KR0155148B1 - 궐련 및 끽연 충전 재료 - Google Patents
궐련 및 끽연 충전 재료Info
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Abstract
본 발명은 에어로솔-형성 물질(예: 글리세린)과 결합제를 포함하는 끽연 충전 재료에 관한 것이다. 이러한 끽연 충전 재료에는 연초 추출물 및/또는 연초잎 조각이 혼입될 수 있으며/있거나 끽연 충전 재료가 연초 절단 충전재와 배합될 수 있다. 끽연 충전 재료내의 에어로솔-형성 물질의 양은 끽연 충전 재료의 중량을 기준으로 보통 약 20% 이상이다. 또한 본 발명은 끽연 충전 재료를 종이 포장재안에 포장한 궐련에 관한 것이다. 전형적인 종이 포장재는 약 5 CORESTA 단위 미만의 기공도를 갖는 것이다.
Description
제1도 내지 제4도는 본 발명에 따른 끽연 제품의 종단면도임.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 궐련 15 : 끽연로드
20 : 끽연재료 30 : 필터 부재
35 : 탄소질 필터 재료 40 : 필터재료
25,37,45 : 포장재료 50 : 플러그 랩(plug wrap)
55 : 끝마무리 재료 65 : 흡입공
70 : 끽연재료의 제1구획 75 : 끽연재료의 제2구획
80 : 가공된 연초 쉬트
본 발명은 궐련 및 다른 끽연 제품, 특히 흡연시 불완전 연소 생성물이 비교적 소량 생기고 부수적인 타르 및 냄새가 소량 발생하며 FTC 흡연 조건 동안 연기가 지속적으로 나도록 하는 궐련에 관한 것이다.
궐련 같은 끽연 제품은 거의 원통 모양의 막대 구조를 가지며 종이 포장지로 포장되어 소위 끽연 로드(smokable rod)를 이루는 조각낸 연초(tobacco)(예:절단 충전재형) 같은 끽연 재료의 롤 도는 충전물을 포함한다. 일반적으로 궐련은 끽연 로드의 끝에 배열된 원통형 필터 부재를 갖는다. 전형적으로 필터 부재는 플러그 랩(plug wrap)으로 둘러싸인 셀룰로오스 아세테이트 조각을 포함하며 둘러싸는 끝마무리 재료를 사용하여 끽연 로드에 부착된다.
흡연자는 궐련의 한쪽끝에 불을 붙여 끽연 로드를 태움으로써 궐련을 사용한다. 마찬가지로, 전형적으로 연초 절단 충전재인 끽연 재료를 태움으로써 연기가 생긴다. 궐련의 반대쪽 끝 (예: 필터 끝부분)에서 빨아들임으로써 흡연자는 주된 연기(예컨대 주된 담배 연기)를 들이마신다. 이렇게 하여 흡연자는 흡연의 즐거움(예: 흡연 향미, 느낌, 만족 등)을 갖게된다.
궐련이 타는 동안 부수적인 연기가 발생한다. 부수적인 연기란 점화된 궐련의 끝부분에서 바로 공기중으로 들어가는 연기이다. 부수적인 연기는 공기중으로 확산되며 특징적인 가시성 및 냄새가 어떤 사람들에게는 불쾌하게 느껴질 수도 있다. 타고 있는 궐련에서 발생하는 눈에 보이는 부수적인 연기의 상대적인 양은 그 타고 있는 궐련에서 생기는 부수적인 타르의 양과 관계가 있다. 연초 절단 충전재를 태우며 길이가 약 84㎜인 (예컨대 끽연 로드의 길이가 약 57㎜이고 필터 부재의 길이가 약 27㎜임), 시판되는 전형적인 궐련은 때로 궐련당 약 25 내지 약 35㎎ 부수적인 타르를 생성시킨다. 궐련의 부수적인 타르를 평가하는 장치 및 기술에 대한, 프록터 일행의 Analyst, Vol. 113, 페이지 1509(1988)을 참조하기 바란다.
눈에 보이는 부수적인 연기가 비교적 소량 발생하는 다수의 궐련이 제시되어 왔다. 예를들어 미합중국 특허 4,637,410호 (루크) ; 동 4,624,268호 (베이커 일행) ; 동 4,407,308호 (베이커) ; 동 4,231,377호 (클라인 일행) ; 동 4,420,002호 (클라인) ; 동 4,450,847호 (오웬스) ; 동 4,108,151호 (마틴) ; 동 4,225,636호 (클라인) ; 동 4,433,697호 (클라인) ; 동 4,461,311호 (매튜스 일행) ; 및 동 4,561,454호 (게스)를 참조하기 바란다.
수년에 걸쳐 주된 담배 연기의 조성을 변경시키는 다양한 방법이 제안되어 왔다. 예를들어, 다수의 연초 대체 물질이 제시되어 왔으며 이러한 물질의 실제적인 목록은 미합중국 특허 4,079,742호 (레이너 일행)에서 찾아볼 수 있다. 뿐만 아니라 1970년대에는 상품명이 Cytrel 및 NSM인 연초 대체 끽연 재료가 유럽에 도입되었다.
많은 참고문헌에서는 풍미를 낸 증기 및/또는 눈에 보이는 에어로솔을 발생시키는 제품이 제안되어 왔다. 이들 제품의 대부분은 에어로솔을 생성시키고 및/또는 에어로솔-형성 물질을 가열하기 위하여 가연성 연료원을 사용한다. 예컨대 미합중국 특허 4,714,082호 (베너지 일행)에 인용한 배경 기술을 참조하기 바란다.
반드시 연초를 태울 필요는 없이 가열을 함으로써 상당량의 불완전 연소 생성물을 생성시키지 않으면서 궐련 끽연에 수반되는 즐거움을 줄 수 있는 끽연 제품이 미합중국 특허 4,714,082호 (베너지 일행) ; 동 4,756,318호 (클레어맨 일행) ; 및 동 4,793,365호 (센저보우 쥬니어 일행)에 기재되어 있다. 이들 끽연 제품은 열을 발생시키기 위한 가연성 연료성분 ; 및 연료성분과 물리적으로 분리되어 있고 연료성분과 열을 교환하도록 위치하는 에어로솔-형성 성분을 사용한다. 사용시, 연료성분에 의해 발생된 열은 에어로솔-형성 성분을 기화시켜 담배연기와 흡사한 에어로솔을 생성시키도록 작용한다. 이러한 끽연 제품은 FTC 타르를 소량 발생시킬 뿐만 아니라 눈에 보이는 부수적인 연기도 극소량만 생성시킨다.
양호한 끽연 만족감을 주며 비교적 소량의 주된 가스상을 발생시키며 비교적 소량의 불완전 연소 생성물을 생성시키고 FTC 끽연 조건에서 연기가 지속적으로 나도록 하며 바람직한 물성를 갖는 재를 남기고 부수적인 타르 소량, 따라서 눈에 보이는 부수적인 연기 소량을 발생시키는, 양호한 향미의 궐련을 제조하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 절단 충전재형 및/또는 가공된 형의 연초를 포함하는 끽연 제품에 관한 것이다. 바람직한 끽연 제품은 하기 2개의 필수적인 성분을 함유하는 궐련의 형태를 갖는다 : (i)끽연 재료의 롤 또는 충전물, 및 (ii) 끽연 재료의 롤을 둘러싸는 외부 포장 재료 (예 : 포장지), 본 발명에 따른 궐련은 그 끽연 재료의 최소한 일부로서 끽연 충전 재료(이하에서 더욱 상세하게 설명함)를 포함한다.
끽연 재료의 롤을 둘러싸서 끽연 로드를 형성하는 바람직한 포장 재료는 공기 투과도가 낮은 궐련 포장지이다. 공기 투과도가 낮거나 또는 기공도(porosity)가 낮은 매우 바람직한 포장재는 약 5 CORESTA 단위 미만의 기공도를 나타낸다. CORESTA 단위는 1센티바아의 일정한 압력에서 포장재 1㎠를 통과하는 공기 선속도의 척도이다. CORESTA Publication ISO/TC 126/SC I N159E (1986)을 참조하기 바란다.
끽연 재료의 한가지 형태는 연초-함유 끽연 충전 재료이다. 본 발명에 따른 이러한 끽연 재료는 (i) 연초 (예 : 조각낸 연초잎, 연초 줄기 조각, 분쇄된 연초잎, 연초 미립, 연초 분말, 또는 연초 추출물 또는 다른 형태의 가공된 연초), 및 임의에 따라 (ii) 무기 충전재의 균질 혼합물을 포함한다. 끽연 재료는 비교적 많은 양의 에어로솔-형성물질(예컨대, 글리세린 및/또는 프로필렌글리콜과 같은 폴리올)을 포함한다. 끽연 충전재료는 끽연 충전재료의 성분들을 함께 유지시키기 위하여 결합제를 포함한다. 특히 바람직한 결합제는 알긴산암모늄과 같은 알긴산염이다. 이들 연초-함유 끽연 충전 재료는 이들과 긴밀하게 접촉하는 방향제(예컨대, 코코아, 감초, 유기산, 멘톨 등)도 포함할 수 있다. 연초-함유 끽연 충전 재료는 수성 슬러리로부터 제조되는 쉬트 형태로서, 또는 압출된 형태로서 제공될 수 있다 이들 연초-함유 끽연 충전 재료는 재구성된 연초 형태일 수 있으며 궐련의 유일한 끽연 재료로서 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 이 연초-함유 끽연 충전 재료가 연초 절단 충전재 같은 다른 끽연 재료와 물리적인 방식으로 혼합(즉, 배합)될 수 있거나 또는 다른 끽연 재료와 함께 다른 방식으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 끽연 충전 재료의 다른 형태는 비교적 많은 양의 에어로솔-형성 물질을 포함한다. 이러한 끽연 충전 재료는 끽연 충전 재료의 성분들을 함께 유지시키기 위하여 결합제를 포함한다. 특히 바람직한 결합제는 알긴산암모늄과 같은 알긴산염이다. 이들 끽연 충전 재료는 이들과 긴밀하게 접촉하는 특정 방향제를 포함할 수 있다. 끽연 충전 재료는 수성 슬러리로부터 제조되는 쉬트형태로 또는 압출된 형태로 제공될 수 있다. 이러한 끽연 충전 재료는 연초-함유 끽연 재료 및/또는 연초 절단 충전재와 물리적으로 혼합되거나, 혹은 다른 방식으로 이들과 함께 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 궐련 및 끽연 충전재료의 바람직한 실시예가 제1도에 도시되어 있다. 궐련(10)은 통상 원통형 로드(15)를 포함한다. 로드는 1층 이상의 외부 포장재료 (25) (예 : 종이)에 포장된 끽연 재료(20)의 롤을 포함한다. 이하 로드(150는 끽연 로드라고 칭한다. 끽연 로드(15)의 단부는 끽연 재료를 노출시키도록 개방되어 있다. 끽연 로드의 한쪽 단부에 불을 붙임으로써 끽연 로드를 사용하며, 가연성 끽연 재료의 연소로 인해 에어로솔(예 : 연기)이 발생한다. 이렇게 하여, 끽연 로드는 점화된 한쪽 단부로부터 맞은편 단부를 향해 타게된다.
