의 질량을 측정한다. 얻어진 체적 및 질량으로부터 담배 충전재의 밀도를 산출하고, 얻어진 값을 「담배 입자 밀도」로 한다. 본 명세서에서 「담배 입자 밀도」는, 간단히 밀도라고도 한다. 여기서, 담배 충전재의 체적은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 담배 충전재(1)의 표면에 오목부가 있는 경우, 오목부에 담배 충전재가 존재한다고 가정하고, 가정한 담배 충전재의 외주(外周)에 의해 둘러싸인 공간(2)의 크기를 말한다. 도 1에서, 부호 3은, 담배 충전재의 내부에 존재하는 폐쇄된 세공(細孔)을 나타낸다. 바꿔 말하면, 담배 충전재의 체적은, 담배 충전재를 둘러싸고, 오목면을 가지고 있지 않은 폐곡면(평면 및 볼록면에 의해서 형성되는 폐곡면)에 의해서 규정되는 공간 중 최소 공간의 크기를 말한다. 그 때문에, 담배 충전재의 체적은, 담배 충전재 자체의 체적(담배 충전재의 표면의 볼록부의 체적을 포함한다), 담배 충전재의 내부에 존재하는 폐쇄된 세공의 체적, 및 담배 충전재의 표면의 오목부의 체적을 포함한다. 담배 충전재의 체적은, 예를 들면, 광학현미경(Keyence사 VH-8000, VH-Z75)을 이용하여 개개의 담배 충전재의 크기를 측정하는 것에 의해 산출할 수 있다.
상기에서 규정되는 저밀도의 담배 충전재는, 공지의 방법에 따라 조제할 수 있다. 예를 들면, 상기에서 규정되는 저밀도의 살담배는, 해당 기술분야에서 공지된 팽화(膨化) 처리에 의해 조제할 수 있다. 또한, 상기에서 규정되는 저밀도의 살담배 성형체는, 해당 기술분야에서 공지된 팽화 처리에 의해, 또는 압축 성형시의 압축력이 작은 압축 성형 처리에 의해 조제할 수 있다. 압축 성형시의 압축력을 작게 하는 것에 의해 얻어진 살담배 성형체는, 팽화 처리에 의해 얻어진 살담배 성형체와 비교하여, 조제 중에 담배 향미 성분이 상실되는 가능성이 낮기 때문에, 담배 충전재로서 바람직하다. 다른 방법으로서, 살담배 성형체는, 분체(紛體) 공업의 기술분야에서 공지된 전동 유동 조립(轉動流動造粒) 처리, 교반 혼합 조립 처리, 압출 성형 처리 등에 의해 조제할 수 있다.
본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지는 담배 충전재를, 해당 물품에 포함되는 전(全) 담배 충전재에 대해서, 바람직하게는 1질량% 이상, 더 바람직하게는 10질량% 이상, 더욱 바람직하게는 20질량% 이상, 100질량% 이하의 비율로 포함한다. 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지는 담배 충전재의 배합 비율이 높을수록, 본 발명의 효과도, 더 현저해진다.
본 발명에서 「비연소형 흡인 물품」은, 담배 충전재를 연소시키는 일 없이 흡기(吸氣)에 의해 담배 향미 성분을 흡인하는 물품이다. 「비연소형 흡인 물품」은, 담배 충전재를 가열하지 않고 담배 향미 성분을 흡인하는 비가열형 흡인 물품이어도 된다(예를 들면, 국제공개 제2010/095659호를 참조). 혹은, 「비연소형 흡인 물품」은, 담배 충전재를 연소시키지 않을 정도로 가열하여, 담배 향미 성분을 흡인하는 가열형 흡인 물품이어도 된다. 담배 충전재의 가열은, 담배 충전재의 상류부에 설치한 열원에 의해 가열된 공기 또는 에어로졸을 담배 충전재로 유통시키는 것에 의해 행해도 되고(예를 들면, 국제공개 제2006/073065호를 참조), 흡인 물품과는 별체형(別體型)의 가열 디바이스로 흡인 물품의 외측으로부터 담배 충전재를 데우는 것에 의해 행해도 된다(예를 들면, 국제공개 제2010/110226호를 참조).
