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KR102786560B1 - 필터, 이를 포함하는 에어로졸 생성 물품 및 상기 필터의 제조방법 - Google Patents

필터, 이를 포함하는 에어로졸 생성 물품 및 상기 필터의 제조방법 Download PDF

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KR102786560B1
KR102786560B1 KR1020210053142A KR20210053142A KR102786560B1 KR 102786560 B1 KR102786560 B1 KR 102786560B1 KR 1020210053142 A KR1020210053142 A KR 1020210053142A KR 20210053142 A KR20210053142 A KR 20210053142A KR 102786560 B1 KR102786560 B1 KR 102786560B1
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주식회사 케이티앤지
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Abstract

실시예들은 필터, 이를 포함하는 에어로졸 생성 물품 및 상기 필터의 제조방법 에 관한 것이다.

Description

필터, 이를 포함하는 에어로졸 생성 물품 및 상기 필터의 제조방법{FILTER, AN AEROSOL-GENERATING ARTICLE COMRISING THE SAME, AND A METHOD OF MANUFACTURING THE FILTER}
실시예들은 필터, 이를 포함하는 에어로졸 생성 물품 및 상기 필터의 제조방법에 관한 것이다.
궐련 및 흡연 물품에 적용되는 필터로써, 여과 소재 이외의 이종 물질을 추가적으로 포함하는 복합 필터에 대한 수요가 증가하고 있다. 종래의 복합 필터는 여과 소재만을 포함하는 필터와 이종 물질을 포함하는 필터를 각각 제조하고, 제조한 2 종류의 필터를 접합하는 방식으로 제조된다. 이처럼 복합 필터는 이종 물질을 포함하지 않는 필터에 비하여 복잡한 제조 공정에 의해 제조됨에, 제조되는 복합 필터의 물리적 특성에 편차가 발생하거나, 제조에 소요되는 시간과 비용이 증가하는 문제가 있다.
실시예들이 해결하고자 하는 과제는, 이종 물질을 포함하는 필터의 물리적 특성의 편차를 줄인 필터 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 물품을 제공함에 있다.
또한, 공정을 단순화하여 제조되는 이종 물질을 포함하는 필터의 물리적 특성의 편차를 줄이고, 제조에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있는 필터의 제조방법을 제공함에 있다.
실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예들은, 에어로졸 생성 물품에 포함되는 필터로서, 적어도 하나 이상의 이종 물질 입자가 담지된 제1 필터 요소를 포함하는 제1 필터 세그먼트, 제2 필터 요소를 포함하는 제2 필터 세그먼트, 및 제1 필터 세그먼트 및 제2 필터 세그먼트를 둘러싸는 래퍼를 포함하고, 제1 필터 세그먼트 및 제2 필터 세그먼트는 필터의 길이 방향을 기준으로 정렬되고, 제1 필터 세그먼트 및 제2 필터 세그먼트는 물리적으로 분리되지 않은 필터를 제공한다.
다른 실시예들은, 일 실시예에 따른 필터를 포함하는 에어로졸 생성 물품을 제공한다.
또 다른 실시예들은, 필터 토우를 일 방향으로 이송하는 제1 단계, 이송 중인 필터 토우에 소정 주기로 적어도 하나 이상의 이종 물질 입자를 소정 중량 투입하여 소정 길이 간격으로 이종 물질 입자가 투입된 필터 토우를 제조하는 제2 단계, 소정 길이 간격으로 이종 물질 입자가 투입된 필터 토우를 래퍼로 포장하는 제3 단계, 및 래퍼로 포장된 필터 토우를 각각 이종 물질 입자를 포함하는 필터로 절단하는 제4 단계를 포함하는 필터의 제조방법을 제공한다.
과제의 해결 수단은 상술한 바에 제한되지 않으며, 본 명세서 전체에서 통상의 기술자에 의해 유추될 수 있는 사항들을 모두 포함할 수 있다.
실시예들에 관한 필터의 제조방법은 종래의 이종 물질 입자를 포함하는 필터의 제조방법에 비하여 공정이 단순화될 수 있으며, 이에 따라 제조에 소요되는 시간이 단축될 수 있다. 제조되는 필터의 각 세그먼트가 물리적으로 분리되지 않으므로 필터의 흡인 저항, 길이, 원주 등의 물리적 특성에 발생할 수 있는 편차가 줄어들 수 있다.
또한, 종래의 이종 물질 입자를 포함하는 복합 필터와는 달리 한 장의 래퍼만을 이용하여 포장이 가능하므로, 제조 비용이 절감되며, 천공의 형성을 위해 소모되는 에너지를 절약할 수 있다.
실시예들의 효과는 상술한 바에 한정되지 않으며, 후술하는 구성으로부터 유추 가능한 효과를 모두 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 이종 물질 입자를 포함하는 복합 필터의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 복합 필터의 제조공정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 일 실시예에 따른 필터를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 필터의 제조공정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 필터의 제조방법의 순서도이다.
