KR102471331B1 - 하이브리드 에어로졸 발생 요소 및 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

하이브리드 에어로졸 발생 요소 및 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 하이브리드 에어로졸 발생 요소(2)는 에어로졸 형성 액체를 보유하기 위한 액체 유지 재료(22) 및 액체 유지 재료 옆에 배치된 고체 에어로졸 형성 기재(21)를 포함한다.

Description

하이브리드 에어로졸 발생 요소 및 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 제조하기 위한 방법
본 발명은 에어로졸 발생 요소 및 에어로졸 발생 요소를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 고체 에어로졸 형성 기재, 특히 고체 에어로졸 형성 담배 기재, 및 에어로졸 형성 액체를 포함하는 에어로졸 발생 요소 및 장치에 관한 것이다.
가열식 담배의 향미와 e-액체의 사용을 조합하는 전자 흡연 시스템이 공지되어 있다. 그러나, e-담배를 사용하도록 디자인된 전자 장치에 사용하기 위한 하이브리드 에어로졸 발생 요소에 대한 요구가 있다. 또한, 에어로졸 발생 요소, 특히 로드 형상의 에어로졸 발생 물품에 사용되는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 제조를 위한 효율적인 방법에 대한 요구가 있다.
공개특허공보 제10-2015-0027069호(2015.03.11.)
본 발명에 따르면, 에어로졸 발생 물품, 예를 들어 e-담배에 사용하기 위한 하이브리드 에어로졸 발생 요소가 제공된다. 하이브리드 에어로졸 발생 요소는 에어로졸 형성 액체를 담기 위한 액체 유지 재료를 포함하고, 액체 유지 재료 옆에 배치된 고체 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 담배 함유 기재이다.
이러한 하이브리드 요소에서, 사용자는 가열된 고체 에어로졸 형성 기재의 향미 또는 흡연 경험만을 얻거나 가열된 에어로졸 형성 액체의 향미 또는 흡연 경험만을 얻는 것이 아니라, 고체 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 형성된 에어로졸과 기화된 에어로졸 형성 액체에 의해 형성된 에어로졸의 조합을 얻는다. 이러한 하이브리드 요소에서, 액체 유지 재료 내에 담긴 에어로졸 형성 액체는, 예를 들어, 고체 에어로졸 형성 기재 내로 연속적으로 흐르거나 흡인될 수 있다. 이로써, 고체 에어로졸 형성 기재 또는 고체 기재의 영역 만이 가열되어야 하고, 이는 에어로졸 발생 시스템에서 요구되는 에너지를 감소시킬 수 있다. 또한, 에어로졸 형성 액체의 제공은 에어로졸 발생 요소 또는 이러한 요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 소비 경험을 상당히 연장시킬 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품에서 사용되는 바와 같은 단일 담배 기재 플러그는, 예를 들어 5 내지 10번의 퍼핑과 같은, 몇 번의 퍼핑을 할 수 있는 에어로졸을 제공할 수 있다. 특정 양의 에어로졸 형성 액체를 보유할 수 있는 능력을 갖는 액체 유지 재료의 제공은 소비 경험을 수십 번의 퍼핑, 예를 들어, 약 50 내지 100번의 퍼핑까지 연장할 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 사용자에게 전달되는 에어로졸에 담배 향미를 전달하기 위해 제공되지만, 에어로졸 형성 액체는 바람직하게는 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 사용하는 해당 장치에서 발생된 에어로졸에 니코틴 또는 비-담배 향미를 제공하는데 사용된다.
액체 유지 재료는 소정의 양의 에어로졸 형성 액체를 담을 수 있다. 소정의 양의 액체는 바람직하게는 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 사용할 때 이용 가능하도록 사전 정의된 퍼핑 횟수에 상응한다.
하이브리드 에어로졸 발생 요소는 길이 방향 축을 가지며, 상기 요소는 연장은 길이 방향에 수직인 방향보다 길이 방향으로 더 연장될 수 있다. 하이브리드 에어로졸 발생 요소는 예를 들어 형상이 원통형이거나 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 발생 요소는 실질적으로 세장형일 수 있다.
에어로졸 발생 요소는 8 내지 14 mm, 예를 들어, 10 mm 또는 12 mm의 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 요소의 직경은 5 내지 12 mm, 예를 들어, 약 8 mm일 수 있다.
하이브리드 에어로졸 발생 요소에서, 액체 유지 재료 및 고체 에어로졸 형성 기재는 서로 인접하게 요소의 길이 방향 축을 실질적으로 따라서 배치될 수 있다.
대안적으로, 액체 유지 재료 및 고체 에어로졸 형성 기재는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 동일한 길이 방향 위치에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 이러한 구현예에서, 액체 유지 재료 및 고체 에어로졸 형성 기재는 적어도 부분적으로 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 길이에 걸쳐서 서로 인접하게 측부에 배치된다. 액체 유지 재료 및 고체 에어로졸 형성 기재는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 전체 길이에 걸쳐서 동일한 길이 방향 위치에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 액체 유지 재료 및 고체 에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 요소의 전체 길이에 걸쳐, 서로 평행하게 배치된다.
액체 유지 재료는 고체 에어로졸 형성 기재를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 액체 유지 재료는 고체 에어로졸 형성 기재를 길이 방향으로 완전히 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 고체 에어로졸 형성 기재는 관 형상의 액체 유지 재료 내에 배치된 고체 원통 형상의 에어로졸 형성 기재일 수 있다.
하이브리드 에어로졸 발생 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 래핑하는 액체 불침투성 래퍼를 포함할 수 있다. 액체 불침투성 래퍼는 액체 유지 재료 내의 액체가 유지 재료로부터 고체 에어로졸 형성 기재가 아닌 방향, 예를 들어 고체 에어로졸 형성 기재의 반대로 스며 나오거나 에어로졸 발생 요소로부터 스며 나오는 것을 방지할 수 있다.
에어로졸 발생을 위해, 하이브리드 에어로졸 발생 요소는 에어로졸 발생 시스템에 적합하고, 예를 들어, 에어로졸 발생 시스템으로부터 공지된 임의의 종류의 가열체에 의해 가열될 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 에어로졸 발생 요소는 유도 가열식 또는 저항 가열식 에어로졸 발생 시스템 또는 장치에 사용될 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 장치에는 하나 이상의 저항 가열식 가열체 또는 하나 이상의 유도 가열식 가열체가 구비될 수 있다. 유도 가열식 시스템에서 사용되는 경우, 가열체의 가열된 부분은 하이브리드 에어로졸 발생 요소에 통합될 수 있다. 하이브리드 에어로졸 발생 요소는 요소의 적어도 일부를 유도 가열하기 위한 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 서셉터 재료는 고체 에어로졸 형성 기재 내에 배치될 수 있다. 서셉터 재료는 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 제조하기 전, 제조하는 동안 또는 제조한 후에 고체 에어로졸 형성 기재 내에 도입될 수 있다.
