KR20150130427A - 가향 연기 필터를 위한 유기 다공체를 형성하기 위한 장치, 시스템 및 연관된 방법 - Google Patents

가향 연기 필터를 위한 유기 다공체를 형성하기 위한 장치, 시스템 및 연관된 방법 Download PDF

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KR20150130427A
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로튼 이 카이저
레이먼드 엠 로버트슨
쩌밍 꼬우
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셀라네세 아세테이트 앨앨씨
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Abstract

유기 다공체는 가향 연기 필터에 사용될 수 있다. 유기 다공체의 제조는 복수의 결합제 입자, 복수의 유기 입자 및 마이크로웨이브 증강 첨가제를 포함하는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 도입하고; 매트릭스 물질의 적어도 일부를 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체 연장체를 형성하며, 여기서 가열은 매트릭스 물질의 적어도 일부를 마이크로웨이브 방사선으로 조사하는 것을 포함하고; 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단함으로써 유기 다공체를 수득하는 것을 포함할 수 있다.

Description

가향 연기 필터를 위한 유기 다공체를 형성하기 위한 장치, 시스템 및 연관된 방법 {APPARATUSES, SYSTEMS, AND ASSOCIATED METHODS FOR FORMING ORGANIC POROUS MASSES FOR FLAVORED SMOKE FILTERS}
본 발명은 가향 연기 필터에 사용될 수 있는 유기 다공체의 고처리량 제조를 위한 장치, 시스템 및 연관된 방법에 관한 것이다.
가향 흡연 장치 (예를 들어, 담배)는 특히 동부 아시아, 인도네시아 및 인도에서 큰 시장 분야를 구성한다. 통상적으로, 가향 흡연 장치는 흡연 장치를 구성하는데 사용되는 담배 또는 필터 위에 알콜 용액 중 향미제 (전형적으로 에센셜 오일)를 분무함으로써 제조된다. 이러한 담배를 흡연하면, 향미제가 휘발하여 향미를 부여하는 연기 스트림이 흡연자에게 들어간다. 그러나, 향미제의 대다수의 미각 효과는 담배가 연소될 때 흡연 장치의 부류 연기에서 상실되어, 단지 작은 백분율만이 필터를 통해 흡연자에게 도달한다. 그 결과, 만족스러운 미각 효과를 달성하기 위해서는 과도한 양의 향미제가 일반적으로 담배에 도포된다.
또한, 상당한 양의 향미제는 담배에 이를 도포하는 주요 방식인 분무 도포 동안 대기로 상실된다. 또 다른 관련 단점은 흡연 장치의 저장 및 유통 동안 큰 백분율의 휘발성 향미제가 담배로부터 패키지를 통해 상실되어, 제품의 유효 보관 수명이 제한된다는 것이다.
담배에 향미를 부여하기 위한 대안적 방법에서는, 다양한 탄소 또는 실리카 겔 물질을 향미제로 함침한 다음, 함침된 물질을 담배의 필터 요소로 사용한다. 이러한 기술이 담배에서 향미제의 사용에 대한 약간의 이점을 제공하지만, 특히 최종 담배 제품에서 만족스러운 맛을 획득하기 위해 담배의 흡연 동안 향미제의 전달 및 향미제의 최소의 사용에는 요망되는 것이 여전히 많이 남아 있다. 또한, 미립자 첨가제 (예를 들어, 탄소 및 실리카)의 사용은 필터의 내흡인성(draw resistance) (캡슐화 압력 강하, "EPD"로 측정함)의 변화를 유발할 수 있으며, 이는 소비자가 등을 돌리게 할 수 있다.
따라서, 지속적인 연구에도 불구하고, 흡연 장치의 흡인 특성에 최소로 영향을 미치는, 향미제를 흡연 장치에 첨가하는 개선되고 보다 효과적인 메카니즘을 개발하는 것에 대한 관심이 남아 있다.
하기 도면은 본 발명의 특정 측면을 설명하기 위해 포함되고, 배타적 실시양태로 간주되어서는 안된다. 개시된 대상은 본 개시내용을 접하는 통상의 기술자에게 발견될 것과 같이, 형태 및 기능에 있어 상당한 변경물, 변형물 및 동등물일 수 있다.
도 1a-b는 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님)
도 2a-b는 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 3은 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 4는 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 5는 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 6a는 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 6b는 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 7a는 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 7b는 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 8은 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 9는 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 10은 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 11은 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 12는 본 발명에 따른 유기 다공체를 형성하기 위한 시스템의 비제한적 예를 도시한다 (반드시 축적에 맞는 것은 아님).
도 13은 본 발명의 적어도 일부 실시양태에 따른 필터 막대(filter rod)의 제조 방법의 예시적인 다이아그램을 도시한다.
도 14는 본원에 기재된 적어도 일부 실시양태에 따른 필터를 형성하는 본 발명의 적어도 일부 방법에 관한 예시적인 다이어그램을 도시한다.
본 발명은 고처리량 방법 및 연관된 장치 및 시스템을 비롯하여, 가향 연기 필터에 사용될 수 있는 유기 다공체를 제조하기 위한 장치, 시스템 및 연관된 방법에 관한 것이다.
본원에 기재된 유기 다공체는 에센셜 오일 보다는 오히려 유기 입자를 이용하여 향미를 연기 스트림에 도입한다. 본원에 사용된 용어 "유기 입자"는 가열될 때 또는 또 다른 유체가 필터를 통해 흡인될 때 향을 부여할 수 있는 (예를 들어, 에센셜 오일을 방출함으로써) 천연 조성물을 지칭한다. 유기 입자의 사용은 향미제가 천연 상태로 있는 것을 가능하게 하며, 이는 제품 보관 수명을 연장하고, (예를 들어, 산화에 의한) 향미제 저하를 완화시킨다. 또한, 그 위에 분무된 향미제를 포함하는 종래의 필터 (예를 들어, 셀룰로스 아세테이트 토우(tow) 필터)는 전형적으로 상당한 양의 향미제가 담배의 말단을 통해 상실된다. 본원에 기재된 유기 다공체는 유리하게는 분절화된 필터의 내부 분절 (즉, 어느 한 측 상에 적어도 하나의 필터 분절을 가짐)에 이용될 수 있으며, 이는 추가의 향미 보유 및 저장 수명을 제공할 수 있다.
유기 다공체는 흡연 장치 필터에 분절 또는 섹션으로서 도입될 수 있다. 일부 실시양태에서, 연기 스트림의 상승된 온도는 유기 입자로부터 향미제의 방출을 증진시킬 수 있다.
또한, 내흡인성의 척도인 캡슐화 압력 강하는 유기 다공체에 대해 조정될 수 있다. 예를 들어, 유기 다공체의 길이는 변화시킬 수 있으며, 이는 흡연자에게의 향미제 투여량을 변화시킬 수 있다. 이러한 조정가능성은 또한 유기 다공체가 없는 필터와 본질적으로 동일한 EPD를 갖는 필터의 제조를 가능하게 할 수 있으며, 이는 그러면 새로운 향미제 메카니즘의 보다 용이한 시장 수용을 가능하게 할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "유기 다공체"는 복수의 접촉점에서 기계적으로 결합된 복수의 결합제 입자 및 복수의 유기 입자를 포함하는 물질을 지칭한다. 상기 접촉점은 유기 입자-결합제 접촉점, 결합제-결합제 접촉점 및/또는 유기 입자-유기 입자 접촉점일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "기계적 결합", "기계적으로 결합된", "물리적 결합" 등은 2개 입자를 함께 보유하는 물리적 연결을 지칭한다. 기계적 결합은 결합 물질에 따라 강성 또는 가요성일 수 있다. 기계적 결합은 화학적 결합을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 일반적으로, 기계적 결합은 접착제를 포함하지 않지만, 일부 실시양태에서는 기계적 결합 후에 접착제를 사용하여 유기 다공체의 일부에 기타 첨가제를 부착시킬 수 있다.
본원에 사용된 용어 "입자" 및 "미립자"는 교환가능하게 사용될 수 있으며, 구형 및/또는 난형, 실질적 구형 및/또는 난형, 원반형 및/또는 판형, 박편형, 끈형, 침상, 섬유상, 다각형 (예를 들어, 정육면체), 무작위 형상 (예를 들어, 분쇄된 암석 형상), 마면형 (예를 들어, 결정 형상), 또는 그의 임의의 하이브리드를 비롯한 임의의 공지된 형상의 물질을 포함한다.
유기 다공체는 다양한 방법을 통하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태는 매트릭스 물질 (예를 들어, 유기 입자 및 결합제 입자)을 (예를 들어, 몰드를 사용하여) 원하는 형상으로 성형하고, 매트릭스 물질을 가열하여 매트릭스 물질을 함께 기계적으로 결합시키고, 유기 다공체를 마감하는 것 (예를 들어, 유기 다공체를 원하는 길이로 절단하는 것)을 포함할 수 있다. 다공체의 제조에 포함되는 다양한 공정/단계 중에, 균질한 분산을 유지하면서 매트릭스 물질을 원하는 형상으로 성형하는 것 및 가열하는 것이 고처리량 제조를 제한하는 단계 중 2개일 수 있다. 따라서, 공압 조밀 상 공급을 사용하는 방법이 본원에 기재된 유기 다공체의 고처리량 제조를 위한 바람직한 방법에 포함될 수 있다 (예를 들어, 약 300 m/분 내지 약 800 m/분).
본원에 기재된 유기 입자는 마이크로웨이브를 열로 전환시킬 수 있으며, 이는 본원에 기재된 유기 다공체의 급속 소결을 제공하여, 유기 다공체의 고처리량 제조를 가능하게 할 수 있다. 그러나, 유기 입자의 상당한 가열은 (예를 들어, 유기 입자를 산화시키거나 연소시킴으로써) 향미를 저하시킬 수 있다. 이러한 효과를 완화하기 위해, 일부 실시양태는 마이크로웨이브 증강 첨가제를 이용할 수 있다. 또한, 제조 방법은 마이크로웨이브 증강 첨가제의 기능을 최대화하고 유기 입자와의 마이크로웨이브 상호작용을 최소화하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 일부 마이크로웨이브 증강 첨가제는 마이크로웨이브의 상이한 주파수와 상이한 정도로 상호작용할 수 있다. 이와 같이, 마이크로웨이브 증강 첨가제는 유기 입자와 더 적은 정도로 상호작용하는 상응하는 최적 마이크로웨이브 주파수를 갖도록 선택될 수 있다.
추가로, 다른 향미제 액체와 비교하여 유기 미립자의 사용을 통해, 실질적으로 균질한 블렌드 및 그에 따른 보다 균질한 유기 다공체가 되도록 유기 미립자가 결합제 입자와 함께 유동할 수 있을 것이다. 반면에 액체 향미제의 사용은 결합제 입자의 엉김 및 그로부터 제조된 유기 다공체 내의 결함을 유발할 가능성이 크다.
수치 목록의 숫자와 관련하여 "약"이 본원에 제공되는 경우에, 용어 "약"은 수치 목록의 각각의 숫자를 수식한다는 것을 유념해야 한다. 일부 수치 범위 목록에서는, 열거된 일부 하한치가 열거된 일부 상한치보다 클 수 있다는 것을 유념해야 한다. 통상의 기술자라면, 선택된 하위세트가 선택된 하한치를 초과하는 상한치의 선택을 필요로 할 것임을 알 것이다.
I. 유기 다공체를 형성하기 위한 방법 및 장치
유기 다공체의 형성 과정은 연속 가공 방법, 배치 가공 방법, 또는 하이브리드 연속-배치 가공 방법을 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 "연속 가공"은 중단 없이 물질을 제조 또는 생산하는 것을 지칭한다. 물질 유동은 연속적이거나, 연동식이거나 또는 둘 다의 조합일 수 있다. 본원에 사용되는 "배치 가공"은 개별 스테이션에서 단일 성분 또는 성분의 군으로서 물질을 제조 또는 생산한 후, 상기 단일 성분 또는 군을 다음 스테이션으로 진행시키는 것을 지칭한다. 본원에 사용되는 "연속-배치 가공"은 일부 과정 또는 일련의 과정은 연속식으로 실행하고, 다른 것은 배치식으로 실행하는 2가지의 하이브리드를 지칭한다.
일반적으로 유기 다공체는 매트릭스 물질로부터 형성될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "매트릭스 물질"은 다공체를 형성하는데 사용되는 전구체, 예를 들어 결합제 입자 및 유기 입자를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질은 결합제 입자 및 유기 입자를 포함하거나, 그로 이루어지거나, 또는 그로 본질적으로 이루어질 수 있다. 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질은 결합제 입자, 유기 입자 및 첨가제를 포함할 수 있다. 적합한 결합제 입자, 유기 입자 및 첨가제의 비제한적 예는 본 개시내용에 제공되어 있다.
상기 기재된 바와 같이, 필터의 흡인 특성의 척도인 캡슐화 압력 강하 ("EPD")는 특히 결합제 입자의 크기 및 형상, 유기 입자의 크기 및 형상, 각각의 결합제 입자 무기 입자의 농도, 및 임의의 첨가제의 크기, 형상 및 농도에 따라 달라질 수 있다. 이와 같이, 본원에 기재된 제조 방법은, 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질 또는 그의 성분을 크기 조정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 크기 조정은 매트릭스 물질 또는 그의 성분을, 예를 들어 표준 메쉬 절차로 여과하거나 체질하는 것을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 본원에 기재된 유기 입자의 사용은 독특한 제조 문제를 제기한다. 예를 들어, 유기 다공체에 사용하기 위한 유기 입자는 천연 조성물을 연마하여 제조될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 용어 "연마"는 절단, 초핑, 분쇄, 밀링, 미분쇄 등과 같은 유사한 과정을 상기의 극저온 변형을 포함하여 포괄한다는 것을 유념해야 한다.
일부 경우에, 천연 물질의 연마(등)는 수분 및 에센셜 오일을 방출하며, 이는 유기 입자가 응집되는 것을 유발할 수 있고, 응집은 상응하는 유기 입자 크기를 변화시키고, 궁극적으로 그로부터 제조되는 유기 다공체의 특성에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 이러한 응집체를 사용하여 유기 다공체를 제조하는 경우, 유기 다공체의 일부가 주름진 포장재, 공극 및 함몰부를 갖는 것으로 관찰되었다.
유기 입자 응집을 완화하기 위해, 일부 실시양태는 유기 입자를 건조시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 건조는 감소된 기압 (즉, 대기압 미만의 압력)에서 유기 입자를 가열하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 약 20℃ 내지 약 80℃ (그의 하위세트 포함, 예를 들어, 약 40℃ 내지 약 60℃)에서의 진공 오븐이 특히 유기 입자의 양, 상대적인 표면적, 및 가열 중 기압에 따라 수분 내지 수시간 동안 이용될 수 있다. 건조 온도는 기재된 바람직한 범위 밖에 있을 수 있고 본 발명의 범주 내에 있다는 것을 유념해야 한다.
일부 경우에, 유기 입자의 건조는 유기 입자의 크기 조정 전, 후 및/또는 중에 실시할 수 있다. 일부 경우에, 크기 조정은 연마 공정 (등)이 원하는 유기 입자 크기를 제공하고 건조를 통해 응집이 최소화되는 경우에 생략될 수 있다.
유기 다공체를 형성하는 것은 일반적으로 매트릭스 물질을 일정 형상 (예를 들어, 흡연 장치 필터, 물 필터, 공기 필터 등과 같은 것에 도입하기에 적합한 형상)으로 성형하고, 복수의 접촉점 (예를 들어, 복수의 소결된 접촉점)에서 매트릭스 물질의 적어도 일부를 (예를 들어, 소결에 의해) 기계적으로 결합시키는 것을 포함할 수 있다.
매트릭스 물질을 일정 형상으로 성형하는 것은 몰드 캐비티를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 말단 캡, 플레이트 또는 플러그가 있거나 없는 단일편 또는 단일편의 집합체일 수 있다. 일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 조립되면 몰드 캐비티를 형성하게 되는 다수의 몰드 캐비티 부품일 수 있다. 일부 실시양태에서, 몰드 캐비티 또는 그의 부품은 컨베이어, 벨트 등의 보조에 의해 집합될 수 있다. 일부 실시양태에서, 몰드 캐비티 부품은 물질 경로를 따라 고정식일 수 있고, 컨베이어, 벨트 등이 통과하는 것을 가능하게 하도록 구성될 수 있으며, 여기서 몰드 캐비티는 원하는 수준의 압축이 매트릭스 물질에 제공되도록 방사상으로 팽창 및 수축할 수 있다.
몰드 캐비티는 원형, 실질적 원형, 난형, 실질적 난형, 다각형 (예컨대, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형 등), 둥근 가장자리를 갖는 다각형 (꽃형 포함), 도넛형 등, 또는 그의 임의의 하이브리드를 포함하나 이에 제한되지는 않는 임의의 단면 형상을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기 다공체는 구멍 또는 채널을 포함하는 단면 형상을 가질 수 있으며, 이는 하나 이상 다이의 사용에 의해, 기계가공에 의해, 적절하게 성형된 몰드 캐비티에 의해, 또는 임의의 다른 적합한 방법 (분해성 물질의 분해)에 의해 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기 다공체는 연기가 필터를 거쳐 소비자에게 가는 것을 가능하게 하도록 담배 홀더 또는 파이프 내에 맞게 적합화된, 담배 홀더 또는 파이프를 위한 특정 형상을 가질 수 있다. 통상적인 흡연 장치 필터와 관련하여 본원에서 유기 다공체의 형상을 논의할 때, 상기 형상은 원통 단면의 직경 또는 원주 (여기서, 원주는 원의 둘레임)의 관점에서 지칭될 수 있다. 그러나, 본 발명의 유기 다공체가 진성 원통형 이외의 형상인 실시양태에서, 용어 "원주"는 원형 단면을 비롯한 임의의 형상의 단면의 둘레를 의미하기 위해 사용되는 것으로 이해되어야 한다.
일반적으로, 몰드 캐비티는 세로 방향 및 세로 방향에 대해 수직인 방사상 방향, 예를 들어 실질적으로 원통 형상을 가질 수 있다. 통상의 기술자라면, 적용가능한 경우에 규정된 세로 및 방사상 방향이 없는 몰드 캐비티, 예를 들어 구체 및 정육면체로 본원에 제시된 실시양태를 전환하는 방법을 이해하여야 한다. 일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 세로 방향을 따라 변화하는 단면 형상, 예를 들어 원추 형상, 정사각형에서 원형으로 전이되는 형상, 또는 나선형을 가질 수 있다. 시트-형상의 몰드 캐비티 (예를 들어, 2개 플레이트 사이의 개구부에 의해 형성됨)을 갖는 일부 실시양태에서, 세로 방향은 기계 방향 또는 매트릭스 물질 유동 방향일 것이다. 일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 원하는 단면 형상, 예를 들어 원통형으로 권취 또는 성형된 종이일 수 있다. 일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 세로 이음매에서 접착된 종이의 원통일 수 있다.
일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 세로축을 가지며, 상기 세로축을 따라 제1 단부로서의 개구부 및 제2 단부를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질은 가공 동안에 몰드 캐비티의 세로축을 따라 통과될 수 있다. 비제한적 예로서, 도 1은 물질 경로(110)을 따라 세로축을 갖는 몰드 캐비티(120)를 나타낸다.
일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 세로축을 가지며, 상기 세로축을 따라 제1 단부 및 제2 단부를 가질 수 있고, 여기서 적어도 하나의 단부는 폐쇄되어 있다. 일부 실시양태에서, 상기 폐쇄된 단부는 개방될 수 있다.
일부 실시양태에서, 개별 몰드 캐비티는 기계적 결합 (예를 들어, 소결 또는 소결된 접촉점의 형성) 전에 매트릭스 물질로 채워질 수 있다. 일부 실시양태에서, 단일 몰드 캐비티는, 기계적 결합 전에 및/또는 그 동안에 매트릭스 물질을 연속적으로 통과시킴으로써 연속적으로 유기 다공체를 제조하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단일 몰드 캐비티는 개별 유기 다공체를 제조하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 단일 몰드 캐비티는 복수의 개별 유기 다공체를 제조하기 위해 재사용 및/또는 연속적으로 재사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 적어도 부분적으로 포장재로 라이닝되고/거나 이형제로 코팅될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 포장재는 개별 포장재, 예를 들어 종이편일 수 있다. 일부 실시양태에서, 포장재는 감을 수 있는 길이의 포장재, 예컨대 50 ft 롤의 종이일 수 있다.
일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 하나 초과의 포장재로 라이닝될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기 다공체를 형성하는 것은 몰드 캐비티(들)를 포장재(들)로 라이닝하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기 다공체를 형성하는 것은 포장재가 효과적으로 몰드 캐비티를 형성하도록 매트릭스 물질을 포장재로 포장하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 포장재는 몰드 캐비티로서 사전성형되거나, 매트릭스 물질의 존재 하에 몰드 캐비티로서 성형되거나, 또는 (예를 들어, 점착제의 보조에 의해) 사전성형된 형상인 매트릭스 물질 주위에 포장될 수 있다. 일부 실시양태에서, 포장재는 몰드 캐비티를 통해 연속적으로 공급될 수 있다. 포장재는 유기 다공체를 일정 형상으로 유지할 수 있고, 몰드 캐비티로부터 다공체를 이형시킬 수 있고, 매트릭스 물질을 몰드 캐비티로 통과시키는 것을 도울 수 있고, 취급 또는 운송 동안에 유기 다공체를 보호할 수 있고, 그의 임의의 조합일 수 있다.
적합한 포장재는 종이 (예를 들어, 목재-기재 종이, 아마 함유 종이, 아마 종이, 기타 천연 또는 합성 섬유로부터 제조된 종이, 기능화된 종이, 특수 마킹 종이, 착색된 종이), 플라스틱 (예를 들어, 플루오르화 중합체, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌, 실리콘), 필름, 코팅된 종이, 코팅된 플라스틱, 코팅된 필름 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 포장재는 흡연 장치 필터에 사용하기에 적합한 종이일 수 있다.
일부 실시양태에서, 포장재는 예를 들어 실질적으로 원통형 구성의 원하는 형상을 유지하는 것을 돕기 위해 그 자체로 부착 (예를 들어, 접착)될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 매트릭스 물질의 기계적 결합은 또한 매트릭스 물질을 포장재에 기계적으로 결합 (또는 소결)시킬 수 있으며, 이는 포장재를 그 자체에 부착시킬 필요를 경감시킬 수 있다.
적합한 이형제는 화학적 이형제 또는 물리적 이형제일 수 있다. 화학적 이형제의 비제한적 예는 오일, 오일-기재 용액 및/또는 현탁액, 비누질 용액 및/또는 현탁액, 몰드 표면에 결합된 코팅 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 물리적 이형제의 비제한적 예는 종이, 플라스틱 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이형 포장재로 지칭될 수 있는 물리적 이형제는 본원에 기재된 바와 같은 포장재와 유사하게 실시될 수 있다.
일단 몰드 캐비티를 사용하여 원하는 단면 형상으로 성형되면, 매트릭스 물질은 복수의 접촉점에서 기계적으로 결합될 수 있다. 기계적 결합은 매트릭스 물질이 몰드 캐비티 내에 있는 동안에 및/또는 그 후에 발생할 수 있다. 기계적 결합은 열 및/또는 압력을 사용하여 접착제 없이 (예를 들어, 소결 접촉점을 형성하여) 달성될 수 있다. 일부 경우에는, 접착제를 임의로 포함할 수 있다.