도 6a는 일 실시예에 따른 필터의 제조 공정을 도시한다.
도 6b는 다른 실시예에 따른 필터의 제조 공정을 도시한다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예들의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "-부", "-모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1" 또는 "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서 전체에서, "에어로졸 생성 물품"은 흡연을 하는데 이용되는 물품을 의미한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품은 점화되어 연소되는 방식으로 이용되는 일반 연소식 궐련일 수 있고, 또는 에어로졸 생성 장치에 의하여 가열되는 방식으로 이용되는 가열식 궐련일 수도 있다.
명세서 전체에서, "필터의 길이 방향"은 필터의 길이가 연장되는 방향을 의미한다.
명세서 전체에서, "담배 물질"은 담배 잎으로부터 유래된 성분을 포함하는 모든 형태의 물질을 의미한다.
명세서 전체에서, "필터 요소"는 여과 소재를 포함하는 요소를 의미한다. 예를 들어, 필터 요소는 복수의 섬유 가닥을 포함할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 이종 물질 입자를 포함하는 복합 필터의 일 예를 도시한 도면이며, 도 2는 종래의 복합 필터의 제조공정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 이종 물질 입자(2)를 포함하는 복합 필터(100)는 이종 물질 입자(2)가 담지된 필터 요소를 포함하는 제1 필터 세그먼트(110) 및 필터 요소만을 포함하는 제2 필터 세그먼트(120)를 포함한다. 제1 필터 세그먼트(110)의 필터 요소는 복수의 섬유 가닥을 포함하며, 복수의 섬유 가닥들 사이에 이종 물질 입자(2)가 임의로(randomly) 분산되어 배치될 수 있다.
종래의 이종 물질 입자(2)를 포함하는 복합 필터(100)는 제1 필터 세그먼트(110)를 포장하는 제1 내부 래퍼(131) 및 제2 필터 세그먼트(120)를 포장하는 제2 내부 래퍼(132)를 포함한다. 또한, 종래의 이종 물질 입자(2)를 포함하는 복합 필터(100)는 제1 내부 래퍼(131)에 의해 포장된 제1 필터 세그먼트(110) 및 제2 내부 래퍼(132)에 의해 포장된 제2 필터 세그먼트(120)를 모두 포장하는 외부 래퍼(133)를 포함한다.
외부 래퍼(133)에는 필터에 외기가 유입되거나 내부 공기가 유출되도록 하는 적어도 하나의 천공(140)(perforation)이 형성될 수 있다. 제1 내부 래퍼(131) 또는 제2 내부 래퍼(132) 역시 외부 래퍼(133)의 적어도 하나의 천공(140)에 대응되는 위치에 동일한 형태의 천공이 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 이종 물질 입자(2)를 포함하는 복합 필터(100)는 이종 물질 입자(2)가 담지된 필터 요소를 포함하는 필터 및 필터 요소만을 포함하는 필터를 각각 제조한 후, 접합하는 방식으로 제조된다. 즉, 각각의 필터를 제조하는 2 회의 공정 및 제조된 2 종류의 필터를 접합하는 1 회의 공정을 거치므로 총 3 회의 공정이 요구된다. 다수의 공정을 거침에 따라 제조되는 필터의 흡인 저항, 길이, 원주 등의 물리적 특성에 편차가 발생할 수 있다. 또한, 제조에 소요되는 시간이 증가할 수 있다.
게다가, 2 종류의 필터를 제조함에 있어서, 2 종류의 필터에 각각 한 장씩의 래퍼를 사용하는 것이 요구되며, 제조된 2 종류의 필터를 접합하는 과정에서 한 장의 래퍼가 추가적으로 요구된다. 이에 따라, 필터의 제조에 소요되는 래퍼의 개수가 불필요하게 증가하여 제조 비용이 상승하는 요인이 된다.
여기서 래퍼에 형성되는 천공(140)은 레이저 에칭(etching) 등의 기계적인 방법에 의해 형성되는데, 종래의 이종 물질 입자(2)를 포함하는 복합 필터(100)는 여러 겹의 래퍼에 의해 중첩적으로 포장됨에 따라, 천공(140)의 형성을 위해 불필요하게 에너지가 많이 소모될 수 있다.
도 3을 일 실시예에 따른 필터를 도시한 도면이며, 도 4는 일 실시예에 따른 필터의 제조공정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 필터(200)는 적어도 하나 이상의 이종 물질 입자(2)가 담지된 제1 필터 요소를 포함하는 제1 필터 세그먼트(210) 및 제2 필터 요소를 포함하는 제2 필터 세그먼트(220)를 포함할 수 있다. 제1 필터 세그먼트(210) 및 제2 필터 세그먼트(220)는 필터(200)의 길이 방향을 기준으로 정렬될 수 있다.
