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KR20200119248A - 에어로졸 냉각 요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품 - Google Patents

에어로졸 냉각 요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품 Download PDF

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KR20200119248A
KR20200119248A KR1020207022988A KR20207022988A KR20200119248A KR 20200119248 A KR20200119248 A KR 20200119248A KR 1020207022988 A KR1020207022988 A KR 1020207022988A KR 20207022988 A KR20207022988 A KR 20207022988A KR 20200119248 A KR20200119248 A KR 20200119248A
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KR
South Korea
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aerosol
cooling element
wrapper material
aerosol cooling
wrapper
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020207022988A
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English (en)
Inventor
미구엘 레레노 산토스 발레
Original Assignee
필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. filed Critical 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소(100). 에어로졸 냉각 요소(100)는 내부 구조(102) 및 내부 구조(102) 주위에 고정된 래퍼 재료(104)를 포함한다. 래퍼 재료(104)는 래퍼 재료(104)의 제2 부분(108)에 용접된 제1 부분(106)을 포함한다.

Description

에어로졸 냉각 요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품
본 발명은 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용접에 의해 고정된 래퍼 재료를 포함하는 에어로졸 냉각 요소에 관한 것이다.
에어로졸 발생 물품은 로드 형태로 조립된 복수의 요소를 포함할 수 있다. 이러한 요소는 에어로졸 형성 기재 및 에어로졸 형성 기재로부터 하류에 위치된 에어로졸 냉각 요소를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '로드(rod)'는 실질적 원형, 계란형 또는 타원형 단면을 갖는 대략 원통형 요소를 설명하는 데 사용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '길이방향'은 로드의 원통 축을 따라 연장되거나, 또는 그에 평행한 방향을 지칭한다.
용어 "상류" 및 "하류"는 에어로졸 발생 물품의 요소 또는 구성요소의 상대적 위치를 설명하는 데 사용될 수 있다. 간략화를 위해, 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "상류" 및 "하류"는 에어로졸이 로드를 통해 흡인되는 방향과 관련하여 에어로졸 발생 물품의 로드를 따른 상대적 위치를 지칭한다.
에어로졸 냉각 요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 제조는 원료를 시트 내에 형성하는 것을 포함할 수 있다. 그 다음, 시트는 2개의 롤러 사이에 크림핑되어(crimped) 평행한 취약선을 시트 내에 도입할 수 있다. 그 다음, 크림핑된 시트는 절취선 주위에서 시트를 접음으로써 로드 내로 주름져서 내부적으로 절곡된(pleated) 구조를 갖는 로드를 형성할 수 있다. 이는 크림핑된 시트 재료를 깔때기(funnel)를 통해 당겨, 시트를 최종 관형 로드의 직경에 근사치인 직경을 갖는 연속적인 로드로 압축함으로써 달성될 수 있다. 그 다음, 연속적인 로드는 래퍼로 래핑될 수 있다. 래퍼는 래핑지 또는 다른 적절한 래핑 재료일 수 있다. 예를 들어, 접착제는 래퍼의 하나의 에지에 도포될 수 있어 연속적인 로드 주위에 래핑될 수 있다. 래핑된 연속적인 로드는 가열되어 도포된 접착제를 건조시키면서 최종 원하는 형상으로 압축될 수 있다. 그 다음, 래핑된 연속적인 로드가 더 작은 길이의 로드로 절단되어 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 원하는 길이의 냉각 요소를 생성할 수 있다. 전술한 냉각 요소는 냉각 요소와 이를 통해 이동하는 에어로졸 사이에 향상된 열 교환을 제공할 수 있는 큰 내부 표면적을 갖는다.
에어로졸 냉각 요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 제조는 생산 동안 및 완성된 물품에서 여러 문제를 제시할 수 있다. 시트 재료의 압축에 대한 높은 기계적 저항에 의해 악화될 수 있는 하나의 잠재적인 문제는 접착제가 로드 주위에 래퍼를 유지하지 못할 수 있다는 것이다. 이는 시간 경과에 따른 래퍼의 팽창, 및 그에 따라 로드의 직경의 제어의 실패를 초래할 수 있다. 또한, 래퍼 이음매는 완전히 떨어질 수 있다. 이는 잘못된 로드가 하류 장비를 고장나게 할 수 있는 후속 공정에서 문제를 야기할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품의 요소를 결합하고 이를 물품으로 조립하는 결합기는 풀리거나 팽창된 에어로졸 냉각 요소에 의해 움직이지 않게 될 수 있다.
다른 잠재적인 문제는 밀봉부로부터의 잉여 접착제가 하류 장비를 오염시킬 수 있는 접착제 오염이다.
본 발명의 목적은 에어로졸 냉각 요소의 제조와 연관된 하나 이상의 문제를 완화시키는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소가 제공되며, 에어로졸 냉각 요소는:
원통형 로드를 형성하도록 시트 재료를 크림핑하고 접음으로써 형성된 내부 구조로서, 원통형 로드는 임의의 외부 압축력이 없을 때 C1의 평균 원주를 갖는 내부 구조; 및
내부 구조 주위에 고정되어 미리 결정된 원주(C2)를 갖는 로드를 형성하는 래퍼 재료를 포함하고;
상기 래퍼 재료는 래퍼 재료의 제2 부분에 용접된 제1 부분을 포함하고;
상기 내부 구조는 래퍼 재료가 내부 구조 주위에 고정될 때 래퍼 재료에 의해 압축 하에 있으며;
상기 C1/C2는 1.2 내지 6의 범위이다.
