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CN102920018B - 具有降低的引燃趋势的烟草制品 - Google Patents

具有降低的引燃趋势的烟草制品 Download PDF

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CN102920018B CN201210380803.5A CN201210380803A CN102920018B CN 102920018 B CN102920018 B CN 102920018B CN 201210380803 A CN201210380803 A CN 201210380803A CN 102920018 B CN102920018 B CN 102920018B
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Abstract

公开了一种具有降低的引燃趋势的烟草制品。该烟草制品包括含有纤维素纤维和填料颗粒的卷纸。所述卷纸用成膜组合物处理，以降低烟草制品的引燃趋势。在一个实施方案中，所述成膜组合物含有与淀粉组合的海藻酸盐。在另一实施方案中，所述成膜组合物含有与填料颗粒组合的成膜材料。填料颗粒可包括高岭土、氧化镁、云母、明矾或其混合物。

Description

具有降低的引燃趋势的烟草制品
本发明是在2008年7月3日提交的发明名称为“具有降低的引燃趋势的烟草制品”的中国专利申请200880023375.2的分案申请。
相关申请
本申请基于2007年7月3日提交的60/958,263号临时申请，并要求其优先权。
背景技术
在烟草业中，正在关注生产具有降低烟草制品的引燃趋势(ignitionproclivity)，或者降低烟草制品将与已点燃的该烟草制品接触的表面引燃的趋向的卷烟。已有涉及由燃烧的卷烟与可燃材料接触引起的火灾的报道。本行业中存在合理的降低卷烟或其它烟草制品在接触时引燃家具、寝具等使用的材料和表面的趋向的兴趣。
因此，烟草制品、尤其是卷烟的期望特性是在被丢下或处于与可燃材料接触的自由燃烧的状态下时它们会自动熄灭。
在烟草业中，长期以来就认识到卷烟材料对卷烟的阴燃性质有显著影响。在这点上，本领域中已作了多种尝试来改变或改良卷烟材料，以实现期望的卷烟自动熄灭的趋向，或者换言之，降低卷烟的引燃趋势。
现有技术记载了将成膜溶液施用于卷烟用纸以降低纸的透气性并控制燃烧速度。已经表明，当这些材料已沿卷烟的长度方向涂覆到分散区域时，卷烟表现出降低的引燃物质趋向，并易于自熄。
例如，Peterson的美国专利5878753以及Hotaling等的美国专利5820998记载了一种烟草制品卷纸，其经成膜水溶液处理以降低透气性；所述专利通过引用并入本文。Peterson的美国专利5878754记载了一种烟草制品卷纸，其经溶解在非水溶液中的溶剂可溶性聚合物的非水溶液处理以降低透气性。
本申请涉及对生产引燃趋势降低的烟草制品用卷纸的进一步改进。具体地，本发明涉及可施用于卷纸的改进配方。
发明内容
本公开一般涉及用于具有降低引燃趋势的烟草制品的卷纸，并且涉及制造卷纸的方法。例如，在一个实施方案中，可从纸幅制成卷纸。例如，卷纸可含有亚麻纤维、软木纤维、硬木纤维及其混合物。卷纸还可包括填料，例如碳酸钙和/或氧化镁，其含量为约10％至约40％重量。
将成膜组合物施用于所述卷纸的特定位置。所述成膜组合物在所述卷纸上形成经处理的分散区域。所述分散区域由未处理的区域隔开。所述经处理区域被设置成降低包含所述卷纸的烟草制品的引燃趋势。例如，所述经处理区域可通过在炭燃烧并进入经处理区域时减少到达烟草制品的阴燃炭的氧气，来降低引燃趋势。