일 실시예에 따른 필터(200)는 에어로졸 생성 물품(미도시)에 포함될 수 있다. 필터(200)는 에어로졸 생성 물품의 일 단에 포함될 수 있으며, 생성되는 에어로졸은 제1 필터 세그먼트(210) 및 제2 필터 세그먼트(220)를 순서대로 통과하며 기류를 형성할 수 있고, 이에 따라 흡연자는 제2 필터 세그먼트(220)로부터 에어로졸을 흡입할 수 있다.
제1 필터 세그먼트(210)는 적어도 하나 이상의 이종 물질 입자(2)가 담지된 제1 필터 요소를 포함할 수 있다. 적어도 하나 이상의 이종 물질 입자(2)는 제1 필터 세그먼트(210)의 내부 및 외부에 임의로 분산되어 배치될 수 있다.
이종 물질 입자(2)는 활성탄 입자 및 담배 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 활성탄일 수 있다. 활성탄은 강한 흡착성을 바탕으로 필터(200) 내에 포함되어 기체 상의 물질을 흡착할 수 있으므로, 주로 입자 상의 물질을 여과하는 셀룰로오스 아세테이트 섬유와 함께 사용되어 상호 보완적인 역할을 수행할 수 있다.
담배 입자는 담배 물질을 포함하는 입자일 수 있다. 담배 물질은, 예를 들어, 담배잎, 담배 옆맥, 팽화 담배, 절단된 각초, 판상엽 각초, 재구성 담배, 담배 추출물, 및 이들의 조합일 수 있다. 담배 입자를 제1 필터 세그먼트(210)에 포함하는 필터(200)가 에어로졸 생성 물품에 적용될 경우, 필터(200)를 경유하는 고온의 에어로졸에 의해 담배 입자로부터 니코틴이 발생할 수 있으며, 끽미가 향상될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 이종 물질 입자(2)는 활성탄 입자이고, 제1 필터 세그먼트(210)는 활성탄 입자를 필터의 길이 방향을 기준으로 약 0.5㎎/㎜ 내지 5 ㎎/㎜를 포함할 수 있다. 제1 필터 세그먼트(210)가 전술한 수치범위의 중량의 활성탄 입자를 가짐으로써, 필터(200)가 적절한 흡인 저항을 가짐과 동시에 활성탄 입자에 의한 기체 상의 물질의 흡착 효과가 향상될 수 있다. 제1 필터 세그먼트(210)는 바람직하게는 활성탄 입자를 필터의 길이 방향을 기준으로 약 1㎎/㎜ 내지 4 ㎎/㎜ 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 약 1.5㎎/㎜ 내지 5 ㎎/㎜ 포함할 수 있다.
이종 물질 입자(2)는 약 0.1 내지 약 0.7 mm의 직경을 가질 수 있다. 이종 물질 입자(2)가 전술한 범위의 직경을 가짐으로써, 이종 물질 입자(2)가 제1 필터 요소 전체에 걸쳐 균일하게 분포할 수 있음과 동시에 제1 필터 세그먼트(210)의 길이 방향에 수직인 방향을 기준으로 측정된 원주의 편차가 저감될 수 있다. 이종 물질 입자(2)의 직경이 약 0.1 mm 미만일 경우, 이종 물질 입자(2)의 응집이 발생하여 이종 물질 입자(2)가 제1 필터 요소 전체에 걸쳐 균일하게 분포할 수 없을 수 있다. 또한 이종 물질 입자(2)의 직경이 약 0.7 mm 를 초과할 경우, 제1 필터 세그먼트(210)의 길이 방향에 수직인 방향을 기준으로 측정된 원주의 편차가 증가할 수 있다. 또한, 입자의 직경이 클수록 이종 물질의 무게는 증가하게 됨으로 필터에 안착되지 않고 탈락하게되어 필터 무게 및 흡인저항의 편차가 증가할 수 있다.이종 물질 입자(2)는 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.7 mm의 직경, 보다 바람직하게는 약 0.15 내지 약 0.6 mm의 직경을 가질 수 있다.
제1 필터 세그먼트(210) 및 제2 필터 세그먼트(220)는 물리적으로 분리되지 않을 수 있다. 여기서 '물리적으로 분리되지 않은'은 제1 필터 세그먼트(210) 및 제2 필터 세그먼트(220)에 포함되는 각각의 필터 요소가 분리된 상태에서 접합된 것이 아님을 의미한다. 즉, 제1 필터 요소 및 제2 필터 요소는 이종 물질 입자(2)의 포함 여부만이 상이할 수 있으며, 동일한 필터 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 필터 세그먼트(210)의 제1 필터 요소 및 제2 필터 세그먼트(220)의 제2 필터 요소는 동일한 섬유 가닥들을 포함할 수 있으며, 섬유 가닥들은 필터(200)의 일단으로부터 타단으로 연장될 수 있다. 제1 필터 요소 및 제2 필터 요소는 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 기술 분야에 알려진 다양한 종류의 필터 물질을 포함할 수 있다.