일부 구현예에서, C1/C2는 1.3 내지 4 범위이다. 일부 구현예에서, C1/C2는 1.4 내지 2.5의 범위이다.
평균 원주는 시트 재료가 크림핑되고 주름진 후에 형성된 원통형 로드의 평균 원주를 측정함으로써 결정된다. C1은 주름진 시트를 래핑하지 않고 생산 라인에서 사용된 것과 동일한 치수의 깔때기 구조를 통해 생산 라인에서 사용된 것과 동일한 시트를 통과시킴으로써 테스트 벤치 상에서 결정된다. C1은 시트 재료가 주름지고 접힌 후에, 2분의 미리 결정된 시간의 경과 후 측정된다. 이는 주름지고 접힌 시트 재료가 압축되지 않은 주름진 상태로 정착할 수 있게 하기 위한 것이다. 그 다음, C1은 C1을 측정하는 동안 측정 테이프로 원통형 로드를 압축하지 않도록 주의하면서, 시트 재료가 크림핑되고 접힌 후에 형성된 원통형 로드 주위로 통과되는 측정 테이프에 의해 측정된다.
C2는 C1과 동일한 방식으로 내부 구조 주위에 고정된 래퍼 재료에 의해 형성된 로드의 원주를 측정함으로써 측정된다.
래퍼는 접착제의 도포에 의하기보다는 내부 구조 주위에 용접되어, 래퍼 재료의 접착된 이음매와 연관된 문제를 해결한다.
C2가 C1보다 작기 때문에, 내부 구조가 래퍼에 의해 압축 하에 있음을 이해할 것이다. 이와 같이, 내부 구조는 래퍼에 외력을 가하는 경향이 있을 것이다. 따라서, 래퍼 재료 내에 공지된 접착된 이음매를 사용하는 것은 접착제가 설정되지 전에 외부 힘이 이음매로 인해 떨어지게 할 수 있기 때문에 문제가 될 것이다.
이 문제는 래퍼 재료의 제1 부분을 래퍼 재료의 제2 부분에 용접함으로써 내부 구조 주위에 래퍼 재료를 고정할 때 내부 구조 및 래퍼 재료를 압축함으로써 해결될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '용접된(welded)'은 임의의 형태의 접합 또는 융착을 지칭할 수 있으며, 여기서 열은 접착제가 없는 결합을 야기하기 위해 인가된다. 비-제한적인 예에서, 용접은 재료를 적어도 부분적으로 용융시키는 것을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 물품"은, 예를 들어 가열, 연소 또는 화학 반응에 의해 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는, 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 설명하기 위해 사용된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재로부터 발생하는 에어로졸은 가시적이거나 비가시적일 수 있고, 증기(예를 들어, 기체 상태인 물질의 입자로, 실온에서는 보통 액체 또는 고체임)뿐만 아니라 기체 및 응축된 증기의 액적을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '에어로졸 냉각 요소'는 큰 표면적 및 미리 결정된 흡인 저항을 갖는 요소를 설명하는 데 사용된다. 사용 시, 에어로졸 형성 기재로부터 방출된 휘발성 화합물에 의해 형성된 에어로졸이 통과해서 사용자가 흡입하기 전에 에어로졸 냉각 요소에 의해 냉각된다. 필터와 다른 마우스피스의 높은 흡인-저항과 반대로, 에어로졸 냉각 요소는 낮은 흡인-저항을 갖는다. 에어로졸 발생 물품 내부의 챔버 및 공동은 또한 에어로졸 냉각 요소로 고려되지는 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '시트' 또는 ‘웹’은 이의 두께보다 실질적으로 큰 폭 및 길이를 갖는 적층 요소를 나타낸다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '물결주름진(corrugated)'은 실질적으로 동일한 방향으로 배향된 복수의 물결주름, 파형(undulation) 또는 줄무늬(striation)를 갖는 시트 또는 웹을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘물결주름(corrugation)’은 물결주름 플랭크에 의해 연결된 교번 피크 및 트로프로 형성된 복수의 실질적으로 평행한 리지를 나타낸다. 이것은, 구형파 프로파일, 정현파 프로파일, 삼각형 프로파일, 톱니 프로파일, 또는 이들의 임의의 조합을 갖는 물결주름을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '크림핑된'은 복수의 물결주름을 갖는 시트 또는 웹을 가리킨다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "주름진(gathered)" 또는 "주름형성(gathering)"은 웹 또는 시트가 로드의 원통 축에 실질적으로 가로방향으로 구불구불해지거나, 그렇지 않으면 압축되거나 수축된 것을 나타낸다.
본 발명의 양태는 래퍼 재료에 접착제의 사전 도포를 요구하지 않는다. 또한, 용접은 경화 또는 균일한 압력 인가를 요구할 수 있는 접착제보다 빠른 속도로 달성될 수 있다.
내부 구조는 크림핑된, 절곡된 또는 접힌 시트 재료를 포함할 수 있다. 유리하게는, 이는 그의 냉각 능력을 증가시킬 수 있는 내부 구조의 표면적을 증가시킨다.