在本公开的一个实施方案中，成膜组合物包括其自身可以是多糖的成膜材料和也可以被认为是成膜材料的诸如淀粉的多糖的组合。已经意外地发现，将成膜材料与淀粉组合会产生协同效果。具体地，与仅含有成膜材料的成膜组合物或仅含有淀粉的成膜材料相比，含有成膜材料和淀粉两者的成膜组合物更有效地降低烟草制品的引燃趋势。
根据本公开的与淀粉组合的成膜材料可基于具体应用改变。可使用的成膜材料包括，例如瓜尔胶、果胶、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、纤维素、纤维素衍生物(如乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等)、海藻酸盐及其混合物。在一个具体实施方案中，例如，淀粉可以与海藻酸盐组合形成所述组合物。
成膜组合物中淀粉和成膜材料如海藻酸盐的相对含量可根据具体应用而改变。在一个具体实施方案中，例如，成膜材料施用在卷纸上并干燥之后，在成膜组合物中的量为经处理区域干重的约1％至约15％。另一方面，淀粉在经处理区域中的量为经处理区域干重的约1％至约20％。
在本公开的另一具体实施方案中，成膜组合物含有与特定填料颗粒组合的成膜材料。填料颗粒可包括例如氧化镁、云母、高岭土或其混合物。过去，本领域普通技术人员提出将成膜材料与各种颗粒状无机填料组合。然而，本发明人已发现，与过去使用的颗粒状无机填料相比，上述填料在降低经处理卷纸的引燃趋势方面出乎意料地更加有效。
上述填料颗粒在成膜组合物(施用于卷纸的成膜组合物)中的含量为该组合物重量的约0.25％至约15％，例如组合物重量的约0.5％至约5％。填料颗粒的平均粒径为约0.0001微米至约5微米，例如为约0.1微米至约3微米。
与填料颗粒组合的成膜材料可以是任意合适的成膜材料，例如海藻酸盐。在一个替代实施方案中，填料颗粒可与淀粉组合。在又一实施方案中，填料可与含有海藻酸盐和淀粉两者的成膜组合物组合。
可单独使用或与填料颗粒组合使用的其它成膜材料包括瓜尔胶、果胶、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、纤维素和纤维素衍生物，例如乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等。
根据本发明制得的成膜组合物可按各种方法施用于卷纸。例如，组合物可以使用例如胶版印刷术、直接凹版印刷术和间接凹版印刷术。
在一个实施方案中，由成膜组合物形成的分散区域呈圆周带形状，沿烟草制品纵向设置。带的宽度可大于约3mm，例如为约4mm至约10mm。带可以以约5mm至约50mm，尤其为约10mm至约40mm的间距相互隔开。
施用于卷纸的成膜组合物的量取决于具体应用和各种因素。例如，基于经处理区域内的卷纸重量，施用于卷纸的成膜组合物的量可以为约1％至约30％干重，尤其为约2％至约20％干重。
在施用于卷纸之后，经处理区域可具有小于约40Coresta的透气性，特别是小于约30Coresta，更具体地为约1Coresta至约30Coresta。卷纸的初始透气性可以为20Coresta至约150Coresta或更大。例如，在一个实施方案中，卷纸的初始透气性可大于约60Coresta，例如大于约80Coresta。在另一实施方案中，卷纸的初始透气性可小于约60Coresta，例如从约20Coresta至约40Coresta。
在施用于卷纸时，成膜组合物可包含在水溶液中，或可包含在非水溶液中。当包含在非水溶液中时，例如，可以存在醇。