열은 복사열, 전도열, 대류열 및 그의 임의의 조합일 수 있다. 가열은 몰드 캐비티 내부의 가열된 유체, 몰드 캐비티 외부의 가열된 유체, 스팀, 가열된 불활성 기체, 유기 다공체의 성분 (예를 들어, 나노입자, 유기 입자 등)으로부터의 이차 방사선, 오븐, 가열로, 화염, 전도성 또는 열전 물질, 초음파 등 및 그의 임의의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는 열원을 포함할 수 있다. 비제한적 예로서, 가열은 대류 오븐 또는 가열 블록을 포함할 수 있다. 또 다른 비제한적 예는 마이크로웨이브 에너지 (단일-모드 또는 다중-모드 적용장치)를 사용한 가열을 포함할 수 있다. 또 다른 비제한적 예에서, 가열은 몰드 캐비티 내에 있는 동안에 가열된 공기, 질소 또는 기타 기체를 매트릭스 물질에 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기 입자 및/또는 첨가제의 임의의 원치 않는 산화를 완화하기 위해, 가열된 불활성 기체가 사용될 수 있다. 또 다른 비제한적 예는 몰드 캐비티가 가열되도록 열전 물질로 제조된 몰드 캐비티를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 가열은 상기의 조합, 예를 들어 매트릭스 물질을 마이크로웨이브 오븐으로 통과시키면서 가열된 기체를 매트릭스 물질로 통과시키는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기 입자는 미가공 형태로 있을 수 있다 (예를 들어, 로스팅하지 않음). 일부 실시양태에서, 미가공 유기 입자를 포함하는 매트릭스 물질을 가열하는 것은 유리하게는 미가공 유기 입자를 로스팅할 수 있으며, 이로 인해 유기 입자의 향미 프로파일을 변화시킬 수 있다. 이러한 입자의 예는 커피, 홉, 설탕 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 경우에, 매트릭스 물질은, 본원에 기재된 유기 입자보다 마이크로웨이브를 더 효율적으로 흡수하는 마이크로웨이브 증강 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이와 같이, 마이크로웨이브 증강 첨가제는, 단축된 시간으로 승온에서 고처리량 방법에 의한 것을 포함하는 유기 다공체의 제조를 가능하게 할 수 있고, 이는 결국 향미 저하를 완화시킬 수 있다. 적합한 마이크로웨이브 증강 첨가제는 마이크로웨이브 반응성 중합체, 탄소 입자 (예를 들어, 카본 블랙), 풀러렌, 탄소 나노튜브, 금속 나노입자, 물 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 흡착이 흡연자에게 전달되는 향미를 감소시킬 수 있기 때문에 마이크로웨이브 증강 첨가제는 바람직하게는 향미제를 흡착하지 않을 수 있다 (또는 실질적으로 흡착하지 않을 수 있다).
일부 실시양태에서, 마이크로웨이브 증강 첨가제는 약 1%, 2% 또는 3%의 하한치로부터 약 10%, 8% 또는 5%의 상한치까지의 범위의 양으로 유기 다공체에 포함될 수 있으며, 여기서 상기 양은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 마이크로웨이브 증강 첨가제의 양은 상기 범위 밖에 있으면서 본 발명의 범주 내에 있을 수 있는 한편, 마이크로웨이브 증강 첨가제의 양은 바람직하게는, 더 많은 양의 유기 입자를 위해 요구되고 고려되는 것보다 더 큰 부피를 차지하도록 더 줄일 수 있다.
일부 경우에, 열은 산소-희박 분위기에서 가해질 수 있으며, 이는 유기 입자의 산화를 완화하고, 유기 입자가 바람직하지 않은 부산물을 최소로 하면서 바람직한 수준의 향미제를 유지하는 것을 가능하게 할 수 있다. 산소-희박 분위기의 예는 아르곤, 질소, 이산화탄소, 감소된 기압 (예를 들어, 몰드 캐비티에 부분 진공 흡인함) 등, 및 그의 임의의 조합 (예를 들어, 아르곤으로 퍼징한 후 부분 진공 흡인함)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 열은 약 14 inHg, 15 inHg 또는 20 inHg의 하한치로부터 약 30 inHg, 25 inHg 또는 20 inHg의 상한치의 감소된 기압 범위에서 가해질 수 있으며, 여기서 감소된 기압은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
일부 경우에, 열은 (임의로 적절한 산소-희박 분위기에서) 상승된 기압 (즉, 대기압보다 높은 기압)에서 가해질 수 있으며, 이는 유리하게는 유기 입자로부터 에센셜 오일의 휘발을 완화시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 열은 그들 사이의 임의의 하위세트를 비롯하여 대기압 내지 약 2 atm의 상승된 기압 범위에서 가해질 수 있다. 통상의 기술자라면, 이러한 범위 밖에 있는 기압이 본 개시내용의 취지 내에서 사용될 수 있고, 추가의 안전성 고찰을 고려할 필요가 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
일부 경우에, 향미 보존은 예열하는 것, 마이크로웨이브 증강 첨가제를 포함하는 매트릭스 물질과 함께 마이크로웨이브에 의해 가열하는 것, 산소-희박 분위기에서 가열하는 것, 상승된 기압에서 가열하는 것 등 중 적어도 2개의 조합에 의해 최대화될 수 있다.
유기 다공체의 성분 (예를 들어, 나노입자, 유기 입자 등)으로부터의 이차 방사선은, 일부 실시양태에서, 전자기 방사선, 예를 들어, 감마선, X선, UV 광, 가시 광, IR 광, 마이크로웨이브, 라디오파 및/또는 장라디오파로 성분을 조사함으로써 달성될 수 있다. 비제한적 예로서, 매트릭스 물질은 고주파 파장으로 조사할 때 열을 방출하는 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다. 또 다른 비제한적 예에서, 매트릭스 물질은 마이크로웨이브 조사를 열로 전환시킬 수 있는 유기 입자, 예컨대 탄소 입자를 포함할 수 있으며, 열은 결합제 입자를 함께 기계적으로 결합시키거나 기계적으로 결합시키는 것을 돕는다. 일부 실시양태에서, 전자기 방사선은 선택된 성분과 적절하게 상호작용하도록 주파수 및 전력 수준에 의해 조율될 수 있다. 예를 들어, 활성탄은, 목표 가열 속도에 부합하도록 선택된 고정되거나 조정가능한 전력 설정으로 약 900 MHz 내지 약 2500 MHz 범위의 주파수에서의 마이크로웨이브와 함께 사용될 수 있다.
본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 상이한 파장의 전자기 방사선이 상이한 깊이까지 물질에 침투한다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 일차 또는 이차 방사선법을 사용할 경우에는, 몰드 캐비티의 물질, 구성 및 조성, 매트릭스 물질 조성, 전자기 방사선을 열로 전환시키는 구성요소, 전자기 방사선의 파장, 전자기 방사선의 강도, 조사 방법, 및 이차 방사선, 예를 들어 열의 원하는 양을 고려해야 한다.
기계적 결합 (예를 들어, 소결 접촉점의 형성)이 발생하는 것을 유발하는 가열 (본원에 기재된 임의의 방법, 예컨대 대류 오븐 또는 전자기 방사선에 대한 노출에 의한 것 포함) 및/또는 압력 인가를 위한 체류 시간은 약 100분의 1초, 10분의 1초, 1초, 5초, 30초 또는 1분의 하한치로부터 약 30분, 15분, 5분, 1분 또는 1초의 상한치까지의 범위의 시간 길이 동안일 수 있으며, 여기서 체류 시간은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 더 빠른 가열 방법, 예를 들어 마이크로웨이브와 같은 전자기 방사선에 대한 노출을 이용하는 연속 과정의 경우, 예를 들어 약 10초 이하, 또는 보다 바람직하게는 약 1초 이하의 짧은 체류 시간이 바람직할 수 있다는 것을 유념해야 한다. 또한, 대류 가열과 같은 과정을 이용하는 가공 방법은 분 단위의 시간 규모로 더 긴 체류 시간을 제공할 수 있으며, 이는 30분을 초과하는 체류 시간을 포함할 수 있다. 통상의 기술자라면, 주어진 매트릭스 물질에 대해 적절한 온도 및 가열 프로파일이 선택될 수 있는 한, 더 긴 시간, 예를 들어 수초 내지 수분 내지 수시간 또는 그 초과를 적용가능할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본원에 사용된 바와 같이, 기계적 결합을 가능하게 하기에 충분한 온도 및/또는 압력에 이르지 않는 예열 또는 전처리 방법 및/또는 단계는, 체류 시간의 일부로 간주되지 않는다는 것을 유념해야 한다.
일부 실시양태에서, 기계적 결합을 촉진하기 위한 가열은 매트릭스 물질의 성분의 연화 온도에 이를 수 있다. 본원에 사용된 용어 "연화 온도"는 그 초과에서는 물질이 유연화되며, 전형적으로 물질의 융점 미만인 온도를 지칭한다.
일부 실시양태에서, 기계적 결합은 약 90℃, 100℃, 110℃, 120℃, 130℃ 또는 140℃의 하한치로부터 약 300℃, 275℃, 250℃, 225℃, 200℃, 175℃ 또는 150℃의 상한치까지의 범위의 온도에서 달성될 수 있으며, 여기서 온도는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 일 실시양태에서, 가열은 물질을 단일 온도에 적용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 또 다른 실시양태에서는, 온도 프로파일은 시간에 따라 달라질 수 있다. 비제한적 예로서, 대류 오븐이 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 가열은 매트릭스 물질 내에서 국소화될 수 있다. 비제한적 예로서, 나노입자로부터의 이차 방사선은 나노입자에 근접한 매트릭스 물질만을 가열할 수 있다.
일부 실시양태에서, 매트릭스 물질은 몰드 캐비티에 진입하기 전에 예열될 수 있다. 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질은 매트릭스 물질의 성분의 연화 온도 미만인 온도로 예열될 수 있다. 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질은 매트릭스 물질의 성분의 연화 온도보다 약 10%, 약 5% 또는 약 1% 낮은 온도로 예열될 수 있다. 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질은 매트릭스 물질의 성분의 연화 온도보다 약 10℃, 약 5℃ 또는 약 1℃ 낮은 온도로 예열될 수 있다. 예열은 기계적 결합을 달성하기 위한 상기 열원으로서 열거된 것들을 포함하나 이에 제한되지는 않는 열원을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 매트릭스 물질을 결합시키는 것은 유기 다공체 또는 유기 다공체 연장체를 수득할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "유기 다공체 연장체"는 연속 유기 다공체 (즉, 종료되지 않는 것은 아니나, 유기 다공체와 비교하여 다소 길며, 연속으로 제조될 수 있는 유기 다공체)를 지칭한다. 비제한적 예로서, 유기 다공체 연장체는 가열된 몰드 캐비티를 통해 매트릭스 물질을 연속적으로 통과시킴으로써 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 결합제 입자는 기계적 결합 과정 동안에 그의 원래의 물리적 형상을 유지 (또는 그의 원래의 형상을 실질적으로, 예를 들어 원래로부터 10% 이하의 형상 변형 (예를 들어, 수축)으로 유지)할 수 있으며, 즉 결합제 입자는 매트릭스 물질 중에서, 및 유기 다공체 (또는 연장체) 중에서 실질적으로 동일한 형상일 수 있다. 단순성 및 판독성을 위해, 달리 명시되지 않는 한, 용어 "유기 다공체"는 유기 다공체 섹션, 유기 다공체 및 유기 다공체 연장체 (포장되거나 그렇지 않은 것)를 포괄한다.
일부 실시양태에서, 유기 다공체 연장체를 절단하여 유기 다공체를 수득할 수 있다. 절단은 커터를 사용하여 달성될 수 있다. 적합한 커터는 블레이드, 핫 블레이드, 카바이드 블레이드, 스텔라이트 블레이드, 세라믹 블레이드, 경화된 스틸 블레이드, 다이아몬드 블레이드, 평활 블레이드, 톱니형 블레이드, 레이저, 가압 유체, 액체 랜스, 기체 랜스, 길로틴 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 고속 가공을 동반한 일부 실시양태에서, 절단 블레이드 또는 유사 장치는 세로축에 대해 수직인 단부를 갖는 유기 다공체를 수득하도록 하는 가공 속도에 부합하는 각도로 위치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 커터는 유기 다공체 연장체의 세로축을 따라 유기 다공체 연장체에 대한 위치를 변화시킬 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기 다공체 및/또는 유기 다공체 연장체는 압출될 수 있다. 일부 실시양태에서, 압출은 다이를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 다이는 유기 다공체 및/또는 유기 다공체 연장체를 압출할 수 있는 다수의 구멍을 가질 수 있다.
일부 실시양태는 유기 다공체 및/또는 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단하여 유기 다공체 섹션을 수득하는 것을 포함할 수 있다. 절단은, 유기 다공체 연장체를 유기 다공체로 절단하는 것과 관련하여 상기 기재된 것을 포함하나 이에 제한되지는 않는 임의의 공지된 장치를 사용하여 임의의 공지된 방법에 의해 달성될 수 있다.
유기 다공체 또는 그의 섹션의 길이는 약 2 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 또는 30 mm의 하한치로부터 약 150 mm, 100 mm, 50 mm, 25 mm, 15 mm, 또는 10 mm의 상한치까지의 범위일 수 있으며, 여기서 길이는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
유기 다공체의 원주는 약 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm, 20 mm, 21 mm, 22 mm, 23 mm, 24 mm, 25 mm, 또는 26 mm의 하한치로부터 약 60 mm, 50 mm, 40 mm, 30 mm, 20 mm, 29 mm, 28 mm, 27 mm, 26 mm, 25 mm, 24 mm, 23 mm, 22 mm, 21 mm, 20 mm, 19 mm, 18 mm, 17 mm, 또는 16 mm의 상한치까지의 범위일 수 있으며, 여기서 원주는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
통상의 기술자라면, 흡연 물품 이외의 여과 장치를 위해 구성된 유기 다공체에 대한 치수 요건을 알 것이다. 비제한적 예로서, 동심 유체 필터에 사용하기 위해 구성된 유기 다공체는 약 250 mm 이상의 외부 직경을 갖는 중공 원통일 수 있다. 또 다른 비제한적 예로서, 공기 필터에서 시트로 사용하기 위해 구성된 유기 다공체는 비교적 얇은 두께 (예를 들어, 약 5 mm 내지 약 50 mm)와 수십 센티미터의 길이 및 폭을 가질 수 있다.
일부 실시양태는 매트릭스 물질이 기계적으로 결합된 후에, 예를 들어 몰드 캐비티로부터 제거되거나 또는 압출 다이에서 배출된 후에, 유기 다공체를 포장재로 포장하는 것을 포함할 수 있다. 적합한 포장재는 상기 개시된 것들을 포함한다.
일부 실시양태는 유기 다공체를 냉각시키는 것을 포함할 수 있다. 냉각은 능동 또는 수동일 수 있으며, 즉 냉각은 보조될 수 있거나 또는 자연적으로 일어날 수 있다. 능동 냉각은 유체를 몰드 캐비티 및/또는 유기 다공체 상에 및/또는 이를 거쳐 통과시키는 것; 예를 들어 냉장된 구성요소에 통과시켜, 몰드 캐비티 또는 유기 다공체 주위의 국소 환경의 온도를 감소시키는 것; 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 능동 냉각은 냉각 코일, 유체 제트, 열전 물질 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는 구성요소를 포함할 수 있다. 냉각 속도는 무작위일 수 있거나 또는 제어될 수 있다.
일부 실시양태는 유기 다공체를 또 다른 위치로 수송하는 것을 포함할 수 있다. 적합한 수송 형태는 반송, 운반, 권취, 푸싱, 운송, 로봇 이동 등 및 그의 임의의 조합이 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 유기 다공체를 제조할 수 있는 복수의 장치 및/또는 시스템을 이해하여야 한다. 비제한적 예로서, 도 1-11은 유기 다공체를 제조할 수 있는 복수의 장치 및/또는 시스템을 도시한다.
시스템이 사용되는 경우, 시스템의 구성요소를 함유하는 장치를 갖는 것 및 그 반대의 경우도 본 개시내용의 범주 내에 있다는 것을 유념해야 한다.
이해의 용이성을 위해, 용어 "물질 경로"는 본원에서 매트릭스 물질 및/또는 유기 다공체가 시스템 및/또는 장치 중에서 이동하게 되는 경로를 식별하는 데에 사용된다. 일부 실시양태에서, 물질 경로는 연속일 수 있다. 일부 실시양태에서, 물질 경로는 불연속일 수 있다. 비제한적 예로서, 복수의 독립적인 몰드 캐비티를 사용하는 배치 가공용 시스템은 불연속 물질 경로를 갖는 것으로 간주될 수 있다.
이제 도 1a-b를 참조하면, 시스템(100)은 매트릭스 물질 (도시되지 않음)을 물질 경로(110)에 공급하도록 물질 경로(110)에 작동가능하게 연결된 호퍼(122)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템(100)은 종이(130)를 물질 경로(110)에 공급하여 몰드 캐비티(120)와 매트릭스 물질 사이에 매트릭스 물질을 실질적으로 둘러싸는 포장재가 형성되도록, 물질 경로(110)에 작동가능하게 연결된 종이 공급기(132)를 포함할 수 있다. 가열 소자(124)는 몰드 캐비티(120) 내에 있는 동안에 매트릭스 물질과 열적으로 연통한다. 가열 소자(124)는 매트릭스 물질을 복수의 지점에서 기계적으로 결합시켜서, 포장된 유기 다공체 연장체 (도시되지 않음)가 수득되도록 유도할 수 있다. 포장된 유기 다공체 연장체가 몰드 캐비티(120)로부터 나와 적합하게 냉각된 후에는, 커터(126)가 포장된 유기 다공체 연장체를 방사상으로, 즉 세로 축에 대해 수직으로 절단하여, 이로써 포장된 유기 다공체 및/또는 포장된 유기 다공체 섹션이 수득된다.
도 1a-b는 시스템(100)이 임의의 각도로 있을 수 있음을 나타내고 있다. 본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 시스템(100) 또는 그의 임의의 구성요소가 위치하는 각도를 조정할 때의 구성 고려사항을 이해하여야 한다. 비제한적 예로서, 도 1b는 호퍼(122) (및 임의의 상응하는 매트릭스 공급 장치)의 유출구가 몰드 캐비티(120) 내에 있도록 호퍼(122)가 구성될 수 있음을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 수직 및 수평이거나 그들 사이인 각도로 있을 수 있다.
일부 실시양태에서, 매트릭스 물질을 물질 경로에 공급하는 것은 수동 공급, 용적식 공급기, 질량 유동 공급기, 중력식 공급기, 가압 용기 (예를 들어, 가압 호퍼 또는 가압 탱크), 오거(auger) 또는 스크류, 슈트(chute), 슬라이드, 컨베이어, 튜브, 도관, 채널 등 및 그의 임의의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는 임의의 적합한 공급기 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 물질 경로는 가니쳐(garniture), 압축 몰드, 유통 압축 몰드, 램 프레스(ram press), 피스톤, 진탕기, 압출기, 이중 스크류 압출기, 고체 상태 압출기 등 및 그의 임의의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는 호퍼와 몰드 캐비티 사이의 기계적 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 공급은 강제 공급, 제어 속도 공급, 용적식 공급, 질량 유동 공급, 중력식 공급, 진공-보조 공급, 유동화 분말 공급, 공압 조밀 상 공급 (예를 들어, 슬러그 유동, 듄(dune) 또는 불규칙 듄 유동, 전단층 또는 리플(ripple) 유동 및 압출 유동을 통함), 공압 희박 상 공급 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시양태에서는, 공압 조밀 상 공급을 포함하여 매트릭스 물질을 물질 경로에 공급하는 것은 유리하게는 고처리량 가공을 가능하게 할 수 있다. 공압 조밀 상 공급은 큰 직경의 유출구를 사용하여 높은 유량으로 수행되어 왔으나, 예상외로 본원에서는 작은 직경을 사용하여도 고속에서 효과적인 것으로 나타났다. 예를 들어 놀랍게도, 공압 조밀 상 공급의 사용은 작은 직경 (예를 들어, 약 5mm 내지 약 25mm 및 약 5mm 내지 약 10mm)에서 고처리량 (예를 들어, 약 6.1mm 배관 유출구 (본원에 추가로 기재됨)의 경우 약 575 kg/시간 또는 약 500 m/분)을 갖는 것으로 나타났다. 비교하자면, 중력 공급은 통상적으로 유사한 직경에서 약 10 m/분 미만을 제공하며, 공압 조밀 상 공급은 50mm 이상 크기인 유출구를 사용하여 유사한 속도로 수행될 수 있다. 매트릭스 물질, 특히 과립형 또는 미립자형 매트릭스 물질에 있어서의 작은 직경과 고처리량의 조합은 예상된 바 없었다. 통상의 기술자라면, 몰드 캐비티를 수용하기 위한 공압 조밀 상 공급 장치의 유출구의 적절한 크기 및 형상을 알 것이다. 비제한적 예로서, 유출구는 몰드 캐비티와 형상이 유사하지만, 몰드 캐비티보다 더 작고, 몰드 캐비티 내부로 연장될 수 있다. 또 다른 예에서, 유출구는 시트 유기 다공체용 (예를 들어, 긴 직사각형-형상의 유출구) 또는 중공 원통 유기 다공체용 (예를 들어, 도넛-형상의 유출구)의 몰드 캐비티를 수용하도록 형상화될 수 있다.
또한, 공압 조밀 상 공급 과정은 유리하게는, 결합제 및 유기 입자의 크기 및/또는 형상이 상이한 경우에 특히 문제가 될 수 있는 입자 이동 및 분리를 완화할 수 있다. 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 가압 호퍼에서 인가되는 공기 압력은 매트릭스 물질의 플러그 유동을 생성시키며, 이는 미립자 분리를 최소화하고, 결과적으로 공급기의 유출구에서 더 균질하고 일관된 매트릭스 물질 조성을 제공하는 것으로 여겨진다. 일부 실시양태에서, 가압 호퍼는 질량 유동을 위해 설계될 수 있다. 질량 유동 조건은 특히 가압 호퍼 내부 벽체의 기울기, 벽체의 재료 및 매트릭스 물질의 조성에 따라 달라질 수 있다.
일부 실시양태에서, 물질 경로로의 매트릭스 물질의 공급 속도는 약 1 m/분, 10 m/분, 25 m/분, 100 m/분 또는 150 m/분의 하한치로부터 약 800 m/분, 600 m/분, 500 m/분, 400 m/분, 300 m/분, 200 m/분 또는 150 m/분의 상한치까지의 범위일 수 있고 여기서 공급 속도는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 일부 실시양태에서, 물질 경로로의 매트릭스 물질의 공급 속도는 약 1 m/분, 10 m/분, 25 m/분, 100 m/분, 또는 150 m/분의 하한치로부터 약 800 m/분, 600 m/분, 500 m/분, 400 m/분, 300 m/분, 200 m/분, 또는 150 m/분의 상한치까지의 범위이고, 조합하여 몰드 캐비티는 직경이 약 0.5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 또는 6 mm의 하한치로부터 약 10 mm, 9, mm, 8 mm, 7 mm, 또는 6 mm의 상한치까지의 범위일 수 있고, 여기에서 각각의 공급 속도 및 몰드 캐비티 직경은 독립적으로 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 통상의 기술자라면, 달성가능한 직경 (또는 형상)과 공급 속도의 조합이, 특히 매트릭스 물질 중 입자의 크기 및 형상, 매트릭스 물질 중 다른 성분 (예를 들어, 첨가제), 매트릭스 물질 투과도 및 탈기 상수, 전달되는 거리 (예를 들어, 배관의 길이, 본원에 추가로 기재됨), 전달 시스템 구성 등 및 그의 임의의 조합에 따라 달라질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
일부 실시양태에서, 공압 유동은 약 15 이상의 고체 대 유체 비를 특징으로 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 공압 유동은 약 15, 20, 30, 40 또는 50의 하한치로부터 약 500, 400, 300, 200, 150, 130, 100 또는 70의 상한치까지의 범위인 고체 대 유체 비를 특징으로 할 수 있으며, 여기서 고체 대 유체 비는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 고체 대 유체 비는 특히 공압 조밀 상 공급의 유형에 따라 달라질 수 있으며, 여기서 압출 조밀 상 공급이 통상적으로 더 높은 값에서 이루어진다.
