WO2023128317A1 - 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법 및 이를 포함하는 흡연 물품 - Google Patents

흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법 및 이를 포함하는 흡연 물품 Download PDF

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WO2023128317A1
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heat source
combustible heat
smoking article
composition
sugar
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정은미
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주식회사 케이티앤지
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    • A24B15/00—Chemical features or treatment of tobacco; Tobacco substitutes, e.g. in liquid form
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    • A24B15/30—Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by chemical substances by organic substances
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    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D1/00—Cigars; Cigarettes
    • A24D1/22—Cigarettes with integrated combustible heat sources, e.g. with carbonaceous heat sources

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a combustible heat source for a smoking article, a combustible heat source produced by the manufacturing method, and a smoking article comprising the same.
  • a number of smoking articles have recently been proposed that heat rather than burn into the smoking article. Unlike conventional smoking articles, these non-combustion smoking articles are used by sucking an aerosol generated by heating a smoking article medium without burning the smoking article medium. As one of these types of heated smoking articles, there is a smoking article product to which a carbon heat source is applied.
  • a smoking article to which the carbon heat source is applied generates an aerosol by heat transfer from the carbon heat source to a smoking article medium located downstream of the carbon heat source.
  • a smoking article to which a carbon heat source is applied has a smoking form similar to that of a traditional smoking article, unlike a general heated electronic smoking article using a dedicated device, so that consumers' smoking convenience and satisfaction can be expected to be improved.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 2020-0030364
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a combustible heat source in which spark generation or surface cracking during combustion is reduced and at the same time has excellent ignition properties and combustion sustainability, and a smoking article including the heat source.
  • the present invention includes mixing carbon powder and an organic binder (S1);
  • step S1 preparing a combustible heat source composition for smoking articles by adding an aqueous sugar solution (S2);
  • a method for producing a combustible heat source for a smoking article comprising compressing the composition (S4).
  • the aqueous sugar solution in the composition may be included in 5 to 15% by weight.
  • the aqueous sugar solution may be prepared by mixing sugar and water in a weight ratio of 7: 3 to 5: 5.
  • the sugar is a sugar alcohol, and may be at least one selected from the group consisting of sorbitol, xylitol, mannitol, maltitol, lactitol, erythritol, reduced sycamore, and reduced starch syrup.
  • the composition may further include potassium nitrate.
  • the carbon powder may include charcoal and graphite.
  • the organic binder may be at least one selected from the group consisting of carboxymethylcellulose (CMC), guar gum, methylcellulose (MC), and hydroxypropylmethylcellulose (HPMC). .
  • CMC carboxymethylcellulose
  • MC methylcellulose
  • HPMC hydroxypropylmethylcellulose
  • the heat source may be ignited within 30 seconds, and combustion may last for 140 seconds or more.
  • the present invention also provides a smoking article comprising a combustible heat source comprised of the composition.
  • the present invention uses an aqueous sugar solution to facilitate ignition of a combustible heat source, and the heat source composed of the composition of the present invention is characterized by improved ignition and combustibility compared to conventional heat sources.
  • 1 is a view showing the result of confirming the combustion process during combustion of the heat source of the embodiment including the sugar aqueous solution.
  • Figure 2 is a view showing the results of confirming the combustion process upon combustion of the heat source of Comparative Example containing solid sugar.
  • an ignition promoter composed of potassium nitrate/sugar was used in the present invention.
  • a small amount of powdered potassium nitrate/sugar compared to the main used carbon powder was not evenly mixed, causing problems during combustion.
  • a small amount of oil / moisture is applied to the carbon heat source, and sugar is applied in the form of an aqueous sugar solution to promote an even distribution inside the combustion body, and it is confirmed that problems occurring during combustion are solved, completed the present invention.
  • a method for producing a combustible heat source capable of stable combustion without phenomena such as sparking by being evenly mixed with sugar, and at the same time excellent in ignition and combustion durability by the addition of sugar, a combustible heat source produced through this, and smoking including the same I would like to present an item.
  • the present invention includes mixing the carbon powder and the organic binder (S1);
  • step S1 preparing a combustible heat source composition for smoking articles by adding an aqueous sugar solution (S2);
  • a method for producing a combustible heat source for a smoking article comprising compressing the composition (S4).
  • the present invention may provide a combustible heat source for a smoking article made by the above method.
  • the combustible heat source composition of the present invention includes carbon powder and an organic binder, and is characterized in that an aqueous sugar solution is added to the composition.
  • an aqueous sugar solution is added to the composition.
  • carbon powder since carbon powder is used, solid components are also used for the rest of the materials.
  • an aqueous sugar solution sugar is evenly dispersed in the heat source, thereby enabling stable combustion transition.
  • the aqueous sugar solution in the composition may be included in 5 to 15% by weight, more preferably 5 to 10% by weight to have an ignition time of less than 30 seconds and a burning duration of about 3 minutes.
  • the aqueous sugar solution is prepared by mixing sugar and water in a weight ratio of 7: 3 to 5: 5, and it is preferable that the amount of sugar is greater than or equal to water. More preferably, one prepared by mixing in a weight ratio of 6:4 that can be evenly dispersed may be used.
  • the sugar is a sugar alcohol, and sorbitol, xylitol, mannitol, maltitol, lactitol, erythritol, reduced paratinose, or reduced starch syrup may be used.
  • mannitol with low hygroscopicity is used in the heat source. Suitable.
  • the ignition accelerator may be used by adding potassium nitrate to sugar.
  • the potassium nitrate may be included in 5 to 15% by weight.
  • the charcoal is used as a fuel that is ignited as a main material of a heat source and maintains combustion.
  • the charcoal is preferably included in an amount of 40% by weight or more based on 100% by weight of the solid content, and by being included in an amount of 40% by weight or more, the temperature necessary for smoking can be maintained for 3 minutes or more.
  • a heat source may be prepared by adding a polyhydric alcohol as an oil to the composition.