根据具体应用，卷纸可具有适当的基重。在一个具体实施方案中，例如，卷纸的基重可为约18gsm至约60gsm。也可用助燃剂在卷纸的基本整个表面区域上对卷纸进行处理。例如，可在形成经处理区域之前或之后，将助燃剂施用于卷纸。施用于卷纸的助燃剂的量为约0.1％至约8％干重。助燃剂可以为例如醋酸盐、柠檬酸盐、苹果酸盐、乳酸盐、酒石酸盐、碳酸盐、甲酸盐、丙酸盐、乙醇酸盐、富马酸盐、草酸盐、丙二酸盐、丁二酸盐、硝酸盐、磷酸盐或其混合物。在一个具体实施方案中，助燃剂为柠檬酸盐、富马酸盐或其混合物。
下面更详细地描述本发明的其它特点和方面。
附图说明
在本说明书的后面部分中，将参考附图更具体地阐述本发明的对本领域普通技术人员而言完整并可实现的内容，包括其最佳实施方式，附图中：
图1是根据本公开制得的烟草制品的透视图；
图2是图1所示烟草制品的分解图；以及
图3至图8是下文实施例中得到的结果的图示。
在本说明书和附图中重复使用的标记用于表示本说明书中相同或相似的结构或部件。
具体实施方式
现详细说明本说明书的具体实施方案，下面还描述了它的一个或多个实施例。各实施例用以解释本发明，而不是限制本发明。实际上，对于本领域的普通技术人员，明显可在不脱离本发明范围或精神的情况下作出各种修改方案或变化方案。例如，作为一个实施方案阐述或记载的特征可以用于另一实施方案以产生又一实施方案。本发明也涵盖这样的修改方案或变化方案。
为了解释本发明，下面将就卷烟来说明本发明的实施方案和原理。然而，这仅是为了解释本说明书的目的，而不是将本发明仅限于卷烟。任意形式的烟草制品都在本发明的范围和精神内。
本发明涉及具有改善的引燃趋势控制特性的烟草制品和烟草制品用卷纸。“引燃趋势”是在燃烧的卷烟掉落或留在可燃物质上时烟草制品或卷烟引燃可燃物质的趋向性的度量。NIST(国家标准和技术研究院，NationalInstituteofStandardsandTechnology)已建立了卷烟引燃趋势的测试方法，一般被称作“模拟引燃试验”。该试验包括将阴燃的卷烟放置在可燃性试验织物上，并记录卷烟引燃试验织物、将试验织物燃烧到织物正常焦线之外、燃烧其整个长度而未引燃织物、或者在引燃试验织物或燃烧其整个长度之前自熄的趋势。
引燃趋势的另一试验方法称作“卷烟熄灭试验法”。该卷烟熄灭试验法为美国材料实验协会(ASTM)的E2187-04号试验方法。在该卷烟熄灭试验方法中，将点燃的卷烟放置在一层或多层滤嘴纸上。如果卷烟自熄，则该卷烟通过试验。如果卷烟一直燃烧到其滤嘴一端，则该卷烟不合格。根据本发明制造的烟草制品可设计成通过这些试验中的一个或两个。
除上述试验之外，通常还对引燃趋势降低的烟草制品进行“自由空气自熄”(FASE)试验。在该自由燃烧自熄试验中，使烟草制品在自由空气中燃烧，既不抽吸也不放在邻近的表面上。在一些应用中，期望烟草制品能通过模拟引燃试验或卷烟熄灭试验，但同时在自由空气中燃烧时又不会自熄。因此，优选较低的FASE速率。尤其有利的是，根据本公开原理制造的烟草制品可设置成，当置于邻近的表面上时自行熄灭，但与许多现有的具有降低的引燃趋势的产品相比仍有更低的FASE速率。
一般地，通过将成膜组合物施加到卷纸的分散区域，来根据本发明制造引燃趋势较低的烟草制品。在一个实施方案中，成膜组合物含有与多糖组合的成膜材料。成膜材料可包括例如海藻酸盐、瓜尔胶、果胶、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、纤维素、纤维素衍生物或其混合物。多糖包括例如淀粉。淀粉可以是天然淀粉或改性淀粉。本发明的发明人发现，当将多糖和成膜材料组合在一起时，获得多种协同的优势和益处。