궐련(10)은 또한 필터 부재와 끽연 로드가 단부대 단부의 관계로 배열되어 바람직하게는 서로 접촉하도록 끽연 로드(15)의 한쪽 단부에 인접하여 위치하는 필터 부재(30)를 포함한다. 필터 부재(30)는 통상 원통형이며 그 직경은 끽연 로드의 직경과 실질적으로 동일하다. 필터 부재의 단부는 개방되어 있어서 공기와 연기가 이를 통과할 수 있다. 바람직한 필터 부재는 2개 이상의 필터 구획(segment)을 갖는다. 제1도에 도시한 바와같이, 제1필터 구획은 끽연 로드에 인접하여 위치하며, 바람직하게는 포장 재료(37)로 둘러싸여진 탄소질 필터 재료(35)를 포함하는 반면; 제2필터 구획은 입을 갖다대는 궐련의 최극단에 위치하며 바람직하게는 포장 재료(45)로 둘러싸여진 주름잡힌 부직 폴리프로필렌 웨브(wdb) 또는 셀룰로오스 아세테이트 조각(tow)같은 필터 재료(40)를 포함한다. 제2구획의 필터 재료(40)는 바람직하게는 수려한 백색 외관을 갖는 물질이다. 공지의 필터 로드 제조기를 사용하여 각 필터 구획을 제조한다. 이 두 구획은 공지의 플러그관 결합 기술을 이용하여 결합되어 있고 필터 부재를 이루도록 외부 포장재(50)를 사용하여 함께 유지된다.
필터 부재의 전체 길이와 인접 끽연 로드 부분을 둘러싸는 끝마무리 재료(55)에 의해 필터 부재(30)를 끽연 로드(15)에 부착시킨다. 적합한 접착제를 사용하여 끝마무리 재료(55)의 내면을 플러그 랩(50)의 외면과 끽연 로드의 포장 재료(25)의 외면에 단단히 고정시킨다. 공지되어 있는 궐련 제조 기술 및 기기를 사용하여 궐련(10)을 제조할 수 있다. 임의적으로는 끝마무리 재료(55), 플러그 랩(50) 및 포장 재료(37)를 통해 뚫려있는 일련의 흡입공(65) 같은 공기-희석 수단으로 통풍 또는 공기-희석된 궐련을 제조한다. 레이저 구멍뚫기 기술 같은 공지의 기술을 이용하여 궐련을 이렇게 통풍시킬 수 있다.
본 발명에 따른 궐련 및 끽연 충전재료의 다른 바람직한 실시예가 제2도에 도시되어 있다. 궐련(10)은 끽연 재료가 분할된 방식의 배합물 형태인 것을 제외하고는 제1도를 참고로 하여 설명한 궐련과 유사하다. 끽연 로드(15)의 한쪽 단부에 (즉, 궐련의 점화되는 단부에) 끽연 재료의제1구획(70)이 위치한다. 끽연 로드(15)의 다른쪽 단부에 (즉, 필터 부재에 인접하는 끽연 로드의 단부에) 끽연 재료의 제2구획(75)이 위치한다. 각 구획은 그 조성에 의해 규정 또는 확인된다(즉, 각 구획의 조성이 상이하다). 이들 구획은 단부와 단부가 접촉하도록 배열된다; 그러나, 두 구획이 만나는 부분에서는 끽연 재료가 어느 정도 서로 혼합될 수도 있다. 끽연 로드에서 끽연 재료의 각 구획의 길이는 변할 수 있다. 그러나, 제2구획에 대한 제1구획의 상대적인 길이는 약 1:2 내지 약 2:1이며, 약 1:1이 바람직하다. 미합중국 특허 4,009,722호 (왈 일행) 및 동 4,516,585호 (핑캄)에 기재되어 있는 장치를 사용하여 이러한 끽연 로드를 제조할 수 있다.
제2도에 도시된 형의 바람직한 궐련에서 제1구획(70)은 통상 어떤 끽연형의 연초를 포함한다. 이러한 형태의 연초는 연초 절단 충전재 (예 : 연초잎, 가공된 연초, 부피가 팽창된 연초 충전재, 재구성 연초 충전재료 및 이들의 배합물), 및 다른 끽연 재료와 이들의 배합물을 포함한다. 가공된 연초의 예로는 본 발명에서 참조한 미합중국 특허 4,887,618호 (버나섹 일행) 및 동 4,941,484호 (클랩 일행)에 기재되어 있는 탈단백 재구성 연초가 있다. 가공된 연초의 다른 예로는 본 발명에서 참조한 미합중국 특허출원 484,587호 (1990. 2. 23. 출원)에 설명되어 있는 방법에 따라 가공된 연초가 있다. 바람직한 궐련은 또한 제1구획(70)의 끽연 재료(들)의 전체 조성과 상이한 전체 조성을 갖는 끽연 재료 또는 끽연 재료의 배합물을 포함하는 제2구획(75)도 갖는다. 제1구획(70) 및/또는 제2구획(75)은 본 발명에 따른 끽연 충전 재료 1종 이상을 포함한다.
본 발명에 따른 궐련의 다른 바람직한 실시예가 제3도에 도시되어 있다. 궐련(10)은 본 발명에 따른 끽연 충전 재료를 포함하는 끽연 재료(20)가 가공된 연초 쉬트(80) 또는 다른 내부 포장 재료내에 포장 또는 함유되는 것을 제외하고는 제1도 및 제2도를 참고로 하여 설명한 궐련과 유사하다. 가공된 연초 쉬트(80)는 통상 제지법을 이용하여 제조한 재구성 연초 쉬트이고, 쉬트 1층이 끽연 재료(20)를 둘러싼다. 가공된 연초 쉬트(80)에 포장한 끽연 재료(20)를 다시 외부 포장 재료(25) (예 : 궐련 종이) 1층으로 포장한다.
본 발명에 따른 궐련의 다른 바람직한 실시예가 제4도에 도시되어 있다. 궐련(10)은 필터 부재가 3개의 구획을 포함하는 것을 제외하고는 제1도 내지 제3도를 참고로 하여 설명한 궐련과 유사하다. 제1필터 재료(35)와 필터 재료(40) 사이에 위치하는 구획(85)은 바람직하게는 활성 탄소 과립, 규산마그네슘 과립, 실리카겔 입자등과 같은 입자형 물질로 구성되어 있다.
끽연 로드를 제조하는데 사용하는 끽연 재료는 다양하며, 가장 바람직하게는 절단 충전재 형태이다. 본 명세서에 사용한, 끽연 재료를 일컫는 용어 절단 충전재는 궐련용 끽연 로드의 제조에 사용하기 적합한 형태의 끽연 재료를 포함하는 의미이다. 절단 충전재는 배합되고 또 즉시 궐련을 제조할 수 있는 끽연 재료를 포함할 수 있다. 끽연 제조에 통상적인 스트랜드(strand) 또는 세편(細片) 형태로 끽연 재료를 사용한다. 예를들어 쉬트형 또는 스트립(strip) 재료로부터 절단한 스트랜드 또는 세편의 형태로 절단 충전재를 사용할 수 있다. 이들 스트립 재료를 약 1/5인치 내지 약 1/60인치, 바람직하게는 약 1/25인치 내지 약 1/35인치의 나비로 절단한다. 일반적으로, 생성되는 스트랜드 또는 세편은 길이가 약 0.25인치 내지 약 3인치이다. 절단 충전재는 압출된 형태 (예 : 압출 스트랜드) 또는 물리적 방식으로 처리된 다른 형태일 수도 있다.
본 발명에 따른 궐련의 끽연 로드는 본 발명의 끽연 충전 재료를 포함한다. 절단 충전재의 형태로 끽연 충전 재료를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 한가지 바람직한 형태의 끽연 충전 재료는 보통 약 15중량% 이상, 통상 약 20중량% 이상, 종종 약 25중량% 이상, 흔히 약 30중량% 이상, 그리고 때로는 약 40중량% 이상의 에어로솔-형성 물질을 포함한다. 대체로 끽연 충전 재료는 약 70중량% 이하, 보통은 약 60중량% 이하의 에어로솔-형성 물질을 포함한다. 또한 끽연 충전 재료는 대체로 약 20중량% 이하, 바람직하게는 약 3 내지 약 15중량%의 결합제및 약 80중량% 이하, 바람직하게는 약 40 내지 약 75중량%의 충전재 성분을 포함한다. 특히 충전재 성분은 무기 충전 재료(예컨대, 침전 탄산칼슘) 및/ 또는 유기 충전 재료(예컨대, 연초 분진 또는 분쇄된 연초잎)를 포함할 수 있다. 원하는 방향 특성을 끽연 충전 재료에 제공하기 충분한 양의 방향제를 끽연 재료에 혼입시킬 수 있다. 필요하다면, 탄소질 재료(예컨대, 열분해 α-셀룰로오스)를 끽연 재료의 전체 건조 중량 기준으로 종종 약 10중량% 이하로 끽연 재료에 혼입시킬 수 있다. 하지만 그러한 탄소질 재료는 끽연 재료의 필수 성분은 아니며, 끽연 재료속에 탄소질 재료가 존재하지 않을 수도 있다. 끽연 충전 재료는 가연성일 수 있으며, 다른 끽연 재료와 배합될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 바람직한 형태의 끽연 충전 재료는 어떤 형태의 연초 및 에어로솔-형성 물질을 포함하는 재구성 연초이다. 그러한 끽연 충전 재료는 전형적으로 에어로솔-형성 물질을 담배에 대해 약 4:1 내지 약 1:2, 바람직하게는 약 2:1 내지 1:2, 그리고 종종 약 1.5:1 내지 약 1;1.5(중량 기준)의 양으로 포함한다. 그와같은 끽연 충전 재료는 끽연 충전 재료내에서의 총 합계량이 끽연 충전 재료의 중량을 기준으로 약 25중량% 이상, 종종 약 30중량% 이상, 흔히는 약 35중량% 이상, 통상 약 40중량% 이상, 바람직하게는 약 45중량% 이상, 보다 바람직하게는 50중량% 이상이 되도록하는 양만큼, 에어로솔-형성 물질과 연초를 포함한다. 통상, 에어로솔-형성 물질과 연초의 총합계 중량은 끽연 충전 재료의 중량을 기준으로 약 95%를 초과하지 않고, 종종 약 90%, 흔히 약 85%를 초과하지 않는다. 바람직한 끽연 충전 재료의 한가지 예에서는, 끽연 충전 재료의 총중량을 기준으로 약 50 내지 약 70%의 에어로솔-형성 물질과 연초를 포함한다. 바람직하다면 방향제, 무기 충전재등을 끽연 재료에 혼입시킬 수 있다.
본 발명에 따른 연초-함유 끽연 충전 재료는 제조시 이들중으로 혼입된 어떤 형태의 연초를 갖는다. 이러한 연초-함유 끽연 충전 재료를 만드는데 사용하는 연초는 연초 추출물, 연초 미립 또는 분말, 조각내거나 또는 분말화시킨 연초잎, 연초 줄기, 부피가 팽창된 연초 충전재 및 다른 형태의 가공된 연초 및 이들의 조합체를 포함하는 다양한 형태를 가질 수 있다. 연초 추출물은 가공된 형태의 연초이며, 물, 이산화탄소, 탄화수소 또는 할로겐화탄소 같은 용매 및 다양한 다른 유기 및 무기 용매를 사용하여 연초를 추출함으로써 제조된다. 연초 추출물은 분무 건조된 추출물; 동결 건조된 추출물; 미합중국 특허 출원 511,158호 (1990. 4. 19. 출원) 및 동 452,175호 (1989. 12. 18. 출원)에 기재되어 있는 추출물 같은 열처리된 추출물; 유럽 특허 출원 326,370호에 기재되어 있는 엣센스 같은 연초 엣센스; 및 미합중국 특허 4,506,682 (무엘러) 및 미합중국 특허 출원 310,413호 (1989, 2. 13. 출원)에 기재되어 있는 방향 오일 및 추출물을 포함할 수 있다.
