KR20240022530A - 개선된 연신 거동을 갖는 흡연 물품용 필터 재료 - Google Patents

개선된 연신 거동을 갖는 흡연 물품용 필터 재료 Download PDF

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델포르트그룹 아게
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Abstract

본 발명은 흡연 물품용 세그먼트를 제조하기 위한 필터 재료에 관한 것으로, 필터 재료는 웹 형태이고, 각각 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유하며, 필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 가지며, ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛이며, 필터 재료는 기계 방향 및 필터 재료의 웹 평면에서 상기 기계 방향에 대해 직교하는 횡방향을 가지며, 필터 재료는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특징적인 소성 변형성을 갖는다.

Description

개선된 연신 거동을 갖는 흡연 물품용 필터 재료
본 발명은 흡연 물품(smoking article) 내의 세그먼트(segment)를 제조하기에 적합한 필터 재료에 관한 것으로, 상기 필터 재료는 횡방향으로의 바람직한 소성 연신 거동을 가지며, 그럼으로써 이를 토대로 효율적인 방식으로 흡연 물품용 세그먼트가 제조될 수 있다. 본 발명은 상기 필터 재료로 제조되는 흡연 물품용 세그먼트와도 관련된다.
흡연 물품은 일반적으로, 연이어 배치된 적어도 2개의 막대형(rod-shaped) 세그먼트로 구성된 막대형 물품이다. 하나의 세그먼트는 가열 시 에어로졸을 형성할 수 있는 재료를 함유하고, 적어도 하나의 추가 세그먼트는 에어로졸의 특성에 영향을 미치기 위해 이용된다.
흡연 물품은, 제1 세그먼트가 에어로졸 형성 재료, 특히 연초(tobacco)를 함유하고 추가 세그먼트는 필터로서 형성되어 에어로졸을 여과하는 역할을 하는 필터 담배(filter cigarette)일 수 있다. 이 경우, 에어로졸은 에어로졸 형성 재료의 연소를 통해 생성되며, 필터는 에어로졸을 여과하고 필터 담배에 정의된 흡인 저항(draw resistance)을 부여하는 역할을 한다.
또한, 흡연 물품은, 에어로졸 형성 재료가 가열되기만 하고 연소는 되지 않는 이른바 가열식 연초 제품(heated tobacco product)일 수 있다. 그로 인해 에어로졸 내 건강 유해물질의 수와 양이 감소한다. 상기 유형의 흡연 물품은 마찬가지로 적어도 2개의 세그먼트, 더 흔하게는 2개보다 더 많은, 특히 4개의 세그먼트로 구성된다. 하나의 세그먼트는, 전형적으로 연초, 재생 연초(reconstituted tobacco), 또는 다른 방법으로 처리된 연초를 포함하는 에어로졸 형성 재료를 함유한다. 흡연 물품 내의 또 다른 부분적으로 선택적인 세그먼트들은 에어로졸을 전달하거나 에어로졸을 냉각시키거나 에어로졸을 여과하는 역할을 한다.
세그먼트는 대개 랩퍼 재료(wrapper material)로 둘러싸인다. 때때로 종이가 랩퍼 재료로 사용된다.
하기에서는, 명시적으로 언급되지 않거나 문맥에서 직접 달리 제시되지 않는 한, "세그먼트"란, 에어로졸 형성 재료를 함유하는 것이 아니라, 예컨대 에어로졸을 전달하거나 냉각시키거나 여과하는 역할을 하는 흡연 물질의 세그먼트를 의미한다.
종래 기술로부터는 셀룰로오스 아세테이트 또는 폴리락타이드와 같은 중합체로 상기 유형의 세그먼트를 형성하는 것이 공지되어 있다. 흡연 물품의 소비 후에, 흡연 물품은 적합하게 폐기되어야 한다. 그러나 많은 경우에 소비자는 소비한 흡연 물품을 간단히 환경에 버리며, 이러한 행동을 통지 또는 벌금을 통해 제한하고자 하는 시도는 그렇게 성공적이지는 못했다.
셀룰로오스 아세테이트 및 폴리락타이드는 환경에서 매우 서서히 생분해되기 때문에, 종이와 셀룰로오스 기반 부직포(nonwoven fabric)의 중요성이 증가하였다.
예를 들면, 세그먼트의 제조 시, 종이 또는 셀룰로오스 기반 부직포로 구성된 웹(web)을 연속 토우(continuous tow)로 형성하고 랩퍼 재료로 둘러싸기 전에, 상기 웹을 우선 종방향으로 크림핑(crimping)할 수 있다. 최종적으로, 연속 토우는 추가 가공을 위해 적합한 피스(piece)로 절단될 수 있다.
웹을 크림핑할 때, 웹은 패턴이 있는 2개의 롤러를 통과할 수 있고, 롤러들은 상기 패턴을 웹에 각인한다. 예를 들면, 상기 패턴은 웹의 기계 방향으로 배향된 선 패턴(line pattern)일 수 있다. 상기 유형의 각인된 선들은 기계 방향에 대해 직교하는 방향, 즉, 횡방향으로 웹을 신장시키고 변형시킴으로써, 그 다음에 연속 토우는 웹을 횡방향으로 개더링(gathering)함으로써 더 간단하게 형성될 수 있다.
그러나 설명한 유형의 크림핑 시 웹이 횡방향으로 파열될 수 있다. 그러므로 이러한 단점이 전혀 없거나 그 정도가 덜하지만, 그 외에는 가능한 한 바람직한 필터 재료와 동일한 필터 재료가 필요하다.
본원과 동일한 발명자의 미공개 국제 특허 출원 PCT/EP2019/085125호에는, 본 발명에 따른 필터 재료의 출발점의 역할을 할 수 있는 수력 얽힘형 필터 재료(hydroentangled filter material)가 기술되어 있다.
본 발명의 과제는, 높은 생산성으로 흡연 물품의 세그먼트로 가공될 수 있고, 그 특성과 관련하여 바람직한 필터 재료와 가능한 한 유사한 흡연 물품용 웹형 필터 재료를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항에 따른 필터 재료, 청구항 제17항에 따른 흡연 물품용 세그먼트 및 청구항 제24항에 따른 흡연 물품을 통해, 그리고 청구항 제23항에 따른 세그먼트 제조 방법 및 청구항 제28항, 제31항 및 제32항에 따른 본원 필터 재료 제조 방법을 통해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.
본원 발명자는, 상기 과제가 흡연 물품용 세그먼트의 제조를 위한 필터 재료를 통해 해결될 수 있음을 발견하였으며, 상기 필터 재료는 웹 형태이고 각각 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유하며, 필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 갖는다.
ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛이다. 두께는, 흡연 물품의 세그먼트 내에 포장될 수 있는 필터 재료의 양 및 이와 더불어 세그먼트의 흡인 저항과 여과 효율뿐만 아니라, 특히 흡연 물품용 세그먼트의 제조를 위해 크림핑되거나 주름 가공될 때(pleated) 필터 재료의 가공성에 영향을 미친다. 이러한 공정 단계들의 경우, 너무 두꺼운 두께는 적합하지 않지만, 언급한 간격의 두께는 본 발명에 따른 필터 재료가 흡연 물품의 세그먼트로 매우 우수하게 가공될 수 있게 한다.
또한, 필터 재료는 기계 방향과, 필터 재료의 웹의 평면에서 이 기계 방향에 대해 직교하는 횡방향을 갖는다. 또한, 필터 재료는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수되는 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수되는 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특유의 소성 변형성을 갖는다. 이러한 특유의 소성 변형성은 종래 필터 재료에서보다 더 두드러지게 나타난다.
필터 재료의 제조 및 추가 가공 시, 필터 재료는 일측 방향, 즉, 기계를 통과하는 이른바 기계 방향으로 진행하며, 필터 재료는 이 필터 재료의 웹 평면에서 기계 방향에 직교하는 방향, 즉, 횡방향을 갖는다.
필터 재료를 흡연 물품의 세그먼트로 가공할 때, 필터 재료는 바람직하게 크림핑된다. 이를 위해, 필터 재료는 예컨대 패턴을 가진 2개의 롤러를 통과하며, 이들 롤러는 상기 패턴을 웹에 각인한다. 바람직하게 상기 패턴은 웹의 기계 방향으로 배향된 선 패턴이다. 각인된 선들은 기계 방향에 직교하는 방향, 즉, 횡방향으로 필터 재료를 신장시키고 변형시킨다. 이러한 방식으로 변형된 필터 재료는 더 간단하게 횡방향으로 개더링될 수 있으며, 이렇게 해서 세그먼트의 제조를 위한 연속 토우가 제조될 수 있다.
그러나 이러한 방법에서의 문제는, 필터 재료의 원하는 변형을 달성하기 위해, 두 롤러를 통해 웹에 횡방향으로 높은 연신율이 가해져야 하며, 그로 인해 필터 재료가 횡방향으로 파열될 위험이 있다는 점이다. 이제 통상의 기술자는, 필터 재료가 파열되지 않으면서 더 큰 변형을 견디도록, 필터 재료의 횡방향 파단 연신율을 높이려고 시도할 수 있다. 그러나 발명자들은 그렇게 해서는 문제를 해결할 수 없다고 인식하였는데, 왜냐하면, 횡방향으로 지속적인 변형을 달성하기 위해서는 연신율이 점점 더 높아져야 하므로 횡방향으로의 파단 하중을 초과할 위험이 훨씬 더 증가하기 때문이다.
발명자들의 연구 결과에 따르면, 크림핑 시 필터 재료가 노출되는 횡방향 연신율에서 지속적인 소성 변형은 야기되지만, 탄성 변형은 야기되지 않는다는 점이 오히려 더 중요하다. 이러한 소성 변형이 이미 크림핑 시 롤러들의 더 큰 이격 간격으로 달성될 수 있다면, 필터 재료가 가공 시 횡방향으로 파열될 위험이 감소한다. 이 경우, 일반적으로, 필터 재료의 파단 연신율의 대략 절반까지 필터 재료를 횡방향으로 신장시키는 것만으로 충분해야 한다.