액체 유지 재료는 액체를 저장하는 고유지 재료 또는 고방출 재료(HRM: high release material)이다. 액체 유지 재료는, 예를 들어, 카트리지나 탱크 시스템과 비교하여 유출 위험을 감소시킨다. 탱크나 카트리지의 하우징의 고장이나 균열이 발생하는 경우, 유출된 액체로 인해 작동 중인 전기 부품들 및 생물학적 조직과의 우발적인 접촉이 발생할 수 있다. 액체 유지 재료는 본질적으로 액체의 적어도 일부를 보유할 것이고, 결국 상기 적어도 일부의 액체는 유지 재료를 벗어나기 전에는 에어로졸화에 사용될 수 없다.
액체 유지 재료는 실질적으로 원통 형상일 수 있다. 액체 유지 재료는 중공 원통의 형태를 가질 수 있다. 액체 유지 재료는 실질적으로 세장형일 수 있다. 액체 유지 재료는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 길이 및 직경에 상응하는 길이 및 직경(외경)을 가질 수 있다.
유지 재료 내에 저장될 에어로졸 형성 액체는 적어도 하나의 에어로졸 형성제 및 액체 첨가제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는 예를 들어, 프로필렌 글리콜이거나 글리세롤일 수 있다.
에어로졸 형성 액체는 물을 포함할 수 있다.
액체 첨가물은 액체 향미이거나 액체 자극성 물질 중 임의의 하나이거나 이들의 조합일 수 있다. 액체 향미는 예를 들어, 담배 향미, 담배 추출물, 과일 향미 또는 커피 향미일 수 있다. 액체 첨가물은, 예를 들어, 바닐라, 카라멜과 코코아, 허브 액체, 매운 액체, 또는 예를 들어 카페인, 타우린, 니코틴 또는 식품 산업에서 사용되는 것으로 알려진 다른 자극제를 함유하는 자극성 액체 등과 같은 달콤한 액체일 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 적절한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
에어로졸 형성 기재는, 예를 들어, 허브 잎, 담배 잎, 담배 리브 조각, 재생 담배, 균질화 담배, 압출 담배 및 팽화 담배 중 하나 이상을 함유하는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드(shreds), 스파게티 가닥, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 말아피는 담배 형태일 수 있거나, 적절한 용기 또는 카트리지에 제공될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재의 에어로졸 형성 재료는 종이 또는 다른 외부 래퍼 내에 담길 수 있고 플러그의 형태를 가질 수 있다.
선택적으로, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 기재의 가열 시에 방출될, 추가적인 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물들을 함유할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들어 추가적인 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물을 포함하는 캡슐을 또한 함유할 수 있고, 이러한 캡슐은 고체 에어로졸 형성 기재의 가열 동안에 용융될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는, 에어로졸 형성 기재의 개별 플러그를 제공하도록 로드 형태로 뭉쳐지고 절단된 하나 이상의 균질화된 담배 재료 시트를 포함할 수 있다. 서셉터 재료는, 시트를 로드로 뭉치기 전에, 뭉치는 동안 또는 뭉친 후에 이(들) 뭉쳐진 로드 형상의 시트 내에 도입될 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 균질화 담배 재료의 뭉쳐지고 권축된(crimped) 시트를 포함한다.
고체 에어로졸 형성 기재는 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 실질적으로 세장형일 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 길이에 상응하는 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재의 직경은 3 mm 내지 7 mm, 예를 들어, 5.6 mm일 수 있다.
슬러리 함유 담배, 및 슬러리 함유 담배로부터 만들어지고 에어로졸 형성 기재를 형성하는 담배 시트는 담배 입자, 섬유 입자, 에어로졸 형성제, 결합제 및 예를 들어 향미를 또한 포함한다.
에어로졸 형성 담배 기재는 담배 재료, 섬유, 결합제 및 에어로졸 형성제를 포함하는 담배 시트, 바람직하게는 권취 담배 시트인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 담배 시트는 캐스트 잎(cast leaf)이다. 캐스트 잎은 담배 입자들, 섬유 입자들, 에어로졸 형성제, 바인더 및 예를 들어 향미도 포함하는 슬러리로부터 형성된 재생 담배의 한 형태이다.
담배 입자는 원하는 시트 두께 및 캐스팅 갭(casting gap)에 따라, 대략 30 μm 내지 250 μm, 바람직하게는 대략 30 μm 내지 80 μm 또는 100 μm 내지 250 μm의 입자를 갖는 담배 가루 형태일 수 있으며, 여기서 캐스팅 갭은 일반적으로 시트의 두께를 정의한다.
섬유 입자는 담배 주맥(stem) 재료, 줄기(stalk) 또는 다른 담배 식물 재료, 및 낮은 리그닌 함량을 갖는 목질 섬유와 같은 다른 셀룰로오스계 섬유를 포함할 수 있다. 섬유 입자는 시트에 대한 충분한 인장 강도 대 낮은 함유율, 예를 들어 약 2% 내지 15%인 함유율을 얻고자 하는 바람에 기초하여 선택될 수 있다. 대안적으로, 식물 섬유 등의 섬유가 상기 섬유 입자와 함께 사용되거나, 헴프(hemp) 및 대나무를 포함하여 대안적으로 사용될 수 있다.
캐스트 잎을 형성하기 위한 슬러리에 포함된 에어로졸 형성제들은 하나 이상의 특징에 기초하여 선택될 수 있다. 기능적으로, 에어로졸 형성제는 상기 에어로졸 형성제의 특정 휘발 온도 이상으로 가열될 때 휘발되어 니코틴 또는 향미 또는 둘 모두를 에어로졸로 전달하는 메커니즘을 제공한다. 상이한 에어로졸 형성제는 일반적으로 상이한 온도에서 기화한다. 에어로졸 형성제는 그의 능력, 예를 들면 실온에서 또는 실온 가까이에서 안정하게 잔류하지만 더 높은 온도, 예를 들어 40℃ 내지 450℃의 온도에서 휘발할 수 있는 능력에 기초하여 선택될 수 있다. 에어로졸 형성제는, 에어로졸 형성 기재가 담배 입자를 포함하는 담배 기반 제품으로 구성되는 경우에 에어로졸 형성 기재 내에 바람직한 수준의 수분을 유지하는 것을 돕는 습윤제(humectant) 타입 특성 또한 가질 수 있다. 특히, 일부 에어로졸 형성제는 습윤제로서 기능하는 흡습성 재료, 즉 기재가 습윤제 수분의 함유를 유지하는 것을 돕는 재료이다.
조합식 에어로졸 형성제의 하나 이상의 특성을 이용하기 위해 하나 이상의 에어로졸 형성제가 조합될 수 있다. 예를 들어, 트리아세틴(triacetin)이 글리세롤 및 물과 조합되어 활성 성분을 전달하는 트리아세틴의 능력 및 글리세롤의 습윤제 특성을 이용할 수 있다.
에어로졸 형성제는 폴리올, 글리콜 에테르, 폴리올 에스테르, 에스테르, 및 지방산으로부터 선택될 수 있으며, 글리세롤, 에리스리톨, 1,3-부틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 트리에틸 시트레이트, 프로필렌 카보네이트, 에틸 라우레이트, 트리아세틴, 메소-에리스리톨, 디아세틴 혼합물, 디에틸 수베레이트, 트리에틸 시트레이트, 벤질 벤조에이트, 벤질 페닐 아세테이트, 에틸 바닐레이트, 트리부티린, 라우릴 아세테이트, 라우르산, 미리스트산, 및 프로필렌 글리콜인 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
기재를 형성하는 고체 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 형성 슬러리는 왁스 또는 지방을 함유할 수 있으며, 왁스 또는 지방은 고체 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸 형성 물질이 저온에서 방출되도록 하기 위해 첨가된다. 일부 왁스 및 지방은 상기 왁스 또는 지방을 함유하는 고체 기재로부터 에어로졸 형성제가 방출되는 온도를 낮추는 능력을 갖는 것으로 알려져 있다.