본 발명의 끽연 충전 재료는 결합제를 포함한다. 특히 바람직한 결합제는 알긴산암모늄, 프로필렌글리콜 알긴산염, 알긴산칼륨 및 알긴산나트륨과 같은 알긴산염을 포함한다. 알긴산염, 특히 고점도의 알긴산명을 한정된 양의 유리 칼슘 이온과 함께 사용할 수 있다. 기타 적합한 결합제의 예로는 Klucel H (Aqualon Co. 제품) 같은 히드록시프로필셀룰로오스; Methocel K4MS(The Dow Chemical Co. 제품) 같은 히드록시프로필메틸셀롤로오스; Natrosol 250 MRCS (Aqualon Co. 제품) 같은 히드록시에틸셀룰로오스; Avicel (FMC 제품) 같은 미정질 셀룰로오스; Methocel A4M (The Dow Chemical Co. 제품) 같은 메틸셀룰로오스; 및 CMC 7HF 및 CMC 7H4F (Hercules Inc. 제품) 같은 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스가 있다. 다른 결합제로는 전분(예 : 옥수수 전분), 카라게난(carrageenan), 구아 검, 로우커스트 콩 검, 펙틴 및 크산탄 검이 있다. 결합제의 조합체 또는 혼합물(예 : 구아 검과 로우커스트 콩 검의 혼합물)을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 끽연 충전 재료는 1종 이상의 에어로솔-형성 물질을 가질 수 있다. 바람직한 에어로솔-형성 물질은 폴리올(예: 글리세린, 프로필렌 글리콜 및 트리에틸렌 글리콜), 및 눈에 보이는 에어로솔을 만드는 다른 물질, 또는 이들의 조합체를 포함한다. 결합제의 일부로서 (예컨대 결합제가 프로필렌 글리콜 알긴산염인 경우) 에어로솔-형성 물질을 제공할 수 있다. 에어로솔-형성 물질의 조합체를 사용할 수 있다.
본 발명의 끽연 충전 재료 속에는 1종 이상의 방향제가 혼입될 수 있다. 방향제는 다양할 수 있으며, 멘톨, 바닐린, 시트르산, 말산, 코코아, 감초 및 이들의 조합체를 포함한다. 레핑웰 일행의 Tobacco Flavoring for Smoking Products(1972)를 참조하기 바란다.
어떤 경우에는 본 발명에 따른 끽연 충전 재료중으로 캐러멜화 물질을 혼입시키는 것이 필요하다. 캐러멜화 물질은 (i) 궐련의 재와 불붙은 부분(fire cone)의 형태 보존성(integrity), (ii) 끽연 충전 재료의 외관 및 (iii) 궐련의 주된 연기의 방향 특성을 개선하도록 작용할 수 있다. 끽연 충전 재료를 제조하는 동안 이들 재료중으로 캐러멜화 물질을 혼입시킬 수 있고 및/또는 끽연 충전 재료를 제조한 후 이들 재료의 표면에 도포(예컨대, 분말으로서)할 수 있다. 일반적으로, 특수한 끽연 충전 재료를 처리하기 위하여 사용하는 캐러멜화 물질의 양은 캐러멜화 물질을 포함하는 생성된 물질이 캐러멜화 물질 약 20중량부 이하 및 처리되는 끽연 재료 약 80중량부 이상을 포함하도록 하는 양이다. 적합한 캐러멜화 물질의 예로는 글루코오스, 프룩토오스 및 슈크로오스 같은 당; 및 Carob Powder Code 1739 (M. F. Neal, Inc. 제품) 같은 조성물이 있다.
특정 물질로 본 발명의 끽연 충전 재료를 표면 처리할 수 있다. 예를들어, 끽연 충전 재료는 그 표면에 도포된 분말 물질을 가질 수 있다. 이들 물질의 예로서는 코코아분말, 감초 분말, 분말화된 무기 물질(예 : 탄산칼륨 또는 산화철), 연초 분말, 미세-분할된 연초잎, 또는 이들의 배합물이 있다. 끽연 충전 재료를 표면 처리함으로써 색깔 및 외관이 개선되고 (특징으로서 개선됨) 또 방향 특성이 개선된 재료를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 끽연 충전 재료에 무기 물질을 충전재로서 혼입시킬 수 있다. 이러한 무기 물질은 때때로 섬유상, 플레이크, 결정질, 무정형, 중공(中空) 또는 입자형이다. 무기 충전 재료의 예로는 탄산칼슘, 황산칼슘 입자, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 퍼얼라이트(perlite), 합성 운모, 베어미클라이트, 점토, 열안정성 탄소 섬유, 산화아연, 도오소나이트, 탄산칼슘의 저밀도 중공구, 유리구, 유리 기포, 열안정성 탄소 소구, 황산칼슘 섬유, 중공 세라믹 소구, 알루미나, 탄소질 성분을 사용하여 응집시킨 탄산칼슘, 유기 물질을 사용하여 응집시킨 탄산칼슘, 저밀도의 가공된 탄산칼슘 등이 있다.
본 발명의 끽연 충전재료는 무기 성분과 탄소질 성분의 응집된 매트릭스 충전재를 포함한다. 그 무기성분은 탄산칼슘, 황산칼슘, 산화마그네슘, 탄산마그네슘 등의 입자를 포함한다. 특히 바람직한 응집된 매트릭스 충전재는 응집된 탄산칼슘, 가장 바람직하게는 응집된 침전 탄산칼슘이다. 탄산칼슘 입자와 결합물질의 수성 슬러리를 제조하고 이 슬러리를 건조시켜 탄산칼슘의 응집된 매트릭스(즉, 연속적인 또는 반연속적인 결합물질 층 내에 위치한 다수의 탄산칼슘 입자의 매트릭스)를 형성시킴으로써 이러한 응집된 매트릭스 충전재를 제조한다. 필요하다면 발포제를 혼입시킴으로써 슬러리의 부피를 팽창시킬 수 있다. 적합한 발포제의 예로는 선형 벤젠술폰산나트륨, 선형 알킬술포네이트 및 선형 알킬벤젠술포네이트가 있다. 응집된 매트릭스를 만드는데 사용되는 탄산칼슘 입자는 J. Am. Chem. Soc., Vol. 60, 페이지 309(1938)에 기재되어 있는 브루노어, 에멧 및 텔러(BET) 방법을 이용하여 측정한 표면적이 약 20㎡/g 미만, 흔히는 약 10㎡/g 미만, 때로는 약 1㎡/g 미만이다. 전형적인 결합 물질은 셀룰로오스성 유도체 (예 : 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스) 같은 유기 물질이며, 바람직하게는 당밀, 프룩토오스 함량이 높은 옥수수 시럽, 또는 Carob Powder Code 1739 (M. F. Neal, Inc. 제품) 같은 당-함유 물질이다. 펙틴 및 알긴산염과 같은 기타 유기 물질도 사용할 수 있다.
바람직하게는, 고형분 함량이 높은 탄산칼슘과 결합물질의 수성 슬러리(예컨대 고형분 함량이 약 40 내지 약 55중량%인 슬러리)를 분무 건조시켜 탄산칼슘 입자와 결합 물질의 응집된 입자(예컨대 통상 구형 입자)를 제조한다. 다르게는, 가열함으로써 슬러리를 건조시켜 탄산칼슘과 결합 물질의 응집된 고체 덩어리를 만든 후 고체 덩어리를 분쇄하여 목적하는 크기의 입자를 제조할 수 있다. 바람직하게는 결합 물질에 대한 탄산칼슘의 양이 건조 중량 기준으로 약 20:1 내지 약 2:1, 더욱 바람직하게는 약 15:1 내지 약 4:1이다. 통상적으로 당류 및 다당류 물질을 사용하여 응집된 무기 입자는 당류 및 다당류 물질이 수용성이기 때문에 주위 조건하에서 물과 접촉할 때 그 응집된 특성을 상실하기 쉽다.
무기 성분과 유기 결합 물질의 응집된 매트릭스를 열처리한다. 이렇게 하여 유기 결합 물질로부터의 휘발성 성분을 제거하고, 유기 결합 물질을 하소(calcining)시켜 실질적으로 비수용성이고 완전히 연소하는 탄소질 성분을 만든다. 일반적으로 결합 물질의 산화를 최소화 또는 방지하기 위해 대기 조건을 조절하여 응집된 매트릭스 충전재를 열처리한다. 예컨대 본 발명에서 참고로 한 미합중국 특허출원 414,833호(1989. 9. 29. 출원)를 참조하기 바란다. 바람직하게는 역처리함으로써 탄소질 물질 형태의 결합 물질을 제공하며 이것은 다시 무기 성분의 입자를 매트릭스의 형태로 응집시키는 수단을 제공한다. 특히, 오븐, 유동층, 회전 하소기, 벨트 하소기 등을 사용하여, 응집된 탄산칼슘과 결합물질의 입자를 열처리할 수 있다(예컨대, 약 625℃ 이하, 통상적으로는 약 600℃ 이하의 온도까지). 예를 들어, 당밀을 사용하여 응집시킨, 분무건조된 탄산칼슘 입자를 질소가스가 흐르는 유동층에서 입자를 약 300℃ 내지 약 425℃까지 가열하기에 충분한 온도에서 가열한 후 모을 수 있다. 응집된 매트릭스를 무기 성분(예컨대, 무기 성분이 탄산칼슘인 경우)이 분해되지 않는 조건하에서 단시간 동안 매우 높은 온도(예컨대, 약 900℃ 이하)까지 가열함으로써 유기 결합 물질을 하소시키도록 무기 성분과 유기 결합 물질의 응집된 매트릭스를 열처리할 수 있다. 그러나, 무기 성분이 탄산칼슘이고 하소 단계동안 탄산칼슘이 일부 분해되는 경우, (i) 응집된 물질을 이산화탄소 분위기에 노출시키거나 또는 (ii) 이 물질을 물에 분산시키고 이 분산액 중으로 이산화탄소를 폭기시킴으로써 이 물질을 재탄산화시킬 수 있다.
하소 공정 후, 응집된 탄산칼슘 입자의 탄산칼슘 함량은 약 80중량% 이상, 흔히는 약90중량% 이상이고 탄소 함량은 약 3중량% 이상이다. 통상적으로, 생성된 응집된 입자를 약 -50/+325 US 메쉬(mesh), 때로는 약 -80/+200 US 메쉬까지 스크리닝한다. 하소된, 바람직한 응집된 탄산칼슘 입자는 실질적으로 비수용성이고 구형이며 자유롭게 유동하고 수은 침투 기술을 이용한 부피 밀도가 약 0.1g/㎤ 내지 약 1.1g/㎤, 흔히는 약 0.3g/㎤ 내지 약 1g/㎤이다. 이렇게 하여 하소된 응집된 탄산칼슘 입자는 부피 밀도가 약 2.5g/㎤ 이상인 무기 성분을 포함하는, 부피밀도 약 2g/㎤ 미만, 바람직하게는 약 1g/㎤ 미만의 무기 물질을 제공한다. 일반적으로, 이들 하소된 응집된 탄산칼슘 입자는 BET 방법을 이용하여 측정한 표면적이 약 30㎡/g 미만, 때로는 약 10㎡/g 내지 약 25㎡/g이다.
필요한 경우, 산성제로 무기성분 부분을 침지시킴으로써 하소된 응집 무기 충전재의 부피밀도를 저하시킬 수 있다. 예를들어 하소된 응집물을 물에 분산시키고 그 결과 생성된 교반한 슬러리에 염산 수용액을 첨가할 수 있다. 산은 탄산칼슘과 반응하고 탄소질 성분과는 실질적으로 반응하지 않는다. 따라서 탄소질 성분은 잔류하는 탄산칼슘을 함께 유지하도록 작용하는 반면, 탄산칼슘의 일부는 이산화탄소 가스와 수용성 염화칼슘을 생성시키도록 반응한다.