일부 실시양태에서, 공압 조밀 상 공급은 약 1 psig, 2 psig, 5 psig, 10 psig 또는 25 psig의 하한치로부터 약 150 psig, 125 psig, 100 psig, 50 psig 또는 25 psig까지의 공기 압력을 적용하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 공기 압력은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 공기 압력은 복수의 가스, 예를 들어 불활성 가스 (예를 들어, 질소, 아르곤, 헬륨 등), 산소화된 가스, 가열된 가스, 건조 가스 (즉, 수분 약 6ppm 미만) 등 및 그의 임의의 조합 (예를 들어, 가열되고 건조된 불활성 가스, 예컨대 질소 또는 아르곤)을 사용하여 적용될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 공압 조밀 상 공급을 포함하는 시스템의 예는 본원에 포함되어 있다.
상기 기재한 바와 같이, 본원에 기재된 유기 입자의 일부는 응집하는 경향이 있다. 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 공급하는 것은 유기 입자가 응집되는 경향을 감소시키기 위해 제어된 환경 (예를 들어, 낮은 상대 습도) 및/또는 감소된 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 응집체를 파괴하고 응집체의 형성을 완화하는 공급 방법, 예를 들어, 전단 혼합, 오거 혼합 등이 이용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 공급은 미리 결정된 간격으로의 스페이서 물질의 삽입을 가능하게 하도록 연동될 수 있다. 적합한 스페이서 물질은 첨가제, 고체 장벽 (예를 들어, 몰드 캐비티 부품), 다공성 장벽 (예를 들어, 종이 및 이형 포장재), 필터, 캐비티 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 공급은 진탕 및/또는 진동을 포함할 수 있다. 본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 적절한 진탕 및/또는 진동의 정도를 알 것이며, 예를 들어 큰 결합제 입자 및 작은 유기 입자를 포함하는 균질하게 분포된 매트릭스 물질은 진동에 의해 부정적인 영향을 받을 수 있고, 즉 균질성이 적어도 부분적으로 상실될 수 있다. 또한, 통상의 기술자라면, 생성되는 유기 다공체의 최종 특성에 대한 공급 파라미터 및/또는 공급기의 효과, 예를 들어 적어도 공극 부피 (하기에 추가로 논의됨), 캡슐화 압력 강하 (하기에 추가로 논의됨) 및 조성 균질성에 대한 효과를 알 것이다.
일부 실시양태에서, 매트릭스 물질 또는 그의 성분은 물질 경로에 도입되기 전에 및/또는 물질 경로를 따르는 동안에 건조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 건조는 매트릭스 물질 또는 그의 성분을 가열하는 것, 매트릭스 물질 또는 그의 성분상으로 건조 가스를 송풍하는 것, 및 그의 임의의 조합으로 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질은 약 10 중량% 이하, 약 5 중량% 이하, 또는 더욱 바람직하게는 약 2 중량% 이하, 및 일부 실시양태에서 0.01 중량%만큼 낮은 수분 함량을 가질 수 있다. 수분 함량은 냉동 건조 또는 건조 후 중량 손실을 포함하는 공지의 방법에 의해 분석될 수 있다.
이제 도 2a-b를 참조하면, 시스템(200)은 매트릭스 물질을 물질 경로(210)에 공급하도록 물질 경로(210)에 작동가능하게 연결된 호퍼(222)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템(200)은 종이(230)를 물질 경로(210)에 공급하여 몰드 캐비티(220)와 매트릭스 물질 사이에 매트릭스 물질을 실질적으로 둘러싸는 포장재가 형성되도록, 물질 경로(210)에 작동가능하게 연결된 종이 공급기(232)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템(200)은 이형 포장재(234)를 물질 경로(210)에 공급하여 종이(230)와 몰드 캐비티(220) 사이에 포장재가 형성되도록 물질 경로(210)에 작동가능하게 연결된 이형 공급기(236)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이형 공급기(236)는 이형 포장재(234)를 연속적으로 순환시키는 컨베이어(238)로서 구성될 수 있다. 가열 소자(224)는 몰드 캐비티(220) 내에 있는 동안에 매트릭스 물질과 열적으로 연통한다. 가열 소자(224)는 매트릭스 물질을 복수의 지점에서 기계적으로 결합시켜서, 포장된 유기 다공체 연장체가 수득되도록 유도할 수 있다. 포장된 유기 다공체 연장체가 몰드 캐비티(220)로부터 나와 적합하게 냉각된 후에, 커터(226)가 포장된 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단하여, 이로써 포장된 유기 다공체 및/또는 포장된 유기 다공체 섹션이 수득된다. 이형 포장재(234)가 컨베이어(238)로서 구성되지 않은 실시양태에서, 이형 포장재(234)는 절단 전에 포장된 유기 다공체 연장체로부터, 또는 절단 후에 포장된 유기 다공체 및/또는 포장된 유기 다공체 섹션으로부터 제거될 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 시스템(300)은 매트릭스 물질의 성분을 호퍼(322)에 공급하는 성분 호퍼(322a 및 322b)를 포함할 수 있다. 매트릭스 물질은 믹서(328) 및 예열기(344)를 사용하여 호퍼(322) 내에서 혼합 및 예열될 수 있다. 호퍼(322)는 매트릭스 물질을 물질 경로(310)에 공급하도록 물질 경로(310)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 시스템(300)은 또한 종이(330)를 물질 경로(310)에 공급하여 몰드 캐비티(320)와 매트릭스 물질 사이에 매트릭스 물질을 실질적으로 둘러싸는 포장재가 형성되도록 물질 경로(310)에 작동가능하게 연결된 종이 공급기(332)를 포함할 수 있다. 몰드 캐비티(320)는 유체 연결부(346)를 포함할 수 있으며, 이를 통해서 가열된 유체 (액체 또는 가스)가 물질 경로(310)로 통과하고, 매트릭스 물질을 복수의 지점에서 기계적으로 결합시켜서, 포장된 유기 다공체 연장체를 수득할 수 있다. 유체 연결부(346)가 몰드 캐비티(320)를 따라 임의의 위치에 배치될 수 있고, 1개를 초과하는 유체 연결부(346)가 몰드 캐비티(320)를 따라 배치될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 포장된 유기 다공체 연장체가 몰드 캐비티(320)로부터 나와 적합하게 냉각된 후에는, 커터(326)가 포장된 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단하여, 이로써 포장된 유기 다공체 및/또는 포장된 유기 다공체 섹션이 수득된다.
본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 호퍼(322) 이전에 개별 공급 성분에 대해, 및/또는 호퍼(322) 이후에 혼합된 성분에 대해 예열이 이루어질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.
적합한 믹서는 리본 블렌더, 패들 블렌더, 플로우(plow) 블렌더, 이중 원추 블렌더, 이중 쉘 블렌더, 플래너터리 블렌더, 유동화 블렌더, 고강도 블렌더, 회전 드럼, 블렌딩 스크류, 회전 믹서 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시양태에서, 성분 호퍼는 매트릭스 물질의 개별 성분을 수용하며, 예를 들어 2개의 성분 호퍼에서 1개는 결합제 입자를 수용하고, 다른 1개는 유기 입자를 수용한다. 일부 실시양태에서, 성분 호퍼는 매트릭스 물질의 성분의 혼합물을 수용하며, 예를 들어 2개의 성분 호퍼에서 1개는 결합제 입자와 유기 입자의 혼합물을 수용하고, 다른 1개는 비타민과 같은 첨가제를 수용한다. 일부 실시양태에서, 성분 호퍼 내의 성분은 고체, 액체, 가스 또는 그의 조합일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상이한 성분 호퍼의 성분은, 매트릭스 물질을 위한 원하는 블렌드가 달성되도록 상이한 속도로 호퍼에 첨가될 수 있다. 비제한적 예로서, 3개의 성분 호퍼가 유기 입자, 결합제 입자, 및 액체 형태의 염료 또는 안료 (하기에 추가로 기재된 첨가제)를 개별적으로 수용할 수 있다. 결합제 입자는 유기 입자의 2배의 속도로 호퍼에 첨가될 수 있고, 염료 및 안료는 유기 입자 및 결합제 입자 둘 다 상에 적어도 부분적인 코팅이 형성되도록 분무될 수 있다.
일부 실시양태에서, 몰드 캐비티에 대한 유체 연결부는 유체를 몰드 캐비티에 전달하고/거나, 유체를 몰드 캐비티로 통과시키고/거나, 몰드 캐비티 상에 흡인하기 위한 것일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "흡인"은 경계를 가로질러, 및/또는 경로를 따라 음의 압력 강하를 생성시키는 것, 예를 들어 흡입을 지칭한다. 몰드 캐비티로 및/또는 그를 통해 가열된 유체를 통과시키는 것은 내부 매트릭스 물질의 기계적 결합을 도울 수 있다. 포장재가 내부에 배치된 몰드 캐비티를 흡인하는 것은, 예를 들어 주름을 더 적게 하면서 몰드 캐비티를 균일하게 라이닝하는 것을 도울 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 시스템(400)은 매트릭스 물질을 물질 경로(410)에 공급하도록 물질 경로(410)에 작동가능하게 연결된 호퍼(422)를 포함할 수 있다. 호퍼(422)는 호퍼(422)의 유출구 또는 해당 유출구로부터의 연장부가 몰드 캐비티(420) 내에 있도록 물질 경로(410)를 따라 구성될 수 있다. 이는 유리하게는 매트릭스 물질의 충전 및 그에 따른 생성된 유기 다공체의 공극 부피를 제어하는 속도로, 매트릭스 물질을 몰드 캐비티(420)에 공급하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이러한 비제한적 예에서, 몰드 캐비티(420)는 열전 물질을 포함하며, 그에 따라 전력 연결부(448)를 포함한다. 시스템(400)은 또한 이형 포장재(434)를 물질 경로(410)에 공급하여 몰드 캐비티(420)와 매트릭스 물질 사이에 매트릭스 물질을 실질적으로 둘러싸는 포장재가 형성되도록, 물질 경로(410)에 작동가능하게 연결된 이형 공급기(436)를 포함할 수 있다. 몰드 캐비티(420)가 열을 제공하여 매트릭스 물질을 복수의 지점에서 기계적으로 결합시켜서, 이로써 포장된 유기 다공체 연장체를 수득할 수 있도록, 몰드 캐비티(420)는 열전 물질로 제조될 수 있다. 몰드 캐비티(420) 이후에 물질 경로(410)를 따라, 롤러(440)는 몰드 캐비티(420)를 통한 포장된 유기 다공체 연장체의 이동을 작동가능하게 보조할 수 있다. 포장된 유기 다공체 연장체가 몰드 캐비티(420)로부터 나와 적합하게 냉각된 후에, 커터(426)가 포장된 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단하여, 포장된 유기 다공체 및/또는 포장된 유기 다공체 섹션이 수득된다. 절단 후에, 유기 다공체는, 예를 들어 포장 또는 추가의 가공을 위해, 유기 다공체 컨베이어(462) 상에서 물질 경로(410)를 계속 따른다. 이형 포장재(434)는 절단 전에 포장된 유기 다공체 연장체로부터, 또는 절단 후에 포장된 유기 다공체 및/또는 포장된 유기 다공체 섹션으로부터 제거될 수 있다.
적합한 롤러 및/또는 롤러 대체물은 코그(cog), 코그휠, 휠, 벨트, 기어 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 추가로 롤러 등은 편평형, 톱니형, 사면형 및/또는 톱날형일 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 시스템(500)은 매트릭스 물질을 물질 경로(510)에 공급하도록 물질 경로(510)에 작동가능하게 연결된 호퍼(522)를 포함할 수 있다. 가열 소자(524)는 몰드 캐비티(520) 내에 있는 동안에 매트릭스 물질과 열적으로 연통한다. 가열 소자(524)는 매트릭스 물질을 복수의 지점에서 기계적으로 결합시켜서, 유기 다공체 연장체가 수득되도록 유도할 수 있다. 유기 다공체 연장체가 몰드 캐비티(520)로부터 나온 후에는, 원하는 단면 형상으로 유기 다공체 연장체를 압출하기 위해, 다이(542)가 사용될 수 있다. 다이(542)는 복수의 다이(542') (예를 들어, 복수의 다이 또는 단일 다이 내의 복수의 구멍)을 포함할 수 있으며, 이를 통해서 유기 다공체 연장체가 압출될 수 있다. 유기 다공체 연장체가 다이(542)를 통해서 압출되고 적합하게 냉각된 후에는, 커터(526)가 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단함으로써 유기 다공체 및/또는 유기 다공체 섹션이 수득된다.
이제 도 6a를 참조하면, 시스템(600)은 종이(630)를 물질 경로(610)에 공급하도록 물질 경로(610)에 작동가능하게 연결된 종이 공급기(632)를 포함할 수 있다. 호퍼(622) (또는 다른 매트릭스 물질 전달 장치, 예컨대 오거)는 매트릭스 물질을 종이(630) 상에 위치시키도록 물질 경로(610)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 종이(630)는 원하는 단면 형상을 제공하는 관통형 몰드 캐비티(620) (또는 때로는 담배 필터 형성 장치와 관련하여 가니쳐 장치로 지칭되는 압축 몰드)로 인하여, 적어도 부분적으로 매트릭스 물질 주위에 권취될 수 있다 (또는 임의로 일부 실시양태에서는, 원하는 단면의 성형이 개시되거나 완료된 후에 매트릭스 물질이 종이(630)와 합해질 수 있음). 일부 실시양태에서는, 종이 이음매는 접착될 수 있다. 가열 소자(624) (또는 대안적으로 전자기선 공급원 예를 들어, 마이크로웨이브 공급원, 대류 오븐, 가열 블록 등 또는 그의 하이브리드)는 몰드 캐비티(620) 내에 있는 동안에 및/또는 그 후에 매트릭스 물질과 열적으로 연통한다. 가열 소자(624)는 매트릭스 물질을 복수의 지점에서 기계적으로 결합시켜서, 포장된 유기 다공체 연장체가 수득되도록 유도할 수 있다. 포장된 유기 다공체 연장체가 몰드 캐비티(620)로부터 나와 적합하게 냉각된 후에, 커터(626)가 포장된 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단하여, 포장된 유기 다공체 및/또는 포장된 유기 다공체 섹션이 수득된다. 시스템(600)을 통한 이동은 컨베이어(658)에 의해 보조되고, 몰드 캐비티(620)는 고정식일 수 있다. 나타내지는 않았지만, 유사한 실시양태는, 절단 전에 유기 다공체 연장체로부터 포장이 풀려 유기 다공체 및/또는 유기 다공체 섹션이 수득되는 순환형 컨베이어의 일부로서의 종이(630)를 포함할 수 있다는 것을 유념해야 한다.
이제 도 6b를 참조하면, 시스템(600')은 종이(630')를 물질 경로(610')에 공급하도록 물질 경로(610')에 작동가능하게 연결된 종이 공급기(632')를 포함할 수 있다. 호퍼(622') (또는 다른 매트릭스 물질 전달 장치, 예를 들어 오거)는 매트릭스 물질을 종이(630') 상에 위치시키도록 물질 경로(610')에 작동가능하게 연결될 수 있다. 종이(630')는 원하는 단면 형상을 제공하는 몰드 캐비티(620') (예를 들어, 때로는 담배 필터 형성 장치와 관련하여 가니쳐 장치로 지칭되는 압축 몰드)를 통과하는 것으로 인하여, 적어도 부분적으로 매트릭스 물질 주위에 권취될 수 있다 (또는 임의로 일부 실시양태에서는, 원하는 단면의 성형이 개시되거나 완료된 후에 매트릭스 물질이 종이(630')와 합해질 수 있음). 일부 실시양태에서는, 종이 이음매는 접착될 수 있다.
시스템(600')은 1개를 초과하는 가열 소자(624')를 포함할 수 있다. 제1 가열 소자(624a')는 몰드 캐비티(620') 내에 있는 동안에 및/또는 그 후에 매트릭스 물질과 열적으로 연통하며, 매트릭스 물질의 적어도 일부가 복수의 지점에서 기계적으로 결합되도록 (예를 들어, 소결 접촉점이 형성되도록) 유도할 수 있다. 이어서, 유기 다공체 연장체는 압축 몰드(656') (예를 들어, 포장된 유기 다공체 연장체의 단면 형상을 재성형하기 위함)를 사용하여 원하는 단면 형상 또는 크기로 크기 조정된 다음, 제2 가열 소자(624b') (이는 제1 가열 소자(624a')의 것과 유사한 가열 소자일 수 있어서, 예를 들어 둘 다 마이크로웨이브일 수 있거나, 또는 그와 상이하여, 예컨대 제1 가열 소자는 마이크로웨이브이고 제2 가열 소자는 오븐일 수 있음)를 사용하여 재가열되어 추가의 기계적 결합 (예를 들어, 소결 접촉점)이 형성될 수 있다. 나타내지는 않았지만 임의로, 포장된 유기 다공체 연장체는 제2 가열 소자(624b') 이후에 다시 원하는 단면 형상 또는 크기로 크기 조정될 수도 있다. 이어서, 생성되는 포장된 유기 다공체 연장체는 적합하게 냉각되고, 커터(626)를 사용하여 포장된 유기 다공체 및/또는 포장된 유기 다공체 섹션으로 방사상으로 절단될 수 있다. 시스템(600')을 통한 이동은 컨베이어(658')에 의해 보조되고, 몰드 캐비티(620')는 고정식일 수 있다.
일부 경우에는, 제1 소결 또는 가열 단계의 정도에 따라, 유기 다공체 연장체가 냉각되고, 절단된 다음에 재가열될 수도 있다. 통상의 기술자라면, 2회 이상의 소결(또는 가열) 단계를 제공하도록 본원에 기재된 다른 시스템 및 방법들을 변형시키는 방법을 알 것이다.
일부 실시양태에서는, 매트릭스 물질이 승온에 있는 동안에, 압력의 적용에 의해 유기 다공체 등이 크기 재조정 및/또는 재성형될 수 있다. 압축 성형은 막대를 최종 형상 또는 치수가 되게 하는 데에 적합한 구동식 또는 비구동식 크기 조정 또는 성형 롤러, 일련의 롤러, 또는 다이 또는 일련의 다이, 및 그의 임의의 조합으로서 구성될 수 있다. 크기 재조정 및/또는 재성형은 방법의 각 가열 단계 후에 수행될 수 있다.
이제 도 7a를 참조하면, 시스템(700)은 종이(730)를 물질 경로(710)에 공급하도록 물질 경로(710)에 작동가능하게 연결된 종이 공급기(732)를 포함할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 세로 이음매에서 접착된 원통형으로 권취된 종이인 몰드 캐비티(720)는, 종이(730)가 접착제-적용 장치(754)(예를 들어, 글루 건)를 사용하여 적용된 접착제(752)와 함께 권취되도록 유도하는 성형 몰드(756a) (또는 때로는 담배 필터 형성 장치와 관련하여 종이 튜브 폴더를 포함한 가니쳐 장치로 지칭되는 성형 몰드), 임의로 이어서 접착제 이음매 가열기 (도시되지 않음)를 사용하여 즉석에서 형성될 수 있다. 몰드 캐비티(720)의 형성 동안에, 매트릭스 물질은 호퍼(722)로부터 물질 경로(710)를 따라 도입될 수 있다. 몰드 캐비티(720)와 열적으로 연통하는 가열 소자(724)(예를 들어, 마이크로웨이브 공급원, 대류 오븐, 가열 블록 등 또는 그의 하이브리드)는, 매트릭스 물질을 복수의 지점에서 기계적으로 결합시켜서, 포장된 유기 다공체 연장체가 수득되도록 유도할 수 있다. 이어서, 매트릭스 물질의 완전 냉각 전에 압축 몰드(756b)가 사용되어 포장된 유기 다공체 연장체를 원하는 단면 크기로 크기 조정할 수 있으며, 이는 포장된 유기 다공체의 원주 및 형상의 균일성 (예를 들어, 난형도(ovality))을 위해 유리하게 사용될 수 있다. 포장된 유기 다공체 연장체가 적합하게 냉각된 후에는, 커터(726)가 포장된 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단하여, 포장된 유기 다공체 및/또는 포장된 유기 다공체 섹션이 수득된다. 시스템(700)을 통한 이동은 나타내지 않은 롤러, 컨베이어 등에 의해 보조될 수 있다. 본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 기재된 공정들이 단일 장치에서 또는 복수의 장치에서 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 종이를 권취하고, 매트릭스 물질을 도입하고, 열에 노출시키고(예를 들어, 마이크로웨이브를 적용하거나 또는 대류 오븐에서 가열하는 것에 의함), 크기 재조정하는 것이, 단일 장치에서 수행될 수 있으며, 생성된 유기 다공체 연장체는 절단을 위한 제2의 장치로 전달될 수 있다. 시스템(700)은 임의의 방향, 예를 들어 수직 또는 수평 또는 그들 사이의 어느 방향으로 배향될 수 있다.
일부 실시양태에서는, 매트릭스 물질이 승온에 있는 동안에, 압력의 적용에 의해 유기 다공체 등이 크기 재조정 및/또는 재성형될 수 있다.
일부 실시양태에서, 종이 몰드 캐비티 (또는 플라스틱과 같은 다른 가요성 몰드 캐비티 물질)를 밀봉하는 데에 사용되는 접착제 또는 다른 접착제는 콜드 멜트 접착제, 핫 멜트 접착제, 감압성 접착제, 경화성 접착제 등일 수 있다. 후속 가열 공정 동안 (예를 들어, 소결 동안)의 접착 실패를 완화하기 위해서는, 콜드 멜트 접착제가 바람직할 수 있다.
이제 도 7b를 참조하면, 시스템(700')은 종이(730')를 물질 경로(710')에 공급하도록 물질 경로(710')에 작동가능하게 연결된 종이 공급기(732')를 포함할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 세로 이음매에서 접착된 원통형으로 권취된 종이인 몰드 캐비티(720')는 종이(730')가 접착제-적용 장치(754') (예를 들어, 글루 건)를 사용하여 적용된 접착제(752')와 함께 권취되도록 유도하는 성형 몰드(756a') (또는 때로는 담배 필터 형성 장치와 관련하여 종이 튜브 폴더를 포함한 가니쳐 장치로 지칭되는 성형 몰드)를 사용하여 즉석에서 형성될 수 있다. 몰드 캐비티(720')의 형성 동안에, 매트릭스 물질은 가요성 조인트일 수 있는 조인트(722b')에 의해 배관(722a')에 작동가능하게 연결된 호퍼(722') (예를 들어, 공압 조밀 상 공급기의 가압 호퍼)로부터 물질 경로(710')를 따라 도입될 수 있다. 몰드 캐비티(720') (배관(722a')의 단부와 매우 근접하게 나타낸 바와 같음)와 열적으로 연통하는 가열 소자(724') (예를 들어, 마이크로웨이브 공급원, 대류 오븐, 가열 블록 등 또는 그의 하이브리드)는, 매트릭스 물질을 복수의 지점에서 기계적으로 결합시켜서, 포장된 유기 다공체 연장체가 수득되도록 유도할 수 있다. 이어서, 압축 몰드(756b') (롤러로 나타냄)는, 포장된 유기 다공체 연장체를 원하는 더 균일한 원주 및 형상 (예를 들어, 난형도)으로 성형하면서 매트릭스 물질의 냉각을 돕기 위해 냉각될 수 있다. 포장된 유기 다공체 연장체가 적합하게 냉각된 후에는, 커터(726')가 포장된 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단하여, 포장된 유기 다공체 및/또는 포장된 유기 다공체 섹션이 수득된다.
