다층 물품의 제조방법

다층 물품의 제조방법{METHOD OF MAKING A MULTILAYER ARTICLE}

본 발명은 다층 물품의 제조방법에 관한 것이다.

다층 물품은 제약, 세제, 세라믹 및 폭발물 산업과 같이 수 많은 분야에서 알려져 있고 사용되고 있다. 그 목적에 따라 다층 물품은 서로 상이한 성질을 가진 조성, 서로 상이한 물리적 성질 또는 이들의 조합을 갖는 복수의 다층을 포함하는 것으로 알려져 있다.

다층 물품은 가압(pressing) 또는 압출(extrusion)에 의해 입상 재료(particulate materials)로 부터 형성될 수 있다. 전형적으로, 가압은 복수의 가로 층들을 가진 다층 물품을 형성하기 위해 사용된다. 그러한 다층 물품에서, 복수의 세로 층들은 다층 물품의 폭(width)을 가로질러 뻗은 인터페이스(interface)를 따라서 다른 것과 접한다.

전형적으로, 압출은 복수의 세로 층들을 가진 다층 물품을 형성하기 위해 사용된다. 그러한 다층 물품에서, 복수의 세로 층들은 다층 물품의 길이(length)를 따라 뻗은 인터페이스를 따라서 다른 것과 접한다.

입상 성분로부터 가로층과 세로층의 혼합을 포함하는 다층 물품을 제조하는 방법을 제공할 필요가 있다.

본 발명에 따르면 다층 물품의 제조방법이 제공된다. 본 발명은 : 제1 몰드 캐비티(mould cavity)를 정의하는 몰드를 제공하고, 여기서 몰드는 제1 몰드 캐비티에 제거 가능한 소재를 포함하며; 제1 몰드 캐비티에 제1 입상 성분(particulate component)을 주입하고; 다층 물품의 제1 층을 형성하기 위하여 제1 압착력(compression force)을 제1 입상 성분에 적용하여 제1 입상 성분을 제1 압착 단계에서 제1 축을 따라 압착하고; 제1 층의 형성 후 제1 몰드에서 제거 가능한 소재를 제거하고; 하나 또는 그 이상의 추가적인 입상 성분을 몰드에 위치(placing)시켜 하나 또는 그 이상의 추가적인 입상 성분이 제거 가능한 소재에 의해 형성된 공간을 차지하고; 다층 물품의 하나 또는 그 이상의 추가 층을 형성하기 위하여, 제거 가능한 소재를 제거한 후에 하나 또는 그 이상의 압착 단계에서, 하나 또는 그 이상의 추가적인 입상 성분을 제1 축을 따라 압착하고, 여기서 제1 층은 제1 축과 실질적으로 평행한 제1 인터페이스를 따라서 하나 또는 그 이상의 추가 층들 중 하나와 접하고 제1 층은 제1 축에 실질적으로 수직인 제2 인터페이스를 따라서 하나 또는 그 이상의 추가 층들 중 하나와 접하고; 그리고 몰드로부터 다층 물품을 제거하는 것을 포함한다. 하나 또는 그 이상의 압착 단계는 제1 층을 형성하기 위해 제1 입상 성분에 가했던 제1 압착력보다 더 큰 힘으로 몰드로부터 다층 물품을 제거하기 전에 하나 또는 그 이상의 입상 성분에 압착력을 가하는 것을 포함한다.

여기서 사용되는 '입상 성분' 용어는 임의의 유동 입상 재료나 가루 및 과립을 포함하는, 다만 이에 한정되지 않으며, 입상 재료의 조합을 설명하는데 사용된다. 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 입상 성분은 둘 또는 그 이상의 서로 상이한 유형의 입상 재료를 포함할 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 입상 성분은 둘 또는 그 이상의 서로 상이한 조성의 입상 성분을 포함할 수 있다.

여기서 사용되는 '다른 조성' 용어는 다양한 혼합물 또는, 혼합물의 다양한 조합, 또는 혼합물의 동일한 조합의 다양한 공식으로부터 정의된 재료, 조성 또는 층을 언급하는데 사용된다.

여기서 사용되는 '층(layer)' 및 '층들(layers)'의 용어는 본 발명에 따른 방법으로 제조되어 인터페이스(interfaces)들을 따라서 다른 것과 만나게 되는 다층 물품의 특정 구획을 언급하는데 사용된다. '층' 및 '층들'의 용어 사용은 임의의 절대치 또는 상대치를 갖는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 다층 물품의 특정 구획에 한정된 것은 아니다.

본 발명에 따른 방법으로 제조된 다층 물품의 다른 층들은 동일하거나 또는 다른 조성을 가질수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 다층 물품의 다른 층들은 동일하거나 또는 다른 물리적 성질을 가질 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 다층 물품의 다른 층들은 다른 밀도를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 방법으로 제조된 다층 물품의 다른 층들은 같거나 다른 수치를 가질 수 있다.

본 발명에 따라서, 다층 물품의 제1 층은 제1 압착 단계에서 제1 입상 성분을 압착하여 형성되고 그리고 다층 물품의 하나 또는 그 이상의 추가 층들은 하나 또는 그 이상의 다음 압착 단계들에서 하나 또는 그 이상의 추가적 입상 성분을 압착하여 형성된다.