본 발명에 따라, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지는 담배 충전재를, 비연소형 흡인 물품에 적용하면, 담배 향미 성분의 방출 효율을 크게 증대시킬 수 있다. 더 구체적으로는, 본 발명에 따르면, 흡인 초기시(예를 들면 1∼5퍼프)에 담배 충전재로부터 방출되는 담배 향미 성분의 양을 증대시킬 수 있는 것에 더해, 흡인 횟수를 거듭한 때(예를 들면 6∼50퍼프)도 계속해서 담배 향미 성분을 계속 방출할 수 있다. 이 효과는, 담배 충전재의 내부의 공극률이 높아짐으로써, 담배 충전재의 밀도가 낮아지고, 이에 의해, 통상의 밀도인 담배 충전재라면 방출되지 않을 부분에 있는 담배 향미 성분이, 흡인 초기시에 방출된 것에 기인한다고 생각된다. 또한, 이 효과는, 담배 충전재의 내부의 공극률이 높아짐으로써, 담배 충전재의 밀도가 낮아지고, 이에 의해, 담배 충전재의 내부에 존재하는 담배 향미 성분이, 담배 충전재의 표면으로 이동하기 쉬워져, 흡인 횟수를 거듭한 때도, 담배 충전재의 표면으로 계속 이동할 수 있었던 것에 기인한다고 생각된다.
상기에서 규정되는 저밀도의 담배 충전재로서, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 담배 충전재를 사용할 수 있다. 탄산염 또는 탄산수소염으로서는, 예를 들면, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 탄산수소나트륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류를 사용할 수 있다. 탄산염 또는 탄산수소염은, 담배 충전재 100질량부에 대해서 5∼22질량부로 첨가할 수 있다. 탄산염 또는 탄산수소염은, 담배 충전재의 조제 중에 첨가되어도 되고, 담배 충전재의 조제 후에 첨가되어도 된다. 탄산염 또는 탄산수소염을 담배 충전재에 가하는 것에 의해, 비연소형 흡연 물품이, 더 바람직한 향미를 사용자에게 제공하는 것이 기대된다.
본 명세서에서, 담배 충전재의 크기는, 담배 충전재의 등표면적(等表面積) 구(球) 상당 지름(이하, 입경(粒徑)이라고도 한다)으로 나타낼 수 있다. 등표면적 구 상당 지름이란, 1개의 담배 충전재의 표면적과 같은 표면적을 가지는 구의 직경을 가리킨다. 본 발명에서, 담배 충전재는, 바람직하게는 1.0㎜ 이하, 더 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가진다. 등표면적 구 상당 지름의 하한은, 예를 들면 0.036㎜, 바람직하게는 0.10㎜로 할 수 있다.
본 발명의 비연소형 흡인 물품에 포함되는 전 담배 충전재의 50%입경(D50)은, 바람직하게는 1.0㎜ 이하, 더 바람직하게는 0.75㎜ 이하이다.
담배 충전재의 크기를, 상술한 바와 같이 소정의 사이즈 이하로 해서, 비연소형 흡인 물품에 포함되는 전 담배 충전재의 개수를 증가시키면, 비연소형 흡인 물품에 포함되는 전 담배 충전재의 총표면적을 크게 할 수 있고, 이에 의해, 비연소형 흡인 물품의 담배 향미 성분의 방출량을 증대시킬 수 있다.