래퍼 재료의 제1 부분은 래퍼 재료의 제1 에지에 인접하고 평행한 영역일 수 있고, 제2 부분은 래퍼 재료의 제2 에지에 인접하고 평행한 영역일 수 있다. 유리하게는, 이는 균일하고 대칭인 냉각 요소를 제공할 수 있다.
내부 구조는 길이방향 축을 포함할 수 있고, 래퍼 재료의 제2 에지는 비-제로 각도(non-zero angle)로 길이방향 축에 대해 정렬될 수 있다.
제1 부분은 전도성 요소를 통해 제2 부분에 용접될 수 있다. 구현예에서, 전도성 요소는 금속 스트립을 포함할 수 있다. 구현예에서, 전도성 요소는 제1 또는 제2 부분과 접촉할 수 있거나, 제1 및 제2 부분 사이에 배열될 수 있다. 전도성 요소는 제1 및/또는 제2 부분에 열을 전도하여 제2 부분에 제1 부분의 용접을 유도할 수 있다. 유리하게는, 이는 용접의 용이성 및/또는 속도를 증가시킬 수 있다.
제1 부분은 제2 부분에 유도 용접될 수 있다. 유도 용접은 전자기 유도를 사용하여 전도성 요소를 가열한다. 이는 제1 부분을 제2 부분에 용접하기 위한 신속하고 선택적으로 비접촉 공정을 제공할 수 있다.
대안적으로, 제1 부분은 제2 부분에 초음파 용접될 수 있다. 초음파 용접은 고주파 진동을 사용하여 한 부분을 다른 부분에 용접할 수 있다. 진동은, 예를 들어 소노트로드(sonotrode)에 의해 인가될 수 있다. 유리하게는, 이는 전도성 요소의 존재를 요구하지 않는 용접의 신속한 용접을 제공할 수 있다.
에어로졸 냉각 요소는 7 mm 내지 28 mm, 또는 선택적으로 10 mm 내지 25 mm, 또는 선택적으로 13 mm 내지 22 mm, 선택적으로 16 mm 내지 19 mm의 길이를 가질 수 있다.
에어로졸 냉각 요소는 5 mm 내지 12 mm, 선택적으로 6 mm 내지 9 mm, 또는 선택적으로 7 mm 내지 8 mm의 직경을 가질 수 있다.
래퍼 재료는 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 유리하게는, 열가소성 중합체는 그 자체에 쉽게 용접되어 강한 밀봉을 제공할 수 있다. 또한, 중합체 재료는 특정 용접 공정에 최적화된 융점을 갖도록 제형화될 수 있다. 선택적으로, 내부 구조는 폴리락트산을 포함할 수 있다.
래퍼의 제1 부분 및/또는 제2 부분은 점착을 유도하도록 용융되거나 가열될 수 있는 추가 재료를 포함할 수 있다. 추가 재료는 래퍼에 추가된 하나 이상의 영역, 예를 들어 래퍼의 제1 부분 및/또는 제2 부분에 추가된 열가소성 스트립의 형태일 수 있다. 추가 재료는 종래에 용접될 수 없는 재료로 형성된 래퍼의 용접을 허용할 수 있거나, 래퍼의 용접 성능을 더 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 에어로졸 발생 물품이 제공되며, 에어로졸 발생 물품은 본원에서 설명된 임의의 양태에 따른 임의의 에어로졸 냉각 요소를 포함한다.
에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있고 에어로졸 냉각 요소는 에어로졸 형성 기재의 하류에 위치될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소를 제조하기 위한 방법이 제공되며, 방법은,
시트 재료를 로드 형상으로 크림핑하고 접음으로써 에어로졸 냉각 요소의 내부 구조를 제공하는 단계;
에어로졸 냉각 요소의 내부 구조를 래퍼 재료로 래핑하는 단계;
래퍼 재료의 제1 부분을 래퍼 재료의 제2 부분에 용접함으로써 내부 구조 주위에 래퍼 재료를 고정하는 단계; 및
내부 구조 주위에 래퍼 재료를 고정할 때 내부 구조 및 래퍼 재료를 압축하는 단계를 포함한다.
내부 구조를 제공하는 단계는 시트 재료를 로드 형상으로 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 시트 재료를 로드 형상으로 형성하는 것은 시트 재료를 크림핑하고/하거나 시트 재료를 절곡하거나 접는 것을 포함할 수 있다. 시트 재료를 절곡하거나 접는 것은 원하는 로드 형상의 것과 유사한 배출구 직경을 갖는 깔때기를 통해 시트 재료를 통과시키는 것을 포함할 수 있다.
래퍼 재료의 제1 부분은 래퍼 재료의 제1 에지에 인접하고 평행한 영역일 수 있고, 제2 부분은 래퍼 재료의 제2 에지에 인접하고 평행한 영역일 수 있다.
내부 구조는 길이방향 축을 포함할 수 있고, 에어로졸 냉각 요소의 내부 구조를 래핑하는 단계는 제2 에지를 내부 구조와 접촉하여 그리고 비-제로 각도로 길이방향 축에 대해 배치하는 단계, 및 제1 에지를 제2 에지 위에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
에어로졸 냉각 요소를 제조하는 방법은 래퍼 재료의 제1 부분과 제2 부분 사이에 전도성 요소를 배치하는 단계; 및 전도성 요소를 가열하여 래퍼 재료의 제1 부분을 적어도 부분적으로 용융시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 전도성 요소는 제1 부분 또는 제2 부분 중 하나와 접촉하여 배치되어 하나의 부분을 다른 부분에 용접할 수 있다.
