KR20210041519A - 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액상, 액상을 머금은 흡습체, 흡습체를 둘러싸는 제1 랩핑 부재, 흡습체의 상측과 하측에 배치되며 기공이 형성된 커버, 제1 랩핑 부재에 랩핑된 흡습체와 커버를 함께 랩핑하는 제2 랩핑 부재를 구비하며, 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치에 있어서, 흡습체를 공급하는 이송 장치; 흡습체 이송 속도를 고려하여 액상을 공급하는 공급하는 액상 공급 장치; 액상 공급 후 흡습체를 제1 랩핑 부재로 랩핑하는 제1 랩핑 장치; 랩핑된 흡습체 로드를 일정한 크기로 커팅하는 제1 커팅 장치; 커팅된 흡습체 로드와 커버 로드를 순서대로 배열하는 정렬 장치; 정렬된 복수 개의흡습체 로드와 커버 로드 전체를 제2 랩핑 부재로 랩핑하여 액상 카트리지 로드를 제조하는 제2 랩핑 장치; 액상 카트리지 로드를 원하는 크기로 커팅하는 제2 커팅 장치;를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치를 제공한다.

Description

전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치 및 제조 방법{PREPARING APPARATUS AND PREPARING METHOD OF LIQUID CARTRIDGE INSERTABLE INTO ELECTRICALLY-HEATING TYPE SMOKING ARTICLE}
본 발명은 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 연소 방식이 아닌 가열 방식으로 에어로졸을 발생시킬 수 있는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입되어 가열에 의해 에어로졸을 발생시킬 수 있는 액상 카트리지를 제조하기 위한 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 발생 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성되는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다.
일반적으로 담배 매질의 주원료인 슬러리 판상엽 시트의 경우 인장력이 약하여 제조적성이 어려우며, 담배 매질에 보습제도 다량 함유되어 있어 물리성이 취약하다. 또한, 글리세린 등과 같은 액상을 함유한 담배 매질은 친수성으로 인하여 주위 환경의 습도에도 민감하여 제조 공정 환경을 제어하는데 어려움이 있다. 담배 매질 내 함유시킬 수 있는 액상의 양도 한계가 있다.
담배 매질을 포함하는 궐련 이외에 별도의 카토마이저에 액상을 보관하여 에어로졸을 추가로 발생시켜서 사용자가 궐련을 흡입할 때 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 궐련을 통해 흡입하는 경우(소위 '하이브리드 타입')도 제안되고 있으나, 카토마이저에 함유된 액상을 관리하는데 어려움(유통기한, 변질 등)이 있으며, 카토마이저에서 생성된 에어로졸이 이동하는 기류 패스에 응축물이 발생하여 오염이 발생할 수 있다.
이에 따라, 한 번 사용하고 버리게 되는 전기 가열식 흡연 물품 내에 액상을 제공하고 이로부터 에어로졸을 얻기 위한 니즈가 존재한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1623429호 대한민국 등록특허공보 제10-1623429호 대한민국 등록특허공보 제10-1623429호 대한민국 등록특허공보 제10-1623429호 대한민국 등록특허공보 제10-1623429호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 액상, 액상을 머금은 흡습체, 흡습체를 둘러싸는 제1 랩핑 부재, 흡습체의 상측과 하측에 배치되며 기공이 형성된 커버, 제1 랩핑 부재에 랩핑된 흡습체와 커버를 함께 랩핑하는 제2 랩핑 부재를 구비하며, 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치에 있어서, 흡습체를 공급하는 이송 장치; 흡습체 이송 속도를 고려하여 액상을 공급하는 공급하는 액상 공급 장치; 액상 공급 후 흡습체를 제1 랩핑 부재로 랩핑하는 제1 랩핑 장치; 랩핑된 흡습체 로드를 일정한 크기로 커팅하는 제1 커팅 장치; 커팅된 흡습체 유닛과 커버 유닛을 순서대로 배열하는 정렬 장치; 정렬된 복수 개의 흡습체 유닛과 커버 유닛드 전체를 제2 랩핑 부재로 랩핑하여 액상 카트리지 로드를 제조하는 제2 랩핑 장치; 액상 카트리지 로드를 원하는 크기로 커팅하는 제2 커팅 장치;를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 제2 커팅 장치에 의해 커팅된 액상 카트리지의 흡습체 내부로 서셉터를 삽입하는 서셉터 삽입 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 서셉터 삽입 장치는 택 슈터인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 액상 공급 장치는, 액상을 70~90도℃의 온도로 저장하는 보온 탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 이송 장치에 의해 공급되는 평면의 흡습체를 로드의 형태로 압축하는 압축 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치를 제공한다.