슬러리 함유 담배는 균질화 담배 재료를 포함하고, 에어로졸 형성제로서 글리세롤 또는 프로필렌 글리콜을 포함하는 것이 바람직하다. 에어로졸 형성 기재는 전술한 바와 같은 담배 함유 슬러리로 만들어지는 것이 바람직하다.
고체 에어로졸 형성 기재는 액체에 대한 모세관 효과를 같는 것이 바람직하다. 고체 에어로졸 형성 기재는 액체 유지 재료 내에 유지된 에어로졸 형성 액체에 대한 모세관 효과를 제공하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 고체 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 액체가 액체 유지 재료로부터 고체 에어로졸 형성 기재 내에 전달되는 것을 가능하게 한다. 따라서 고체 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 액체가 모세관 효과에 의해 전달되도록 모세관 재료로 구성되거나 모세관 재료를 포함한다.
모세관 재료는 액체를 일 부분에서 다른 부분으로 능동적으로 전달하는 재료이다. 모세관 재료는 에어로졸 형성 액체를 고체 에어로졸 형성 기재 내로 운반하기 위해 고체 에어로졸 형성 기재 내에 유리하게 배향된다.
고체 에어로졸 형성 기재는 섬유상 구조를 갖거나 스폰지 구조를 가질 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 모세관 다발, 복수의 섬유, 복수의 스레드(thread) 또는 미세 보어 관을 포함할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 섬유, 스레드 및 미세 보어 관의 조합을 포함할 수 있다. 섬유, 스레드, 및 미세 보어 관은 고체 에어로졸 형성 기재로 액체를 운반하도록 일반적으로 정렬될 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 스폰지 유사 재료를 포함하거나 발포체 유사 재료를 포함할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재의 구조는 액체가 모세관 작용에 의해 이송될 수 있는 복수의 작은 보어 또는 관을 형성할 수 있다. 모세관 효과는, 액체가 고체 에어로졸 형성 기재에 배치된 서셉터 또는 다른 가열체의 위치, 예를 들어 기재의 중심에 이송되도록 하는 것일 수 있다.
하이브리드 에어로졸 발생 요소에 사용될 수 있고, 특히 고체 에어로졸 형성 기재에 통합될 수 있는 서셉터 재료는 복수의 서셉터 입자, 예컨대 서셉터 과립이나 서셉터 박편 등일 수 있다.
서셉터 입자는 하이브리드 에어로졸 발생 요소, 바람직하게는 고체 에어로졸 형성 기재에 균등하게 배분될 수 있다. 서셉터 입자는 또한 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 특정 영역, 특히 고체 에어로졸 형성 기재의 특정 영역에 국부화될 수 있다.
서셉터 재료는 하이브리드 에어로졸 발생 요소 내에, 특히 고체 에어로졸 형성 기재 내에 길이 방향으로 배치된 세장형 서셉터일 수 있다. 이러한 세장형 서셉터는 하이브리드 에어로졸 발생 요소 내에서 방사상으로 중심에, 바람직하게는 고체 에어로졸 형성 기재 내에서 방사상으로 중심에 배치되는 것이 바람직하다.
세장형 서셉터는 그의 폭 치수 또는 그의 두께 치수보다 큰, 예를 들어, 그의 폭 치수 또는 그의 두께 치수의 2배보다 큰 길이 치수를 갖는다. 세장형 서셉터는 요소 내부에 실질적으로 길이 방향으로 배치된다. 이는 세장형 서셉터의 길이 치수가 요소의 길이 방향에 대략 평행하게 되도록, 예를 들면 요소의 길이 방향에 +/- 10도 이내에서 평행하게 되도록 배치됨을 의미한다. 바람직한 구현예들에서, 세장형 서셉터 요소는 요소 내부의 방사상 중앙 위치에 위치할 수 있고, 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 길이 방향 축을 따라 연장된다.
세장형 서셉터는 바람직하게는 핀, 로드, 스트립 또는 블레이드 형태이다. 세장형 서셉터는 바람직하게는 길이가 5 mm 내지 15 mm, 예를 들어, 6 mm 내지 12 mm, 또는 8 mm 내지 10 mm이다. 서셉터 재료의 측면 연장부는 예를 들어, 0.5 mm 내지 8 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 6 mm, 예를 들어 4 mm일 수 있다. 세장형 서셉터는 바람직하게는 폭이 1 mm 내지 5 mm이고, 두께가 0.01 mm 내지 2 mm, 예를 들어 0.5 mm 내지 2 mm일 수 있다. 바람직한 구현예에서 세장형 서셉터는 두께가 10 μm 내지 500 μm일 수 있거나, 더욱 더 바람직하게는 10 μm 내지 100 μm일 수 있다. 세장형 서셉터가 일정한 단면, 예를 들어 원형 단면을 갖는 경우, 세장형 서셉터는 1 mm 내지 5 mm의 바람직한 폭 또는 직경을 갖는다. 세장형 서셉터가 스트립이나 블레이드의 형태를 갖는 경우, 예를 들어 시트 유사 서셉터 재료로 만들어 진 경우, 스트립이나 블레이드는 바람직하게는 폭이 2 mm 내지 8 mm, 더 바람직하게는 3 mm 내지 5 mm, 예를 들어 4 mm이고, 두께가 바람직하게는 0.03 mm 내지 0.15 mm, 더 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.09 mm, 예를 들어 0.07 mm인 직사각형 형상을 갖는 것이 바람직하다.
세장형 서셉터는 길이가 하이브리드 에어로졸 발생 요소 또는 에어로졸 형성 기재의 길이와 같거나 이 보다 짧은 것이 바람직하다. 세장형 서셉터는 에어로졸 발생 요소 또는 고체 에어로졸 형성 기재와 동일한 길이를 갖는 것이 바람직하다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '서셉터(susceptor)'는 전자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 재료를 지칭한다. 변동 전자기장 내에 위치될 때, 전형적으로 서셉터에 와전류가 유도되어 히스테리시스 손실이 발생하여 서셉터를 가열시킨다. 서셉터 재료가 에어로졸 형성 기재, 에어로졸 형성 액체, 또는 이들 모두와 직접 물리적 및 열적으로 접촉하므로, 에어로졸 형성 기재 또는 액체는 서셉터 재료에 의해 가열된다.
