KR20180086413A

KR20180086413A - 균질화 담배 물질 생산 라인 및 균질화 담배 물질의 인라인 생산을 위한 방법

Info

Publication number: KR20180086413A
Application number: KR1020187011022A
Authority: KR
Inventors: 프란시스코 로사도
Original assignee: 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2018-07-31
Anticipated expiration: 2036-11-25
Also published as: EP3379951B1; CN108135248B; US10834956B2; PL3379951T3; RU2018121629A; JP6902027B2; WO2017089589A1; US20180332884A1; JP2018537083A; RU2714782C2; RU2018121629A3; KR102737225B1; EP3379951A1; BR112018007852B1; CN108135248A; BR112018007852A2

Abstract

본 발명은 균질화 담배 시트 생산 라인에 관한 것이며, 균질화 담배 시트 생산 라인은, 수용성 매체 내의 담배 분말 블렌드, 결합제, 및 에어로졸 형성제에 의해 형성되는 슬러리를 함유하도록 적용된 탱크(501); 균질화 담배 물질을 형성하기 위해 탱크로부터 슬러리를 수용하고 슬러리를 캐스팅하도록 적용된 캐스트 장치(600); 이송 방향을 따라 균질화 담배 물질을 이송하도록 적용되고, 상기 슬러리가 캐스팅된 이동 가능한 이송 지지대(606); 분할-균질화 담배 시트를 형성하기 위해 이송 방향을 따라 균질화 담배 물질을 슬리팅하도록 적용되고, 캐스트 장치의 하류에 위치한 슬리터(611); 및 슬리터로부터 분할-균질화 담배 시트를 수용하고 분할-균질화 담배 시트 중 적어도 하나를 보빈에 권취하도록 적용되는, 슬리터의 하류에 위치한 권취 스테이션(613)을 포함한다. 또한, 균질화 담배 시트의 인라인 생산을 위한 방법에 관한 것이다.

Description

균질화 담배 물질 생산 라인 및 균질화 담배 물질의 인라인 생산을 위한 방법

본 발명은 균질화 담배 물질의 인라인(inline) 생산을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들어 궐련 또는 "가열 비연소(heat-not-burn)" 유형의 담배 함유 제품과 같은 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화 담배 물질을 생산하기 위한 장치 및 공정에 관한 것이다.

오늘날, 담배 제품의 제조에서, 담배 잎 외에 균질화 담배 물질이 또한 사용된다. 이와 같은 균질화 담배 물질은 통상적으로 담배 줄기 또는 담배 가루 등과 같은 각초의 생산에 덜 적합한 담배 식물의 일부로부터 생산된다. 통상적으로, 담배 가루는 제조 시 담배 잎을 취급하는 동안 부산물로서 생성된다.

가장 보편적으로 사용되는 균질화 담배 물질의 형태는 재생 담배 시트(reconstituted tobacco sheet) 및 캐스트 리프(cast leaf)이다. 균질화 담배 재료 시트를 형성하는 공정은, 담배 가루와 결합제가 혼합되어 슬러리를 형성하는 단계를 일반적으로 포함한다. 그 다음, 슬러리는 담배 웨브(web)를 만드는데 사용된다. 예를 들어, 이동하는 금속 벨트 상으로 점성 슬러리를 캐스팅하여 소위 캐스트 리프를 제조한다. 대안적으로, 점도가 낮고 수분 함량이 높은 슬러리는 제지 제조와 유사한 공정에서 재생 담배를 만드는데 사용될 수 있다. 일단 제조되면, 균질화 담배 웨브는 궐련 및 다른 흡연 물품에 적합한 담배 각초를 생산하기 위해 전체 잎담배와 유사한 방식으로 절단될 수 있다. 종래의 궐련에 사용하기 위한 균질화 담배의 기능은 충진력, 흡인에 대한 저항, 담배 로드의 견고함, 및 연소 특징과 같은 담배의 특성에 실질적으로 한정된다. 이와 같은 균질화 담배는 통상적으로 맛에 영향을 미치지 않도록 설계된다. 이와 같은 균질화 담배의 제조 공정은 예를 들어, 유럽 특허 EP 0565360에 개시되어 있다.

"가열 비연소" 에어로졸 발생 물품에서, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성하지만 담배 물질의 연소를 방지하기 위해 비교적 낮은 온도로 가열된다. 또한, 균질화 담배 물질에 존재하는 담배는 통상적으로 단지 담배이거나, 이러한 "가열 비연소" 에어로졸 발생 물품의 균질화 담배 물질에 존재하는 대부분의 담배를 포함한다. 이는 이러한 "가열 비연소" 에어로졸 발생 물품에 의해 생성되는 에어로졸 조성물이 실질적으로 균질화 담배 물질에만 기초한다는 것을 의미한다. 따라서, 에어로졸의 맛을 제어하기 위해서는, 예를 들면, 균질화 담배 물질의 조성을 양호하게 제어하는 것이 중요하다. 따라서, 담배 가루의 정확한 조성을 알 수 없기 때문에, 에어로졸 발생 물품을 위한 균질화 담배 물질의 생산에 담배 가루 또는 다른 담배 생산 잔여물을 사용하는 것은 적합하지 않다.

이러한 균질화 담배 물질은 다소 "끈적"이고, 대개 상대적으로 낮은 인장 강도를 갖는다. 따라서, 잘못 취급되면 쉽게 찢어지거나 부서지고, 또는 특성이 변화될 수 있어서, 에어로졸 발생 물품에 사용될 때 획득되는 에어로졸의 맛과 특성이 결과적으로 변화된다는 사실로 인해, 생산 시 주의를 갖고 취급하는 것이 필요하다.

따라서, 이와 같이 가열된 에어로졸 발생 물품의 상이한 가열 특성 및 에어로졸 형성 요구에 적합한 "가열 비연소" 유형의 가열된 에어로졸 발생 물품에 사용되는 균질화 담배 물질의 생산을 위한 새로운 방법 및 장치가 필요하며, 이로부터 균질화 담배 물질이 적절하게 취급되어 최적의 에어로졸이 형성될 수 있다.

본 발명은 균질화 담배 시트 생산 라인에 관한 것이며, 균질화 담배 시트 생산 라인은, 수용성 매체 내의 담배 분말 블렌드, 결합제, 및 에어로졸 형성제에 의해 형성되는 슬러리를 함유하도록 적용된 탱크; 균질화 담배 물질을 형성하기 위해 탱크로부터 슬러리를 수용하고 슬러리를 캐스팅(cast)하도록 적용된 캐스트 장치; 이송 방향을 따라 균질화 담배 물질을 이송하도록 적용되고, 슬러리가 캐스팅된 이동 가능한 이송 지지대; 분할-균질화(portioned homogenized) 담배 시트를 형성하기 위해 이송 방향을 따라 균질화 담배 물질을 슬리팅(slit)하도록 적용되고, 캐스트 장치의 하류에 위치한 슬리터; 및 슬리터로부터 분할-균질화 담배 시트를 수용하고 분할-균질화 담배 시트 중 적어도 하나를 보빈에 권취(wind)하도록 적용되는, 슬리터의 하류에 위치한 권취 스테이션을 포함한다.

구체적인 구현예들은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시 목적으로 더욱 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 균질화 담배 물질용 슬러리를 제조하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 2는 도 1의 방법의 변형예의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 균질화 담배 물질의 제조 방법의 블록도를 도시한다.
도 4는 도 1, 도 2 또는 도 3의 방법의 단계들 중 하나의 확대도를 도시한다.
도 5는 도 1, 도 2 또는 도 3의 방법의 단계들 중 하나의 확대도를 도시한다.
도 6은 도 1 및 도 2의 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도를 도시한다.
도 7은 도 3의 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도를 도시한다.
도 8은 도 3의 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도를 도시한다.

캐스팅 후 그리고 권취 후에 균질화 담배 시트를 슬리팅함으로써, 캐스트 시트의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 "마스터 보빈"이 형성되는 것이 방지된다. 마스터 보빈은 균질화 담배 시트의 특성이 변화되지 않도록 특별한 수분 및 온도 조건에서 저장될 필요가 있다. 추가적으로, 마스터 보빈을 푸는 단계가 또한 필요하며, 이 과정에서 권취된 균질화 담배 시트가 쉽게 갈라지거나 파단될 수 있다. 본 발명의 마스터 보빈의 이러한 풀림 단계는 회피된다. 본 발명의 장치를 사용하여 획득된 작은 보빈은, 마스터 보빈을 푸는 것보다, 보다 쉽게 풀어지며 전체 공정의 속도는 증가된다. 또한, 작은 보빈의 저장에 요구되는 조건은 마스터 보빈을 저장하는 조건보다 덜 엄격해진다.

균질화 담배 물질은 슬러리를 얻기 위해 여러 성분을 물과 혼합함으로써 형성된다. 추가 단계에서, 균질화 물질의 연속 웨브는 슬러리를 지지대 상에 캐스팅함으로써 지지대 상에서 생성된다. 수득된 균질화 담배 물질은 비교적 높은 인장 강도 및 양호한 균질성을 갖는 것이 바람직하다.

용어 "균질화 담배 물질"은 본 명세서 전반에 걸쳐 담배 물질의 입자들의 응집에 의해 형성된 임의의 담배 물질을 포함하기 위해 사용된다. 본 발명에서 균질화 담배 물질의 시트 또는 웨브는 담배 잎몸(leaf lamina) 및 담배 잎자루(leaf stem) 중 하나 또는 양쪽 모두를 분쇄하거나 그렇지 않으면 분말화하여 얻어진 미립자 담배를 응집시켜서 형성된다.

또한, 균질화 담배 물질은 담배의 처리, 취급, 및 배송 동안에 형성된 담배 가루, 담배 미분, 및 다른 미립자 담배 부산물 중 하나 이상을 미량으로 포함할 수 있다.

균질화 담배 물질은, 담배 입자를 응집시키는 데 도움이 되도록, 하나 이상의 내인성 결합제, 하나 이상의 외인성 결합제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 균질화 담배 물질은, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 담배 및 비담배 섬유, 에어로졸 형성제, 습윤제, 가소제, 향미제, 충전제, 수성 및 비수성 용매, 및 이들의 조합을 포함하는 기타 첨가제를 포함할 수 있다.

본 발명에서, 슬러리는 적절히 배합된 상이한 담배 유형의 담배 잎몸 및 줄기로 형성된다. 용어 "담배 유형"은 서로 다른 다양한 종류의 담배 중 하나를 의미한다. 본 발명과 관련하여, 이들 상이한 담배 유형은 순한 담배(bright tobacco), 진한 담배(dark tobacco), 및 향끽미 담배(aromatic tobacco)의 세 가지 주요 그룹으로 구별된다. 이들 세 가지 그룹 간의 구별은 담배 제품에서 추가 처리되기 전에 담배가 겪는 건조 공정에 기초한다.