제1 압착 단계는 제1 압착력을 제1 입상 성분에 적용하는 것을 포함한다. 하나 또는 그 이상의 추가적 압착 단계들은, 몰드에서 다층 물품을 제거하기 전에 제1 입상 성분에 적용되었던 제1 압착력보다 더 큰 힘으로 하나 또는 그 이상의 입상 성분에 압착력을 적용하는 것을 포함한다.

본 발명의 방법은 지지대 없이 서 있거나(프리스탠딩;free-standing), 자립이 가능한(셀프서포팅;self-supporting)한 다층 물품을 제조하기 위하여 유리하게 사용될 수 있다. 제1 층을 형성하기 위하여, 몰드에서 다층 물품을 제거하기 전에, 제1 입상 성분에 적용된 제1 압착력보다 더 큰 힘으로 하나 또는 그 이상의 입상 성분에 압착력을 가하는 것은 본 발명에 따른 방법을 사용한 프리스탠딩, 셀프서포팅한 다층 물품의 제조를 유리하게 용이하게 한다.

하기에서 상세히 설명하겠지만, 제1 층 형성에 사용된 제1 압착 단계와, 하나 또는 그 이상의 층들 형성에 사용된 하나 또는 그 이상의 이후의 압착 단계들 사이에서 제1 몰드 캐비티로부터 제거 가능한 소재를 제거함으로써, 본 발명의 방법은 다층 물품이 직교 층(orthogonal layer)을 포함하도록 한다.

여기서 사용되는 '직교 층(orthogonal layer)' 용어는 다층 물품의 제1 층과 다층 물품의 하나 또는 그 이상의 추가 층들 사이의 제1 인터페이스가 다층 물품의 제1 층과 다층 물품의 하나 또는 그 이상의 추가 층들 사이의 제2 인터페이스와 실질적으로 수직인 것을 설명하는데 사용된다.

몇 구현예에서, 본 발명에 따른 방법은 다층 물품을 연장시키기 위해 사용된다. 몇 구현예에서, 제1 축은 다층 물품의 세로 축 또는 다층 물품의 가로 축과 상응할 수 있다.

여기서 사용되는 '가로 층들(transverse layers)' 용어는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 연장된 다층 물품의 폭(width)을 가로질러 뻗은 인터페이스를 따라 만나는 층들을 언급하는데 사용된다.

여기서 사용되는 '세로 층들(longitudinal layers)'은 본 발명에 따른 방법으로 제조된 연장된 다층 물품의 길이(length)를 따라 뻗은 인터페이스를 따라 만나는 층들을 언급하는데 사용된다.

본 방법은 제1 축에 임의 적절한 수직 형상의 교차 영역을 가진 제1 몰드 캐비티를 정의하는 몰드를 제공하는 것을 포함한다.

예를 들면, 본 발명에 따른 방법은 연장된 다층 물품을 제조하는데 사용되고 그리고 제1 축은 다층 물품의 세로 축과 상응하고, 제1 모드 캐비티는 실질적으로 둥근형, 삼각형, 사각형, 마름모, 사다리꼴 또는 팔각형의 가로 교차 영역일 수 있다.

본 방법은 제1 축에 임의 적절한 수직 형상의 교차 영역을 갖는 제거 가능한 소재를 포함하는 몰드를 제공하는 것을 포함한다.

예를 들면, 본 발명에 따른 방법은 연장된 다층 물품을 제조하는데 사용되고 그리고 제1 축은 다층 물품의 세로 축과 상응하고, 제거 가능한 소재는 실질적으로 둥근형, 삼각형, 사각형, 마름모, 사다리꼴 또는 팔각형의 가로 교차 영역일 수 있다.

몇 바람직한 구현예에 있어서, 제1 축은 다층 물품의 세로 축과 상응하고 그리고 제1 몰드 캐비티 및 제거 가능한 소재는 실질적으로 원통형인 가로 교차 영역이다.

본 발명에 따른 방법은: 다층 물품의 제1 층을 형성하기 위하여 제1 입상 성분에 제1 압착력을 가하여 제1 압착에서 제1 축을 따라 제1 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다.

다층 물품의 제1 층의 형성 후, 제1 몰드 캐비티로부터 제거 가능한 소재를 제거하는 것은 몰드의 일부 및 제1 층의 일부로 정의된 제2 몰드 캐비티를 안출한다.

몇 구현예에 있어서, 본 방법은: 제1 층의 형성 후, 제1 몰드 캐비티로부터 제거 가능한 소재를 제거하고; 몰드의 일부 및 제1 층의 일부로 형성된 제2 몰드 캐비티에서 제2 입상 성분을 주입하고; 다층 물품의 제2 층을 형성하기 위하여 제2 압착 단계에서 제1 축을 따라 제2 입상 성분을 압착하고, 여기서 제1 층은 제1 축과 실질적으로 평행한 제1 인터페이스를 따라서 제2 층과 만나고 그리고 제1 층은 제1 축과 실질적으로 수직한 제2 인터페이스를 따라서 제2 층과 만난다.

그러한 구현예에서, 본 방법은: 제1 입상 성분에 제1 압착력을 가하여 다층 물품의 제1 층을 형성하기 위하여 제1 압착 단계에서 제1 축을 따라 제1 입상 성분을 압착하고; 그리고 제2 입상 성분에 제2 압착력을 가하여 제2 층을 형성하기 위하여 제2 압착 단계에서 제1 축을 따라 제2 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다.