본 발명에 따른 끽연 충전 재료중으로 혼입시킬 수 있는 다른 형태의 무기 물질은 저밀도 무기 충전재이다. 칼슘염의 입자를 만들고 이 염의 음이온을 분해한 후 입자를 이산화탄소와 접속시킴으로써 이러한 충전재를 제조한다. 적합한 염의 예로는 프로피온산, 숙신산, 타르타르산, 스테아르산, 살리실산, 팔미트산, 올레산, 락트산, 글루콘산, 시트르산, 아스코르브산, 아세틸살리실산 및 벤조산칼슘이 있다. 다른 적합한 염은 당류 및 다당류의 칼슘염을 포함한다. 이들 염의 음이온을 분해하도록 하는 조건하에 이들을 두며, 이것은 통상 이산화탄소 분위기하에 이들 염을 열처리하는 것을 포함한다.
저밀도 무기 충전재를 제조하는 한가지 방법은 -80/+170 US 메쉬까지 스크리닝한 락트산칼슘 입자를 228ml/분의 유속으로 일정하게 유동하는 이산화탄소 가스하에 약 600℃에서 약 8시간 동안 가열하여 중량의 약 65%를 손실한 물질을 만드는 것을 포함한다. 이들 물질 약20중량부를 물 약 80중량부 중으로 넣고 생성된 슬러리를 충분한 염산 용액과 접촉시켜 그 ph를 약 6.8까지 저하시킨다. 이어 이 물질을 물로부터 제거하고 물로 세척하며 건조시킨 후 -80/+170 US 메쉬까지 스크리닝한다. 이들 물질은 약 95중량% 탄산칼슘보다 더 크며 수은 침투 기술을 이용하여 측정한 부피밀도가 약 0.4g/㎤ 이다.
응집된 매트릭스 충전재는 무기성분과 유기성분으로 된 형태를 갖는다. 다른 무기성분은 황산칼슘, 산화마그네슘 및 탄산마그네슘을 포함한다. 알긴산염 성분내에 무기 성분을 갖는 응집된 매트릭스 충전재의 한가지 예는 알긴산암모늄을 사용하여 응집시킨 탄산칼슘이다. 탄산칼슘 입자와 수화된 알긴산염의 수성 슬러리를 제조하고 이 슬러리를 건조시켜 탄산칼슘의 응집된 매트릭스(즉, 연속적인 또는 반연속적인 알긴산염 층내에 위치한 다수의 탄산칼슘 입자의 매트릭스)를 형성시킴으로써 그와 같은 응집된 매트릭스 충전재를 제조할 수 있다. 필요한 경우 슬러리에 발포제를 혼입시킴으로써 부피를 팽창시킬 수 있다. 적합한 발포제의 예로는 나트륨 벤젠술포네이트, 알킬술페이트 및 알킬에톡시 술페이트가 있다. 바람직하게는, 고형분 함량이 높은 탄산칼슘과 알긴산염의 수성 슬러리를 분무 건조시켜 탄산칼슘 입자와 알긴산염의 응집된 입자(예컨대 통상 구형 입자)를 만든다. 다르게는, 가열함으로써 슬러리를 건조시켜 응집된 탄산칼슘과 알긴산염의 고체 덩어리를 만들고 이 고체 덩어리를 분쇄하여 목적하는 크기의 입자를 제조할 수 있다. 바람직하게는, 알긴산염에 대한 탄산칼슘의 양은 건조중량 기준으로 약 99:1 내지 약 2:1, 바람직하게는 약 20:1 내지 약 5:1이다. 전형적으로, 알긴산염을 사용하여 응집시킨 탄산칼슘 입자는 실질적으로 비수용성이다. 특히, 응집된 매트릭스 충전재중 알긴산염의 불용성으로 인해 응집된 매트릭스 충전재가 주위 조건하에서 물과 접촉할 때 응집성을 상실하는 경향이 대폭 제한된다. 알긴산염과 탄산칼슘의 칼슘이온이 상호 작용함으로써 응집된 매트릭스 충전재가 불용성이 된다. 필요한 경우, 응집된 매트릭스 충전재를 묽은 산용액으로 처리함으로써 탄산칼슘의 일부를 분해하여 그 결과 생성된 칼슘이온이 응집된 매트릭스 충전재의 알긴산염 성분이 불용성으로 되도록 작용할 수 있다.
무기성분과 유기성분을 갖는 응집된 매트릭스 충전재는 다양한 다른 유기 성분을 포함할 수 있다. 예를들어, 이 유기 성분은 펙틴일 수 있으며 펙틴은 칼슘이온과의 상호작용에 의해 실질적으로 비수용성이 되는 경향이 있다. 다르게는, 다당류 유기 성분을 갖는 응집된 매트릭스 충전재를 2가 이온(예 : 칼슘, 바륨, 코발트, 철 또는 망간 이온) 또는 3가 이온(예 : 철 또는 알루미늄 이온)으로 처리하여 다당류가 실질적으로 비수용성이 되도록 할 수 있다. 다른 예로서, 비수성 용매(예: 알코올)중 다당류 물질 (예 : 에틸셀룰로오스) 및 무기성분 입자의 슬러리를 제조하여 건조시킴으로써 실질적으로 비수용성인 응집된 매트릭스 충전재를 만들 수 있다.
전형적으로, 에어로솔-형성 물질, 결합제및 끽연 충전 재료의 다른 성분으로 된 수성 슬러리를 쉬트 형태로 주조하고 주조 물질을 건조시켜 비교적 건조한 가공가능한 쉬트를 제조함으로써 본 발명에 따른 끽연 충전 재료를 제조한다. 슬러리를 쉬트로서 주조하는 기술 및 기기는 숙련된 기술자가 숙지하고 있다. 아세트산칼슘, 탄산칼륨, pH 조절제, 우레아, 아미노산, 염화칼륨 및/또는 수산화칼슘 같은 다른 물질을 슬러리중으로 혼입시킬 수 있다. 금속이온 붕쇄제(예 : o-인산수소이암모늄, 시트르산나트륨, 헥사-m-인산칼륨 또는 피로인산사나트륨)를 슬러리의 자유 칼슘 이온 농도를 조절하기에 충분한 양으로 슬러리에 혼입시킬 수 있다. 주위온도 또는 승온에서 주조 물질을 건조시킬 수 있다. 또한 주조 슬러리에 칼슘염의 수용액을 적용할 수 있다. 그 결과 생성된 건조 쉬트를 스트립형으로 절단 또는 분쇄할 수 있으며 스트립을 절단 충전재 형태로 절단하거나 또는 조각 낼 수 있다.
적합한 압축 기술을 이용하여 본 발명의 끽연 충전 재료를 목적하는 모양으로 압출할 수 있다. 예컨대 본 발명에서 참고로 한 미합중국 특허 4,880,018(그래비스 쥬니어 일행)에 기재되어 있는 형태의 방법을 참고하기 바란다. 다르게는, 끽연 재료의 성분과 알긴산염 결합제의 수성 슬러리를 칼슘 이온의 수용액 (예 : 염화칼슘의 수용액) 중으로 압출시킨 후 모아서 건조시킬 수 있다. 필요한 경우, 압출된 끽연 충전 재료를 물리적 방식으로 가공하고 (예컨대, 로울러등을 사요하여 처리하고) 목적하는 모양으로 성형시킬 수 있다.
본 발명에 따른 궐련의 끽연 로드는 끽연 재료의 물리적 혼합물 또는 배합물을 포함한다. 이 배합물은 본 발명에 따른 끽연충전 재료 1종 이상과 1종 이상의 다른 끽연 재료를 포함할 수 있다. 배합물은 본 발명에 따른 끽연 충전재료 2종 이상, 또는 1종 이상의 다른 끽연재료와 본 발명에 따른 끽연 충전 재료 1종 이상의 물리적인 혼합물을 포함할 수 있다. 어떤 바람직한 궐련은 때로 각 궐련중의 끽연 재료가 배합물의 총 중량에 대해 약 1% 이상의 탄소질 물질을 포함하도록 1종 이상의 본 발명에 따른 끽연 충전 재료 충분량을 이러한 배합물중에 포함한다. 전형적으로 그러한 임의의 배합물에는 하소된 응집 매트릭스 충전재의 탄소질 성분으로서 탄소질 물질이 혼입된다. 특히, 이런 형태의 끽연 충전재료 및 기공도가 낮은 외부 포장지(예 : 약 5 CORESTA 단위 미만의 외부 포장재)를 갖는 궐련은 FTC 흡연 조건하에서 흡연할 때연기를 지속적으로 발생시키는(예컨대, 저절로 꺼지지 않는) 경향이 있다. FTC 흡연 조건은 매 60초마다 2초간 35ml를 빨아들이는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 끽연 충전 재료를 연초 절단 충전재와 배합할 수 있다. 연초의 형태는 다양할 수 있으며 연도-처리, 버얼리, 매릴랜드 및 오리엔탈 연초, 및 희귀 및 특수 연초, 및 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 이러한 연초 절단 충전재는 연초잎; 부피가 팽창된 또는 부풀린 연초잎; 절단-압연 또는 절단-팽창된 줄기 같은 가공된 연초 줄기; (i) 미합중국 특허 4,887,618(버나섹 일행) 및 동 4,941,484호 (클립 일행)에 기재되어 있는 탈단백 연초, (ii) 미합중국 특허 3,353,541호와 동 3,420,241호 (힌드 일행), 동 3,386,449호 (힌드) 및 미합중국 특허출원 406,637호 (1989. 9. 13. 출원) 및 동 461,216호 (1990. 1. 5. 출원)에 기재되어 있는 인-함유 재구성 연초, (iii) 미합중국 특허출원 272,156호 (1998. 11. 16. 출원) 및 Tobacco Encyclopedia, Voges 편집, 페이지 389, TJI(1984)에 기재되어 있는 재구성 연초, (iv) 미합중국 특허출원 416,332호 (1989. 9. 29. 출원) 및 동 414,833호 (1989. 9. 29. 출원)에 기재되어 있는 재구성 연초 같은 재구성 연초; 또는 이들의 배합물 형태로 제공될 수 있다.
궐련 제조의 각종 단계동안 종래의 방식으로 끽연 재료를 피복 및 상부 도포할 수 있다. 예를들어 궐련 절단 충전재를 가공하는 경우 통상적으로 행하는 바와 같이, 방향제를 끽연 재료에 도포한다. 적합한 방향제는 바닐린, 코코아, 감초, 멘톨 등을 포함한다. 방향 조절제를 끽연 재료에 도포할 수 있다. 레불린산 형태의 방향 조절제를 끽연 충전 재료에 도포할 수 있다 (예컨대, 끽연 재료의 건조 중량에 대해 약 0.01 내지 약 2%, 통상 약 0.1 내지 약 1%, 바람직하게는 약 0.2 내지 약 0.6%의 양으로), 탄산칼륨 형태의 다른 방향 조절제를 끽연 재료에 도포할 수 있다 (예컨대, 끽연 재료의 건조 중량에 대해 약 5% 미만, 통상 약 2 내지 약 3%의 양으로). 글리세린 및 프로필렌 글리콜 같은 에어로솔-형성 물질 및 보습제를 끽연 재료에 도포할 수 있다. 이들 성분을 피복 및 상부 도포 성분으로서 끽연 재료에 편리하게 도포한다.