  • a polyhydric alcohol By adding the polyhydric alcohol, combustible vaporization is possible after ignition of the heat source, thereby improving ignition and combustion durability.
  • the polyhydric alcohol assists combustion and may be glycerin or propylene glycol.
  • the polyhydric alcohol may be used in an amount of 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content. It has excellent ignition properties and combustion sustainability within the above range, and more preferably, when used in an amount of 1 to 3 parts by weight, rapid ignition and stable combustion are possible.
  • the heat source may be ignited within 30 seconds, and combustion may last for 140 seconds or more.
  • the heat source having the ignition time and the burning time may have a diameter of 5 to 10 mm and a length of 8 to 15 nm, but is not limited thereto.
  • one or more binders may be combined with the heat source.
  • the at least one binder is an organic binder.
  • suitable organic binders include, but are not limited to, carboxymethylcellulose (CMC), guar gum, methylcellulose (MC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), and combinations thereof.
  • a combustible heat source for use in smoking articles according to the present invention may include one or more additives to enhance the properties of the combustible heat source.
  • Suitable additives include additives that promote consolidation of the combustible heat source (eg, sintering aids), additives that promote ignition of the combustible heat source (eg, perchlorates, chlorates, nitrates, peroxides, permanganates, zirconium and oxidizing agents, such as combinations thereof), additives that promote combustion of the combustible heat source (e.g., potassium and potassium salts, such as potassium citrate), and additives that promote decomposition of one or more gases produced by combustion of the combustible heat source (eg, potassium citrate).
  • catalysts such as CuO, Fe 2 O 3 and Al 2 O 3 ).
  • the combustible heat source may further include an ignition aid.
  • ignition aid is used to denote a substance that releases one or both of energy and oxygen during ignition of a combustible heat source, wherein one of the energy and oxygen by the substance or both, the rate of release is not limited by ambient oxygen diffusion. That is, the rate of release of either or both energy and oxygen by a material during ignition of a combustible heat source is largely independent of the rate at which ambient oxygen can reach the material.
  • the term 'ignition aid' is also used to denote an elemental metal that releases energy during ignition of a combustible heat source, where the ignition temperature of the elemental metal is less than about 500°C and elemental The heat of combustion of metal is at least about 5 kJ/g.
  • the ignition aids are alkali metal salts of carboxylic acids (alkali metal citrate salt, alkali metal acetate salt and alkali metal succinate salt), which are believed to modify carbon combustion. etc.), an alkali metal halide salt (alkali metal chloride salt, etc.), an alkali metal carbonate salt, or an alkali metal phosphate salt.
  • oxidizing agents include, but are not limited to, nitrates such as, for example, potassium nitrate, calcium nitrate, strontium nitrate, sodium nitrate, barium nitrate, lithium nitrate, aluminum nitrate and iron nitrate; nitrite; other organic and inorganic nitro compounds; chlorates such as, for example, sodium chlorate and potassium chlorate; perchlorates such as, for example, sodium perchlorate; chlorite; bromate salts such as, for example, sodium bromate and potassium bromate; perbromate; bromite; borates such as, for example, sodium borate and potassium borate; ferrates such as, for example, barium ferrate; ferrite; manganates such as, for example, potassium manganate; permanganates such as, for example, potassium permanganate; organic peroxides such as, for example, benzoyl peroxide and acetone peroxide; inorganic peroxides such as, for, for
  • the decomposition of nitrates contained in the combustible heat source to aid ignition allows nitrogen oxides to be formed.
  • Including a combustible heat source in a smoking article according to the present invention advantageously substantially prevents or inhibits decomposition and reaction products from entering the air drawn through the smoking article according to the present invention during its use.
  • Combustible carbonaceous heat sources for use in smoking articles according to the present invention may be prepared as described in the prior art known to those skilled in the art.
  • a combustible carbonaceous heat source for use in smoking articles according to the present invention preferably comprises mixing one or more carbonaceous materials with one or more binders and other additives, if included, and preforming the mixture into the desired shape. formed by doing
  • the mixture of one or more carbon-containing materials, one or more binders, and optional other additives can be formed into the desired shape using any suitable known ceramic forming methods, such as, for example, slip casting, extrusion, injection molding, and mold pressing. may be pre-formed.
  • the mixture is pre-formed into a desired shape by pressing or extruding or a combination thereof.
  • the mixture of one or more carbon-containing materials, one or more binders and other additives is pre-formed into an elongate rod.
  • the mixture of one or more carbon-containing materials, one or more binders and other additives may be pre-formed into other desired shapes.
  • the combustible heat source may preferably have a porosity between about 20% and about 80%, more preferably between about 20% and 60%. More preferably, the combustible heat source may have a porosity of between about 50% and about 70%, as measured, for example, by mercury porosimetry or helium pycnometry. The required porosity may be easily achieved during the method of manufacturing the heat source using conventional methods and techniques.
  • a combustible heat source for use in smoking articles according to the present invention has an apparent density of between about 0.6 g/cm 3 and about 1 g/cm 3 .
  • the combustible heat source has a mass between about 300 mg and about 500 mg, more preferably between about 400 mg and about 450 mg.
  • the combustible heat source has a length between about 7 mm and about 17 mm, more preferably between about 7 mm and about 15 mm, and most preferably between about 7 mm and about 13 mm.
  • the combustible heat source has a diameter between about 5 mm and about 9 mm, more preferably between about 7 mm and about 8 mm.
  • the combustible heat source has a substantially uniform diameter.
  • the combustible heat source may alternatively be tapered so that the diameter of the rear portion of the combustible heat source is greater than the diameter of its front portion.
  • the rear portion of the combustible heat source has a transverse cross-sectional area of at least about 60% of the transverse cross-sectional area of the smoking article.
  • the combustible heat source is substantially cylindrical.
  • the combustible heat source may be, for example, a cylinder or tapered cylinder of substantially circular cross-section or a cylinder or tapered cylinder of substantially elliptical cross-section.
  • the combustible heat source may be used in a combustible heat source applied smoking article.