본 발명은 액상, 액상을 머금은 흡습체, 흡습체를 둘러싸는 제1 랩핑 부재, 흡습체의 상측과 하측에 배치되며 기공이 형성된 커버, 제1 랩핑 부재에 랩핑된 흡습체와 커버를 함께 랩핑하는 제2 랩핑 부재를 구비하며, 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법에 있어서,
또한 본 발명은, 흡습체를 이송하며 액상을 공급하는 제1 단계; 액상을 흡수한 흡수체를 제1 랩핑 부재로 랩핑하여 흡습체 로드를 제조하는 제2 단계; 흡습체 유닛과 커버 유닛을 각각 희망 크기로 커팅하는 제3 단계; 커팅된 흡습체 유닛과 커버 유닛을 순차로 배열하는 제4 단계; 정렬된 복수 개의 흡습체 유닛과 커버 유닛 전체를 제2 랩핑 부재로 랩핑하여 액상 카트리지 로드를 제조하는 제5 단계; 및 액상 카트리지 로드를 희망하는 크기로 커팅하는 제6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 액상 카트리지의 흡습체 중앙에 서셉터를 삽입하는 제7 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 흡습체는 평면의 형태로 공급되며 제1 랩핑 부재로 랩핑되기 전에 로드의 형태로 압축되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 액상은 로드의 형태로 압축되기 전 평면의 흡습체에 공급되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 액상은 흡습체의 로드 형상으로 압축된 흡습체의 중앙부에 주입되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제조 방법 및 제조 장치에 따르면, 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지를 제조하는데, 종래 궐련의 생산에 이용되던 시설과 공정을 거의 변경하지 않고 이용함으로써, 설비 비용을 줄일 수 있으며, 액상이 흡습체에 흡습된 상태로 제공될 수 있는 액상 카트리지를 제조할 수 있다.
도 1은 전기 가열식 흡연 물품의 일부 분해 사시도와 단면도,
도 2는 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제1 예를도시한 도면,
도 3은 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제2 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치의 개념도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 카트리지에 구비되는 흡습체 로드가 제조되는 과정을 보여주는 개념도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 공정을 보여주는 개념도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 가열에 의해 에어로졸을 발생시킬 수 있는 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지와, 이러한 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품을 첨부한 도면에 참조하여 설명하는데, 설명의 편의상 전기 가열식 흡연 물품의 구성요소를 각각 설명하면서 그에 포함되는 액상 카트리지를 설명하도록 한다. 여기서 전기 가열식 흡연 물품이라 함은, 연소에 의하지 않고 전기저항 방식 혹은 유도가열 방식 등으로 흡연 물품을 가열함으로써 흡연 물품으로부터 에어로졸을 생성시키고 사용자가 이러한 에어로졸을 흡입하여 사용하는 형태이다. 이러한 흡연 물품은 종래의 궐련 담배 1개비와 비슷한 횟수의 흡입 행위를 하기에 적당한 양의 에어로졸 발생기질 및/또는 담배 각초를 흡연 물품 내부에 포함하며, 미리 정해진 양만큼 에어로졸이 발생된 후에는 더 이상 에어로졸을 발생시키지 않으며 1회 사용된 후에 사용자에 의해 버려질 것이다.
도 1은 전기 가열식 흡연 물품의 일부 분해 사시도와 단면도로, 후술할 본 발명에 따른 액상 카트리지를 일부로 구비할 수 있다.