일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 비-다공성이거나 또는 다공성 정도가 변경될 수 있어서, 매트릭스 물질로부터의 유체의 제거를 가능하게 할 수 있다. 또한, 성형 몰드 및/또는 물질 경로는 원하는 배향으로의 다공성 종이로부터의 유체 통과를 가능하게 하는 통로에 작동가능하게 연결될 수 있다. 일부 경우에, 이러한 유체 통로는 대기압 미만의 공급원에 연결될 수 있다. 일부 실시양태에서, 혼합물로부터의 유체의 제거는 시스템 실행 능력을 향상시키고, 매트릭스 물질 입자 분리를 최소화할 수 있다.
일부 실시양태에서, 공급기는 몰드 캐비티 내에 맞도록 설계된 연장부를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 공급기의 유출구 (예를 들어, 배관(722a')의 유출구)는 몰드 캐비티의 내부 직경보다 약간 더 작게 (예를 들어, 약 5% 더 작게) 되도록 크기 조정될 수 있다. 또한, 공급기 또는 그의 연장부는 유출구가 몰드 캐비티 내로 이동하는 것을 가능하게 하는 가요성 부분을 포함할 수 있다. 공압 조밀 상 공급 동안에, 이러한 이동은 유출구가 몰드 캐비티 내로 이동하는 것을 가능하게 함으로써 유리할 수 있다. 이러한 이동은 유리하게는 유출구가 자유롭게 몰드 캐비티의 중심을 찾는 것을 가능하게 할 수 있으며, 이는 실행 능력을 향상시키고 매트릭스 혼합물 분리를 최소화하는 끼워맞춤을 제공할 수 있다. 일부 실시양태에서, 공급기 (예를 들어, 배관(722a')의 유출구)는 성형 몰드(756a') 이전에, 성형 몰드(756a') 내에서, 또는 성형 몰드(756a') 이후에, 및 임의로 접착제 이음매 가열기 이후에 종결될 수 있다.
또한, 일부 실시양태에서, 상기 유출구는 가변적인 단면적을 갖도록 설계될 수 있으며, 이는 공압 조밀 상 공급에서 매트릭스 혼합물 충전 밀도를 높이고, 입자 분리를 최소화하고, 단일 시스템 중에서 압력 및 유량을 변경하는 것을 가능하게 하는 데에 유리할 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 유출구는 매트릭스 물질이 유동하는 것은 허용하지 않지만 유체가 통과하는 것은 허용하는 메쉬를 사용하여 배기될 수 있다. 이러한 배기는, 더 긴 길이에 걸쳐 제어된 방식으로 압력이 소산되는 것을 가능하게 하고, 특히 매트릭스 물질이 유출구로부터 고유량 및 고압으로 유출될 때에 상당한 입자 이동(이는 매트릭스 물질 불균질성으로 이어질 수 있음)을 완화할 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 시스템(800)의 몰드 캐비티(820)는 몰드 캐비티 컨베이어(860a 및 860b) 각각에 작동가능하게 연결된 몰드 캐비티 부품(820a 및 820b)으로부터 형성될 수 있다. 일단 몰드 캐비티(820)가 형성되면, 호퍼(822)로부터 물질 경로(810)를 따라 매트릭스 물질이 도입될 수 있다. 가열 소자(824)는 몰드 캐비티(820) 내에 있는 동안에 매트릭스 물질과 열적으로 연통한다. 가열 소자(824)는 매트릭스 물질을 복수의 지점에서 기계적으로 결합시켜서, 이로써 유기 다공체가 수득되도록 유도할 수 있다. 몰드 캐비티(820)가 적합하게 냉각되고 몰드 캐비티 부품(820a 및 820b)으로 분리된 후, 유기 다공체는 몰드 캐비티 부품(820a 및/또는 820b)으로부터 제거되어, 유기 다공체 컨베이어(862)를 통해 물질 경로(810)를 계속 따를 수 있다. 도 8은 불연속 물질 경로의 비제한적 예를 도시하고 있다는 것을 유념해야 한다.
일부 실시양태에서, 몰드 캐비티 및/또는 몰드 캐비티 부품으로부터 유기 다공체를 제거하는 것은 풀링 메카니즘, 푸싱 메카니즘, 리프팅 메카니즘, 중력, 그의 임의의 하이브리드 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 제거 메카니즘은 유기 다공체를 단부에서, 측면(들)을 따라, 및 그의 임의의 조합에서 잡도록 구성될 수 있다. 적합한 풀링 메카니즘은 흡입 컵, 진공 부품, 트위저, 펜치, 겸자, 집게, 그리퍼, 갈고리, 클램프 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 적합한 푸싱 메카니즘은 이젝터, 펀치, 막대, 피스톤, 쐐기, 스포크, 램, 가압 유체 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 적합한 리프팅 메카니즘은 흡입 컵, 진공 부품, 트위저, 펜치, 겸자, 집게, 그리퍼, 갈고리, 클램프 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 몰드 캐비티는 다양한 제거 메카니즘과 작동가능하게 작용하도록 구성될 수 있다. 비제한적 예로서, 하이브리드된 푸싱-풀링 메카니즘은 유기 다공체를 부분적으로 몰드 캐비티의 다른 단부의 외측으로 이동시키기 위해 막대를 사용하여 길이방향으로 미는 것을 포함할 수 있으며, 이것은 이어서 몰드 캐비티로부터 유기 다공체를 당기기 위해 겸자에 의해 잡힐 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 시스템(900)의 몰드 캐비티(920)는 각각 몰드 캐비티 컨베이어(960a, 960b, 960c 및 960d)에 작동가능하게 연결된 몰드 캐비티 부품(920a 및 920b 또는 920c 및 920d)으로부터 형성된다. 일단 몰드 캐비티(920)가 형성되면, 또는 형성 동안에, 종이(930)의 시트가 종이 공급기(932)를 통해 몰드 캐비티(920)에 도입된다. 이어서, 매트릭스 물질은 호퍼(922)로부터 물질 경로(910)를 따라 정렬된 몰드 캐비티(920)로 종이(930)에 도입되고 기계적으로 가열 소자(924)로부터의 열에 의해 결합되어 유기 다공체가 된다. 적합한 냉각 후에는, 몰드 캐비티 부품(920a, 920b, 920c 및 920d)의 이젝터 포트(966a 및 966b)로의 이젝터(964)의 삽입에 의해 유기 다공체의 제거가 달성될 수 있다. 이어서, 유기 다공체는 유기 다공체 컨베이어(962)를 통해 물질 경로(910)를 계속 따를 수 있다. 또한, 도 9는 불연속 물질 경로의 비제한적 예를 도시하고 있다.
유기 다공체 제조의 품질 제어는 몰드 캐비티 및/또는 몰드 캐비티 부품의 세척에 의해 보조될 수 있다. 다시 도 8을 참조하면, 세척 기기가 시스템(800)에 도입될 수 있다. 몰드 캐비티 부품(820a 및 820b)이 유기 다공체를 형성시키는 공정으로부터 복귀함에 따라, 몰드 캐비티 부품(820a 및 820b)은 액체 제트(870) 및 공기 또는 가스 제트(872)를 포함한 일련의 세척기를 통과한다. 마찬가지로 도 9에서는, 몰드 캐비티 부품(960a, 960b, 960c 및 960d)이 유기 다공체를 형성시키는 공정으로부터 복귀함에 따라, 몰드 캐비티 부품(960a, 960b, 960c 및 960d)은 가열 소자(924)로부터의 열, 및 공기 또는 가스 제트(972)를 비롯한 일련의 세척기를 통과한다.
다른 적합한 세척기는 스크러버, 브러시, 배스, 샤워, 삽입 유체 제트(방사상으로 유체를 분사할 수 있는, 몰드 캐비티로 삽입된 튜브), 초음파 장치 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시양태에서, 유기 다공체 섹션, 유기 다공체 및/또는 유기 다공체 연장체는 캐비티를 포함할 수 있다. 비제한적 예로서 이제 도 10을 참조하면, 몰드 캐비티 컨베이어(1060a 및 1060b)에 작동가능하게 연결된 몰드 캐비티 부품(1020a 및 1020b)은 시스템(1000)의 몰드 캐비티(1020)를 형성하도록 작동가능하게 연결된다. 호퍼(1022)는 각 용적식 공급기(1090a 및 1090b)가 물질 경로(1010)를 따라 몰드 캐비티(1020)를 부분적으로 매트릭스 물질로 충전하도록, 2개의 용적식 공급기(1090a 및 1090b)에 작동가능하게 부착되어 있다. 용적식 공급기(1090a) 및 용적식 공급기(1090b)로부터의 매트릭스 물질의 첨가 사이에, 인젝터(1088)가 몰드 캐비티(1020)에 캡슐 (도시되지 않음)을 위치시켜, 매트릭스 물질에 의해 둘러싸인 캡슐이 수득된다. 몰드 캐비티(1020)와 열적으로 접촉하는 가열 소자(1024)는, 매트릭스 물질을 복수의 지점에서 기계적으로 결합시켜서, 캡슐이 내부에 배치된 유기 다공체가 수득되도록 유도한다. 유기 다공체가 형성되고 적합하게 냉각된 후에, 회전 그라인더(1092)가 몰드 캐비티(1020)의 세로 방향을 따라 몰드 캐비티(1020)에 삽입된다. 회전 그라인더(1092)는 세로 방향으로 원하는 길이로 유기 다공체를 작동가능하게 연마할 수 있다. 몰드 캐비티(1020)가 몰드 캐비티 부품(1020a 및 1020b)으로 분리된 후에, 유기 다공체는 몰드 캐비티 부품(1020a 및/또는 1020b)으로부터 제거되고, 유기 다공체 컨베이어(1062)를 통해 물질 경로(1010)를 계속 따른다.
유기 다공체 등 내에서 사용하기에 적합한 캡슐은 중합체 캡슐, 다공성 캡슐, 세라믹 캡슐 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 캡슐은 첨가제, 예컨대 과립상 탄소 또는 향미제 (더 많은 예가 하기에 제공되어 있음)로 충전될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 캡슐은 연기 중의 선택된 성분과 반응하여, 연기 중 바람직한 향미 구성성분에는 부정적인 영향을 주지 않으면서 상기 성분을 제거하거나 또는 그의 농도를 감소시키는 분자체를 또한 함유할 수 있다. 일부 실시양태에서, 캡슐은 추가의 향미제로서 담배를 포함할 수 있다. 캡슐이 선택된 물질로 불충분하게 충전된 경우에, 일부 필터 실시양태에서, 이는 주류 연기의 성분과 캡슐 내 물질 사이의 상호작용 부족을 야기할 수 있다는 것을 유념해야 한다.
본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 본원에 기재된 다른 방법이 캡슐을 내부에 갖는 유기 다공체가 수득되도록 변경될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 일부 실시양태에서, 하나 초과의 캡슐이 유기 다공체내에 포함될 수 있다 (예를 들어, 유기 다공체 연장체가 그 가운데에 복수의 캡슐을 갖는 연속 공정에서 제조될 수 있다).
일부 실시양태에서, 유기 다공체의 형상, 예를 들어 길이, 폭, 직경 및/또는 높이는 샌딩, 밀링, 연마, 스무딩, 폴리싱, 러빙 등 및 그의 임의의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는, 절단 이외의 작업에 의해 조정될 수 있다. 일반적으로, 이들 작업은 본원에서 연마로 지칭될 것이다. 일부 실시양태는 평활한 표면, 거친 표면, 홈이 있는 표면, 패턴화된 표면, 편평 표면 및 그의 임의의 조합을 달성하기 위해 유기 다공체의 측면 및/또는 단부를 연마하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태는 사양 한계 내의 원하는 치수를 달성하기 위해 유기 다공체의 측면 및/또는 단부를 연마하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태는 몰드 캐비티 내에 있거나 그로부터 나오는 동안에, 절단 후에, 추가 가공 동안에 및 그의 임의의 조합에서 유기 다공체의 측면 및/또는 단부를 연마하는 것을 포함할 수 있다. 통상의 기술자라면, 연마로부터 먼지, 입자 및/또는 파편이 생성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 연마는 진공, 가스 송풍, 세정, 진탕 등 및 그의 임의의 조합과 같은 방법에 의해 먼지, 입자 및/또는 파편을 제거하는 것을 포함할 수 있다.
원하는 수준의 연마를 달성할 수 있는 임의의 구성요소 및/또는 기기가 본원에 개시된 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다. 원하는 수준의 연마를 달성할 수 있는 적합한 구성요소 및/또는 기기의 예는 선반, 회전 샌더, 브러시, 폴리셔, 완충제, 에칭제, 스크라이브 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시양태에서는, 원하는 경우에 예를 들어 유기 다공체의 일부를 천공 제거함으로써, 유기 다공체를 중량이 더 가볍게 되도록 기계가공할 수 있다.
본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 유기 다공체를 다양한 지점에서 본원에 기재된 시스템과 연관시키는 데에 필요한 구성요소 및/또는 기기 구성에 대해 이해하여야 한다. 비제한적 예로서, 유기 다공체가 몰드 캐비티 내에 있는 (또는 유기 다공체 연장체가 몰드 캐비티로부터 이탈되는) 동안에 사용되는 연마 기기 및/또는 천공 기기는 몰드 캐비티에 유해한 영향을 주지 않도록 구성되어야 한다.
이제 도 11을 참조하면, 호퍼(1122)는 슈트(1182)에 작동가능하게 부착되며, 매트릭스 물질을 물질 경로(1110)에 공급한다. 물질 경로(1110)를 따라, 몰드 캐비티(1120)는 몰드 캐비티(1120) 내의 매트릭스 물질을 가압할 수 있는 램(1180)을 수용하도록 구성된다. 몰드 캐비티(1120) 내에 있는 동안에 매트릭스 물질과 열적으로 연통하는 가열 소자(1124)는 매트릭스 물질이 복수의 지점에서 기계적으로 결합됨으로써 유기 다공체 연장체가 수득되도록 한다. 시스템(1100)에서의 램(1180)의 포함은 유리하게는 원하는 공극 부피를 갖는 유기 다공체 연장체를 형성하도록 매트릭스 물질이 적정하게 충전되는 것을 보장하는 것을 도울 수 있다. 또한, 시스템(1100)은 유기 다공체 연장체가 아직 몰드 캐비티(1120) 내에 포함되어 있는 동안 냉각 영역(1194)을 포함한다. 이러한 비제한적 예에서, 냉각은 수동적으로 달성된다.
이제 도 12를 참조하면, 시스템(1200)의 호퍼(1222)는 물질 경로(1210)를 따라 매트릭스 물질을 압출기(1284) (예를 들어, 스크류)에 작동가능하게 공급한다. 압출기(1284)는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티(1220)로 이동시킨다. 시스템(1200)은 또한 몰드 캐비티(1220) 내에 있는 동안에 매트릭스 물질과 열적으로 연통하는 가열 소자(1224)를 포함하며, 이는 매트릭스 물질이 복수의 지점에서 기계적으로 결합됨으로써 유기 다공체 연장체가 수득되도록 한다. 또한, 시스템(1200)은 몰드 캐비티(1220) 내에 있는 동안에 유기 다공체 연장체와 열적으로 연통하는 냉각 소자(1286)를 포함한다. 몰드 캐비티(1220) 외부로의 유기 다공체 연장체의 이동은 롤러(1240)에 의해 보조 및/또는 유도된다.
일부 실시양태에서는, 제어 시스템이 본원에 개시된 시스템 및/또는 장치의 구성요소와 접속될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "제어 시스템"은 전자 또는 공압 신호를 수신하고 전송하는 작업을 할 수 있는 시스템을 지칭하는 것으로써, 사용자와 접속하는 것, 데이터 해독치를 제공하는 것, 데이터를 수집하는 것, 데이터를 저장하는 것, 가변 목표치를 변화시키는 것, 목표치를 유지하는 것, 실패 알림을 제공하는 것 및 그의 임의의 조합의 기능을 포함할 수 있다. 적합한 제어 시스템은 가변 변환기, 저항계, 프로그램가능 로직 컨트롤러, 디지털 로직 회로, 전기 릴레이, 컴퓨터, 가상 현실 시스템, 분산 제어 시스템 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 제어 시스템에 작동가능하게 연결될 수 있는 적합한 시스템 및/또는 장치 구성요소는 호퍼, 가열 소자, 냉각 소자, 커터, 믹서, 종이 공급기, 이형 공급기, 이형 컨베이어, 세척 소자, 롤러, 몰드 캐비티 컨베이어, 컨베이어류, 이젝터, 액체 제트, 공기 제트, 램, 슈트, 압출기, 인젝터, 매트릭스 물질 공급기, 접착제 공급기, 그라인더 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 본원에 개시된 시스템 및/또는 장치는 임의의 수의 부품과 접속할 수 있는 하나를 초과하는 제어 시스템을 가질 수 있다는 것을 유념해야 한다.
본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 본원에 개시된 다양한 시스템 및/또는 장치 부품의 호환가능성에 대해 이해하여야 한다. 비제한적 예로서, 매트릭스 물질이 전자기 방사선을 열로 전환시킬 수 있는 성분 (예를 들어, 나노입자, 탄소 입자 등)을 포함하는 경우, 가열 소자는 전자기 방사선 공급원(예를 들어, 마이크로웨이브 공급원)과 호환될 수 있다. 또한, 비제한적 예로서, 종이 포장재는 이형 포장재와 호환될 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기 다공체는 약 1 m/분 미만의 매우 느린 선형 속도를 포함하는 방법에 의한 것을 포함하여, 약 800 m/분 이하의 선형 속도로 제조될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "선형 속도"는 개별 장치에 따른 것이거나, 단일 장치 내에서의 것이거나, 또는 그의 조합일 수 있는 수개의 병렬인 제조 라인들을 포괄할 수 있는 제조 속도와 달리, 단일 제조 라인에 따른 속도를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 유기 다공체는 약 1 m/분, 10 m/분, 50 m/분 또는 100 m/분의 하한치로부터 약 800 m/분, 600 m/분, 500 m/분, 300 m/분 또는 100 m/분의 상한치까지의 범위인 선형 속도에서 본원에 기재된 방법에 의해 제조될 수 있고, 여기서 선형 속도는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 어떤 하위세트를 포괄할 수 있다. 통상의 기술자라면, 기계의 생산성 진보가 800 m/분을 초과하는 선형 속도 (예를 들어, 1000 m/분 이상)를 가능하게 할 수 있다는 것을 알 것이다. 통상의 기술자라면, 예컨대 수천 m/분 이상까지 유기 다공체 등의 전체적인 제조 속도를 증가시키기 위해, 단일 장치가 병렬인 복수의 라인 (예를 들어, 도 7의 2개 이상 라인 또는 본원에서 예시되는 다른 라인들)을 포함할 수 있다는 것 역시 알 것이다.
일부 실시양태는 유기 다공체의 추가의 가공을 포함할 수 있다. 적합한 추가 가공은 첨가제의 도핑, 연마, 천공 제거, 추가의 성형, 복수-분절화된 필터를 형성시키는 것, 흡연 장치를 형성시키는 것, 포장, 운송 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시양태는 첨가제를 매트릭스 물질 및/또는 유기 다공체에 도핑하는 것을 포함할 수 있다. 첨가제의 비제한적 예는 하기에 제공되어 있다. 적합한 도핑 방법은 매트릭스 물질에 첨가제를 포함시키는 것; 기계적 결합 전에 매트릭스 물질의 적어도 일부에 첨가제를 적용하는 것; 기계적 결합 후 몰드 캐비티 내에 있는 동안에 첨가제를 적용하는 것; 몰드 캐비티를 이탈한 후에 첨가제를 적용하는 것; 절단 후에 첨가제를 적용하는 것; 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 적용하는 것은 침지하는 것, 담그는 것, 가라앉히는 것, 흡수시키는 것, 세정하는 것, 세척하는 것, 페인팅하는 것, 코팅하는 것, 샤워시키는 것, 분사하는 것, 분무하는 것, 위치시키는 것, 분진적용하는 것, 스프링클링하는 것, 고정하는 것 및 그의 임의의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는다는 것을 유념해야 한다. 또한, 적용하는 것은 표면 처리, 첨가제가 적어도 부분적으로 매트릭스 물질의 성분에 도입되는 주입 처리, 및 그의 임의의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는다는 것을 유념해야 한다. 본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 첨가제의 농도가 적어도 첨가제의 조성, 첨가제의 크기, 첨가제의 목적, 및 첨가제가 포함되는 공정 중 지점에 따라 달라지게 된다는 것을 이해하여야 한다.
일부 실시양태에서, 첨가제를 사용하여 도핑하는 것은 매트릭스 물질을 기계적으로 결합시키기 전에, 그 동안에, 및/또는 그 후에 이루어질 수 있다. 본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 기계적 결합 과정 및 관련 파라미터 (예를 들어, 승온 및/또는 승압)에 의해 분해되거나, 변화되거나, 또는 달리 영향을 받는 첨가제는 기계적 결합 후에 첨가되어야 하거나, 및/또는 파라미터가 적절하게 (예를 들어, 불활성 가스 또는 감소된 온도의 사용) 조정되어야 한다는 것을 이해하여야 한다. 비제한적 예로서, 유리 비드가 매트릭스 물질에서의 첨가제가 될 수 있다. 이 경우, 유리 비드는 기계적 결합 후 다른 첨가제에 의해 관능화될 수 있다.
일부 실시양태는 제조된 후에 유기 다공체를 연마하는 것을 포함할 수 있다. 연마는 상기한 방법 및 장치/구성요소를 포함한다.
II. 유기 다공체를 포함하는 필터 및 흡연 장치의 형성 방법
일부 실시양태는 예를 들어, 여기서 더욱 상세히 기재된 도 13에 설명된 것과 같이, 필터 및/또는 필터 섹션에 유기 다공체 (그의 섹션을 포함)를 작동가능하게 연결하는 것을 포함할 수 있다. 적합한 필터 및/또는 필터 섹션은 셀룰로스, 셀룰로스 유도체, 셀룰로스 에스테르 토우, 셀룰로스 아세테이트 토우, 필라멘트 당 약 10 데니어 미만인 셀룰로스 아세테이트 토우, 필라멘트 당 약 10 데니어 이상인 셀룰로스 아세테이트 토우, 무작위 배향 아세테이트, 종이, 주름진 종이, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 토우, 폴리프로필렌 토우, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 조립 분말, 탄소 입자, 탄소 섬유, 섬유, 유리 비드, 제올라이트, 분자체, 제2 유기 다공체, 다공체 및 그의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 모두 2012년 7월 7일자 출원되고, 그의 전체 개시내용이 본원에 참조로 포함되는 공동-계류 출원 PCT/US2011/043264, PCT/US2011/043268, PCT/US2011/043269 및 PCT/US2011/043270에, 다공체의 비제한적 예들이 상세하게 기재되어 있다. 또한, 다공체는 본원에 더욱 상세히 기재되어 있다.