그러한 구현예에서, 제2 층을 형성하기 위해 제2 입상 성분에 가한 제2 압착력은 제1 층을 형성하기 위해 제1 입상 성분에 가한 제1 압착력보다 크다.

다른 구현예에서, 본 방법은: 다층 물품의 제2 층 및 다층 물품의 제3 층을 형성하기 위하여, 제거 가능한 소재를 제거한 후 하나 또는 그 이상의 압착 단계에서 제1 축을 따라 하나 또는 그 이상의 추가적인 입상 성분을 압착하는 것을 포함하고, 여기서 제1 층은 제1 축과 실질적으로 평행한 제1 인터페이스를 따라서 제2 층과 접하고 그리고 제1 층은 제1 축과 실질적으로 수직한 제2 인터페이스를 따라서 제3 층과 접한다.

그러한 구현예에서, 제1 층 및 제2 층은 가로 층들 일 수 있고 제3 층은 세로 층일 수 있다.

대체적으로, 제1 층 및 제2 층은 세로 층들 일 수 있고 제3 층은 가로 층일 수 있다.

다층 물품의 제2 층 및 다층 물품의 제3 층은 단일의 추가적 압착 단계에서 동시에 형성될 수 있다.

예를 들면, 몇 구현예에서의 방법은: 제1 층 형성 후, 제1 몰드 캐비티로부터 제거 가능한 소재를 제거하고; 몰드의 일부 및 제1 층의 일부로 정의된 제2 몰드 캐비티에 제2 입상 성분을 주입하고; 몰드의 일부, 제1 층의 일부 및 제2 입상 성분의 일부로 정의된 제3 몰드 캐비티에 제3 입상 성분을 주입하고; 그리고 제2 압착 단계에서, 다층 물품의 제2 층을 형성하기 위하여 제1 축을 따라서 제2 입상 성분을 압착하고 동시에 다층 물품의 제3 층을 형성하기 위하여 제1 축을 따라서 제3 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다.

그러한 구현예에서, 본 방법은: 제1 입상 성분에 제1 압착력을 가하여 다층 물품의 제1 층을 형성하기 위하여 제1 압착 단계에서 제1 축을 따라 제1 입상 성분을 압착하고; 그리고 제2 및 제3 입상 성분에 압착력을 동시에 가하여, 다층 물품의 제2 층을 형성하기 위하여 제1 축을 따라 제2 입상 성분을 압착하고 다층 물품의 제3 층을 형성하기 위하여 제1 축을 따라 제3 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다.

그러한 구현예에서, 제2 층 및 제3 층을 형성하기 위하여 제3 입상 성분에 가한 제2 압착력은 제1 층을 형성하기 위하여 제1 입상 성분에 가한 제1 압착력보다 크다.

대체적으로, 다층 물품의 제2 층과 다층 물품의 제3 층은 추가적인 두 단계에서 개별적으로 형성될 수 있다.

몇 구현예에 있어서, 본 방법은: 제1 층 형성 후 제1 몰드 캐비티로부터 제거 가능한 소재를 제거하고; 몰드의 일부 및 제1 층의 일부로 정의된 제2 몰드 캐비티에 제2 입상 성분을 주입하고; 다층 물품의 제2 층을 형성하기 위하여 제2 압착 단계에서 제1 축을 따라 제2 입상 성분을 압착하고; 몰드의 일부, 제1 층의 일부 및 제2 층의 일부로 정의된 제3 몰드 캐비티에 제3 입상 성분을 주입하고; 그리고 다층 물품의 제3 층을 형성하기 위하여 제3 압착 단계에서 제1 축을 따라 제3 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다.

몇 바람직한 구현예에 있어서, 본 방법은: 제1 몰드 캐비티에 제거 가능한 소재 주위에 제1 입상 성분을 주입하고; 제거 가능한 소재를 둘러싸는 다층 물품의 제1 외부층을 형성하기 위하여 제1 압착 단계에서 제1 축을 따라 제1 입상 성분을 압착하고; 제1 외부층 형성 후에 제1 몰드 캐비티로부터 제거 가능한 소재를 제거하고; 몰드의 일부 및 제1 외부층의 내부 표면으로 정의된 제2 몰드 캐비티에 제2 입상 성분을 주입하고; 제1 외부층을 둘러싸는 다층 물품의 제2 내부층을 형성하기 위하여 제1 축을 따라 제2 입상 성분을 압착하고; 몰드의 일부, 제1 외부층의 일부 및 제2 내부층의 일부로 정의된 제3 몰드 캐비티에 제3 입상 성분을 주입하고; 그리고 다층 물품의 제3 층을 형성하기 위하여 제3 압착 단계에서 제1 축을 따라 제3 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다.

몇 바람직한 구현예에 있어서, 본 방법은: 제1 몰드 캐비티에 제거 가능한 소재 주위에 제1 입상 성분을 주입하고; 제거 가능한 소재를 둘러싸는 다층 물품의 제1 외부 고리층을 형성하기 위하여 제1 압착 단계에서 제1 축을 따라 제1 입상 성분을 압착하고; 제1 외부 고리층 형성 후에 제1 몰드 캐비티로부터 제거 가능한 소재를 제거하고; 몰드의 일부 및 제1 외부 고리층의 내부 고리 표면으로 정의된 제2 몰드 캐비티에 제2 입상 성분을 주입하고; 제1 외부 고리층을 둘러싸는 다층 물품의 제2 내부층을 형성하기 위하여 제1 축을 따라 제2 입상 성분을 압착하고; 몰드의 일부, 제1 외부 고리층의 일부 및 제2 내부층의 일부로 정의된 제3 몰드 캐비티에 제3 입상 성분을 주입하고; 그리고 다층 물품의 제3 층을 형성하기 위하여 제3 압착 단계에서 제1 축을 따라 제3 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다.