한편, 발명자들은 적합한 방법을 통해, 필터 재료가 횡방향으로 우수한 소성 변형성을 허용하여 크림핑을 간소화하는 구조를 구비할 수 있음을 발견하였다. 이에 적합한 방법들은 하기에서 계속 설명된다. 이러한 횡방향 소성 변형성은 ISO 1924-2:2008에 따른 인장 시험을 통해 특성화될 수 있다. 이 인장 시험에서는, 시료에서 횡방향으로 15㎜ 폭을 갖는 스트립을 채취하여 20㎜/min의 속도로 파단될 때까지 신장시킨다. 여기서 연신율(ε) 및 인가된 힘(F)이 검출되고, 그럼으로써 힘-연신율 곡선[F(ε)]이 도출된다. 마찬가지로 파단 연신율(εb) 및 인장 강도[F(εb)]도 검출된다. 그런 다음 하기 공식:
을 토대로 파단 연신율의 절반(εb/2)까지 필터 재료에 의해 흡수되는 변형 에너지(E)가 구해지며, 실제로 상기 적분은 수치적으로 계산된다.
이러한 변형 에너지는 탄성 부분과 소성 부분으로 구성된다. 탄성 변형은 하중 경감 후에 되돌아가므로, 크림핑의 결과에 아무 영향을 주지 않는다. 그와 반대로 소성 변형은 비가역적이므로, 이미 두 롤러를 통한 작은 연신율에서도 총 변형 에너지 중 소성 변형 에너지의 부분이 종래 기술의 필적하는 필터 재료의 경우보다 더 높다면, 크림핑 시 우수한 결과가 예상될 수 있다.
탄성 변형은 일반적으로 연신율과 힘 간의 비례 관계와 연관된다. 필터 재료가 파단 연신율의 절반까지 이상적으로 선형 탄성 거동을 보인다는 가상의 가정(fictive assumption) 하에 파단 연신율의 절반까지 변형 에너지(Elin)는 하기 공식에 의해 계산될 수 있다.
이 경우, 파단 연신율의 절반까지 필터 재료 내로 유입된 변형 에너지 중 상기 변형 에너지를 초과하는 비선형 부분(Enl)은 하기와 같다:
발명자들의 연구결과에 따르면, 파단 연신율의 절반까지 횡방향으로 흡수되는, 변형 에너지의 비선형 부분은, 파단 연신율의 절반까지 횡방향으로 흡수되는 총 변형 에너지의 최소 10%일 때, 다시 말해 하기 부등식이 적용될 때, 크림핑 시 매우 우수한 결과가 달성된다.
소성 거동의 정량화를 위한 이러한 고찰은, 예컨대 ISO 1924-2:2008에 따른 인장 시험을 수행할 때 발생할 수 있는 것과 같은, 도 1에 도시된 다이어그램을 통해 설명될 수 있다. x축(10)에는 연신율(ε)이 표시되어 있고, y축(11)에는 이러한 연신율의 생성을 위해 필요한 힘[F(ε)]이 표시되어 있다. 무하중 상태(12)에서 시작하여 연신율(ε)은 20㎜/min의 속도로 증가하고, 이와 동시에 힘[F(ε)]이 측정되며, 힘-연신율 곡선(13)이 생성된다. 이 경우, 연신율은, 시료가 상태(14)에서 파열될 때까지 증가하고, 이를 토대로 파단 연신율(εb) 및 인장 강도[F(εb)]가 결정된다.
필터 재료로 세그먼트를 제조할 때, 필터 재료는 위치에 따라 예컨대 대략 파단 연신율의 절반(εb/2)까지, 즉, 점(15)까지 대응하는 힘[F(εb/2)]으로 하중을 받을 수 있으며, 그럼으로써 상태(16)에 도달한다.
점들(12 및 16)을 연결하는 선(17)은 가상의 선형 탄성 거동을 나타낼 수도 있으며, 선형 변형 에너지(Elin)는 점들(12, 16 및 15)에 의해 형성된 삼각형의 면적에 상응한다. 반면, 총 변형 에너지(E)는 점(12)에서 점(15)까지의 선, 점(15)에서 점(16)까지의 선, 및 점(16)에서 점(12)까지의 선(13)으로 에워싸인 면적에 상응한다. 본 발명의 범주에서 본 발명에 따른 필터 재료의 특성화(characterization)에 이용되는 변형 에너지의 비선형 부분(Enl)은 각각 점들(12 및 16) 사이에서 선들(17 및 13)에 의해 한정되는 면적에 상응한다. 즉, 힘-연신율 곡선이 더 강하게 상방으로 구부러지고 가상의 선형 탄성 거동에서 더 많이 벗어날수록, 소성 변형 및 그에 따른 비가역적 변형의 가능성은 더 커진다.
본 발명에 따른 필터 재료로 세그먼트를 제조할 때, 크림핑 시 횡방향으로의 연신율은 자연히 파단 연신율의 절반과 편차가 있을 수 있으나, 파단 연신율의 절반까지의 변형 에너지의 비선형 부분은, 실제로 인가된 연신율 및 실제 탄성-소성 거동과 무관하게, 본 발명에 따른 필터 재료의 구조를 특성화하고 크림핑 시 필터 재료의 거동을 예측하기 위해 적합한 매개변수인 것으로 밝혀졌다.
비교를 위해, 도 2에는 본 발명에 따르지 않는 전형적인 종래의 필터 재료의 거동이 도시되어 있다. 여기서도, ISO 1924-2:2008에 따른 인장 시험이 시료에 대해 횡방향으로 수행된다. x축(20)에는 연신율(ε)이 표시되어 있고, y축(21)에는 이러한 연신율의 생성을 위해 필요한 힘[F(ε)]이 표시되어 있다. 무하중 상태(22)에서 시작하여 연신율(ε)은 20㎜/min의 속도로 증가하고 이와 동시에 힘[F(ε)]이 측정되며, 힘-연신율 곡선(23)이 생성된다. 이 경우, 연신율은, 시료가 상태(24)에서 파열될 때까지 증가하고, 이를 토대로 파단 연신율(εb) 및 인장 강도[F(εb)]가 결정된다.
필터 재료로 세그먼트를 제조할 때, 필터 재료는 예컨대 파단 연신율의 대략 절반(εb/2)까지, 즉, 점(25)까지 대응하는 힘[F(εb/2)]으로 하중을 받을 수 있으며, 그럼으로써 상태(26)에 도달한다.
점들(22 및 26)을 연결하는 선(27)은 선형 탄성 거동을 보일 수도 있으며, 관련 변형 에너지(Elin)는 점들(22, 26 및 25)에 의해 형성된 삼각형의 면적에 상응한다. 반면, 총 변형 에너지(E)는 점(22)에서 점(25)까지의 선, 점(25)에서 점(26)까지의 선, 및 점(26)에서 점(22)까지의 선(23)으로 에워싸인 면적에 상응한다. 변형 에너지의 비선형 부분(Enl)은, 각각 점들(22 및 26) 사이에서 선들(27 및 23)에 의해 한정되는 면적에 상응한다. 파단 연신율이 매우 유사하고 변형 에너지의 선형 부분도 매우 유사한 경우, 비선형 변형 에너지의 부분은 훨씬 더 적다는 것을 알 수 있다. 그러므로 이러한 필터 재료는 변형에 대해 특히 탄성적으로 반응하고, 하중 경감 후에는 실질적으로 전체 변형을 회복한다. 도 1에 도시된 필터 재료의 경우처럼 선(28)으로 표시된 유사한 소성 변형 에너지를 도입하기 위해, 필터 재료는 점(29)까지 신장되어야 할 것이다. 이를 위해 필요한 연신율은 훨씬 더 높고, 특히 필요한 힘은 횡방향으로의 파단 하중에 가까워진다. 그러므로 기계에 작은 고장이 있거나 필터 재료의 품질에 변동이 있는 경우, 필터 재료는 횡방향으로 파열될 수 있다. 그와 반대로 도 1의 본 발명에 따른 필터 재료는, 이미 낮은 연신율에서도 횡방향으로의 지속적인 변형을 허용하는 구조를 가지며, 그렇기 때문에 이런 필터 재료를 토대로 흡연 물품용 세그먼트가 더 신뢰성 있게 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 필터 재료는 크림핑에 매우 적합하도록 하기 위해 웹 형태이다.
필터 재료의 한 바람직한 실시형태에서, 필터 재료는 수력 얽힘형 부직포(hydroentangled nonwoven fabric) 또는 종이이다.
필터 재료의 한 바람직한 실시형태에서, 필터 재료는 수력 얽힘형 부직포이다.
필터 재료의 한 바람직한 실시형태에서, 필터 재료는 종이이다.
"수력 얽힘"이란 용어가 우선적으로 기본 제조 방법을 가리키더라도, 수력 얽힘형 부직포는 다른 부직포들과 구분되고 발명자의 지식에 따라 다른 제조 방법을 통해서는 동일한 방식으로 달성될 수 없는 구조적 특성을 갖는다는 점을 고려해야 한다. 예를 들면, 강도(strength)가 주로 수소 브릿지(hydrogen bridge)를 통해 구현되고 섬유가 특히 종이의 평면에 배열되는 종이의 경우와 다르게, 수력 얽힘형 부직포의 경우 강도는 섬유의 얽힘을 통해 달성된다. 수력 얽힘형 부직포는, 흡연 물품용 세그먼트를 위한 필터 재료로서 매우 적합하게 하는, 특히 다공성인 구조를 갖는다.
필터 재료가 종이인 경우, 바람직하게 경사 와이어 제지기(inclined wire paper machine)를 이용하여 유사한 다공성 구조가 생성된다. 그러므로 하기에 기술되는, 본 발명에 따른 필터 재료, 이 필터 재료로 제조된 본 발명에 따른 세그먼트, 및 이 세그먼트로 제조된 본 발명에 따른 흡연 물품의 특성은, 본 발명에 따른 필터 재료가 수력 얽힘형 부직포이거나 종이인지의 여부와 무관하게 적용된다.