일부 실시양태에서, 유기 다공체 및 다른 필터 섹션은 독립적으로 동심 필터 설계, 종이 포장, 캐비티, 공극 챔버, 차폐식 공극 챔버, 캡슐, 채널 등 및 그의 임의의 조합과 같은 특징을 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기 다공체 및 다른 필터 섹션은 실질적으로 동일한 단면 형상 및/또는 원주를 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 필터 섹션은 2개 필터 섹션 사이에 캐비티를 한정하는 공간을 포함할 수 있다. 캐비티는, 일부 실시양태에서, 첨가제, 예를 들어, 과립상 탄소 또는 향미제 (예를 들어, 유기 입자, 에센셜 오일, 등)으로 채워질 수 있다. 일부 실시양태에서, 캐비티는 캡슐, 예컨대 그 자체가 촉매를 함유하는 중합체 캡슐을 함유할 수 있다. 일부 실시양태에서, 캐비티는 연기 중의 선택된 성분과 반응하여 연기 중의 바람직한 향미 성분에는 부정적인 영향을 주지 않으면서도 그 성분을 제거하거나 그의 농도를 감소시키는 분자체를 함유할 수도 있다. 한 실시양태에서, 캐비티는 추가의 향미제로서 담배를 포함할 수 있다. 캐비티가 선택된 물질로 불충분하게 충전되는 경우, 일부 실시양태에서, 이는 주류 연기 중 성분과 캐비티 및 다른 필터 섹션(들) 내 물질 사이의 상호작용 부족을 야기할 수 있다는 것을 유념해야 한다.
일부 실시양태에서, 필터 섹션은 필터 또는 필터 막대를 형성하도록 조합 또는 연결될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "필터 막대"는 2개 이상의 필터로 절단되기에 적합한 필터의 연장체를 지칭한다. 비제한적 예로서, 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 유기 다공체를 포함하는 필터 막대는 약 80mm 내지 약 150mm 범위의 연장체를 포함할 수 있으며, 흡연 장치 티핑(tipping) 작업 (필터에 대한 담배 칼럼의 첨가) 동안 길이 약 5 내지 약 35mm의 연장체를 포함하는 필터로 절단될 수 있다.
티핑 작업은 본원에 기재된 필터 또는 필터 막대를 담배 칼럼과 조합하거나 연결하는 것을 포함할 수 있다. 티핑 작업시, 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 유기 다공체를 포함하는 필터 막대는 먼저 필터로 절단되거나, 또는 티핑 과정 동안 필터로 절단될 수 있다. 또한, 일부 실시양태에서, 티핑 방법은 종이 및/또는 목탄을 포함하는 추가의 섹션을 필터, 필터 막대 또는 담배 칼럼에 조합하거나 연결하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
필터, 필터 막대 및/또는 흡연 장치의 제조에 있어서, 일부 실시양태는 해당 구성요소를 원하는 구성 및/또는 접촉으로 유지하기 위해, 그의 다양한 구성요소 주위를 종이로 포장하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터 및/또는 필터 막대를 제조하는 것은 일련의 인접하는 필터 섹션들의 주위를 종이로 포장하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 종이 포장에 의해 포장된 유기 다공체가 유기 다공체와 또 다른 필터 섹션 사이의 접촉을 유지하기 위해 그 주위에 배치된 추가의 포장을 가질 수 있다. 필터, 필터 막대 및/또는 흡연 장치를 제조하는 데에 적합한 종이는 유기 다공체를 포장하는 것과 관련하여 본원에 기재된 어떠한 종이도 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 종이는 첨가제, 사이즈제 및/또는 프린팅제를 포함할 수 있다.
필터, 필터 막대 및/또는 흡연 장치의 제조에 있어서, 일부 실시양태는 그의 인접 구성요소를 (예를 들어, 유기 다공체를 인접 필터 섹션, 담배 칼럼 등 또는 그의 임의의 조합에) 접착시키는 것을 포함할 수 있다. 바람직한 접착제는 주위 조건 하 및/또는 연소 조건 하에 향미 또는 방향을 제공하지 않는 것들을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 포장 및 접착이 필터, 필터 막대 및/또는 흡연 장치의 제조에 이용될 수도 있다.
본원에 기재된 일부 실시양태는 복수의 접촉점에서 서로 결합된 복수의 유기 입자 및 결합제 입자를 포함하는 유기 다공체 막대를 제공하는 것; 유기 다공체 막대와 동일한 조성이 아닌 필터 막대를 제공하는 것; 유기 다공체 막대 및 필터 막대를 각각 유기 다공체 섹션 및 필터 섹션으로 절단하는 것; 복수의 섹션을 포함하는 원하는 인접 구성을 형성시키는 것으로써, 상기 복수의 섹션이 유기 다공체 섹션의 적어도 일부 및 필터 섹션의 적어도 일부를 포함하는 것; 분절화된 필터 막대 연장체가 수득되도록, 종이 포장재 및/또는 접착제를 사용하여 원하는 인접 구성을 고정하는 것; 분절화된 필터 막대 연장체를 분절화된 필터 막대로 절단하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 방법은 분절화된 필터 막대가 약 800 m/분 이하의 속도로 제조되도록 수행된다. 일부 실시양태는 분절화된 필터 막대 중 적어도 일부를 사용하여 흡연 장치를 형성시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "인접 구성"은 제1 섹션의 일 단부가 제2 섹션의 일 단부에 접촉되도록, 2개의 필터 섹션(등)이 축방향으로 정렬되는 구성을 지칭한다. 통상의 기술자라면, 이와 같은 인접 구성이 연속적이어서 (즉, 종료되지 않는다는 것이 아니라 매우 길다는 것임) 다수의 섹션들을 포함하거나, 또는 길이가 짧아서 2개 이상 내지 복수의 섹션들을 포함할 수 있다는 것을 알 것이다.
본원에 기재된 일부 방법 실시양태에서, 용어 "분절화된"은 명료성을 위해 다양한 물품을 수식하는 데에 사용되는 것으로써, 유기 다공체를 포함하는 물품 (예를 들어, 필터 및 필터 막대)과 관련하여 본원에 기재된 다양한 실시양태들에 의해 포괄되는 것으로 보아야 한다는 것을 유념해야 한다.
일부 실시양태에서, 필터는 최소 2개 섹션을 포함할 수 있으며, 여기서 하나 이상의 섹션이 본원에 기재된 유기 다공체이고 하나 이상의 섹션이 다른 필터 섹션이다. 일부 실시양태에서, 다른 필터 섹션은 셀룰로스, 셀룰로스 유도체, 셀룰로스 에스테르 토우, 셀룰로스 아세테이트 토우, 필라멘트 당 약 10 데니어 미만인 셀룰로스 아세테이트 토우, 필라멘트 당 약 10 데니어 이상인 셀룰로스 아세테이트 토우, 무작위 배향 아세테이트, 종이, 주름진 종이, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 토우, 폴리프로필렌 토우, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 조립 분말, 탄소 입자, 탄소 섬유, 섬유, 유리 비드, 제올라이트, 분자체, 다공체 및 그의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 모두 2012년 7월 7일자 출원되고, 그의 전체 개시내용이 본원에 참조로 포함되는 공동-계류 출원 PCT/US2011/043264, PCT/US2011/043268, PCT/US2011/043269 및 PCT/US2011/043271에, 다공체의 비제한적 예들이 상세하게 기재되어 있다. 또한, 다공체가 본원에 더욱 상세히 기재되어 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 필터는 길이 mm 당 물 약 0.10 mm, 길이 mm 당 물 1 mm, 길이 mm 당 물 2 mm, 길이 mm 당 물 3 mm, 길이 mm 당 물 4 mm, 길이 mm 당 물 5 mm, 길이 mm 당 물 6 mm, 길이 mm 당 물 7 mm, 길이 mm 당 물 8 mm, 길이 mm 당 물 9 mm, 또는 길이 mm 당 물 10 mm의 하한치로부터 길이 mm 당 물 약 20 mm, 길이 mm 당 물 19 mm, 길이 mm 당 물 18 mm, 길이 mm 당 물 17 mm, 길이 mm 당 물 16 mm, 길이 mm 당 물 15 mm, 길이 mm 당 물 14 mm, 길이 mm 당 물 13 mm, 길이 mm 당 물 12 mm, 길이 mm 당 물 11 mm, 길이 mm 당 물 10 mm, 길이 mm 당 물 9 mm, 길이 mm 당 물 8 mm, 길이 mm 당 물 7 mm, 길이 mm 당 물 6 mm, 또는 길이 mm 당 물 5 mm의 상한치의 범위로 EPD를 가질 수 있으며, EPD는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
일부 실시양태에서, 필터는 첫번째의 다른 필터 섹션이 흡연 장치의 구강 단부의 근위에 있는 구조를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 필터는 임의의 바람직한 순서로, 예를 들어, 첫번째 다른 필터 섹션 (예를 들어, 셀룰로스 아세테이트 토우), 유기 다공체 및 두번째 다른 필터 섹션 (예를 들어, 셀룰로스 아세테이트 토우)의 순서로 또는 첫번째 다른 필터 섹션 (예를 들어, 셀룰로스 아세테이트 토우), 첫번째 유기 다공체 (예를 들어, 담배 유래의 유기 입자 포함), 두번째 유기 다공체 (예를 들어, 시나몬 유기 입자 포함), 두번째 다른 필터 섹션 (예를 들어, 다공체) 및 세번째 다른 필터 섹션 (예를 들어, 셀룰로스 아세테이트 토우)의 순서로 2개 이상의 섹션을 포함할 수 있다. 2개 이상의 유기 다공체의 사용은 유리하게는 단일 또는 약간의 혼합된 유기 입자를 갖는 유기 다공체의 제조를 가능하게 하여 더 복합적 향미 프로파일을 갖는 필터의 설계가 가능하게 된다. 또한, 다양한 유기 입자는 다양한 생산 한계 (예를 들어, 온도 제한)를 가질 수 있어 유기 다공체 제조는 다양한 유기 입자에 대해 최적화될 필요가 있을 수 있다.
구조 내에, 개별 섹션의 길이와 조성은 원하는 EPD 및 연기 스트림 성분 감소를 달성하도록 선택할 수 있다. 본 개시내용을 접한 통상의 기술자라면, 본원에 기재된 필터에 대한 복수의 구조를 이해하여야 한다. 일부 경우에서, 필터는 바람직하게는 양쪽 단부에 즉, 구강 단부와 담배 단부에 셀룰로스 아세테이트 (또는 다른 전통적인 필터 물질) 섹션을 가지고 있을 수 있다. 일부 실시양태에서, 연기 스트림 성분의 증진된 감소를 위해 설계된 첨가제를 포함하는 다른 필터 섹션이 유기 다공체의 상류에 (즉, 유기 다공체를 기준으로 담배의 근위에) 있을 수 있다.
본원에 기재된 일부 실시양태는 복수의 접촉점에서 서로 결합된 복수의 유기 입자 및 결합제 입자를 포함하는 복수의 유기 다공체 섹션을 제공하는 것; 유기 다공체 섹션과 동일한 조성이 아닌 복수의 필터 섹션을 제공하는 것; 복수의 섹션들을 포함하는 원하는 인접 구성을 형성시키는 것으로써, 상기 복수의 섹션들이 유기 다공체 섹션 중 하나 이상 및 필터 섹션 중 하나 이상을 포함하는 것; 분절화된 필터 또는 분절화된 필터 막대 연장체가 제조되도록, 종이 포장재 및/또는 접착제를 사용하여 원하는 인접 구성을 고정하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 방법은 약 800 m/분 이하의 속도로 분절화된 필터 또는 분절화된 필터 막대가 제조되도록 수행된다. 일부 실시양태는 분절화된 필터 또는 분절화된 필터 막대 중 적어도 일부를 사용하여 흡연 장치를 형성시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.
이제 이와 같은 예에서의 분절화된 필터의 제조 방법에 관한 도식인 도 13을 참조하면, 셀룰로스 아세테이트 필터 막대(1310, 1312)가 8개의 섹션 (각각 약 15mm)으로 절단되어 셀룰로스 아세테이트 분절(1314)을 제공하고, 다공체 필터 막대(1312)가 10개의 분절 (각각 약 12mm)로 절단되어 다공체 분절(1316)을 제공한다. 이어서, 상기 분절(1314,1316)은 교호 구성의 단부-대-단부로 정렬되고, 함께 붙인 후, 종이를 사용하여 포장되고, 동일 라인에서 접착하여 분절화된 필터 연장체(1318)가 수득된다. 이어서 분절화된 필터 연장체(1318)는, 셀룰로스 아세테이트 분절(1314)의 부분이 각 단부에 배치된 분절화된 필터 막대(1320)가 수득되도록, 매 네번째 셀룰로스 아세테이트 분절(1314)의 중앙 주위에서 절단될 수 있다. 본 개시내용을 접한 통상의 기술자라면, 셀룰로오스 아세테이트 분절 및 다공체 분절의 다른 크기 및 구성을 사용하여 분절화된 필터 연장체를 수득할 수 있고, 이어서 임의의 지점을 절단하여 목적하는 분절화된 필터 막대, 예를 들어, 분절화된 필터 막대(1320')를 수득할 수 있음을 이해하여야 한다.
일부 실시양태에서, 상기 방법은 3개 이상의 필터 섹션을 수용하도록 적합화될 수 있다. 예를 들어, 필터 막대 연장체의 바람직한 구성은, 첫번째 필터 섹션, 유기 다공체 섹션 및 두번째 필터 섹션을 직렬로, 막대가 첫번째 제1 필터 섹션, 첫번째 유기 다공체 섹션, 첫번째 제2 필터 섹션, 두번째 유기 다공체 섹션, 두번째 제1 필터 섹션, 세번째 유기 다공체 섹션, 두번째 제2 필터 섹션 등을 포함하도록 포함한다. 이러한 구성은, 필터 막대 연장체가 필터 막대로 절단되고 이어서 2회 추가로 절단되어 3개의 섹션을 포함하는 필터 섹션이 수득되는 것을 도시하고 있는 도 14에 도시되어 있는 바와 같이 3개의 섹션을 포함하는 필터를 제조하는 데에 유용한 하나 이상의 실시양태일 수 있다.
일부 실시양태에서는, 캡슐이 2개의 인접 섹션들 사이에 내포되도록 포함될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "내포된" 또는 "내포하는"은 내부에 존재하여 제조되는 물품의 외부로 직접 노출되지는 않는 것을 지칭한다. 따라서, 2개의 인접 섹션들 사이에 내포하는 것은 근접한 섹션들이 접촉되는 것, 즉 인접하는 것을 허용한다. 일부 실시양태에서, 캡슐은 필터 섹션 또는 유기 다공체 섹션의 부분에 있을 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 필터는 공지의 기기편성을 사용하여, 예를 들어 자동화된 기기에서는 약 25 m/분을 초과하여, 및 수동 제조 기기의 경우에는 더 낮게 제조될 수 있다. 제조 속도가 오로지 기기 용량에 의해서만 제한될 수 있기는 하지만, 일부 실시양태에서는, 본원에 기재된 필터 섹션이 약 25 m/분, 50 m/분 또는 100 m/분의 하한치로부터 약 800 m/분, 600 m/분, 400 m/분, 300 m/분 또는 250 m/분의 상한치까지의 범위인 속도로 조합되어 필터 막대를 형성할 수 있으며, 여기서 속도는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 필터 및/또는 필터 막대의 제조에 이용되는 유기 다공체는 종이로 포장될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 종이는 유기 다공체의 기계 조작으로 인한 손상 및 미립자 생성을 감소시킬 수 있다. 조작 동안 유기 다공체를 보호하는 것과 관련하여 사용하기에 적합한 종이는 목재-기재 종이, 아마를 함유하는 종이, 아마 종이, 면 종이, 기능화된 종이 (예를 들어, 타르 및/또는 일산화탄소를 감소시키도록 기능화된 것들), 특수 마킹 종이, 착색된 종이 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 종이는 고다공성이거나, 주름진 것이거나, 및/또는 높은 표면 강도를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 종이는 예컨대 약 10 CORESTA 단위 미만인 실질적 비-다공성일 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 유기 다공체를 포함하는 필터 및/또는 필터 막대는 직접 제조 라인으로 수송됨으로써, 담배 칼럼과 조합되어 흡연 장치를 형성하게 될 수 있다. 이러한 방법의 예는 다음을 포함하는 흡연 장치의 제조 방법을 포함한다: 유기 입자 및 결합제 입자를 포함하는 본원에 기재된 유기 다공체를 포함하는 하나 이상의 필터 섹션을 포함하는 필터 막대를 제공하는 것; 담배 칼럼을 제공하는 것; 필터 막대를 막대의 중심을 통과하는 세로 축을 횡단하여 절단함으로써, 각 필터 섹션이 유기 입자 및 결합제 입자를 포함하는 유기 다공체를 포함하는 하나 이상의 필터 섹션을 갖는 2개 이상의 필터를 형성하는 것; 및 필터의 세로 축 및 담배 칼럼의 세로 축을 따라 하나 이상의 필터를 담배 칼럼에 연결시킴으로써 하나 이상의 흡연 장치를 형성시키는 것.
다른 실시양태에서, 유기 다공체를 포함하는 장치 필터 및/또는 필터 막대는 추가 사용까지의 저장을 위해 적합한 용기 내에 위치될 수 있다. 적합한 저장 용기는 나무상자, 상자, 드럼, 봉지, 종이상자 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는, 흡연 장치 필터 업계에서 통상적으로 사용되는 것들을 포함한다.
일부 실시양태는 흡연가능 물질을 유기 다공체 (또는 상기 중 하나 이상을 포함하는 분절화된 필터)에 작동가능하게 연결시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기 다공체 (또는 상기 중 하나 이상을 포함하는 분절화된 필터)는 흡연가능 물질과 유체 연통할 수 있다. 일부 실시양태에서, 흡연 장치는 흡연가능 물질과 유체 연통할 수 있는 유기 다공체 (또는 상기 중 하나 이상을 포함하는 분절화된 필터)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 흡연 장치는 흡연가능 물질과 유체 연통할 수 있는 유기 다공체 (또는 상기 중 하나 이상을 포함하는 분절화된 필터)를 작동가능하게 유지할 수 있는 하우징을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 필터 막대, 필터, 필터 섹션, 섹션화된 필터 및/또는 섹션화된 필터 막대는 상기 하우징으로부터 제거가능하거나, 대체가능하거나, 및/또는 폐기가능할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "흡연가능 물질"은 연소 또는 가열되었을 때 연기를 생성시킬 수 있는 물질을 지칭한다. 적합한 흡연가능 물질은 담배, 예를 들어 브라이트 리프 담배, 동양 담배, 터키 담배, 캐번디시 담배, 코로호 담배, 크리오요 담배, 페리크 담배, 셰이드 담배, 화이트 벌리 담배, 화력-건조 담배, 벌리 담배, 메릴랜드 담배, 버지니아 담배; 차; 허브; 탄화 또는 열분해 성분; 무기 필러 성분; 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 담배는 절단된 필러 형태, 가공된 담배 줄기, 재구성된 담배 필러, 부피 팽창된 담배 필러 등의 담배 엽신(lamina) 형태를 가질 수 있다. 담배 및 다른 재배되는 흡연가능 물질은 미국에서 재배된 것일 수 있거나, 또는 미국 외부의 관할권에서 재배된 것일 수 있다.
일부 실시양태에서, 흡연가능 물질은 칼럼 형태, 예컨대 담배 칼럼 내에 존재할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "담배 칼럼"은 담배, 및 임의로 조합되어 담배 또는 시가와 같은 담배-기재 흡연가능 물품이 제조될 수 있는 다른 성분 및 향미제들의 블렌드를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 담배 칼럼은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 성분을 포함할 수 있다: 담배, 당 (예를 들어, 수크로스, 황설탕, 전화당 또는 고프럭토스 옥수수 시럽), 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 코코아, 코코아 산물, 캐롭 콩 검, 캐롭 콩 추출물 및 그의 임의의 조합. 또 다른 실시양태에서, 담배 칼럼은 추가로 향미제, 방향, 멘톨, 감초 추출물, 디암모늄 포스페이트, 암모늄 히드록시드 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 담배 칼럼은 첨가제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 담배 칼럼은 하나 이상의 융통성이 있는 요소를 포함할 수 있다.
적합한 하우징은 담배, 담배 홀더, 시가, 시가 홀더, 파이프, 워터 파이프, 후커, 전자 흡연 장치, 말아 피는 담배, 말아 피는 시가, 종이 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
유기 다공체의 포장은 트레이 또는 상자 또는 보호 용기, 예를 들어 담배 필터 막대를 포장 및 수송하는 데에 통상적으로 사용되는 트레이 내에 위치시키는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 유기 다공체를 포함하는 필터의 팩 및/또는 필터를 갖는 흡연 장치를 제공한다. 상기 팩은 경첩-뚜껑 팩, 슬라이드-및-쉘 팩, 하드-컵 팩, 소프트-컵 팩, 플라스틱 봉지 또는 임의의 다른 적합한 팩 용기일 수 있다. 일부 실시양태에서, 팩은 외부 포장, 예컨대 폴리프로필렌 포장, 및 임의로 절취 탭을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 필터 및/또는 흡연 장치는 팩 내부에서 묶음으로 밀봉될 수 있다. 묶음은 예를 들어 20개 이상의 다수의 필터 및/또는 흡연 장치를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시양태에서, 묶음은 단일 필터 및/또는 흡연 장치, 예컨대 개별 판매용의 것들과 같은 배제형 필터 및/또는 흡연 장치 실시양태, 또는 바닐라, 클로브 또는 시나몬과 같은 특정 향신료를 포함하는 필터 및/또는 흡연 장치를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 흡연 장치 팩의 종이상자는 유기 다공체를 포함하는 필터 (다중-분절화된 것 또는 다른 것)를 구비한 하나 이상의 흡연 장치를 포함하는 하나 이상의 흡연 장치 팩을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 종이상자(예를 들어, 용기)는 흡연 장치 팩의 중량을 수용하는 물리적 완전성을 가진다. 이는 더 두꺼운 카드스톡을 사용하여 종이상자를 형성시키는 것, 또는 더 강한 접착제를 사용하여 종이상자의 요소들을 접착시키는 것을 통해 달성될 수 있다.
일부 실시양태는 유기 다공체를 운송하는 것을 포함할 수 있다. 상기 유기 다공체는 개별적으로, 필터의 적어도 일부로서, 흡연 장치의 적어도 일부로서, 팩, 종이상자, 트레이 및 그의 임의의 조합으로서의 것일 수 있다. 운송은 기차, 트럭, 비행기, 보트/선박 및 그의 임의의 조합에 의한 것일 수 있다.
소비자가 본 명세서에 기재된 바와 같은 유기 다공체를 포함하는 흡연 장치를 흡연할 것이라고 예상되므로, 본 발명은 또한 본 명세서에 기재된 흡연 장치의 흡연 방법을 제공한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 본 발명은 흡연 장치를 가열 또는 점화하여 연기를 형성하는 것을 포함하는 흡연 장치의 흡연 방법을 제공하며, 상기 흡연 장치는 본원에서 기재된 임의의 실시양태에 따른 필터 (예를 들어, 본원에 기재된 유기 입자, 본원에 기재된 결합제 입자, 임의로 본원에 기재된 첨가제를, 임의로 본원에 기재된 특징들 등과 함께 포함하는 유기 다공체를 포함; 본원에 기재된 물질, 임의로 본원에 기재된 도펀트, 임의로 본원에 기재된 첨가제를, 임의로 본원에 기재된 특징들 등과 함께 포함; 본원에 기재된 EPD를 가짐; 본원에 기재된 구조를 가짐 등)를 포함한다.