특히 몇 바람직한 구현예에 있어서, 본 방법은: 실질적으로 원통형인 제1 몰드 캐비티로 정의되는 몰드를 제공하고, 여기서 몰드는 실질적으로 원통형인 제1 몰드 캐비티 내에 몰드를 포함하며; 실질적으로 원통형인 제1 몰드 캐비티에 실질적으로 원통형인 제거 가능한 소재 주위에 제1 입상 성분을 주입하고; 실질적으로 원통형인 제거 가능한 소재를 둘러싸는 다층 물품의 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층을 형성하기 위하여 제1 축을 따라 제1 입상 성분을 압착하고; 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층의 형성 후 실질적으로 원통형인 제1 몰드 캐비티로부터 실질적으로 원통형인 제거 가능한 소재를 제거하고; 몰드의 일부 및 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층의 내부 고리 표면으로 정의된 실질적으로 원통형인 제2 몰드 캐비티에 제2 입상 성분을 주입하고; 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층으로 둘러싸인 다층 물품의 실질적으로 원통형인 제2 내부층을 형성하기 위하여 제1 축을 따라 제2 입상 성분을 압착하고; 몰드의 일부, 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층의 일부 및 실질적으로 원통형인 제2 내부층의 일부로 정의된 제3 몰드 캐비티에 제3 입상 성분을 주입하고; 그리고 다층 물품의 제3 층을 형성하기 위하여 제3 압착 단계에서 제1 축을 따라 제3 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다.

그러한 특히 몇 바람직한 구현예에 있어서, 본 방법은 바람직하게는: 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층보다 줄어든 높이로 실질적으로 원통형인 제2 내부층을 형성하기 위하여 제1 축을 따라 제2 입상 성분을 압착하고; 몰드의 일부, 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층의 내부 고리 표면 및 말단 면으로 정의된 제3 몰드 캐비티에 제3 입상 성분을 주입하고; 그리고 다층 물품의 제3 층을 형성하기 위하여 제1 축을 따라 제3 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다. 그러한 구현예에서, 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층보다 줄어든 실질적으로 원통형인 제2 내부층의 높이는 제3 층 및 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층과, 다층 물품의 실질적으로 원통형인 제2 내부층 사이에 계단형 인터페이스를 초래한다. 이는 형성된 다층 물품의 기계적 강도를 향상시키는데 유용하다.

본 발명에 따른 방법은: 제1 입상 성분에 제1 압착력을 가하여 다층 물품의 제1 층을 형성하기 위하여 제1 압착에서 제1 축을 따라 제1 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다.

몇 구현예에서, 여기서 다층 물품의 제2 층과 다층 물품의 제3층은 추가적인 두 단계에서 개별적으로 형성될 수 있고, 그 방법은: 제1 입상 성분에 제1 압착력을 가하여 다층 물품의 제1 층을 형성하기 위하여 제1 압착 단계에서 제1 축을 따라 제1 입상 성분을 압착하고; 제2 입상 성분에 제2 압착력을 가하여 다층 물품의 제2 층을 형성하기 위하여 제2 압착 단계에서 제1 축을 따라 제2 입상 성분을 압착하고; 그리고 제3 입상 성분에 제3 압착력을 가하여 다층 물품의 제3 층을 형성하기 위하여 제3 압착 단계에서 제1 축을 따라 제3 입상 성분을 압착하는 것을 포함한다.

그러한 구현예에서, 제2 층을 형성하기 위하여 제2 입상 성분에 가한 제2 압착력은 제1 층을 형성하기 위하여 제1 입상 성분에 가한 제1 압착력과 동등하거나 다를 수 있다. 그러한 구현예에서, 제3 층을 형성하기 위하여 제3 입상 성분에 가한 제3 압착력은 제1 층을 형성하기 위하여 제1 입상 성분에 가한 제1 압착력과 제2 층을 형성하기 위하여 제2 입상 성분에 가한 제2 압착력보다 더 크다.

본 발명에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 제1 입상 성분, 제2 입상 성분 그리고 제3 입상 성분에 종래의 방법을 사용하여 압착력을 가하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 제1 입상 성분, 제2 입상 성분 그리고 제3 입상 성분에 펀치(punch)를 사용하여 압착력을 가하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 종래의 방법을 사용하여 몰드에서 다층 물품를 제거하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 방법은 펀치를 사용하여 몰드에서 다층 물품를 제거하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 제약, 세제, 세라믹 및 폭발물 산업에서 다층 물품을 제조하는데 사용할 수 있으며 이에 의해 제한되지 않는다.

연소식 보다는 가열식인 수많은 흡연 물품이 제공되고 있다. '가열식' 흡연 물품의 목적 중 하나는 종래의 담배에서 담배의 연소와 열분해로 생성된 유해한 연기 성분을 감소시키는 것이다. 알려져 있는 가열식 흡연 물품 유형으로, 에어로졸은 가연성 열원으로부터 연소성 탄소질 열원의 하류에 위치한 에어로졸 형성 물질로의 전환에 의해 형성된다. 흡연하는 동안에, 휘발성 물질이 열 전환에 의해 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 물질로부터 방출되고 흡연 물품을 통해 들어온다.