순한 담배는 일반적으로 크고 밝은 색의 잎을 가진 담배이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "순한 담배"는 열기 건조된(flue cured) 담배에 사용된다. 순한 담배의 예는 중국 열기 건조된(Chinese Flue-Cured), 열기 건조된 브라질(Flue-Cured Brazil), 버지니아 담배와 같은 미국 열기 건조된(US Flue-Cured), 인도 열기 건조된(Indian Flue-Cured), 탄자니아로부터 열기 건조된(Flue-Cured from Tanzania), 또는 기타 아프리카 열기 건조된(African Flue Cured) 것들이다. 순한 담배는 높은 설탕 대 질소 비율에 의해 특징화된다. 감각 관점에서, 순한 담배는 건조 후에 맵고 강렬한 감각과 연관되는 담배 유형이다. 본 발명에 따르면, 순한 담배는 잎의 건조 중량을 기준으로 약 2.5 퍼센트 내지 약 20 퍼센트의 환원당 함량과 잎의 건조 중량을 기준으로 약 0.12 퍼센트 미만의 총 암모니아 함량을 가진 담배이다. 환원당은, 예를 들어, 포도당 또는 과당을 포함한다. 총 암모니아는, 예를 들어, 암모니아 및 암모니아 염을 포함한다.

진한 담배는 일반적으로 크고 짙은 색의 잎을 가진 담배이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "진한 담배"는 공기 건조된(air cured) 담배에 사용된다. 또한, 진한 담배는 발효될 수 있다. 츄잉, 스너프, 시가, 및 파이프 블렌드 용으로 주로 사용되는 담배 또한 이와 같은 분류에 포함된다. 감각 관점에서, 진한 담배는 건조 후에 연기 냄새가 나고, 진한 시가 유형의 감각과 연관되는 담배 유형이다. 진한 담배는 낮은 설탕 대 질소 비율에 의해 특징화된다. 진한 담배의 예는, 벌리 말라위(Burley Malawi) 또는 다른 아프리카 벌리(African Burley), 진하게 건조된 브라질 갈파오(Dark Cured Brazil Galpao), 태양 건조된 또는 공기 건조된 인도네시아 카투리(Sun Cured or Air Cured Indonesia Kasturi)이다. 본 발명에 따르면, 진한 담배는 잎의 건조 중량을 기준으로 약 5 퍼센트 미만의 환원당 함량과 잎의 건조 중량을 기준으로 최대 약 0.5 퍼센트의 총 암모니아 함량을 가진 담배이다.

향끽미 담배는 보통 작고 밝은 색의 잎을 가진 담배이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "향끽미 담배"는 방향족 함량이 높은, 예를 들어, 정유의 함량이 높은 기타 담배에 사용된다. 감각 관점에서, 향끽미 담배는 건조 후에, 매운 느낌과 향기로운 감각과 연관되는 담배 유형이다. 향끽미 담배의 예는 그리스 오리엔탈(Greek Oriental), 오리엔탈 터키(Oriental Turkey), 세미-오리엔탈 담배(semi-oriental tobacco)뿐만 아니라, 페리크(Perique), 루스티카(Rustica), 미국 벌리(US Burley) 또는 메릴랜드(Meriland)와 같은 열기 건조된, 미국 벌리이다.

또한, 블렌드는 소위 필러 담배를 포함할 수 있다. 필러 담배는 특정 담배 유형이 아니지만, 블렌드에 사용된 다른 담배 유형을 보완하기 위해 주로 사용되며 최종 제품에 특정한 특징의 향기 방향을 유도하지 않는 담배 유형을 포함한다. 필러 담배의 예는 다른 담배 유형의 줄기, 주맥 또는 잎자루이다. 구체적인 예는 열기 건조 처리된 Flue Cured Brazil 하부 잎자루일 수 있다.

각각의 담배 유형 내에서, 담배 잎은, 예를 들어 원산지, 식물에서의 위치, 색상, 표면 질감, 크기 및 형상과 관련하여 추가로 등급이 나뉜다. 담배 잎의 이들 및 다른 특징은 담배 블렌드를 형성하기 위해 사용된다. 담배의 블렌드는, 담배 블렌드가 응집된 특정한 특징을 갖도록, 동일하거나 상이한 유형에 속하는 담배의 혼합물이다. 이와 같은 특성은, 예를 들어 가열되거나 연소될 때의 고유한 맛 또는 특정 에어로졸 조성일 수 있다. 블렌드는, 서로에 대해 주어진 비율로, 특정 담배 유형과 등급을 포함하고 있다.

균질화 담배 물질을 실현하는데 사용되고 캐스트 웨브의 인장 강도 및 균질성에 영향을 미치는 슬러리의 중요한 파라미터는 특히, 슬러리의 캐스팅 시간에 균질화 담배 물질의 연속 웨브를 형성하기 위한 점도이다. 더욱이, 또한 슬러리의 밀도는 특히 캐스팅 이전에, 캐스트 웨브의 최종 품질을 결정하는 데 중요하다. 적절한 슬러리 밀도, 점도 및 균질성은 결함의 수를 최소화하고 캐스트 웨브의 인장 강도를 최대화한다.

슬러리는, 담배 분말 블렌드 이외에, 강화제로서 작용하는 담배 물질 웨브의 인장 강도를 증가시키기 위해, 셀룰로오스 섬유를 함유한 셀룰로오스 펄프를 포함한다. 균질화 시트의 인장 특성을 향상시키고 에어로졸의 형성을 촉진하기 위해, 결합제 및 에어로졸 형성제가 바람직하게 또한 추가된다. 또한, 균질화 담배 물질의 웨브를 캐스팅하는 데 최적인 소정의 점도 및 수분에 도달하기 위해, 슬러리에 물이 추가될 수 있다. 슬러리는 슬러리를 가능한 한 균질하게 만들기 위해 혼합된다.

그 다음, 슬러리는 소정 양의 슬러리가 바람직하게 유지되는, 예를 들어 캐스팅 박스를 포함하는 캐스트 장치에 수집되며, 예를 들어 이 캐스팅 박스 내에 미리 결정된 레벨의 슬러리가 세팅된다. 바람직하게, 슬러리는 캐스팅 박스에 연속적으로 공급되는 한편, 슬러리는 균질화 담배 물질의 연속 웨브를 형성하기 위해 이동 가능한 지지대 상으로 캐스팅된다.

본 발명에 따르면, 슬러리는 이동하는 이송 지지대의 폭에 걸쳐 캐스트 장치에 의해 캐스팅된다. 예를 들면, 캐스팅은 캐스팅 블레이드에 의해 이루어질 수 있다. 이송 지지대는 캐스팅 박스로부터 슬러리를 제거하기 위해 길이 또는 이송 방향을 따라 이동한다. 지지대는 예를 들어, 스테인리스 스틸 이동 가능한 벨트를 포함할 수 있다. 캐스트 장치는 이동 가능한 지지대 상에 실질적으로 균일한 두께를 갖는 슬러리의 캐스트 웨브를 형성하도록 설계되고 이해된다.

캐스트 균질화 담배 시트는 폭을 가지며, 그 폭은 이동 가능한 지지대의 이송 방향에 실질적으로 수직한 치수로 정의되며, 이는 반대되는 두 개의 요구 사항의 절충에 의해 결정된다. 바람직하게, 시트의 수분은 한정된 결함수를 갖는 최종 제품을 얻기 위해 실질적으로 균일하게 유지되고 조절될 필요가 있으며, 또한 가능한 한 높은 생산율을 획득할 필요가 있다. 생산율를 증가하기 위해 시트의 폭이 증가되는 것이 요구되지만, 적절한 수분 조절으로 시트 두께에 대해 선택된 값이 감소될 것이며, 이는 상대적으로 "작은 두께"가 특히 건조 단계 중 수분 레벨에서의 적절한 균일성을 허용하기 때문이다. 따라서, 시트의 폭은 수분의 적절한 조절이 허용되는 만큼 넓어진다.

바람직하게, 캐스트 균질화 담배 시트의 폭은 캐스팅에서 약 1.930 미터이다.

캐스팅 후, 형성된 균질화 담배 시트 또는 웨브는 캐스트 장치 하류에 위치한 슬리터에 바로 공급된다. 슬리터는 캐스트 담배 웨브를 이송 방향을 따라 여러 부분으로 나누도록 적용된다. 따라서, 슬리터 하류에서, 담배 웨브는 담배 웨브의 평행한 섹션에서 길이 방향으로 나뉘어진다. 슬리터 하류에서의 결과물은 복수의 분할-담배 시트이며, 각각은 캐스트 담배 시트의 초기 폭보다 작은 두께를 갖는다.

본 논의에서, "하류" 및 "상류"는 이동 지지대 상의 담배 웨브의 이송 방향을 지칭한다. 따라서, 지지대 상에서 이동 중, 담배 웨브가 제1 물체에 도달하고 이 후 제 2 물체에 도달한다면, 제1 물체는 제2 물체의 "하류"에 있게 된다.

복수의 분할-담배 시트의 폭의 합은 캐스트 담배 시트의 초기 두께와 동일하다. 슬리터에 의해 슬리팅된 분할-담배 시트의 폭들은 실질적으로 서로 동일한데, 즉 캐스트 담배 시트가 실질적으로 동일하게 분할된 시트로 나뉘어지고, 또는 서로 다른 분할-담배 시트들의 폭들이 서로 다를 수 있다. 폭의 값은 분할-담배 시트의 최종 용도에 따라 선택되는데, 즉, 바람직하게 이들은 분할-담배 시트의 일부가 사용되는 에어로졸 발생 물품의 특성에 의존한다.

바람직하게, 분할-담배 시트의 폭은 약 0.05 미터 내지 약 0.5 미터에 포함된다.

슬리터의 하류에, 권취 스테이션이 위치한다. 권취 스테이션은, 적어도 하나의 분할-담배 시트를 보빈에 권취하기 위해 이를 수용한다. 분할-담배 시트의 폭이 또한 상대적으로 “작다”는 사실에 의해, 보빈의 크기는 상대적으로 작다.

본 발명에 따르면, 캐스트 균질화 담배 시트와 동일한 폭을 갖는 "마스터 보빈"의 형성은 존재하지 않는다. 캐스트 담배 시트는 캐스팅에서의 시트보다 작은 두께를 갖는 보다 작은 시트로 절단되어, 추가로 절단되기 전에 특별한 저장 조건이 요구되는 마스터 보빈을 형성하는 단계는 회피가 허용된다. 캐스트 장치 하류의 슬리터 및 권취 스테이션의 존재에 의해, "작은" 보빈이 형성되는데, 즉, 작은 폭을 갖는 보빈이 형성되어, 보다 쉽게 가공되고 취급될 수 있다.