방법은 유도 용접에 의한 용접을 포함할 수 있다. 이는 전도성 요소에 전류를 유도하여 래퍼의 일부를 용융시키는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 방법은 초음파 용접에 의한 용접을 포함할 수 있다. 초음파 용접은 소노트로드를 사용하여 래퍼 재료를 적어도 부분적으로 용융시키는 단계를 포함할 수 있다.
에어로졸 냉각 요소를 제조하는 방법은 내부 구조 주위에 래퍼를 고정할 때 내부 구조 및 래퍼 재료를 압축하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 에어로졸 발생 물품을 제조하기 위한 방법이 제공되며, 방법은 본 발명의 전술한 양태에 따른 에어로졸 냉각 요소를 제조하는 단계; 및 에어로졸 냉각 요소를 에어로졸 발생 물품 내로 통합하는 단계를 포함한다.
방법은 에어로졸 형성 기재를 에어로졸 발생 물품 내에 통합하는 단계, 및 에어로졸 형성 기재의 하류에 에어로졸 냉각 요소를 통합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소를 제조하기 위한 장치가 제공되며, 장치는:
크림핑된 시트 재료의 공급을 에어로졸 냉각 요소 로드 형상을 위해 로드 형상의 내부 구조로 주름지게 하거나 접는 주름 유닛;
내부 구조를 로드 형상의 길이방향 축 주위에서 래퍼 재료로 래핑하고 래퍼 재료의 제1 부분을 래퍼 재료의 제2 부분에 용접함으로써 내부 구조 주위에 래퍼 재료를 고정하는 래핑 유닛; 및
내부 구조 주위에 래퍼 재료를 고정할 때 내부 구조 및 래퍼 재료를 압축하는 압축 유닛을 포함한다.
본 발명의 일 양태와 관련하여 전술한 바람직한 특징은 또한 본 발명의 다른 양태에 적용될 수 있음이 이해될 것이다.
본 발명의 구현예는 이제 첨부된 도면을 참조하여 예로서만 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 냉각 요소의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 냉각 요소를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 통한 길이방향 단면의 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 냉각 요소의 제조를 위한 장치의 개략도를 도시한다
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 냉각 요소를 제조하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 래퍼 재료를 고정하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 래퍼 재료를 고정하는 방법의 흐름도를 도시하며;
도 7은 본 발명의 추가 구현예에 따른 래퍼 재료를 고정하는 방법의 흐름도를 도시한다.
본 발명은 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소에 관한 것이다. 담배 같은 에어로졸 형성 기재가 연소되기보다는 가열되는 에어로졸 발생 물품이 당업계에 공지되어 있다. 에어로졸 발생 물품을 사용하는 시스템의 예는 담배 함유 기재를 200℃ 초과로 가열하여 니코틴 함유 에어로졸을 발생시키는 시스템을 포함한다.
에어로졸 냉각 요소는 열 전달에 의해 요소를 통해 흡인된 에어로졸 스트림의 온도를 냉각하도록 작용할 수 있다. 에어로졸의 구성요소는 에어로졸 냉각 요소와 상호 작용하고 열 에너지를 손실할 것이다.
에어로졸 냉각 요소는 에어로졸 스트림으로부터 열 에너지를 소비하는 상 변환(phase transformation)을 하게 됨으로써 상기 요소를 통해 흡인된 에어로졸 흐름의 온도를 냉각하도록 작용할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 냉각 요소를 형성하는 재료는 열 에너지의 흡수를 요구하는 용융 또는 유리 전이와 같은 상 변환을 겪을 수 있다. 에어로졸이 에어로졸 냉각 요소에 들어가는 온도에서 흡열 반응을 겪도록 요소가 선택되면, 반응은 에어로졸 스트림으로부터 열에너지를 소비할 것이다.
일부 구현예에서, 에어로졸 스트림의 온도는 에어로졸 냉각 요소를 통해 흡인됨에 따라 10℃보다 더 낮아질 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 스트림의 온도는 에어로졸 냉각 요소를 통해 흡인됨에 따라 15℃보다 더 또는 20℃보다 더 낮아질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소(100)의 개략도를 도시한다. 에어로졸 냉각 요소(100)는 내부 구조(102) 및 내부 구조(102) 주위에 고정된 래퍼 재료(104)를 포함한다. 래퍼 재료(104)는 래퍼 재료(104)의 제2 부분(108)에 용접된 제1 부분(106)을 포함한다.
내부 구조(102)는 크림핑된, 절곡된 또는 접힌 시트 재료를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '크림핑된'은 복수의 실질적으로 평행한 리지(ridge) 또는 물결주름을 갖는 시트를 가리킨다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품이 조립되었을 경우, 실질적으로 평행한 리지 또는 물결주름은 로드에 대하여 길이방향으로 연장된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '주름진', '절곡된' 또는 '접힌'은 재료의 시트가 로드의 원통형 축에 실질적으로 가로방향으로 구불구불해지거나, 접히거나 또는 그렇지 않으면 압축되거나 수축된 것을 가리킨다. 시트는 크림핑되거나, 절곡되거나, 접히기 전에 크림핑될 수 있다. 시트는 사전 크림핑 없이 주름지거나, 절곡되거나, 접힐 수 있다.