특히 계속 하기에서 설명되는, 본 발명에 따른 필터 재료의 제조를 위한 본 발명에 따른 제3 방법은 제지와 수력 얽힘의 조합을 포함하므로, 이렇게 얻어진 필터 재료는 명확히 종이로 또는 수력 얽힘형 부직포로 지칭될 수 없다.
본 발명에 따른 필터 재료는 셀룰로오스 섬유를 함유한다. 발명자들의 연구결과에 따르면, 세그먼트로 가공될 수 있도록 필터 재료에 충분한 강도를 부여하기 위해 셀룰로오스 섬유가 필요하다. 필터 재료 내 셀룰로오스 섬유의 비율은 본 발명에 따라 각각 필터 재료의 질량을 기준으로 필터 재료의 질량의 최소 50% 및 최대 100%이며, 바람직하게는 최소 60% 및 최대 100%이며, 매우 바람직하게는 최소 70% 및 최대 95%이다.
셀룰로오스 섬유는 펄프 섬유, 또는 재생 셀룰로오스의 섬유 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
펄프 섬유는 바람직하게 침엽수림, 활엽수림에서, 또는 대마, 아마, 황마, 저마, 케나프, 케이폭(Kapok), 코코넛, 아바카(abaca), 사이잘, 대나무, 목화와 같은 여타의 식물에서, 또는 에스파르토 그라스(esparto grass)로부터 얻어진다. 다양한 소스(source)의 펄프 섬유로 이루어진 혼합물도 수력 얽힘형 필터 재료의 제조를 위해 사용될 수 있다. 펄프 섬유가 침엽수림에서 획득되는 것이 특히 바람직한데, 그 이유는 이러한 섬유가 더 적은 비율로도 필터 재료에 우수한 강도를 부여하기 때문이다.
본 발명에 따른 필터 재료는 재생 셀룰로오스 소재의 섬유를 함유할 수 있다. 바람직하게 재생 셀룰로오스 소재의 섬유들의 비율은, 각각 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 5% 및 최대 50%이며, 매우 바람직하게는 최소 10% 및 최대 45%이며, 매우 특히 바람직하게는 최소 15% 및 최대 40%이다.
재생 셀룰로오스 소재의 섬유는 바람직하게 적어도 부분적으로, 특히 70% 이상이 비스코스 섬유(viscos fiber), 모달 섬유(modal fiber), Lyocell® 섬유, Tencel® 섬유 또는 이들의 혼합물로 형성된다. 이러한 섬유는 우수한 생분해성을 가지며, 필터 재료의 강도를 최적화하고 이런 필터 재료로 제조된 흡연 물품용 세그먼트의 여과 효율을 조정하는 데 사용될 수 있다. 이들 섬유는 그 제조 방법으로 인해 천연 자원에서 얻은 펄프 섬유보다 덜 가변적이며, 펄프 섬유만 사용할 때보다 필터 재료로 제조된 세그먼트의 특성이 덜 변동하도록 한다. 그러나 이러한 섬유의 제조는 더 복잡하며, 통상적으로 펄프 섬유보다 더 고가이다.
필터 재료의 단위 면적당 중량은 본 발명에 따라서 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡이며, 바람직하게는 최소 18g/㎡ 및 최대 55g/㎡이며, 매우 바람직하게는 최소 20g/㎡ 및 최대 50g/㎡이다. 단위 면적당 중량은 필터 재료의 인장 강도에 영향을 미치며, 더 높은 단위 면적당 중량은 일반적으로 더 높은 강도로 이어진다. 그러나 단위 면적당 중량은 너무 높지 않아야 하는데, 그 이유는 그러한 경우 필터 재료가 더 이상 고속에서 흡연 물품용 세그먼트로 가공될 수 없기 때문이다. 이러한 정보는 ISO 536:2019에 따라 측정된 단위 면적당 중량과 관련된다.
본 발명에 따른 필터 재료의 경우, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서, 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수되는, 변형 에너지의 비선형 부분은 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수되는 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%이다. 바람직하게는, 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수되는, 변형 에너지의 비선형 부분은, 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수되는 총 변형 에너지의 최소 15% 및 최대 40%이고, 특히 바람직하게는 비선형 부분이 최소 15% 및 최대 35%이며, 특히 최소 18% 및 최대 32%이다. 바람직한 간격 및 매우 바람직한 간격에서 연신율이 중간(moderate) 정도인 경우, 크림핑 시 매우 우수한 결과가 달성되며, 필터 재료가 횡방향으로 파열될 위험이 매우 낮다.
본 발명에 따른 필터 재료는, 고유 특성(specific characteristics)의 조정을 위해, 알킬 케텐 이량체(AKD), 알케닐 숙신산 무수물(ASA)과 같은 산 무수물, 폴리비닐 알코올, 왁스, 지방산, 전분, 전분 유도체, 카르복시메틸 셀룰로오스, 알기네이트, 키토산, 습강제(wet strength agent), 또는 예컨대 유기 또는 무기 산 또는 염기처럼 pH 값의 설정을 위한 물질들과 같은 첨가제를 함유할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 본 발명에 따른 필터 재료는, 시트르산삼나트륨 또는 시트르산삼칼륨과 같은 시트레이트, 말레이트, 타르트레이트, 아세트산나트륨 또는 아세트산칼륨과 같은 아세테이트, 니트레이트, 숙시네이트, 푸마레이트, 글루코네이트, 글리콜레이트, 락테이트, 옥살레이트, 살리실레이트, α-히드록시카프릴레이트, 포스페이트, 폴리포스페이트, 클로라이드 및 탄산 수소나트륨으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제 및 이들의 혼합물도 함유할 수 있다. 통상의 기술자는 본인의 경험을 토대로 상기 첨가제의 종류 및 양을 결정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 필터 재료는 셀룰로오스 아세테이트의 여과 효율에 필터 재료의 여과 효율을 더 잘 매칭시키는 또 다른 물질도 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 필터 재료의 한 바람직한 실시형태에서, 필터 재료는, 트리아세틴, 프로필렌글리콜, 소르비톨, 글리세롤, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리비닐알코올 및 트리에틸시트레이트로 구성된 군에서 선택된 물질 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
필터 재료의 한 바람직한 실시형태에서, 셀룰로오스 섬유 중 적어도 일부는 충전재(filler)로 채워지고, 이 충전재는 특히 바람직하게 광물 입자 및 특히 탄산칼슘 입자로 형성된다. 필터 재료의 구조는 매우 다공성이어서 충전재를 파지하기에 적합하지 않으므로, 셀룰로오스 섬유에 충전재를 채워 필터 재료의 구조 내에 상기 셀룰로오스 섬유를 고정시키는 것이 유리하다. 충전재는 필터 재료에 특별한 특성을 부여하는 역할을 할 수 있다.
ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛이며, 바람직하게는 최소 30㎛ 및 최대 800㎛이며, 매우 바람직하게는 최소 35㎛ 및 최대 600㎛이다.
필터 재료의 기계적 특성은 본 발명에 따른 필터 재료를 흡연 물품의 세그먼트로 가공하는 데 중요하다. ISO 1924-2:2008에 따라 측정된, 횡방향으로의 필터 재료의 폭 관련 인장 강도는 바람직하게 최소 0.05kN/m 및 최대 5kN/m이며, 매우 바람직하게는 최소 0.07kN/m 및 최대 4kN/m이다.
따라서 ISO 1924-2:2008에 따라 측정된, 횡방향으로의 필터 재료의 파단 연신율은 바람직하게 최소 0.5% 및 최대 50%이며, 매우 바람직하게는 최소 0.8% 및 최대 40%이다. 파단 연신율은 특히 섬유의 길이에 의해 결정되며, 섬유의 길이가 길수록 파단 연신율이 더 높아지고, 이렇게 해서 파단 연신율은 넓은 범위 내에서 필터 재료의 특유의 요건에 맞게 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 필터 재료로부터 종래 기술에 공지된 방법으로 본 발명에 따른 흡연 물품용 세그먼트가 제조될 수 있다. 상기 방법은 예컨대 필터 재료를 크림핑하는 단계, 크림핑된 필터 재료로 연속 토우를 형성하는 단계, 연속 토우를 랩퍼 재료로 랩핑하는 단계, 및 랩핑된 토우를 정의된 길이의 개별 막대로 절단하는 단계를 포함한다. 많은 경우에, 그러한 막대의 길이는 차후에 본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용되어야 하는 세그먼트의 길이의 정수배이므로, 막대는 흡연 물품의 제조 전 또는 제조 중에 원하는 길이의 세그먼트로 절단된다.
본 발명에 따른 흡연 물품용 세그먼트는 본 발명에 따른 필터 재료 및 랩퍼 재료를 포함한다.
구체적으로 세그먼트는 횡방향으로 개더링된 필터 재료 및 랩퍼 재료를 포함하며, 필터 재료는 각각 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유한다. 이 경우, 필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 가지며, ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛이다. 단위 면적당 중량의 결정을 위해, 필터 재료가 펼쳐 놓여 있을 때(즉, 더 이상 개더링되어있지 않을 때) 필터 재료의 면적을 기준으로 하며, 상기 층의 두께도 당연히 펼쳐 놓인 필터 재료에 관련된다. 필터 재료는, 이 필터 재료가 개더링된 횡방향을 갖는다. 필터 재료의 개더링을 용이하게 하기 위해, 필터 재료는 크림핑 또는 주름 가공(pleating)을 통해 예비성형될 수 있다. 이와 관련하여, "개더링(gathering)"이라는 용어는 넓게 해석되어야 하며, 거기에 포함된 동사 "개더(gather)"는 "개더링된" 상태를 만드는 특정 기계적 방식을 시사하려는 의도는 아니다. "주름진(pleated)" 상태도, 횡방향으로 주름이 생기거나 짧아지는 기계적 방식과 무관하게, 예컨대 본원 개시내용의 맥락에서 "개더링된" 상태이다. 또한, 개더링되지 않은 상태의 필터 재료는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수되는 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수되는 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특유의 소성 변형성을 갖는다.