또한, 캐스트 균질화 담배 시트는, 그 조성에 의해, 다소 끈적이며 상대적으로 낮은 인장 강도를 갖는다. "마스터 보빈"에 권취된 캐스트 시트보다는 좁아진 시트, 예컨대 분할-담배 시트를 권취하는 예에 대해, 상대적으로 작은 폭을 갖는 보빈을 형성하는 것이 후속되는 풀림(unwinding) 공정을 보다 쉽게 만들게 되는데, 이는 좁아진 시트가 덜 깨지고 덜 파단되며, 풀림 중 찢김이 덜 발생되기 때문이다. 좁아진 캐스트 시트의 구현이 전체 공정의 속도를 감소시키기 때문에 적용 불가능할 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 균질화 담배 시트 생산 라인은, 캐스트 장치의 하류 및 상기 슬리터의 상류에 위치하고 균질화 시트를 건조하도록 적용된, 건조 스테이션을 포함한다. 균질화 담배 물질의 웨브는 이동 지지대의 지지면 상에 상술한 담배 분말의 블렌드를 포함하여 제조된 슬러리를 캐스팅하도록 적용된 캐스트 장비에 의해 형성된다. 바람직하게, 캐스트 담배 웨브는 이후 건조 스테이션에서 건조되어 균질화 담배 물질의 시트를 형성한다. 바람직하게, 캐스팅 시 상기 캐스트 담배 웨브의 수분은 균질화 담배 시트의 총 중량의 약 60 중량 퍼센트 내지 약 80 중량 퍼센트이다. 바람직하게, 권취 스테이션에서 상기 캐스트 담배 웨브의 수분은 담배 물질 웨브의 총 중량의 약 7 퍼센트 내지 약 15 퍼센트이다. 바람직하게, 권취 시 상기 균질화 담배 웨브의 수분은 균질화 담배 웨브의 총 중량의 약 8 퍼센트 내지 약 12 퍼센트이다. 캐스팅 시의 수분과 권취 시의 수분의 차는 바람직하게 건조 스테이션에서 제거된 대부분의 양이다.

바람직하게, 건조 후 및 슬리팅 전의 캐스트 시트의 두께는 약 1.8 미터이다.

바람직하게, 상기 슬리터는 상기 건조 스테이션 바로 하류에 위치한다. 건조 스테이션 이후, 캐스트 균질화 담배 시트는 잔류된 수분의 양에 의해 알맞은 밀도 또는 농도(consistency)를 가지며 평행한 시트로 적절히 절단된다. 생산 라인의 서로 다른 위치에서 존재할 수 있는 서로 다른 수분 함량이 시트를 절단하는 데 어려움을 야기할 수 있고, 이는 절단이 수행되는 모서리가 파단될 수 있다.

바람직하게, 권취 스테이션은 슬리터의 바로 하류에 위치한다. 따라서 분할-담배 시트는 절단되는 대로 보빈에 권취된다. 이후 보빈은 더 가공되거나 저장될 수 있다.

바람직하게, 이동 가능한 이송 지지대는 균질화 담배 시트를 캐스트 장치로부터 슬리터로 이송하는 단일의 연속 이동 지지대를 포함한다. 캐스트 장치 하류의 균질화 담배 시트는, 캐스트 장치로부터 바람직하게는 또한 건조 스테이션을 거쳐 슬리터에 도달할 때까지, 지지대 상에 남게된다. 단일 이동 지지대가 사용되는 경우, 지지대로부터 시트를 닥터링(doctoring)하는 것이 필요하지 않다. 언급된 바와 같이, 균질화 담배 시트는 상대적으로 쉽게 깨지고 파단되며; 시트의 닥터링은 시트의 찢김 또는 파단의 원인이 될 수 있다. 지지대로부터 시트를 제거하는 것이 회피된다면 시트의 파단 가능성이 제한될 것이다.

바람직하게, 권취 스테이션은: 보빈의 크기 또는 보빈에 권취된 분할-균질화 담배 시트의 양을 검출하고, 크기 또는 양이 주어진 임계치를 초과하는 경우 신호를 전송하도록 적용되는 센서; 및 상기 보빈이 상기 센서 신호에 응답하여 교체될 수 있도록, 상기 보빈의 분할-균질화 담배 시트를 횡방향으로 자동 절단하기 위한 권취 보빈 절단 요소를 포함한다. 분할-균질화 담배 시트가 권취된 보빈은 바람직하게 미리 정해진 직경을 갖거나, 바람직하게 초과되지 않아야 할 최대 직경을 가질 것이다. 대안적으로, 보빈은 분할-균질화 담배 시트의 중량에 상관되는 최대 중량을 갖는다. 최대 직경 또는 최대 중량은 보빈의 적절한 취급을 위해 선택되고, 중량 또는 직경을 제한하는 선택은 보빈을 풀어주는 가능한 추가 단계의 복잡성에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 최대 직경 또는 최대 중량에 도달하면, 새로운 보빈이 권취 스테이션의 보빈 홀더에 놓여지며, 최대 중량 또는 직경을 갖는 보빈은 제거되고, 분할-균질화 담배 시트를 지지대의 이송 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 절단한다. 절단은 바람직하게 권취 스테이션에 포함된 절단 요소에 의해 수행된다. 바람직하게, 절단은 조작자의 간섭없이 자동으로 이루어진다.

바람직하게, 슬리터는 균질화 담배 시트를 적어도 삼분할-균질화 담배 시트로 슬리팅하도록 적용된다.

바람직하게, 슬리터는, 적어도 삼분할-균질화 담배 시트를 형성하기 위해, 적어도 두 개의 블레이드를 포함한다. 캐스트 시트는, 상대적으로 높은 생산 속도를 달성하기 위해, 바람직하게 2 미터 내지 약 1.5 미터를 포함하는 폭을 갖는다. 적절한 취급을 위해 약 0.05 미터 내지 약 0.5 미터를 포함하는 권취 시트의 폭을 갖는 보빈을 형성하는 것이 바람직하며, 따라서 슬리터에 의해 적어도 삼분할-균질화 담배 시트가 형성되는 것이 바람직하다.

바람직하게, 슬리터는, 3개 내지 11개의 분할-균질화 담배 시트를 형성하기 위해, 2개 내지 10개의 블레이드를 포함한다. 바람직하게, 각각의 분할-담배 시트의 폭은 약 0.05 미터 내지 약 0.5 미터에 포함된다.

바람직하게, 생산 라인은, 슬리터의 하류에 위치하여 적어도 삼분할-균질화 담배 시트를 권취 스테이션으로 이송하는, 적어도 세 개의 이동 가능한 지지대를 더 포함한다.

바람직하게, 권취 스테이션은, 분할-균질화 담배 시트와 동일한 개수를 갖는, 다수의 권취 유닛을 포함한다. 바람직하게, 권취 스테이션은 적어도 세 개의 권취 유닛을 포함하며, 보다 구체적으로, 3개 내지 11개의 권취 유닛을 포함한다.

유리하게, 권취 스테이션은, 균질화 담배 시트가 슬리터에 의해 절단된 분할-균질화 담배 시트와 동일한 개수를 갖는, 다수의 보빈 홀더를 포함한다. 슬리터의 하류에, 바람직하게 모든 분할-담배 시트가 서로 다른 보빈에 권취된다. 생산 속도는 증가된다.

본 발명은 또한 균질화 담배 물질의 인라인 생산을 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은: 수용성 매체 내에 담배 분말 블렌드, 결합제, 및 에어로졸 형성제를 포함하는 슬러리를 제조하는 단계; 이송 방향을 따라 이동 가능한 지지대에 슬러리를 캐스팅하여 균질화 담배 시트를 형성하는 단계; 분할-균질화 담배 시트를 형성하기 위해 상기 균질화 담배 시트가 상기 이송 방향을 따라 이동되는 동안, 상기 이송 방향을 따라 상기 균질화 담배 시트를 슬리팅하는 단계; 및 적어도 하나의 분할-균질화 담배 시트를 보빈에 권취하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 방법은 균질화 담배 시트를 적어도 삼분할-균질화 담배 시트로 슬리팅하는 것을 포함한다. 보다 바람직하게, 방법은 균질화 담배 시트를 적어도 삼분할 내지 십일분할-균질화 담배 시트로 슬리팅하는 것을 포함한다.

바람직하게, 방법은 적어도 삼분할-담배 시트 모두를 권취하는 것을 포함한다. 보다 바람직하게, 방법은 적어도 삼분할-담배 시트 모두를 병렬로 권취하는 것을 포함한다.

바람직하게, 방법은 적어도 삼분할-담배 시트를 병렬로 이송시키는 것을 포함한다. 보다 바람직하게, 방법은 적어도 삼분할-담배 시트를 각각 권취 스테이션의 권취 유닛에 이송시키는 것을 포함한다. 바람직하게, 권취는 권취 스테이션에서 이루어진다.

용어 “인라인”은 제조 공정의 연결된 시퀀스를 지칭한다. 본 발명의 방법의 단계는 차례로 또는 동시에 연속적인 방식으로 수행된다. 하나의 단계와 다른 단계 사이에 공정 간섭은 존재하지 않는다.

본 방법의 이점은 이미 위에서 서술되었으며, 즉, 균질화 물질의 캐스트 시트와 동일한 폭을 갖는 “마스터 보빈” 대신, 분할-균질화 담배 시트의 “작은” 보빈의 인라인 생산으로, 균질화 담배 시트의 찢김과 파단의 위험을 최소화하는 작은 보빈의 보다 나은 취급이 허용된다.

바람직하게, 방법은 각각의 분할-균질화 담배 시트를 보빈에 권취하는 것을 더 포함한다.

유리하게, 방법은 분할-균질화 담배 시트를 건조시키는 것을 더 포함한다.

바람직하게, 방법은: 보빈에 권취된 분할-균질화 담배 시트의 양과 보빈의 크기를 확인하는 단계; 및 상기 양 또는 상기 크기가 주어진 임계치를 넘을 경우, 보빈을 자동으로 교체하는 단계를 포함한다.

유리하게, 슬러리를 제조하는 단계는: 셀룰로오스 섬유와 물로부터 셀룰로오스 펄프를 형성하는 단계; 담배 분말 블렌드를 제공하는 단계; 및 셀룰로오스 펄프, 담배 분말 블렌드, 결합제 및 에어로졸 형성제를 조합하여 상기 슬러리를 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 결합제 및 에어로졸 형성제는 현탁액을 형성하도록 예비 혼합된 다음, 셀룰로오스 펄프 및 담배 분말 블렌드와 혼합된다. 균질화 담배 물질은, 몇 가지 성분을 물과 혼합하여 슬러리를 얻은 다음, 예컨대, 슬러리를 캐스팅하여 지지대 상에 균질화 물질의 연속 웨브를 생성함으로써 형성된다. 균질화 담배 물질의 결과물은 비교적 높은 인장 강도 및 양호한 균질성을 갖는 것이 바람직하다.

감소된 인장 강도는 에어로졸 발생 물품의 제조에서 균질화 담배 웨브의 후속 취급에 곤란을 초래할 수 있으며, 예컨대, 기계 정지를 야기할 수 있다. 또한, 불균일한 담배 웨브는 동일한 균질화 담배 웨브로부터 제조된 에어로졸 발생 물품들 간에 에어로졸 전달에 있어서 의도하지 않은 차이를 유발할 수 있다.

또한, 균질화 담배 물질을 실현하기 위해 사용되는 슬러리의 다른 중요한 파라미터는 특히 연속적인 담배 웨브를 캐스팅하거나 다른 방식으로 형성할 때의 점도이다. 점도는 균질화 담배 웨브의 인장 강도 및 그 균일성에 영향을 미친다. 특히 슬러리를 캐스팅하여 균질화 담배 웨브를 형성하는 단계 전의 슬러리 밀도는 웨브 자체의 최종 품질을 결정하는데 중요하다. 적절한 슬러리 밀도 및 균질성은 결함의 수를 최소화하고 웨브의 인장 강도를 최대화한다.