일부 구현예에서, 시트 재료는 금속 포일, 중합체 시트, 및 실질적으로 비-다공성 종이 또는 판지를 포함하는 군으로부터 선택된 시트 재료를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA), 셀룰로스 아세테이트(CA), 및 알루미늄 포일로 이루어진 군으로부터 선택된 시트 재료를 포함할 수 있다.
크림핑된, 절곡된 또는 접힌 재료 시트로 제조된 내부 구조(102)는 내부 구조의 표면적을 증가시키고, 따라서, 이를 통과하는 에어로졸을 냉각시키는 내부 구조(102)의 능력을 증가시킨다.
내부 구조(102)는 약 10 제곱미터/밀리그램(mm2/mg) 내지 약 100 제곱미터/밀리그램(mm2/mg)의 비표면적을 갖는 시트 재료로 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 비표면적은 약 35 mm2/mg일 수 있다. 비표면적은 공지된 폭 및 두께를 갖는 재료를 취함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 재료는 ±2 μm의 변화를 갖는 50 μm의 평균 두께를 갖는 폴리락트산 재료일 수 있다. 재료가 또한 공지된 폭, 예를 들어 약 200 mm 내지 약 250 mm의 폭을 갖는 경우, 비표면적과 밀도가 계산될 수 있다.
래퍼 재료(104)의 제1 부분(106)은 래퍼 재료(104)의 제1 에지(110)에 인접하고 평행한 영역이고, 제2 부분(108)은 래퍼 재료(104)의 제2 에지(112)에 인접하고 평행한 영역이다.
내부 구조(102)는 길이방향 축을 갖는다. 래퍼 재료(104)의 제2 에지(112)는 비-제로 각도(116)로 길이방향 축에 대해 정렬된다. 예를 들어, 제2 에지(112)는 약 20도, 30도 또는 40도의 각도(116)(길이방향 축에 대한)일 수 있다.
제1 부분(106)은 금속 스트립(도시되지 않음)을 통해 제2 부분(108)에 용융 접합될 수 있다. 대안적으로, 제1 부분(106)은 제2 부분(108)에 유도 용접될 수 있다. 제1 부분(106)은 제2 부분(108)에 초음파 용접될 수 있다.
에어로졸 냉각 요소(100)는 7 mm 내지 28 mm의 길이(114)를 가질 수 있고, 5 mm 내지 12 mm의 직경(118)을 가질 수 있다.
래퍼 재료(104)는 중합체를 포함하거나 중합체로 제조될 수 있다. 일부 예에서, 내부 구조(102)는 폴리락트산을 포함하거나 폴리락트산으로 제조된다.
도 2는 도 1의 에어로졸 냉각 요소(100)를 포함하는 에어로졸 발생 물품(200)의 단면도를 도시한다. 에어로졸 발생 물품(200)은 에어로졸 형성 기재(204) 및 필터(206)를 더 포함한다. 에어로졸 냉각 요소(100)는 에어로졸 형성 기재(204)의 하류 및 필터(206)의 상류에 위치된다.
에어로졸 발생 물품(200)의 요소는, 바람직하게는 적절한 래퍼, 예를 들어 티핑 페이퍼에 의해 함께 유지된다. 티핑 페이퍼는 에어로졸 발생 물품(200)의 구성요소를 로드의 형태로 래핑하기 위한 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있다. 티핑 페이퍼는 물품(200)이 조립될 때 에어로졸 발생 물품(200)의 구성요소를 파지하고 로드 내의 위치에 이를 유지할 필요가 있다. 적절한 재료는 당업계에 잘 알려져 있다.
에어로졸 발생 물품(200)은 약 30 mm 내지 약 100 mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품(200)은 약 5 mm 내지 약 12 mm의 외부 직경(208)을 가질 수 있다. 필터(206)는 에어로졸 발생 물품(200)의 하류 단부에 위치될 수 있다. 필터(206)는 셀룰로스 아세테이트 필터 플러그일 수 있다. 필터(206)는 일 구현예에서 길이가 약 7 mm일 수 있지만, 약 5 mm 내지 약 10 mm의 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품(200)은 에어로졸 형성 기재(204)의 하류에 위치된 스페이서 요소(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 에어로졸 발생 물품(200)은 약 45 mm의 총 길이를 갖는다. 에어로졸 발생 물품(200)은 약 7.2 mm의 외부 직경(208)을 가질 수 있다. 또한, 에어로졸 형성 기재(204)는 대략 10 mm의 길이를 가질 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재(204)는 약 12 mm의 길이를 가질 수 있다. 또한, 에어로졸 형성 기재(204)의 직경은 약 5 mm 내지 약 12 mm일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 냉각 요소(100)의 제조를 위한 장치(300)의 개략도를 도시한다. 장치(300)는 연속적인 크림핑된 내부 구조(102)를 생성하는 크림핑 장치(302), 연속적인 내부 구조(102) 주위에 재료의 층을 분배하는 재료 보빈(304), 가열 및 가압 유닛(306) 및 절단 유닛(308)을 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 냉각 요소(100)를 제조하는 방법(400)의 흐름도를 도시한다. 방법(400)에서, 내부 구조는 연속적인 로드 형상의 내부 구조(102)로 시트 재료를 크림핑하거나, 절곡하거나, 또는 접음으로써(402) 제공된다(404). 내부 구조(102)는 래퍼 재료(310)로 래핑된다(406). 래퍼 재료(310)는 래퍼 재료(310)의 제1 부분(106)을 래퍼 재료(310)의 제2 부분(108)에 용접함으로써 연속적인 내부 구조(102) 주위에 고정된다(408). 래퍼 재료(310)의 제1 부분(106)은 래퍼 재료(310)의 제1 에지(110)에 인접하고 평행한 영역이고, 제2 부분(108)은 래퍼 재료(310)의 제2 에지(112)에 인접하고 평행한 영역이다.