본 발명에 따른 세그먼트의 한 바람직한 실시형태에서, 세그먼트는 최소 3㎜ 및 최대 10㎜, 매우 바람직하게는 최소 4㎜ 및 최대 9㎜, 매우 특히 바람직하게는 최소 5㎜ 및 최대 8㎜의 지름을 갖는 원통형이다. 이러한 지름은 흡연 물품 내에서 본 발명에 따른 세그먼트를 사용하는 데 유리하다.
본 발명에 따른 세그먼트의 한 바람직한 실시형태에서, 세그먼트는 최소 4㎜ 및 최대 40㎜, 매우 바람직하게는 최소 6㎜ 및 최대 35㎜, 매우 특히 바람직하게는 최소 10㎜ 및 최대 28㎜의 길이를 갖는다.
세그먼트의 흡인 저항은, 특히 소비자가 흡연 물품의 사용 시, 흡연 물품을 통해 특정 체적 유량을 생성하기 위해 얼마의 압력차(pressure difference)를 가해야 하는지를 결정하며, 그렇기 때문에 흡인 저항은 실질적으로 소비자의 흡연 물품 수용도(acceptance)에 영향을 미친다. 세그먼트의 흡인 저항은 ISO 6565:2015에 따라 측정될 수 있으며, mm 수위계(mmWG) 단위로 명시된다. 매우 좋은 근사에서는 세그먼트의 흡인 저항이 세그먼트의 길이에 비례하므로, 길이에서만 세그먼트와 구분되는 막대에 대해서도 흡인 저항의 측정을 수행할 수 있다. 이를 토대로, 세그먼트의 흡인 저항은 간단하게 계산될 수 있다.
세그먼트의 길이당 세그먼트의 흡인 저항은 바람직하게는 최소 1㎜WG/㎜ 및 최대 12㎜WG/㎜이며, 매우 바람직하게는 최소 2㎜WG/㎜ 및 최대 10㎜WG/㎜이다.
본 발명에 따른 세그먼트의 랩퍼 재료는 바람직하게 종이 또는 필름이다.
본 발명에 따른 세그먼트의 랩퍼 재료는 바람직하게는 최소 20g/㎡ 및 최대 150g/㎡, 매우 바람직하게는 최소 30g/㎡ 및 최대 130g/㎡의 ISO 536:2019에 따른 단위 면적당 중량을 갖는다. 이러한 바람직하거나 매우 바람직한 단위 면적당 중량을 갖는 랩퍼 재료는 이로 랩핑된 본 발명에 따른 세그먼트에 매우 바람직한 경도를 부여한다.
본 발명에 따른 세그먼트로 종래 기술에서 공지된 방법에 따라 본 발명에 따른 흡연 물품을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 에어로졸 형성 재료를 함유하는 세그먼트와, 본 발명에 따른 필터 재료 및 랩퍼 재료를 포함하는 세그먼트를 포함한다.
본 발명에 따른 세그먼트의 절단면은 셀룰로오스 아세테이트 소재의 세그먼트의 절단면과 시각적으로 매우 유사하기 때문에, 한 바람직한 실시형태에서는 입 말단에 가장 가까이 위치하는 흡연 물품 세그먼트가 본 발명에 따른 세그먼트이다.
한 바람직한 실시형태에서, 흡연 물품은 필터 담배이고 에어로졸 형성 재료는 연초를 포함한다.
한 바람직한 실시형태에서, 흡연 물품은, 규정에 따른 사용 시 에어로졸 형성 재료가 가열되기만 하고 연소는 되지 않는 흡연 물품이며, 에어로졸 형성 재료는 바람직하게는 연초, 재생 연초, 니코틴, 글리세롤, 프로필렌글리콜로 구성된 군에서 선택된 재료 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 이 경우, 에어로졸 형성 재료는 액체 형태로 존재할 수 있으며, 흡연 물품 내의 적합한 용기(container) 내에 위치될 수 있다.
본원 발명자의 연구결과에 따르면, 변형 에너지의 본 발명에 따른 비선형 부분은, 필터 재료 내 섬유가 필터 재료의 기계 방향으로 더 강하게 정렬됨으로써 달성될 수 있다. 이는 하기에서 설명되는 본 발명에 따른 방법들을 통해 달성된다.
본 발명에 따른 필터 재료는, 하기 단계 A1 내지 A3을 포함하는 본 발명에 따른 제1 방법에 따라 제조될 수 있다.
A1 - 셀룰로오스 섬유를 포함하고 기계 방향 및 웹 평면에서 이 기계 방향에 직교하는 횡방향을 갖는 섬유 웹을 공급하는 단계;
A2 - 수력 얽힘형 섬유 웹을 제조하기 위해, 섬유 웹을 향해 지향된 워터 제트에 의한 섬유 웹의 수력 얽힘 단계;
A3 - 수력 얽힘형 섬유 웹을 건조시키는 단계.
단계 A1에서, 섬유 웹 내 셀룰로오스 섬유의 양 또는 비율은, 단계 A3에서의 건조 후에 필터 재료가 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유하도록, 선택되고,
단계 A2에서, 워터 제트의 개수, 압력 또는 배열은, 단계 A3에서의 건조 이후 필터 재료에서 수행되는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특징적인 소성 변형성이 상기 필터 재료에 부여되도록 선택되며,
단계 A3에서의 건조 이후 필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 가지고, 단계 A3에서의 건조 이후 ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛이다.
단계 A2에서, 섬유 웹을 향해 지향되는 워터 제트들은 셀룰로오스 섬유들의 엉킴을 야기하며, 횡방향으로의 유리한 소성 거동을 유도하는 구조가 생성될 수 있다. 이 경우, "워터 제트의 압력"은, 통상의 기술자에게, 워터 제트의 생성을 위해 예컨대 압력 챔버 내에서 인가되는 압력을 의미한다. 본원 발명자의 연구결과에 따르면, 필터 재료의 바람직한 소성 거동의 달성을 위해서는, 필터 재료 내에서 횡방향으로 배향되는 섬유의 비율이 낮고. 섬유가 기계 방향 및 두께 방향으로 더 많이 정렬되는 것이 중요하다. 필터 재료 내에 이러한 본 발명에 따른 구조를 생성하기 위해, 워터 제트는 횡방향으로 서로 가깝게 나란히 배열되어야 한다. 섬유 웹에 동시에 부딪치는 워터 제트들의 근접성으로 인해, 물은 횡방향으로보다는 기계 방향으로 분산되어 섬유가 이 방향으로 향하게 한다.
이 경우, 워터 제트의 압력은 통상적으로 사용되는 압력에 비해 감소할 수 있다. 그러나 워터 제트의 간격 및 압력은 워터 제트가 방출되는 개구부의 크기에도 상당히 좌우되며, 특히 섬유 웹의 속도에도 좌우되므로, 통상의 기술자는 경험을 바탕으로, 구체적인 실시예에 따라, 그리고 간단한 실험을 통해 특정 값(specific value)을 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 제1 방법의 한 바람직한 실시형태에서, 단계 A2에서의 수력 얽힘을 실행하기 위해 복수의 워터 제트가 사용되며, 이들 워터 제트는 섬유 웹의 기계 방향에 대해 횡방향으로 적어도 하나의 열로 배열된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시형태에서, 단계 A2에서의 수력 얽힘은 섬유 웹을 향해 지향되는 적어도 2개 열의 워터 제트를 통해 수행되며, 매우 바람직하게는 섬유 웹의 두 면 각각에 적어도 하나의 열의 워터 제트가 작용한다.
이러한 제1 방법에 따라 제조된 필터 재료는 흡연 물품용 세그먼트에서 사용하기에 적합해야 한다. 이는, 필터 재료가, 특히 위에서 필터 재료와 관련하여 설명되었고 필터 재료를 대상으로 하는 청구항들에 정의되어 있는 모든 특징을 개별적으로 또는 조합된 형태로 가질 수 있음을 의미한다.
본 발명에 따른 필터 재료는 하기 단계(B1 내지 B4)를 포함하는 본 발명에 따른 제2 방법에 따라 제조될 수 있다.
B1 - 셀룰로오스 섬유를 포함하는 수성 현탁액을 제조하는 단계;
B2 - 단계 B1의 현탁액을 순환 와이어에 도포하는 단계;
B3 - 섬유 웹을 형성하기 위해 순환 와이어를 통해 현탁액을 탈수하는 단계;
B4 - 단계 B3의 섬유 웹을 건조시키는 단계.
단계 B1에서, 셀룰로오스 섬유의 양 또는 비율은, 단계 B4에서의 건조 후에 필터 재료가 이 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유하도록 선택되며,
단계 B3에서, 와이어의 진행 방향에 의해 섬유 웹의 기계 방향이 정의되고, 섬유 웹의 평면에서 상기 기계 방향에 직교하는 방향에 의해 횡방향이 정의되며,
단계 B2에서, 현탁액은, 순환 와이어 상에 이 순환 와이어의 속도보다 더 낮은 속도로 도포되고, 이러한 속도들의 차이는 단계 B4에서의 건조 이후에 필터 재료 상에서 수행되는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특유의 소성 변형성이 필터 재료에 부여되도록 선택되며,
단계 B4에서의 건조 후에 필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 가지며, 단계 B4에서의 건조 후에 ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛이다.
이 경우, 순환 와이어과 현탁액의 속도는 각각 동일한 기준 프레임(frame of reference)과 관련하여 이해되어야 하며, 그럼으로써 서로 다른 속도는 방법의 이러한 실시형태에서 사용되는, 현탁액과 순환 와이어 간의 상대 속도를 야기한다.
이러한 제2 방법에 따라 제조된 필터 재료는 흡연 물품용 세그먼트에서 사용하기에 적합해야 한다. 이는, 필터 재료가, 특히 위에서 필터 재료와 관련하여 설명되었고 필터 재료를 대상으로 하는 청구항들에 정의되어 있는 모든 특징을 개별적으로 또는 조합된 형태로 가질 수 있음을 의미한다.