슬러리는 균질화 담배 웨브를 제조하기 위한 다수의 성분을 포함한다. 이들 구성 요소는 균질화 담배 물질 특성에 영향을 미친다. 제1 성분은 바람직하게 슬러리 내에 존재하는 담배의 대부분을 함유하는 담배 분말 블렌드이다. 담배 분말 블렌드는 균질화 담배 물질 내의 담배 대부분의 공급원이므로, 에어로졸에 풍미를 제공한다. 강화제로서 작용하는 담배 물질 웨브의 인장 강도를 증가시키기 위해, 셀룰로오스 섬유를 함유한 셀룰로오스 펄프가 첨가된다. 균질화 시트의 인장 특성을 향상시키고 에어로졸의 형성을 촉진하기 위해, 결합제 및 에어로졸 형성제가 또한 첨가된다. 또한, 균질화 담배 물질의 웨브를 캐스팅하는데 최적인 소정의 점도 및 습도에 도달하기 위해, 슬러리에 물이 첨가된다.

그러나, 결합제는 물과 접촉할 때 겔화될 수 있고, 겔 가교 결합은 슬러리 내에서 결합제의 보다 균일한 분산을 방지하여, 필요한 슬러리 균질성 및 점도의 달성을 방지한다.

본 발명에 따르면, 결합제와 에어로졸 형성제 간의 예비 혼합이 수행됨으로써, 물과 결합제 간의 접촉 및 그에 따른 겔 형성이 가능한 한 지연된다. 결합제와 에어로졸 형성제 간에 형성된 현탁액은 결합제와 에어로졸 형성제로 형성된 현탁액이 물과 결합될 때 겔의 형성을 지연시킨다. 이론에 얽매이지 않고, 에어로졸 형성제 분자는 수소 결합의 형성을 지연시킨다. 즉, 에어로졸 형성제는 물과 결합제 분자 사이에 위치시킴으로써 결합제와 물의 가교 결합을 적어도 부분적으로 억제한다.

셀룰로오스 펄프는 물과 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 담배 자체는 자연적으로 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 펄프의 셀룰로오스 섬유는 담배 블렌드에 함유된 셀룰로오스 섬유에 추가하여 슬러리에 첨가되고, 이하에서는 "첨가된" 셀룰로오스 섬유라고 지칭된다. 균질화 담배 물질용 슬러리에 포함되는 셀룰로오스 섬유는 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 이에 한정되는 것은 아니지만, 연질목 섬유, 경질목 섬유, 황마(jute) 섬유, 아마 섬유, 담배 섬유 및 이들의 조합을 포함한다. 펄프화 이외에, 첨가된 셀룰로오스 섬유는 정제, 기계적 펄프화, 화학적 펄프화, 표백, 황산염 펄프화 및 이들의 조합과 같은 적합한 공정을 거칠 수 있다.

섬유 입자는 담배 줄기 물질, 잎자루 또는 다른 담배 식물 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 목재 섬유와 같은 셀룰로오스계 섬유는 낮은 리그닌 함량을 포함한다. 섬유 입자는 충분한 인장 강도를 생성하고자 하는 욕구에 기초하여 선택될 수 있다. 대안적으로, 식물 섬유와 같은 섬유가 상기 섬유와 함께, 또는 대안적으로, 대마 및 대나무를 포함하여, 사용될 수 있다.

본원에 기술된 임의의 고무진(gum) 또는 펙틴과 같은 결합제의 첨가는 담배 분말이 균질화 담배 웨브 전체에 실질적으로 분산된 상태로 유지될 수 있도록 한다. 검에 대한 기술적인 검토를 위해서, IRL Press (G.O. Phillip 외. eds. 1988); Whistler, Industrial Gums: Polysaccharides And Their Derivatives, Academic Press (2d ed. 1973); 및 Lawrence, Natural Gums For Edible Purposes, Noyes Data Corp. (1976)를 참조한다.

임의의 결합제가 사용될 수 있지만, 바람직한 결합제는 과일, 감귤 또는 담배 펙틴과 같은 천연 펙틴; 히드록시에틸 구아 및 히드록시프로필 구아와 같은 구아 검; 히드록시에틸 및 히드록시프로필 로커스트 콩 검과 같은 로커스트 콩 검; 알지네이트; 개질되거나 유도된 전분과 같은 전분; 메틸, 에틸, 에틸히드록시메틸 및 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스; 타마린드 검; 덱스트란; 풀론; 곤약 가루; 크산탄 검 등이다. 본 발명에 사용하기에 특히 바람직한 결합제는 구아이다.

균질화 담배 물질 제조용 슬러리는 전술한 목록에 추가하여 다른 성분 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 예컨대, 슬러리는 담배 섬유, 가소제, 향료, 필러, 수성 및 비수성 용매, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 균질화 담배 물질 제조용 슬러리의 제조 방법은 예컨대 구아와 글리세롤과 같은 에어로졸 형성제와 결합제를 예비 혼합하여 이 둘이 적어도 부분적으로 현탁액을 형성하도록 하는 단계를 포함한다. 현탁액은 용질과 같은 입자가 도입된 후 언젠가 용매와 같은 상에서 침강하는 이질적인 혼합물이다.

에어로졸 형성제와 결합제 간의 현탁은 물의 부재하에서 수행된다. 본 명세서에서, "물의 부재"는 에어로졸 형성제에서 결합제의 현탁액의 물 함량이 현탁액의 총 중량의 약 1 퍼센트보다 작다는 것으로 이해된다.

에어로졸 형성제에서 결합제의 예비 혼합 단계와 현탁 후에, 본 발명의 방법에 따른 슬러리가 형성된다.

슬러리는 전술한 모든 요소, 즉, 에어로졸 형성제 내의 결합제 현탁액, 펄프 및 담배 분말 블렌드를 함께 조합하여 형성된다. 슬러리 형성에서, 결합제는 펄프가 물을 함유하기 때문에 물과 접촉하게 된다. 물과 접촉하면, 약간의 겔이 형성되고 슬러리의 점도가 지속적으로 변하는 숙성 공정이 시작된다. 그러나, 현탁액 내의 결합제는 에어로졸 형성제와 현탁액 내에서 예비 혼합되지 않은 것보다 겔을 형성하는데 더 많은 시간이 걸린다. 따라서, 균질화 담배 웨브를 형성하기 전에, 예컨대 캐스팅 단계에 의해 슬러리를 혼합하여 가능한 한 균일하고 균질하게 하기 위한 시간이 더 많이 존재한다.

바람직하게, 슬러리를 제조하는 단계는, 펄프를 형성하도록 셀룰로오스 섬유를 펄프화하고 정제하는 단계 및 하나 이상의 담배 유형들의 담배의 블렌드를 분쇄하는 단계를 포함한다. 추가 단계에서, 슬러리는 상이한 담배 유형들의 담배 블렌드 분말을 상기 펄프 및 결합제와 혼합시킴으로써 형성된다. 추가 단계는 슬러리의 균질화하는 것 그리고 슬러리로부터 균질화 담배 물질을 형성하는 것을 포함한다. 본 발명에 따르면, 펄프화 및 정제 단계는 약 0.2 밀리미터 내지 약 4 밀리미터의 섬유 평균 크기를 갖는 셀룰로오스를 산출한다. 분쇄 단계는 약 0.03 밀리미터 내지 약 0.12 밀리미터의 평균 크기를 갖는 담배 분말 블렌드를 산출한다. 결합제는 균질화 담배 시트의 총 건조 중량을 기준으로 약 1 퍼센트 내지 약 5 퍼센트의 양으로 슬러리 내에 첨가된다.

균질화 담배 물질 내에 존재하는 담배가 에어로졸-발생 물품 내에 존재하는 실질적으로 오직 담배이거나 대부분의 담배를 차지할 때, 에어로졸의 특성, 예를 들어서, 그의 맛, 향기 또는 화학적 특성에 대한 영향은 상기 균질화 담배 물질로부터 주로 생성된다. 담배의 사용을 최적화하도록 균질화 담배 물질 내에 존재하는 담배로부터의 물질의 방출이 단순화되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 담배 분말은 총 담배 분말의 적어도 일부가 담배 셀 구조와 동일한 크기 또는 이보다 작은 크기를 갖는다. 약 0.05 밀리미터까지의 미세 분쇄 담배가 유리하게는 담배 셀 구조를 개방하며 이로써 담배 자체로부터의 담배 물질의 에어로졸화가 개선된다고 사료된다. 약 0.03 밀리미터 내지 약 0.12 밀리미터의 평균 분말 크기를 갖는 담배 분말을 제공함으로써 에어로졸화가 개선될 수 있는 재료의 예는 펙틴, 니코틴, 정유(essential oil) 및 다른 향미제다. 이하에서, 용어 "담배 분말"은 약 0.03 밀리미터 내지 약 0.12 밀리미터의 평균 크기를 갖는 담배를 지시하기 위해 본 명세서에서 사용된다.

약 0.03 밀리미터 내지 약 0.12 밀리미터의 담배 분말의 동일한 평균 크기는 또한 슬러리의 균질도를 개선할 수 있다. 너무 큰 담배 입자들, 즉 약 0.15 밀리미터보다 큰 담배 입자들은 슬러리로부터 형성된 균질화 담배 웨브 내에 결합 및 취약 영역의 원인이 될 수 있다. 균질화 담배 웨브에 있어서의 결함은 그 균질화 담배 웨브의 인장 강도를 감소시킬 수 있다. 감소된 인장 강도는 에어로졸 발생 물품의 제조에서 균질화 담배 웨브의 후속 취급에 곤란을 초래할 수 있으며, 예컨대, 기계 정지를 야기할 수 있다. 또한, 불균일한 담배 웨브는 동일한 균질화 담배 웨브로부터 제조된 에어로졸 발생 물품들 간에 에어로졸 전달에 있어서 의도하지 않은 차이를 유발할 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 물품을 위한 허용 가능한 균질화 담배 물질을 획득하기 위해서는, 슬러리를 형성하는 출발 담배 물질로서 상대적으로 작은 평균 입자 크기가 바람직하다. 너무 작은 담배 입자는 그들의 크기 감소를 위한 공정에서 어떠한 이점도 제공하지 않으면서 이러한 공정에서 요구되는 에너지 소모량을 증가시킨다.

감소된 담배 분말 평균 크기는 또한 담배 슬러리의 점도를 감소시키는데 효과가 있어서 유리하며, 이로써 보다 양호한 균질성을 가능하게 한다. 그러나, 약 0.03 밀리미터 내지 약 0.12 밀리미터의 크기에서, 담배 분말 내의 담배 셀룰로오스 섬유는 실질적으로 파괴된다. 따라서, 담배 분말 내의 담배 셀룰로오스 섬유는 결과적인 균질화 담배 웨브의 인장 강도에 단지 매우 작게 기여할 수 있다. 통상적으로, 이는 결합제를 추가하여서 보상된다. 그럼에도, 슬러리 및 이로써 균질화 담배 물질 내에 존재하는 결합제의 양에 대해서는 실제적 한계치가 존재한다. 이는 결합제가 물과 접촉하게 될 때에 결합제가 겔로 되는 경향성 때문이다. 겔화는 슬러리의 점도에 강한 영향을 주는데, 이러한 점도는 예를 들어, 캐스팅과 같은 후속 웨브 제조 공정에 대한 슬러리의 중요한 파라미터이다. 따라서, 균질화 담배 물질 내에서 상대적으로 낮은 양의 결합제를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 하나 이상의 담배 유형들의 블렌드에 첨가되는 결합제의 양은 슬러리의 건조 중량의 약 1 퍼센트 내지 약 5 퍼센트이다. 슬러리 내에 사용되는 결합제는 본 명세서에서 기술되는 고무진 또는 펙틴 중 임의의 것일 수 있다. 결합제는 담배 분말이 균질화 담배 웨브 전반에 걸쳐서 실질적으로 분산되게 유지되는 것을 보장할 수 있다. 검에 대한 기술적인 검토를 위해서, IRL Press (G.O. Phillip 외. eds. 1988); Whistler, Industrial Gums: Polysaccharides And Their Derivatives, Academic Press (2d ed. 1973); 및 Lawrence, Natural Gums For Edible Purposes, Noyes Data Corp. (1976)를 참조한다.