  • the "smoking article” refers to any smokeable product or smoking experience, whether based on tobacco, tobacco derivatives, expanded tobacco, reconstituted tobacco, or tobacco substitutes. It can mean any product that can.
  • the smoking article may mean a smokeable article capable of generating an aerosol, such as a cigarette, cigar, or cigarillo.
  • the smoking article may include a combustible heat source composed of the composition, a medium portion, a thermally conductive wrapper and cigarette paper, a cooling portion, a filter portion, and the like, and may include a combustible heat source; medium unit; cooling unit; And the filter unit may be arranged in order based on the longitudinal direction, but the order can be freely changed except for the case where the combustible heat source is located upstream.
  • additional configurations may be further included or one or more of the above configurations may be omitted.
  • the smoking article may have a diameter of, for example, 4 mm to 10 mm, and a circumference of 14 mm to 29 mm. Also, the length may be 45 mm to 100 mm.
  • the medium unit may include, for example, at least one of cut cut filler, sheet leaf cut filler, tobacco leaf, puffed tobacco, and nicotine extract.
  • the medium part may contain a nicotine component.
  • an aerosol generating material may be further included. Aerosol-generating substances include polyhydric alcohols, esters of polyhydric alcohols such as glycerol mono-, di- or triacetate, and mono-, di- or esters of polyhydric alcohols such as dimethyl dodecanedioate and dimethyl tetradecanedioate. It may be an aliphatic ester of a polycarboxylic acid.
  • the medium part may include planar cut grass soaked in glycerin.
  • this is an example and the present invention is not necessarily limited to the above bar.
  • the medium portion may have a length between about 5 mm and about 20 mm, more preferably between about 8 mm and about 12 mm.
  • the media portion is surrounded by a paper or other wrapper and may be in the form of a plug or portion containing a material capable of releasing volatile compounds in response to heating. As described above, when the medium part is in the form of a plug or part, the entire plug or part including any wrapper is considered to be the medium part.
  • the cooling unit may include a cooling material.
  • the cooling unit includes a tubular hollow body with an open end, and may cool airflow passing through the heat source and the medium unit.
  • the cooling unit may be made of a polymer material or a biodegradable polymer material and may have a cooling function.
  • the cooling unit may be paper, cardboard, plastic, such as cellulose acetate, ceramic, and combinations thereof.
  • the cooling section may comprise a corrugated sheet of material selected from the group consisting of metal foil, polymeric material, and substantially non-porous paper or cardboard.
  • the aerosol cooling element is polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polylactic acid (PLA), cellulose acetate (CA), and aluminum. It may also include a corrugated sheet of material selected from the group consisting of foils.
  • the cooling unit may have a length of between 5 mm and about 30 mm, more preferably between about 8 mm and about 25 mm, but the length may be freely adjusted in consideration of the temperature of heat generated from a heatable heat source.
  • the filter unit includes a filter material, and the shape of the filter unit is not limited.
  • the filter unit may be a cylindrical rod or a tube rod having a hollow inside. Alternatively, it may be a recess type rod. If the filter unit is composed of a plurality of segments, at least one of the plurality of segments may be manufactured in a different shape.
  • the filter unit may include, but is not limited to, a fibrous, filament, or filter tow including at least one of polymer, paper, cellulose acetate, activated carbon, and carbon.
  • the filter unit for example, may have a length of 5 to 20 mm.
  • a tipping paper in contact with the mouth surrounding the filter material may be further included.
  • the tipping paper may have one or more perforations.
  • the filter unit may be manufactured to generate flavor.
  • the flavoring liquid may be sprayed onto the filter material, and a separate fiber coated with the flavoring liquid may be inserted into the filter unit.
  • the cooling unit and the filter unit may contain an aerosol modifier.
  • one or more of the cooling section, filter section, and tipping paper of smoking articles according to the present invention may comprise one or more aerosol modifiers.
  • Suitable aerosol modifiers include, but are not limited to, flavoring agents; Contains a chemesthetic agent.
  • the flavoring agent is used to describe any substance that, when used, imparts one or both taste or aroma to aerosols generated by tobacco materials and aerosol-generating substances in smoking articles.
  • the cigarette paper is composed of cellulose fibers obtained from wood, flax, or other materials, and may be wrapped around a medium part, wrapped around the entire smoking article including the medium part, or wrapped around a part except for a filter part.
  • the base paper of the cigarette paper may have a thickness of about 30 ⁇ m to about 100 ⁇ m, and a basis weight of the base paper may be about 15 g/m 2 to about 80 g/m 2 .
  • Smoking articles according to the present invention may also contain downstream one or more aerosol modifiers that are both flavoring agents and sensory agents.
  • one or more of the cooling portion and filter portion of smoking articles according to the present invention may include menthol or another flavoring agent that provides a cooling object sensory effect.
  • the smoking article including the combustible heat source may include a thermally conductive wrapper surrounding the combustible heat source and the medium unit.
  • the thermally conductive wrapper may completely cover the heat source and the medium unit, may partially cover the heat source and the medium unit, or may entirely cover a part of the heat source and the medium unit.
  • the thermally conductive wrapper transfers heat from a combustible heat source to the smoking article material and includes metal foil wrappers such as aluminum foil wrappers, steel wrappers, iron foil wrappers and copper foil wrappers; And it may be a metal alloy foil wrapper, and is not limited to the above material as long as it is a material capable of efficiently transferring heat.
  • a metal barrier may be formed between the heatable heat source and the medium portion.
  • the metal barrier can prevent the combustible heat source unit from directly contacting the medium unit, and can prevent some of components generated in the combustible heat source unit from moving to the medium unit.
  • the thickness of the barrier can be appropriately adjusted to obtain good smoking performance.
  • the barrier may have a thickness between about 10 microns and about 500 microns.
  • the barrier may include one or more metallic materials that are substantially thermally stable and non-combustible at the temperatures obtained by the combustible heat source upon ignition and combustion. Suitable materials are known in the art and include, but are not limited to, aluminum, copper, stainless steel, and combinations thereof.