연속적인 내부 구조(102)는 길이방향 축을 갖는다. 연속적인 내부 구조(102)를 래핑하는 단계(406)는 제2 에지(112)를 연속적인 내부 구조(102)와 접촉하여 그리고 비-제로 각도(114)로 길이방향 축에 대해 배치하는 단계, 및 제1 에지(110)를 제2 에지(112) 위에 배치하는 단계를 포함한다.
연속적인 내부 구조(102) 및 래퍼 재료(310)는 압축되어(410) 연속적인 내부 구조(102) 주위에 래퍼 재료(310)를 고정한다. 그 다음, 래핑된 연속적인 내부 구조(102)는 절단 유닛(308)에 의해 처리되며, 이는 도 1에 도시된 바와 같이, 원하는 길이(114)의 에어로졸 냉각 요소(100) 내로 절단된다(412).
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 용융 접합에 의해 래퍼 재료(310)를 고정하는 방법(408A)의 흐름도를 도시한다.
방법(408A)에서, 제2 부분(108)은 제1 부분(106)의 외부 표면 상에서 접힌다. 가열 및 가압 유닛(306)으로부터의 열은 제1 및 제2 부분(106, 108)을 용융(508)시키도록 조정된다. 그 다음, 도 4와 관련하여, 용융된 부분(106, 108)은 압축된다(410). 압축(410) 동안, 제1 및 제2 부분(106, 108)은 위의 가열 및 가압 유닛(306)과 아래의 연속적인 내부 구조(102) 사이에 끼인다. 연속적인 내부 구조(102)는 압축에 대한 저항으로 인해 후면 블록으로서 작용할 수 있다. 래퍼 재료(310)는 제1 및 제2 부분(106, 108)이 적어도 부분적으로 재고형화될 때까지 가열 및 가압 유닛(306)에 의해 유지 및/또는 가압된다.
일부 예에서, 방법(408A)은 래퍼 재료(310)의 제1 부분(106)과 제2 부분(108) 사이에 금속 재료를 배치하는 단계(504), 및 래퍼 재료(310)의 제1 부분(106)을 적어도 부분적으로 용융시키도록 금속 재료를 가열하는 단계(506)를 더 포함한다.
가열 및 가압 유닛(306)의 가열 부분의 형상은 에어로졸 냉각 요소(100)의 평균 직경의 범위에 있는 직경으로 오목할 수 있다. 가열 부분은 또한 가열된 래퍼 재료(310)가 매끄럽고 원통형이도록 매끄러울 수 있다. 또한, 가열 및 가압 유닛(306)은 점착성이 없는 재료로 제조된 외부 코팅을 가져서, 가열 부분 표면 상에서 너무 많은 마찰 저항 또는 파지를 갖는 임의의 래퍼 재료(310)를 방지할 수 있다. 이는 특히 래퍼 재료가 용융 상태일 때 가능성이 있다. 일부 예에서, 외부 코팅은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 유사한 재료로 제조된다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 유도 용접을 사용하여 래퍼 재료(310)를 고정하는 대안적인 방법(408B)의 흐름도를 도시한다. 방법(408B)에 따라 래퍼 재료(310)를 고정하는 방법에서, 가열 및 가압 유닛(306)은 유도 히터를 포함한다. 유도 히터는 전자석 및 전자석을 통해 고주파 교류를 통과시키는 전자 발진기를 포함한다. 얇은 전도성 필름은 제1 부분(106)과 제2 부분(108) 사이에 배치된다(602). 얇은 전도성 필름은 유도 용접 동안 정확한 위치에 있도록 가볍게 접착될 수 있다(604). 교류는 코일을 통과하여 교류 자기장을 발생시킨다(606). 제1 부분(106), 전도성 필름 및 제2 부분(108)이 위치되는 영역은 교류 자기장 내부에서 통과된다(608). 교번 자기장은 필름 내에 전기 와류를 유도(610)하는 필름을 침투한다. 필름의 저항을 통해 흐르는 전기 와류는 열을 발생시킨다(612). 발생된 열은 래퍼 재료(310)의 제1 부분(106) 및 제2 부분(108)을 용융시킨다(614). 그 다음, 도 4와 관련하여, 용융된 제1 및 제2 부분(106, 108)은 적어도 부분적으로 재고형화될 때까지 가열 및 가압 유닛(306)에 의해 함께 함께 압축된다(410).