한편으로, 상대적으로 작은 담배 분말 평균 크기 및 결합제의 감소된 양은 매우 균질한 슬러리를 산출하며 이로써 매우 균질한 균질화 담배 물질을 산출하지만, 다른 한편으로는, 이러한 슬러리로부터 획득되는 균질화 담배 웨브의 인장 강도는 상대적으로 낮으며 잠재적으로는 공정 동안에 균질화 담배 물질에 작용하는 힘을 적절하게 견디는데 불충분할 수 있다.

본 발명에 따르면, 셀룰로오스 섬유가 슬러리 내에 도입된다. 이러한 셀룰로오스 섬유는 담배 자체 내에 존재하는 셀룰로오스 섬유에 추가되는데, 말하자면, 본 명세서에서 언급되는 셀룰로오스 섬유는 담배 블렌드 분말 내에 자연적으로 존재하는 섬유들과는 다른 섬유들이며, 이들은 이하에서 "첨가된 셀룰로오스 섬유"로서 지칭된다. 슬러리 내에 셀룰로오스 섬유를 도입하면, 강화제로서 작용하는 담배 물질 웨브의 인장 강도가 증가하게 된다. 따라서, 담배 내에 이미 존재하는 셀룰로오스 섬유 이외에, 셀룰로오스 섬유를 첨가하면, 균질화 담배 물질 웨브의 탄성력을 증가시킬 수 있다. 이는 에어로졸 발생 물품의 제조 중에 균질화 담배 물질의 매끄러운 제조 공정 및 후속 취급을 지원한다. 결국, 이는 에어로졸 발생 물품 및 기타 흡연 물품의 제조 효율, 비용 효율, 재현 가능성 및 제조 속도의 증가로 이어질 수 있다.

균질화 담배 물질용 슬러리에 포함되는 셀룰로오스 섬유는 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 이에 한정되는 것은 아니지만, 연질목 섬유, 경질목 섬유, 황마(jute) 섬유, 아마 섬유, 담배 섬유 및 이들의 조합을 포함한다. 펄프화 이외에, 첨가된 셀룰로오스 섬유는 정제, 기계적 펄프화, 화학적 펄프화, 표백, 황산염 펄프화 및 이들의 조합과 같은 적합한 공정을 거칠 수 있다.

섬유 입자는 담배 줄기 물질, 잎자루 또는 다른 담배 식물 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 목재 섬유와 같은 셀룰로오스계 섬유는 낮은 리그닌 함량을 포함한다. 대안적으로, 식물 섬유와 같은 섬유가 상기 섬유와 함께, 또는 대안적으로, 대마 및 대나무를 포함하여, 사용될 수 있다.

첨가된 셀룰로오스 섬유에서 하나의 관련 인자는 셀룰로오스 섬유 길이이다. 셀룰로오스 섬유가 너무 짧은 경우, 섬유는 제조된 균질화 담배 물질의 인장 강도에 효율적으로 기여하지 못할 것이다. 셀룰로오스 섬유가 너무 긴 경우, 셀룰로오스 섬유는 슬러리의 균질성에 영향을 미칠 것이고, 결국, 균질화 담배 물질, 특히 얇은 균질화 담배 물질, 예컨대, 수백 마이크로미터의 두께를 가진 균질화 담배 물질에 불균질성 및 다른 결함을 생성할 수 있다. 본 발명에 따르면, 약 0.03 밀리미터 내지 약 0.12 밀리미터의 평균 크기를 갖는 담배 분말 및 슬러리의 건조 중량을 기준으로 약 1 퍼센트 내지 약 5 퍼센트의 양의 결합제를 포함하는 슬러리 내에 첨가된 셀룰로오스 섬유의 크기는 유리하게는 약 0.2 밀리미터 내지 약 4 밀리미터이다. 바람직하게는, 셀룰로오스 섬유의 평균 크기는 약 1 밀리미터 내지 약 3 밀리미터이다. 바람직하게는, 이러한 추가 감소는 정제 단계에 의해서 획득된다. 본 명세서에서, 섬유 "크기"는 섬유 길이를 의미하며, 즉, 섬유 길이가 섬유의 주요한 치수이다. 따라서, 평균 섬유 크기는 평균 섬유 크기 길이의 의미를 갖는다. 평균 섬유 길이는 약 200 미크론 미만 또는 약 10.000 미크론 초과의 길이를 가진 섬유를 제외하고 약 5 미크론 미만 또는 약 75 미크론 초과의 폭을 가진 섬유를 제외하고 주어진 개수의 섬유 당 평균 섬유 길이이다. 또한, 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 담배 분말 블렌드 내에 존재하는 셀룰로오스 섬유에 첨가된 셀룰로오스 섬유의 양은 슬러리의 총 건조 중량을 기준으로 약 1 퍼센트 내지 약 3퍼센트이다. 슬러리 성분들의 이 값들은 균질한 담배 웨브의 인장 강도를 다루기 위해 결합제에만 의존하는 균질화 담배 물질과 비교하여 균일화된 담배 물질의 고도의 균질성을 유지하면서 향상된 인장 강도를 나타내었다. 동시에, 예를 들어, 약 0.2 밀리미터 내지 약 4 밀리미터의 평균 길이와 같은 평균 크기를 가진 셀룰로오스 섬유는 균질화 담배 물질이 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 발생 기재로서 사용되는 경우 미세하게 분쇄된 담배 분말로부터의 물질의 방출을 현저하게 억제하지 않는다. 본 발명에 따르면, 균질화 담배 웨브의 비교적 신속하고 신뢰성 있는 제조 공정이 획득될 뿐만 아니라, 재현 가능성이 높은 에어로졸을 방출하도록 구성된 기재도 획득될 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 균질화 담배 물질의 일부를 포함하는 에어로졸 발생 물품에 관한 것이다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물이 방출 가능한 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품이다. 에어로졸 발생 물품은 비가연성 에어로졸 발생 물품일 수 있다. 비가연성 에어로졸 발생 물품은, 에어로졸 형성 기재를 연소하지 않고, 예를 들어 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써, 또는 화학 반응에 의해, 또는 에어로졸 형성 기재의 기계적 자극에 의해 휘발성 화합물을 방출한다.

에어로졸 형성 기재는 에어로졸 휘발성 화합물을 형성할 수 있고 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 방출될 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있다. 균질화 담배 물질이 에어로졸 형성 발생 물품에 사용되기 위해서는, 바람직하게 에어로졸 형성제가 캐스트 리프를 형성하는 슬러리에 포함된다. 에어로졸 형성제는 미리 정해진 특징 중 하나 이상에 기초하여 선택될 수 있다. 기능적으로, 에어로졸 형성제는 에어로졸 형성제의 특정 휘발성 온도 이상으로 가열되는 경우에, 휘발되어 에어로졸에 니코틴 및/또는 향이 전달되도록 하는 메커니즘을 제공한다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 슬러리의 제조 방법이 도시되어 있다. 본 발명의 방법의 제1 단계는 균질화 담배 물질을 제조하기 위해 담배 블렌드에 사용되는 담배 유형 및 담배 등급의 선택(100)이다. 본 방법에 사용되는 담배 유형 및 담배 등급은 예를 들어 순한 담배, 진한 담배, 향끽미 담배 및 필러 담배이다.

균질화 담배 물질의 제조에 사용되는 것으로 의도되는 선택된 담배 유형 및 담배 등급만이 본 발명 방법의 하기 단계에 따른 가공을 거친다.

본 방법은 선택된 담배가 놓여지는 추가의 단계(101)를 포함하고 있다. 이 단계는 제품 추적 및 추적성을 위해 예컨대 바코드 판독기에 의해 검증될 수 있는 등급 및 양과 같은 담배 무결성을 검사하는 단계를 포함할 수 있다. 수확 및 숙성 후에, 담배의 잎에는 예컨대 잎 자리(stalk position), 품질 및 색상을 나타내는 등급이 매겨진다.

또한, 배치 단계(101)는 담배가 균질화 담배 물질의 제조를 위해 제조 공장으로 운송되는 경우, 담배 상자의 탈박스화(de-boxing) 또는 케이스 개방(case opening)하는 것을 포함할 수도 있다. 그 후, 탈박스화된 담배는 바람직하게는 중량을 측정하기 위해 중량 측정 스테이션으로 공급된다.

또한, 담배 배치 단계(101)는 필요한 경우, 담배 잎들이 운송용 운송 박스들 내에서 통상적으로 묶음으로 압축되는 경우에 이 묶음을 슬라이싱하는 것을 포함할 수 있다.

아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 다음의 단계들이 각 담배 유형에 대해 수행된다. 이러한 단계들은 하나의 생산 라인만이 필요하게 되도록 등급에 따라 나중에 수행될 수도 있다. 대안적으로, 상이한 담배 유형은 별도의 라인에서 가공될 수도 있다. 이것은 몇몇 담배 유형들에 대한 가공 단계들이 상이한 경우에 유리할 수 있다. 예를 들어, 종래의 기본적인 담배 가공에서는, 진한 담배가 종종 추가 케이싱을 수용하기 때문에, 순한 담배와 진한 담배가 적어도 부분적으로는 별도의 과정에서 가공되었다. 그러나, 본 발명에 따르면, 바람직하게도, 균질화 담배 웨브를 형성하기 이전에, 배합된 담배 분말에 어떠한 케이싱도 추가되지 않는다.

또한, 본 발명의 방법은 담배 잎의 거친 분쇄 단계(102)를 포함하고 있다.

본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 담배 배치 단계(101) 이후 및 담배 거친 분쇄 단계(102) 이전에, 도 1에 도시된 바와 같이, 추가의 세단(shredding) 단계(103)가 수행된다. 세단 단계(103)에서, 담배는 약 2 밀리미터 내지 약 100 밀리미터의 평균 크기를 갖는 스트립(strips)으로 세단된다.

바람직하게는, 세단 단계(103) 후에는, 스트립으로부터 비담배 물질을 제거하는 단계가 수행된다(도 1에는 도시되지 않음).

이어서, 세단된 담배는 거친 분쇄 단계(102)를 향해 반송된다. 담배 잎의 스트립을 거칠게 분쇄하는 밀(mill)로 보내는 담배의 흐름 속도는 바람직하게 제어 및 측정된다.

거친 분쇄 단계(102)에서, 담배 스트립은 약 0.25 밀리미터 내지 약 2 밀리미터의 평균 입자 크기로 감소된다. 이 단계에서, 담배 입자는 여전히 셀(cell)들이 실질적으로 손상되지 않으며 결과적인 입자가 관련 이송 문제를 안고 있지 않다.