전기 가열식 흡연 물품(50)은 에어로졸 발생기질로, 후술하는 바와 같이 통상의 담배 각초와 글리세린 등과 같은 액상 조성물을 포함한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품(50)은, 상류 단부에 액상 조성물 형태로 함유되는 에어로졸 발생 기질을 포함하는 액상 카트리지(10), 그 직하류에 에어로졸 이동 통로를 제공하는 페이퍼 튜브(30), 그리고 마우스피스로 기능하는 필터(20)가 적층된 구조를 갖고, 이들은 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑된다.
본 발명에 따른 액상 카트리지(10)는 도 1 내지 3에 도시된 실시예와 같으며 반복 설명은 생략한다. 액상 카트리지(10)는 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상은 현재 사용되고 있는 통상의 담배 혹은 전기 가열식 흡연 물품의 규격에 부합하는 크기이다. 이러한 규격을 갖는 액상 카트리지(10)는 전기 가열식 흡연 물품(50)에 삽입되어 별도의 랩핑 페이퍼(60)로 랩핑되면 사용자 입장에서 볼 때는 통상의 담배 혹은 전기 가열식 흡연 물품과 차이가 없게 된다.
액상 카트리지(10)와 동등한 지름으로 준비된, 필터(20), 페이퍼 튜브(30), 액상 카트리지(10)를 랩핑 페이퍼(60)으로 랩핑함으로써 도 1에 도시된 바와 같은 전기 가열식 흡연 물품(50)이 얻어질 수 있다.
이러한 구성은 기존의 궐련 제조 라인에서 일반화된 프로세스이며, 기존의 궐련 제조 프로세스와 장비를 그대로 이용할 수 있는 장점이 있다. 즉 기존의 필터, 페이퍼 튜브, 담배 각초의 제조에서 위와 같은 프로세스가 그대로 적용되고 있으며, 그러한 현재의 장비와 공정을 그대로 이용하여 전기 가열식 흡연 물품(50)을 얻을 수 있다.
액상은 액상 자체가 적당량이 흘러나올 수 있는 하우징 내에 저장된 채로 스틱 내에 포함될 수도 있으나, 흡습체에 액상이 함침된 상태로 흡습재와 함께 스틱 내에 구비될 수도 있다. 이때, 흡습체로는 Cotton, 실리카, 직포, 부직포, 실리콘 카바이드, 세라믹, 담뱃잎, 녹차잎, 메밀잎 등 천연 소재 또는 합성 소재등이 이용될 수 있다.
이때, 에어로졸 이동 통로를 제공하는 페이퍼 튜브(30)는 PLA가 삽입되어 에어로졸의 온도를 낮추어 사용자가 에어로졸 흡입 시에 화상을 입는 것을 방지할 수 있다.
마우스피스는 에어로졸은 지나가고 액 유입은 막아주는 필터(20)를 포함할 수 있다. 마우스피스는 펄프로 제작될 수 있으며, 원통형 또는 튜브 형태로 제작될 수 있다. 한편, 마우스피스는 가향 성분을 포함하여 사용자의 만족감을 향상시킬 수 있다. 가향 성분은 예를 들어, 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다.
도 2는 전기 가열식 흡연 물품 에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제1 예를도시한 도면이다. 제1 예에 따른 에어로졸 발생 기재를 저장하는 액상 카트리지(10)는, 액상을 머금고 있는 흡습체(12)와, 흡습체(12)를 감싸는 제1 랩핑 부재(13), 흡습체(12)의 상측과 하측에 배치되며 기공이 형성된 커버(14, 15), 제1 랩핑 부재(13)에 의해 랩핑된 흡습체(12)와 커버(14, 15)를 모두 감싸는 제2 랩핑 부재(11)를 포함한다.
도 3은 전기 가열식 흡연 물품 에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제2 예를도시한 도면이다. 제2 예에 따른 액상 카트리지(10a)는, 흡습체(12a)의 중공에 서셉터(16)가 삽입된 것을 제외하면 제1 예와 동일한 구성을 갖는다.