过去，本申请的受让人已获得了多个涉及具有降低的引燃趋势的烟草制品的专利。例如，美国专利5,878,753、5,878,754、6,568,403、6,779,530和6,725,867中公开了经成膜组合物处理的卷纸，所述成膜组合物在卷纸上形成经处理的分散区域；这些专利通过引用并入本文。上述专利公开了可用于形成经处理分散区域的多种不同的成膜材料。特别地，上述专利公开了海藻酸盐的使用并公开了淀粉的使用。然而，本发明人已发现，在将淀粉与诸如海藻酸盐的成膜材料组合在一起使用时，可以获得多种意料之外的益处和优点。
例如，虽然淀粉和海藻酸盐的流变性不同，但已发现这两种组分的流变性是互补的。当将淀粉和海藻酸盐进行组合时，例如，得到的溶液具有改良的可印刷性。
诸如海藻酸盐和淀粉的成膜材料的组合还为溶液在卷纸上形成降低包含这种卷纸的烟草制品的引燃趋势的经处理区域方面提供多种效率的提高。特别地，基于重量，与仅含有淀粉或仅含有海藻酸盐的类似溶液相比，海藻酸盐和淀粉通常在降低卷纸的透气性和扩散能力方面更加有效。
虽然任意成膜材料可用于根据本发明的组合物，但是在一个实施方案中，成膜材料包括海藻酸盐。通常，海藻酸盐是作为混合的不溶性钙、钠、钾和镁盐存在于褐藻纲褐海藻中的酸性多糖或胶体的衍生物。一般来讲，这些衍生物为由不同比例的D-甘露糖醛酸和L-古洛糖醛酸组成的高分子量多糖的钙、钠、钾和/或镁盐。海藻酸的示例性盐或海藻酸衍生物包括海藻酸铵、海藻酸钾、海藻酸钠、海藻酸丙二醇酯和/或其混合物。
任意合适的海藻酸盐，包括任意合适的衍生物，可用于本公开。包含在成膜组合物中的海藻酸盐，例如，可具有相对高的分子量或具有相对低的分子量。例如，在一个实施方案中，当海藻酸盐在水溶液中的含量为3％重量时，在25℃下的粘度小于约500cP。
在一个实施方案中，例如，可以采用来自ISP公司的KELGINLB海藻酸盐。KELGINLB海藻酸盐为低粘度的纯海藻酸钠。
根据本发明与海藻酸盐组合的多糖还可基于具体应用而改变。当使用淀粉时，该淀粉例如可进行改性或不进行改性，并可从各种植物获得。在一个实施方案中，例如，氧化玉米淀粉可与海藻酸盐组合。市售的氧化玉米淀粉的一个例子为FLOKOTE64，其可从新泽西州的NationalStarch和ChemicalCompanyofBridgewater购得。
在根据本公开配制成膜组合物并施用于卷纸时，成膜材料和多糖可与水或任意溶剂组合。例如，在一个实施方案中，成膜组合物包括水分散体或水溶液。或者，施用于卷纸之前，成膜组合物可包括非水溶液或非水分散体。例如，可以存在醇并与成膜材料和多糖组合。
成膜组合物中存在的成膜材料和多糖的量取决于多种因素。在配制水溶液或水分散体时，例如，诸如海藻酸盐的成膜材料在成膜组合物中的含量为溶液重量的约1％至约15％，如为溶液重量的约1％至约10％。例如，在一个实施方案中，海藻酸盐的含量为溶液重量的约1％至约10％。另一方面，淀粉的含量为溶液重量的约3％至约25％，如为溶液重量的约3％至约20％。例如，在一个实施方案中，淀粉的含量为溶液重量的约3％至约15％。
应理解，上述百分比只是示例性的。在将含有成膜材料和多糖的成膜组合物印刷到卷纸上时，包含在组合物中的成膜材料和多糖的量足以使该组合物具有适合于印刷工艺的流变性。例如，在组合物中可存在相对量的成膜材料和多糖，使得该组合物的粘度小于约1500cps。
虽然是未知的，但是认为在将成膜材料和多糖组合在一起时，两种组分在纸的表面上形成非常适于使烟草制品熄灭(如果该烟草制品置于邻近的表面上)的膜。虽然是未知的，但是认为成膜材料更适合在卷纸上成膜，而多糖维持较低的粘度并改善经处理区域的性质。在施用于卷纸并干燥后，在一个实施方案中，经处理区域可含有的多糖的量大于成膜材料。然而，在其它实施方案中，可以存在等量的多糖和成膜材料，或者可以存在较多量的成膜材料。一般地，例如，经处理区域含有经处理区域干重约1％至20％的多糖，并含有占经处理区域干重约1％至约15％的成膜材料。