서셉터는 에어로졸 형성 기재 및 에어로졸 형성 액체로부터 에어로졸을 발생하기에 충분한 온도로 유도 가열될 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 바람직한 서셉터는 금속 또는 탄소를 포함한다. 바람직한 서셉터는 강자성 재료, 예를 들어 강자성 합금, 페라이트 철 또는 강자성 강 또는 스테인리스 강을 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 적합한 서셉터는 알루미늄이거나 이를 포함할 수 있다. 바람직한 서셉터는 400 시리즈 스테인레스 강, 예를 들면 410 등급, 또는 420 등급 또는 430 등급 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 상이한 재료들은 유사 값의 주파수 및 자계 강도를 갖는 전자기장 내에 위치할 때 상이한 양의 에너지를 소실한다. 따라서, 재료 종류, 길이, 폭 및 두께와 같은 서셉터의 파라미터는 전부 공지된 전자기장 내의 원하는 전력 소실을 제공하도록 변경될 수 있다.
바람직한 서셉터는 250℃를 초과하는 온도로 가열될 수 있다. 적합한 서셉터는 비금속 코어 상에 배치된 금속층, 예를 들어 세라믹 코어 표면에 형성된 금속 트랙을 갖는 비금속 코어를 포함할 수 있다. 서셉터는 보호성 외부층, 예를 들어 서셉터를 캡슐화하는 보호성 세라믹층 또는 보호성 유리층을 가질 수 있다. 서셉터는 서셉터 재료의 코어 상에 형성된, 유리, 세라믹, 또는 불활성 금속에 의해 형성된 보호성 코팅층을 포함할 수 있다.
서셉터는 다중 재료 서셉터일 수 있고, 제1 서셉터 재료 및 제2 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 제1 서셉터 재료는 제2 서셉터 재료와 물리적으로 밀접하게 접촉하여 배치된다. 서셉터가 변동성 전자기장 내에 배치될 때, 제1 서셉터는 서셉터를 가열하는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 서셉터 재료는 알루미늄일 수 있거나, 스테인리스 강과 같이 철을 함유한 재료일 수 있다. 제2 서셉터 재료는 서셉터가 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도일 수 있는 특정 온도에 도달한 때를 표시하는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 작동하는 동안에 전체 서셉터의 온도를 조절하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 고체 에어로졸 형성 기재의 발화점 미만이어야 한다. 제2 서셉터 재료로 적합한 재료는 니켈 및 특정 니켈 합금을 포함할 수 있다.
퀴리 온도를 갖는 제2 서셉터 재료 및 퀴리 온도를 갖지 않는 제1 서셉터 재료, 또는 서로 구별되는 제1 및 제2 퀴리 온도를 갖는 제1 및 제2 서셉터 재료를 갖는 적어도 하나의 제1 및 제2 서셉터 재료를 제공함으로써, 에어로졸 형성 기재를 가열하는 것과 가열 온도를 제어하는 것이 분리될 수 있다. 제2 서셉터 재료는 원하는 최대 가열 온도와 실질적으로 동일한 제2 퀴리 온도를 갖도록 선택된 자성 재료인 것이 바람직하다. 즉, 제2 퀴리 온도는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기 위해 서셉터가 가열되어야 하는 온도와 대략 동일한 것이 바람직하다. 제2 서셉터 재료의 제2 퀴리 온도는, 예를 들어, 제2 퀴리 온도와 동일한 온도의 서셉터에 의해 가열될 때, 에어로졸 발생 요소의 전반적인 평균 온도가 240°C를 초과하지 않도록 선택될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 가열 공정의 제어를 위해, 에어로졸 형성 액체의 기화 온도도 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 로드 형태로 조립된 복수의 요소들을 포함하는 하이브리드 에어로졸 발생 물품이 또한 제공된다. 로드는 마우스 단부 및 마우스 단부로부터 상류에 있는 원위 단부를 갖는다. 복수의 요소는 본 발명에 따른 그리고 본원에 기술된 바와 같은 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 포함한다. 하이브리드 에어로졸 발생 요소에 관한 에어로졸 발생 물품의 장점 및 특징은 하이브리드 에어로졸 발생 요소와 관련하여 기술되었으며, 반복하여 기술되지 않을 것이다.
복수의 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소와 단부-대-단부 관계로 배치된 적어도 하나의 밀봉 요소를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 밀봉 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 원위 단부의 적어도 일부를 밀봉한다. 적어도 하나의 밀봉 요소는, 에어로졸 발생 요소의 원위 단부의 일부로서 액체 유지 재료를 포함하는 일부를 밀봉하는 것이 바람직하다. 이로써, 적어도 하나의 밀봉 요소는 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 상류 방향으로 액체가 액체 유지 재료를 이탈하는 것을 방지한다.
복수의 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 바로 하류에 배치되는 다른 밀봉 요소를 포함할 수 있다.
다른 밀봉 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 근위 단부의 적어도 일부를 밀봉한다. 바람직하게는, 다른 밀봉 요소는, 에어로졸 발생 요소의 근위 단부의 일부로서 액체 유지 재료를 포함하는 일부를 밀봉한다. 이로써, 다른 밀봉 요소는 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 하류 방향으로 액체가 액체 유지 재료를 이탈하는 것을 방지한다.
복수의 요소는 2개의 밀봉 요소를 포함할 수 있으며, 하나의 밀봉 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 상류에 배치되고, 제2 밀봉 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 하류에 배치된다. 2개의 밀봉 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소에 직접 인접하게 배치되는 것이 바람직하다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 밀봉 요소는 에어로졸 발생 요소에 배치된 서셉터가 물품의 운반 또는 취급 시에 에어로졸 발생 요소로부터 벗어나거나 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.
적어도 하나의 밀봉 요소는 중공 밀봉 요소일 수 있다. 모든 밀봉 요소는 중공 밀봉 요소일 수 있다. 중공 밀봉 요소는 중공 관 형상의 유지 재료의 원위 단부 또는 근위 단부도 밀봉할 수 있고, 공기를 통과시키거나, 밀봉 요소가 하류에 배치된 경우에 밀봉 요소를 통해 에어로졸을 통과시킨다. 밀봉 요소는 에어로졸 발생 물품의 흡인 저항을 변경시키지 않는 것이 바람직하다.
밀봉 요소는 에어로졸 발생 물품에서 사용하기에 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 밀봉 요소는 통상적인 마우스피스 필터, 에어로졸 냉각 요소, 또는 지지 요소에 사용된 것과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 예시적인 재료는 필터 재료, 세라믹, 중합체 재료, 아세트산 셀룰로오스, 판지, 비-유도 가열식 금속, 또는 제올라이트이다.
밀봉 요소는 내열성 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 본원에서 밀봉 요소를 위한 내열성 재료라 함은 밀봉 요소가 약 350℃까지 견딜 수 있음을 의미한다. 유리하게는, 밀봉 요소는 가열된 에어로졸 발생 요소 또는 에어로졸 발생 요소에 배치된 잠재적인 가열체에 의해 영향을 받지 않는다.
물품을 사용함에 따라 밀봉 요소의 밀착성, 형상 또는 외관이 변하지 않는 것이 바람직하다.
밀봉 요소는 물품을 사용하는 중에 발생된 에어로졸에 추가 물질을 발생시키지 않는 것이 바람직하다.
밀봉 요소는 에어로졸 발생 물품의 직경(외경)과 대략 같은 직경을 갖는다. 밀봉 요소는 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 축을 따르는 치수로서 정의될 수 있는 길이를 갖는다. 밀봉 요소의 길이는 1 mm 내지 10 mm일 수 있고, 예컨대 4 mm 내지 8 mm이거나 5 mm 내지 7 mm일 수 있다. 밀봉 요소는 실질적으로 원통형인 것이 바람직하다. 밀봉 요소는 8 mm 보다 짧은 것이 바람직하다. 밀봉 요소는 에어로졸 발생 물품의 조립을 용이하게 하기 위해 길이가 적어도 2 mm이고, 바람직하게는 적어도 3 mm 또는 적어도 5 mm인 것이 바람직하다.