한편, 담배 충전재의 크기는, 비연소형 흡인 물품의 제조 용이성의 관점(예를 들면, 담배 충전재의 유동성, 충전 방법, 충전 컬럼의 실용적 통기 저항 등)에서, 담배 충전재의 최장 길이로 나타낼 수도 있다. 담배 충전재의 최장 길이는, 일반적으로는 0.05㎜ 이상, 바람직하게는 0.1㎜ 이상, 더 바람직하게는 0.5㎜ 이상이다. 담배 충전재의 최장 길이는, 비연소형 흡인 물품의 휴대성을 고려하면, 본 실험에서 사용한 담배 충전재 사이즈(21㎜) 이하인 것이 바람직하다. 상기 크기(최장 길이)는, 체로 선별한 지름(체 지름)이어도 되고, 현미경 등에서 관찰되는 크기여도 된다.
본 명세서에서, 「담배 충전재의 표면적」은, 담배 충전재의 표면에 오목부가 존재하는 경우, 오목부에 담배 충전재가 존재한다고 가정하고, 가정한 담배 충전재의 표면적(이하, 간단히 표면적이라고 한다)을 가리킨다. 바꿔 말하면, 담배 충전재의 표면적은, 담배 충전재를 둘러싸고, 오목면을 가지고 있지 않은 폐곡면(평면 및 볼록면에 의해서 형성되는 폐곡면) 중 최소의 면적을 말한다. 이것은 상술한 등표면적 구 상당 지름으로부터 구의 표면적 공식을 이용하여 산출할 수 있는 표면적과 같다.
담배 충전재의 크기를 측정하는 방법으로서, 광학현미경(keyence제 VH-8000, VH-Z75) 등을 사용하여, 형상을 확인한 뒤에, 현미경 화상(畵像)으로부터 담배 충전재의 크기를 계측하여, 표면적을 산출하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, Keyence사 VR-3000 시리즈 등의 3차원 측정이 가능한 현미경을 이용하면, 담배 충전재의 표면적을 더 정확하게 측정할 수 있다. 간이적으로는, Retsch technology사제 CAMSIZER를 이용하여, 담배 충전재의 크기를 측정할 수 있다. CAMSIZER는, 물체를 CCD카메라로 촬영하여 화상 처리를 행함으로써 크기(입경)를 측정하는 장치이다. 간이적으로는, 체를 이용하여 크기 선별을 함으로써, 담배 충전재의 크기를 측정할 수 있다.
한 변이 0.5㎜인 입방체의 형상을 가지는 담배 충전재는, 본 명세서의 정의에 따르면, 체적 0.125㎣, 표면적 1.5㎟, 등표면적 구 상당 지름 0.66㎜이다. 또한, 한 변이 0.5㎜, 0.5㎜, 0.75㎜인 정사각 기둥의 형상을 가지는 담배 충전재는, 본 명세서의 정의에 따르면, 체적 0.1875㎣ 표면적 2.0㎟, 등표면적 구 상당 지름 0.71㎜이다.
바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 담배 충전재를 포함한다. 더욱 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.50g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 담배 충전재를 포함한다. 더욱더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.42g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 담배 충전재를 포함한다.
다른 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지는 살담배 성형체를 포함한다. 더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.50g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지는 살담배 성형체를 포함한다. 더욱더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.42g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지는 살담배 성형체를 포함한다.
다른 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 살담배 성형체를 포함한다. 더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.50g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 살담배 성형체를 포함한다. 더욱더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.42g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도를 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 살담배 성형체를 포함한다.
다른 바람직한 태양(態樣)에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지는 담배 충전재를 포함한다. 더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.50g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지는 담배 충전재를 포함한다. 더욱더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.42g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지는 담배 충전재를 포함한다.
다른 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 담배 충전재를 포함한다. 더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.50g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 담배 충전재를 포함한다. 더욱더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.42g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 담배 충전재를 포함한다.
다른 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지는 살담배 성형체를 포함한다. 더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.50g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지는 살담배 성형체를 포함한다. 더욱더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.42g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지는 살담배 성형체를 포함한다.
다른 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.51g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 살담배 성형체를 포함한다. 더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.50g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 살담배 성형체를 포함한다. 더욱더 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 비연소형 흡인 물품은, 0.42g/㎤ 이하의 담배 입자 밀도 및 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지며, 탄산염 또는 탄산수소염을 가한 살담배 성형체를 포함한다.