在本发明的一个替代实施方案中，施用于卷纸的成膜组合物含有与填料颗粒组合的成膜材料。特别地，本发明人发现，与过去已经提出的填料颗粒相比，某些填料颗粒在改善卷纸的引燃趋势特性方面提供意想不到的益处。特别地，在本发明的这个实施方案中，成膜组合物可含有氧化镁颗粒、高岭土颗粒、云母颗粒或其混合物。
过去，例如在美国专利U.S.6,725,867中，本领域技术人员已提出将颗粒状填料与用于在卷烟卷纸上形成处理区域的组合物相组合。在该’867专利中，例如，记载的颗粒状填料为白垩、粘土、碳酸钙或氧化钛。然而，本发明人发现，如下面的实施例中所示，与’867专利中所列出的填料相比，前述颗粒表现出意料之外的优异结果。
氧化镁、云母或高岭土在成膜组合物中的存在量可以为例如小于约15％重量，例如为约0.25％至约15％重量，优选地为约0.5％至约5％重量。在许多应用中，例如所述颗粒的含量可以是组合物重量的约1％至约3％。
填料颗粒的大小可根据具体应用中使用的具体材料变化。通常，填料颗粒的平均直径小于约5微米。例如，颗粒的平均大小为约0.0001微米至约5微米，例如约0.1微米至约3微米。颗粒形状也可以不同。例如，在一个实施方案中，可使用片状的高岭土。
如上所述，在一个实施方案中，填料颗粒包括氧化镁颗粒。虽然原因未知，但是与许多其它填料颗粒相比，氧化镁颗粒提供优异的结果。具体地，氧化镁颗粒具有有效地降低含有经处理卷纸的烟草制品的引燃趋势性质的作用。
通常，成膜组合物中可使用任意合适的氧化镁颗粒。例如，氧化镁可从多种市场来源获得。例如，在一个实施方案中，使用可从AdditekS.A.S.市购的商品名为MagnesiumOxideSuperLegerType04的氧化镁颗粒。非常适用于本发明的氧化镁颗粒也可从ScoraS.A.获得，商品名为LightMagnesiumOxide“I”。例如，LightMagnesiumOxide“I”颗粒为98％重量以上的氧化镁，体积密度为约0.15g/cc至约0.2g/cc，其颗粒尺寸为：约98％的颗粒通过325目筛。
在另一实施方案中，成膜组合物中所含的填料颗粒可包括云母。云母包括由普遍存在于火成岩和变质岩中的铝或钾的水合硅酸盐组成的矿物质。通常可以在具有高度完美的底面解理的页硅酸盐矿物中发现云母。因此，组成成膜组合物的云母颗粒通常为片状。云母具有高绝缘强度并因此而耐热。
云母颗粒可从很多来源购得。例如，非常适于本公开的云母可从KaolinsdePloemeur获得，商品名为MICAMUM2/1。MICAMUM2/1的颗粒尺寸为例如大于50％的颗粒的尺寸小于约5微米。
在本发明的另一实施方案中，成膜组合物可含有高岭土颗粒。高岭土通常为见于沉积物、土壤、热液矿床和沉积岩中的水合硅酸盐矿物。高岭土颗粒可以为片状，通常以层状硅酸盐矿物存在。高岭土颗粒通常含有二氧化硅和氧化铝。
高岭土颗粒可从许多商业来源获得。例如，可从KaolinsdePloemeur获得商品名为7ASP20的高岭土颗粒。例如，7ASP20高岭土的颗粒尺寸为，大于89％的颗粒的尺寸小于5微米，且大于约64％的颗粒的尺寸小于约1微米。
如上所述的填料颗粒，当包含在成膜组合物中时，可与任意合适的成膜材料组合。例如在一个实施方案中，填料颗粒与前述海藻酸盐和淀粉组合。而在另一实施方案中，填料颗粒可与海藻酸盐单独组合或淀粉单独组合。