끽연 로드를 만드는 바람직한 포장 재료는 공기 투과도 값이 낮은 궐련 포장 재료이다. 이러한 포장 재료는 공기 투과도가 통상 약 5 CORESTA 단위 미만, 때로는 약 3 CORESTA 단위 미만, 흔히는 약 1 CORESTA 단위 미만이다. 전형적인 포장 재료는 궐련 포장지이다. 적합한 포장 재료는 Kimberly-Clark Corp.에서 상품명 DD-71-1, DD-71-6, MTR-1021, P-2831-60-2, P-2831-60-3, P-2831-60-4, P-2831-60-5, P-2674-110, P-2831-60-1 및 DD-100-2로 시판중인 궐련 포장지이다. 기공도가 낮은 적합한 궐련 포장지는 시판되고 있으며, 연소 약품, 융제등을 다양한 함량으로 포함할 수 있다. 특히 바람직한 것은 바람직하게 낮은 공기 투과도 값을 갖는 종이를 만들기에 충분한 양의 중합체 필름 형성제를 포함하는 궐련 포장지이다. 예를들어, 중합체(예 : 카르복시메틸 셀룰로오스 또는 에틸셀룰로오스) 필름 형성제의 용액 충분량을 포장지에 도포할 수 있다. 중합체 필름 형성제를 선정하는 것은 숙련된 기술자들이 숙지하고 있다.
임의적인 중합체 필름 형성제를 제지 과정 동안 포장지에 도포하거나 또는 종이가 다 제조된 후 프린트(print) 또는 페인트로서 도포할 수 있다. 전형적으로는, 용이하게 처리하도록 필름 형성제를 희석 용액(예컨대, 용매에 대해 약 0.2 내지 약 5중량%의 농도)으로서 종이에 도포한다. 포장지에 도포하는 필름 형성제의 양은 종이의 투과도 및 필름 형성제의 사용량은 종이의 건조 중량을 기준으로 하여 약 1 내지 약 10%이다. 예를들어 사이징(sizing) 압착기를 사용하여 에탄올중 에틸셀룰로오스의 5중량% 용액 또는 물중 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스의 5중량% 용액을 궐련 종이에 도포할 수 있으며 이 종이를 건조시켜 기공도가 약 1 CORESTA 단위 미만, 바람직하게는 약 0.5 CORESTA 단위 미만인 비습윤 내수성 포장지를 제조할 수 있다.
공지의 궐련 제조 기술 및 기기를 이용하여, 끽연 로드 및 그로부터 제조되는 궐련을 공지되어 있는 어떠한 모양으로도 제조할 수 있다. 끽연 로드는 때때로 포장재료 1층으로 포장된 끽연 재료를 포함하지만, 2종의 포장재료 2층을 사용할 수 있다. 예를들어 본 발명에서 참조한 미합중국 특허 출원 528,302호(1990. 5. 24. 출원)를 참고하기 바란다.
2층의 포장재료로 이중 포장된 끽연 로드를 갖는 궐련은 바람직하게는 외부 포장재로서 기공도가 낮은 전술한 포장지중 하나를 포함한다. 내부 포장지는 다양할 수 있으나, 전형적으로는 연초-함유 포장 재료이다. 내부 포장재의 예로는 자바 연초 줄기조각 약 3부 및 목재 펄프 약 1부를 포함하는 포장지가 있으며 Kimberly-Clark Corp.에서 P-2249-115 및 P-2831-23-3의 상품명으로 시판하고 있다. 다른 적합한 내부 포장재료는 담배 조각 및 탄소질 물질을 포함하며 Kimberly-Clark Corp.에서 상품명 P-2540-94-A, P-2540-94-C 및 P-2540-94-D로 시판하고 있다. 내부 포장 재료는 (i) 연소성 약품(예 : 시트르산칼륨, 아세트산칼륨 또는 숙신산칼륨)을 포함할 수 있고 및/또는 (ii) 방향성분 (예 : 멘톨 또는 바닐린) 또는 방향성분 전구체 (예 : 바닐린 글루코시드 또는 에틸바닐린 글루코시드)에 대한 기질로서 작용한다.
전형적으로, 끽연 로드는 길이가 약 30㎜ 내지 약 70㎜, 바람직하게는 약 35 내지 약 60㎜이고; 원주가 약 17㎜ 내지 약 27㎜, 바람직하게는 약 22㎜ 내지 약 25㎜이다. 특히 충전 밀도가 높은 끽연 재료를 사용하는 경우 짧은 끽연 로드(즉, 길이가 약 30 내지 약 50㎜임)를 사용할 수 있다.
외부 포장 재료내에 함유되는 끽연 재료의 충전 밀도는 다양할 수 있다. 본 발명에 따른 궐련의 끽연 로드에 전형적인 충전 밀도는 약 150 내지 약 400㎎/㎤ 이다. 일반적으로, 특히 비교적 짧은 (즉, 길이가 50㎜ 미만인)끽연 로드를 사용하는 경우 이러한 끽연 로드의 충전 밀도는 약 200 내지 약 380㎎/㎤, 흔히는 약 250 내지 약 360㎎/㎤ 이다.
본 발명의 궐련은 바람직하게는 필터 부재, 가장 바람직하게는 1개 이상의 구획을 갖는 필터 부재를 포함단다. 예를들어 바람직한 필터 부재는 2개 이상의 필터 구획을 갖는다. 전형적으로, 바람직한 필터 부재의 구획 각각은 길이가 약 10㎜ 내지 약 30㎜이고; 원주가 약 17㎜ 내지 약 27㎜, 바람직하게는 약 22㎜ 내지 약 25㎜이다. 각 필터 구획의 필터 재료를 둘러싸는 플러그 랩은 전형적으로는 기존의 종이 플러그 랩이며 공기투과성 또는 실질적으로 공기 비투과성일 수 있다.
필터 구획중 하나의 바람직한 필터 재료는 탄소질 물질(예 : 활성탄소 입자, 숯 입자 또는 묵지)이다. P-144-BAC의 상품명으로 Kimberly-Clark Corp.에서 시판중인 연초/묵지를 주름잡음으로써 특히 바람직한 필터 재료의 한가지 예를 만든다. 이러한 필터 재료는 흡연자의 입으로 통과하는 주된 연기로부터 특정 가스상 성분의 함량을 감소시킨다. 이렇게 하여, 이 구획의 바람직한 필터 재료는 주된 연기에 악취(off-taste) 또는 다른 바람직하지 못한 특성을 부여할 수 있는 어떠한 연기 성분이라도 그 함량을 감소시키도록 작용한다.
다른 필터 구획의 바람직한 필터 재료는 통상 섬유상 물질을 포함한다. 적합한 필터 재료의 예로는 주름잡은 부직 폴리프로필렌 웨브가 있다. 특히 바람직한 부직 폴리프로필렌 쉬트상 웨브는 Kimberly-Clark Corp.에서 상품명 PP-100-F로 시판중이다. 적합한 필터 재료의 다른 예는 셀룰로오스 아세테이트 조각이다. 특히 바람직한 셀룰로오스 아세테이트 조각 품목은 (i) 필라멘트당 8데니어/총 40,000데니어, (ii) 필라멘트당 8데니어/총 15,000데니어, (iii) 필라멘트당 8데니어/총 25,000데니어 및 (iv) 필라멘트당 8데니어/총 30,000데니어를 포함한다. 트리아세틴, 프로필렌 글리콜 또는 트리에틸시트레이트 같은 가소화제를 충전 재료와 혼합할 수 있다.
다른 필터 구획은 추출물-함유 필터 재료를 만들도록 수용성 연초 추출물과 긴밀하게 접촉하는 부직 열가소성 (즉, 소수성) 섬유로 된 주름잡힌 웨브 형태의 필터 재료를 가질 수 있다. 매우 바람직한 웨브는 Kimberly-Clark Corp.에서 상품명 PP 200 SD로 시판하고 있는 폴리프로필렌섬유의 부직 웨브이다. 필터 구획과 필터 부재의 예로는 미합중국 특허출원 414,835호 (1989. 9. 29. 출원) 및 동 518,597호 (1990. 5. 3. 출원)에 기재되어 있는 것이 있다. 이러한 구획은 이들을 통과하는 주된 연기의 방향 특성을 증진시킬 수 있다.
다른 필터 구획은 필터 재료로서 연초 종이 재료를 포함할 수 있다. 예를들어, 필터 재료는 Kimberly-Clark Corp.에서 P-144-B로서 시판중인, 연초 종이로 된 주름잡은 웨브의 형태일 수 있다.
공지의 궐련 필터 제조 기술을 이용하여, 본 발명에 사용하기 적합한 필터 부재 구획을 제조할 수 있다. 공지 기술을 이용하여 셀룰로오스 아세테이트 조각으로부터 필터 부재를 제조할 수 있다. 본 발명에서 참조한 미합중국 특허 4,807,809호(프라이어 일행)에 기재되어 있는 필터 제조 기술을 이용하여 묵지, 연초 종이 및 쉬트상 부직 폴리프로필렌 웨브로부터 필터 부재를 제조할 수 있다. 다르게는, 숯 입자 또는 활성탄소 입자를 적합한 필터 재료의 두 구획 사이에 위치시킴으로써 소위 삼중 필터 배치를 이용하여 이들 입자를 필터 부재중으로 혼입시킬 수 있다.
필터 부재는 저, 중 또는 고 여과 효율을 가질 수 있다. 바람직한 필터 부재는 궐련의 흡입 특성을 바람직하게 유지하면서 주된 에어로솔(즉, 연기) 제거 효율을 최소로 한다. 저효울 필터 부재에 의해 연기 제거 효율을 최소화한다. 저효율 필터 부재는 주된 연기 입자를 제거하는 능력이 최소이다. Keith in Schemeltz's The Chemistry of Tobacco and Tobacco Smoke, 페이지 157 (1972)를 참조하기 바란다. 통상적으로 저효율 필터 부재는 주된 연기 입자 제거 효율이 약 40중량% 미만이다.
끝마무리 재료는 필터 부재와 끽연 로드의 인접 부위를 둘러싸 끽연 로드의 길이를 따라 약 3㎜ 내지 6㎜ 가량 뻗어간다. 전형적으로, 끝마무리 재료는 종래의 종이 끝마무리 재료이다. 다양한 기공도의 끝마무리 재료를 사용할 수 있다. 예를들어 끝마무리 재료는 공기 비투과성, 공기 투과성일 수 있거나, 또는 흡입공, 개구 또는 통기구 부분을 가짐으로써 궐련을 공기 희석시키는 수단을 제공하도록 처리할 수 있다 (예컨대, 기계적 또는 레이저 구멍뚫기 기술에 의해), 궐련의 성능 특성을 조절하기 위하여 흡입공의 총 표면적과 궐련의 가장자리에 따른 흡입공의 위치를 변화시킬 수 있다.
본 발명의 공기 희석된 또는 통풍된 궐련에 있어서 공기 희석량은 다양할 수 있다. 전형적으로, 공기-희석된 궐련에서 공기 희석량은 약 25% 이상, 흔히는 약 40% 이상이다. 궐련에서 공기 희석의 상한은 전형적으로는 약 75% 미만, 더욱 흔히는 약 65% 미만이다. 본 명세서에서 사용하는 용어 공기 희석이란 궐련을 통해 흡입되는 공기와 에어로솔 (즉, 연기) 및 입이 닿는 궐련의 최극단에 존재하는 공기와 에어로솔의 총 부피에 대한, 공기 희석 수단을 통해 들어가는 공기의 부피의 비(백분율로 표시함)이다. 셀크 일행, Beitr, Zur Tabak. In., Vol. 4, 페이지 193 (1978)을 참조하기 바란다.