III. 유기 다공체
일부 실시양태에서, 유기 다공성체에 사용하기 위한 유기 입자는 천연 조성물을 연마함으로써 제조될 수 있다. 유기 입자의 천연 조성물의 예는 클로브, 담배, 커피 콩, 코코아, 시나몬, 바닐라, 차, 녹차, 홍차, 월계수 잎, 감귤 껍질, 오렌지, 레몬, 라임, 그레이프프루트, 쿠민, 칠리 페퍼, 칠리 분말, 레드 페퍼, 유칼립투스, 페퍼민트, 카레, 아니스, 딜, 펜넬, 올스파이스, 바질, 로즈마리, 페퍼, 캐러웨이 종자, 실란트로, 마늘, 겨자, 넛멕, 타임, 강황, 오레가노, 기타 향신료, 홉, 기타 곡물, 설탕 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시양태에서, 연기 스트림의 상승된 온도는 유기 입자로부터의 향미제의 방출을 증진시킬 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기 입자는 약 100 마이크로미터, 150 마이크로미터, 200 마이크로미터, 또는 250 마이크로미터의 하한치로부터 약 1500 마이크로미터, 1000 마이크로미터, 750 마이크로미터, 500 마이크로미터, 400 마이크로미터, 300 마이크로미터, 또는 250 마이크로미터의 상한치까지의 범위의 적어도 하나의 치수의 평균 직경을 가질 수 있으며, 여기서 평균 직경은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기 입자는 입자 크기의 혼합물일 수 있다.
결합제 입자의 예는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 (또는 나일론), 폴리아크릴산, 폴리스티렌, 폴리비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 비-섬유상 가소화 셀룰로스, 그의 임의의 공중합체, 그의 임의의 유도체 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 적합한 폴리올레핀의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리메틸펜텐, 그의 임의의 공중합체, 그의 임의의 유도체, 그의 임의의 조합 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 적합한 폴리에틸렌의 예는 저-밀도 폴리에틸렌, 선형 저-밀도 폴리에틸렌, 고-밀도 폴리에틸렌, 그의 임의의 공중합체, 그의 임의의 유도체, 그의 임의의 조합 등을 추가로 포함한다. 적합한 폴리에스테르의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 그의 임의의 공중합체, 그의 임의의 유도체, 그의 임의의 조합 등을 포함한다. 적합한 폴리아크릴산의 예는 폴리메틸 메타크릴레이트, 그의 임의의 공중합체, 그의 임의의 유도체, 그의 임의의 조합 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 적합한 폴리스티렌의 예는 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴, 스티렌-부타디엔, 스티렌-말레산 무수물, 그의 임의의 공중합체, 그의 임의의 유도체, 그의 임의의 조합 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 적합한 폴리비닐의 예는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 비닐 알콜, 폴리비닐 클로라이드, 그의 임의의 공중합체, 그의 임의의 유도체, 그의 임의의 조합 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 적합한 셀룰로스 물질의 예는 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 가소화 셀룰로스 물질, 셀룰로스 프로피오네이트, 에틸 셀룰로스, 그의 임의의 공중합체, 그의 임의의 유도체, 그의 임의의 조합 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 결합제 입자는 임의의 공중합체, 임의의 유도체 및 상기 나열된 결합제의 임의의 조합일 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 결합제 입자는 친수성 표면 처리에 적용될 수 있다. 친수성 표면 처리 (예를 들어, 카르복시, 히드록실 및 에폭시와 같은 산소화 관능기)는 화학적 산화제, 화염, 이온, 플라즈마, 코로나 방출, 자외 방사선, 오존 및 그의 조합 (예를 들어, 오존 및 자외선 처리) 중 하나 이상에 대한 노출에 의해 달성될 수 있다. 본원에 기재된 유기 입자 및 활성 입자 중 다수가 그의 조성 또는 흡착수 중 어느 하나에 따라 친수성이기 때문에, 결합제 입자에 대한 친수성 표면 처리는 결합제 입자와 유기 입자 및/또는 활성 입자 사이의 인력 (예를 들어, 반데르 발스, 정전기, 수소 결합 등)을 증가시킬 수 있다. 이러한 강화된 인력은 매트릭스 물질에서의 결합제 입자로부터의 유기 입자 및/또는 활성 입자의 분리를 완화함으로써, 생성되는 다공체의 EPD, 완전성, 원주, 단면 형상 및 기타 특성에 있어서의 가변성을 최소화할 수 있다. 또한, 증진된 인력은 보다 균질한 매트릭스 물질을 제공하는 것으로 관찰되었으며, 이는 필터 설계에 있어서의 융통성 (예를 들어, 전체적인 EPD를 낮추는 것, 결합제 입자의 농도를 감소시키는 것 또는 이들 둘 다)을 증가시킬 수 있다.
결합제 입자는 임의의 형상을 취할 수 있다. 이러한 형상은 구형, 하이페리온형, 소행성형, 크론듈형 또는 행성간 먼지-형, 과립형, 감자형, 불규칙형 또는 그의 임의의 조합을 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 사용하기 위한 적합한 결합제 입자는 비-섬유상이다. 일부 실시양태에서, 결합제 입자는 분말, 펠릿 또는 미립자 형태이다.
일부 실시양태에서, 결합제 입자는 약 0.1 nm, 0.5 nm, 1 nm, 10 nm, 100 nm, 500 nm, 1 마이크로미터, 5 마이크로미터, 10 마이크로미터, 50 마이크로미터, 100 마이크로미터, 150 마이크로미터, 200 마이크로미터 또는 250 마이크로미터의 하한치로부터 약 5000 마이크로미터, 2000년 마이크로미터, 1000 마이크로미터, 900 마이크로미터, 700 마이크로미터, 500 마이크로미터, 400 마이크로미터, 300 마이크로미터, 250 마이크로미터, 200 마이크로미터, 150 마이크로미터, 100 마이크로미터, 50 마이크로미터, 10 마이크로미터, 또는 500 nm의 상한치까지의 범위의 적어도 하나의 치수의 평균 직경을 가질 수 있으며, 여기서 평균 직경은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 일부 실시양태에서, 결합제 입자는 입자 크기의 혼합물일 수 있다.
일부 실시양태에서, 결합제 입자는 약 0.10 g/cm3 내지 약 0.55 g/cm3 범위의 벌크 밀도를 그들 사이의 임의의 하위 세트 (예를 들어, 약 0.17 g/cm3 내지 약 0.50 g/cm3 또는 약 0.20 g/cm3 내지 약 0.47 g/cm3)를 포함하여 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 결합제 입자는 그의 용융 온도에서 실질적으로 유동을 나타내지 않을 수 있으며, 즉 그의 용융 온도로 가열될 때 중합체 유동을 거의 내지 전혀 나타내지 않을 수 있다. 이러한 기준에 부합하는 물질은 초고분자량 폴리에틸렌 ("UHMWPE"), 매우 고분자량 폴리에틸렌 ("VHMWPE"), 고분자량 폴리에틸렌 ("HMWPE") 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 본원에 사용된 용어 "UHMWPE"는 적어도 약 3 x 106 g/mol (예를 들어, 약 3 x 106 g/mol 내지 약 30 x 106 g/mol, 그들 사이의 임의의 하위세트 포함)의 중량-평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 조성물을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "VHMWPE"는 그들 사이의 임의의 하위세트를 포함하여 약 3 x 106 g/mol 미만 및 약 1 x 106 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 조성물을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "HMWPE"는 적어도 약 3 x 105 g/mol 내지 1 x 106 g/mol의 중량-평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 조성물을 지칭한다. 본 명세서를 위해서, 본원에 언급된 분자량은 마르골리에스(Margolies) 방정식에 따라 결정된다 ("마르골리에스 분자량").
일부 실시양태에서, 결합제 입자는 190℃ 및 15 kg 하중에서 ASTM D1238에 의해 측정 시 약 0, 0.5, 1.0 또는 2.0 g/10분의 하한치로부터 약 3.5, 3.0, 2.5, 2.0, 1.5 또는 1.0의 상한치까지의 범위의, 중합체 유동의 척도인 용융 유동 지수 ("MFI")를 가질 수 있으며, 여기서 MFI는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기 다공체는 다양한 분자량 및/또는 다양한 용융 유동 지수를 갖는 결합제 입자의 혼합물을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 결합제 입자는 미국 특허 출원 공보 번호 2008/0090081에 기재된 바와 같이 약 5 dl/g 내지 약 30 dl/g (그들 사이의 임의의 하위세트 포함) 범위의 고유 점도 및 약 80% 이상 (예를 들어, 약 80% 내지 약 100%, 그들 사이의 임의의 하위세트 포함)의 결정화도를 가질 수 있다.
본원에 기재된 결합제 입자로 사용하기에 적합한 상업적으로 입수가능한 폴리에틸렌 물질의 예는 GUR® 2000 시리즈 (2105, 2122, 2122-5, 2126), GUR® 4000 시리즈 (4120, 4130, 4150, 4170, 4012, 4122-5, 4022-6, 4050-3/4150-3), GUR® 8000 시리즈 (8110, 8020) 및 GUR® X 시리즈 (X143, X184, X168, X172, X192)를 비롯한 GUR® (UHMWPE, 티코나 폴리머스 엘엘씨(Ticona Polymers LLC), 디에스엠(DSM), 브라스켐(Braskem), 베이징 팩토리 넘버 2(Beijing Factory No. 2), 상하이 케미칼(Shanghai Chemical), 치루(Qilu), 미츠이(Mitsui), 및 아사히(Asahi)로부터 입수가능)을 포함할 수 있다. 적합한 폴리에틸렌 물질의 또 다른 예는 ASTM-D 4020에 의해 결정 시 약 300,000 g/mol 내지 약 2,000,000 g/mol 범위 내에 있는 분자량, 약 300 마이크로미터 내지 약 1500 마이크로미터의 평균 입자 크기, 및 약 0.25 g/ml 내지 약 0.5 g/ml의 벌크 밀도를 갖는 것이다.
일부 실시양태에서, 결합제 입자는 조성, 형상, 크기, 벌크 밀도, MFI, 고유 점도 등 및 그의 임의의 조합에 의해 구별되는 다양한 결합제 입자의 조합물이다.
일부 실시양태에서, 매트릭스 물질 또는 유기 다공체는 유기 다공체의 약 1 중량%, 5 중량%, 10 중량%, 25 중량%, 40 중량%, 50 중량%, 60 중량%, 또는 75 중량%의 하한치로부터 유기 다공체의 약 99 중량%, 95 중량%, 90 중량%, 또는 75 중량%의 상한치까지의 범위의 양의 유기 입자를 포함할 수 있으며, 여기서 유기 입자의 양은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질 또는 유기 다공체는 유기 다공체의 약 1 중량%, 5 중량%, 10 중량%, 또는 25 중량%의 하한치로부터 유기 다공체의 약 99 중량%, 95 중량%, 90 중량%, 75 중량%, 60 중량%, 50 중량%, 40 중량%, 또는 25 중량%의 상한치까지의 범위의 양의 결합제 입자를 포함할 수 있으며, 여기서 결합제 입자의 양은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 유기 다공체는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 매트릭스 물질 또는 유기 다공체는 매트릭스 물질 또는 유기 다공체의 약 0.01 중량%, 0.05 중량%, 0.1 중량%, 1 중량%, 5 중량% 또는 10 중량%의 하한치로부터 매트릭스 물질 또는 유기 다공체의 약 25 중량%, 15 중량%, 10 중량%, 5 중량%, 또는 1 중량%의 상한치까지의 범위의 양의 첨가제를 포함할 수 있으며, 여기서 첨가제의 양은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
적합한 첨가제는 활성 입자, 활성 화합물, 이온성 수지, 제올라이트, 나노입자, 마이크로웨이브 증강 첨가제, 세라믹 입자, 유리 비드, 연화제, 가소제, 안료, 염료, 제어 방출 베지클, 접착제, 점착제, 표면 개질제, 비타민, 과산화물, 살생물제, 항진균제, 항미생물제, 대전방지제, 난연제, 분해제 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않으며, 이는 본원에 보다 상세히 기재되어 있다. 통상의 기술자라면, 첨가제, 예를 들어 유기 입자로부터 향미제를 흡착하는 다공성 첨가제가 유기 입자의 기능에 최소한 영향을 미치지 않아야 한다는 것을 이해하여야 한다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 유기 다공체는 길이 mm 당 물 약 0.10 mm, 길이 mm 당 물 1 mm, 길이 mm 당 물 2 mm, 길이 mm 당 물 3 mm, 길이 mm 당 물 4 mm, 길이 mm 당 물 5 mm, 길이 mm 당 물 6 mm, 길이 mm 당 물 7 mm, 길이 mm 당 물 8 mm, 길이 mm 당 물 9 mm, 또는 길이 mm 당 물 10 mm 의 하한치로부터 길이 mm 당 물 약 20 mm, 길이 mm 당 물 19 mm, 길이 mm 당 물 18 mm, 길이 mm 당 물 17 mm, 길이 mm 당 물 16 mm, 길이 mm 당 물 15 mm, 길이 mm 당 물 14 mm, 길이 mm 당 물 13 mm, 길이 mm 당 물 12 mm, 길이 mm 당 물 11 mm, 길이 mm 당 물 10 mm, 길이 mm 당 물 9 mm, 길이 mm 당 물 8 mm, 길이 mm 당 물 7 mm, 길이 mm 당 물 6 mm, 또는 길이 mm 당 물 5 mm 의 하한치 범위의 EPD를 가질 수 있으며, 여기서 EPD는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 유기 다공체는 적어도 약 1 mg/mm, 2 mg/mm, 3 mg/mm, 4 mg/mm, 5 mg/mm, 6 mg/mm, 7 mg/mm, 8 mg/mm, 9 mg/mm, 10 mg/mm, 11 mg/mm, 12 mg/mm, 13 mg/mm, 14 mg/mm, 15 mg/mm, 16 mg/mm, 17 mg/mm, 18 mg/mm, 19 mg/mm, 20 mg/mm, 21 mg/mm, 22 mg/mm, 23 mg/mm, 24 mg/mm, 또는 25 mg/mm의 유기 입자 적재량을 길이 mm 당 물 약 20 mm의 이하, 길이 mm 당 물 19 mm 이하, 길이 mm 당 물 18 mm 이하, 길이 mm 당 물 17 mm 이하, 길이 mm 당 물 16 mm 이하, 길이 mm 당 물 15 mm 이하, 길이 mm 당 물 14 mm 이하, 길이 mm 당 물 13 mm 이하, 길이 mm 당 물 12 mm 이하, 길이 mm 당 물 11 mm 이하, 길이 mm 당 물 10 mm 이하, 길이 mm 당 물 9 mm 이하, 길이 mm 당 물 8 mm 이하, 길이 mm 당 물 7 mm 이하, 길이 mm 당 물 6 mm 이하, 길이 mm 당 물 5 mm 이하, 길이 mm 당 물 4 mm 이하, 길이 mm 당 물 3 mm 이하, 길이 mm 당 물 2 mm 이하 또는 길이 mm 당 물 1 mm 이하의 EPD와 조합으로 가질 수 있으며, 여기서 유기 입자 적재량 및 EPD는 독립적으로 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 유기 다공체는 약 5 mm, 10 mm, 25 mm, 또는 50 mm의 하한치로부터 약 150 mm, 100 mm, 50 mm 또는 25 mm의 상한치의 길이를 가질 수 있으며, 여기서 길이는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 유기 다공체는 유기 다공체 주위에 배치된 포장재를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 포장재는 종이 (예를 들어, 목재-기재 종이, 아마 함유 종이, 아마 종이, 기타 천연 또는 합성 섬유로부터 제조된 종이, 기능화된 종이, 특수 마킹 종이, 착색된 종이), 플라스틱 (예를 들어, 플루오린화 중합체, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌, 실리콘), 필름, 코팅된 종이, 코팅된 플라스틱, 코팅된 필름 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 포장재는 흡연 장치 필터에 사용하기에 적합한 종이일 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 유기 다공체는 원형, 실질적 원형, 난형, 실질적 난형, 다각형 (예컨대, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형 등), 둥근 가장자리를 갖는 다각형 등, 또는 그의 임의의 하이브리드를 포함하나 이에 제한되지는 않는 임의의 단면 형상을 가질 수 있다.
본원에 기재된 유기 다공체의 원주는 약 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm, 20 mm, 21 mm, 22 mm, 23 mm, 24 mm, 25 mm, 또는 26 mm의 하한치로부터 약 60 mm, 50 mm, 40 mm, 30 mm, 20 mm, 29 mm, 28 mm, 27 mm, 26 mm, 25 mm, 24 mm, 23 mm, 22 mm, 21 mm, 20 mm, 19 mm, 18 mm, 17 mm, 또는 16 mm의 상한치까지의 범위일 수 있으며, 여기서 원주는 임의의 상한치 내지 임의의 하한치 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 본 발명의 유기 다공체가 진성 원통 이외의 형상인 실시양태에서, 용어 "원주"는 원형의 단면을 비롯한 임의의 형상의 단면의 둘레를 의미하는데 사용되는 것으로 이해되어야 한다.
일부 실시양태에서, 유기 다공체는 본원에 기재된 양의 적어도 1종의 유기 입자 (예를 들어, 본원에 기재된 조성, 본원에 기재된 크기, 본원에 기재된 형상, 또는 그의 조합을 갖는 유기 입자), 본원에 기재된 양의 적어도 1종의 결합제 입자 (예를 들어, 본원에 기재된 조성, 본원에 기재된 크기, 본원에 기재된 형상, 본원에 기재된 벌크 밀도, 본원에 기재된 MFI, 본원에 기재된 고유 점도 또는 그의 조합을 갖는 결합제 입자), 및 임의로 본원에 기재된 양의 본원에 기재된 적어도 1종의 첨가제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기 다공체는 본원에 기재된 EPD, 본원에 기재된 길이, 본원에 기재된 단면 형상, 본원에 기재된 원주, 본원에 기재된 포장재 또는 그의 조합 중 적어도 하나의 특징을 가질 수 있다.
IV. 다공체
다공체는 일반적으로 복수의 접촉점에서 기계적으로 결합된 복수의 결합제 입자 (예를 들어, 유기 다공체와 관련하여 본원에 기재된 결합제 입자) 및 복수의 활성 입자 (예를 들어, 본원에 기재된 탄소 입자 또는 제올라이트)를 포함한다. 상기 접촉점은 활성 입자-결합제 접촉점, 결합제-결합제 접촉점, 활성 입자-활성 입자 접촉점 및 그의 임의의 조합일 수 있다.
일부 실시양태에서, 다공체는 다공체의 약 1 중량%, 5 중량%, 10 중량%, 25 중량%, 40 중량%, 50 중량%, 60 중량%, 또는 75 중량%의 하한치로부터 다공체의 약 99 중량%, 95 중량%, 90 중량%, 또는 75 중량%의 상한치까지의 범위의 양의 활성 입자를 포함할 수 있으며, 여기서 활성 입자의 양은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 일부 실시양태에서, 다공체는 다공체의 약 1 중량%, 5 중량%, 10 중량%, 또는 25 중량%의 하한치로부터 다공체의 약 99 중량%, 95 중량%, 90 중량%, 75 중량%, 60 중량%, 50 중량%, 40 중량%, 또는 25 중량%의 상한치까지의 범위의 양으로 결합제 입자를 포함할 수 있으며, 여기서 결합제 입자의 양은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
결합제 입자 크기 대 활성 입자 크기의 비가 본원에 기재된 각각의 크기 범위에 의해 지시된 바와 같은 임의의 반복을 포함할 수 있지만, 특정 적용분야 및/또는 제품에는 특정 크기 비가 유리할 수 있다. 비제한적 예로서, 흡연 장치 필터에서, 활성 입자 및 결합제 입자의 크기는 EPD가 다공체를 통해 유체를 흡인하는 것을 가능하게 하는 것이어야 한다. 일부 실시양태에서, 결합제 입자 크기 대 활성 입자 크기의 비는 약 10:1 내지 약 1:10 범위, 또는 더욱 바람직하게는 약 1:1.5 내지 약 1:4 범위일 수 있다.
일부 실시양태에서, 다공체는 약 40% 내지 약 90% 범위의 공극 부피를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 다공체는 약 60% 내지 약 90%의 공극 부피를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 다공체는 약 60% 내지 약 85%의 공극 부피를 가질 수 있다. 공극 부피는 활성 입자가 차지하는 공간을 계산한 후에 남는 자유 공간이다.
공극 부피를 측정하기 위해, 임의의 특정 이론에 의해 제한되고자 하는 것은 아니지만, 시험상 혼합물의 최종 밀도는 거의 전적으로 활성 입자에 의해 발휘되는 것으로 나타나며; 그에 따라 결합제 입자가 차지하는 공간은 이러한 계산에 고려하지 않아야 하는 것으로 여겨진다. 따라서, 이와 같은 맥락에서, 공극 부피는 활성 입자를 계산한 후에 남는 공간을 기준으로 계산된다. 공극 부피를 측정하기 위해서는, 먼저 메쉬 크기를 기준으로 하여 상위 및 하위 직경을 활성 입자에 대하여 평균한 다음, 활성 물질의 밀도를 사용하여 부피를 계산하였다 (그 평균 직경을 기준으로 구형 형상을 가정함). 이어서, 다음과 같이 공극 부피 백분율을 계산한다:
Figure pct00001
일부 실시양태에서, 다공체는 다공체 길이 mm 당 물 약 0.10 내지 약 25 mm 범위의 캡슐화 압력 강하 (EPD)를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 다공체는 다공체 길이 mm 당 물 약 0.10 내지 약 10 mm 범위의 EPD를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 다공체는 다공체 길이 mm 당 물 약 2 mm 내지 길이 mm 당 물 약 7 mm (또는 다공체 길이 mm 당 물 7 mm 이하)의 EPD를 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 다공체는 적어도 약 1 mg/mm, 2 mg/mm, 3 mg/mm, 4 mg/mm, 5 mg/mm, 6 mg/mm, 7 mg/mm, 8 mg/mm, 9 mg/mm, 10 mg/mm, 11 mg/mm, 12 mg/mm, 13 mg/mm, 14 mg/mm, 15 mg/mm, 16 mg/mm, 17 mg/mm, 18 mg/mm, 19 mg/mm, 20 mg/mm, 21 mg/mm, 22 mg/mm, 23 mg/mm, 24 mg/mm, 또는 25 mg/mm의 활성 입자 적재량을 길이 mm 당 물 약 20 mm 이하, 길이 mm 당 물 19 mm 이하, 길이 mm 당 물 18 mm 이하, 길이 mm 당 물 17 mm 이하, 길이 mm 당 물 16 mm 이하, 길이 mm 당 물 15 mm 이하, 길이 mm 당 물 14 mm 이하, 길이 mm 당 물 13 mm 이하, 길이 mm 당 물 12 mm 이하, 길이 mm 당 물 11 mm 이하, 길이 mm 당 물 10 mm 이하, 길이 mm 당 물 9 mm 이하, 길이 mm 당 물 8 mm 이하, 길이 mm 당 물 7 mm 이하, 길이 mm 당 물 6 mm 이하, 길이 mm 당 물 5 mm 이하, 길이 mm 당 물 4 mm 이하, 길이 mm 당 물 3 mm 이하, 길이 mm 당 물 2 mm 이하, 또는 길이 mm 당 물 1 mm 이하의 EPD와 조합으로 가질 수 있으며, 여기서 활성 입자 적재량 및 EPD는 독립적으로 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다.
예로서, 일부 실시양태에서, 다공체는 적어도 약 1 mg/mm의 활성 입자 적재량 및 길이 mm 당 물 약 20mm 이하의 EPD를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 다공체는 적어도 약 1 mg/mm의 활성 입자 적재량 및 길이 mm 당 물 약 20mm 이하의 EPD를 가질 수 있으며, 여기서 활성 입자는 탄소가 아니다. 다른 실시양태에서, 다공체는 적어도 6 mg/mm의 적재량을 길이 mm 당 물 10mm 이하의 EPD와 조합으로 갖는 탄소를 포함하는 활성 입자를 가질 수 있다. .