可与填料颗粒组合的其它成膜材料包括瓜尔胶、果胶、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、纤维素以及纤维素衍生物，如乙基纤维素、甲基纤维素和羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素，以及它们的混合物等。
在施用于卷纸之前，含有填料颗粒的成膜组合物可以是水基的。或者，成膜组合物可包含非水溶剂，例如醇。
根据本发明制备的成膜组合物包括含有海藻酸盐和淀粉的成膜组合物和/或者含有填料颗粒的成膜组合物，可施用于卷纸分散的区域以在卷纸上形成经处理区域。
组合物施用于卷纸的方式可以是多种多样的。例如，组合物可以喷、刷或印在卷纸上。为形成经处理区域，组合物可以以单程或多程操作的方式施用。例如，组合物可以以连续步骤施用于卷纸，以在纸上形成具有降低的引燃趋势的区域。通常，在多程工艺中，可通过大概2至8程施用组合物来形成经处理区域。
为了有助于描述和解释本发明，图1和图2大致示出了一个实施方案。具有改善的引燃趋势特性的烟草制品(卷烟)一般标记为10，包括卷纸14内的烟草柱12。烟草制品10包括滤嘴26。卷纸14可包括任意形式的市售卷烟材料。
通常，卷纸可由从例如亚麻、软木或硬木得到的纤维素纤维制成。为了根据需要改变纸的性质，可使用纤维素纤维的各种混合物。纤维质的精制程度也可以不同。
对于多数应用，卷纸可含有填料。填料可以是例如碳酸钙、氧化镁、或任意其它合适的材料。卷纸中添加的填料总量可以为约10％至约40％重量。
根据本发明制得的烟草制品用卷纸的透气性通常为约10Coresta单位至约200Coresta单位。在一些应用中，透气性可以为约15Coresta单位至约55Coresta单位。但是，在本发明的一个实施方案中，卷纸的初始透气性相对较高。例如，在一个实施方案中，卷纸的透气性为约60Coresta单位至约110Coresta单位。在不同的实施方案中，例如，卷纸的初始透气性可大于约70Coresta单位、大于约80Coresta单位、大于约90Coresta单位、或大于约100Coresta单位。
在其它实施方案中，卷纸的初始透气性可小于约60Coresta单位，例如小于约50Coresta单位，例如为约20Coresta单位至约40Coresta单位。
卷烟纸的基重通常为约18gsm至约60gsm，更特别地为约15gsm至约40gsm。可以使根据本发明的卷纸在任意的这些范围内。
在一个实施方案中，卷纸可以用助燃剂进行处理。例如，可以将助燃剂施用于卷纸的基本上整个表面区域上，尤其施用于卷纸的经处理区域所处位置及并包括隔在经处理区域之间的未处理区域的表面区域上。助燃剂可包括提高燃烧速度的任意合适的物质。助燃剂的例子包括碱金属盐、碱土金属盐及其混合物。在一个实施方案中，助燃剂包括羧酸盐。在具体实施例中，助燃剂包括例如醋酸盐、柠檬酸盐、苹果酸盐、乳酸盐、酒石酸盐、碳酸盐、甲酸盐、丙酸盐、乙醇酸盐、富马酸盐、草酸盐、丙二酸盐、丁二酸盐、硝酸盐、磷酸盐及其混合物。在一个具体应用中，例如，助燃剂包括柠檬酸钾、柠檬酸钠、丁二酸钾、丁二酸纳或其混合物。
可以将助燃剂相对均匀地施用在卷纸的表面区域，施用量为约0.3％至超过8％干重，例如约0.3％至约2.5％干重。可以在利用成膜组合物在卷纸上形成经处理区域之前或之后，将助燃剂施用到卷纸上。
可由于多种原因而将助燃剂施用于卷纸。例如，可以施用助燃剂以进一步控制卷纸，尤其是卷纸上未经处理区域的燃烧特性。助燃剂还起灰分调节剂的作用。
当卷绕烟草柱12时，纸幅14界定出外周表面16。外周表面16的分散区域18用根据本发明制作的成膜组合物，例如与助燃剂混合的海藻酸盐组合物处理。还应理解，经处理区域18也可以设置在卷纸14的内表面上。换言之，卷纸14可卷绕烟草柱12，使得经处理区域18靠近烟草。