밀봉 요소의 길이의 최소 크기는 복수의 요소를 로드 형상으로 조립하기 위한 통상적인 결합기를 사용하는 것을 용이하게 하거나 가능하게 한다.
일반적인 규칙으로서, 본 명세서 전체에 걸쳐 값이 언급될 때마다, 상기 값은 분명하게 개시되는 것으로 이해해야 할 것이다. 그러나, 기술적 고려로 인해 값이 정확하게 특정 값일 필요가 없는 것으로도 이해해야 할 것이다.
복수의 요소는, 예를 들어, 마우스피스 요소, 지지 요소, 또는 에어로졸 냉각 요소 중 하나 또는 여러 개를 포함할 수도 있다.
마우스피스 요소는 에어로졸 발생 물품의 하류 단부 또는 마우스 단부에 위치될 수 있다.
마우스피스 요소는 적어도 하나의 필터 세그먼트를 포함할 수 있다. 필터 세그먼트는 아세트산 셀룰로오스 토우(tow)로 제조된 아세트산 셀룰로오스 필터 플러그일 수 있다. 필터 세그먼트는 낮은 미립자 여과 효율 또는 매우 낮은 미립자 여과 효율을 가질 수 있다. 필터 세그먼트는 하이브리드 에어로졸 발생 요소로부터 길이 방향으로 이격될 수 있다. 필터 세그먼트는 약 5 mm 내지 약 14 mm의 길이, 예를 들어 약 7 mm의 길이를 가질 수 있다.
사용자는 에어로졸 발생 물품에 의해 발생된 에어로졸을 마우스피스 요소를 통해 사용자에게 전달하기 위해 마우스피스 요소에 접촉한다. 따라서, 마우스피스 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 하류에 배치된다.
마우스피스 요소는 바람직하게는 에어로졸 발생 물품의 외경과 대략 같은 외경을 갖는다. 마우스피스 요소는 길이가 5 mm 내지 25 mm, 바람직하게는 10 mm 내지 17 mm일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 마우스피스는 길이가 12 mm 또는 14 mm이다. 다른 바람직한 구현예에서, 마우스피스는 길이가 7 mm이다.
지지 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 바로 하류에 위치하거나 하이브리드 에어로졸 발생 요소와 접경할 수 있다.
지지 요소는 임의의 적절한 재료 또는 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지 요소는, 아세트산 셀룰로오스; 판지; 권축된 종이, 예를 들면 권축된 내열 종이 또는 권축된 황산지(parchment paper); 및 고분자 재료, 예를 들면 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 지지 요소는 아세트산 셀룰로오스로 형성된다.
지지 요소는 중공 관형 요소를 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 지지 요소는 아세트산 셀룰로오스 중공관을 포함한다. 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 근위 단부를 밀봉하는 밀봉 요소가 지지 요소일 수 있거나, 지지 요소는 밀봉 요소로서 각각 설계될 수 있다.
지지 요소는 바람직하게는 에어로졸 발생 물품의 외경과 대략 같은 외경을 갖는다.
지지 요소는 길이가 5 mm 내지 15 mm일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 지지 요소는 길이가 8 mm이다.
에어로졸 냉각 요소는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 하류, 예를 들어, 지지 요소 또는 밀봉 요소의 바로 하류에 위치할 수도 있고, 지지 요소 또는 밀봉 요소와 접경할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '에어로졸 냉각 요소'는 표면적이 크고 흡인 저항이 낮은 요소를 설명하는 데에 사용된다. 사용 시, 에어로졸 형성 기재로부터 방출된 휘발성 화합물에 의해 형성되는 에어로졸은 에어로졸 발생 물품의 마우스 단부로 전달되기 전에 에어로졸 냉각 요소를 통해 흡인된다. 높은 흡인-저항 필터, 예를 들어 섬유 다발로 형성된 필터에 비해, 에어로졸 냉각 요소는 낮은 흡인-저항을 갖는다. 에어로졸 발생 물품 내의 챔버 및 공동, 예를 들어 확장 챔버 및 지지 요소는 또한 에어로졸 냉각 요소들로 간주되지 않는다.
에어로졸 냉각 요소는 바람직하게는 길이 방향으로 50%가 넘는 다공성을 갖는다. 에어로졸 냉각 요소를 통한 기류 경로는 바람직하게는 비교적 억제되지 않는다. 에어로졸 냉각 요소는 주름진 시트 또는 권축되고 주름진 시트일 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA), 아세트산 셀룰로오스(CA), 및 알루미늄 호일 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 시트 재료를 포함할 수 있다.
바람직한 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 생분해성 재료의 주름진 시트를 포함한다. 예를 들면, 비다공성 종이의 주름진 시트 또는 생분해성 고분자 재료의 주름진 시트, 예를 들면 폴리락트산 또는 Mater-Bi<®> 급(시판중인 전분계 코폴리에스테르류)이다.
에어로졸 냉각 요소는 바람직하게는 PLA 시트를 포함하며, 더욱 바람직하게는 권축되고 주름진 PLA 시트를 포함한다. 에어로졸 냉각 요소는 두께가 10 μm 내지 250 μm, 예컨대 50 μm인 시트로 형성될 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 폭이 150 mm 내지 250 mm인 주름진 시트로 형성될 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 비표면적이 mm 당 300 mm2 내지 mm 당 1,000 mm2, mg 당 10 mm2 내지 mg 당 100 mm2일 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 비표면적이 mg 당 약 35 mm2인 주름진 시트 재료로 형성될 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 외경이 5 mm 내지 10 mm, 예를 들어 7 mm일 수 있다.
에어로졸 냉각 요소의 길이는 10 mm 내지 15 mm, 예를 들어 13 mm일 수 있거나, 대안적인 구현예에서는 15 mm 내지 25 mm, 바람직하게는 16 mm 내지 20 mm, 예를 들어 18 mm일 수 있다.
에어로졸 냉각 요소의 길이는 원하거나 요구되는 냉각 효과에 따라 심지어 더 짧아질 수 있다. 예를 들어, 고체 에어로졸 형성 기재로부터의 에어로졸 형성 물질의 저온 방출을 위한 왁스 또는 지방이 고체 기재에 함유될 수 있다. 이러한 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 수 밀리미터, 예를 들어 5 mm 내지 10 mm로 짧아지거나, 가능하게는 생략될 수 있다.
에어로졸 형성 물품의 복수의 요소는 외부 래퍼에 의해 둘러 싸일 수 있다. 외부 래퍼는 임의의 적절한 재료 또는 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 외부 래퍼는 궐련지인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 그리고 본원에 기재된 하이브리드 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 또한 제공된다. 상기 시스템은 하이브리드 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 발생 요소의 적어도 일부를 가열하기 위한 가열체, 가열체에 에너지를 제공하기 위한 전원, 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 가열을 제어하도록 구성된 제어 전자 장치를 더 포함한다.