본 발명에 따른 방법은 상술한 유형의 흡연 물품용 다층 가연성 열원을 제조하는 데 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 방법은 탄소질의 다층 가연성 열원을 제조하는게 유용하게 사용될 수 있다.

여기서 사용되는 '탄소질(carbonaceous)' 용어는 열원 및 특히 탄소를 포함하는 성분을 설명하는데 사용된다.

몰드로 정의된 제1 몰드 캐비티의 형상 및 수치의 적절한 선택을 통하여, 본 발명에 따른 방법은 다양한 형상 및 수치를 가진 다층 물품을 제조하는데 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 가연성 열원 흡연 물품을 제조하는데 유용하게 사용될 수 있고, 제1 몰드 캐비티는 바람직하게는 실질적으로 원통형이고, 더 바람직하게는 실질적으로 원통형인 교차 영역을 구비한 실질적으로 원통형이고, 더욱 바람직하게는 실질적으로 원통형인 교차 영역을 구비하고 직경이 약 5 mm 내지 약 10 mm인 실질적으로 원통형이다.

제1 몰드 캐비티 내에 제거 가능한 소재의 형상, 수치 및 위치의 적절한 선택을 통하여, 본 발명에 따른 방법은 다양한 형상, 수치 및 상대적 위치를 가진 제1 층 및 제2 층을 포함하는 다층 물품을 제조하는데 유용하게 사용될 수 있다.

흡연 물품용 가연성 열원을 제조하기 위하여 사용되는 본 발명에 따른 방법에서, 제거 가능한 소재는 바람직하게는 실질적으로 원통형이고, 더 바람직하게는 실질적으로 원통형인 교차 영역을 구비한 실질적으로 원통형이고, 더욱 바람직하게는 더욱 바람직하게는 실질적으로 원통형인 교차 영역을 구비하고 직경이 약 0.5 mm 내지 약 6.5 mm인 실질적으로 원통형이다.

본 발명에서 제1 입상 성분, 제2 입상 성분 및 제3 입상 성분은 같거나 다른 조성을 가질 수 있다. 바람직하게는 제1 입상 성분 및 제2 입상 성분은 다른 성분을 가진다.

대체적으로 또는 추가적으로, 본 발명에서 제1 입상 성분, 제2 입상 성분, 제3 입상 성분은 같거나 다른 물리적 성질을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 입상 성분, 제2 입상 성분, 제3 입상 성분은 같거나 다른 밀도 또는 입자 크기를 가질 수 있다.

제1 입상 성분, 제2 입상 성분, 제3 입상 성분의 조성과 물리적 성질의 적절한 선택을 통하여, 본 발명에 따른 방법은 다른 목적 성질을 가진 제1 입상 성분, 제2 입상 성분, 제3 입상 성분을 포함하는 다층 물품을 제조하기 위하여 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 방법은 서로 상이한 화학적, 전기적, 자성적, 그리고 물리적 성질을 가진 제1 층, 제2 층 및 제3 층을 포함하는 다층 물품을 제조하는데 사용될 수 있다.

흡연 물품용 연소성 탄소질 열원을 제조하는데 사용되는 본 발명에 따른 방법에서, 하나 또는 그 이상의 제1 입상 성분, 제2 입상 성분, 제3 입상 성분은 탄소질일 수 있다. 바람직한 구현예에 있어서, 제1 입상 성분, 제2 입상 성분, 제3 입상 성분은 탄소질이다.

다른 바람직한 구현예에 있어서, 제1 입상 성분은 탄소질이고, 제2 입상 성분 및 제3 입상 성분 중 하나 또는 그 모두는 비탄소질이다.

제1 입상 성분이 탄소질인 구현예에 있어서, 제1 입상 성분은 건조 중량이 바람직하게는 적어도 약 45 %의 탄소 함량을 가지고, 더 바람직하게는 적어도 약 55 %의 탄소 함량을 가지고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 35 %의 탄소 함량을 가진다. 바람직한 일 구현예에 있어서, 제1 입상 성분은 제1 입상 성분의 건조 중량의 적어도 약 65 %의 탄소 함량을 가진다.

제2 입상 성분이 탄소질인 구현예에 있어서, 제2 입상 성분은 건조 중량이 바람직하게는 적어도 약 55 % 이하의 탄소 함량을 가지고, 더 바람직하게는 적어도 약 45 % 이하의 탄소 함량을 가지고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 25 % 이하의 탄소 함량을 가진다.

제3 입상 성분이 탄소질인 구현예에 있어서, 제3 입상 성분은 건조 중량이 바람직하게는 적어도 약 55 % 이하의 탄소 함량을 가지고, 더 바람직하게는 적어도 약 45 % 이하의 탄소 함량을 가지고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 35 % 이하의 탄소 함량을 가진다. 바람직한 구현예에 있어서, 제3 입상 성분은 건조 중량이 적어도 약 25 % 이하의 탄소 함량을 가진다.

연소성 탄소질 열원 다층 물품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법에서 입상 성분은 하나 또는 그 이상의 적절한 탄소 함유 재료로부터 형성될 수 있다.