실시예
예 1:
(1) 살담배 성형체의 조제
버얼리종(種)의 살담배를 밀(mill)로 분쇄 후, 눈 크기 0.5㎜의 체로 선별하여, 0.5㎜ 미만의 사이즈를 가지는 담배 분체(紛體)를 준비했다.
담배 분체, 물, 탄산칼륨을, 각각 10g, 0.94g, 2.2g으로 혼합하고, 얻어진 혼합물을 원통 용기에 넣어 하룻밤(12시간) 회전 혼합해서, 균일화했다.
상술한 균일화된 혼합물 150㎎을 빈 금속 원통(내경 21㎜)에 넣고, 금속 원통의 상부로부터 피스톤으로 압축하여 성형함으로써, 살담배 성형체를 얻었다. 성형시의 압축력은, 1㎫, 2㎫, 4㎫, 6㎫, 또는 8㎫로 했다. 살담배 성형체의 「담배 입자 밀도」는, 압축 성형에 의해 얻어진 살담배 성형체의 높이, 직경, 질량을 측정하여, 체적와 질량으로부터 산출했다.
1㎫로 압축 성형을 행한 경우, 얻어진 성형체(샘플 No.1)는, 1.67㎜의 높이, 21.0㎜의 직경, 150㎎의 질량, 578㎣의 체적, 803㎟의 표면적, 0.259㎎/㎣의 담배 입자 밀도를 가지고 있었다. 2㎫의 압축력으로 압축 성형을 행한 경우, 얻어진 성형체(샘플 No.2)는, 1.03㎜의 높이, 21.0㎜의 직경, 150㎎의 질량, 357㎣의 체적, 761㎟의 표면적, 0.420㎎/㎣의 담배 입자 밀도를 가지고 있었다. 4㎫의 압축력으로 압축 성형을 행한 경우, 얻어진 성형체(샘플 No.3)는 0.86㎜의 높이, 21.0㎜의 직경, 150㎎의 질량, 298㎣의 체적, 749㎟의 표면적, 0.504㎎/㎣의 담배 입자 밀도를 가지고 있었다. 6㎫의 압축력으로 압축 성형을 행한 경우, 얻어진 성형체(샘플 No.4)는, 0.84㎜의 높이, 21.0㎜의 직경, 150㎎의 질량, 291㎣의 체적, 748㎟의 표면적, 0.516㎎/㎣의 담배 입자 밀도를 가지고 있었다. 8㎫의 압축력으로 압축 성형을 행한 경우, 얻어진 성형체(샘플 No.5)는, 0.67㎜의 높이, 21.0㎜의 직경, 150㎎의 질량, 232㎣의 체적, 737㎟의 표면적, 0.646㎎/㎣의 담배 입자 밀도를 가지고 있었다.
샘플 No.1∼No.5의 등표면적 구 상당 지름은, 성형체의 밀도가 낮은 샘플 순으로, 16.0㎜, 15.6㎜, 15.4㎜, 15.4㎜, 15.3㎜였다.
(2) 살담배 성형체로부터 방출되는 담배 향미 성분의 포집
살담배 성형체로부터 방출되는 담배 향미 성분을 아래와 같이 포집했다. 담배 향미 성분의 포집 방법을, 도 2를 참조하여 설명한다.