제어 전자 장치는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 적어도 일부의 온도를 알아내도록 프로그램되고, 상기 온도는 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 적어도 일부의 가열을 제어하도록 사용된다.
저항성 가열체의 경우, 가열체의 옴 저항은 가열체의 온도와 상관될 수 있다. 유도 가열식 시스템에서, 서셉터의 온도는 유도 "가열 회로"의 겉보기 옴 저항(Ra)으로부터 결정될 수 있다. 이러한 유도 가열식 회로 및 겉보기 저항의 결정, 및 서셉터 온도와 이들의 상관 관계는 국제 특허 공보 WO2015/177256에 상세히 기술되어 있다.
에어로졸 발생 시스템에서, 에어로졸 발생 요소의 액체 유지 재료에 제공된 에어로졸 형성 액체의 기화 온도는 하이브리드 에어로졸 발생 요소 또는, 예를 들어, 요소의 고체 에어로졸 형성 기재의 가열을 제어하는데 사용될 수 있다. 에어로졸 형성 액체의 기화 온도는 사전 정의된 최대 가열 온도에 상응할 수 있다.
에어로졸 형성 액체는 액체가 기화되는 기화 온도까지 가열될 수 있다. 예를 들어, 고체 에어로졸 발생 기재 내에 에어로졸 형성 액체가 존재하는 한, 상기 기재는 모든 액체가 기화되기 전에 액체의 기화 온도 이상으로 가열될 수 없다. 액체가 고체 기재 내에 스며들 수 있는 한, 고체 기재는 기화 온도 이상으로 가열되지 않으므로 기화 온도는 최대 가열 온도에 상응한다.
에어로졸 발생 시스템은, 장치 하우징 및 장치 하우징 내에 배치된 공동을 포함하는 에어로졸 발생 장치를 포함할 수 있다. 공동은 하이브리드 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 수용하도록 형상화된 내부 표면을 갖는다. 공동은, 공동 내에 하이브리드 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부가 수용될 때, 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 적어도 일부가 장치의 작동 중에 가열되도록 가열체가 배치되도록, 배치된다.
물품의 에어로졸 발생 요소 전체가 공동 내에 수용되는 것이 바람직하다.
저항 가열식 장치에서, 일반적으로 가열체는 에어로졸 발생 물품 내에 또는 에어로졸 발생 요소 내에 각각 삽입된다.
유도 가열식 장치에서, 에어로졸 발생 요소의 적어도 일부가 공동 내에 수용될 때, 장치 내에 포함된 인덕터가 하이브리드 에어로졸 발생 요소와 열적으로 접촉하여 배치된 서셉터에, 예컨대 에어로졸 발생 요소 내에, 바람직하게는 고체 에어로졸 형성 기재 내에 배치된 서셉터에 유도 결합될 수 있도록 공동이 배치된다.
본 발명에 따르면, 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 제조하기 위한 방법이 또한 제공된다. 상기 방법은, 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재 및 연속적인 액체 유지 재료를 제공하는 단계, 및 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재에 평행하게 연속적인 액체 유지 재료를 가이드하는 단계를 포함한다. 또한, 추가적인 단계는 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재 및 연속적인 액체 유지 재료를 연속적인 로드로 성형하는 단계 및 연속적인 로드를 개별적인 하이브리드 에어로졸 발생 요소로 절단하는 단계를 포함한다.
연속적인 유지 재료는 연속적인 로드의 일 길이 방향 측면, 예를 들어 제1 절반을 따라 배치될 수 있고, 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재는 타 길이 방향 측면, 예를 들어 연속적인 로드의 다른 절반을 따라 배치될 수 있다.
연속적인 유지 재료 또한 연속적으로 고체 에어로졸 형성 기재를 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이들 구현예에서, 상기 방법은 바람직하게는 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재를 적어도 부분적으로 연속적인 로드로 성형하는 단계, 그런 다음 적어도 부분적으로 성형된 고체 에어로졸 형성 기재의 연속적인 로드 둘레에 연속적인 액체 유지 재료를 배치하는 단계, 그런 다음 적어도 부분적으로 성형된 에어로졸 형성 기재의 연속적인 로드 둘레에 배치된 연속적인 액체 유지 재료를 연속적인 로드로 성형하는 단계를 더 포함한다. 이로써, 유지 재료의 외부 쉘 및 고체 에어로졸 형성 기재의 코어를 갖는 연속적인 로드가 형성될 수 있다.
상기 방법은 연속적인 로드를 유체 불침투성 래퍼로 감싸는 단계를 연속적인 로드를 절단하는 단계 전에 더 포함할 수 있다.
액체는 연속적인 로드를 성형하기 전에 연속적인 유지 재료에 존재할 수 있거나, 연속적인 로드를 성형한 후에 유지 재료에 제공될 수 있다. 그러나, 액체는 액체 불침투성 래퍼로 연속적인 로드를 감싸기 전에 액체 유지 재료에 제공된다.
유도 가열식 적용을 위한 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 제조하기 위해, 서셉터가 요소를 제조할 때 서셉터가 요소에 통합될 수 있다. 이들 구현예에서, 상기 방법은 서셉터 재료, 바람직하게는 연속적인 서셉터 재료를 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재 내에 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 서셉터 재료, 예를 들어 밴드 또는 필라멘트는 로드를 성형하기 전에, 요소 내에, 바람직하게는 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재 내에 삽입된다. 서셉터가 고체 에어로졸 형성 기재의 부분적으로 성형된 연속적인 로드 내에 통합되는 것이 바람직하다.
연속적인 고체 에어로졸 형성 기재는 시트와 유사한 연속적인 기재의 형태로 제공되는 것이 바람직하다.
연속적인 액체 유지 재료는 시트와 유사한 연속적인 웹, 바람직하게는 다공성 웹의 형태로 제공되는 것이 바람직하다.
이어서, 연속적인 로드로부터 절단된 하이브리드 에어로졸 발생 요소는 추가적인 요소와 단부-대-단부 위치로 조립되어 로드를 형성할 수 있다. 이어서, 조립된 요소는 외부 래퍼로 래핑되어 하이브리드 에어로졸 발생 물품을 형성할 수 있다.
본 발명은 다음의 도면에 의해 예시되는 구현예와 관련하여 추가로 설명되며, 여기서:
도 1 은 하이브리드 에어로졸 발생 물품의 개략도이고;
도 2 는 서셉터를 포함하는 하이브리드 에어로졸 발생 요소 및 물품의 제조 방법의 개략도이다.
도 1은 에어로졸 발생 물품을 도시한다. 에어로졸 발생 물품은 동축 정렬로 배열된 5개의 요소, 즉 제1 밀봉 요소(1), 하이브리드 에어로졸 형성 요소(2), 지지 요소로도 작용하는 제2 밀봉 요소(3), 에어로졸 냉각 요소(4), 및 마우스피스(5)를 포함한다. 이들 5개의 요소 각각은 실질적으로 원통형 요소이고, 각각이 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 5개의 요소는 순차적으로 배열되고 외부 래퍼(미도시)에 의해 둘러싸여 원통형 로드를 형성한다.