필터(200)는 제1 필터 세그먼트(210) 및 제2 필터 세그먼트(220)를 둘러싸는 래퍼(230)를 포함할 수 있다. 래퍼(230)는 적어도 하나 이상의 천공(240)을 포함할 수 있다. 천공(240)이 형성되는 위치는 필터(200)가 적용되는 에어로졸 생성 물품의 특성에 따라 적절히 조절될 수 있다. 예를 들어, 천공(240)은 높은 에어로졸 희석률을 달성하기 위하여 제1 필터 세그먼트(210)에 대응되는 위치에 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 필터 세그먼트(210) 및 제2 필터 세그먼트(220)는 필터(200)의 길이 방향을 기준으로 1:0.5 내지 1.5의 길이비를 가질 수 있다.
제1 필터 세그먼트(210) 및 제2 필터 세그먼트(220)가 전술한 수치범위의 길이비를 가짐으로써, 필터(200)가 적절한 흡인 저항을 가질 수 있다. 제1 필터 세그먼트(210) 및 제2 필터 세그먼트(220)는 필터(200)의 길이 방향을 기준으로 바람직하게는 1:0.6 내지 1.4의 길이비, 보다 바람직하게는 1:0.7 내지 1.3의 길이비를 가질 수 있다.
필터(200)의 길이 방향을 기준으로 제1 필터 세그먼트(210)와 제2 필터 세그먼트(220)은 각각 약 5 내지 약 30 mm의 길이를 가질 수 있다. 또한 제1 필터 세그먼트(210)와 제2 필터 세그먼트(220)는 각각 약 6 내지 약 18 mm 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 필터 세그먼트(210)는 약 15 mm, 제2 필터 세그먼트(220)는 약 12 mm의 길이를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 제1 필터 세그먼트(210)는 약 12 mm, 제2 필터 세그먼트(220)는 약 15 mm의 길이를 가질 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 필터(200)는 적어도 하나 이상의 이종 물질 입자(2)가 소정 길이 간격으로 투입된 필터 토우를 제조한 후, 필터 토우를 이종 물질 입자(2)를 포함하는 필터(200)로 절단하는 방식으로 제조될 수 있다. 따라서, 이종 물질 입자(2)가 소정 길이 간격으로 투입된 필터 토우를 제조하는 공정 및 필터 토우를 절단하는 공정만을 거치므로, 전술한 종래의 이종 물질 입자(2)를 포함하는 복합 필터(100)에 비하여 제조공정이 단순화될 수 있으며, 이에 따라 제조에 소요되는 시간이 단축될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 필터(200)는 제1 필터 세그먼트(210)와 제2 필터 세그먼트(220)가 물리적으로 분리되지 않으므로, 필터(200)의 흡인 저항, 길이, 원주 등의 물리적 특성에 발생할 수 있는 편차가 줄어들 수 있다.
게다가, 전술한 종래의 이종 물질 입자(2)를 포함하는 복합 필터(100)와는 달리 한 장의 래퍼(230)만을 이용하여 포장이 가능하므로, 제조 비용이 절감되며, 천공(240)의 형성을 위해 소모되는 에너지를 절약할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 필터의 제조방법의 순서도이다.
도 5을 참조하면, 필터의 제조방법은 제1 단계(S110), 제2 단계(S120), 제3 단계(S130) 및 제4 단계(S140)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 필터의 제조방법은 도 6a 및 도 6b를 참조하여 자세하게 설명한다.
도 6a는 일 실시예에 따른 필터의 제조 공정을 도시하며, 도 6b는 다른 실시예에 따른 필터의 제조 공정을 도시한다.
제1 단계(S110)는 필터 토우(1)를 일 방향으로 이송하는 단계이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제1 단계(S110)는 필터 토우(1)를 필터 제조장치의 이송기에 투입하여 일 방향으로 일정한 속도로 이송할 수 있다. 필터 토우(1)는 예를 들어 셀룰로오스 아세테이트 소재의 토우(tow)일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 기술분야에 알려진 다양한 종류의 토우를 포함할 수 있다.
구체적인 예시로서, 제1 단계는 필터 토우(1)가 저장된 필터 토우 저장조(10)로부터 이송기로 필터 토우(1)가 제공됨으로써 수행될 수 있다. 여기서 이송기는 적어도 하나 이상의 롤러(21, 22, 23)들을 포함할 수 있다. 롤러(21, 22, 23)는 제공받은 필터 토우(1)의 이송 속도를 적절히 조절하여 이송 중에 필터 토우(1)를 구성하는 각 섬유들이 일정한 배열을 유지하도록 할 수 있다.
각 롤러(21, 22, 23)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 필터 토우(1)의 이송 방향에 수직인 방향으로 배치되는 한쌍의 롤러(21, 22, 23)들을 포함할 수 있다. 한쌍의 롤러(21, 22, 23)들은 서로 반대 방향으로 회전함으로써 제공되는 필터 토우(1)를 일 방향으로 이송할 수 있다.