일부 실시양태에서, 다공체는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 다공체와 함께 사용하기에 적합한 첨가제는 활성 화합물, 이온성 수지, 제올라이트, 나노입자, 마이크로웨이브 증강 첨가제, 세라믹 입자, 유리 비드, 연화제, 가소제, 안료, 염료, 향미제, 방향제, 제어 방출 베지클, 접착제, 점착제, 표면 개질제, 비타민, 과산화물, 살생물제, 항진균제, 항미생물제, 대전방지제, 난연제, 분해제 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
V. 첨가제
활성 입자의 일 예는 활성탄 (또는 활성 목탄 또는 활성 석탄)이다. 활성탄은 저활성 (약 50% 내지 약 75%의 CCl4 흡착) 또는 고활성 (약 75% 내지 약 95%의 CCl4 흡착), 또는 둘 다의 조합일 수 있다. 일부 실시양태에서, 활성탄은 나노-규모의 탄소 입자, 예컨대 임의의 수의 벽체를 갖는 탄소 나노튜브, 탄소 나노혼, 대나무-형 탄소 나노구조, 풀러렌 및 풀러렌 응집체, 및 소수 층 그래핀 및 산화 그래핀을 비롯한 그래핀일 수 있다. 활성 입자의 다른 예는 이온 교환 수지, 건조제, 실리케이트, 분자체, 실리카 겔, 활성화 알루미나, 제올라이트, 펄라이트, 세피올라이트, 풀러토, 규산마그네슘, 금속 산화물 (예를 들어, 산화철, 산화철 나노입자, 예컨대 약 12 nm의 Fe3O4, 산화망가니즈, 산화구리, 및 산화알루미늄), 금, 백금, 오산화아이오딘, 오산화인, 나노입자 (예를들어, 금속 나노입자, 예컨대 금 및 은; 금속 산화물 나노입자, 예컨대 알루미나; 자성, 상자성, 및 초상자성 나노입자, 예컨대 산화가돌리늄, 다양한 결정 구조의 산화철, 예컨대 헤마타이트 및 마그네타이트, 가도-나노튜브, 및 엔도풀러렌, 예컨대 Gd@C60; 및 코어-쉘 및 양파형 나노입자, 예컨대 금 및 은 나노쉘, 양파형 산화철, 및 상기 중 임의의 외부 쉘을 갖는 기타 나노입자 또는 마이크로입자) 및 상기 (활성탄 포함)의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 이온 교환 수지는 예를 들어 스티렌-디비닐 벤젠 (DVB) 공중합체, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 페놀 포름알데히드 축합물 및 에피클로로히드린 아민 축합물과 같은 백본; 및 중합체 백본에 부착된 복수의 전기적으로 하전된 관능기를 갖는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 활성 입자는 다양한 활성 입자들의 조합이다. 일부 실시양태에서, 유기 다공체는 다수의 활성 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 활성 입자는 본원에 개시된 활성 입자의 군으로부터 선택된 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. "요소"는 목록 중 항목을 기술하는 일반적인 용어로 사용되고 있다는 것을 유념해야 한다. 일부 실시양태에서, 활성 입자는 하나 이상의 향미제와 조합된다.
일부 실시양태에서, 활성 입자는 약 1 nm 미만 (예를 들어, 그래핀), 약 0.1 nm, 0.5 nm, 1 nm, 10 nm, 100 nm, 500 nm, 1 마이크로미터, 5 마이크로미터, 10 마이크로미터, 50 마이크로미터, 100 마이크로미터, 150 마이크로미터, 200 마이크로미터, 또는 250 마이크로미터의 하한치로부터 약 5000 마이크로미터, 2000 마이크로미터, 1000 마이크로미터, 900 마이크로미터, 700 마이크로미터, 500 마이크로미터, 400 마이크로미터, 300 마이크로미터, 250 마이크로미터, 200 마이크로미터, 150 마이크로미터, 100 마이크로미터, 50 마이크로미터, 10 마이크로미터, 또는 500 nm의 상한치까지의 범위의 적어도 하나의 치수의 평균 직경을 가질 수 있으며, 여기서 평균 직경은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치까지의 범위이고, 그들 사이의 임의의 하위세트를 포괄할 수 있다. 일부 실시양태에서, 활성 입자는 입자 크기의 혼합물일 수 있다.
활성 입자는, 일부 실시양태에서, 연기 스트림에 대해 성분을 제거하거나, 감소시키거나, 첨가할 수 있고, 일부 실시양태에서 선택절일 수 있다. 연기 스트림 성분은 아세트알데히드, 아세트아미드, 아세톤, 아크롤레인, 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 아플라톡신 B-1, 4-아미노비페닐, 1-아미노나프탈렌, 2-아미노나프탈렌, 암모니아, 암모늄 염, 아나바신, 아나타빈, 0-아니시딘, 비소, A-α-C, 벤즈[a]안트라센, 벤즈[b]플루오란텐, 벤즈[j]아세안트릴렌, 벤즈[k]플루오란텐, 벤젠, 벤조(b)푸란, 벤조[a]피렌, 벤조[c]페난트렌, 베릴륨, 1,3-부타디엔, 부티르알데히드, 카드뮴, 카페인산, 탄소 모노옥시드, 카테콜, 염소화 디옥신/푸란, 크로뮴, 크리센, 코발트, 쿠마린, 크레졸, 크로톤알데히드, 시클로펜타[c,d]피렌, 디벤즈(a,h)아크리딘, 디벤즈(a,j)아크리딘, 디벤즈[a,h]안트라센, 디벤조(c,g)카르바졸, 디벤조[a,e]피렌, 디벤조[a,h]피렌, 디벤조[a,i]피렌, 디벤조[a,l]피렌, 2,6-디메틸아닐린, 에틸 카르바메이트 (우레탄), 에틸벤젠, 에틸렌 옥시드, 유게놀, 포름알데히드, 푸란, glu-P-1, glu-P-2, 히드라진, 시안화수소, 히드로퀴논, 인데노[1,2,3-cd]피렌, IQ, 이소프렌, 납, MeA-α-C, 수은, 메틸 에틸 케톤, 5-메틸크리센, 4-(메틸니트로사미노)-1-(3-피리딜)-1-부타논 (NNK), 4-(메틸니트로사미노)-1-(3-피리딜)-1-부탄올 (NNAL), 나프탈렌, 니켈, 니코틴, 니트레이트, 산화질소, 질소 산화물, 니트라이트, 니트로벤젠, 니트로메탄, 2-니트로프로판, N-니트로소아나바신 (NAB), N-니트로소디에탄올아민 (NDELA), N-니트로소디에틸아민, N-니트로소디메틸아민 (NDMA), N-니트로소에틸메틸아민, N-니트로소모르폴린 (NMOR), N-니트로소노르니코틴 (NNN), N-니트로소피페리딘 (NPIP), N-니트로소피롤리딘 (NPYR), N-니트로소사르코신 (NSAR), 페놀, PhlP, 폴로늄-210 (방사성-동위원소), 프로피온알데히드, 프로필렌 옥시드, 피리딘, 퀴놀린, 레조르시놀, 셀레늄, 스티렌, 타르, 2-톨루이딘, 톨루엔, Trp-P-1, Trp-P-2, 우라늄-235 (방사성-동위원소), 우라늄-238 (방사성-동위원소), 비닐 아세테이트, 비닐 클로라이드 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
적합한 이온성 수지는 스티렌-디비닐 벤젠 (DVB) 공중합체, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 페놀 포름알데히드 축합물 및 에피클로로히드린 아민 축합물과 같은 백본; 중합체 백본에 부착된 복수의 전기적으로 하전된 관능기; 및 그의 임의의 조합을 갖는 중합체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
제올라이트는 균일한 분자-크기 치수의 세공, 예컨대 채널 또는 캐비티를 갖는 결정질 알루미노실리케이트를 포함할 수 있다. 제올라이트는 천연 및 합성 물질을 포함할 수 있다. 적합한 제올라이트는 제올라이트 베타 (Na7(Al7Si57O128) 정방정계), 제올라이트 ZSM-5 (Nan(AlnSi96 - nO192) 16 H2O, n < 27임), 제올라이트 A, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 제올라이트 K-G, 제올라이트 ZK-5, 제올라이트 ZK-4, 메조다공성 실리케이트, SBA-15, MCM-41, 3-아미노프로필실릴 기에 의해 개질된 MCM48, 알루미노-포스페이트, 메조다공성 알루미노실리케이트, 다른 관련된 다공성 물질 (예를 들어, 예컨대 혼합 산화물 겔), 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
적합한 나노입자는 나노-규모의 탄소 입자, 예컨대 임의의 수의 벽체를 갖는 탄소 나노튜브, 탄소 나노혼, 대나무-형 탄소 나노구조, 풀러렌 및 풀러렌 응집체, 및 소수 층 그래핀 및 산화 그래핀을 비롯한 그래핀; 금속 나노입자, 예컨대 금 및 은; 금속 산화물 나노입자, 예컨대 알루미나, 실리카, 및 티타니아; 자성, 상자성, 및 초상자성 나노입자, 예컨대 산화가돌리늄, 다양한 결정 구조의 산화철, 예컨대 헤마타이트 및 마그네타이트, 약 12 nm의 Fe3O4, 가도-나노튜브, 및 엔도풀러렌, 예컨대 Gd@C60; 및 코어-쉘 및 양파형 나노입자, 예컨대 금 및 은 나노쉘, 양파형 산화철, 및 상기 물질 중 임의의 외부 쉘을 갖는 기타 나노입자 또는 마이크로입자) 및 상기 (활성탄 포함)의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 나노입자는 나노로드, 나노구체, 나노라이스, 나노와이어, 나노스타 (예를 들어, 나노트리포드 및 나노테트라포드), 중공 나노구조, 2개 이상의 나노입자가 하나로 연결되어 있는 하이브리드 나노구조, 및 나노-코팅 또는 나노-후벽을 갖는 비-나노 입자를 포함할 수 있다는 것을 유념해야 한다. 또한, 나노입자는 공유 및/또는 비-공유적으로, 예를 들어 파이-적층, 물리흡착, 이온 결합, 반 데르 발스 결합 등으로 관능화된 나노입자를 포함하나 이에 제한되지는 않는, 나노입자의 관능화된 유도체를 포함할 수 있다는 것을 유념해야 한다. 적합한 관능기는 아민 (1°, 2° 또는 3°), 아미드, 카르복실산, 알데히드, 케톤, 에테르, 에스테르, 퍼옥시드, 실릴, 유기실란, 탄화수소, 방향족 탄화수소 및 그의 임의의 조합을 포함하는 잔기; 중합체; 에틸렌디아민 테트라아세테이트, 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 트리글리콜람산, 및 피롤 고리를 포함하는 구조와 같은 킬레이팅제; 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 관능기는 나노 입자의 유기 다공체 안으로의 혼입을 향상시킬 수 있다.
적합한 마이크로웨이브 증강 첨가제는 마이크로웨이브 반응성 중합체, 탄소 입자, 풀러렌, 탄소 나노튜브, 금속 나노입자, 물 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
적합한 세라믹 입자는 산화물 (예를 들어, 실리카, 티타니아, 알루미나, 베릴리아, 세리아 및 지르코니아), 비산화물 (예를 들어, 카바이드, 보라이드, 니트라이드 및 실리사이드), 그의 복합체 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 세라믹 입자는 결정질, 비-결정질 또는 반-결정질일 수 있다.
본원에 사용된 안료는 색을 부여하고 매트릭스 물질 및/또는 그의 성분 전체에 걸쳐 혼입되는 화합물 및/또는 입자를 지칭한다. 적합한 안료는 이산화티타늄, 이산화규소, 타르트라진, E102, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 퀴나크리돈, 페릴렌 테트라카르복실산 디-이미드, 디옥사진, 페리논 디스아조 안료, 안트라퀴논 안료, 카본 블랙, 이산화티타늄, 금속 분말, 산화철, 울트라마린 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본원에 사용된 염료는 색을 부여하고 표면 처리제인 화합물 및/또는 입자를 지칭한다. 적합한 염료는 액체 및/또는 과립 형태인 카르타솔(CARTASOL)® 염료 (클라리언트 서비시즈(Clariant Services)로부터 입수가능한 양이온성 염료) (예를 들어, 카르타솔® 브릴리언트 옐로우 K-6G 액체, 카르타솔® 옐로우 K-4GL 액체, 카르타솔® 옐로우 K-GL 액체, 카르타솔® 오렌지 K-3GL 액체, 카르타솔® 스칼렛 K-2GL 액체, 카르타솔® 레드 K-3BN 액체, 카르타솔® 블루 K-5R 액체, 카르타솔® 블루 K-RL 액체, 카르타솔® 터쿼이즈 K-RL 액체/과립, 카르타솔® 브라운 K-BL 액체), 파츠솔(FASTUSOL)® 염료 (바스프(BASF) 사로부터 입수가능한 조색단) (예를 들어, 옐로우 3GL, 파츠솔 C 블루 74L)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
적합한 점착제는 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 히드록시에틸셀룰로스, 카르복시 메틸셀룰로스, 카르복시 에틸셀룰로스, 수용성 셀룰로스 아세테이트, 아미드, 디아민, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 실릴-개질된 폴리아미드 화합물, 폴리카르바메이트, 우레탄, 천연 수지, 쉘락, 아크릴산 중합체, 2-에틸헥실아크릴레이트, 아크릴산 에스테르 중합체, 아크릴산 유도체 중합체, 아크릴산 단독중합체, 아나크릴산 에스테르 단독중합체, 폴리(메틸 아크릴레이트), 폴리(부틸 아크릴레이트), 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트), 아크릴산 에스테르 공중합체, 메타크릴산 유도체 중합체, 메타크릴산 단독중합체, 메타크릴산 에스테르 단독중합체, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(부틸 메타크릴레이트), 폴리(2-에틸헥실 메타크릴레이트), 아크릴아미도-메틸-프로판 술포네이트 중합체, 아크릴아미도-메틸-프로판 술포네이트 유도체 중합체, 아크릴아미도-메틸-프로판 술포네이트 공중합체, 아크릴산/아크릴아미도-메틸-프로판 술포네이트 공중합체, 벤질 코코 디-(히드록시에틸) 4급 아민, 포름알데히드와 축합된 p-T-아밀-페놀, 디알킬 아미노 알킬 (메트)아크릴레이트, 아크릴아미드, N-(디알킬 아미노 알킬) 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 히드록시 알킬 (메트)아크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴산, 히드록시에틸 아크릴레이트 등, 그의 임의의 유도체 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
적합한 비타민은 비타민 A, 비타민 B1, 비타민 B2, 비타민 C, 비타민 D, 비타민 E 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
적합한 항미생물제는 항-미생물 금속 이온, 클로르헥시딘, 클로르헥시딘 염, 트리클로산, 폴리목신, 테트라시클린, 아미노 글리코시드 (예를 들어, 겐타미신), 리팜피신, 바시트라신, 에리트로마이신, 네오마이신, 클로람페니콜, 미코나졸, 퀴놀론, 페니실린, 노녹시놀 9, 푸시드산, 세팔로스포린, 뮤피로신, 메트로니다졸레아 세크로핀, 프로테그린, 박테리올신, 데펜신, 니트로푸라존, 마페니드, 아시클로비르, 바녹마이신, 클린다마이신, 린코마이신, 술폰아미드, 노르플록사신, 페플록사신, 날리디즈산, 옥살산, 에녹사신 산, 시프로플록사신, 폴리헥사메틸렌 비구아니드 (PHMB), PHMB 유도체 (예를 들어, 폴리에틸렌 헥사니에틸렌 비구아니드 (PEHMB)와 같은 생분해성 비구아니드), 클릴로르헥시딘 글루코네이트, 클로로헥시딘 히드로클로라이드, 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), EDTA 유도체 (예를 들어, 디소듐 EDTA 또는 테트라소디움 EDTA) 등, 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시양태에서, 대전방지제는 임의의 적합한 음이온성, 양이온성, 양쪽성 또는 비이온성 대전방지제를 포함할 수 있다. 음이온성 대전방지제는 일반적으로 알칼리 술페이트, 알칼리 포스페이트, 알콜의 포스페이트 에스테르, 에톡실화 알콜의 포스페이트 에스테르 및 그의 임의의 조합이 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 예는 알칼리 중화된 포스페이트 에스테르 (예를 들어, 헨켈 코포레이션(Henkel Corporation; 미국 사우스 캐롤라이나주 몰딘 소재)으로부터 입수가능한 트리팍(TRYFAC)® 5559 또는 트리팍® 5576)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 양이온성 대전방지제는 일반적으로 양전하를 보유하는 4차 암모늄염 및 이미다졸린을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 비이온성 물질의 예는 폴리(옥시알킬렌) 유도체, 예를 들어 에메레스트(EMEREST)® 2650 (헨켈 코포레이션 (미국 사우스 캐롤라이나주 몰딘 소재)으로부터 입수가능한 에톡실화 지방산)과 같은 에톡실화 지방산, 트리콜(TRYCOL)® 5964 (헨켈 코포레이션 (미국 사우스 캐롤라이나주 몰딘 소재)으로부터 입수가능한 에톡실화 라우릴 알콜)와 같은 에톡실화 지방 알콜, 트리민(TRYMEEN)® 6606 (헨켈 코포레이션 (미국 사우스 캐롤라이나주 몰딘 소재)으로부터 입수가능한 에톡실화 탈로우 아민)과 같은 에톡실화 지방 아민, EMID® 6545 (헨켈 코포레이션 (미국 사우스 캐롤라이나주 몰딘 소재)으로부터 입수가능한 올레익 디에탄올아민)와 같은 알칸올아미드 및 그의 임의의 조합을 포함한다. 음이온성 및 양이온성 물질이 더 효과적인 대전방지제인 경향이 있다.
본원에 논의된 유기 다공체는 주로 흡연 장치 필터를 위한 것이지만, 이는 액체 필터, 자동차에서의 공기 필터, 의료 장치에서의 공기 필터, 가정 용도를 위한 공기 필터 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는 다른 적용분야에서 유체 필터 (또는 그의 일부)로서 사용될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 본 개시내용을 접하는 통상의 기술자라면, 다른 여과 적용을 위해 본 개시내용을 적합화하는데 필요한 변경 및/또는 제한, 예를 들어, 유기 및 결합제 입자의 크기, 형상, 크기 비, 및 유기 다공체의 조성을 이해하여야 한다. 비제한적 예로서, 유기 다공체는 동심 물 필터 배위를 위한 중공 원통 또는 공기 필터를 위한 주름진 시트와 같은 다른 형상으로 성형될 수 있다.
본원에 개시된 실시양태는 다음을 포함한다:
A: 복수의 결합제 입자, 복수의 유기 입자 및 마이크로웨이브 증강 첨가제를 포함하는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 도입하고; 매트릭스 물질의 적어도 일부를 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체 연장체를 형성하며, 여기서 가열은 매트릭스 물질의 적어도 일부를 마이크로웨이브 방사선으로 조사하는 것을 포함하고; 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단함으로써 유기 다공체를 수득하는 것을 포함하는 방법;
B: 복수의 결합제 입자, 복수의 유기 입자 및 마이크로웨이브 증강 첨가제를 포함하는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 도입하고; 매트릭스 물질의 적어도 일부를 산소-희박 분위기에서 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체 연장체를 형성하며, 여기서 가열은 매트릭스 물질의 적어도 일부를 마이크로웨이브 방사선으로 조사하는 것을 포함하고; 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단함으로써 유기 다공체를 수득하는 것을 포함하는 방법;
C: 복수의 결합제 입자, 복수의 유기 입자 및 마이크로웨이브 증강 첨가제를 포함하는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 도입하고; 매트릭스 물질의 적어도 일부를 증가된 기압 분위기에서 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체 연장체를 형성하며, 여기서 가열은 매트릭스 물질의 적어도 일부를 마이크로웨이브 방사선으로 조사하는 것을 포함하고; 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단함으로써 유기 다공체를 수득하는 것을 포함하는 방법.
각각의 실시양태 A, B 및 C는 다음 추가의 요소 중 하나 이상을 임의의 조합으로 가질 수 있다: 요소 1: 도입은 약 1 m/분 내지 약 800 m/분의 공급 속도로 실행하는 공압 조밀 상 공급을 포함함; 요소 2: 도입은 약 1 m/분 내지 약 800 m/분의 공급 속도로 실행하는 공압 조밀 상 공급을 포함하고, 몰드 캐비티는 약 3 mm 내지 약 10 mm의 직경을 가짐; 요소 3: 도입 전에 매트릭스 물질을 예열함; 요소 4: 가열은 방사 가열을 추가로 포함함; 요소 5: 몰드 캐비티는 적어도 부분적으로 종이 포장재에 의해 형성됨; 요소 6: 유기 다공체는 길이 mm 당 물 약 0.1 mm 내지 길이 mm 당 물 약 25 mm의 EPD를 가짐; 요소 7: 유기 다공체는 길이 mm 당 물 약 0.1 mm 내지 길이 mm 당 물 약 20 mm의 EPD를 가지고, 유기 다공체는 약 1 mg/mm 내지 약 20 mg/mm의 유기 입자를 포함함; 요소 8: 천연 물질은 클로브, 담배, 커피 콩, 코코아, 시나몬, 바닐라, 차, 녹차, 홍차, 월계수 잎, 감귤 껍질, 오렌지, 레몬, 라임, 그레이프프루트, 쿠민, 칠리 페퍼, 칠리 분말, 레드 페퍼, 유칼립투스, 페퍼민트, 카레, 아니스, 딜, 펜넬, 올스파이스, 바질, 로즈마리, 페퍼, 캐러웨이 종자, 실란트로, 마늘, 겨자, 넛멕, 타임, 강황, 오레가노, 기타 향신료, 홉, 기타 곡물, 설탕 및 그의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함함; 요소 9: 유기 입자는 약 100 마이크로미터 내지 약 1500 마이크로미터의 평균 직경을 가짐; 요소 10: 결합제 입자는 폴리에틸렌을 포함함; 요소 11: 결합제 입자는 UHMWPE를 포함함; 요소 12: 결합제 입자는 VHMWPE를 포함함; 요소 13: 결합제 입자는 HMWPE를 포함함; 및 요소 14: 유기 다공체는 본원에 기재된 적어도 하나의 첨가제를 포함함.
비제한적 예로서, A, B 및 C에 대해 독립적으로 적용가능한 예시적인 조합은 다음을 포함한다: 요소 8-14 중 적어도 하나와 조합된 요소 1; 요소 8-14 중 적어도 하나와 조합된 요소 2; 요소 8-14 중 적어도 하나와 조합된 요소 1; 요소 8-14 중 적어도 하나와 조합된 요소 3; 요소 8-14 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 1 및 3; 요소 8-14 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 2 및 3; 요소 8-14 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 1 및 4; 요소 8-14 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 2 및 4; 요소 5와 조합된 상기 중 임의의 것; 요소 6과 조합된 상기 중 임의의 것; 요소 7과 조합된 상기 중 임의의 것 등.