서셉터(16)는 스테인리스 스틸, 니켈, 코발트 중 하나의 재질로 제조되나 스테인리스, 니켈, 코발트 중 하나의 재질로 도금된 것도 가능하고 어느 경우엔 도금에 의해 더 나은 효과를 얻을 수 있다. 서셉터(16)는 흡습체(12a)의 중공부에 삽입되는 원통 파이프 형상이다.
액상 카트리지(10)의 제1 랩핑 부재(13) 및 제2 랩핑 부재(11)는, 일반적인 종이 재질이나, 알루미늄 포일 또는 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성된 합지로 제공될 수 있다. 알루미늄 포일이 흡습체(12)에 접촉하여, 흡습체(12)에 흡수되어 있는 액상의 에어로졸 발생 기질이 액상 카트리지(10)의 측면을 통해 흘러나올 가능성을 없애거나 최소화할 수 있다. 흡습체(12)는 제2 랩핑 부재(11)에 감싸여지기 전에 별도의 제1 랩핑 부재(13)에 의해 랩핑되어 제공될 수 있다. 이 경우 제1 랩핑 부재(13)는 알루미늄 포일이 종이에 부착된 형태로 제공될 수 있고, 알루미늄 포일이 흡습체(12)에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑되는 것이 좋다.
본 발명은, 액상 카트리지(10) 내의 흡습체(12)가 액상 조성물을 액상 카트리지(10) 내에 유지하기에 충분한 흡습율을 가져야 한다. 즉 액상 조성물은 액상 카트리지 내의 흡습체(12)에 흡습된 채로 유지되며, 액상 카트리지(10) 외부로 흘러나오지 않는다. 여기서 흡습은 흡습체가 액상 조성물에 의해 젖어 있되, 이것이 밖으로 흘러나오지 않는 것을 가리킨다. 전술한 바와 같이 필터(20) - 페이퍼 튜브(30) - 액상 카트리지(10)는 랩핑 페이퍼(60)로 싸여져서 전기 가열식 흡연 물품(50)을 형성하게 되는데, 액상 카트리지(10)는 하류 쪽으로 별개의 부재 없이 페이퍼 튜브(30) 혹은 필터(20)와 직접 접촉하게 되는데, 액상 카트리지(10) 내의 흡습체(12)에 흡습된 액상 조성물은 흡습체(12)에 흡습되어 저장될 뿐이고 페이퍼 튜브(30) 혹은 필터(20) 쪽으로 흘러나오지 않는다. 이를 위해 액상 조성물은, 흡습체(12)의 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm3의 양으로 흡습체(12)에 흡습되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 위 하한 값(0.13 mg/mm3) 미만인 경우에는 흡습체(12)에 흡습된 액상 조성물의 양이 충분하지 않아서 사용자가 전기 가열식 흡연 물품(50)으로부터 유래하는 에어로졸을 흡입하는 과정에서 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸이 부족할 수 있으므로 액상 카트리지에 흡습되는 액상 조성물은 위 하한 값(0.13 mg/mm3) 이상이어야 한다. 위 상한값(0.32 mg/mm3)을 초과하는 액상 조성물이 흡습체(12)에 흡습되는 경우에는 액상 조성물이 이상의 규격을 갖는 액상 카트리지 내의 흡습체(12)가 액상 조성물을 흡습한 채로 유지하기 힘들 수 있어서, 액상 조성물이 액상 카트리지(10)로부터 흘러나올 수 있다.
액상 조성물은 글리세린 VG을 포함하고, 선택적으로 글리세린 PG, 물, 풍미제를 포함하되, 액상 조성물은, 중량%로, 70 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG, 0 내지 10%의 물을 포함하며, 이렇게 얻어진 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함한다. 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 100% 글리세린 VG로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 80% 글리세린 VG 및 20% 글리세린 PG로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 75% 글리세린 VG, 20% 글리세린 PG 및 5% 물로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 이렇게 얻어진 액상 조성물 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함한다. 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 캐러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 더불어 액상 조성물은 니코틴을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다.