바람직하게는, 거친 분쇄 단계(102) 후에, 담배 입자는 예컨대 공압 이송(pneumatic transfer)에 의해서, 배합 단계(104)로 이송된다. 대안적으로, 배합 단계(104)는 거친 분쇄 단계(102) 이전에 또는 존재할 경우, 세단 단계(103) 이전에, 또는 대안적으로 세단 단계(103)와 거친 분쇄 단계(102) 사이에 수행 될 수 있다.

배합 단계(104)에서는, 담배 배합용으로 선택된 상이한 담배 유형의 거칠게 분쇄된 모든 담배 입자가 배합된다. 따라서, 배합 단계(104)는 모든 선택된 담배 유형에 대한 단일의 단계이다. 이것은, 배합 단계 후에는 모든 상이한 담배 유형에 대해 단일의 공정 라인만 있으면 된다는 것을 의미한다.

배합 단계(104)에서는, 바람직하게 다양한 담배 유형의 입자 혼합이 수행된다. 바람직하게는, 담배 블렌드의 특성들 중의 하나 이상의 특성을 측정 및 제어하는 단계가 수행된다. 본 발명에 따르면, 담배의 흐름은 미리 설정된 목표치 또는 미리 설정된 목표치를 따라 원하는 배합이 얻어지도록 제어될 수가 있다. 예를 들어, 블렌드는 이 블렌드 내 총 담배의 건조 중량 기준으로 적어도 약 30 퍼센트의 순한 담배(1)를 포함하며, 진한 담배(2) 및 향끽미 담배(3)가 그 블렌드 내 총 담배의 건조 중량 기준으로 약 0 퍼센트 내지 약 40 퍼센트, 예를 들어 약 35 퍼센트로 포함된다. 보다 바람직하게는, 또한 필러 담배(4)가 블렌드 내 총 담배의 건조 중량 기준 약 0 퍼센트 내지 약 20 퍼센트로 도입된다. 따라서, 다양한 담배 유형의 흐름 속도는 이러한 다양한 담배 유형의 비율이 얻어지도록 제어된다. 대안적으로, 사용된 상이한 담배 잎에 대하여 거친 분쇄 단계(102)가 후속적으로 행해지는 경우, 단계(102)의 시작에서의 중량 측정 단계는 흐름 속도를 제어하는 대신에 담배 유형 및 등급마다 사용되는 담배의 양을 결정한다.

도 2에서, 배합 단계(104) 동안의 다양한 담배 유형의 도입이 도시되어 있다.

각각의 담배 유형 자체가 하위 블렌드일 수 있다는 것을 이해해야 하며, 즉, "순한 담배 유형"은 예를 들어 상이한 등급을 갖는 버지니아 담배와 브라질 열기 건조된 담배의 블렌드일 수 있다.

배합 단계(104) 후에, 약 0.03 밀리미터 내지 약 0.12 밀리미터의 담배 분말 평균 크기까지로, 미세 분쇄 단계(105)가 수행된다. 이 미세 분쇄 단계(105)는 담배의 크기를 슬러리 제조에 적합한 분말 크기로 감소시킨다. 이러한 미세 분쇄 단계(105) 후에는, 담배의 셀이 적어도 부분적으로 파괴되어 담배 분말은 점착성이 될 수도 있다.

이렇게 수득된 담배 분말은 담배 슬러리를 형성하는 데 즉시 사용될 수 있다. 대안적으로는, 예를 들어 적절한 용기에 담배 분말을 보관하는 추가 단계가 포함될 수도 있다(도시되지 않음).

도 1에 따른 균질화 담배 물질의 형성을 위한 담배 배합 단계 및 담배 분쇄 단계는 도 3에서 개략적으로 도시된 담배 분쇄 및 배합 장치(200)를 사용하여 수행된다. 장치(200)는 상이한 담배 유형의 축적, 탈-스태킹, 중량 측정 및 검사가 이루어지는 담배 수용 스테이션(201)을 포함하고 있다. 선택적으로는, 담배가 카톤(carton)으로 수송된 경우, 수용 스테이션(201)에서 담배를 담고 있는 카톤의 제거가 수행된다. 담배 수용 스테이션(201)은 선택적으로 담배 묶음 분할 유닛(tobacco bale splitting unit)을 또한 포함하고 있다.

도 3에서는 하나의 유형의 담배에 대한 생산 라인만이 도시되어 있지만, 배합 단계가 수행되는 시기에 따라 본 발명에 따른 균질화 담배 물질 웨브에 사용된 각각의 담배 유형에 대해서 동일한 장비가 제공될 수 있다. 또한, 담배는 세단 단계(103)를 위해서 세단기(shredder)(202)에 도입된다. 세단기(202)는 예를 들어 핀 세단기(pin shredder)일 수 있다. 세단기(202)는 바람직하게는 모든 크기의 묶음을 취급하여, 담배 스트립을 풀고서 스트립을 더 작은 조각으로 세단하도록 구성된다. 각 생산 라인에서의 담배 조각들은 예컨대 공압 이송부(203)에 의해서, 거친 분쇄 단계(102)를 위해 밀(204)로 이송된다. 바람직하게는, 담배 조각 내의 이물질을 제거하기 위해, 이송 동안에 제어가 행해진다. 예를 들어, 세단된 담배의 공압 이송에 따라, 스트링 제거 컨베이어 시스템, 중질 입자 분리기 및 금속 검출기가 제공될 수 있으며, 첨부 도면에서는 이들 모두가 205로 표시되어 있다.

밀(204)은 약 0.25 밀리미터 내지 약 2 밀리미터의 크기까지 담배 스트립을 거칠게 분쇄하도록 구성된다. 밀의 로터 속도는 담배 세단 흐름 속도를 기준으로 제어 및 변경될 수가 있다.

바람직하게는, 균일한 질량 흐름 제어를 위한 버퍼 사일로(buffer silo)(206)가 거친 분쇄기 밀(204) 다음에 위치된다. 또한, 바람직하게는 밀(204)은 안전상의 이유로 스파크 검출기 및 안전 차단 시스템(207)을 구비한다.

밀(204)로부터의, 담배 입자는 예를 들어 공압 이송(208)에 의해서 배합기(210)로 이송된다. 배합기(210)는 바람직하게는 적절한 밸브 제어 시스템이 존재하는 사일로를 포함하고 있다. 배합기에서는, 미리 정해진 배합을 위해 선택된 모든 상이한 종류의 담배 입자가 도입된다. 배합기(210)에서는, 담배 입자가 균일한 블렌드로 혼합된다. 배합기(210)로부터의, 담배 입자의 블렌드는 미세 분쇄 스테이션(211)으로 운반된다.

미세 분쇄 스테이션(211)은 예를 들어 적절한 스펙의 미세 담배 분말로, 즉 약 0.03 밀리미터 내지 약 0.12 밀리미터의 담배 분말로 제조하기에 적합한 설계 보조 장치를 갖는 충격 분류 밀이다. 미세 분쇄 스테이션(211) 이후에, 공압 이송 라인(212)은 슬러리 제조 공정이 이루어지는 하류 슬러리 배치 혼합 탱크로의 연속 공급을 위해, 미세 담배 분말을 버퍼 분말 사일로(213)에 이송하도록 구성된다.

도 1의 균질화 담배 물질의 제조 방법은 현탁액 제조 단계(106)를 더 포함한다. 현탁액 제조 단계(106)는 현탁액을 형성하기 위해 에어로졸 형성제(5)와 결합제(6)를 혼합하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 에어로졸 형성제(5)는 글리세롤을 포함하고, 결합제(6)는 구아를 포함하고 있다.

에어로졸 형성제 내에 결합제를 현탁하는 단계(106)는 에어로졸 형성제(5)와 결합제(6)를 용기에 적재하는 단계와, 이 둘을 혼합하는 단계를 포함하고 있다. 바람직하게는, 생성된 현탁액을 슬러리에 도입하기 전에 저장한다. 바람직하게, 글리세롤은 두 단계로 구아에 첨가되며, 제1 양의 글리세롤이 구아와 혼합된 다음, 제2 양의 글리세롤이 운반 파이프에 주입됨으로써, 글리세롤을 사용하여 라인 내부의 세척 곤란 지점을 피하면서 공정 라인을 세정한다.

본 발명의 에어로졸 형성제 내에 결합제를 현탁하는 단계(106)를 수행하도록 구성된 슬러리 제조 라인(300)이 도 4에 도시되어 있다.

슬러리 제조 라인(300)은 글리세롤과 같은 에어로졸 형성제의 벌크 탱크(301), 및 탱크(301)로부터 에어로졸 형성제(5)를 이송하고 그 유량을 제어하도록 구성된 질량 유동 제어 시스템(303)을 가진 파이프 이송 시스템(302)을 포함하고 있다. 또한, 슬러리 제조 라인(300)은 결합제 취급 스테이션(304)과, 스테이션 (304)에 수용된 결합제(6)를 운반하고 중량을 측정하기 위한 공압 이송 및 투입 시스템(305)을 포함하고 있다.

각각의 탱크(301) 및 취급 스테이션(304)으로부터의 에어로졸 형성제(5)와 결합제(6)는, 결합제(6)와 에어로졸 형성제(5)를 균일하게 혼합하도록 설계된, 슬러리 제조 라인(300)의 일부인 혼합 탱크 또는 두 개 이상의 혼합 탱크(306)로 이송된다.

균질화 담배 물질을 구현하는 방법은 셀룰로오스 펄프(107)를 제조하는 단계를 포함하고 있다. 펄프 제조 단계(107)는 물(8)과 셀룰로오스 섬유(7)를 농축된 형태로 혼합하는 단계, 이렇게 얻어진 펄프를 선택적으로 저장하는 단계, 및 그 다음, 슬러리를 형성하기 전에 상기 농축된 펄프를 희석하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 예컨대, 보드 또는 백 내의, 셀룰로오스 섬유는 펄프 제조기(pulper)에 적재된 다음, 물로 액화된다. 생성된 물-셀룰로오스 용액은 상이한 밀도로 저장될 수 있지만, 바람직하게, 단계(107)의 결과인 펄프는 "농축물"이다. 바람직하게는, "농축물"은 펄프 내의 셀룰로오스 섬유의 총 양이 희석 이전에 총 펄프 중량의 약 3 퍼센트 내지 약 5 퍼센트에 있음을 의미한다. 바람직한 셀룰로오스 섬유는 연질목 섬유이다. 바람직하게, 건조 중량으로 슬러리 내의 셀룰로오스 섬유의 총량은 슬러리의 건조 중량으로 약 1 퍼센트 내지 약 3 퍼센트, 바람직하게는 약 1.2 퍼센트 내지 약 2.4 퍼센트이다.

바람직하게, 물과 셀룰로오스 섬유의 혼합 단계는 유리하게는 약 섭씨 15도 내지 약 섭씨 40도의 온도에서 약 20 내지 약 60분 동안 지속된다.

펄프의 저장이 수행되는 경우, 저장 시간은 바람직하게 약 0.1일 내지 약 7일 사이로 다양할 수 있다.