이러한 본 발명에 따른 제2 방법에서, 섬유 웹은, 단계 B2에서 현탁액이 순환 와이어 상으로 유동하는 속도와 단계 B2에서 순환 와이어의 속도가 상호 적합하게 조정됨으로써, 원하는 구조를 얻는다. 특히 본원 발명자의 연구결과에 따르면, 단계 B2에서 현탁액이 순환 와이어 상으로 유동하는 속도가 순환 와이어의 속도보다 더 낮아야 한다. 속도차에 의해 현탁액이 와이어과 함께 운반되고, 셀룰로오스 섬유를 기계 방향으로 정렬시켜 횡방향으로의 본 발명에 따른 소성 변형성을 달성하는 필터 재료의 구조에 기여하는 전단력이 현탁액 내에 생성된다. 통상의 기술자는 본인의 경험에 따라, 실시예에 근거하여, 또는 간단한 실험을 통해 속도차의 크기를 결정할 수 있다. 본원 발명자의 경험에 따르면, 횡방향으로의 원하는 소성 변형성을 갖는 구조는 많은 경우에, 단계 B2에서 현탁액이 순환 와이어 상에 이 순환 와이어 속도의 약 90%에 불과한, 예컨대 순환 와이어 속도의 88% 내지 93% 사이의 속도로 도포될 때 달성될 수 있다. 이러한 수치는 단지 참조점의 역할만 할 뿐, 속도차의 적합한 수치값은 적어도 부분적으로 나머지 공정 매개변수에 따라 결정되므로, 통상의 기술자는 실제로 실험에서 상기 수치값을 산출할 것이며, 이 경우, 위에서 전술한 바와 같이 ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험을 참조하여 특성화되는, 상기와 같이 제조된 필터 재료의 횡방향으로의 특유의 소성 변형성이 가이드라인 및 궁극적으로 결정적인 기준으로서의 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 필터 재료는 본 발명에 따른 제1 및 제2 방법의 조합이면서 하기 단계 C1 내지 C6을 포함하는 본 발명에 따른 제3 방법에서도 제조될 수 있다.
C1 - 셀룰로오스 섬유들을 포함하는 수성 현탁액을 제조하는 단계;
C2 - 단계 C1에서의 현탁액을 순환 와이어 상에 도포하는 단계;
C3 - 섬유 웹을 형성하기 위해 순환 와이어를 통해 현탁액을 탈수하는 단계;
C4 - 단계 C3에서의 섬유 웹이 지지 와이어 상으로 옮겨지는 단계;
C5 - 수력 얽힘형 섬유 웹을 제조하기 위해, 섬유 웹을 향해 지향된 워터 제트에 의한 섬유 웹의 수력 얽힘 단계; 및
C6 - 수력 얽힘형 섬유 웹을 건조시키는 단계;
단계 C1에서, 셀룰로오스 섬유의 양 또는 비율은, 단계 C6에서의 건조 후에 필터 재료가 이 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유하도록 선택되며,
단계 C3에서 와이어의 진행 방향에 의해 섬유 웹의 기계 방향이 정의되고, 섬유 웹의 평면에서 상기 기계 방향에 직교하는 방향에 의해 횡방향이 정의되며,
단계 C6에서의 건조 후에 필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 가지고, 단계 C6에서의 건조 후에 ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛이며,
단계 C2에서 현탁액은, 순환 와이어 상에, 이 순환 와이어의 속도보다 더 낮은 속도로 도포되고, 단계 C2에서의 상기 속도들의 차이 및 단계 C5에서의 워터 제트의 개수, 압력 및/또는 배열은, 단계 C6에서의 건조 후에 필터 재료 상에서 수행되는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특징적인 소성 변형성이 상기 필터 재료에 부여되도록 선택된다.
본 발명에 따른 제2 또는 제3 방법의 한 바람직한 실시형태에서, 단계 B1 또는 C1에서의 수성 현탁액은 최대 3.0%, 매우 바람직하게는 최대 1.0%, 매우 특히 바람직하게는 0.2%, 특히 최대 0.05%의 고체 함량을 갖는다. 현탁액의 매우 적은 고체 함량은 단계 B3에서 저밀도의 섬유 웹이 형성될 수 있게 하며, 이는 상기 섬유 웹으로 제조된 세그먼트의 여과 효율에 유리하게 작용한다.
본 발명에 따른 제2 또는 제3 방법의 한 바람직한 실시형태에서, 단계 B2 및 B3 또는 C2 및 C3의 순환 와이어는 섬유 웹의 기계 방향으로 수평선에 대하여 최소 3° 및 최대 40°의 각도만큼, 매우 바람직하게는 최소 5° 및 최대 30°의 각도만큼, 매우 특히 바람직하게는 최소 15° 및 최대 25°의 각도만큼 상방으로 경사진다.
본 발명에 따른 제2 또는 제3 방법의 한 바람직한 실시형태에서, 상기 방법은, 단계 B3 또는 C3에서의 현탁액의 탈수 단계를 지원하기 위해, 순환 와이어의 두 면 사이에 압력차가 생성되는 단계를 포함하며, 압력차는 매우 바람직하게 진공 박스(vaccum boxes) 또는 적합하게 형성된 포일(foils)에 의해 생성된다.
본 발명에 따른 제1, 제2 또는 제3 방법의 한 바람직한 실시형태에서, 단계 A3, B4 또는 C6에서의 건조 단계는 적어도 부분적으로 열풍과의 접촉을 통해, 적외선 방사선을 통해, 또는 전자파 방사선을 통해 수행된다. 가열된 표면과의 직접적인 접촉을 통한 건조도 마찬가지로 가능하지만, 이 경우 필터 재료의 두께가 감소할 수 있으므로 덜 바람직하다.
본 발명에 따른 제1 방법의 바람직한 실시형태들은 본 발명에 따른 제3 방법에도 적용될 수 있으며, 단계 A2는 단계 C5에 상응하고 단계 A3은 단계 C6에 상응한다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 제2 방법의 바람직한 실시형태들은 본 발명에 따른 제3 방법에도 적용될 수 있으며, 단계 B1은 단계 C1에 상응하고, 단계 B2는 단계 C2에 상응하고, 단계 B3은 단계 C3에 상응하며, 단계 B4는 단계 C6에 상응한다.
본 발명에 따른 제1, 제2 또는 제3 방법의 한 바람직한 실시형태에서, 상기 방법은, 하나 이상의 첨가제가 섬유 웹 상에 도포되는 추가 단계를 포함한다. 첨가제는 바람직하게 알킬 케텐 이량체(AKD), 알케닐 숙신산 무수물(ASA)과 같은 산 무수물, 폴리비닐 알코올, 왁스, 지방산, 전분, 전분 유도체, 카르복시메틸 셀룰로오스, 알기네이트, 키토산, 습강제, 또는 예컨대 유기 또는 무기 산 또는 염기처럼 pH 값 조절 물질로 구성된 군 및 이들의 혼합물에서 선택된다. 대안적으로 또는 추가로, 시트르산삼나트륨 또는 시트르산삼칼륨과 같은 시트레이트, 말레이트, 타르트레이트, 아세트산나트륨 또는 아세트산칼륨과 같은 아세테이트, 니트레이트, 숙시네이트, 푸마레이트, 글루코네이트, 글리콜레이트, 락테이트, 옥살레이트, 살리실레이트, α-히드록시카프릴레이트, 포스페이트, 폴리포스페이트, 클로라이드 및 탄산 수소나트륨으로 구성된 군 및 이들의 혼합물에서 선택된 하나 이상의 첨가제도 도포될 수 있다.
한 바람직한 실시형태에서, 하나의 첨가제 또는 첨가제들의 도포는 본 발명에 따른 방법의 단계 A2와 A3 사이에, 또는 단계 A3 이후에 수행되고, 그에 뒤이어 섬유 웹을 건조시키는 추가 단계가 수행된다.
본 발명에 따른 제2 방법의 한 바람직한 실시형태에서, 하나의 첨가제 또는 첨가제들의 도포는 본 발명에 따른 방법의 단계 B3과 단계 B4 사이에, 또는 단계 B4 이후에 수행되고, 그에 뒤이어 섬유 웹을 건조시키는 추가 단계가 수행된다.
본 발명에 따른 제3 방법의 한 바람직한 실시형태에서, 하나의 첨가제 또는 첨가제들의 도포는 단계 C3과 단계 C4 사이에, 또는 단계 C4와 단계 C5 사이에, 또는 단계 C5와 단계 C6 사이에, 또는 단계 C6 이후에 수행되고, 그에 뒤이어 섬유 웹을 건조시키는 추가 단계가 수행된다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 재료의 예시적인 힘-연신율 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따르지 않는 필터 재료의 예시적인 힘-연신율 다이어그램이다.
도 3은 본 발명에 따른 필터 재료를 제조하기 위한 본 발명에 따른 제3 방법을 수행하는데 이용할 수 있는 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 A, B 및 C에서 횡방향으로 측정된 힘-연신율 곡선들을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따르지 않는 비교예 Z에서 횡방향으로 측정된 힘-연신율 곡선들을 나타낸 그래프이다.
하기에서는 필터 재료, 필터 재료의 제조를 위한 방법, 흡연 물품용 세그먼트 및 흡연 물품의 몇몇 바람직한 실시형태가 설명된다. 또한, 본 발명에 따르지 않는 비교예도 설명된다.
실시예 A, B 및 C
본 발명에 따른 실시예 A, B 및 C의 제조를 위해, 도 3에 도시된 장치를 사용하였다.
펄프 섬유 및 재생 셀룰로오스 소재 섬유로 구성된 현탁액(31)을 저장 탱크(32)에 공급하고(단계 C1), 거기서 수평선에 대해 상방으로 경사져 있는 순환 와이어(33) 상으로 펌핑하고(단계 C2), 진공 박스들(39)을 통해 탈수하였으며(단계 C3), 그럼으로써 와이어 상에 섬유 웹(34)이 형성되었고, 이 섬유 웹의 일반적인 이동 방향은 화살표(310)로 표시되어 있다. 이 경우, 섬유를 특히 기계 방향으로 배향시키기 위해, 와이어(33)가 이동하는 속도를 저장 탱크(32)에서 배출되는 현탁액(31)의 속도보다 약 10% 더 높게 선택하였다. 섬유 웹(34)은 와이어(33)로부터 제거되어 마찬가지로 순환하는 지지 와이어(35) 상으로 옮겨졌다(단계 C4). 거기서, 섬유를 엉키게 하여 섬유 웹(34)을 부직포로 고형화하기 위해, 장치(36)로부터 섬유 웹(34)의 기계 방향에 대해 횡방향으로 복수의 열로 배치된 워터 제트(311)를 섬유 웹(34)을 향해 지향시켰다(단계 C5). 단계 C5에 이어 계속하여, 추가 장치(37)를 통해 워터 제트(312)를 섬유 웹(34)의 다른 쪽 면을 향해서도 지향시켰다. 그런 다음, 필터 재료를 수득하기 위해, 여전히 축축한 부직포를 건조 유닛(38)에 통과시키고 거기서 건조시켰다(단계 C6).