예를 들어, 한쌍의 롤러(21, 22, 23)들은 필터 토우(1)와 맞닿는 표면이 고무 재질로 형성된 롤러(21, 22, 23)와 필터 토우(1)와 맞닿는 표면에 복수개의 홈이 일정한 간격으로 형성된 롤러(21, 22, 23)를 포함할 수 있다. 표면이 고무 재질로 형성된 롤러(21, 22, 23)는 필터 토우(1)와의 마찰력을 이용하여 필터 토우(1)를 이송할 수 있다. 표면에 복수개의 홈이 일정한 간격으로 형성된 롤러(21, 22, 23)는 필터 토우(1)의 이송 중에 섬유들이 일정한 배열을 유지할 수 있도록 한다.
일 실시예에 따른 필터의 제조방법은 이송 중인 필터 토우(1)에 가소제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 이송 롤러(21, 22, 23)에 의해 이송되는 필터 토우(1)는 가소제 투입기(30)를 경유할 수 있다. 가소제 투입기(30)는 이송 중인 필터 토우(1)의 표면에 가소제를 분사할 수 있다.
가소제는 필터 토우(1)의 복수의 섬유 가닥들을 결집할 수 있으며, 섬유 가닥들이 결집됨으로써 후속 단계에서 투입되는 이종 물질 입자(2)가 필터 토우(1)에서 탈락되지 않고 위치를 유지하도록 한다. 가소제는 트리아세틴, 트리에틸 시트레이트 및 폴리에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 기술 분야에 알려진 다양한 종류의 필터 물질을 포함할 수 있다.
제2 단계(S120)는 이송 중인 필터 토우(1)에 소정 주기로 적어도 하나 이상의 이종 물질 입자(2)를 소정 중량 투입하여 소정 길이 간격으로 이종 물질 입자(2)가 투입된 필터 토우(1)를 제조하는 단계이다.
이종 물질 입자(2)는 활성탄 입자 및 담배 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 활성탄일 수 있다. 활성탄은 강한 흡착성을 바탕으로 필터 내에 포함되어 기체 상의 물질을 흡착할 수 있으므로, 주로 입자 상의 물질을 여과하는 셀룰로오스 아세테이트 섬유와 함께 사용되어 상호 보완적인 역할을 수행할 수 있다.
담배 입자는 담배 물질을 포함하는 입자일 수 있다. 담배 물질은, 예를 들어, 담배잎, 담배 옆맥, 팽화 담배, 절단된 각초, 판상엽 각초, 재구성 담배, 담배 추출물, 및 이들의 조합일 수 있다. 담배 입자를 포함하는 필터가 에어로졸 생성 물품에 적용될 경우, 필터를 경유하는 고온의 에어로졸에 의해 담배 입자로부터 니코틴이 발생할 수 있으며, 끽미가 향상될 수 있다.
제2 단계(S120)는 고정된 위치에서 이송 중인 필터 토우(1)를 향해 소정 중량의 이종 물질 입자(2)를 소정 주기로 투입함으로써 수행될 수 있다. 고정된 위치에서 일정한 주기로 이종 물질 입자(2)를 반복적으로 투입할 경우, 이송 중인 필터 토우(1)에는 이종 물질 입자(2)를 포함하는 부분과 포함하지 않은 부분이 일정한 길이 간격으로 반복적으로 형성될 수 있다. 투입된 이종 물질 입자(2)는 필터 토우(1)의 복수의 섬유 가닥들에 사이에서 임의로 배치될 수 있다.
구체적인 예로, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 이종 물질 입자(2)는 이종 물질 입자 저장조(40)에 저장될 수 있으며, 이종 물질 입자 투입기(41)에 의해 이종 물질 입자 저장조(40)로부터 이송 중인 필터 토우(1)를 향해 투입될 수 있다. 이종 물질 입자 투입기(41)는 소정 중량의 이종 물질 입자(2)를 수용할 수 있는 복수개의 홈이 일정한 간격으로 형성된 톱니 바퀴 형태일 수 있다. 톱니 바퀴 형태의 이종 물질 입자 투입기(41)는 이종 물질 입자 저장조(40)의 하부에 설치될 수 있다. 톱니 바퀴 형태의 이종 물질 입자 투입기(41)는 일정한 간격으로 형성된 홈에 소정 중량의 이종 물질 입자(2)를 수용한 후 회전함에 따라, 이송 중인 필터 토우(1)를 향해 이종 물질 입자(2)를 자유 낙하시킬 수 있다.
여기서 소정 주기는 이종 물질 입자(2)의 투입을 시작하는 시점 간의 시간적 간격을 의미할 수 있다. 소정 주기는 톱니 바퀴 형태의 이종 물질 입자 투입기(41)에 형성된 복수개의 홈의 간격 및 이종 물질 입자 투입기(41)의 회전 속도에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 톱니 바퀴 형태의 이종 물질 입자 투입기(41)에 형성된 복수개의 홈의 간격이 증가할수록 소정 주기 역시 증가할 수 있다. 또한, 이종 물질 입자 투입기(41)의 회전 속도가 증가할수록 소정 주기는 감소할 수 있다.