본 발명에 따르면, 여러가지 재질의 흡습체(12)가 적용될 수 있다. 아래와 같은 여러 종류의 흡습체(12)가 고려될 수 있으며, 기본적으로는 입구 쪽에 비해 출구 쪽 단면이 작은 파이프 구조물에 흡습체(12)를 구기거나 말아서 밀어넣고 출구 측에서 다소 단면이 좁아진 형상으로 압출해내면서 랩핑 페이퍼(13)로 랩핑하여 흡습체 로드를 얻을 수 있게 된다. 파이프 구조물로 도입되기 전에 니들과 같은 액상 조성물 주입부를 통해 액상 조성물이 흡습체(12) 내로 제공되며 흡습체(12)는 파이프 구조물을 통과하면서 액상 조성물을 머금은 상태로 되고 파이프 구조물의 타측에서 곧바로 랩핑 페이퍼(13)에 의해 랩핑되면서 적당한 길이, 일 예로, 80 mm 혹은 140 mm 정도로 컷팅되어 흡습체 로드를 형성한다. 이에 따라 흡습체 로드는 액상 조성물이 머금어진 흡습체(12)를 랩핑 페이퍼(13)로 랩핑한 상태로 제공된다. 흡습체 로드는 액상 카트리지(10)로 들어갈 수 있는 크기로 컷팅된다.
이러한 구성은 기존의 궐련 제조 라인에서 일반화된 프로세스이며, 기존의 궐련 제조 프로세스와 장비를 그대로 이용할 수 있는 장점이 있다. 즉 기존의 필터, 페이퍼 튜브, 담배 각초의 제조에서 위와 같은 프로세스가 그대로 적용되고 있으며, 그러한 현재의 장비와 공정을 그대로 이용하여 액상 카트리지(10)을 얻을 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체(12)는, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 두께 2 내지 3 mm의 띠를 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물로 도입하여 실린더 모양으로 만든 것이고, 바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 멜라민 기지 발포수지를 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물로 도입하여 압출시켜서 만들어진 것인데, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.013 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단을 구기거나 접거나 말아서 전술한 파이프 구조물로 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단으로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 0.4 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물로 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단으로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.35 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물에 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단으로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.25 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
흡습체(12)의 상, 하부에 위치하는 커버(14, 15)는 전술한 바와 같이 흡습체(12)에 젖어진 혹은 머금어진 액상 조성물은 정상적이고 일반적인 사용 환경에서는 액상 카트리지(10) 내에 유지되지만 과도한 외력이 액상 카트리지(10)에만 작용하는 경우와 같이 비 정상적인 환경에서 일부의 액상 조성물이 외부로 흘러나갈 수 있는데, 이 경우 커버(14, 15)가 액 유입을 막는 역할을 수행한다. 커버(14, 15)는 펄프로 제작될 수 있으며, 원통형 또는 튜브 형태로 제작될 수 있다. 한편, 커버(14, 15)는 가향 성분을 포함하여 사용자의 만족감을 향상시킬 수 있다. 가향 성분은 예를 들어, 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다.
커버(14, 15)는 기류 형성을 위해 중공부를 가질 수 있으나, 중공부를 가지지 않는 형태의 필터를 사용하여도 무방하나, 미세한 기공이 형성되어 기류가 지날 수 있는 형태여야 한다. 커버(14, 15)는 적어도 하나의 세그먼트로 구성될 수 있으며, 예를 들어 튜브 필터, 냉각 구조물 및 리세스 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 튜브 필터는 내부에 중공을 포함하는 형태를 갖는다. 튜브 필터 및 리세스 필터는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있으며, 냉각 구조물로 기능하는 튜브는 순수한 폴리락트산(PLA)으로 제작되거나, 다른 분해성 폴리머와 폴리락트산을 조합하여 제작될 수 있다.