필터 재료의 제조를 위해, 침엽수림에서 유래하는 펄프 섬유와 Lyocell®섬유로 이루어진 혼합물을 사용하였으며, 섬유량은, 완성된 필터 재료가 65%의 펄프 섬유와 35%의 Lyocell® 섬유로 구성되도록 선택하였다. 완성된 필터 재료는 ISO 536:2019에 따른 55g/㎡의 단위 면적당 중량을 가졌다.
제조 공정의 단계 C5에서, 먼저 3개 열의 워터 제트(311)(도 3)를 섬유 웹(34)의 제1 면을 향해 지향시킨 다음, 1개 열의 워터 제트(312)(도 3)를 섬유 웹(34)의 제2 면을 향해 지향시켰다. 이때, 워터 제트의 압력은, 본 발명에 따른 상이한 필터 재료(A, B 및 C)를 수득하기 위해, 2MPa와 40MPa 사이에서 3개의 단계(저압, 중압, 고압)로 변경하였다. 워터 제트가 배출되는 개구들의 지름은 상기 열들에서 서로 상이하게 80㎛와 120㎛ 사이에서 선택했으며, 개구부들의 중심점 간 간격은 0.3㎜로 하였다.
상기 필터 재료들로부터 횡방향으로 시료들을 채취하였고, ISO 1924-2:2008에 따른 인장 시험에서 힘-연신율 다이어그램을 기록하였다. 결과는 도 4에 도시되어 있다. x축(40)에는 % 단위의 연신율이 기입되어 있고, y축(41)에는 N 단위의 힘이 기입되어 있다. A, B 및 C로 지정된 3개의 선은 본 발명에 따른 3가지 필터 재료(A, B 및 C)의 힘-연신율 다이어그램을 나타낸다. 예를 들어, 필터 재료(C)에 대해 파단 연신율의 절반까지 흡수된 총 변형 에너지 중 파단 연신율의 절반까지 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분의 결정이 설명된다.
파단 연신율의 절반(εb/2)에서 해당 힘[F(εb/2)]이 결정되고, 이를 토대로 변형 에너지의 선형 부분(Elin)이 다음과 같이 계산될 수 있다.
파단 연신율의 절반까지 흡수되는 총 변형 에너지(E)는 x축(40)과 ε=0 내지 ε=εb/2의 곡선(C)에 걸쳐 있는 영역에 상응하며, 수치 적분 방법을 통해 문제없이 충분한 정확도로 결정될 수 있다. 여기서 변형 에너지의 선형 부분(Elin)을 감산하면, 변형 에너지의 비선형 부분(Enl)에 상응하는 빗금 표시된 영역이 남게 된다.
파단 연신율의 절반까지의 변형 에너지의 결정은 총 3개의 필터 재료(A, B 및 C)에 대해 수행되었고, 그 결과가 표 1에 명시되어 있으며, 여기서 각각 가로 방향으로 E는 파단 연신율의 절반까지의 총 변형 에너지, Elin은 변형 에너지의 선형 부분, 그리고 Enl은 변형 에너지의 비선형 부분을 의미한다. 변형 에너지는 힘-연신율 곡선으로부터 수치적으로 결정되었고, 공식적으로 N%의 단위를 갖는다. 일반적인 단위인 J/㎡에 도달하기 위해서는 시료 형상(sample geometry)도 고려해야 한다. 그러나 여기서는 상호 간 비율만 중요하고 시료 형상이 동일하기 때문에, 상기 작업은 생략하였다. 파단 연신율(εb) 및 파단 연신율의 절반에서의 힘[F(εb/2)]도 마찬가지로 명시되어 있다.
실시예 압력 εb [%] F(εb/2) [N] E Elin Enl Enl/E [%]
A 저압 43.0 4.28 59.3 46.0 13.3 22.4
B 중압 40.8 3.92 55.3 40.0 15.3 27.7
C 고압 32.4 3.24 34.1 26.2 7.9 23.0
표 1의 값들은, 본 발명에 따른 실시예 A, B 및 C에서, 약 20% 내지 약 30%의 변형 에너지의 비선형 부분이 존재함을 보여준다. 또한, 워터 제트의 압력이 증가할 때 파단 연신율이 감소하는 점도 확인할 수 있다. 이러한 이유에서, 워터 제트의 저압을 선택하는 것이 유리할 수 있는데, 그 이유는 이런 경우 우수한 소성 연신 거동 외에도 크림핑 시 훨씬 더 큰 영구 변형이 가능하기 때문이다.
실시예 D
본 발명에 따른 실시예 D의 제조를 위해, 단계 B1 내지 B4를 포함하는 본 발명에 따른 제2 방법을 선택하였다.
필터 재료의 제조를 위해, 침엽수림에서 유래하는 펄프 섬유와 Lyocell® 섬유로 이루어진 혼합물을 사용했으며, 섬유량은, 완성된 필터 재료가 80%의 펄프 섬유와 20%의 Lyocell® 섬유로 구성되도록 선택하였다. 완성된 필터 재료는 ISO 536:2019에 따른 15g/㎡의 단위 면적당 중량을 가졌다.
본 발명에 따른 방법의 단계 B2에서, 배출되는 현탁액의 속도는 순환 와이어의 속도보다 약 10% 더 낮게 선택하였다.
이렇게 수득한 필터 재료(D)로부터 횡방향으로 4개의 시료를 채취하였고, ISO 1924-2:2008에 따른 인장 시험에서 힘-연신율 다이어그램을 기록하였다. 힘-연신율 다이어그램의 평가는 실시예 A 내지 C와 유사하게 수행하였다. 4개의 측정 결과가 표 2에 나와 있다.
실시예 εb [%] F(εb/2) [N] E Elin Enㅣ Enl/E [%]
D 4.20 5.97 9.19 6.27 2.92 31.8
D 3.13 5.43 5.91 4.25 1.66 28.1
D 3.56 5.79 7.39 5.15 2.24 30.3
D 4.08 5.90 8.55 6.02 2.53 29.6
표 2의 값들은, 본 발명에 따른 필터 재료(D)에서 약 30%의 변형 에너지의 비선형 부분이 존재하고, 동일한 시료 재료에 대한 반복 측정치들이 낮은 분산을 갖는다는 것을 보여준다. 이를 통해, 방법 단계 B1 내지 B3은, 단계 B2에서 현탁액이 순환 와이어 상에 감소된 속도로 도포될 때, 실제로 횡방향으로의 원하는 소성 변형성에 기여하는 점이 증명된다.
실시예 E
반면에, 수력 얽힘형 부직포에서 횡방향으로 본 발명에 따른 특유의 소성 변형성을 확보하기 위해, 실시예 A 내지 C에서 사용된 단계 C2의 특별한 수행(현탁액의 감소된 도포 속도 적용)은 불필요하다. 이는 하기에서 설명되는 실시예 E에서 알 수 있다. 본 발명에 따른 실시예 E의 제조를 위해, 단계 A1 내지 A3을 포함하는 본 발명에 따른 제1 방법을 선택하였다.
수력 얽힘형 필터 재료의 제조를 위해, 실시예 E에서는 침엽수림에서 유래하는 펄프 섬유와 Lyocell®섬유로 이루어진 혼합물을 사용하였으며, 섬유량은, 완성된 필터 재료가 80%의 펄프 섬유와 20%의 Lyocell®섬유로 구성되도록 선택하였다. 단계 A1은, 우선 제2 또는 제3 방법의 단계 B2 또는 C2에서처럼 현탁액의 감소된 도포 속도로 섬유 웹 내 펄프 섬유에 기계 방향에 대해 횡방향인 우선 방향(preferred direction)을 부여하지 않으면서 수행되었다. 완성된 필터 재료는 ISO 536:2019에 따른 15g/㎡의 단위 면적당 중량을 가졌다.
수력 얽힘 단계 A2는 실시예 B의 단계 C5처럼 수행된다.
이렇게 수득한 필터 재료(E)로부터 횡방향으로 2개의 시료를 채취하였고, ISO 1924-2:2008에 따른 인장 시험에서 힘-연신율 다이어그램을 기록하였다. 힘-연신율 다이어그램의 평가는 실시예 A 내지 C와 유사하게 수행하였다. 2개의 측정 결과가 표 3에 나와 있다.
실시예 εb [%] F(εb/2) [N] E Elin Enㅣ Enl/E [%]
E 3.26 2.75 3.01 2.47 0.53 17.72
E 3.95 2.85 3.42 2.82 0.59 17.37
표 3의 값들은, 본 발명에 따른 제1 방법에 따라 제조된 필터 재료(E)에서 약 17%의 비선형 변형 에너지 부분이 존재함을 보여준다. 단계 C5에서의 수력 얽힘의 적합한 수행과 단계 C2에서의 감소된 도포 속도에 의한 섬유 웹의 사전 구조화의 조합, 다시 말해, 본 발명에 따른 제1 및 제2 방법의 조합을 통해 제조된 실시예 A 내지 C와의 비교는, 이러한 조합이 약 22% 내지 약 28%의 비선형 변형 에너지의 더 높은 부분을 허용하여 크림핑 시 더 나은 거동으로 이어질 수 있음을 보여준다. 조합된 방법의 복잡성은, 제1 방법만의 복잡성보다, 다시 말해 실시예 E에서처럼 횡방향으로의 본 발명에 따른 특유의 소성 변형성이 단계 A2에서의 수력 얽힘의 적합한 수행을 통해서만 획득될 때보다, 당연히 약간 더 높다. 실시예 E는 이러한 더 간단한 방법으로도 본 발명에 따른 필터 재료를 제조할 수 있음을 입증한다.