제1 밀봉 요소(1)는 에어로졸 발생 물품의 최 원위 또는 상류 단부(80)에 위치한다. 제1 밀봉 요소(1)는 중공관, 예컨대 아세트산 셀룰로오스 중공관으로 도시되어 있다. 중공관은 공기가 제1 밀봉 요소(1)를 통과하여 제1 밀봉 요소(1)에 인접하게 하류에 배치된 하이브리드 에어로졸 형성 요소(2) 내에 유입되게 한다. 제1 밀봉 요소(1)의 중공관은 하이브리드 에어로졸 발생 기재 요소(2)의 액체 유지 재료관(22)의 내경 보다 작은 내경을 갖는다. 제1 밀봉 요소의 재료는 액체 유지 재료관(22)에 담긴 액체에 대해 불침투성이다. 따라서, 제1 밀봉 요소(1)는 액체가 상류 방향으로 유지 재료 관(22)의 원위 단부를 벗어나는 것을 방지한다.
하이브리드 에어로졸 발생 요소(2)는 권축된 균질화 담배 재료의 뭉쳐진 시트를 포함하는 고체 에어로졸 형성 기재 재료로 이루어진 담배 플러그(21)를 포함한다. 균질화 담배 재료의 권축된 시트는 에어로졸 형성제로서 글리세롤 또는 프로필렌 글리콜을 포함한다. 담배 플러그(21)는 약 5.6 mm의 직경을 가질 수 있다.
서셉터 블레이드(23)는 에어로졸 형성 요소(2)의 방사상 중심축을 따라 위치된다. 서셉터는 에어로졸 형성 요소(2)의 길이와 거의 동일한 길이를 갖는다. 서셉터는 길이가 10 mm 내지 12 mm, 폭이 3 mm이고 두께가 1 mm인 페라이트 철 재료일 수 있다.
서셉터 블레이드(23)의 직경은 제1 밀봉 요소(1)의 내경보다 크다. 따라서, 서셉터 블레이드(23)가 에어로졸 발생 요소(2)로부터 이탈하거나 빠져나가는 것이 제1 밀봉 요소(1)에 의해 방지된다.
액체 유지 재료 관(22)은 담배 플러그(21) 둘레에 배치된다. 액체 유지 재료는 다공성 재료, 예를 들어 플라스틱 재료이고 일정량의 에어로졸 형성 액체를 유지하기에 적합하다. 에어로졸 형성 액체는 에어로졸 형성제로서 글리세롤 또는 프로필렌 글리콜을 포함하고 니코틴을 포함한다. 액체 유지 재료 관의 관 벽의 두께는 약 0.8 mm이다.
하이브리드 에어로졸 형성 요소(2)는 불침투성 래퍼(24)에 의해 래핑된다. 래퍼(24)는 유지 재료(22) 내의 에어로졸 형성 액체에 대해 불침투성이다.
제2 밀봉 요소(3) 또는 지지 요소는 에어로졸 형성 기재 요소(2)의 바로 하류에 위치하고 에어로졸 형성 기재 요소(2)와 접경한다 도 1에서, 제2 밀봉 요소(3)는 제1 밀봉 요소(1)와 동일하다. 제2 밀봉 요소는 중공관, 예컨대 아세트산 셀룰로오스 중공관으로 도시된다.
제2 밀봉 요소(3)는 에어로졸 형성 요소(2)를 에어로졸 발생 물품 내에 위치시킨다.
제2 밀봉 요소(3)는 하이브리드 에어로졸 형성 요소(2) 로부터 기화된 물질 또는 하이브리드 에어로졸 형성 요소 내에 형성된 에어로졸이 제2 밀봉 요소(3) 및 더 하류를 통과하여 제2 밀봉 요소(3)의 하류에 제2 밀봉 요소와 인접하게 배치된 에어로졸 냉각 요소(4) 내에 유입되게 한다. 제2 밀봉 요소(3)의 중공관은 하이브리드 에어로졸 발생 요소(2)의 액체 유지 재료 관(22)의 내경 보다 작은 내경을 갖는다. 제2 밀봉 요소(3)의 재료는 액체 유지 재료관(22)에 담긴 액체에 대해 불침투성이다. 따라서, 제2 밀봉 요소(3)는 액체가 하류 방향으로 보유 재료 튜브(22)의 근위 단부를 벗어나는 것을 방지한다.
따라서, 유지 재료(22) 내의 액체는 담배 플러그(21)의 방향으로만 유지 재료를 벗어날 수 있다. 유지 재료가 서셉터(23)에 의해 가열되면, 담배 플러그(21) 내의 에어로졸 발생 물질이 기화되고 에어로졸 형성 액체가 유지 재료로부터 담배 플러그(21) 내에 흡인된다.
제2 밀봉 요소(3)는 스페이서로서도 작용하여 에어로졸 형성 요소(2)로부터 에어로졸 냉각 요소(4)를 이격시킨다.
에어로졸 냉각 요소(4)는 제2 밀봉 요소(3)의 바로 하류에 위치하고 제2 밀봉 요소(3)와 접경한다. 사용시, 에어로졸 형성 요소(2)로부터 방출된 휘발성 물질은 에어로졸 발생 물품의 마우스 단부(81)를 향해서 에어로졸 냉각 요소(4)를 따라 통과한다. 휘발성 물질은 에어로졸 냉각 요소(4) 내에서 냉각되어 사용자가 흡입하는 에어로졸을 형성할 수 있다. 에어로졸 냉각 요소는 래퍼(미도시)에 의해 둘러싸인 폴리락트산의 권축되고 뭉쳐진 시트를 포함한다. 폴리락트산으로 이루어진 권축되고 뭉쳐진 시트는 에어로졸 냉각 요소(4)의 길이를 따라 연장되는 복수의 길이 방향 채널을 정의한다.
마우스피스(5)는 에어로졸 냉각 요소(4)의 바로 하류에 위치하고 에어로졸 냉각 요소(4)와 접경한다. 도 1에서, 마우스피스(5)는 여과 효율이 낮은 통상의 아세트산 셀룰로오스 토우 필터를 포함한다.
에어로졸 발생 물품을 조립하기 위해서, 전술한 5개의 원통형 요소가 외부 래퍼 내에 정렬되고 기밀하게 래핑된다. 외부 래퍼는 통상의 궐련지일 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 사용자가 사용하는 동안에 사용자의 입 안에 넣는 근위 또는 마우스 단부(81), 및 마우스 단부(81)에 대해 에어로졸 발생 물품의 대향 단부에 위치한 원위 단부(80)를 갖는다. 조립되면, 에어로졸 발생 물품(10)의 총 길이는 약 45 mm 내지 53 mm이고, 직경은 약 7.2 mm이다.
사용 시, 공기는 화살표(7)에 표시된 바와 같이 에어로졸 발생 물품을 통해 원위 단부(80)로부터 마우스 단부(81)까지 사용자에 의해 흡인된다. 에어로졸 발생 물품의 원위 단부(80)는 에어로졸 발생 물품의 상류 단부로서 설명될 수도 있고, 에어로졸 발생 물품의 마우스 단부(81)는 또한 에어로졸 발생 물품의 하류 단부로서 설명될 수도 있다.
물품의 제조 시, 5개의 요소가 준비되고, 조립되며, 외부 래퍼에 의해 래핑된다.