본원에 개시된 추가 실시양태는 다음을 포함한다:
D: 복수의 결합제 입자 및 복수의 유기 입자를 포함하는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 연속적으로 도입하고; 몰드 캐비티의 라이너로서 이형 포장재를 배치하고; 매트릭스 물질의 적어도 일부를 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체 연장체를 형성하고; 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단함으로써 유기 다공체를 수득하는 것을 포함하는 방법;
E: 복수의 결합제 입자 및 복수의 유기 입자를 포함하는 매트릭스 물질을 복수의 몰드 캐비티에 도입하고; 몰드 캐비티 내의 매트릭스 물질을 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체를 형성하는 것을 포함하는 방법;
F: 복수의 결합제 입자 및 복수의 유기 입자를 포함하는 매트릭스 물질 및 종이 포장재를 연속적으로 조합하여 매트릭스 물질이 종이 포장재에 의해 한정된 원하는 단면 형상을 형성하고; 매트릭스 물질의 적어도 일부를 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체 연장체를 형성하며, 여기서 가열은 매트릭스 물질의 적어도 일부를 마이크로웨이브 방사선으로 조사하는 것을 포함하고; 유기 다공체 연장체를 냉각시키고; 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단함으로써 유기 다공체를 제조하는 것을 포함하는 방법.
각각의 실시양태 D, E 및 F는 다음 추가의 요소 중 하나 이상을 임의의 조합으로 가질 수 있다: 요소 1: 도입은 약 1 m/분 내지 약 800 m/분의 공급 속도로 실행하는 공압 조밀 상 공급을 포함함; 요소 2: 도입은 약 1 m/분 내지 약 800 m/분의 공급 속도로 실행하는 공압 조밀 상 공급을 포함하고, 몰드 캐비티는 약 3 mm 내지 약 10 mm의 직경을 가짐; 요소 3: 가열은 매트릭스 물질의 적어도 일부를 마이크로웨이브 방사선으로 조사하는 것을 포함함; 요소 4: 가열은 방사 가열을 포함함; 요소 5: 가열은 산소-희박 분위기에서 실행함; 요소 6: 가열은 증가된 기압 분위기에서 실행함; 요소 7: 몰드 캐비티는 적어도 부분적으로 종이 포장재에 의해 형성됨; 요소 8: 유기 다공체는 길이 mm 당 물 약 0.1 mm 내지 길이 mm 당 물 약 25 mm의 EPD를 가짐; 요소 9: 유기 다공체는 길이 mm 당 물 약 0.1 mm 내지 길이 mm 당 물 약 20 mm의 EPD를 가지고, 유기 다공체는 약 1 mg/mm 내지 약 20 mg/mm의 유기 입자를 포함함; 요소 10: 천연 물질은 클로브, 담배, 커피 콩, 코코아, 시나몬, 바닐라, 차, 녹차, 홍차, 월계수 잎, 감귤 껍질, 오렌지, 레몬, 라임, 그레이프프루트, 쿠민, 칠리 페퍼, 칠리 분말, 레드 페퍼, 유칼립투스, 페퍼민트, 카레, 아니스, 딜, 펜넬, 올스파이스, 바질, 로즈마리, 페퍼, 캐러웨이 종자, 실란트로, 마늘, 겨자, 넛멕, 타임, 강황, 오레가노, 기타 향신료, 홉, 기타 곡물, 설탕 및 그의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함함; 요소 11: 유기 입자는 약 100 마이크로미터 내지 약 1500 마이크로미터의 평균 직경을 가짐; 요소 12: 결합제 입자는 폴리에틸렌을 포함함; 요소 13: 결합제 입자는 UHMWPE를 포함함; 요소 14: 결합제 입자는 VHMWPE를 포함함; 요소 15: 결합제 입자는 HMWPE를 포함함; 및 요소 16: 유기 다공체는 본원에 기재된 적어도 하나의 첨가제를 포함함.
비제한적 예로서, D, E 및 F에 대해 독립적으로 적용가능한 예시적인 조합은 다음을 포함한다: 요소 8-14 중 적어도 하나와 조합된 요소 1; 요소 10-16 중 적어도 하나와 조합된 요소 2; 요소 10-16 중 적어도 하나와 조합된 요소 1; 요소 10-16 중 적어도 하나와 조합된 요소 3; 요소 10-16 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 1 및 3; 요소 10-16 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 2 및 3; 요소 10-16 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 1 및 4; 요소 10-16 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 2 및 4; 요소 5와 조합된 상기 중 임의의 것; 요소 6과 조합된 상기 중 임의의 것; 요소 5와 조합된 상기 중 임의의 것; 요소 8과 조합된 상기 중 임의의 것; 요소 9와 조합된 상기 중 임의의 것 등.
본원에 개시된 실시양태는 다음을 포함한다:
G: 유기 다공체는 복수의 결합제 입자 및 천연 물질로부터 유래된 복수의 유기 입자를 포함하며, 여기서 유기 입자 및 결합제 입자는 복수의 접촉점에서 함께 결합됨;
H: 필터는 천연 물질로부터 유래된 복수의 유기 입자; 및 복수의 결합제 입자를 포함하는 유기 다공체를 포함하며, 여기서 유기 입자 및 결합제 입자는 복수의 접촉점에서 함께 결합됨; 및
I: 흡연 장치는 복수의 결합제 입자 및 천연 물질로부터 유래된 복수의 유기 입자를 포함하는 유기 다공체를 함유하는 필터를 포함하며, 여기서 유기 입자 및 결합제 입자는 복수의 접촉점에서 함께 결합됨.
각각의 실시양태 G, H 및 I는 다음 추가의 요소 중 하나 이상을 임의의 조합으로 가질 수 있다: 요소 1: 천연 물질은 클로브, 담배, 커피 콩, 코코아, 시나몬, 바닐라, 차, 녹차, 홍차, 월계수 잎, 감귤 껍질, 오렌지, 레몬, 라임, 그레이프프루트, 쿠민, 칠리 페퍼, 칠리 분말, 레드 페퍼, 유칼립투스, 페퍼민트, 카레, 아니스, 딜, 펜넬, 올스파이스, 바질, 로즈마리, 페퍼, 캐러웨이 종자, 실란트로, 마늘, 겨자, 넛멕, 타임, 강황, 오레가노, 기타 향신료, 홉, 기타 곡물, 설탕 및 그의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함함; 요소 2: 유기 다공체는 길이 mm 당 물 약 0.1 mm 내지 길이 mm 당 물 약 20 mm의 캡슐화 압력 강하를 가짐; 요소 3: 유기 입자는 약 100 마이크로미터 내지 약 1500 마이크로미터의 평균 직경을 가짐; 요소 4: 결합제 입자는 폴리에틸렌을 포함함; 요소 5: 결합제 입자는 UHMWPE를 포함함; 요소 6: 결합제 입자는 VHMWPE를 포함함; 요소 7: 결합제 입자는 HMWPE를 포함함; 요소 8: 유기 다공체는 본원에 기재된 적어도 하나의 첨가제를 포함함; 요소 9: 다른 필터 섹션은 (제공되는 경우) 셀룰로스, 셀룰로스 유도체, 셀룰로스 에스테르 토우, 셀룰로스 아세테이트 토우, 필라멘트 당 약 10 데니어 미만인 셀룰로스 아세테이트 토우, 필라멘트 당 약 10 데니어 이상인 셀룰로스 아세테이트 토우, 무작위 배향 아세테이트, 종이, 주름진 종이, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 토우, 폴리프로필렌 토우, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 조립 분말, 탄소 입자, 탄소 섬유, 섬유, 유리 비드, 제올라이트, 분자체, 다공체 및 그의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함함; 및 요소 10: 필터 (제공되는 경우)는 길이 mm 당 물 약 0.1 mm 내지 길이 mm 당 물 약 20 mm의 캡슐화 압력 강하를 가짐.
비제한적 예로서, G, H 및 I에 대해 독립적으로 적용가능한 예시적인 조합은 다음을 포함한다: 요소 2-8 중 적어도 하나와 조합된 요소 1; 요소 2 및 3과 조합된 요소 1; 요소 4-8 중 적어도 하나와 조합된 요소 1-3 등. 비제한적 예로서, B 및 C에 대해 독립적으로 적용가능한 예시적인 조합은 다음을 포함한다: 상기 조합과 조합된 요소 9; 및 상기 조합과 조합된 요소 10.
본원에 개시된 추가 실시양태는 다음을 포함한다:
J: 천연 물질을 복수의 유기 입자로 연마하고; 복수의 결합제 입자 및 복수의 유기 입자를 포함하는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 도입하고; 매트릭스 물질의 적어도 일부를 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체 연장체를 형성하고; 유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단함으로써 유기 다공체를 수득하는 것을 포함하는 방법; 및
K: 천연 물질을 복수의 유기 입자로 연마하고; 유기 입자를 크기 조정하고; 복수의 결합제 입자 및 복수의 유기 입자를 포함하는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 도입하고; 몰드 캐비티 내의 매트릭스 물질을 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체를 형성하는 것을 포함하는 방법;
L: 천연 물질을 복수의 유기 입자로 연마하고; 유기 입자를 건조시키고; 복수의 결합제 입자 및 유기 입자를 포함하는 매트릭스 물질을 복수의 몰드 캐비티에 도입하고; 몰드 캐비티 내의 매트릭스 물질을 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체를 형성하는 것을 포함하는 방법; 및
M: 천연 물질을 복수의 유기 입자로 연마하고; 유기 입자 중 적어도 일부를 건조시키고; 유기 입자를 크기 조정하고; 복수의 결합제 입자 및 유기 입자를 포함하는 매트릭스 물질을 복수의 몰드 캐비티에 도입하고; 몰드 캐비티 내의 매트릭스 물질을 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체를 형성하는 것을 포함하는 방법.
각각의 실시양태 J, K, L 및 M은 다음 추가의 요소 중 하나 이상을 임의의 조합으로 가질 수 있다: 요소 1: 도입은 약 1 m/분 내지 약 800 m/분의 공급 속도로 실행하는 공압 조밀 상 공급을 포함함; 요소 2: 도입은 약 1 m/분 내지 약 800 m/분의 공급 속도로 실행하는 공압 조밀 상 공급을 포함하고, 몰드 캐비티는 약 3 mm 내지 약 10 mm의 직경을 가짐; 요소 3: 가열은 매트릭스 물질의 적어도 일부를 마이크로웨이브 방사선으로 조사하는 것을 포함함; 요소 4: 가열은 방사 가열을 포함함; 요소 5: 가열은 산소-희박 분위기에서 실행함; 요소 6: 가열은 증가된 기압 분위기에서 실행함; 요소 7: 몰드 캐비티는 적어도 부분적으로 종이 포장재에 의해 형성됨; 요소 8: 유기 다공체는 길이 mm 당 물 약 0.1 mm 내지 길이 mm 당 물 약 25 mm의 EPD를 가짐; 요소 9: 유기 다공체는 길이 mm 당 물 약 0.1 mm 내지 길이 mm 당 물 약 20 mm의 EPD를 가지고, 유기 다공체는 약 1 mg/mm 내지 약 20 mg/mm의 유기 입자를 포함함; 요소 10: 천연 물질은 클로브, 담배, 커피 콩, 코코아, 시나몬, 바닐라, 차, 녹차, 홍차, 월계수 잎, 감귤 껍질, 오렌지, 레몬, 라임, 그레이프프루트, 쿠민, 칠리 페퍼, 칠리 분말, 레드 페퍼, 유칼립투스, 페퍼민트, 카레, 아니스, 딜, 펜넬, 올스파이스, 바질, 로즈마리, 페퍼, 캐러웨이 종자, 실란트로, 마늘, 겨자, 넛멕, 타임, 강황, 오레가노, 기타 향신료, 홉, 기타 곡물, 설탕 및 그의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함함; 요소 11: 유기 입자는 약 100 마이크로미터 내지 약 1500 마이크로미터의 평균 직경을 가짐; 요소 12: 결합제 입자는 폴리에틸렌을 포함함; 요소 13: 결합제 입자는 UHMWPE를 포함함; 요소 14: 결합제 입자는 VHMWPE를 포함함; 요소 15: 결합제 입자는 HMWPE를 포함함; 및 요소 16: 유기 다공체는 본원에 기재된 적어도 하나의 첨가제를 포함함.
비제한적 예로서, J, K, L 및 M에 대해 독립적으로 적용가능한 예시적인 조합은 다음을 포함한다: 요소 8-14 중 적어도 하나와 조합된 요소 1; 요소 8-14 중 적어도 하나와 조합된 요소 2; 요소 10-16 중 적어도 하나와 조합된 요소 1; 요소 10-16 중 적어도 하나와 조합된 요소 3; 요소 10-16 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 1 및 3; 요소 10-16 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 2 및 3; 요소 10-16 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 1 및 4; 요소 10-16 중 적어도 하나와 임의로 조합된 요소 2 및 4; 요소 5와 조합된 상기 중 임의의 것; 요소 6과 조합된 상기 중 임의의 것; 요소 7과 조합된 상기 중 임의의 것; 요소 8과 조합된 상기 중 임의의 것; 요소 9와 조합된 상기 중 임의의 것 등.
본 발명의 보다 우수한 이해를 용이하게 하기 위해서, 바람직한 실시양태 또는 대표적인 실시양태의 하기 예를 제공한다. 하기의 실시예는 어떠한 방식으로도 본 발명의 범주를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
실시예 1. UHMWPE 결합제 입자 (약 125 마이크로미터 평균 직경) 및 클로브 유기 입자 (약 1.0 mm 내지 약 2.0 mm 평균 직경)를 혼합하고, 셀룰로스 아세테이트 담배 필터와 일치하는 직경 및 단면 형상을 갖는 몰드에 넣고, 30분 동안 약 135℃로 가열하여, 클로브 다공체를 수득하였다. 클로브 다공체를 길이 5 mm, 10 mm, 및 15 mm의 분절로 절단하였다. 클로브 다공체 분절을 셀룰로스 아세테이트 담배 필터 분절과 합하여 길이 21 mm의 복수의 분절화된 필터를 수득하였다. 분절화된 필터 및 대조군 셀룰로스 아세테이트 담배 필터를 상업용 담배 칼럼에 부착시켰다.
다양한 담배의 EPD (표 1)는 측정당 5개 담배로 코레스타(Coresta) 권고 방법 (CRM) 41을 사용하여 측정하였고, 다양한 연기 스트림 성분의 전달 농도 (표 2)는 ISO 연기 방법 ISO 3308을 사용하여 측정하였다.
<표 1>
Figure pct00002
<표 2>
Figure pct00003
본 실시예는 클로브 유기 입자 (즉, 유게놀)로부터의 향미가 유기 다공체를 통해 전달될 수 있음을 예시한다. 또한, 전달된 향미제의 농도는 유기 다공체의 길이에 관련된다.
실시예 2. UHMWPE 결합제 입자 (약 150 마이크로미터 평균 직경), 클로브 유기 입자 (약 500 마이크로미터 평균 직경) 및 탄소 입자 첨가제 (30x70 메쉬)를 혼합하고, 종이 포장재로 라이닝된 몰드에 넣고, 몰드를 헬륨으로 퍼징한 다음 몰드를 밀봉함으로써 임의로 산소-희박 분위기에서 다양한 온도 (표 3)로 30분 동안 가열하여, 복수의 클로브 다공체를 수득하였다.
유기 다공체에서의 향미 저하를 나타낼 수 있는 가열 동안 방출된 클로브 유기 입자 분해 부산물의 척도로서, 가열 동안 푸르푸랄, 메틸 푸르푸랄 및 알파-푸르푸랄, 헤드스페이스 기체를 기체 크로마토그래피를 통해 분석하였다.
<표 3>
Figure pct00004
유기 다공체의 소결 (즉, 가열)을 위해 온도가 증가함에 따라, 유기 미립자 분해 부산물의 농도가 증가한다. 그러나, 산소-희박 분위기에서는, 유기 입자 분해 부산물의 농도는 동일한 온도의 경우 약 한 자릿수만큼 감소된다.
본 실시예는 산소-희박 분위기에서의 제조가 유리하게는 유기 입자 분해를 완화시킬 수 있음을 입증한다.
실시예 3. 여러 유기 다공체를 UHMWPE 결합제 입자 (약 125 마이크로미터 평균 직경)를 다양한 유기 입자: 클로브, 시나몬 및 파이프 담배와 조합으로 사용하여 제조하였다. 소결을 대기 환경 또는 산소-희박 환경 (몰드를 진공으로 처리한 후 N2 퍼징함)에서 2개의 온도 (135℃, 175℃, 또는 220℃)에서 실행하였다. 이어서, 유기 다공체를 2개의 냄새 시험에 대해 사람들에 의해 시험하였다. 먼저, 후각 평가는 0 내지 10의 등급 시스템으로 유기 입자 냄새가 나는 능력에 기초하였으며, 여기서 0은 대조군 (결합제 및 유기 입자의 미소결 혼합물)과 같은 냄새가 났고, 10은 완전히 상이한 냄새가 났다. 두번째로, 소각 평가는 0 내지 5의 등급 시스템으로 소각된 향이 나는 능력에 기초하였으며, 여기서 0은 소각된 향이 나지 않았고, 5는 소각된 대조군 (220℃에서 소결된 유기 입자)과 같은 냄새가 났다. 냄새 시험의 결과는 표 4에 제공된다.
<표 4>
Figure pct00005
본 실시예는 보다 저온 소결 및 O2-희박 환경이 본원에 기재된 유기 다공체에 바람직한 후각 특성을 제공함을 입증한다.
따라서, 본 발명은 언급되는 결과 및 이점 뿐만 아니라 그에 내재된 것을 달성하기에 충분히 적합하다. 본 발명은 본원의 교시를 접하는 통상의 기술자에게 명백한 다양하지만 동등한 방식으로 변경되고 실시될 수 있기 때문에, 상기 개시된 특정한 실시양태는 단지 예시적이다. 또한, 하기 청구범위에 기재된 것 이외에, 본원에 나타내어진 구성 또는 설계의 상세한 설명에 어떤 제한도 의도되지 않는다. 따라서, 상기 개시된 특정한 예시적인 실시예는 변경, 조합, 또는 변형될 수 있고, 모든 이러한 변화는 본 발명의 범주 및 사상 내에 있는 것으로 고려되는 것이 명백하다. 본원에서 예시적으로 개시된 본 발명은 본원에서 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 및/또는 본원에서 개시된 임의의 선택적인 요소의 부재 하에 실시될 수 있다. 조성 및 방법이 다양한 구성요소 또는 단계를 "포함하는", "함유하는", 또는 "비롯하는" 표현으로 기재되지만, 조성 및 방법은 또한 다양한 구성요소 및 단계로 "본질적으로 구성" 또는 "구성"될 수 있다. 상기 개시된 모든 수치 및 범위는 일정량만큼 변할 수 있다. 하한 및 상한을 갖는 수치 범위가 개시될 때마다, 범위 내에 드는 임의의 수치 및 임의의 포함된 범위가 구체적으로 개시된다. 특히, 본원에서 개시된 ("약 a 내지 약 b", 또는 동등하게는 "대략 a 내지 b", 또는 동등하게는 "대략 a - b" 형태의) 모든 수치 범위는 더 넓은 수치 범위 내에 있는 모든 수치 및 범위를 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 청구범위 내의 용어는 특허권자에 의해 명백하고 명확하게 달리 정의되지 않는 한, 그의 일반적인 통상의 의미를 갖는다. 또한, 청구범위에서 사용된 단수형 용어는 본원에서 이것이 소개하는 요소의 1개 또는 1개 초과를 의미하도록 정의된다. 본 명세서 및 본원에 참조로 포함될 수 있는 하나 이상의 특허 또는 다른 문헌에서 단어 또는 용어의 사용에 있어 임의의 충돌이 있다면, 본 명세서와 일치하는 정의가 채택되어야 한다.

Claims (20)

  1. 복수의 결합제 입자 및 천연 물질로부터 유래된 복수의 유기 입자를 포함하는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 도입하고;
    몰드 캐비티 내의 매트릭스 물질을 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체를 형성하는 것
    을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 천연 물질이 클로브, 담배, 커피 콩, 코코아, 시나몬, 바닐라, 차, 녹차, 홍차, 월계수 잎, 감귤 껍질, 오렌지, 레몬, 라임, 그레이프프루트, 쿠민, 칠리 페퍼, 칠리 분말, 레드 페퍼, 유칼립투스, 페퍼민트, 카레, 아니스, 딜, 펜넬, 올스파이스, 바질, 로즈마리, 페퍼, 캐러웨이 종자, 실란트로, 마늘, 겨자, 넛멕, 타임, 강황, 오레가노, 기타 향신료, 홉, 기타 곡물, 설탕 및 그의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 가열을 산소-희박 분위기에서 실행하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 가열을 대기압보다 높은 기압에서 실행하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 도입하는 것이 연속적이고, 약 1 m/분 내지 약 800 m/분의 속도의 공압 조밀 상 공급을 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 매트릭스 물질이 마이크로웨이브 증강 첨가제를 추가로 포함하고, 가열이 마이크로웨이브 조사를 포함하는 방법.
  7. 복수의 결합제 입자, 복수의 유기 입자 및 마이크로웨이브 증강 첨가제를 포함하는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 도입하고;
    매트릭스 물질의 적어도 일부를 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체 연장체를 형성하며, 여기서 가열은 매트릭스 물질의 적어도 일부를 마이크로웨이브 방사선으로 조사하는 것을 포함하고;
    유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단함으로써 유기 다공체를 수득하는 것
    을 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 도입이 약 1 m/분 내지 약 800 m/분의 속도의 공압 조밀 상 공급을 포함하는 것인 방법.
  9. 제7항에 있어서, 도입이 약 1 m/분 내지 약 800 m/분의 속도의 공압 조밀 상 공급을 포함하고, 몰드 캐비티가 약 3 mm 내지 약 10 mm의 직경을 갖는 것인 방법.
  10. 제7항에 있어서, 몰드 캐비티가 적어도 부분적으로 종이 포장재에 의해 형성된 것인 방법.
  11. 제7항에 있어서, 가열을 산소-희박 분위기에서 실행하는 방법.
  12. 제7항에 있어서, 가열을 대기압보다 높은 기압에서 실행하는 방법.
  13. 천연 물질로부터 유래된 복수의 유기 입자; 및
    복수의 결합제 입자
    를 포함하며, 여기서 유기 입자 및 결합제 입자는 복수의 접촉점에서 함께 결합된 것인 유기 다공체.
  14. 제13항에 있어서, 천연 물질이 클로브, 담배, 커피 콩, 코코아, 시나몬, 바닐라, 차, 녹차, 홍차, 월계수 잎, 감귤 껍질, 오렌지, 레몬, 라임, 그레이프프루트, 쿠민, 칠리 페퍼, 칠리 분말, 레드 페퍼, 유칼립투스, 페퍼민트, 카레, 아니스, 딜, 펜넬, 올스파이스, 바질, 로즈마리, 페퍼, 캐러웨이 종자, 실란트로, 마늘, 겨자, 넛멕, 타임, 강황, 오레가노, 기타 향신료, 홉, 기타 곡물, 설탕 및 그의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인 유기 다공체.
  15. 제13항에 있어서, 길이 mm 당 물 약 0.1 mm 내지 길이 mm 당 물 약 20 mm의 캡슐화 압력 강하를 갖는 유기 다공체.
  16. 천연 물질을 복수의 유기 입자로 연마하고;
    복수의 결합제 입자 및 유기 입자를 포함하는 매트릭스 물질을 몰드 캐비티에 도입하고;
    매트릭스 물질의 적어도 일부를 가열하여 복수의 접촉점에서 매트릭스 물질을 결합시킴으로써 유기 다공체 연장체를 형성하고;
    유기 다공체 연장체를 방사상으로 절단함으로써 유기 다공체를 수득하는 것
    을 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 유기 입자 중 적어도 일부를 건조시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 유기 입자를 크기 조정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 가열을 산소-희박 분위기에서 실행하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 가열을 대기압보다 높은 기압에서 실행하는 방법.
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