  • a combustible heat source composition including charcoal, a binder, potassium nitrate, and sugar was prepared.
  • the heat source was made in the form of a cylinder with a diameter of 7 mm and a height of about 11 mm.
  • Materials for producing a heat source were prepared according to the mixing ratio and then mixed using an atmospheric pressure mixer (ARE-310 from THINKY). When mixing, each material was mixed at 1500 RPM for 1 minute each time it was added.
  • the mixed powder was mixed at 1500 RPM for 5 minutes by adding an appropriate amount of oil (PG) in parts by weight shown in Table 1.
  • PG oil
  • the mixed sample was divided into about 0.6 g and compressed through a press to form a cylinder shape.
  • the pressed sample was dried in a drying oven at 80° C. for 30 minutes.
  • the prepared heat source was ignited and then burned, and the observation results are shown in Table 2 below.
  • Comparative Example 2 using an aqueous sugar solution having a high water content had good combustion, but the start of combustion was delayed and the surface burning time took an excessively long time.
  • Comparative Example 3 using 3% aqueous sugar solution, the start of combustion was delayed and surface burning lasted for a long time, and in Comparative Example 4 using 20% aqueous sugar solution, ignition was good, but sugar boiling and explosion were confirmed.

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Abstract

본 발명은 탄소 분말 및 유기바인더를 혼합하는 단계(S1); 상기 S1 단계 이후, 설탕 수용액을 첨가하여 흡연 물품용 가연성 열원 조성물을 제조하는 단계(S2); 및 상기 조성물에 유분을 첨가하는 단계(S3); 및 상기 조성물을 압축하는 단계(S4)를 포함하는, 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법을 제공한다. 상기 조성물은, 설탕 수용액을 포함함으로써 열원의 연소시 표면갈라짐 현상을 해소한 것으로, 상기 조성물로 구성된 가연성 열원 적용 흡연 물품은 착화성 및 연소성이 우수한 것을 특징으로 한다.

Description

흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법 및 이를 포함하는 흡연 물품
본 발명은 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법, 상기 제조방법으로 제조된 가연성 열원 및 이를 포함하는 흡연 물품에 관한 것이다.
최근 흡연 물품으로 연소되기보다는 가열되는 다수의 흡연 물품이 제안되고 있다. 이러한 비연소식 흡연 물품은 종래의 흡연물품과 다르게 흡연 물품 매질을 연소시키지 않고 흡연 물품 매질을 가열함으로써 발생한 에어로졸을 흡인하여 사용된다. 이러한 가열식 흡연 물품의 유형 중 하나로, 탄소 열원이 적용된 흡연 물품 제품이 있다.
상기 탄소 열원이 적용된 흡연 물품은 탄소 열원으로부터 이 탄소 열원의 하류에 위치하는 흡연 물품 매질로의 열 전달에 의해서 에어로졸이 발생된다.
탄소 열원이 적용된 흡연 물품은, 일반적인 가열식 전자 흡연 물품이 전용 디바이스를 사용하는 것과는 다르게 전통형 흡연 물품과 유사한 흡연 형태를 가지고 있어 소비자의 흡연 편이성 및 만족도 향상을 기대할 수 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 1) 한국 공개특허 제2020-0030364호
본 발명의 목적은 연소 시 불꽃 발생이나 표면 갈라짐 현상이 감소되고, 이와 동시에 착화성 및 연소지속성이 우수한 가연성 열원의 제조방법과, 상기 열원을 포함하는 흡연 물품을 제공하는데 있다.
본 발명은 탄소 분말 및 유기바인더를 혼합하는 단계(S1);
상기 S1 단계 이후, 설탕 수용액을 첨가하여 흡연 물품용 가연성 열원 조성물을 제조하는 단계(S2); 및
상기 조성물에 유분을 첨가하는 단계(S3); 및
상기 조성물을 압축하는 단계(S4)를 포함하는, 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일구현예로, 상기 조성물에서 설탕 수용액은 5 내지 15 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 설탕 수용액은, 설탕 및 수분이 7 : 3 내지 5 : 5의 중량비로 혼합되어 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 설탕은 당알코올로서, 소르비톨, 자일리톨, 만니톨, 말티톨, 락티톨, 에리스리톨, 환원 플라타너스, 및 환원물엿으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 조성물은 질산칼륨을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 탄소 분말은, 차콜 및 흑연을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 유기바인더는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 구아검, 메틸셀룰로오스(MC), 및 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 열원은, 30초 이내에 착화되고, 연소가 140초 이상 지속되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 조성물로 구성된 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품을 제공한다.
종래 가연성 열원은 주 성분이 차콜로서 착화가 쉽지 않은 한계가 있었다. 이에 본 발명은, 가연성 열원의 착화를 용이하게 하기 위해 설탕 수용액을 이용하는 것으로, 본 발명의 조성물로 구성된 열원은 종래 열원과 비교하여 착화성 및 연소성이 향상된 것을 특징으로 한다.
도 1은 설탕 수용액을 포함하는 실시예의 열원의 연소시 연소 과정을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 고상 설탕을 포함하는 비교예의 열원 연소시 연소 과정을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
가열식 전자흡연 물품에 대한 수요가 증가하고 있다. 대부분의 가열식 전자 흡연 물품은 [디바이스+전용스틱] 구조로 디바이스를 구비하는 바, 새로운 형태의 흡연 물품으로서 탄소 기반의 열원을 흡연 물품 선단에 적용하여 일반 흡연 물품과 유사한 흡연 형태를 가지는 제품이 개발되고 있다. 이에 본 발명은 일반 흡연 물품과 유사한 흡연 형태(착화, 흡연시작시점)를 가질 수 있는 가연성 열원을 개발하고자 하였다.