보다 구체적으로 커버(14, 15)는 아세테이트, 종이, PP 등의 재질로 제조되는 필터일 수 있으며, 필터를 감싸는 필터 권지(랩핑 페이퍼)는, 일반지, 다공지, 천공지, NWA(Non Wrapped Acetate) 등으로 분류될 수 있다. 또한 필터의 형태는 하나의 세그먼트로 이루어지는 모노 필터, 여러 개의 세그먼트로 이루어지는 복합(이중, 삼중 등) 필터로 분류할 수 있다. 필터는 아세테이트 토우, 가소제, 활성탄, X-DNA, 권지로 제조될 수도 있다. 아세테이트 토우는, 셀룰로오스 아세테이트의 연속필라멘트의 집합체를 말하며, 필터의 가장 중요한 특성인 흡인저항을 결정하는데 결정적인 역할을 한다. 아세테이트 토우의 성질은 데니아에 의해서 결정된다.
가소제는 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 부드럽고 유연하게 함으로써 섬유 사이의 접촉점에서 결합을 형성하고, 섬유 묶음을 더욱 딱딱하게 해준다. 담배필터용 가소제는 트리아세틴을 사용한다.
흡착제의 하나인 활성탄은 탄소를 주성분으로 하는 물질이며, 입자의 크기와 성상에 따라서 구분될 수 있다. 활성탄에 사용되는 원료로는 식물성 원료로서 목재, 톱밥, 과실각(야자껍질, 대나무, 복숭아 씨) 등이 있다.
X-DNA는 해조류에서 추출한 후 농축하여 가공된 기능성 입자를 말한다. 담배 필터에 주로 사용되는 활성탄에 비해 담배맛에 영향을 미치지 않고, 각종 발암 물질의 제거 기능이 탁월하다.
권지(랩핑 부재)의 기능은 필터 제조 시, 필터 플럭의 형상을 유지해준다. 권지 제조 시에는, 기공도, 인장 강도, 신장율, 두께, 풀 붙임성 등의 물성을 만족해야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치의 개념도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 카트리지에 구비되는 흡습체 로드가 제조되는 과정을 보여주는 개념도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 공정을 보여주는 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치는, 흡습체를 공급하는 이송 장치(100), 흡습체의 이송 속도를 고려하여 액상을 공급하는 공급하는 액상 공급 장치(200), 액상 공급 후 흡습체를 제1 랩핑 부재로 랩핑하는 제1 랩핑 장치(400), 랩핑된 흡습체 로드를 일정한 크기로 커팅하는 제1 커팅 장치(400), 커팅된 흡습체 로드와 커버 로드를 순서대로 배열하는 정렬 장치(600), 정렬된 복수 개의흡습체 로드와 커버 로드 전체를 제2 랩핑 부재로 랩핑하여 액상 카트리지 로드를 제조하는 제2 랩핑 장치(700) 및 액상 카트리지 로드를 원하는 크기로 커팅하는 제2 커팅 장치(800)를 구비한다. 앞서 설명한 바와 같이 액상 카트리지는 흡습체 내에 서셉터가 설치되거나, 설치되지 않을 수 있고, 만약 서셉터가 설치되는 액상 카트리지를 생산할 경우, 제2 커팅 장치(800)에서 커팅된 액상 카트리지의 흡습체 내로 서셉터를 압입하는 서셉터 압입 장치(900)를 추가로 구비할 수 있다.
도 5를 참조하면, 흡습체(12)는 압축 장치(300)로 도입되기 전에 스프레이 장비 혹은 니들과 같은 액상 조성물 주입부(210)를 지나며, 액상 조성물이 충분히 스프레이되거나 주입되어 액상 조성물이 흡습체(12) 내로 제공되며 흡습체(12)는 압축 장치(300)을 통과하면서 액상 조성물을 머금거나 액상 조성물에 의해 젖어진 상태로 된다. 그 후, 액상 조성물이 흡습된 흡습체(12)는 예를 들어 종이(혹은 알루미늄 포일이 합지된 페이퍼)로 된 제1 랩핑 부재(13)에 의해 랩핑되며, 필요한 길이(일례로 140 mm, 100 mm 혹은 80 mm)로 절단되어 흡습체 로드를 형성한다. 흡습체 로드는 후술하는 바와 같이 원하는 길이로(일례로 14 mm, 10 mm, 8 mm)로 절단된 이후, 커버와 함께 제2 랩핑 부재에 의해 랩핑되고 절단되어 액상 카트리지(10)로 제조된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법은 다음 공정을 포함한다. 흡습체를 이송하며 액상을 공급하는 제1 단계(S1), 액상을 흡수한 흡수체를 제1 랩핑 부재로 랩핑하여 흡습체 로드를 제조하는 제2 단계(S2), 흡습체 로드와 커버 로드를 각각 희망 크기로 커팅하는 제3 단계(S3), 커팅된 흡습체 로드와 커버 로드를 순차로 배열하는 제4 단계(S4), 정렬된 복수 개의 흡습체 로드와 커버 로드 전체를 제2 랩핑 부재로 랩핑하여 액상 카트리지 로드를 제조하는 제5 단계(S5) 및 액상 카트리지 로드를 희망하는 크기로 커팅하는 제6 단계(S6)를 포함한다.