유리하게, 농축된 펄프를 저장하는 단계 후에, 물 희석이 이루어진다. 셀룰로오스 섬유가 펄프 총 중량의 약 1 퍼센트 미만이 되게 하는 양으로 농축된 펄프에 물이 첨가된다. 예컨대, 약 3 내지 약 20의 비율을 갖는 희석이 발생할 수 있다. 또한, 농축된 펄프와 첨가된 물을 혼합하는 단계를 포함하는 추가적인 혼합 단계가 이루어질 수 있다. 추가적인 혼합 단계는 바람직하게는 약 섭씨 15도 내지 약 섭씨 40도의 온도에서, 보다 바람직하게는 약 섭씨 18도 내지 약 섭씨 25도의 온도에서 약 120분 내지 약 180분 동안 지속된다.

셀룰로오스 섬유, 구아 및 글리세롤을 위한 모든 탱크 및 이송 파이프는 이송 시간을 단축하고, 폐기물을 최소화하며, 교차 오염을 피하고, 세척을 용이하게 하도록 가능한 한 최적으로 짧게 설계되는 것이 바람직하다. 또한, 셀룰로오스 섬유, 구아 및 글리세롤을 위한 이송 파이프는 신속하고 방해받지 않는 흐름을 허용하기 위해 가능한 한 직선인 것이 바람직하다. 특히, 에어로졸 형성제 내의 결합제 현탁액의 경우, 이송 파이프의 굴곡은 유량이 낮거나 심지어 정지하는 영역을 초래할 수 있으며, 이 영역은 결국 겔화가 발생할 수 있고 이송 파이프 내에서 잠재적으로 폐쇄되는 영역이 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 폐쇄는 전체 제조 공정을 세척하고 정지시킬 필요성을 초래할 수 있다.

바람직하게, 펄프 제조 단계(107) 후에, 선택적인 섬유 피브릴화 단계가 수행된다(도 1에 도시되지 않음).

펄프 형성 방법 단계(107)를 수행하기 위한 장치(400)가 도 5에 도시되어 있다. 도 5는 바람직하게는 보드/시트 또는 보풀이 있는 섬유와 같은 벌크 형태의 셀룰로오스 섬유(7)를 취급하도록 구성된 공급 시스템(401)과 펄프 제조기(402)를 포함하는 셀룰로오스 섬유 공급 및 제조 라인(400)을 개략적으로 도시하고 있다. 공급 시스템(401)은 셀룰로오스 섬유를 펄프 제조기(402)로 향하게 하도록 구성되고, 펄프 제조기는 수용된 섬유를 균일하게 분산시키도록 구성된다.

펄프 제조기(402)는 펄프 제조기 내의 온도가 주어진 온도 범위 내에 유지되도록 하는 온도 제어부(401a)와, 펄프 제조기(402) 내에 존재하는 임펠러(미도시)의 속도가 제어되어 바람직하게는 약 5 rpm 내지 약 35 rpm으로 유지되도록 하는 회전 속도 제어부(401b)를 포함하고 있다.

셀룰로오스 섬유 공급 및 제조 라인(400)은 펄프 제조기(402) 내에 물(8)을 도입하도록 구성된 물 라인(404)을 더 포함하고 있다. 물 라인(404)에는 펄프 제조기(402) 내에 도입되는 물의 유량을 제어하는 유량 제어기(405)가 추가되는 것이 바람직하다.

셀룰로오스 섬유 공급 및 제조 라인(400)은, 긴 섬유와 내포된 섬유가 제거되고 균일한 섬유 분포가 얻어지도록, 섬유를 처리하고 피브릴화하는 섬유 정제기 시스템(403)을 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 펌프화 및 정제 단계의 종료 시에 셀룰로오스 섬유의 평균 크기는 약 0.2 밀리미터 내지 약 4 밀리미터, 보다 바람직하게는 약 1 밀리미터 내지 약 3 밀리미터로 존재한다.

평균 크기는 평균 길이로 간주된다. 섬유의 각각의 길이는 섬유의 골격을 따라 계산되므로, 이는 섬유의 실제로 발현된 길이이다. 평균 섬유 길이는 섬유 개수당 계산되며, 예컨대, 5.000개의 섬유로 계산될 수 있다.

측정된 물체는 그 길이와 폭이 다음 범위 내에 포함되어 있으면 섬유로 간주된다.

200 ?m < length <10.000 ?m

5 ?m < width < 75 ?m

평균 섬유 길이를 계산하기 위해, TechPap SAS에서 제조한 섬유에 MorFi 콤팩트 섬유 분석기를 사용할 수 있다.

수성 섬유질 현탁액을 형성하도록, 예컨대, 섬유를 용액에 투입하는 분석이 수행된다. 바람직하게, 샘플 제조시에는, 탈이온수를 사용하고, 기계적인 혼합을 적용하지 않는다. 혼합은 섬유 분석기에 의해 수행된다. 바람직하게, 약 섭씨 22도 및 약 50 퍼센트의 상대 습도에서 적어도 24시간 동안 머물렀던 섬유에 대해 측정이 수행된다.

섬유 정제기 시스템(403)의 하류에서, 셀룰로오스 섬유 공급 및 제조 라인(400)은 시스템(403)으로부터 나오는 고농도 섬유 용액을 저장하기 위해 섬유 정제기 시스템(403)에 연결된 셀룰로오스 버퍼 탱크(407)를 포함할 수 있다.

셀룰로오스 섬유 공급 및 제조 라인(400)의 끝에서, 펄프가 희석되는 셀룰로오스 희석 탱크(408)가 존재하는 것이 바람직하고, 이 탱크는 셀룰로오스 버퍼 탱크(407)에 연결된다. 셀룰로오스 희석 탱크(408)는 후속 슬러리 혼합에 적합한 농도(consistency)의 셀룰로오스 섬유를 배치(batch) 처리하도록 구성된다. 희석용 물은 제2 물 라인(410)을 통해 탱크(408)로 도입된다.

본 발명에 따른 슬러리 형성 방법은 슬러리 형성 단계(108)를 더 포함하며, 본 슬러리 형성 단계에서는 단계(106)에서 얻어진 에어로졸 형성제 내의 결합제 현탁액(9), 단계(107)에서 얻어진 펄프(10) 및 단계(104)에서 얻어진 담배 분말 블렌드(11)가 함께 혼합된다.

바람직하게, 슬러리 형성 단계(108)는 먼저 에어로졸 형성제 내의 결합제 현탁액(9) 및 셀룰로오스 펄프(10)를 탱크에 도입하는 단계를 포함하고 있다. 그 후, 담배 분말 블렌드(11)도 도입한다. 바람직하게, 탱크에 도입되는 각각의 양을 조절하기 위해 현탁액(9), 펄프(10) 및 담배 분말 블렌드(11)를 적절하게 투입한다. 슬러리는 그 성분들 간의 특정 비율에 따라 제조된다. 선택적으로, 물(8)도 첨가된다.

바람직하게, 슬러리 형성 단계(108)는 모든 슬러리 성분이 일정한 시간 동안 함께 혼합되는 혼합 단계를 더 포함하고 있다. 본 발명에 따른 방법의 추가 단계에서, 슬러리는 다음의 캐스팅 단계(109) 및 건조 단계(110)로 전달된다.

본 발명의 방법의 단계(108)를 구현하도록 구성된 슬러리 형성 장치(500)가 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 장치(500)는 셀룰로오스 펄프(10)와 에어로졸 형성제 내의 결합제 현탁액(9)이 도입되는 혼합 탱크(501)를 포함하고 있다. 또한, 배합 및 연마 라인으로부터의 담배 분말 블렌드(11)는 슬러리를 제조하기 위해 미세하게 연마되어 특정 양으로 혼합 탱크(501)에 투입된다.

예컨대, 담배 분말 블렌드(11)는 연속적인 상류 분말 작업을 보장하고 슬러리 혼합 공정의 수요를 충족시키기 위해 담배 미세 분말 버퍼 저장 사일로 내에 수용될 수 있다. 담배 분말은 바람직하게는 공압 이송 시스템(미도시)에 의해 혼합 탱크(501)로 이송된다.

장치(500)는 필요한 양의 슬러리 성분을 투입하기 위한 분말 투입/중량 측정 시스템(또한 미도시)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 예컨대, 담배 분말은 정밀한 투입을 위해 저울(미도시) 또는 중량 측정 벨트(미도시)에 의해 중량이 측정될 수 있다. 혼합 탱크(501)는 건식 및 액체 성분들을 혼합하여 균일한 슬러리를 형성하도록 특별히 설계된다. 슬러리 혼합 탱크는 혼합 탱크(501)의 외벽에 대한 수냉을 허용하기 위해 워터 재킷 벽체와 같은 냉각기(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 슬러리 혼합 탱크(501)는 제어 및 모니터링 목적으로 레벨 센서, 온도 프로브 및 샘플링 포트와 같은 하나 이상의 센서(미도시)를 더 구비한다. 혼합 탱크(501)는 슬러리의 균일한 혼합을 보장하도록 구성된, 특히 탱크의 외벽으로부터 탱크 내부로 또는 그 반대로 슬러리를 전달하도록 구성된 임펠러(502)를 갖는다. 임펠러의 속도는 바람직하게 전용 제어부에 의해 제어될 수 있다. 또한, 혼합 탱크(501)는 제어된 유량으로 물(8)을 도입하기 위한 물 라인을 포함하고 있다.

바람직하게, 혼합 탱크(501)는 슬러리의 흐름에서 하나가 다른 하나의 하류에 배치된 두 개의 분리된 탱크를 포함하고, 하나의 탱크는 슬러리를 제조하기 위한 것이며, 제2 탱크는 캐스팅 스테이션으로 연속적으로 슬러리를 공급하기 위해 이송용 슬러리를 수용한다.

균질화 담배 웨브를 제조하기 위한 본 발명의 방법은 단계(108)에서 제조된 슬러리를 지지대 상의 연속적인 담배 웨브로 캐스팅하는 캐스팅 단계(109)를 더 포함하고 있다. 캐스팅 단계(109)는 혼합 탱크(501)로부터 캐스팅 박스로 슬러리를 이송하는 단계를 포함하고 있다. 또한, 캐스팅 단계는 바람직하게는 캐스팅 박스 내의 슬러리의 수위 및 슬러리의 수분량을 모니터링하는 것을 포함하고 있다. 그 다음, 캐스팅 단계(109)는 바람직하게는 캐스팅 블레이드에 의해 슬러리를 스틸 컨베이어와 같은 지지대 상으로 캐스팅하는 단계를 포함하고 있다. 또한, 에어로졸 형성 물품에서 사용하기 위한 최종적인 균질화 담배 웨브를 얻기 위해, 본 발명의 방법은 캐스팅된 균질화 담배 물질 웨브를 바람직하게 건조시키는 건조 단계(110)를 포함하고 있다. 건조 단계(110)는 증기 및 가열된 공기로 캐스팅된 웨브를 건조시키는 단계를 포함하고 있다. 바람직하게, 증기에 의한 건조는 지지대와 접촉하는 캐스팅 웨브의 측면에서 수행되는 반면, 가열된 공기에 의한 건조는 캐스팅 웨브의 자유 측면에서 수행된다.