在图1和图2所示的实施方案中，经处理区域18被限定成圆周横向带24。带24沿卷烟10的长度方向纵向地相互隔开。图2以假想图示出了带24。然而，应理解，在图1所示的形成卷烟中基本上看不到经处理区域。换言之，吸烟者不会从表观上辨别出卷纸14的分散区域18已经过处理。在这点上，经处理区域18具有基本上与未经处理区域28相同的光滑且平坦的纹理。
带24的宽度和间距取决于多个变量，如卷纸14的初始透气性、烟草柱12的密度等。带24的宽度优选为使到达燃烧炭的氧受到限制，以有足够的时间长度或时间段来使炭熄灭。换言之，如果带24过窄，则燃烧的炭会在自熄之前烧过带24。对于大多数应用，期望带宽度最小为3mm。例如，带宽度可以为约4mm至约10mm。
带24之间的间距也是多个变量中的一个。间距不应该太大，使得在炭烧进经处理区域18之前，卷烟燃烧的时间足够长而将物质引燃。带24之间的间距还影响燃烧炭的热惯性或炭烧过经处理带24而不自熄的能力。在受测试的卷烟中，申请人已发现5至50mm，尤其是10mm至40mm的带间距是合适的。然而，应理解，带间距可以是由任意数量的变量决定的任意合适宽度。对于大多数应用，烟草制品含有采用上述间距的1至约3个带。
经处理区域18的透气性在已知为卷烟10的组成提供改善的引燃趋势特性的范围内。随着卷烟10的炭烧进经处理区域18，由于经处理区域中的卷纸14的透气性降低，所以可到达燃烧炭的氧大幅减少。氧的减少优选使卷烟在与物质接触时在经处理区域18中自熄。例如，所述透气性可小于40ml/min/cm2(CORESTA)，优选小于30ml/min/cm2，并且一般为5至25ml/min/cm2。
可用于指示较低的引燃趋势性的卷纸的另一特性是扩散能力。通常，根据本发明的经处理区域18的扩散能力可小于约0.5cm/s，例如约0.4cm/s。例如，扩散能力为约0cm/s至约0.3cm/s。
例如，卷纸的扩散能力可利用例如SODIMInstrumentationCompany销售的二氧化碳扩散能力测试仪进行测量。
上述扩散能力范围尤其适合于表征由成膜材料和多糖的组合制成的经处理区域。在本发明的其它实施方案中，例如在成膜材料与填料颗粒组合时，扩散能力可高于前述范围。具体地，当包含在成膜组合物中时，本发明的填料可降低纸的引燃趋势，因为这些颗粒是助燃剂。因此，在一些实施方案中，经处理区域具有高于0.5cm/s的扩散能力。
加入纸中的组合物的量取决于各种因素，包括所用组合物的类型和期望的结果。对于多数应用，加入纸中的成膜组合物的量(在已形成带并且干燥后)可以为带区内的纸干重的约1％至约30％，尤其为带区内的纸干重的约2％至约20％。虽然并非总是这种情况，但一般地，施用于纸的组合物的量通常随纸的透气性增加而增加。例如，对于透气性小于约30Coresta单位的卷纸，施用于纸的组合物的量可以为约1％至约20％重量。另一方面，对于透气性大于约60Coresta单位的卷纸，施用于纸的组合物的量可以为约3％至约30％重量。
如前所述，组合物可以喷、刷或印到卷纸上。一般地，任意合适的印刷工艺可用于本发明。申请人已发现，合适的印刷技术包括凹版印刷或胶版印刷。
通过参考下述实施例可更好地理解本发明。
实施例1
制备含有与填料组合的纤维素纤维质的各种卷纸。在本实施例中，填料包括中间粒径为2微米的碳酸钙。该碳酸钙颗粒在卷纸中的量为30％重量。卷纸的基重为27gsm，基础透气性为53Coresta。
配制成各种成膜组合物，并印刷到卷纸上。具体地，配制下述成膜组合物。
1.含有1.5％重量的海藻酸盐的含水组合物；
2.含有10％重量的淀粉的含水组合物；
3.含有11.5％重量的淀粉的含水组合物；