기존의 가연성 열원에서 착화성을 향상시키기 위하여, 본 발명에서는 질산칼륨/설탕으로 구성된 발화촉진제를 사용하였다. 가연성 탄소 열원 내 재료품 배합시, 주요 사용되는 탄소분말 대비 소량의 분말형태의 질산칼륨/설탕을 적용하는바 고른 배합이 이루어지지 않아, 연소 도중에 문제가 야기된다는 것을 확인하였다. 이를 방지하기 위해 본 발명에서는 탄소열원에 소량의 유/수분을 적용하고, 설탕을 설탕 수용액 형태로 적용하여, 연소체 내부에 고른 분포를 도모하며, 연소시 발생되는 문제점이 해결된다는 것을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.
이에, 본 발명에서는 설탕의 추가에 의해 착화성과 연소지속성이 우수한 동시에, 설탕이 고르게 배합되어 불꽃날림과 같은 현상 없이 안정적인 연소가 가능한 가연성 열원의 제조방법과 이를 통해 제조된 가연성 열원 및 이를 포함하는 흡연 물품을 제시하고자 한다.
이에 본 발명은 탄소 분말 및 유기바인더를 혼합하는 단계(S1);
상기 S1 단계 이후, 설탕 수용액을 첨가하여 흡연 물품용 가연성 열원 조성물을 제조하는 단계(S2); 및
상기 조성물에 유분을 첨가하는 단계(S3); 및
상기 조성물을 압축하는 단계(S4)를 포함하는, 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 흡연 물품용 가연성 열원을 제공할 수 있다.
아울러, 상기 가연성 열원이 포함되는 흡연 물품을 제공할 수 있다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 가연성 열원 조성물은, 탄소 분말, 유기바인더를 포함하며, 상기 조성물에 설탕수용액을 추가하여 사용하는 것을 특징으로 한다. 일반적인 열원 제조에서는, 탄소분말을 사용하므로 나머지 재료도 고체 상의 성분이 사용된다. 그러나 본 발명은 설탕 수용액을 사용함으로써, 설탕이 열원에 고르게 분산되고 이로 인해 안정적인 연소 이행이 가능하도록 한 것이다.
바람직하게는 상기 조성물에서 설탕 수용액은 5 내지 15 중량%로 포함되는 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 30초 이내의 착화시간과 약 3분 정도의 연소 지속시간을 가질 수 있도록, 5 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 설탕 수용액은, 설탕 및 수분이 7 : 3 내지 5 : 5의 중량비로 혼합되어 제조된 것으로, 수분보다 설탕의 양이 많거나 동일하게 사용되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 고르게 분산될 수 있는 6:4의 중량비로 혼합되어 제조된 것이 사용될 수 있다.
상기 설탕은 당알코올로서, 소르비톨, 자일리톨, 만니톨, 말티톨, 락티톨, 에리스리톨, 환원 파라티노스, 또는 환원물엿 등이 이용될 수 있으며, 바람직하게는 흡습성이 낮은 만니톨이 사용되는 것이 열원에서 사용되기에 적합하다.
상기 발화촉진제로는 설탕에 질산칼륨을 추가하여 사용할 수 있다. 상기 질산칼륨은 5 내지 15 중량% 포함될 수 있다.
상기 차콜은 열원의 주요 소재로서 착화되어 연소를 유지하게 하는 연료로서 이용된다. 상기 차콜은 고형분 100 중량%에 대하여 40 중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하며, 40 중량% 이상으로 포함됨으로써 3분 이상 흡연에 필요한 온도를 유지할 수 있다.
본 발명은 상기 조성물에 유분으로서 다가알코올을 추가하여 열원을 제조할 수 있다. 상기 다가알코올이 추가됨으로써, 열원의 착화 후 가연성 증기화가 가능하며 이로써 착화성과 연소 지속성을 향상시킬 수 있다. 상기 다가알코올은 연소를 보조하는 것으로서, 글리세린 또는 프로필렌글리콜일 수 있다. 상기 다가알코올은, 고형분 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부 사용될 수 있는 것이다. 상기 범위에서 착화성 및 연소지속성이 우수하며, 보다 바람직하게는 1 내지 3 중량부로 사용될 때 빠른 착화 및 안정적인 연소 진행이 가능하다.
상기 열원은, 30초 이내에 착화되고, 연소가 140초 이상 지속되는 것일 수 있다. 상기 착화 시간 및 연소 시간을 갖는 열원은, 직경이 5 내지 10 mm이고, 길이가 8 내지 15 nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예로서, 상기 열원에는 하나 이상의 바인더가 조합될 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 바인더는 유기 바인더이다. 알려진 적합한 유기 바인더는 이에 한정되지는 않지만, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 구아검, 메틸셀룰로오스(MC), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC) 및 그들의 조합을 포함하고 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성 열원은 이 가연성 열원의 특성을 향상시키기 위해서 하나 이상의 첨가제를 포함할 수도 있다. 적합한 첨가제는 가연성 열원의 고화(consolidation)를 촉진하는 첨가제(예를 들면, 소결보조제), 가연성 열원의 발화를 촉진하는 첨가제(예를 들면, 과염소산염, 염소산염, 질산염, 과산화물, 과망간산염, 지르코늄 및 그들의 조합과 같은 산화제), 가연성 열원의 연소를 촉진하는 첨가제(예를 들면, 구연산칼륨과 같은, 칼륨 및 칼륨염), 및 가연성 열원의 연소에 의해 생성된 하나 이상의 가스의 분해를 촉진하는 첨가제(예를 들면, CuO, Fe2O3 및 Al2O3과 같은 촉매)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
또한, 상기 가연성 열원은 발화보조제를 더 포함할 수도 있다. 본 발명에서 사용되는 바와 같이, 용어 '발화 보조제(ignition aid)'는 가연성 열원의 발화 동안에 에너지와 산소 중 하나 또는 양쪽 모두를 방출하는 물질을 나타내는 데에 사용되고, 여기서 물질에 의한 에너지와 산소 중 하나 또는 양쪽 모두의 방출 속도는 주위 산소 확산에 제한받지 않는다. 즉, 가연성 열원의발화 동안에 물질에 의한 에너지와 산소 중 하나 또는 양쪽 모두의 방출 속도는 주위 산소가 물질에 도달할 수있는 속도에 거의 독립적이다. 본 발명에서 사용되는 바와 같이, 용어 '발화 보조제'는 가연성 열원의 발화 동안에 에너지를 방출하는 원소 금속(elemental metal)을 나타내는 데에 또한 사용되고, 여기서 원소 금속의 발화 온도는 약 500℃보다 낮고, 원소 금속의 연소 열은 적어도 약 5kJ/g이다. 상기 발화 보조제는, 탄소 연소를 개질시킨다고 여겨지는, 카르복실산의 알칼리 금속염(알칼리 금속 구연산염(alkali metal citrate salt), 알칼리 금속 초산염(alkali metal acetate salt) 및 알칼리 금속 호박산염(alkali metal succinate salt) 등), 알칼리 금속 할라이드염(alkali metal halide salt)(알칼리 금속 염화염(alkali metal chloride salt) 등), 알칼리 금속 탄산염(alkali metal carbonate salt) 또는 알칼리 금속 인산염(alkali metal phosphate salt)일 수 있다.