캐스팅 단계(109) 및 건조 단계(110)를 수행하기 위한 장치가 도 7에 개략적으로 도시되어 있다. 캐스팅 및 건조 장치(600)는 바람직하게는 유동 제어기를 가진 펌프와 같은 슬러리 이송 시스템(601)과, 펌프에 의해 슬러리가 이송되는 캐스팅 박스(602)를 포함하고 있다. 바람직하게는, 캐스팅 박스(602)는 균질화 담배 물질의 연속 웨브 내로 슬러리를 캐스팅하기 위한 수위 제어부(603) 및 캐스팅 블레이드(604)를 구비한다. 캐스팅 박스(602)는 캐스트 웨브의 밀도를 제어하기 위한 밀도 제어 장치(605)를 포함할 수도 있다.

스테인리스 스틸 벨트 컨베이어(606)와 같은 지지대는 캐스팅 블레이드(604)에 의해 캐스팅된 슬러리를 수용한다. 캐스트 웨브를 형성하는 캐스팅에서 슬러리의 폭은 약 1.93 미터이다.

또한, 캐스팅 및 건조 장치(600)는 슬러리의 캐스트 웨브를 건조시키는 건조 스테이션(608)을 포함하고 있다. 건조 스테이션(608)은 증기 가열부(609) 및 상단 공기 건조부(610)를 포함하고 있다.

바람직하게, 캐스트 웨브는 웨브의 수분 함량을 더 제거하여 수분 목표치 또는 스펙에 도달하도록 보조 건조 공정을 겪는다. 바람직하게, 건조 후 캐스트 웨브의 폭은 약 1.8 미터이다.

건조 단계(110) 후, 캐스트 웨브는 슬리팅 단계(111)에서 바람직하게 하나 이상으로 분할된 균질화 담배 시트로 절단되어, 예를 들면 도 7 및 도 8에 도시되는 바와 같이 삼분할-평행 웨브(612)가 형성된다. 절단은 하나 이상의 블레이드, 예컨대 도 8의 예에서 두 개의 블레이드(801)를 포함하는 슬리터(611)에 의해 수행된다. 지지대(606)는 캐스트 웨브를 건조 스테이션(608)으로부터 슬리터(611)로 바로 이동시킨다.

바람직하게, 슬리팅 후 분할-캐스트 웨브(612)의 폭은 약 0.05 미터 내지 약 0.5 미터에 포함되고, 보다 바람직하게 폭은 약 0.125 미터이다.

슬리팅 단계(111) 후, 분할-웨브(612) 각각은 권취 스테이션(613)에서 실행되는 권취 단계(112)에서 보빈에 권취된다. 각각의 분할-웨브(612)는 바람직하게 서로 다른 보빈, 예컨대 도 8에 도시된 세 개의 보빈(614)에 권취된다. 바람직하게 권취 스테이션(613)은 분할 웨브(612)와 동일한 개수를 갖는 다수의 보빈 홀더(616)를 포함한다. 바람직하게, 권취 스테이션(613)은, 각각의 보빈 홀더(615)에 인접하여 보빈(614)의 직경 치수 또는 그 중량을 측정하는 데 적절한 센서(616)를 포함한다. 한계치에 도달되면, 센서(616)는 보빈(614)의 교체를 위해 상응하는 신호를 제어부(미도시)에 송신한다. 또한, 권취 스테이션(613)은 교체될 보빈으로부터 분할-웨브(612)를 절단하기 위해 보빈 커터(미도시)를 포함할 수 있다.

보빈(614)은 이후 에어로졸 발생 물품(미도시)의 제조를 위해 사용될 수 있다.

1 : 순한 담배
2 : 진한 담배
3 : 향끽미 담배
4 : 필러 담배
5 : 에어로졸 형성제
6 : 결합제
7 : 셀룰로오스 섬유
8 : 물
9 : 결합제 현탁액, 현탁액
10 : 펄프
11 : 담배 분말 블렌드
101 : 추가의 단계, 배치 단계
102 : 분쇄 단계
103 : 세단 단계
104 : 배합 단계
105 : 분쇄 단계, 미세 분쇄 단계
106 : 현탁액 제조 단계, 현탁하는 단계
107 : 셀룰로오스 펄프, 단계, 펄프 제조 단계, 펄프 형성 방법 단계
108 : 슬러리 형성 단계
109 : 캐스팅 단계
110 : 건조 단계
111 : 슬리팅 단계
112 : 권취 단계
200 : 담배 분쇄 및 배합 장치
201 : 수용 스테이션
202 : 세단기
203 : 공압 이송부
204 : 밀
206 : 버퍼 사일로
207 : 스파크 검출기 및 안전 차단 시스템
208 : 공압 이송
210 : 배합기
211 : 미세 분쇄 스테이션
212 : 공압 이송 라인
213 : 버퍼 분말 사일로
300 : 슬러리 제조 라인
301 : 탱크
302 : 이송 시스템
303 : 유동 제어 시스템
304 : 취급 스테이션
306 : 혼합 탱크
400 : 장치, 셀룰로오스 섬유 공급 및 제조 라인
401 : 공급 시스템
401a : 온도 제어부
401b : 회전 속도 제어부
402 : 펄프 제조기
403 : 섬유 정제기 시스템
404 : 물 라인
405 : 유량 제어기
407: 셀룰로오스 버퍼 탱크
408 : 셀룰로오스 희석 탱크
410 : 제2 물 라인
500 : 슬러리 형성 장치
501 : 혼합 탱크
502 : 임펠러
600 : 캐스팅 및 건조 장치
601 : 이송 시스템
602 : 캐스팅 박스
603 : 수위 제어부
604 : 캐스팅 블레이드
606 : 스테인리스 스틸 벨트 컨베이어, 지지대
608 : 건조 스테이션
609 : 증기 가열부
610 : 상단 공기 건조부
611 : 슬리터
612 : 삼분할-평행 웨브, 분할 웨브, 균질화 담배, 시트, 웨브
613 : 권취 스테이션
614 : 보빈
615 : 보빈 홀더
616 : 센서
801 : 블레이드

Claims

균질화 담배 시트 생산 라인으로서,
수용성 매체 내의 담배 분말 블렌드, 결합제, 및 에어로졸 형성제에 의해 형성되는 슬러리를 함유하도록 적용된 탱크;
균질화 담배 물질을 형성하기 위해 상기 탱크로부터 슬러리를 수용하고 상기 슬러리를 캐스팅하도록 적용된 캐스트 장치;
이송 방향을 따라 상기 균질화 담배 물질을 이송하도록 적용되고, 상기 슬러리가 캐스팅된 이동 가능한 이송 지지대;
분할-균질화 담배 시트를 형성하기 위해 상기 이송 방향을 따라 상기 균질화 담배 물질을 슬리팅하도록 적용되고, 상기 캐스트 장치의 하류에 위치한 슬리터; 및
상기 슬리터로부터 상기 분할-균질화 담배 시트를 수용하여 상기 분할-균질화 담배 시트 중 적어도 하나를 보빈에 권취하도록 적용되고, 상기 슬리터의 하류에 위치한 권취 스테이션을 포함하는, 균질화 담배 시트 생산 라인.
제1항에 있어서,
상기 균질화 담배 시트를 건조시키도록 적용되고, 상기 캐스트 장치의 하류 및 상기 슬리터의 상류에 위치한 건조 스테이션을 포함하는, 균질화 담배 시트 생산 라인.
제2항에 있어서, 상기 슬리터는 상기 건조 스테이션의 바로 하류에 위치하는, 균질화 담배 시트 생산 라인.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 권취 스테이션은 상기 슬리터의 바로 하류에 위치하는, 균질화 담배 시트 생산 라인.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 가능한 이송 지지대는 상기 균질화 담배 시트를 상기 캐스트 장치로부터 상기 슬리터로 이송하는 단일의 연속 이동 지지대를 포함하는, 균질화 담배 시트 생산 라인.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 권취 스테이션은,
보빈의 크기 또는 상기 보빈에 권취된 분할-균질화 담배 시트의 양을 검출하고, 상기 크기 또는 양이 주어진 임계치를 초과하는 경우 신호를 전송하도록 적용되는 센서; 및
상기 보빈이 상기 센서 신호에 응답하여 교체될 수 있도록, 상기 보빈의 상기 분할-균질화 담배 시트를 횡방향으로 자동 절단하기 위한 권취 보빈 절단 요소를 포함하는, 균질화 담배 시트 생산 라인.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬리터는, 적어도 삼분할-균질화 담배 시트를 형성하기 위해, 적어도 두 개의 블레이드를 포함하는, 균질화 담배 시트 생산 라인.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 권취 스테이션은, 상기 균질화 담배 시트가 상기 슬리터에 의해 절단된 분할-균질화 담배 시트와 동일한 개수를 갖는, 다수의 보빈 홀더를 포함하는, 균질화 담배 시트 생산 라인.
균질화 담배 물질의 인라인 생산을 위한 방법으로서,
수용성 매체 내에 담배 분말 블렌드, 결합제, 및 에어로졸 형성제를 포함하는 슬러리를 제조하는 단계;
이송 방향을 따라 이동 가능한 지지대에 상기 슬러리를 캐스팅하여 균질화 담배 시트를 형성하는 단계;
분할-균질화 담배 시트를 형성하기 위해 상기 균질화 담배 시트가 상기 이송 방향을 따라 이동되는 동안, 상기 이송 방향을 따라 상기 균질화 담배 시트를 슬리팅하는 단계; 및
적어도 하나의 분할-균질화 담배 시트를 보빈에 권취하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서,
분할-균질화 담배 시트 각각을 보빈에 권취하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 분할-균질화 담배 시트를 건조하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보빈에 권취된 분할-균질화 담배 시트의 양과 보빈의 크기를 확인하는 단계; 및
상기 양 또는 상기 크기가 주어진 임계치를 넘을 경우, 상기 보빈을 자동으로 교체하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 균질화 담배 시트를 슬리팅하는 상기 단계는 상기 균질화 담배 시트를 적어도 삼분할-균질화 담배 시트로 슬리팅하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 슬러리를 제조하는 상기 단계는,
에어로졸 형성제 내에 결합제를 현탁시켜 현탁액을 형성하는 단계;
셀룰로오스 섬유와 물로부터 셀룰로오스 펄프를 형성하는 단계;
담배 분말 블렌드를 제공하는 단계; 및
상기 에어로졸 형성제 내의 결합제 현탁액, 상기 셀룰로오스 펄프, 및 상기 담배 분말 블렌드를 조합하여 상기 슬러리를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 슬러리를 제조하는 상기 단계는,
셀룰로오스 섬유를 펄프화하고 정제하여 약 0.2 밀리미터 내지 약 4 밀리미터의 평균 크기를 갖는 섬유를 획득하는 단계;
하나 이상의 담배 유형들의 담배 블렌드를 약 0.03 밀리미터 내지 약 0.12 밀리미터의 평균 크기를 갖는 담배 분말로 분쇄하는 단계;
슬러리를 형성하기 위해, 상기 펄프를 상기 상이한 담배 유형들의 담배 분말 블렌드 및 결합제와 조합하는 단계로서, 상기 결합제는 상기 균질화 담배 물질의 총 중량을 기준으로 약 1 퍼센트 내지 약 5 퍼센트의 건조 중량의 양을 갖는, 조합하는 단계; 및
상기 슬러리를 균질화하는 단계를 포함하는, 방법
제9항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 따라 구현된 균질화 담배 물질 중의 일부를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.