서셉터(23)는 로드를 형성하기 위해 복수의 요소들이 조립되기 전에 담배 플러그(21) 내에 삽입될 수 있다. 대안적으로, 제1 밀봉 요소(1)를 제외한 모든 요소가 조립될 수 있다. 그런 다음, 서셉터는 담배 플러그(21)를 관통하도록 조립체의 원위 단부 내에 삽입될 수 있다.
도 1의 에어로졸 발생 물품은 사용자가 흡연하거나 소모하기 위해서, 바람직하게는 유도 코일 또는 인덕터를 포함하는 전동식 에어로졸 발생 장치와 결합되도록 설계된다.
도 2에서 하이브리드 에어로졸 발생 기재 요소 및 이러한 요소를 포함하는 물품의 제조 방법의 구현예가 도시된다.
연속적인 담배 재료(25), 예를 들어 캐스트 잎의 시트가 릴(44)로 제공된다. 담배 시트(25)는 권축 롤러(60)들 사이에서 권축된다.
연속적인 서셉터 재료(54), 예를 들어 서셉터 밴드 재료가 다른 릴로 제공된다. 권축된 담배 시트 및 서셉터 밴드(54)는 서셉터 밴드를 둘러싸는 담배 재료를 포함하는 연속적인 로드가 형성되는 가니쳐 텅(61)(garniture tongue) 내로 함께 안내된다.
연속적인 담배 로드는, 예를 들어 추가적인 릴로 제공되는 유지 재료의 웹과 같은 고유지 재료(64)에 의해 둘러싸인다. 유지 재료(64)는 담배 로드 둘레에 래핑되기 전에 액체를 함유할 수 있다. 액체는 유지 재료가 담배 로드 둘레에 래핑된 후에 유지 재료에 제공될 수도 있다.
연속적인 로드에는 또 다른 릴(미도시)로 제공될 수 있는 액체 불침투성 래퍼가 추가적으로 구비된다. 최종 연속적인 로드(9)는 커터(62)에 의해 로드 세그먼트(90)로 절단되거나 최종 길이의 에어로졸 발생 기재 요소(2)로 바로 절단된다. 로드 세그먼트(90) 또는 에어로졸 발생 기재 요소(2)의 단면(20)이 또한 도 2에 도시된다.
연속적인 로드(9) 또는 로드 세그먼트(90)가 에어로졸 발생 기재 요소(2)로 절단된 뒤에, 요소(2)는 물품 조립 기계에 제공될 수 있다.
물품의 요소는 에어로졸 발생 기재 요소(2)와 함께 외부 래퍼(74) 상에 일렬로 정렬된다. 그런 다음, 요소 또는 세그먼트는 조립되고 외부 래퍼(74)로 래핑되어 유도 가열에 적합한 하이브리드 에어로졸 발생 물품을 형성한다.
도면에 도시된 구현예에서, 서셉터 재료는 고체 에어로졸 형성 기재 또는 담배 플러그 내에 배치되어 담배 플러그 및 플러그 내에 스며든 액체를 가열하는 것으로 기술되거나 도시된다. 따라서, 가열은 주로 담배 플러그로 제한될 수 있는 반면, 유지 재료 내의 에어로졸 형성 액체는 가열되지 않거나 상당히 가열되지 않을 수 있다. 그러나, 서셉터 재료는 대안적으로 또는 추가적으로 액체 유지 재료에 제공될 수 있고, 예를 들어 액체 유지 재료에 통합될 수 있다. 유지 재료 내의 액체를 가열함으로써, 에어로졸 형성 액체의 전달이 증가할 수 있다.

Claims (13)

  1. 에어로졸 발생 물품에서 사용하기 위한 하이브리드 에어로졸 발생 요소로서, 상기 하이브리드 에어로졸 발생 요소는 에어로졸 형성 액체를 보유하기 위한 액체 유지 재료 및 상기 액체유지 재료 옆에 배치된 고체 에어로졸 형성 기재를 포함하되, 상기 액체 유지 재료 및 상기 고체 에어로졸 형성 기재는 적어도 부분적으로 상기 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 동일한 길이 방향 위치에 배치되며, 상기 액체 유지 재료가 상기 고체 에어로졸 형성 기재를 완전히 둘러싸는, 하이브리드 에어로졸 발생 요소.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 액체 불침투성 래퍼를 포함하는, 하이브리드 에어로졸 발생 요소.
  4. 제1항에 있어서, 서셉터 재료를 더 포함하는, 하이브리드 에어로졸 발생 요소.
  5. 제1항에 있어서, 상기 액체 유지 재료는 소정의 양의 에어로졸 형성 액체를 보유하는, 하이브리드 에어로졸 발생 요소.
  6. 로드의 형태로 조립된 복수의 요소를 포함하는 하이브리드 에어로졸 발생 물품으로서, 상기 복수의 요소는 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항의 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 포함하는 것인, 하이브리드 에어로졸 발생 물품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 요소는 상기 하이브리드 에어로졸 발생 요소와 단부-대-단부 관계로 배치되는 적어도 하나의 밀봉 요소를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 밀봉 요소는 상기 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 원위 단부의 적어도 일부에서 밀봉하는 것인, 하이브리드 에어로졸 발생 물품.
  8. 제6항의 하이브리드 에어로졸 발생 물품을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템으로서,
    상기 하이브리드 에어로졸 발생 물품의 상기 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 적어도 일부를 가열하기 위한 가열체;
    상기 가열체에 에너지를 제공하기 위한 전원;
    상기 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 가열을 제어하도록 구성된 제어 전자 장치를 더 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 요소의 상기 액체 유지 재료 내에 제공된 에어로졸 형성 액체의 기화 온도는 사전 정의된 최대 가열 온도에 상응하는, 에어로졸 발생 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제어 전자 장치는 상기 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 적어도 일부의 온도를 알아내도록 프로그램되고, 상기 온도는 상기 하이브리드 에어로졸 발생 요소의 적어도 일부의 가열을 제어하기 위해 사용되는, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 하이브리드 에어로졸 발생 요소를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
    연속적인 고체 에어로졸 형성 기재 및 연속적인 액체 유지 재료를 제공하는 단계;
    상기 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재에 평행하게 상기 연속적인 액체 유지 재료를 가이드하는 단계;
    상기 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재 및 상기 연속적인 액체 유지 재료를 연속적인 로드로 성형하는 단계에 의하여
    상기 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재를 연속적인 로드로 적어도 부분적으로 성형하고,
    상기 적어도 부분적으로 성형된 고체 에어로졸 형성 기재의 연속적인 로드 둘레에 상기 연속적인 액체 유지 재료를 배치하고,
    상기 적어도 부분적으로 성형된 에어로졸 형성 기재의 연속적인 로드 둘레에 배치된 상기 연속적인 액체 유지 재료를 연속적인 로드로 성형하는 단계; 및
    상기 연속적인 로드를 개별적인 하이브리드 에어로졸 발생 요소로 절단하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 연속적인 로드를 유체 불침투성 래퍼로 래핑하는 단계를 상기 연속적인 로드의 절단 전에 더 포함하는, 방법.
  13. 제11항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 서셉터 재료를 상기 연속적인 고체 에어로졸 형성 기재 내에 도입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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