본 발명에 따른 궐련은 흡연시 풍미있는 주된 에어로솔을 생성시킨다. 이러한 궐련의 주된 에어로솔은 가스상 성분의 함량이 낮을 뿐 아니라 불완전 연소 생성물의 함량도 낮다. 이 궐련은 최소한 FTC 흡연 조건하에서 흡연하는 경우 적절한 속도로 타며 일정하게 연기가 발생한다. 흡연시 이 궐련에서는 재와 불붙은 부분이 지나치게 점착성이지는 않아서 지나치게 길어지지 않는다. 그러나, 궐련의 재와 불붙은 부분은 양호한 형태보존성을 갖는다.
본 발명에 따른 궐련은 흡연시 프록터 일행, Analyst, Vol. 113, 페이지 1509(1988)에 기재되어 있는 장치 및 기술을 이용하여 결정한 부수적인 타르가 궐련당 약 20㎎ 미만, 바람직하게는 약 10㎎ 미만으로 생성된다. 이들 궐련은 FTC 조건하에서 흡연하는 겨우 궐련당 약 5모금 이상, 바람직하게는 약 6모금 이상 흡입된다. 일반적으로, 본 발명에 따른 궐련은 FTC 조건하에서 흡연하는 경우 약 20모금 미만, 때로는 약 15모금 미만 흡입된다.
하기 실시예는 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위한 것이며 본 발명의 영역을 제한하지는 않는다. 달리 언급하지 않는 한 부와 백분율은 모두 중량 기준이다.
[실시예 1]
A. 연초-함유 끽연 충전 재료의 제조
응집된 매트릭스 충전재를 다음과 같이 제조한다 : 저전단 믹서속에 주위온도의 수돗물 약 832부, Pfizer Inc.에서 Albacar 5970으로 시판중인 침전 탄산칼슘 미립 약 757부 및 당 당밀 약 267부를 집어넣는다. 탄산칼슘은 장미상 구조를 가지며 그 평균 입자 크기(즉, 직경)는 약 2 미크론이다. 당밀은 Savannah Sugar Co.에서 Refiner's Syrup으로 시판중이며 그의 고형분/물 함량은 약 3.7 : 1이다. 생성된 혼합물을 약 5 내지 약 10분간 교반하여, 약 52%의 고형분 함량 및 원통형 LV 스핀들 No. 4를 갖는 브룩필드 LVT 점도계로 측정했을 때 약 1,200cps의 점도를 갖는 슬러리를 제조한다.
슬러리를 약 475 내지 약 500psig의 공급압력하에 분당 약 6파운드로 분무 건조기에 계속 펌핑시켜 분무건조를 시킨다. 분무 건조기는 SD-046 노즐이 장치되고 상업적 방식으로 작동되는 보웬(Bowen) 타입의 상업용 유닛이다. 입구의 온도는 약 470℉(243.3℃), 출구의 온도는 약 260℉(126.7℃)이다. 이로써 생생된 분무건조 입자는 일반적으로 구(球) 모양이며, 수분 함량은 약 2% 미만이다. 입자를 -70/+200 US 메쉬의 입자 크기로 스크리닝한다.
분무 건조 입자를 12인치×36인치의 강 트레이상에 약 2cm의 두께로 집어넣는다. 이후 트레이를 약 8내지 약 12인치/분의 속도하에 연속 벨트 가열노(belt furnace) 속으로 통과시키고, 질소 분위기하에 약 600℃ 이상에서 약 10분간, 그리고 약 400℃ 이상에서 약 20분간 가열한다. 그 시간동안 트레이를 약 670℃의 최대 공기 온도로 처리한다. 가열된 입자를 질소 분위기하에 약 1시간동안 가열노로부터 꺼내어 냉각 지대로 보내고 주위 온도로 냉각시킨다.
이렇게하여 수거한 하소된 입자는 흑색이고, 구 모양이며, 자유롭게 유동하고, 또한 내습성을 갖는다. 입자는 약 93% 탄산칼슘이며 약 0.5g/㎤의 부피 밀도를 나타낸다. 각 입자는 탄소질 물질안에 위치한 다수의 침전 탄산칼슘 입자의 응집된 매트릭스이다.
끽연 충전 재료는 다음과 같이 제조한다:
약 720부의 수돗물속에 Merck Co., Inc. 의 Kelco Division에서 Amoloid HV로 시판중인 고점도 알긴산암모늄 약 12부를 집어넣고, 뒤이어 글리세린 약 48부, 끝으로 앞서 기재한 하소된 응집 탄산칼슘 약 40부를 집어넣는다. 생성된 슬러리는 달걀 비이터 유형의 믹서를 사용하여 슬러리가 매끄러운 조직을 나타내기 까지 교반한다. 슬러리를 약 0.015인치의 두께로 고밀도 폴리에틸렌 쉬트상에 주조하고 공기 건조시킨다. 이로써 만들어진 건조 쉬트는 (i) 약 0.007인치의 두께를 가지며, (ii) 약 0.503g/㎤의 밀도를 나타내고, (iii) 유연성 및 가요성을 갖는다. 쉬트를 약 2 인치×약 3인치 크기의 스트립 형태로 만들고, 이 스트립을 인치당 약 32개의 조각으로 절단하여 연초-함유 끽연 절단 충전재를 제조한다.
B. 궐련의 제조
제1도에 도시한 바와같은 궐련을 다음과 같이 제조한다:
각 궐련은 길이 및 원주가 각각 약 84㎜ 및 약 24.8㎜이고, 길이가 약 57㎜인 끽연 로드, 길이가 15㎜인 제1 필터 구획 및 길이가 약 12㎜인 제2 필터 구획을 포함한다. 제1 및 제2 필터 구획이 필터 부재를 이룬다. 기공이 없는 끝마무리 종이를 사용하여 각 필터 구획을 각 끽연 로드에 부착시킨다. 각 궐련에서 끝마무리 종이는 필터 부재 및 필터 부재와 인접한 약 4㎜ 길이의 끽연 로드 부위를 둘러싼다. 필터 부재는 통풍시키지 않는다.
끽연 로드는 전술한 끽연 충전 재료를 절단 충전재형으로 포함한다. 끽연 충전 재료는 두 층의 포장재 사이에 위치한다. 외부 포장재의 내면은 내부 포장재의 외면과 직접 접촉하며, 내부 포장재는 끽연 충전 재료를 둘러싼다.
미합중국 특허 4,807,809호(프라이어 일행)의 실시예 1에 기재되어 있는 필터 로드 제조 장치를 사용하여, Kimberly-Clark Corp.에서 상품명 P-144-BAC로 시판중인 묵지와 연초로 된 11.75인치 나비의 웨브에 주름을 잡음으로써 제1 필터 구획을 만든다. 필터 구획용 플러그 랩은 Ecusta Corp.에서 참조번호 5831로 시판중이다. 제1 필터 구획을 끽연 로드에 인접하여 위치시킨다.
미합중국 특허 4,807,809호(프라이어 일행)의 실시예 1에 기재되어 있는 필터 로드 제조 장치를 이용하여 Kimberly-Clark Corp.에서 삼품명 PP-100-F로 시판중인 부직 폴리프로필렌 웨브로 된 11.75인치 나비의 웨브에 주름을 잡음으로써 제2 필터 구획을 제조한다. 필터 구획용 플러그 랩은 Ecusta Corp.에서 참조번호 5831로서 시판하고 있다. 입이 닿는 궐련의 최극단에서 제1 필터 구획에 인접하여 제2필터 구획을 위치시킨다.
궐련 외부 포장지는 공기 투과도가 약 0 CORESTA 단위이다. 궐련 종이는 Kimberly-Clark Corp.에서 P-2831-60-1로 시판중이다.
내부 포장재는 자바 연초 줄기 부분과 목재 펄프를 함유하는 재구성 담배, 종이-유형 포장재이다. 이러한 내부 포장재는 Kimberly-Clark Corp.에서 P-2831-23-3으로 시판중인 연초-함유 종이이다.
공지 기술을 이용하여 끽연 궐련 로드를 제조한다. 특히, 포장지 1층으로 끽연 재료를 싼다. 각 궐련 로드 내에 있는 끽연 재료의 중량은 약 0.9g이다.
포장지내에 있는 끽연 재료가 타서 연기가 발생하도록 끽연 로드를 태움으로써 궐련을 사용한다. 흡연시, 이들 궐련은 눈으로 보이는 부수적인 연기가 극소량만 발생하고 부수적인 냄새는 실질적으로 없다.
[실시예 2]
끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
주위 온도하의 수돗물 약 300ml 속에서 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 5g을 수화시킨다. 여기에다 글리세린 약 20g을 넣은후 실시예 1에 기재된 하소된 응집 탄산칼슘 약 40g을 넣는다. 이로써 생성된 슬러리를 달걀 비이터 유형의 믹서를 사용하여 약 15분간 서서히 혼합한다. 생성된 슬러리는 50ml 용량의 주입기를 사용하여 일반적으로 직경이 약 1㎜인 환형 오리피스를 갖는 다이를 통해 주위 온도에서 압출시킨다. 압출물을 다이에서 빼내어 주위 온도의 수돗물 약 98부와 염화칼슘 약 2부로 이루어진 용액속에 넣는다. 약 30초 이내에 압축물은 염화칼슘 수용액으로부터 제거되며, 직경이 약 1㎜인 원통 모양을 닮게된다. 압출물을 주위 조건하에 건조시킨다. 압출물을 간격이 짧고 매끄러운 표면을 갖는 두 개의 금속 롤러의 닙(nip)을 통해 통과시킴으로써 나비가 약 2㎜이고 두께가 약 0.4㎜인 리본을 제조한다. 생성된 재료는 끽연 충전 재료로 사용되게 적합하다.
[실시예 3]
끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
수돗물 약 240부 속에 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 4부를 집어넣고, 뒤이어 글리세린 약 17.5부, 프로필렌글리콜 약 17.5부 및 실시예 1에 기재된 하소된 응집 탄산칼슘 약 61부를 차례로 넣는다. 이로써 생성된 슬러리는 매끄러운 조직을 나타낼때까지 달걀 비이터 유형의 믹서를 사용하여 교반한다. 슬러리를 약 0.015인치의 두께로 고밀도 폴리에틸렌 쉬트상에 주조하고 공기건조시킨다. 생성된 건조 쉬트는 두께가 약 0.011 인치이며, 약 0.745g/㎤의 밀도를 나타낸다.
[실시예 4]
끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
수돗물 약 720부 속에 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약12부를 집어넣고, 뒤이어 글리세린 약 24부, 프로필렌글리콜 약 24부 및 실시예 1에 기재된 하소된 응집 탄산칼슘 약 40부를 차례로 넣는다. 이로써 생성된 슬러리는 매끄러운 조직을 나타낼때까지 달걀 비이터 유형의 믹서를 사용하여 교반한다. 슬러리를 약 0.015인치의 두께로 고밀도 폴리에틸렌 쉬트상에 주조하고 공기건조시킨다. 생성된 건조 쉬트는 두께가 약 0.007 인치이며, 약 0.47g/㎤의 밀도를 나타낸다.
[실시예 5]
연초-함유 끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
주위 온도의 수돗물 약 400ml 속에 글리세린 약 24.2g과 프로필렌글리콜 약 12.1g을 집어넣고, 생성된 혼합물을 혼합기에 의하여 고속으로 교반한다. 생성된 혼합물에다 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 7.2g을 첨가하고, 이로써 만들어진 혼합물을 약 15분간 고전단 혼합기에 의하여 교반함으로써 알긴산염을 액체속에 분산시키고 알긴산염을 수화시킨다. Pfizer Corp.에서 코드번호 2A로 시판중인 침전 탄산칼슘 약 10g을 수돗물 약 100ml에 분산시키고, 글리세린, 프로필렌글리콜 및 알긴산염으로 이루어진 수성 슬러리에 집어넣은후, 생성된 혼합물은 매끄러운 슬러리가 만들어질때까지 교반한다. 이 슬러리를 달걀 비이터 유형의 믹서로 옮기고, 실시예 1에 기재된 하소된 응집 탄산칼슘 약 10g을 슬러리에 첨가하면서 이 혼합물을 서서히 교반해준다. 이 슬러리속에, -35/+80 US 메쉬의 입자 크기로 분쇄한 부피 팽창된 연도-처리 및 버얼리 연초잎의 혼합물 약 36.4g을 첨가하고, 이 혼합물을 서서히 교반한다. 오르토인산수소디암모늄 약 3g을 약 200g의 물속에 용해시키고 슬러리에 집어넣은후, 생성된 슬러리를 약 5분간 서서히 교반한다.