적합한 산화제의 예로는, 이에 한정되지는 않지만, 예를 들어 질산칼륨, 질산칼슘, 질산스트론튬, 질산나트륨,질산바륨, 질산리듐, 질산알루미늄 및 질산철과 같은 질산염; 아질산염; 다른 유기 및 무기 니트로 화합물; 예를 들어 염소산나트륨 및 염소산칼륨과 같은 염소산염; 예를 들어 과염소산나트륨과 같은 과염소산염; 아염소산염; 예를 들어 브롬산나트륨 및 브롬산칼륨과 같은 브롬산염; 과브롬산염; 아브롬산염; 예를 들어 붕산나트륨및 붕산칼륨과 같은 붕산염; 예를 들어 철산바륨과 같은 철산염; 아철산염; 예를 들어 망간산칼륨과 같은 망간산염; 예를 들어 과망간산칼륨과 같은 과망간산염; 예를 들어 과산화벤졸 및 과산화아세톤과 같은 유기 과산화물; 예를 들어 과산화수소, 과산화스트론튬, 과산화마그네슘, 과산화칼슘, 과산화바륨, 과산화아연 및 과산화리튬과 같은 무기 과산화물; 예를 들어 초산화칼륨 및 초산화나트륨과 같은 초산화물; 요오드산염; 과옥소산염;아요오드산염(iodite); 황산염; 아황산염(sulfite); 기타 설폭사이드(sulfoxide); 인산염; 과인산염(phospinate); 아인산염(phosphite); 및 포스파니트(phosphanite)를 포함하고 있다.
유리하게는 가연성 열원의 발화 및 연소 성능을 개선하지만, 발화 및 연소 첨가제를 포함하여 흡연 물품 사용 동안에 원치 않는 분해 및 반응 산물을 생성할 수 있다. 예를 들면, 발화를 보조하기 위해 가연성 열원에 포함된 질산염이 분해됨으로써 질소 산화물이 형성될 수 있게 한다. 가연성 열원을 본 발명에 따른 흡연 물품에 포함하는 것은 유리하게는 그것의 사용 동안에 분해 및 반응 산물이 본 발명에 따른 흡연 물품을 통해 흡인된 공기로 들어오는 것을 실질적으로 방지하거나 억제한다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성의 탄소질 열원은 본 기술분야의 숙련자에게 공지되어 있는 종래기술에서 설명된 바와 같이 제조될 수도 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성의 탄소질 열원은, 바람직하게는 하나 이상의 탄소 함유 물질을 하나 이상의 바인더 및 다른 첨가제(포함되는 경우)와 혼합하고, 이 혼합물을 원하는 형상으로 사전에 형성함으로써 형성된다. 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 바인더 및 선택적인 다른 첨가제의 혼합물은, 예를 들면 슬립 주조(slip casting), 압출, 사출 성형 및 금형 압축과 같은 임의의 적합한 공지의 세라믹 형성 방법들을 사용하여 원하는 형상으로 사전에 형성될 수도 있다. 소정의 바람직한 구현예들에서, 그 혼합물은 가압 또는 압출 또는 이들의 조합에 의해 원하는 형상으로 사전에 형성된다.
바람직하게는, 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 바인더 및 다른 첨가제의 혼합물이 세장형 로드(elongate rod)로 사전에 형성된다. 그러나, 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 바인더 및 다른 첨가제의 혼합물이 다른 원하는 형상으로 사전에 형성될 수도 있음이 이해될 것이다.
본 발명의 일실시예로서, 가연성 열원은 바람직하게는 약 20%와 약 80% 사이, 보다 바람직하게는 약 20%와 60% 사이의 다공성을 가질 수 있다. 더 바람직하게는, 가연성 열원은 예를 들면, 수은 다공성 측정법(mercury porosimetry) 또는 헬륨 비중 측정법(helium pycnometry)에 의해 측정했을 때 약 50%와 약 70% 사이의 다공성을 가질 수 있다. 요구되는 다공성은 통상적인 방법들 및 기술을 사용하여 상기 열원의 제조방법을 수행하는 동안 용이하게 달성될 수도 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성 열원은 약 0.6 g/cm3과 약 1　g/cm3사이의 겉보기 밀도(apparent density)를 갖는다.
바람직하게는, 가연성 열원은 약 300mg과 약 500mg 사이, 보다 바람직하게는 약 400mg과 약 450mg 사이의 질량을 갖는다.
바람직하게는 가연성 열원은 약 7mm와 약 17mm 사이, 보다 바람직하게는 약 7mm와 약 15mm 사이, 가장 바람직하게는 약 7mm와 약 13mm 사이의 길이를 갖는다.
바람직하게는, 가연성 열원은 약 5mm와 약 9mm 사이, 보다 바람직하게는 약 7mm와 약 8mm 사이의 직경을 갖는다.