바닥이 없는 빈 원통체(13)(내경 약 21㎜)에, 얻어진 살담배 성형체(14)(샘플 No.1∼No.5 중 어느 하나)를 넣은 후, 그 상류에 배치한 원통형 히터(12)(세라믹제 원통형 히터, 내경 2㎜, 길이 30㎜, 가열 온도 250℃)의 내부에, 상류로부터 글리세린 용액(11)(1퍼프마다 2μL)을 주입했다. 살담배 성형체(14)를 수용한 바닥이 없는 원통체(13)의 하류에 배치한 흡연기(16)로 흡인(55cc를 구형파(矩形波)로 2초간 흡인)하면, 글리세린 에어로졸이 발생되었다. 글리세린 에어로졸을, 살담배 성형체(14)를 수용한 바닥이 없는 원통체(13)의 내부로 유통시켰다. 살담배 성형체(14)를 수용한 바닥이 없는 원통체(13)의 하류측으로부터 나와 있던 글리세린 에어로졸을 캠브리지필터(15)로 포집했다. 포집된 글리세린 에어로졸에는, 살담배 성형체(14)로부터 방출된 담배 향미 성분이 포함된다. 캠브리지필터를 5퍼프마다 교환하여, 합계 50퍼프까지 글리세린 에어로졸을 포집했다. 퍼프 흡인은 연속해서 행했다.
(3) 포집된 담배 향미 성분의 분석
포집된 글리세린 에어로졸 중에 포함되는 담배 향미 성분을, 가스 크로마토 그래피(검출기는 FID를 사용)로 정량 분석했다. 분석 대상인 담배 향미 성분으로서, 측정이 용이하다는 관점에서, 본 실험에서는 니코틴을 선택했다.
본 실험에서는, 살담배 성형체에 글리세린 에어로졸을 유통시켜서 담배 향미 성분의 포집량을 측정했지만, 글리세린 에어로졸을 사용하지 않고, 대기(공기)만을 살담배 성형체에 유통시켜도, 담배 향미 성분은 포집된다. 그러나 대기(공기)만을 살담배 성형체에 유통시킨 경우, 에어로졸을 유통시킨 경우와 비교하여, 담배 향미 성분의 포집량이 낮아진다. 그 때문에, 본 실험에서는, 담배 향미 성분의 포집량의 측정을 용이하게 하기 위해서, 글리세린 에어로졸을 살담배 성형체에 유통시켰다. 또한, 에어로졸을 발생시키기 위한 액체는, 글리세린 이외에도 프로필렌글리콜 등이 있으며, 살담배 성형체에 유통시키는 에어로졸의 화학적 조성은, 글리세린이나 프로필렌글리콜로 한정되는 것은 아니다.
(4) 결과
회수된 캠브리지필터에 포집된 담배 향미 성분(여기서는 니코틴)의 양(상대값)을, 도 3 및 도 4에 나타낸다.
도 3은, 살담배 성형체의 밀도와 담배 향미 성분의 양(상대값)과의 관계를 나타낸다. 도 3에서, 「담배 향미 성분의 양(상대값)」은, 샘플 No.4에서 얻어진 담배 향미 성분의 양(a)에 대한, 각 샘플(샘플 No.1∼No.5)에서 얻어진 담배 향미 성분의 양(b)의 비(b/a)로 표시하며, 여기서 「담배 향미 성분의 양」은, 50퍼프까지로 포집된 담배 향미 성분의 총량(㎎)을, 살담배 성형체의 표면적(㎟) 및 퍼프 횟수(50회)로 나누어 얻어진 값(㎎/(puff·㎟)을 나타낸다.
도 3은, 살담배 성형체의 담배 입자 밀도를 0.504㎎/㎣ 이하(즉, 0.504g/㎤ 이하)로 저하시키면, 살담배 성형체로부터 방출된 담배 향미 성분의 양이 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 도 3은, 살담배 성형체의 담배 입자 밀도를 0.420㎎/㎣ 이하(즉, 0.420g/㎤ 이하)로 저하시키면, 살담배 성형체로부터 방출된 담배 향미 성분의 양이 현저히 증가하는 것을 나타낸다. 이 결과는, 살담배 성형체의 내부의 공극률이 높아짐으로써, 살담배 성형체의 밀도가 낮아지고, 이에 의해, 살담배 성형체의 내부에 존재하는 담배 향미 성분(예를 들면 니코틴)이 성형체의 표면으로 이동하기 쉬워져, 성형체의 표면으로부터 방출된 담배 향미 성분의 양이 증대한 것에 따른 것으로 생각된다.