원할시, 하나 또는 그 이상의 바인더가 하나 또는 그 이상의 탄소 함유 재료와 결합할 수 있다. 바람직하게는, 하나 또는 그 이상의 바인더는 유기 바인더이다. 유기 바인더로 적합하게 알려진 것은 검(gums; 예를 들면, 구아 검), 개질된 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체 (예를 들면, 메틸 셀룰로오스, 카복시메틸 셀룰로오스, 하이드로프로필 셀룰로오스 및 하이드로프로필 메틸셀룰로오스) 분말, 녹말, 당, 식물성 기름 및 이들의 조합 등이 있으며 이에 의해 한정되지 않는다.

대신, 또는 하나 또는 그 이상의 바인더를 추가하여, 연소성 탄소질 열원 다층 물품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법에서 탄소질 입상 성분은 연소성 탄소질 열원의 성질을 향상시키기 위하여 하나 또는 그 이상의 첨가제를 함유할 수 있다. 적합한 첨가제는 연소성 탄소질 열원의 강화를 촉진하기 위한 첨가제 (예를 들면, 소결 보조제), 연소성 탄소질 열원의 발화를 촉진하기 위한 첨가제 (예를 들면, 과염소산 염, 염소산염, 질산염, 과산화물, 과망간산, 지르코늄 및 이들의 조합과 같은 산화제), 연소성 탄소질 열원의 연소를 촉진하기 위한 첨가제 (예를 들면, 칼륨 및 칼륨 구염산염과 같은 칼륨 염) 및 연소성 탄소질 열원의 연소에 의해 생성된 하나 또는 그 이상의 가스의 분해를 촉진하기 위한 첨가제 (예를 들면, CuO, Fe ₂ O ₃ 및 Al ₂ O ₃ 같은 촉매) 등이 있으며 이에 의해 한정되지 않는다.

연소성 탄소질 열원 다층 물품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 입상 성분의 적어도 하나는 탄소를 포함한다. 바람직하게는 입상 성분의 적어도 하나는 점화 보조제를 포함한다. 일 구현예에 있어서, 입상 성분의 적어도 하나는 탄소 및 점화 보조제를 포함할 수 있다.

점화 보조제를 포함하는 제1 입상 성분의 구현예에 있어서, 제1 입상 성분은 바람직하게는 건조 중량에서 적어도 약 60 % 이하의 점화 보조제 함량을 가지고, 더 바람직하게는 적어도 약 50 % 이하의 점화 보조제 함량을 가지고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 40 % 이하의 점화 보조제 함량을 가진다. 바람직한 구현예에서, 제1 입상 성분은 바람직하게는 건조 중량에서 적어도 약 30 % 이하의 점화 보조제 함량을 가진다.

점화 보조제를 포함하는 제2 입상 성분의 구현예에 있어서, 제2 입상 성분은 바람직하게는 건조 중량에서 적어도 약 35 % 이하의 점화 보조제 함량을 가지고, 더 바람직하게는 적어도 약 45 % 이하의 점화 보조제 함량을 가지고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 55 % 이하의 점화 보조제 함량을 가진다. 바람직한 구현예에서, 제2 입상 성분은 바람직하게는 건조 중량에서 적어도 약 65 % 이하의 점화 보조제 함량을 가진다.

점화 보조제를 포함하는 제3 입상 성분의 구현예에 있어서, 제3 입상 성분은 바람직하게는 건조 중량에서 적어도 약 30 % 이하의 점화 보조제 함량을 가지고, 더 바람직하게는 적어도 약 40 % 이하의 점화 보조제 함량을 가지고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 50 % 이하의 점화 보조제 함량을 가진다.

여기서 사용되는 '점화 보조제(ignition aid)'는 가연성 열원의 점화 동안 에너지 및 산소 중 하나 또는 그 둘 모두를 방출하는 재료를 설명하기 위해 사용된다.

여기서 사용되는 '점화 보조제(ignition aid)'는 탄소 연소 개질하는 것으로 알려진 카복실산의 알칼리 금속 염 (알칼리 금속 구염산 염, 알칼리 금속 아세트산 염 및 알칼리 금속 숙신산 염 등), 할라이드 염 (알칼리 금속 염화 염 등), 알칼리 금속 탄산 염 또는 알칼리 금속 인산 염을 포함하지 않는다. 그러한 알칼리 금속 연소 염(alkali metal burn salts)은 가연성 열원의 총 함량보다 더 큰 양으로도 초기 퍼프 동안 수용가능한 에어로졸을 생성하기 위해 가연성 열원의 점화 시 충분한 에너지를 방출하지 않는다.

적합한 산화제의 예로는: 질산염으로서 일예로 칼륨염, 칼슘염, 스트론튬 질산염, 소듐 질산염, 바륨 질산염, 리튬 질산염 및 철 질산염; 아질산염; 그 밖의 유기 및 비유기 질산 화합물; 염소산염으로서 일례로 소듐 염소산염 및 칼륨 염소산염; 과염소산염으로서 일예로 소듐 과염소산염; 아염소산염; 브롬산염으로서 일예로 소듐 브롬산염 및 칼륨 브롬산염; 과브롬산염; 아브롬산염; 붕산염으로서 예로서 소듐 붕산염 및 칼륨 붕산염; 철산염으로서 예컨대, 철산 바륨; 아철산염; 망간산염으로서 예컨대, 망간산 칼륨; 과망간산으로서 예컨대, 과망간산 칼륨; 유기 과산화물로서 예컨대, 과산화 벤조일 아세톤 퍼 옥사이드; 무기 과산화물로서 예컨대, 과산화수소, 과산화 스트론튬, 마그네슘 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 바륨 옥사이드, 아연 옥사이드 및 리튬 과산화물; 초과산화물로서 예를 들면, 칼륨 과산화물 및 소듐 과산화물; 요오드산염; 과요오드산염; 아요오드산염; 황산염; 아황산염; 그 밖의 설폭 사이드; 인산염; 과인산염(phospinates); 아인산염(phosphites) 등이 있으며 이에 의해 한정되지 않는다.