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 초음파 용접을 사용하여 래퍼 재료(310)를 고정하는 다른 대안적인 방법(408C)의 흐름도를 도시한다. 방법(408C)에 따라 래퍼 재료(310)를 고정하는 방법에서, 가열 및 가압 유닛(306)은 소노트로드를 포함한다. 방법(408C)은 제1 부분(106)의 외부 표면 상에 제2 부분(108)을 접는 단계(702)를 포함한다. 제1 및 제2 부분은 연속적인 내부 구조(102) 및/또는 가열 및 가압 유닛 및 소노트로드 사이에 유지된다(704). 소노트로드는 변환기에 연결되어 고주파 음향 진동은 방출된다(706). 결과적인 진동은 제1 및 제2 부분(106, 108)에 의해 흡수되어(708) 이들이 용융되게 한다. 그 다음, 도 4와 관련하여, 용융된 제1 부분(106) 및 제2 부분(108)은 적어도 부분적으로 재고형화될 때까지 압축된다(410).
래퍼 재료(310)는 폴리락트산 필름과 같은 열가소성 필름을 포함하거나 이로부터 제조될 수 있다. 연속적인 내부 구조(102)는 폴리락트산과 같은 압축에 저항하는 재료를 포함하거나 이로부터 제조될 수 있다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 발생 물품(200)을 제조하기 위한 방법은 에어로졸 형성 기재(204), 필터(206) 및 에어로졸 냉각 요소(100)를 로드에 통합하는 단계를 포함할 수 있으며, 에어로졸 냉각 요소(100)는 에어로졸 형성 기재(206)의 하류에 통합된다.
일부 구현예에서, 필터(206)는 셀룰로스 아세테이트로 형성된 종래의 마우스피스 필터이다. 필터(206)는 약 45 mm의 길이를 가질 수 있다.
용접 방법(408A, 408B 및 408C)으로부터의 열은 에어로졸 냉각 요소(100)의 외부 표면을 변경할 수 있다. 그러나, 에어로졸 냉각 요소(100)의 외부 표면은 최종 에어로졸 발생 물품(200) 내의 적어도 하나의 티핑 페이퍼에 의해 덮일 수 있다. 이 티핑 페이퍼는 일반적으로 에어로졸 발생 물품(200)의 요소를 함께 유지하는 데 사용된다. 따라서, 에어로졸 냉각 요소(100)의 외부 표면의 약간의 변경 또는 결함은 최종 에어로졸 발생 물품(200)에서 보이지 않아도 된다.
에어로졸 냉각 요소(100)는 열 전달에 의해 요소를 통해 흡인된 에어로졸 스트림의 온도를 냉각하도록 작용할 수 있다. 에어로졸의 구성요소는 에어로졸 냉각 요소(100)와 상호 작용하고 열 에너지를 손실할 것이다.
방법(408A, 408B 또는 408C)에 따라 용접에 의해 래퍼 재료(310)를 고정하는 방법(408)을 갖는 방법(400)으로부터 유도된 에어로졸 냉각 요소(100)는 래퍼 재료(310)가 접착제에 의해 유지되는 것과 반대로 래퍼 재료 자체의 용접에 의해 유지된다는 장점을 갖는다. 용접의 더 강한 유지 메커니즘으로 접착을 대체하는 것은 실린더 내에서 기계적 압축에 매우 저항성이 있을 수 있는 시트 재료를 유지할 만큼 충분히 강하지 않은 접착을 갖는 문제를 해결한다.
따라서, 제조와 연관된 장비에서 래퍼 재료의 팽창, 실린더 풀림, 직경 제어 실패 및 접착제 오염과 같은 접착에서 기인할 수 있는 연관된 문제가 완화될 수 있다.
본 발명의 다른 장점은 에어로졸 발생 물품의 제조에 사용되는 기존의 장비의 실질적으로 수정할 필요가 없다는 것이다. 이는 에어로졸 발생 물품을 제조하는 본원에서 설명된 방법이 요구된 작은 변화만을 갖는 현재의 장비 및 시스템에 쉽고 비용 효율적으로 통합될 수 있다는 효과를 갖는다. 장비가 본원에서 설명하는 바와 같이 에어로졸 발생 물품의 제조 방법을 실현하기 위해 수정될 필요가 없을 수 있는 공정은 크림핑 공정(302)용 장비, 보빈과 같은 래퍼 재료(310)를 공급하기 위한 장비, 및 로드(308)를 절단하기 위한 장비를 포함한다. 이는 구현 비용을 낮게 유지하는 이점을 갖는다.

Claims (23)

  1. 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소로서, 상기 에어로졸 냉각 요소는,
    원통형 로드를 형성하도록 시트 재료를 크림핑하고 접음으로써 형성된 내부 구조로서, 상기 원통형 로드는 임의의 외부 압축력이 없을 때 원주(C1)를 갖는, 내부 구조; 및
    상기 내부 구조 주위에 고정되어 원주(C2)를 갖는 로드를 형성하는 래퍼 재료를 포함하고;
    상기 래퍼 재료는 상기 래퍼 재료의 제2 부분에 용접된 제1 부분을 포함하고;
    상기 내부 구조는 상기 래퍼 재료가 상기 내부 구조 주위에 고정될 때 상기 래퍼 재료에 의해 압축 하에 있고;
    C1/C2는 1.2 내지 6의 범위인, 에어로졸 냉각 요소.