바람직하게는, 가연성 열원은 실질적으로 균일한 직경을 갖는다. 그러나, 가연성 열원은 대안적으로 테이퍼(taper)되어서 가연성 열원의 후방부의 직경이 그의 전방부의 직경 보다 크게 된다. 그러한 구현예들에서, 상기 가연성 열원의 후방부는 흡연 물품의 가로방향 단면적의 적어도 약 60%의 가로방향 단면적을 가진다.
가연성 열원은 실질적으로 원통형인 것이 특히 바람직하다. 가연성 열원은, 예를 들면 실질적으로 원형 단면의 원통형 또는 테이퍼된 원통형이거나 실질적으로 타원형 단면의 원통형 또는 테이퍼된 원통형일 수도 있다.
이에 상기 가연성 열원은, 가연성 열원 적용 흡연 물품에 사용될 수 있는 것이다.
상기 "흡연 물품" (smoking article)이란, 담배, 담배 파생물, 팽화처리 담배(expanded tobacco), 재구성 담배(reconstituted tobacco), 또는 담배 대용물에 기반하느냐에 상관없이 흡연 가능한 임의의 제품 또는 흡연 체험을 제공할 수 있는 임의의 제품을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 흡연 물품은 궐련, 엽궐련(cigar), 작은 엽궐련(cigarillo) 등 같은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 흡연 가능 물품을 의미할 수 있다.
상기 흡연 물품은 상기 조성물로 구성된 가연성 열원, 매질부, 열전도성 래퍼 및 궐련지, 냉각부, 필터부 등을 포함할 수 있으며, 가연성 열원; 매질부; 냉각부; 및 필터부가 길이 방향을 기준으로 순서대로 정렬되는 것일 수 있으나, 가연성 열원이 상류측에 위치하는 것을 제외하고 상기 순서는 자유롭게 변경이 가능하다. 이 외에도 추가의 구성을 더 포함하거나 상술한 구성 중 하나 이상이 생략될 수 있다. 상기 흡연 물품의 직경은, 예시로서 4 mm 내지 10 mm이고, 둘레는 14 mm 내지 29 mm일 수 있다. 또한, 길이는 45 mm 내지 100 mm일 수 있다.
상기 매질부는, 예를 들어, 절단된 각초, 판상엽 각초, 담뱃잎, 팽화 담배, 및 니코틴 추출물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 매질부는 니코틴(nicotine) 성분을 포함할 수 있다. 상기 매질부 외에, 에어로졸 발생 물질을 더 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물질은, 다가 알코올, 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르, 및 디메틸 도데칸디오에이트(dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(tetradecanedioate)와 같은 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르일 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들어, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 매질부는 글리세린에 침지된 판상엽 각초를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 본 발명은 전술한 바에 반드시 제한되는 것은 아니다.
상기 매질부는, 5mm와 약 20mm 사이, 보다 바람직하게는 약 8mm와 약 12mm 사이의 길이를 가질 수 있다. 매질부는 종이 또는 기타 래퍼에 의해 둘러싸여 있으며, 가열에 반응해서 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질을 포함하는 플러그 또는 부위 형태일 수도 있다. 상술한 바와 같이, 매질부가 플러그 또는 부위 형태인 경우, 임의의 래퍼를 포함하고 있는 플러그 또는 부위 전체가 매질부인 것으로 고려된다.
상기 냉각부는, 냉각 물질을 포함할 수 있다. 냉각부는, 말단이 개방된 관형 중공체를 포함하는 것으로, 상기 열원 및 매질부를 통과하는 기류를 냉각시킬 수 있다. 상기 냉각부는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있으며, 냉각 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 냉각부는 종이, 판지, 플라스틱, 예를 들어 초산 셀룰로오스, 세라믹 및 그들의 조합일 수 있다. 추가적으로 상기 냉각부는 금속 호일, 고분자 물질, 및 실질적으로 비다공성 종이 또는 판지로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 물질의 주름진 시트를 포함할 수도 있다. 소정의 구현예들에서, 에어로졸 냉각 요소는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA), 초산 셀룰로오스(CA), 및 알루미늄 호일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질의 주름진 시트를 포함할 수도 있다. 상기 냉각부는, 5mm와 약 30mm 사이, 보다 바람직하게는 약 8mm와 약 25mm 사이의 길이를 가질 수 있으나, 가열성 열원에서 발생하는 열의 온도 등을 고려하여 상기 길이를 자유롭게 조절할 수 있다.
상기 필터부는 필터 물질을 포함하는 것으로, 상기 필터부의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터부는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터부가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다. 예를 들어, 상기 필터부는 고분자, 종이, 셀룰로오스 아세테이트, 활성탄 및 탄소 중 적어도 하나를 포함하는 섬유상, 필라멘트상 또는 이 둘을 포함하는 필터 토우를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 필터부는, 예시로서 5 내지 20 mm의 길이를 가질 수 있다.
이에 더하여 필터 물질을 감싸는, 입과 접촉하는 티핑페이퍼 등이 더 포함될 수 있다. 상기 티핑페이퍼는 하나 이상의 천공이 형성되어 있을 수 있다.
상기 필터부는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 물질에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터부의 내부에 삽입될 수도 있다.
상기 냉각부 및 필터부에서는 에어로졸 개질제를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 흡연 물품의 냉각부, 필터부, 및 티핑페이퍼 중 하나 이상은 하나 이상의 에어로졸 개질제를 포함할 수도 있다. 적합한 에어로졸 개질제는, 이에 한정되지는 않지만, 향미제; 물체감각제(chemesthetic agent)를 포함하고 있다. 상기 향미제는, 사용시, 흡연 물품의 담배 물질 및 에어로졸 발생 물질에 의해 발생된 에어로졸에 맛(taste) 또는 향(aroma) 중 하나 또는 전부를 부여하는 임의의 물질을 설명하는 데에 사용된다.