비교예 Z
본 발명에 따르지 않는 필터 재료의 제조를 위해, 실시예 D에서와 동일한 섬유 혼합물을 사용하였다. 단위 면적당 중량은 여전히 15g/㎡이었으나, 종래의 여과지를 제조할 때 일반적인 기계 설정만 사용되었다.
비교예(Z)의 필터 재료로부터 횡방향으로 3개의 시료를 채취하였고, ISO 1924-2:2008에 따른 인장 시험에서 힘-연신율 다이어그램을 기록하였다. 힘-연신율 다이어그램의 평가는 실시예 A 내지 C와 유사하게 수행하였다. 3개의 측정 결과가 표 4에 나와 있다.
비교예 εb [%] F(εb/2) [N] E Elin Enㅣ Enl/E [%]
Z 3.21 8.38 7.22 6.71 0.52 7.17
Z 3.23 7.42 6.40 5.97 0.42 6.64
Z 3.15 7.10 5.89 5.58 0.32 5.38
비교예 Z의 힘-연신율 곡선은 도 5에 도시되어 있다. 정량 분석 없이도 이미, 거동이 선형 탄성 거동에 훨씬 더 가까워 하중 경감 시 변형이 실질적으로 다시 복원되고, 영구 변형을 달성하기 위해서는 훨씬 더 큰 연신율과 힘이 필요하다는 것을 알 수 있다. 이 경우, 횡방향으로의 파단 하중 또는 파단 연신율은 쉽게 초과될 수 있다.
세그먼트 및 흡연 물품의 제조
실시예 A 내지 E 및 비교예 Z의 각각의 필터 재료로부터 100㎜의 길이 및 7.85㎜의 지름을 가지며 종이로 랩핑된 필터 막대(filter rods)를 제조하였다. 이때, 필터 재료의 웹 폭과 필터 제조 시의 기계 설정은, 450±10㎜WG의 흡인 저항이 도출되도록 선택하였다.
실시예 A 내지 E 및 비교예 Z의 필터 재료로부터 필터 막대를 제조할 수 있었다. 그러나 제조 중에, 실시예 A 내지 E의 필터 재료의 경우 크림핑 과정이 기계 설정의 변화 및 특히 크림핑 시 롤러들의 이격 간격의 설정에 대해 비교예 Z의 경우보다 훨씬 덜 민감하게 반응한 것으로 확인되었다.
실시예 A 내지 E 및 비교예 Z의 세그먼트로부터 종래 기술의 일반적인 방법에 따라 필터 담배를 제조하였다. 이 제조 공정은 문제없이 진행되었다.
즉, 세그먼트 및 흡연 물품은, 종래의 수력 얽힘형 부직포 또는 종이로 제조하는 경우보다 본 발명에 따른 필터 재료로부터 더 신뢰성 있고 더 간단하게 제조할 수 있으며, 유리한 소성 연신 거동을 통해 크림핑 시 더 나은 결과가 달성될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (40)

  1. 흡연 물품용 세그먼트의 제조를 위한 필터 재료이며,
    필터 재료는 웹 형태이고 각각 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유하며,
    필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 가지며, ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛이며, 필터 재료는 기계 방향 및 필터 재료의 웹 평면에서 상기 기계 방향에 대해 직교하는 횡방향을 가지며, 필터 재료는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특징적인 소성 변형성을 갖는, 필터 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터 재료는 수력 얽힘형 부직포 또는 종이인, 필터 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 필터 재료 내 셀룰로오스 섬유의 비율은, 각각 상기 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 60% 및 최대 100%이며, 바람직하게는 최소 70% 및 최대 95%인, 필터 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유는 펄프 섬유, 재생 셀룰로오스의 섬유, 또는 이들의 혼합물로 형성되는, 필터 재료.
  5. 제4항에 있어서, 상기 펄프 섬유는 침엽수 또는 침엽수림, 활엽수 또는 활엽수림, 또는 여타의 식물, 특히 대마, 아마, 황마, 저마, 케나프, 케이폭, 코코넛, 아바카(abacα), 사이잘, 대나무, 목화에서, 또는 에스파르토 그라스(esparto grass)로부터 얻어지거나; 이러한 다양한 소스의 펄프 섬유로 이루어진 혼합물로 형성되는, 필터 재료.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 재생 셀룰로오스 섬유의 비율은, 각각 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 5% 및 최대 50%이며, 바람직하게는 최소 10% 및 최대 45%이며, 매우 바람직하게는 최소 15% 및 최대 40%인, 필터 재료.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스 섬유는 적어도 부분적으로, 특히 최소 70%가 비스코스 섬유, 모달 섬유, Lyocell®섬유, 텐셀®섬유 또는 이들의 혼합물로 형성되는, 필터 재료.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 재료의 단위 면적당 중량은 최소 18g/㎡ 및 최대 55g/㎡이며, 바람직하게는 최소 20g/㎡ 및 최대 50g/㎡인, 필터 재료.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 재료는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 총 변형 에너지의 최소 15% 및 최대 40%이며, 바람직하게는 최소 15% 및 최대 35%이며, 특히 최소 18% 및 최대 32%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특징적인 소성 변형성을 갖는, 필터 재료.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 재료는, 알킬 케텐 이량체(AKD), 산 무수물, 특히 알케닐 숙신산 무수물(ASA), 폴리비닐 알코올, 왁스, 지방산, 전분, 전분 유도체, 카르복시메틸 셀룰로오스, 알기네이트, 키토산, 습강제, 또는 pH 값 조절 물질, 특히 유기 또는 무기 산 또는 염기로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 첨가제 또는 상기 첨가제 중 둘 이상의 혼합물을 함유하는, 필터 재료.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 재료는, 시트레이트, 특히 시트르산삼나트륨 또는 시트르산삼칼륨, 말레이트, 타르트레이트, 아세테이트, 특히 아세트산나트륨 또는 아세트산칼륨, 니트레이트, 숙시네이트, 푸마레이트, 글루코네이트, 글리콜레이트, 락테이트, 옥살레이트, 살리실레이트, α-히드록시카프릴레이트, 포스페이트, 폴리포스페이트, 클로라이드 및 탄산 수소나트륨으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 첨가제, 또는 이들 첨가제 중 둘 이상의 혼합물을 함유하는, 필터 재료.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 재료는, 트리아세틴, 프로필렌글리콜, 소르비톨, 글리세롤, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리비닐알코올 및 트리에틸시트레이트로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 물질, 또는 이들 물질 중 둘 이상의 혼합물을 함유하는, 필터 재료.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유 중 적어도 일부는 충전재가 채워져 있고, 이 충전재는 바람직하게 광물 입자, 특히 탄산칼슘 입자로 형성된, 필터 재료.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, ISO 534:2011에 따라 측정된 상기 필터 재료의 층의 두께는 최소 30㎛ 및 최대 800㎛이며, 바람직하게는 최소 35㎛ 및 최대 600㎛인, 필터 재료.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, ISO 1924-2:2008에 따라 측정된, 상기 필터 재료의 횡방향으로의 폭 관련 인장 강도는 최소 0.05kN/m 및 최대 5kN/m이며, 매우 바람직하게는 최소 0.07kN/m 및 최대 4kN/m인, 필터 재료.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, ISO 1924-2:2008에 따라 측정된, 상기 필터 재료의 횡방향 파단 연신율은 최소 0.5% 및 최대 50%이며, 바람직하게는 최소 0.8% 및 최대 40%인, 필터 재료.
  17. 횡방향으로 개더링된 필터 재료 및 랩퍼 재료를 포함하는 흡연 물품용 세그먼트이며, 상기 필터 재료는 각각 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유하고,
    상기 필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 가지며, ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛이며, 상기 필터 재료는 필터 재료가 개더링된 횡방향을 가지며, 개더링되지 않은 상태의 필터 재료는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특징적인 소성 변형성을 갖는, 흡연 물품용 세그먼트.
  18. 제17항에 있어서, 상기 필터 재료는 제2항 내지 제16항에 정의되어 있는 추가 특징 중 하나 이상을 갖는, 흡연 물품용 세그먼트.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 세그먼트는 최소 3㎜ 및 최대 10㎜, 바람직하게는 최소 4㎜ 및 최대 9㎜, 및 매우 바람직하게는 최소 5㎜ 및 최대 8㎜의 지름을 갖는 원통형이고, 그리고/또는 상기 세그먼트는 최소 4㎜ 및 최대 40㎜, 바람직하게는 최소 6㎜ 및 최대 35㎜, 및 매우 바람직하게는 최소 10㎜ 및 최대 28㎜의 길이를 갖는, 흡연 물품용 세그먼트.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세그먼트의 길이당 ISO 6565:2015에 따른 세그먼트의 흡인 저항은 최소 1㎜WG/㎜ 및 최대 12㎜WG/㎜이고, 바람직하게는 최소 2㎜WG/㎜ 및 최대 10㎜WG/㎜인, 흡연 물품용 세그먼트.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세그먼트의 랩퍼 재료는 종이 또는 필름으로 형성되는, 흡연 물품용 세그먼트.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세그먼트의 랩퍼 재료는 최소 20g/㎡ 및 최대 150g/㎡, 바람직하게는 최소 30g/㎡ 및 최대 130g/㎡의 ISO 536:2019에 따른 단위 면적당 중량을 갖는, 흡연 물품용 세그먼트.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 세그먼트의 제조 방법에 있어서, 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 필터 재료가 크림핑되거나 주름 가공되고, 바람직하게는 크림핑되거나 주름 가공된 필터 재료로부터 연속 토우가 형성되며, 크림핑되거나 주름 가공된 필터 재료로 이루어진 상기 토우는 랩퍼 재료로 랩핑되고, 랩핑된 토우는 정의된 길이의 개별 막대로 절단되는, 세그먼트의 제조 방법.
  24. 에어로졸 형성 재료를 함유하는 세그먼트 및 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 세그먼트를 포함하는 흡연 물품이며,
    제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 상기 세그먼트는 바람직하게 입 말단에 가장 가까이 위치하는 흡연 물품 세그먼트를 형성하는, 흡연 물품.