소정 중량은 1 회의 이종 물질 입자(2) 투입 과정에서 투입되는 이종 물질 입자(2)의 중량을 의미할 수 있다. 예를 들어, 소정 중량은 톱니 바퀴 형태의 이종 물질 입자 투입기(41)의 홈에 수용되는 이종 물질 입자(2)의 중량을 의미할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 이종 물질 입자(2)는 활성탄 입자이고, 소정 중량은 필터 토우의 길이 방향을 기준으로 약 0.5㎎/㎜ 내지 5 ㎎/㎜ 일 수 있다. 여기서 필터 토우의 길이 방향은 필터 토우의 길이가 연장되는 방향을 의미한다. 소정 중량이 전술한 수치범위를 가짐으로써, 제조되는 필터가 적절한 흡인 저항을 가짐과 동시에 활성탄 입자의 의한 기체 상의 물질의 흡착 효과가 향상될 수 있다. 소정 중량은 바람직하게는 필터 토우의 길이 방향을 기준으로 약 1㎎/㎜ 내지 4 ㎎/㎜ 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 약 1.5㎎/㎜ 내지 5 ㎎/㎜ 일 수 있다.
이종 물질 입자(2)는 약 0.1 내지 약 0.7 mm 의 직경을 가질 수 있다. 이종 물질 입자(2)가 전술한 범위의 직경을 가짐으로써, 이종 물질 입자(2)가 필터 토우(1) 내에 균일하게 분포할 수 있음과 동시에 제조되는 필터의 길이 방향에 수직인 방향을 기준으로 측정된 원주의 편차가 저감될 수 있다. 이종 물질 입자(2)의 직경이 약 0.1 mm 미만일 경우, 이종 물질 입자(2)의 응집이 발생하여 이종 물질 입자(2)가 필터 토우(1) 내에 균일하게 분포할 수 없을 수 있다. 또한 이종 물질 입자(2)의 직경이 약 0.7 mm 를 초과할 경우, 제조되는 필터의 길이 방향에 수직인 방향을 기준으로 측정된 원주의 편차가 증가할 수 있다. 또한, 입자의 직경이 클수록 이종 물질의 무게는 증가하게 됨으로 필터에 안착되지 않고 탈락하게되어 필터 무게 및 흡인저항의 편차가 증가할 수 있다. 이종 물질 입자(2)는 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.7 mm의 직경, 보다 바람직하게는 약 0.15 내지 약 0.6 mm의 직경을 가질 수 있다.
여기서 소정 길이 간격은 이종 물질 입자(2)를 포함하는 부분간의 거리(즉, 이종 물질 입자(2)를 포함하지 않은 부분의 길이)를 의미할 수 있다. 소정 길이 간격은 필터 토우(1)의 이송 속도와 자유 낙하 거리를 조절함에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 필터 토우(1)의 이송 속도가 증가할수록 이종 물질 입자(2)를 포함하는 부분의 길이가 증가할 수 있으며, 이종 물질 입자(2)를 포함하는 부분간의 거리 역시 증가할 수 있다. 또한, 자유 낙하 거리가 증가할수록 이종 물질 입자(2)를 포함하는 부분의 길이가 증가할 수 있으며, 이종 물질 입자(2)를 포함하는 부분간의 거리가 감소할 수 있다.
예를 들어, 소정 길이 간격은 약 5 내지 약 30 mm일 수 있다. 즉, 이종 물질 입자(2)를 포함하지 않은 부분의 길이는 약 5 내지 약 30 mm일 수 있다. 여기서 이종 물질 입자(2)를 포함하는 부분의 길이는 약 5 내지 약 30 mm일 수 있다.
이종 물질 입자(2)를 포함하는 부분 및 이종 물질 입자(2)를 포함하지 않은 부분은 1: 0.5 내지 1.5의 길이비를 가질 수 있다. 전술한 수치범위의 길이비를 가짐으로써, 제조되는 필터가 적절한 흡인 저항을 가질 수 있다. 바람직하게는 1:0.6 내지 1.4의 길이비, 보다 바람직하게는 1:0.7 내지 1.3의 길이비를 가질 수 있다.
제2 단계(S120)는 이송 중인 필터 토우(1)에 소정 주기로 적어도 하나 이상의 이종 물질 입자(2)를 소정 중량 투입하여 소정 길이 간격으로 이종 물질 입자(2)가 투입된 필터 토우(1)를 제조하는 단계 및 소정 길이 간격으로 이종 물질 입자(2)가 투입된 필터 토우(1)를 압축기(50)를 통과시켜 압축하는 단계를 포함할 수 있다.