슬러리를 고밀도 폴리에틸렌 쉬트상에 약 0.03 인치의 두께로 주조하고 약 30분간 공기건조시킨다. 이후 주조 슬러리의 상면에 1% 염화나트륨 수용액을 분무하여, 건조 중량기준으로 약 1%의 염화칼슘이 주조 슬러리에 적용되도록 한다. 이후 슬러리를 공기 건조시켜 비교적 뻣뻣한 쉬트를 생성시킨다. 이 쉬트를 인치당 약 32개의 조각으로 절단하여 끽연 충전 재료를 제조한다.
[실시예 6]
끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
주위 온도의 수돗물 약 480ml 속에 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 8g을 분산시킨다. 여기에 글리세린 48g 및 Pfizer, Inc.에서 코드번호 2A로 시판중인 탄산칼슘 약 44g을 차례로 집어넣는다. 생성된 슬러리를 고전단 혼합기속에서 약 15분간 혼합한다. 이 슬러리의 pH는 약 9.2이다. 정치해두면 슬러리가 간장빛의 겔로 변하지만, 더 혼합하면 졸 상태로 되돌아온다. 슬러리를 50ml 용량의 주입기로 옮기고 약 0.015인치×0.06 인치의 오리피스를 갖는 다이를 통해 압출시킨다. 압출물을 다이에서 빼내어, 수돗물 약 99부와 분무 건조된 수성 버얼리 연초 추출물 약 1부로 이루어진 혼합물 또는 욕(bath)에 넣는다. 물/연초 추출물 혼합물은 주위 온도이며 약 5.4의 pH를 나타낸다. 약 5분후 압출물을 욕에서 꺼낸다. 생성된 압출물은 다이 오리피스의 치수와 비슷한 횡단면 치수를 갖는 연속 리본과 같은 모양을 갖는다. 압출물은 그 안에 갇힌 작은 기포를 갖는 것으로 보인다. 압출물을 공기 건조시킨다. 생성된 물질은 끽연 충전 재료로 사용되기에 적합하다.
[실시예 7]
끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
주위 온도의 수돗물 약 480ml 속에 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 8g을 분산시킨다. 여기에 글리세린 48g 및 Pfizer, Inc.에서 코드번호 2A로 시판중인 침전 탄산칼슘 약 44g을 차례로 집어넣는다. 생성된 슬러리를 고전단 혼합기속에서 약 15분간 혼합한다. 이 슬러리의 pH는 약 9.2이다. 정치해두면 슬러리가 간장빛의 겔로 변하지만, 더 혼합하면 졸 상태로 되돌아온다. 슬러리를 50ml 용량의 주입기로 옮기고 약 0.015 인치×0.06인치의 오리피스를 갖는 다이를 통해 압출시킨다. 압출물을 다이에서 빼내어, 온도가 주위 온도이며 pH가 약 5.4인 수돗물 과 염산의 욕(bath)에 넣는다. 약 5분후 압출물을 욕에서 꺼낸다. 생성된 압출물은 다이 오리피스의 치수와 비슷한 횡단면 치수를 갖는 연속 리본과 같은 모양을 갖는다. 압출물은 그 안에 갇힌 작은 기포를 갖는 것으로 보인다. 압출물을 공기 건조시킨다. 생성된 물질은 끽연 충전 재료로 사용되기에 적합하다.
[실시예 8]
A. 연초-함유 끽연 충전 재료의 제조
주위 온도의 수돗물 약 547ml에 글리세린 약 24.2g과 프로필렌글리콜 약 12.1g을 혼합한다. Waring 혼합기를 사용하여 이 혼합물을 교반한다. 여기에다 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 7.2g 및 -25/+80 US 메쉬의 입자 크기로 제공된 터어키 연초잎 조각 약 36.4g을 교반하면서 첨가한다. 끝으로, Pfizer, Inc.에서 코드번호 2A로 시판중인 침전 탄산칼슘 약 20g을 이 혼합물에 첨가한다. 이로써 생성된 혼합물을 약 5분간 교반하고, 편평한 고밀도 폴리에틸렌 쉬트상에 약 0.04 인치의 두께로 주조하고 공기건조시킨다. 이로써 만들어진 건조된 연초-함유 쉬트는 형압(textured) 외관을 가지며 연초잎의 느낌을 갖는다. 연초-함유 쉬트를 인치당 약 25개의 조각으로 절단한다. 이로써 생성된 절단 충전재를 약 75℃에서 약 25분동안 건조시켜 연초-함유 끽연 충전 재료를 제조한다.
B. 궐련의 제조
제1도에 도시한 바와 같은 궐련을 다음과 같이 제조한다:
각 궐련은 길이 및 원주가 각각 약 84㎜ 및 약 24.8㎜이고, 길이가 약 57㎜인 끽연 로드, 길이가 약 15㎜인 제1 필터 구획 및 길이가 약 12㎜인 제2 필터 구획을 포함한다. 제1 및 제2 필터 구획이 필터 부재를 이룬다. 기공이 없는 끝마무리 종이를 사용하여 각 필터 구획을 각 끽연 로드에 부착시킨다. 각 궐련에서 끝마무리 종이는 필터 부재 및 필터 부재와 인접한 약 4㎜ 길이의 끽연 로드 부위를 둘러싼다. 끝마무리 종이 및 입이 닿는 궐련의 최극단에서 약 12㎜가량 궐련을 둘러싸는 필터 부재의 플러그 랩을 통해 흡입공을 뚫음으로써 공기 희석율 약 60%에 이르기까지 필터 부재를 통풍시킨다.
끽연 로드는 전술한 연초-함유 끽연 재료를 절단 충전재형으로 포함한다.
미합중국 특허 4,807,809호(프라이어 일행)의 실시예 1에 기재되어 있는 필터 로드 제조 장치를 사용하여, Kimberly-Clark Corp.에서 상품명 P-144-BAC로 시판중인 묵지와 연초로된 11.75인치 나비의 웨브에 주름을 잡음으로써 제1 필터 구획을 만든다. 필터 구획용 플러그 랩은 Ecusta Corp.에서 참조번호 5831로 시판중이다. 제1 필터 구획을 끽연 로드에 인접하여 위치시킨다.
미합중국 특허 4,807,809호(프라이어 일행)의 실시예 1에 기재되어 있는 필터 로드 제조 장치를 이용하여 Kimberly-Clark Corp.에서 상품명 PP-100-F로 시판중인 부직 폴리프로필렌 웨브로 된 11.75인치 나비의 웨브에 주름을 잡음으로써 제2 필터 구획을 제조한다. 필터 구획용 플러그 랩은 Ecusta Corp.에서 참조번호 5831로서 시판하고 있다. 입이 닿는 궐련의 최극단에서 제1 필터 구획에 인접하여 제2 필터 구획을 위치시킨다.
궐련 포장지는 공기 투과도가 약 0 CORESTA 단위이다. 궐련 종이는 시트르산칼륨 약 4.2%와 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스 1.1%를 포함한다. 궐련 종이는 Kimberly-Clark Corp.에서 P-2831-60-1로 시판중이다.
공지 기술을 이용하여 끽연 궐련 로드를 제조한다. 특히, 포장지 1층으로 끽연 재료를 싼다. 각 궐련 로드 내에 있는 끽연 재료의 중량은 약 0.9g이다.
포장지내에 있는 끽연 재료가 타서 연기가 발생하도록 끽연 로드를 태움으로써 궐련을 사용한다. 흡연시, 이들 궐련은 눈으로 보이는 부수적인 연기가 극소량만 발생하고 부수적인 냄새는 실질적으로 없다. 이러한 식으로 흡연하여 시험한 궐련은 각기 FTC 흡연 조건하에서 17모금을 흡입하고, 19.6㎎의 총 습윤 미립 물질(WTPM), 0.165㎎의 니코틴, 2.5㎎의 물, 6.7㎎의 글리세린 및 2.7㎎ 의 프로필렌글리콜을 낸다. 이 궐련은 FTC 흡연 조건하에서 흡연하는 동안 저절로 꺼지지 않는다.
[실시예 9]
알긴산염으로 응집시킨 탄산칼슘 입자를 다음과 같이 제조한다:
혼합기에 수돗물 약 750ml를 넣은 후 글리세린 약 20g을 넣는다. 혼합물을 천천히 교반하면서 실시예 1에 기재한 알긴산암모늄 약 10g을 서서히 첨가하여 알긴산염을 물에 분산시킨다. 생성된 혼합물을 1리터들이 단지로 옮기고 밀봉한 후 하룻밤동안 천천히 회전시켜 알긴산염을 수화시킨다.
수돗물 250g중 침전된 탄산칼슘(Pfizer Inc.에서 코드번호 2A로서 시판중임) 250g의 슬러리를 만든다. 이어 이 슬러리를 물/글리세린/알긴산염 혼합물에 첨가한다. 매끄러운 조직의 슬러리가 생성되도록 이 슬러리를 천천히 교반한다.
이 슬러리를 고밀도 폴리에틸렌 쉬트상에 약 0.04인치의 두께로 주조하고 공기 건조시켜 크기가 약 6인치×6인치인 건조 쉬트 조각을 제조한다. 생성된 건조 쉬트를 미세한 입자 크기가 되게 손으로 분쇄한 후 -50 US 메쉬까지 스크리닝한다.
연초-함유 끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
고전단 혼합기에 수돗물 약 225ml를 넣고 실시예 1에 기재한 알긴산암모늄 약 5g을 물 중으로 분산시킨다. 생성된 혼합물을 알긴산염이 수화될 때까지 주위온도에서 약 15분간 천천히 교반한다. 이어, 글리세린 약 20g을 혼합물에 첨가한 후 수돗물 약 25ml를 첨가한다. 분쇄하여 분말로 만든 연초 절단 충전재의 American blend 약 16.7g을 혼합물에 첨가한다. 이어, 수돗물 약 25ml를 혼합물에 첨가한다. 매끄러운 슬러리로 될 때까지 이 슬러리를 교반한다. 실시예 1에 기재된 하소된 응집 탄산칼슘 약 13.8g 및 알긴산암모늄으로 응집시킨 탄산칼슘 약 13.8g의 혼합물을 슬러리에 첨가한다. 매끄러운 조직의 슬러리가 될 때까지 이 슬러리를 교반한다. 생성된 슬러리를 고밀도 폴리에틸렌 쉬트상에 약 0.025인치 두께로 주조하고 공기 건조시킨다.
[실시예 10]
연초-함유 끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
믹서안에 들어있는 수돗물 약 225부에 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 5부를 첨가한다. 알긴산염/물 혼합물에 글리세린 약 20부를 첨가한다.
생성된 슬러리를 쉬트 형태로 주조하고 공기 건조시킨다. 생성된 주조 물질은 탄성을 지니며, 감촉이 다소 끈적끈적하다. 연초 절단 충전재의 American blend를 분쇄함으로써 제공되는 연초 분진 약 5부로 상기 물질을 표면처리한다.