  2. 제1항에 있어서, C1/C2는 1.3 내지 4 범위, 선택적으로 1.4 내지 2.5 범위인, 에어로졸 냉각 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 래퍼 재료의 제1 부분은 상기 래퍼 재료의 제1 에지에 인접하고 평행한 영역이고, 상기 제2 부분은 상기 래퍼 재료의 제2 에지에 인접하고 평행한 영역인, 에어로졸 냉각 요소.
  4. 제3항에 있어서, 상기 내부 구조는 길이방향 축을 포함하고, 상기 래퍼 재료의 제2 에지는 비-제로 각도(non-zero angle)로 상기 길이방향 축에 대해 정렬되는, 에어로졸 냉각 요소.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부분은 금속 스트립을 통해 상기 제2 부분에 용접되는, 에어로졸 냉각 요소.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분에 유도 용접되는, 에어로졸 냉각 요소.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분에 초음파 용접되는, 에어로졸 냉각 요소.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 냉각 요소는 7 mm 내지 28 mm의 길이를 갖는, 에어로졸 냉각 요소.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 냉각 요소는 5 mm 내지 12 mm의 직경을 갖는, 에어로졸 냉각 요소.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 래퍼 재료는 중합체를 포함하고, 선택적으로 상기 내부 구조는 폴리락트산을 포함하는, 에어로졸 냉각 요소.
  11. 로드 형태의 에어로졸 발생 물품으로서, 상기 에어로졸 발생 물품은 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 에어로졸 냉각 요소를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  12. 제11항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함하고 상기 에어로졸 냉각 요소는 상기 에어로졸 형성 기재의 하류에 위치되는, 에어로졸 발생 물품.
  13. 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    시트 재료를 로드 형상으로 크림핑하고 접음으로써 상기 에어로졸 냉각 요소의 내부 구조를 제공하는 단계;
    상기 에어로졸 냉각 요소의 내부 구조를 래퍼 재료로 래핑하는 단계;
    상기 래퍼 재료의 제1 부분을 상기 래퍼 재료의 제2 부분에 용접함으로써 상기 내부 구조 주위에 상기 래퍼 재료를 고정하는 단계; 및
    상기 내부 구조 주위에 상기 래퍼 재료를 고정할 때 상기 내부 구조 및 상기 래퍼 재료를 압축하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 래퍼 재료의 제1 부분은 상기 래퍼 재료의 제1 에지에 인접하고 평행한 영역이고, 상기 제2 부분은 상기 래퍼 재료의 제2 에지에 인접하고 평행한 영역인, 에어로졸 냉각 요소의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 내부 구조는 길이방향 축을 포함하며; 상기 에어로졸 냉각 요소의 내부 구조를 래핑하는 단계는 상기 제2 에지를 상기 내부 구조와 접촉하여 그리고 비-제로 각도로 상기 길이방향 축에 대해 배치하는 단계, 및 상기 제1 에지를 상기 제2 에지 위에 배치하는 단계를 포함하는, 에어로졸 냉각 요소의 제조 방법.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 래퍼 재료의 제1 부분과 제2 부분 사이에 전도성 요소를 배치하는 단계; 및 상기 전도성 요소를 가열하여 상기 래퍼 재료의 제1 부분을 용접하는 단계를 포함하는, 에어로졸 냉각 요소의 제조 방법.
  17. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 래퍼 재료의 제1 부분을 상기 래퍼 재료의 제2 부분에 용접하는 단계는 유도 용접을 포함하는, 에어로졸 냉각 요소의 제조 방법.
  18. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 래퍼 재료의 제1 부분을 상기 래퍼 재료의 제2 부분에 용접하는 단계는 초음파 용접을 포함하는, 에어로졸 냉각 요소의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 초음파 용접은 소노트로드(sonotrode)를 사용하여 상기 래퍼 재료를 적어도 부분적으로 용융시키는 단계를 포함하는, 에어로졸 냉각 요소의 제조 방법.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 래퍼 재료는 중합체를 포함하고, 선택적으로 상기 내부 구조는 폴리락트산을 포함하는, 에어로졸 냉각 요소의 제조 방법.
  21. 에어로졸 발생 물품을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 냉각 요소를 제조하는 단계; 및 상기 에어로졸 냉각 요소를 상기 에어로졸 발생 물품 내로 통합하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함하고 상기 에어로졸 냉각 요소는 상기 에어로졸 형성 기재의 하류에 통합되는, 에어로졸 발생 물품을 제조하기 위한 방법.
  23. 에어로졸 발생 물품용 에어로졸 냉각 요소를 제조하는 장치로서, 상기 장치는,
    상기 에어로졸 냉각 요소 로드 형상을 위해, 크림핑된 시트 재료의 공급을 로드 형상의 내부 구조로 주름지게 하고 접는 주름 유닛;
    상기 내부 구조를 상기 로드 형상의 길이방향 축 주위에서 래퍼 재료로 래핑하고 상기 래퍼 재료의 제1 부분을 상기 래퍼 재료의 제2 부분에 용접함으로써 상기 내부 구조 주위에 상기 래퍼 재료를 고정하는 래핑 유닛; 및
    상기 내부 구조 주위에 상기 래퍼 재료를 고정할 때 상기 내부 구조 및 상기 래퍼 재료를 압축하는 압축 유닛을 포함하는, 장치.
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