도 6a를 참조하면, 이종 물질 입자(2)가 투입된 필터 토우(1)는 압축기(50)를 통과할 수 있다. 압축기(50)는 투입된 이종 물질 입자(2)가 투입된 필터 토우(1)를 압축하여 토우의 밀도를 더욱 균일하게 할 수 있으며, 이어지는 필터 토우(1)를 래퍼로 포장하는 제3 단계(S130)에서 래퍼가 필터 토우(1)의 두꺼운 두께에서 전달되는 압력에 의해 파손되는 문제를 방지할 수 있다. 압축기(50)는 압축 제트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 기술 분야에 알려진 다양한 종류의 압축 장치를 사용할 수 있다.
또한, 도 6b를 참조하면, 제2 단계(S120)는 필터 토우(1)를 압축기(50)를 통과시켜 압축된 필터 토우(1)를 제조하는 단계, 이송 중인 필터 토우(1)에 소정 주기로 적어도 하나 이상의 이종 물질 입자(2)를 소정 중량 투입하여 소정 길이 간격으로 이종 물질 입자(2)가 투입된 필터 토우(1)를 제조하는 단계, 및 소정 길이 간격으로 이종 물질 입자(2)가 투입된 필터 토우(1)에 기체를 분사하여 이종 물질 입자(2)를 필터 토우(1) 내로 분산시키는 단계를 포함할 수 있다.
이종 물질 입자(2)를 투입하기 전에 필터 토우(1)를 압축할 경우, 압축된 필터 토우(1)는 높은 밀도를 가지므로, 이종 물질 입자(2)가 토우의 내부까지 투입되지 못할 수 있다. 이에 따라, 이종 물질 입자(2)가 투입된 필터 토우(1)에 기체를 분사하여 이종 물질 입자(2)를 필터 토우(1) 내로 분산하는 단계를 포함할 수 있다.
기체를 분사하여 이종 물질 입자(2)를 필터 토우(1) 내로 분산시키는 단계는 에어 제트(air jet) 등을 포함하는 기체 분사기(80)에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 기술 분야에 알려진 다양한 종류의 기체 장치를 사용할 수 있다.
제3 단계(S130)는 소정 길이 간격으로 이종 물질 입자(2)가 투입된 필터 토우(1)를 래퍼로 포장하는 단계이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 소정 길이 간격으로 이종 물질 입자(2)가 투입된 필터 토우(1)는 포장기(60)로 이송될 수 있다. 포장기(60)는 필터 토우(1)의 외부를 래퍼를 이용하여 둘러쌀 수 있다. 포장기(60)는 래퍼를 이용하여 필터 토우(1)가 원통 형태를 가지도록 둘러쌀 수 있으며, 접착제를 이용하여 래퍼를 고정할 수 있다. 예를 들어, 일 부분에 핫멜트(hot-melt) 접착제를 도포된 래퍼를 이용하여 필터 토우(1)를 둘러싼 후, 열을 가하여 래퍼를 고정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 기술 분야에 알려진 다양한 종류의 접착제를 사용할 수 있다.
제4 단계(S140)는 래퍼로 포장된 필터 토우(1)를 각각 이종 물질 입자(2)를 포함하는 필터로 절단하는 단계이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 래퍼로 포장된 필터 토우(1)는 절단기(70)로 이송될 수 있다. 절단기(70)는 래퍼로 포장된 필터 토우(1)를 일정한 길이로 절단하여 필터를 제조할 수 있다. 절단기(70)는 필터들이 각각 이종 물질 입자(2)를 포함하도록 절단할 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에 대하여 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 이종 물질 입자(2)가 담지된 제1 필터 요소를 포함하는 제1 필터 세그먼트(210) 및 제2 필터 요소를 포함하는 제2 필터 세그먼트(220)를 포함하도록 필터 토우(1)를 절단할 수 있다.