[실시예 11]
끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
실시예 10에 기재된 바와 실질상 같은 방식으로 믹서안의 수돗물에다 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 13부를 첨가한다. 알긴산염/물 혼합물에 글리세린 약 51부와 침전 탄산칼슘 입자 약 16부를 첨가한다.
생성된 슬러리를 쉬트 형태로 주조하고 공기 건조시킨다. 이로써 만들어진 끽연 충전 재료를 실시예 10에 기재된 방식에 따라 연초 분진 약 20부로 표면처리해준다.
[실시예 12]
끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
실시예 10에 기재된 바와 실질상 같은 방식으로 믹서안의 수돗물에다 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 9부를 첨가한다. 알긴산염/물 혼합물에 글리세린 약 37부와 침전 탄산칼슘 입자 약 34부를 첨가한다.
생성된 슬러리를 쉬트 형태로 주조하고 공기 건조시킨다. 이로써 만들어진 끽연 충전 재료를 실시예 10에 기재된 방식에 따라 연초 분진 약 20부로 표면처리해준다.
[실시예 13]
끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
실시예 10에 기재된 바와 실질상 같은 방식으로 믹서안의 수돗물에다 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 6부를 첨가한다. 알긴산염/물 혼합물에 글리세린 약 26부와 침전 탄산칼슘 입자 약 48부를 첨가한다.
생성된 슬러리를 쉬트 형태로 주조하고 공기 건조시킨다. 이로써 만들어진 끽연 충전 재료를 실시예 10에 기재된 방식에 따라 연초 분진 약 20부로 표면처리해준다.
[실시예 14]
연초-함유 끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
믹서안의 수돗물에다 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 12부를 첨가한다. 알긴산염/물 혼합물에 글리세린 약 48부와 연초잎 분진 약 40부를 첨가한다.
생성된 슬러리를 쉬트 형태로 약 0.03인치의 두께로 주조하고 공기 건조시킨다.
[실시예 15]
연초-함유 끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
믹서안의 수돗물에다 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 12부를 첨가한다. 알긴산염/물 혼합물에 글리세린 약 24부, 프로필렌글리콜 약 24부 및 연초잎 분진 약 40부를 첨가한다.
생성된 슬러리를 쉬트 형태로 약 0.03인치의 두께로 주조하고 공기 건조시킨다.
[실시예 16]
연초-함유 끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
믹서안의 수돗물에다 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 10부를 첨가한다. 알긴산염/물 혼합물에 글리세린 약 38부, 연초잎 분진 약 32부 및 침전 탄산칼슘 입자 약 20부를 첨가한다.
생성된 슬러리를 쉬트 형태로 약 0.03인치의 두께로 주조하고 공기 건조시킨다.
[실시예 17]
연초-함유 끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
믹서안의 수돗물에다 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 7부를 첨가한다. 알긴산염/물 혼합물에 글리세린 약 29부, 연초잎 분진 약 24부 및 침전 탄산칼슘 입자 약 40부를 첨가한다.
생성된 슬러리를 쉬트 형태로 약 0.02인치의 두께로 주조하고 공기 건조시킨다.
[실시예 18]
A. 연초-함유 끽연 충전 재료의 제조
고전단 혼합기속에 수돗물 약 1000부와 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 13부를 집어넣고, 이 혼합물을 약 15분간 교반한다. 이후 글리세린 약 10부와 프로필렌글리콜 약 10부를 혼합물에 첨가한다. 생성된 혼합물에 오르토인산수소디암모늄 약 5부를 첨가한다. 이후 분쇄된 아마렐리노 연초잎 약 10부, 분쇄된 연도-처리 연초잎 약 7부 및 분무건조된 수성 버얼리 연초 추출물 약 15부를 첨가한다. 이후 Pfizer Corp.에서 코드번호 2A로 시판중인 침전 탄산칼슘 입자 약 20부와 실시예 1에 기재된 하소된 응집 탄산칼슘 약 10부를 첨가한다.
혼합물을 교반하여 매끄러운 슬러리를 만들고 폴리에틸렌 쉬트상에 약 0.04인치의 두께로 주조한 후 약 150℉(65.6℃)의 온도하에 강제공기 건조시킨다. 이로써 생성된 재구성 연초 쉬트를 인치당 약 25 조각의 가닥으로 절단한다. 이 가닥들을 약 24℃ 및 약 40% 상대 습도하에 철야로 컨디셔닝한다.
B. 궐련의 제조
제3도에 도시한 바와같은 궐련을 다음과 같이 제조한다:
각 궐련은 길이 및 원주가 각각 약 78㎜ 및 약 24.8㎜이고, 길이가 약 38㎜인 끽연 로드, 길이가 약 16㎜인 제1 필터 구획 및 길이가 약 24㎜인 제2 필터 구획을 포함한다. 제1 및 제2 필터 구획이 필터 부재를 이룬다. 기공이 없는 끝마무리 종이를 사용하여 각 필터 구획을 각 끽연 로드에 부착시킨다. 각 궐련에서 끝마무리 종이는 필터 부재 및 필터 부재와 인첩한 약 4㎜ 길이의 끽연 로드 부위를 둘러싼다. 끝마무리 종이 및 입이 닿는 궐련의 최극단에서 약 24㎜가량 궐련을 둘러싸는 필터 부재의 풀러그 랩을 통해 흡입공을 뚫음으로써 공기 희석을 약 60%에 이르기까지 필터 부재를 통풍시킨다.
끽연 로드는 두 층의 포장재 사이에 포장된 끽연 충전 재료를 포함한다. 외부 포장재의 내면은 내부 포장재의 외면과 직접 접촉하며, 내부 포장재는 끽연 충전 재료를 둘러싼다.
미합중국 특허 4,807,809호(프라이어 일행)의 실시예 1에 기재되어 있는 필터 로드 제조 장치를 사용하여, Kimberly-Clark Corp.에서 상품명 P-144-BAC로 시판중인 묵지와 연초의 11.75인치 나비 웨브에 주름을 잡음으로서 제1 필터 구획을 만든다. 필터 구획용 플러그 랩은 종이 플러그 랩이다. 제1 필터 구획을 끽연 로드에 인접하여 위치시킨다.
제2 필터 구획은 트리아세틴에 의해 가소화되고 기공이 없는 종이 플러그 랩으로 둘러싸여진 셀룰로오스 아세테이트 조각(필라멘트당 8데니어/총 40,000데니어)이다. 제2 필터 구획은 입이 닿는 궐련의 최극단에서 제1 필터 구획에 인접하여 위치시킨다.
끽연 로드의 궐련 외부 포장지는 Kimberly-Clark Corp.에서 참조 번호 854로 시판중인 탄산칼슘/아마 종이이다.
끽연 로드의 내부 포장재는 Kimberly-Clark Corp.에서 P-2674-157로 시판중이다.
포장지내에 있는 끽연 재료가 타서 연기가 발생하도록 끽연 로드를 태움으로써 궐련을 사용한다. 흡연시, 이들 궐련은 눈으로 보이는 부수적인 연기가 극소량만 발생하고 부수적인 냄새는 실질적으로 없다. 이 궐련은 FTC 흡연 조건하에서 흡연하는 동안 저절로 꺼지지 않는다.
[실시예 19]
궐련 외부 포장지가 Kimberly-Clark Corp.에서 시판중인 P-2831-60-1이라는 것을 제외하고는 실시예 18에 기재된 바와같은 방식으로 궐련을 제조한다.
[실시예 20]
끽연 충전 재료를 다음과 같이 제조한다:
수돗물 약 225부에 Hercules Inc.에서 CMC 7HF로 시판중인 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스 약 2.8부를 혼합한다. 이 혼합물에 글리세린 약 25부와 프로필렌글리콜 약 25부를 첨가한다. 이후 실시예 1에 기재된 하소된 응집 탄산칼슘 약 47부를 혼합물에 첨가한다.
생성된 슬러리를 쉬트 형태로 주조하고 공기건조시킨다.
[실시예 21]
연초-함유 끽연 충전재료를 다음과 같이 제조한다:
주위 온도의 수돗물 약 400ml 속에 실시예 1에 기재된 알긴산암모늄 약 7.2g을 분산시키고, 혼합기를 사용하여 이 혼합물을 고속으로 교반한다. 생성된 혼합물에 글리세린 약 24.2g과 프로필렌글리콜 약 12.1g을 첨가하고, 이로써 만들어진 혼합물을 고전단 혼합기에 의하여 약 5분간 더 교반한다. 오르토인산수소디암모늄 약 2g을 약 20g의 물에 용해시키고 혼합물속에 집어넣는다. Pfizer Corp.에서 코드번호 2A로 시판중인 침전 탄산칼슘 약 10g을 수돗물 약 100ml에 분산시키고, 글리세린, 프로필렌글리콜 및 알긴산염으로 된 수성 슬러리에 집어넣은후, 생성된 혼합물을 매끄러운 슬러리가 생성될때까지 교반한다. 생성된 슬러리에, -35/+80 US 메쉬의 입자 크기로 분쇄한 부피 팽창된 연도-처리 및 버얼리 연초잎의 혼합물 약 36.4g을 첨가하고, 이 혼합물을 서서히 교반한다.
생성된 슬러리를 고밀도 폴리에틸렌 쉬트상에 약 0.04 인치의 두께로 주조하고 약 30분간 공기건조시킨다. 염화칼슘 1% 수용액을 주조 쉬트의 상면에 분무하여 건조 중량 기준으로 약 1%의 염화칼슘이 주조 쉬트에 적용되도록 한다. 이후 슬러리를 공기건조시켜 비교적 뻣뻣한 쉬트를 얻는다.
생성된 쉬트를 인치당 약 32개의 조각으로 절단하여 끽연 충전 재료를 제조한다.
Claims (15)
- 하기 성분을 포함하고 끽연 제품에서 사용되는 에어로솔 형성재료: (i) 연초재료, (ii) 하나 이상의 에어로솔 형성물질 40 중량% 이상, 및 (iii) 결합제3중량% 이상.
- 제1항에 있어서, 결합제가 알긴산 암모늄을 포함하는 에어로솔 형성제료.
- 제1항에 또는 제2항에 있어서, 에어로솔 형성물질이 폴리올을 포함하는 에어로솔 형성재료.
- 제3항에 있어서, 에어로솔 형성물질이 글리세린을 포함하는 에어로솔 형성재료.
- 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서, 연초재료에 대한 에어로솔 형성물질의 양이 중량기준으로 약 2:1 내지 1:2범위인 에어로솔 형성재료.
- 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서, 연초재료가 연초 추출물의 형태를 갖는 에어로솔 형성재료.
- 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서, 연초재료가 연초 줄기물질인 에어로솔 형성재료.
- 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서, 금속 이온 봉쇄제를 추가로 포함하는 에어로솔 형성재료.
- 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서, 에어로솔 형성재료가 캐스트 시트재료인 에어로솔 형성재료.
- 제9항에 있어서, 캐스트 시트재료가 절단된 충전재의 형태인 에어로솔 형성재료.
- 제9항에 있어서, 캐스트 시트재료가 미세하게 분리된 연초로 코팅된 에어로솔 형성재료.
- 하기 성분을 포함하는 궐련형 끽연 제품: (a) 제1항, 제2항 또는 제4항에 따른 에어로솔 형성재료를 포함하는 충전재료, 및 (b) 상기 충전재료를 둘러싸는 포장재.
- 제12항에 있어서, 충전재료가 연초재료와 에어로졸 형성물질의 합계량이 충전재료의 중량 기준으로 40% 이상인 연초재료와 에어로솔 형성물질을 포함하는 끽연제품.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 포장재가 약 5 CORESTA 단위 미만의 기공도를 갖는 종이인 끽연제품.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 충전재료를 둘러싸는 2층의 포장재를 갖는 끽연제품.
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