도 4는, 살담배 성형체로부터 방출된 담배 향미 성분의 양이, 퍼프 횟수에 따라 어떻게 변화하는지를 나타낸다. 도 4에서, 담배 향미 성분의 양(상대값)은, 5퍼프 후에 회수된 캠브리지필터에 포집된 담배 향미 성분의 양(a)에 대한, 각 퍼프 후에 회수된 캠브리지필터에 포집된 담배 향미 성분의 양(b)의 비(b/a)로 나타낸다.
도 4에서, 흰색 마름모꼴 표시는, 0.259㎎/㎣의 담배 입자 밀도를 가지는 살담배 성형체의 결과를 나타내고, 검은색 사각 표시는, 0.420㎎/㎣의 담배 입자 밀도를 가지는 살담배 성형체의 결과를 나타내며, 흰색 삼각 표시는, 0.504㎎/㎣의 담배 입자 밀도를 가지는 살담배 성형체의 결과를 나타낸다.
상술한 3개의 샘플(즉, 저밀도의 살담배 성형체)의 전부에서, 담배 향미 성분의 양은, 연속 20퍼프의 시점에서 약 0.8∼약 1.0의 값을 나타내고, 연속 50퍼프의 시점에서 약 0.6∼약 0.7의 값을 나타냈다. 후술하는 예 2(도 5)에서, 통상의 밀도를 가지는 살담배(팽화 처리를 행하고 있지 않은 살담배)를 이용하여 동일한 실험을 행했다. 통상의 밀도를 가지는 살담배에서는, 연속 20퍼프의 시점에서, 담배 향미 성분의 양은 약 0.4까지 저하했다.
이들의 결과는, 살담배 성형체의 담배 입자 밀도를 0.504㎎/㎣ 이하(즉, 0.504g/㎤ 이하)로 작게 하면, 퍼프 횟수를 거듭해도 흡인 당초의 담배 향미 성분의 양을 안정적으로 유지할 수 있는 것을 나타낸다. 이들 결과는, 살담배 성형체의 내부의 공극률이 높아짐으로써, 살담배 성형체의 밀도가 낮아지고, 이에 의해, 살담배 성형체의 내부에 존재하는 담배 향미 성분(예를 들면 니코틴)이, 성형체의 표면으로 이동하기 쉬워져, 퍼프 횟수를 거듭한 후도, 성형체의 표면으로 계속 이동한 것에 의한 것으로 생각된다.
본 실험에서는, 니코틴을 담배 향미 성분의 측정 대상으로 하여 선택했지만, 니코틴 이외의 담배 향미 성분도, 살담배 성형체의 밀도를 낮춤으로써, 성형체의 표면으로부터의 방출량을 증대시킬 수 있다.
예 2:
(1) 방법
살담배 성형체 대신에, 살담배(팽화 처리를 행하고 있지 않은 살담배)를 사용하여, 예 1과 마찬가지로, 살담배로부터 방출되는 담배 향미 성분을 포집해서(도 2 참조), 포집된 담배 향미 성분을 분석했다.
본 실험에서는, 버얼리종의 살담배를 밀로 분쇄 후, 눈 크기 0.5㎜와 1.18㎜의 2종류의 체로 선별해서, 얻어진 0.5∼1.18㎜의 살담배를 사용했다. 본 실험에서는, 살담배 성형체의 경우와 마찬가지로, 살담배에, 탄산칼륨을 첨가했다. 구체적으로는, 살담배 10g에 대해서, 순수(純水) 0.94g, 탄산칼륨 분말 2.2g을 혼합하여, 얻어진 혼합물을 원통 용기에 넣어 하룻밤(12시간) 회전 혼합(80회전/분)해서, 균일화했다. 또한, 살담배 성형체를 수용한 바닥이 없는 원통체(내경 약 21㎜)(도 2의 부호 3) 대신에, 살담배(탄산칼륨을 포함하여 150㎎)를 충전한 바닥이 없는 원통체(내경 8㎜)를 사용했다. 이때, 살담배가 바닥이 없는 원통체 내의 소정의 위치로부터 이동하는 것을 방지하기 위해서, 바닥이 없는 원통체의 출입구부 양쪽에 부직포를 설치했다. 또한, 캠브리지필터를 5퍼프마다 교환하여, 합계 20퍼프까지 글리세린 에어로졸을 포집했다. 포집된 글리세린 에어로졸 중에 포함된 니코틴을, 가스 크로마토 그래피(검출기는 FID를 사용)로 정량 분석했다.