바람직하게는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 다층 물품 가연성 열원은 약 0.6 g/cm ³ 내지 약 1 g/cm ³ 의 외관(apparent) 밀도를 가진다.

바람직하게는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 다층 물품 가연성 열원은 길이가 약 5 mm 내지 약 20 mm, 더 바람직하게는 약 7 mm 내지 약 15 mm, 더욱 바람직하게는 약 7 mm 내지 약 13 mm이다.

바람직하게는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 다층 물품 가연성 열원은 직경이 약 5 mm 내지 약 10 mm, 더 바람직하게는 약 7 mm 내지 약 8 mm이다.

바람직하게는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 다층 물품 가연성 열원은 실질적으로 균일 직경이다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은, 가연성 열원의 제1 말단의 직경이 그것의 반대편 제2 말단보다 큰 다층 물품 가연성 열원을 제조하기 위하여 사용될 수 있다.

바람직하게는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 다층 물품 가연성 열원은 실질적으로 원통형이다. 예를 들면, 본 발명에 따른 방법은, 실질적으로 원통형인 교차 영역 또는 실질적으로 타원형인 교차 영역의 원통형 다층 물품 가연성 열원을 제조하기 위하여 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 다층 물품의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1에서 도시한 방법으로 형성된 다층 물품의 측면도이다.
도 3은 실시예 1에서 설명한 바와 같이 도1 에서 도시된 방법으로 형성된 다층 물품 가연성 열원의 세로 교차 영역이다.

본 발명을 더 상세히 설명하기 위해, 도면을 참조하여 설명한다:

도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 다층 물품의 제조방법을 도시한 흐름도이다;

도 2는 도 1에서 도시한 방법으로 형성된 다층 물품의 측면도이다; 그리고

도 3은 실시예 1에서 설명한 바와 같이 도1 에서 도시된 방법으로 형성된 다층 물품 가연성 열원의 세로 교차 영역이다.

도 1에 도시한 방법은 도 1 및 하기에서 설명하는 a) 내지 i) 단계들을 포함한다.

바람직한 방법의 단계 a)는 실질적으로 원통형인 교차 영역의 실질적으로 원통형인 제1 몰드 캐비티 4를 정의하는 몰드 2를 주입하는 것을 포함하고, 여기서 몰드는 실질적으로 원통형인 제1 몰드 캐비티 4 내에 실질적으로 원통형인 교차 영역의 실질적으로 원통형인 제거 가능한 소재 6를 포함한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 몰드 2 및 제1 몰드 캐비티 4는 상부 개구부(open upper end)를 포함하고 실질적으로 원통형인 제거 가능한 소재 6는 실질적으로 원통형인 제1 몰드 캐비티 4 내에 실질적으로 원통으로 위치하고 있다.

바람직한 방법의 단계 b)는 실질적으로 원통형인 제1 몰드 캐비티 4 내에 실질적으로 원통형인 제거 가능한 소재 6 주위에 제1 입상 성분 8을 주입하는 것을 포함한다.

흡연 물품용 가연성 열원으로서 사용하기 위한 다층 물품에서, 바람직하게는 제1 입상 성분 8은 탄소질이다. 더 바람직하게는 제1 입상 성분 8은 탄소 및 적어도 하나의 점화 보조제를 포함한다.

바람직한 방법의 단계 c)는 고리 펀치 10를 사용하여 아래 방향으로 제1 입상 성분 8에 제1 압착력을 가함으로써 다층 물품의 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층을 형성하기 위하여, 제1 입상 성분 8을 아래 방향으로 압착하는 것을 포함한다 (도 1에서 화살표 방향).

바람직한 방법의 단계 d)는 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층 12의 형성 후 실질적으로 원통형인 제1 몰드 캐비티 4로부터 실질적으로 원통형인 제거 가능한 소재 6를 제거하는 것을 포함한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 이는, 몰드 2의 기초 부분 및 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층 12의 고리 내부 표면 18로 정의된, 실질적으로 원통형인 제2 몰드 캐비티 14를 안출한다.

바람직한 방법의 단계 e)는 실질적으로 원통형인 제2 몰드 캐비티 14에 제2 입상 성분 20을 주입하는 것을 포함한다. 목적된 용도 및 다층 물품의 바람직한 성질에 따라, 제2 입상 성분 20의 조성은 제1 입상 성분 8의 조성과 같거나 다를 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 제2 입상 성분 20의 물리적 성질은 제1 입상 성분 8의 물리적 성질과 같거나 다를 수 있다.

흡연 물품용 가연성 열원으로서 다층 물품을 목적으로 사용하는 경우, 바람직하게는 제2 입상 성분 20은 탄소질이다. 더 바람직하게는 제2 입상 성분 20은 탄소질 및 적어도 하나의 점화 보조제를 포함한다.