흡습체를 이송하며 액상을 공급하는 제1 단계(S1) 및 액상을 흡수한 흡수체를 제1 랩핑 부재로 랩핑하여 흡습체 로드를 제조하는 제2 단계(S2)는 도 5에 도시되어 있다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 흡습체(12)는 이송 장치(100)를 통해 평면의 형태로 공급되며, 제1 랩핑 장치(500)에 의해 제1 랩핑 부재(13)로 랩핑되기 전에 압축 장치(300)에 의해 로드의 형태로 압축된다. 이때, 액상 주입부(210)는 흡습체(12)가 압축 장치(300)에 의해 압축되기 전 평면의 형태일 때 액상을 스프레이할 수도 있고, 흡습체(12)가 압축 장치(300)에 의해 로드의 형태로 압축된 뒤 로드의 중앙부 측에 액상을 주입할 수도 있다.
제1 랩핑 부재(13)에 의해 랩핑되어 얻어진 흡습체 로드는 제1 커팅 장치(500)를 통해 원하는 길이로 커팅(S3)된다. 일례로 제1 커팅 장치는 컨베이어 벨트, 인덱스 테이블과 회전 칼날을 구비할 수 있다. 예를 들어 140 mm, 100 mm 혹은 80 mm의 길이를 갖는 흡습체 로드는 인덱스 테이블(미도시)의 홈 내로 유입되어 인덱스 테이블의 회전에 따라 컨베이어 벨트(미도시)로 이동된다. 이때, 인덱스 테이블(미도시)을 따라 이동하는 경로 상에 회전 칼날(미도시)이 배치되며, 회전 칼날에 의해 흡습체 로드는 원하는 길이, 일례로 14 mm, 10 mm, 80 mm 길이로 10개의 흡습체 유닛으로 절단된다. 회전 칼날은 10개가 등간격으로 배치되어, 140mm의 흡습체 로드를 10개의 14 mm 흡습체 유닛으로 절단하거나, 100 mm의 흡습체 로드를 10개의 10 mm 흡습체 유닛으로 절단하거나, 80 mm의 흡습체 로드를 10개의 8 mm 흡습체 유닛으로 절단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이상의 프로세스 및 장비는 기존의 궐련 제조에서 필터에 가향 성분 등을 포함시키는 경우에 적용되던 것을 그대로 이용하는 것이므로 양산성과 품질관리를 그대로 충족시키는데 큰 어려움이 없게 된다.
이후 정렬 장치(600)에서, 커팅된 흡습체 유닛과 커버 유닛이 번걸아 배치되고(S4), 제2 랩핑 장치(700)에서 정렬된 흡습체 유닛과 커버 유닛이 제2 랩핑 부재에 의해 랩핑된다(S5). 커버 유닛은 필터 또는 페이퍼 튜브와 같이 기공이 형성된 부재로, 종래의 필터 또는 페이퍼 튜브를 적용할 수 있다. 또한 흡습체 상측은 필터, 흡습체 하측은 페이퍼 튜브를 배치하거나, 또는 그 반대로, 서로 다른 세그먼트를 적용할 수도 있다.