(2) 결과
회수된 캠브리지필터에 포집된 담배 향미 성분(여기서는 니코틴)량을, 도 5에 나타낸다. 도 5는, 통상의 밀도를 가지는 살담배로부터 방출된 담배 향미 성분의 양이, 퍼프 횟수에 따라 어떻게 변화하는지를 나타낸다. 도 5에서, 담배 향미 성분의 양(상대값)은, 5퍼프 후에 회수된 캠브리지필터에 포집된 담배 향미 성분의 양(a)에 대한, 각 퍼프 후에 회수된 캠브리지필터에 포집된 담배 향미 성분의 양(b)의 비(b/a)로 나타낸다.
도 5에서, 「연속 퍼프」는, 연속해서 20퍼프를 행한 경우의 담배 향미 성분의 양을 나타내며, 「1일 간격의 퍼프」는, 최초 5퍼프를 행하고, 다음다음날에 5퍼프(합계 10퍼프)를 더 행하며, 다음다음날에 5퍼프(합계 15퍼프)를 더 행하고, 다음다음날에 5퍼프(합계 20퍼프)를 더 행한 경우의 담배 향미 성분의 양을 나타낸다.
연속해서 20퍼프를 행하면, 퍼프 횟수의 증가에 따라, 담배 향미 성분의 양이 급격하게 저하되어, 20퍼프 후에 약 0.4까지 저하되었다. 20퍼프 후, 살담배 중의 니코틴 함유량을 측정한 바, 살담배 중의 니코틴 함유량은, 연속 퍼프 전의 살담배 중의 니코틴 함유량과 비교해서, 거의 감소해 있지 않았다. 이 점에서, 연속 퍼프를 행한 경우, 살담배의 표면에 존재하고 있는 담배 향미 성분이, 살담배의 표면으로부터 방출되고, 살담배의 내부에 존재하고 있는 담배 향미 성분은, 살담배의 표면으로 이동하는 일 없이 내부에 머물고 있다고 생각된다.
한편, 1일 간격으로 퍼프를 행하면, 연속 퍼프인 경우와 비교하여, 퍼프 횟수의 증가에 따라 담배 향미 성분의 양이 저하되기 어려워졌다. 이것은, 퍼프를 행하지 않았던 기간에, 살담배의 내부에 존재하는 담배 향미 성분이, 살담배의 표면으로 이동함으로써, 살담배의 표면에 담배 향미 성분이 공급되어, 방출된 때문이라고 생각된다.
이들 결과로부터, 통상의 밀도를 가지는 살담배의 경우, 살담배의 내부에 존재하는 담배 향미 성분이 살담배의 표면으로 이동 속도는, 저밀도의 살담배 성형체(예 1)와 비교하여 느린 것을 알 수 있다.
도 5의 결과로부터, 담배 향미 성분의 방출은, 담배 충전재 표면으로부터의 방출이 주인 것을 알 수 있고, 이 점에서, 다음 식이 도출될 수 있다.
[수 1]
Figure 112021058559560-pat00001
NT : 1퍼프당 담배 향미 성분의 총방출량(㎎/puff)
N0 : 1퍼프당, 단위 표면적당 담배 향미 성분의 방출량(㎎/(puff·㎟))
SLT : 전(全) 담배 충전재의 총표면적(㎟)
이 식으로부터, 담배 향미 성분의 총방출량(NT)을 크게 하는 데에는, 전 담배 충전재의 총표면적(SLT) 또는 1퍼프당, 단위 표면적당 담배 향미 성분의 방출량(N0)을 크게 하면 되는 것을 알 수 있다.