바람직한 방법의 단계 f)는 실질적으로 원통형인 고리 펀치 22를 사용하여 아래 방향으로 제2 입상 성분 20에 제2 압착력을 가함으로써 다층 물품의 실질적으로 원통형인 제2 내부층 24을 형성하기 위하여, 아래 방향으로 제2 입상 성분 20을 압착하는 것을 포함한다 (도 1에서 화살표 방향).

제2 입상 성분 20의 조성 및 성질과, 목적 용도 및 다층 물품의 바람직한 성질에 따라, 실질적으로 원통형인 제2 내부층 24의 형성에 사용되는 제2 압착력은 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층 12의 형성에 사용되는 제1 압착력과 같거나 다를 수 있다.

도 1에 도시된 바람직한 방법에서, 제2 압착력은 제2 입상 성분 20에 가하여진다. 그러나, 본 발명의 다른 구현예에서 (도시하지 않음), 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층 12 및 제2 입상 성분 20 중 하나 또는 둘 모두에 제2 압착력을 아래 방향으로 가하여 실질적으로 원통형인 제2 내부층 24을 형성하기 위하여, 단계 f)는 아래 방향으로 제2 입상 성분 20을 압착하는 것을 포함하는 것이 적절할 수 있다.

도 1의 단계 g)에서 나타난 바와 같이, 실질적으로 원통형인 제2 내부층 24을 형성하기 위한 제2 입상 성분 20의 압착은, 몰드 2의 일부 면 28, 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층 12의 내부 고리 표면 18의 상단 부분 및 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층 12의 상부 말단 면 30, 및 실질적으로 원통형인 제2 내부층 24의 상부 말단 면 32로 정의된 제3 몰드 캐비티 26을 안출한다.

바람직한 방법의 단계 h)는 제3 몰드 캐비티 26에 제3 입상 성분 34를 주입하는 것을 포함한다. 다층 물품의 목적 용도 및 바람직한 성질에 따라, 제3 입상 성분 34의 조성은 제1 입상 성분 8 및 제2 입상 성분 20 중 하나 또는 둘 모두의 조성과 같거나 다를 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 제3 입상 성분 34의 물리적 성질은 제1 입상 성분 8 및 제2 입상 성분 20 중 하나 또는 둘 모두의 물리적 성질과 같거나 다를 수 있다.

흡연 물품용 가연성 열원으로서 다층 물품을 목적으로 사용하는 경우, 바람직하게는 제3 입상 성분 34은 탄소질이다. 더 바람직하게는 제3 입상 성분 34은 탄소질 및 적어도 하나의 점화 보조제를 포함한다.

바람직한 방법의 단계 i)는 실질적으로 원통형인 고리 펀치 36를 사용하여 아래 방향으로 제3 입상 성분 34에 제3 압착력을 가함으로써 다층 물품의 실질적으로 원통형인 제3 층 38을 형성하기 위하여, 아래 방향으로 제3 입상 성분 34을 압착하는 것을 포함한다 (도 1에서 화살표 방향).

도 1에 나타난 바와 같이, 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층 12보다 줄어든 실질적으로 원통형인 제2 내부층 24의 높이는 제3 층 38 및 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층12과, 다층 물품의 실질적으로 원통형인 제2 내부층 24 사이에 계단형 인터페이스를 초래한다. 이는 형성된 다층 물품의 기계적 강도를 향상시킨다.

제3 층 38의 형성을 위한 제3 압착력은 실질적으로 원통형인 제1 외부 고리층12의 형성을 위한 제1 압착력 및 실질적으로 원통형인 제2 내부층 24 의 형성을 위한 제2 압착력보다 크다,

도 1에 도시된 바람직한 방법에서, 제3 입상 성분 34는 제2 내부층 24의 형성 후 몰드 2에 주입된다. 그러나 본 발명의 다른 구현예 (도시되지는 않음)에서, 아래 방향으로 제3 입상 성분 34에 제2 압착력을 가하여 다층 물품의 제3 층 38 및 다층 물품의 실질적으로 원통형인 제2 내부층 24을 각각 형성하기 위하여, 단계 e)는 몰드 2에서 제2 입상 성분 20 및 제3 입상 성분 34 모두를 압착하는 것을 포함할 수 있고 단계 f)는 제2 입상 성분 20 및 제3 입상 성분 34를 아래 방향으로 동시에 압착하는 것을 포함할 수 있다.

단계 i)에서 제3 층 38의 형성 후, 형성된 다층 물품은 알려져 있는 적절한 방식으로 제1 몰드 캐비티 4로부터 꺼낼 수 있다.

실시예 1

도 3에 도시된 수치를 갖는 흡연 물품용 다층 물품 가연성 열원은 도 1에 도시된 방법을 사용하여 제조되었다. 다층 물품 가연성 열원의 층들은 표 1에 나타난 입상 성분 및 압착력을 사용하여 제조되었다.

도시된 구현예 및 실시예에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 본 발명의 다른 구현예는 그것의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 제조될 수 있으며, 여기서 설명된 상세한 구현예는 본 발명의 범위를 제한 하지 않는 것은 당연하다.

특히, 본 발명이 흡연 물품용 다층 물품 가연성 열원의 형성과 관련하여 상기에서 실시하고 있지만, 본 발명에 따른 방법은 제약, 세제, 세라믹 및 폭발물 산업에서 사용되는 다층 물품을 포함하여 다른 다층 물품을 제조하는데 사용될 수 있으며 이에 의해 제한되지 않는다.