  25. 제24항에 있어서, 상기 흡연 물품은 필터 담배이며, 상기 에어로졸 형성 재료는 연초이거나 이 연초를 함유하는, 흡연 물품.
  26. 제24항에 있어서, 상기 흡연 물품은, 규정에 따른 사용 시 에어로졸 형성 재료가 가열되기만 하고 연소는 되지 않는 흡연 물품이며, 상기 에어로졸 형성 재료는 바람직하게 연초, 재생 연초, 니코틴, 글리세롤, 프로필렌글리콜로 구성된 군 또는 이들의 혼합물에서 선택된 재료를 포함하는, 흡연 물품.
  27. 제26항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 재료는 액체 형태로 존재하고 흡연 물품 내 대응 용기 내에 위치하는, 흡연 물품.
  28. 필터 재료의 제조 방법이며, 이 방법은 다음 단계:
    A1 - 셀룰로오스 섬유를 포함하고 기계 방향 및 웹 평면에서 이 기계 방향에 직교하는 횡방향을 갖는 섬유 웹을 공급하는 단계;
    A2 - 수력 얽힘형 섬유 웹을 제조하기 위해, 섬유 웹을 향해 지향된 워터 제트에 의한 섬유 웹의 수력 얽힘 단계; 및
    A3 - 수력 얽힘형 섬유 웹을 건조시키는 단계;를 포함하며,
    단계 A1에서, 상기 섬유 웹 내 셀룰로오스 섬유의 양 또는 비율은, 단계 A3에서의 건조 이후 필터 재료가 이 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유하도록 선택되며,
    단계 A2에서, 워터 제트의 개수, 압력 또는 배열은, 단계 A3에서의 건조 이후 필터 재료에서 수행되는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특징적인 소성 변형성이 상기 필터 재료에 부여되도록 선택되며,
    단계 A3에서의 건조 이후 필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 가지며, 단계 A3에서의 건조 이후 ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛인, 필터 재료의 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서, 단계 A2에서 수력 얽힘을 실행하기 위해 복수의 워터 제트가 사용되며, 이들 워터 제트는 섬유 웹의 기계 방향에 대해 횡방향으로 적어도 하나의 열로 배열되는, 필터 재료의 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 단계 A2에서의 수력 얽힘은 섬유 웹을 향해 지향된 적어도 2개 열의 워터 제트를 통해 수행되며, 바람직하게는 섬유 웹의 두 면 각각에 적어도 하나의 열의 워터 제트가 작용하는, 필터 재료의 제조 방법.
  31. 필터 재료의 제조 방법이며, 다음 단계(B1 내지 B4):
    B1 - 셀룰로오스 섬유를 포함하는 수성 현탁액을 제조하는 단계;
    B2 - 단계 B1의 현탁액을 순환 와이어 상에 도포하는 단계;
    B3 - 상기 섬유 웹을 형성하기 위해 순환 와이어를 통해 현탁액을 탈수하는 단계;
    B4 - 단계 B3의 섬유 웹을 건조시키는 단계;를 포함하며,
    단계 B1에서, 셀룰로오스 섬유의 양 또는 비율은, 단계 B4에서의 건조 이후 필터 재료가 이 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유하도록 선택되고,
    단계 B3에서, 상기 와이어의 진행 방향에 의해 섬유 웹의 기계 방향이 정의되고, 섬유 웹의 평면에서 상기 기계 방향에 직교하는 방향에 의해 횡방향이 정의되며,
    단계 B2에서, 상기 현탁액은 순환 와이어 상에 이 순환 와이어의 속도보다 더 낮은 속도로 도포되고, 이러한 속도의 차이는, 단계 B4에서의 건조 이후에 필터 재료 상에서 수행되는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특징적인 소성 변형성이 상기 필터 재료에 부여되도록 선택되고,
    단계 B4에서의 건조 이후의 필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 가지며, 단계 B4에서의 건조 이후에 ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛인, 필터 재료의 제조 방법
  32. 필터 재료의 제조 방법이며, 이 방법은 다음 단계(C1 내지 C6):
    C1 - 셀룰로오스 섬유를 포함하는 수성 현탁액을 제조하는 단계;
    C2 - 순환 와이어 상에 단계 C1에서의 현탁액을 도포하는 단계;
    C3 - 섬유 웹을 형성하기 위해 순환 와이어를 통해 현탁액을 탈수하는 단계;
    C4 - 단계 C3의 섬유 웹이 지지 와이어 상으로 옮겨지는 단계;
    C5 - 수력 얽힘형 섬유 웹을 제조하기 위해, 섬유 웹을 향해 지향된 워터 제트에 의한 섬유 웹의 수력 얽힘 단계; 및
    C6 - 수력 얽힘형 섬유 웹을 건조시키는 건조 단계;를 포함하며,
    단계 C1에서, 셀룰로오스 섬유의 양 또는 비율은, 단계 C6에서의 건조 이후 필터 재료가 이 필터 재료의 질량을 기준으로 최소 50% 및 최대 100%의 셀룰로오스 섬유를 함유하도록 선택되며,
    단계 C3에서, 상기 와이어의 진행 방향에 의해 섬유 웹의 기계 방향이 정의되고, 섬유 웹의 평면에서 상기 기계 방향에 직교하는 방향에 의해 횡방향이 정의되며,
    단계 C6에서의 건조 이후 필터 재료는 최소 15g/㎡ 및 최대 60g/㎡의 단위 면적당 중량을 가지고, 단계 C6에서의 건조 이후 ISO 534:2011에 따라 측정된 필터 재료의 층의 두께는 최소 25㎛ 및 최대 1000㎛이며,
    단계 C2에서, 상기 현탁액은 순환 와이어 상에 이 순환 와이어의 속도보다 더 낮은 속도로 도포되고, 단계 C2에서의 상기 속도들의 차이 및 단계 C5에서의 상기 워터 제트의 개수, 압력 및/또는 배열은, 단계 C6에서의 건조 이후에 필터 재료 상에서 수행되는, ISO 1924-2:2008에 따른 횡방향 인장 시험에서 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 변형 에너지의 비선형 부분이 파단 연신율의 절반까지 필터 재료에 의해 흡수된 총 변형 에너지의 최소 10% 및 최대 50%인 것을 특징으로 하는 횡방향으로의 특징적인 소성 변형성이 상기 필터 재료에 부여되도록 선택되는, 필터 재료의 제조 방법.
  33. 제31항 또는 제32항에 있어서, 단계 B1 또는 C1에서의 수성 현탁액은 최대 3.0%, 매우 바람직하게는 최대 1.0%, 매우 특히 바람직하게는 최대 0.2% 및 특히 최대 0.05%의 고체 함량을 갖는, 필터 재료의 제조 방법.
  34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 B2 및 B3 또는 단계 C2 및 C3의 순환 와이어는 섬유 웹의 기계 방향으로 수평선에 대해 상방으로 최소 3° 및 최대 40°의 각도만큼 경사지며, 바람직하게는 상방으로 최소 5° 및 최대 30°의 각도만큼, 매우 바람직하게는 최소 15° 및 최대 25°의 각도만큼 경사지는, 필터 재료의 제조 방법.
  35. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제조 방법은 단계 B3 또는 단계 C3에서의 현탁액의 탈수 단계를 지원하기 위해 순환 와이어의 두 면 사이에 압력차가 생성되는 단계를 더 포함하며, 상기 압력차는 매우 바람직하게 진공 박스 또는 적합하게 형성된 포일에 의해 생성되는, 필터 재료의 제조 방법.
  36. 제28항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 A3, B4 또는 C6에서의 건조 단계는 적어도 부분적으로 열풍과의 접촉, 적외선 방사 또는 마이크로파 방사에 의해 수행되는, 필터 재료의 제조 방법.
  37. 제28항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제조 방법에 따라 제조된 필터 재료는 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 필터 재료인, 필터 재료의 제조 방법.
  38. 제28항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제조 방법은, 하나 이상의 첨가제가 상기 섬유 웹 상에 도포되는 추가 단계를 포함하며, 상기 하나 이상의 첨가제는 알킬 케텐 이량체(AKD), 산 무수물, 특히 알케닐 숙신산 무수물(ASA), 폴리비닐 알코올, 왁스, 지방산, 전분, 전분 유도체, 카르복시메틸 셀룰로오스, 알기네이트, 키토산, 습강제, 또는 pH 값 조절 물질, 특히 유기 또는 무기 산 또는 염기로 구성된 군 또는 이들의 혼합물에서 선택되는, 필터 재료의 제조 방법.
  39. 제28항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제조 방법은, 하나 이상의 첨가제가 상기 섬유 웹 상에 도포되는 추가 단계를 포함하고, 상기 하나 이상의 첨가제는 시트레이트, 특히 시트르산삼나트륨 또는 시트르산삼칼륨, 말레이트, 타르트레이트, 아세테이트, 특히 아세트산나트륨 또는 아세트산칼륨, 니트레이트, 숙시네이트, 푸마레이트, 글루코네이트, 글리콜레이트, 락테이트, 옥살레이트, 살리실레이트, α-히드록시카프릴레이트, 포스페이트, 폴리포스페이트, 클로라이드 및 탄산 수소나트륨으로 구성된 군 또는 이들의 혼합물에서 선택되는, 필터 재료의 제조 방법.
  40. 제38항 또는 제39항에 있어서, 상기 하나의 첨가제 또는 복수의 첨가제는
    - 단계 A2와 단계 A3 사이에, 또는
    - 단계 B3과 단계 B4 사이에, 또는
    - 단계 C3과 C4 사이에, 또는 단계 C4와 단계 C5 사이에, 또는 단계 C5와 단계 C6 사이에 도포되거나, 또는
    - 상기 하나의 첨가제 또는 복수의 첨가제는
    - 단계 A3 이후에, 또는
    - 단계 B4 이후에, 또는
    - 단계 C6 이후에 도포되고,
    그에 이어서 섬유 웹을 건조시키는 추가 단계가 수행되는, 필터 재료의 제조 방법.
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