또한, 상기 궐련지는 나무, 아마 또는 다른 물질로부터 얻어지는 셀룰로오스 섬유로 구성되는 것으로서, 매질부를 감싸거나, 매질부를 포함하여 흡연 물품을 전체적으로 감싸거나, 필터부를 제외한 부분을 감싸고 있는 것일 수 있다. 상기 궐련지의 기재 종이(base paper)의 두께는 약 30 μm 내지 약 100 μm일 수 있으며, 기재 종이의 평량은 약 15 g/m2 내지 약 80 g/m2일 수 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 하류에 향미제이면서 물체감각제인 하나 이상의 에어로졸 개질제를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 흡연 물품의 냉각부, 및 필터부 중 하나 이상은 냉각 물체감각 효과를 제공하는 멘톨 또는 또 다른 향미제를 포함할 수도 있다.
또한, 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품은, 상기 가연성 열원 및 매질부를 감싸는 열전도성 래퍼를 포함할 수 있다. 상기 열전도성 래퍼는, 열원 및 매질부를 완전히 감쌀 수도 있고, 상기 열원의 일부와 매질부를 일부 감싸거나, 열원의 일부와 매질부를 전부 감싸고 있을 수 있다. 상기 열전도성 래퍼는 가연성 열원으로부터 발생한 열을 흡연 물품 물질로 전달하는 것으로, 상기 래퍼는 알루미늄 호일 래퍼, 스틸래퍼, 철 호일 래퍼 및 구리 호일 래퍼와 같은 금속 호일 래퍼; 및 금속 합금 호일 래퍼일 수 있으며, 효율적으로 열을 전달할 수 있는 소재라면 상기 소재에 제한되지 않는다.
가열성 열원과 매질부의 사이에는, 금속배리어가 형성될 수도 있다. 여기에서, 금속 배리어는 가연성 열원부가 매질부와 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 가연성 열원부에서 발생되는 성분 중 일부가 매질부로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
배리어의 두께는 양호한 흡연 성능을 얻기 위해서 적절히 조절될 수 있다. 특정한 구현예에서는, 배리어는 약10 마이크론과 약 500 마이크론 사이의 두께를 가질 수 있다. 배리어는 점화와 연소 시 가연성 열원에 의해서 얻어진 온도에서 실질적으로 열적으로 안정적이고 비연소성인 하나 이상의 금속성 재료를 포함할 수 있다. 적절한 재료는 본 분야에 알려져 있고 이들을 제한하지는 않지만 알루미늄, 구리, 스테인리스 스틸 및 그의 조합을 포함한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
[실시예]
1. 가연성 열원 제조
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라, 차콜, 바인더, 질산칼륨, 및 설탕을 포함하는 가연성 열원 조성물을 준비하였다. 열원은 직경 7mm와 약 11mm의 높이의 실린더 형태로 제작되었다. 열원을 제작하기 위한 재료는 배합비에 맞게 준비한 후 대기압 믹서 (THINKY 사의 ARE-310)을 이용하여 혼합하였다. 배합시 각 재료가 더해질 때마다 1분간 1500RPM으로 혼합하였다.
혼합된 파우더를 표 1에 제시된 중량부로 적당량의 유분(PG)을 첨가하여 5분간 1500RPM으로 혼합하였다. 혼합된 시료를 약 0.6g으로 나누어 압착기를 통해 압착하여 실린더 형태로 성형하였다.
압착된 시료를 건조 오븐에서 80℃에서 30분간 건조하였다.
Figure PCTKR2022019004-appb-img-000001
설탕 수용액 1 - 설탕:물=6:4설탕 수용액 2 - 설탕:물=7:3
설탕 수용액 3 - 설탕:물=5:5
설탕 수용액 4 - 설탕:물=4:6
2. 가연성 열원의 연소 결과 확인
제조된 열원을 착화한 후 연소시켜 하기 표 2에 관찰 결과를 나타내었다.
Figure PCTKR2022019004-appb-img-000002
상기 표 2의 결과에서 확인할 수 있는 것과 같이, 실시예 1~5와 같은 조성을 갖는 경우 양호한 착화성 및 연소성이 확인되었다(도 1). 다만, 설탕을 7:3 및 5:5로 포함하는 경우 표면에 약간의 끓음 현상이 확인되었다.
이와 비교하여 도 2에 나타낸 것과 같이 고형 설탕을 사용한 비교예 1에서는 표면에 설탕 끓음현상과 불꽃이 날리는 현상이 확인되었다.
또한 물의 함량이 높은 설탕 수용액을 이용한 비교예 2는 연소는 양호하게 되었으나 연소 시작이 늦고 표면 연소 시간이 과하게 오래 걸렸다.
또한 설탕 수용액을 3% 사용한 비교예 3도 연소 시작이 늦고 표면 연소가 장시간 지속되었으며, 설탕 수용액을 20% 사용한 비교예 4에서는 착화는 양호하였으나 설탕 끓음 및 폭발 현상이 확인되었다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 탄소 분말 및 유기바인더를 혼합하는 단계(S1);
    상기 S1 단계 이후, 설탕 수용액을 첨가하여 흡연 물품용 가연성 열원 조성물을 제조하는 단계(S2); 및
    상기 조성물에 유분을 첨가하는 단계(S3); 및
    상기 조성물을 압축하는 단계(S4)를 포함하는, 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물에서 설탕 수용액은 5 내지 15 중량%로 포함되는 것인, 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 설탕 수용액은, 설탕 및 수분이 7 : 3 내지 5 : 5의 중량비로 혼합되어 제조된 것인, 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 설탕은 소르비톨, 자일리톨, 만니톨, 말티톨, 락티톨, 에리스리톨, 환원 파라티노스, 및 환원물엿으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 당알코올인 것인, 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발화촉진제는 질산칼륨을 더 포함하는 것인, 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 분말은, 차콜 및 흑연을 포함하는 것으로, 40 중량% 이상 포함되는 것인, 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기바인더는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 구아검, 메틸셀룰로오스(MC), 및 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 흡연 물품용 가연성 열원의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 가연성 열원.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열원은, 30초 이내에 착화되고, 연소가 140초 이상 지속되는 것인, 가연성 열원.
  10. 제9항의 가연성 열원을 포함하는 흡연 물품.
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