전 담배 충전재의 총표면적(SLT)을 크게 하는 방법으로서, 담배 충전재의 사이즈를 크게 하는 것, 담배 충전재의 개수를 증가시키는 것, 혹은 담배 충전재의 형상을 표면적이 증대되도록 변경하는(예를 들면 박편화(薄片化)하는) 것을 들 수 있다. 담배 충전재의 사용량을 늘리는 일 없이 총표면적(SLT)을 크게 하는 데에는, 담배 충전재의 사이즈를 작게 하여 담배 충전재의 개수를 증가시키는 것, 또는, 담배 충전재의 형상을 표면적이 증대되도록 변경하는 것을 들 수 있다.
또한, 상기 실험 결과로부터, 1퍼프당, 단위 표면적당 담배 향미 성분의 방출량(N0)을 크게 하는 방법으로서, 담배 충전재의 밀도를 저하시키는 것을 들 수 있다.
이상으로부터, 담배 충전재의 밀도를 저하시킴으로써, 비연소형 흡인 물품의 흡인시에 담배 충전재로부터 방출되는 담배 향미 성분의 양을 증대시킬 수 있고, 이에 의해, 비연소형 흡인 물품에서 사용하는 담배 충전재의 사용량을 삭감하는 것이 가능해져, 담배 충전재의 사용 비용을 삭감하는 것이 가능해진다. 또한, 담배 충전재의 밀도를 저하시키는 것에 더해, 담배 충전재의 사이즈를 작게 하여 담배 충전재의 개수를 증가시키거나, 담배 충전재의 형상을 변경함으로써 표면적을 증대시키거나 하는 것도, 담배 충전재의 사용 비용을 삭감하는 데에 유효하다.

Claims (11)

  1. 0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 1개의 살담배, 및
    0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 1개의 살담배 성형체
    로 이루어지는 군(群)으로부터 선택되는 적어도 하나를, 당해 물품에 포함되는 전(全) 담배 충전재에 대해 1질량% 이상의 양으로 포함하는 복수 개의 담배 충전재를 포함하는, 비연소형 흡인 물품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 담배 충전재는, 탄산염 또는 탄산수소염이 가해진 담배 충전재인 비연소형 흡인 물품.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 살담배의 밀도는 0.42g/cm3 이하이고, 상기 살담배 성형체의 밀도는 0.42g/cm3 이하인 비연소형 흡인 물품.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 살담배의 밀도는 0.42g/cm3 이하이고, 상기 살담배 성형체의 밀도는 0.42g/cm3 이하인 비연소형 흡인 물품.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 담배 충전재는, 0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 1개의 살담배 성형체를 포함하는 비연소형 흡인 물품.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 담배 충전재는, 0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 1개의 살담배 성형체를 포함하는 비연소형 흡인 물품.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 담배 충전재는, 0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 1개의 살담배 성형체를 포함하는 비연소형 흡인 물품.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 담배 충전재는, 0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 1개의 살담배 성형체를 포함하는 비연소형 흡인 물품.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 상기 1개의 살담배는, 1.0mm 이하의 등표면적(等表面積) 구(球) 상당(相當) 지름을 가지고, 0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 상기 1개의 살담배 성형체는, 1.0mm 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지는 비연소형 흡인 물품.　
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 상기 1개의 살담배는, 0.75mm 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지고, 0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 상기 1개의 살담배 성형체는, 0.75mm 이하의 등표면적 구 상당 지름을 가지는 비연소형 흡인 물품.　
  11. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 담배 충전재는, 0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 1개의 살담배, 및 0.51g/cm3 이하의 밀도를 가지는 1개의 살담배 성형체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를, 당해 물품에 포함되는 전(全) 담배 충전재에 대해 10질량% 이상의 양으로 포함하는 비연소형 흡인 물품.
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