일 실시예에 따른 필터의 제조방법은 래퍼에 적어도 하나 이상의 천공을 형성하는 제5 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 천공의 형성은 레이저 에칭을 이용하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 기술 분야에 알려진 다양한 방법을 이용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 필터의 제조방법은 복수개의 래퍼를 이용하여 중첩적으로 포장할 필요 없이, 한 장의 래퍼만을 이용하여 필터를 제조할 수 있으므로, 천공의 형성을 위해 소모되는 에너지를 절약할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 개시의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 개시에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 필터 토우 2: 이종 물질 입자
10: 필터 토우 저장조 21, 22, 23: 이송 롤러
30: 가소제 투입기 40: 이종 물질 입자 저장조
41: 이종 물질 입자 투입기 50: 압축기
60: 포장기 70: 절단기
80: 기체 분사기
100: 복합 필터 110: 제1 필터 세그먼트
120: 제2 필터 세그먼트 131: 제1 내부 래퍼
132: 제2 내부 래퍼 133: 외부 래퍼
140: 천공
200: 필터 210: 제1 필터 세그먼트
220: 제2 필터 세그먼트 230: 래퍼
240: 천공

Claims (15)

  1. 에어로졸 생성 물품에 포함되는 필터로서,
    적어도 하나 이상의 이종 물질 입자가 담지된 제1 필터 요소를 포함하는 제1 필터 세그먼트;
    제2 필터 요소를 포함하는 제2 필터 세그먼트; 및
    상기 제1 필터 세그먼트 및 상기 제2 필터 세그먼트를 둘러싸는 래퍼;를 포함하고,
    상기 제1 필터 세그먼트 및 상기 제2 필터 세그먼트는 상기 필터의 길이 방향을 기준으로 정렬되고,
    상기 제1 필터 세그먼트 및 상기 제2 필터 세그먼트는 상기 이종 물질 입자를 포함하는지 여부에 의해서만 구별되며 물리적으로 분리되지 않고,
    상기 제1 필터 세그먼트 및 상기 제2 필터 세그먼트는 동일한 섬유 가닥들을 포함하고, 상기 섬유 가닥들은 상기 필터의 일단으로부터 타단으로 연장되고,
    상기 이종 물질 입자는 상기 제1 필터 요소의 표면 및 내부에 분산되어 배치되고,
    상기 이종 물질 입자는 0.1 내지 0.7 mm의 직경을 갖는 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이종 물질 입자는 활성탄 입자 및 담배 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이종 물질 입자는 활성탄 입자이고,
    상기 제1 필터 세그먼트는 상기 활성탄 입자를 상기 필터의 길이 방향을 기준으로 0.5㎎/㎜ 내지 5 ㎎/㎜ 포함하는 필터.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터 세그먼트 및 상기 제2 필터 세그먼트는 상기 필터의 길이 방향을 기준으로 1:0.5 내지 1.5의 길이비를 갖는 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 래퍼는 적어도 하나 이상의 천공을 포함하는 필터.
  7. 제1항의 필터를 포함하는 에어로졸 생성 물품.
  8. 필터 토우를 일 방향으로 이송하는 제1 단계;
    이송 중인 상기 필터 토우에 소정 주기로 적어도 하나 이상의 이종 물질 입자를 소정 중량 투입하여 소정 길이 간격으로 상기 이종 물질 입자가 투입된 필터 토우를 제조하는 제2 단계;
    상기 소정 길이 간격으로 상기 이종 물질 입자가 투입된 필터 토우를 래퍼로 포장하는 제3 단계; 및
    상기 래퍼로 포장된 필터 토우를 각각 상기 이종 물질 입자를 포함하는 필터로 절단하는 제4 단계;를 포함하고,
    상기 필터는 상기 이종 물질 입자를 포함하는지 여부에 의해서만 구별되며 물리적으로 분리되지 않은 제1 필터 세그먼트 및 제2 필터 세그먼트를 포함하고,
    상기 제1 필터 세그먼트 및 상기 제2 필터 세그먼트는 동일한 섬유 가닥들을 포함하고, 상기 섬유 가닥들은 상기 필터의 일단으로부터 타단으로 연장되고,
    상기 제1 필터 세그먼트는 상기 이종 물질 입자가 담지된 제1 필터 요소를 포함하고,
    상기 이종 물질 입자는 상기 제1 필터 요소의 표면 및 내부에 분산되어 배치되고,
    상기 이종 물질 입자는 0.1 내지 0.7 mm의 직경을 갖는 필터의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이종 물질 입자는 활성탄 입자 및 담배 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 필터의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이종 물질 입자는 활성탄 입자이고,
    상기 소정 중량은 상기 필터 토우의 길이 방향을 기준으로 0.5㎎/㎜ 내지 5 ㎎/㎜ 인 필터의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 소정 길이 간격은 5 내지 30 mm인 필터의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    이송 중인 상기 필터 토우에 상기 소정 주기로 적어도 하나 이상의 상기 이종 물질 입자를 상기 소정 중량 투입하여 상기 소정 길이 간격으로 상기 이종 물질 입자가 투입된 필터 토우를 제조하는 단계; 및
    상기 소정 길이 간격으로 상기 이종 물질 입자가 투입된 필터 토우를 압축기를 통과시켜 압축하는 단계;를 포함하는 필터의 제조방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    상기 필터 토우를 압축기를 통과시켜 압축된 필터 토우를 제조하는 단계;
    이송 중인 상기 압축된 필터 토우에 상기 소정 주기로 적어도 하나 이상의 상기 이종 물질 입자를 상기 소정 중량 투입하여 상기 소정 길이 간격으로 상기 이종 물질 입자가 투입된 필터 토우를 제조하는 단계; 및
    상기 소정 길이 간격으로 상기 이종 물질 입자가 투입된 필터 토우에 기체를 분사하여 상기 이종 물질 입자를 상기 필터 토우 내로 분산시키는 단계;를 포함하는 필터의 제조방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 래퍼에 적어도 하나 이상의 천공을 형성하는 제5 단계;를 더 포함하는 필터의 제조방법.
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