제2 랩핑 장치(700)에서 제2 랩핑 부재로 랩핑되어 제조된 액상 카트리지 로드는, 제2 컷팅 장치(800)에서 원하는 크기로 컷팅되며, 컷팅 공정은 제1 컷팅 장치(500)에서 이루어진 것과 유사하다.
이후, 필요에 따라 서셉터(16; 도 3 참조)가 필요한 경우, 서셉터 압입장치(900)에서 흡습체(12a; 도 3 참조)의 중앙을 관통하는 서셉터(16; 도 3 참조)가 압입된다. 서셉터 압입장치는 종래의 택 슈터나, 네일 건과 같은 구조를 채용하여 용이하게 구현할 수 있다.
상기한 제조 장치 및 제조 방법에 의해 완성된 액상 카트리지는, 필터, 담배체, 페이퍼 튜브와 같은 다른 세그먼트와 함께 팩팅하여 전기 가열식 흡연 물품을 제조할 수 있다.

Claims (10)

  1. 액상, 액상을 머금은 흡습체, 흡습체를 둘러싸는 제1 랩핑 부재, 흡습체의 상측과 하측에 배치되며 기공이 형성된 커버, 제1 랩핑 부재에 랩핑된 흡습체와 커버를 함께 랩핑하는 제2 랩핑 부재를 구비하며, 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치에 있어서,
    흡습체를 공급하는 이송 장치;
    흡습체 이송 속도를 고려하여 액상을 공급하는 공급하는 액상 공급 장치;
    액상 공급 후 흡습체를 제1 랩핑 부재로 랩핑하는 제1 랩핑 장치;
    랩핑된 흡습체 로드를 일정한 크기로 커팅하는 제1 커팅 장치;
    커팅된 흡습체 유닛와 커버 유닛을 순서대로 배열하는 정렬 장치;
    정렬된 복수 개의 흡습체 유닛과 커버 유닛 전체를 제2 랩핑 부재로 랩핑하여 액상 카트리지 로드를 제조하는 제2 랩핑 장치;
    액상 카트리지 로드를 원하는 크기로 커팅하는 제2 커팅 장치;를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 커팅 장치에 의해 커팅된 액상 카트리지의 흡습체 내부로 서셉터를 삽입하는 서셉터 삽입 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    서셉터 삽입 장치는 택 슈터인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    액상을 70~90도℃의 온도로 저장하는 보온 탱크;를 더 포함하며,
    액상 공급 장치는 보온 탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    이송 장치에 의해 공급되는 평면의 흡습체를 로드의 형태로 압축하는 압축 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 장치.
  6. 액상, 액상을 머금은 흡습체, 흡습체를 둘러싸는 제1 랩핑 부재, 흡습체의 상측과 하측에 배치되며 기공이 형성된 커버, 제1 랩핑 부재에 랩핑된 흡습체와 커버를 함께 랩핑하는 제2 랩핑 부재를 구비하며, 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법에 있어서,
    흡습체를 이송하며 액상을 공급하는 제1 단계;
    액상을 흡수한 흡수체를 제1 랩핑 부재로 랩핑하여 흡습체 로드를 제조하는 제2 단계;
    흡습체 로드와 커버 로드를 각각 희망 크기로 커팅하는 제3 단계;
    커팅된 흡습체 로드와 커버 로드를 순차로 배열하는 제4 단계;
    정렬된 복수 개의 흡습체 로드와 커버 로드 전체를 제2 랩핑 부재로 랩핑하여 액상 카트리지 로드를 제조하는 제5 단계; 및
    액상 카트리지 로드를 희망하는 크기로 커팅하는 제6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    액상 카트리지의 흡습체 중앙에 서셉터를 삽입하는 제7 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    흡습체는 평면의 형태로 공급되며 제1 랩핑 부재로 랩핑되기 전에 로드의 형태로 압축되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    액상은 로드의 형태로 압축되기 전 평면의 흡습체에 공급되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    액상은 흡습체의 로드 형상으로 압축된 흡습체의 중앙부에 주입되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지의 제조 방법.
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