4.含有8％重量的海藻酸盐的含水组合物；
5.含有11.5％重量的海藻酸盐的含水组合物；
6.含有1.5％重量海藻酸盐和10％重量淀粉的含水组合物。
在本实施例中，所用的海藻酸盐为从InternationalSpecialtyProducts公司获得的KELGINLB。所用淀粉为从NationalStarchandChemicalCompany获得的以商品名FLOKOTE64出售的氧化淀粉。
在将上述组合物施用于卷纸并干燥之后，测量经处理区域内的透气性并与未处理卷纸进行比较。所得结果示于图3。如图所示，与其它组合物相比，海藻酸盐和淀粉更有效地降低了卷纸的透气性。在各种情况下，将相同量的组合物施用到卷纸。
实施例2
在本实施例中，配制含有海藻酸盐和氧化淀粉的各种成膜组合物。具体地，使用与实施例1中记载相同的海藻酸盐和淀粉。
在一组试验中，将成膜组合物施用于如实施例1记载的透气性为53Coresta的卷纸。在第二组试验中，将成膜组合物施用于基础透气性为80Coresta的卷纸。
具体地，配制下面的成膜组合物：
使用与实施例1记载相同的工艺将上面的成膜组合物施用于卷纸。所得结果如下：
在基础透气性为53CORESTA的卷纸上的结果
在基础透气性为80CORESTA的卷纸上的结果
然后，用含有样品编号3的53Coresta基础纸和含有样品编号1的80Coresta基础纸卷绕烟草填料柱。按照ASTM试验号E2187-04以及按照FASE试验，对得到的烟草制品进行试验。所得结果如下：
如上所述，这两种烟草制品在放置在靠近的表面上时都能非常有效地自熄。尤其有利的是，两种烟草制品还具有低的FASE等级，表明烟草制品处在自由燃烧状态时具有较低的自熄趋向。
实施例3
在本实施例中，将各种填料颗粒加到海藻酸钠成膜组合物中，并施用于卷纸。具体地，制得含有高岭土颗粒和氧化镁颗粒的成膜组合物。然后将这些制剂与不含颗粒的成膜组合物以及含有碳酸钙颗粒和云母颗粒的成膜组合物进行比较。
具体地，将下述填料颗粒加到含有9.5％重量海藻酸纳的水溶液中。本实施例中所用的海藻酸钠为从InternationalSpecialtyProducts公司获得的KELGINLB海藻酸钠。
样品编号 填料颗粒 溶液重量(％)
1 - -
2 云母 15
3 碳酸钙(2微米) 15
4 碳酸钙(1微米) 15
5 氧化镁 15
6 高岭土 15
将上述成膜组合物施用于与前述实施例2记载相同的卷纸。具体地，将成膜组合物印刷到基础透气性为53Coresta的卷纸和基础透气性为80Coresta的卷纸上。在成膜组合物在纸上已干燥之后，测量经处理区域内的透气性。结果示于图4。
如图4所示，与不含填料颗粒的成膜组合物以及含有云母或碳酸钙的组合物相比，高岭土颗粒和氧化镁颗粒降低卷纸的透气性的程度出人意料地要大得多。
实施例4
在本实施例中，将不同量的相同填料颗粒加到海藻酸钠溶液中并进行试验。
具体地，将高岭土颗粒和氧化镁颗粒加到9.5％重量的海藻酸钠组合物中。本实施例中所用的海藻酸钠为从InternationalSpecialtyProducts公司获得的KELGINLB海藻酸钠。配制成下述成膜组合物。
样品编号 填料 重量(％)
1 无 0
2 高岭土 410 -->
3 高岭土 8
4 高岭土 13
5 氧化镁 10
6 氧化镁 5
7 氧化镁 4
8 氧化镁 3
9 氧化镁 2
10 氧化镁 1
然后将上述成膜组合物施用于前面实施例中记载的80Coresta的卷纸。然后对组合物和卷纸进行各种试验。此外，将卷纸中的一些制成烟草制品，并进行试验。结果示于图5至图8。
例如图5示出含有高岭土颗粒的样品编号1至4的经处理区域内的透气性。还测试了成膜组合物的粘度并示于图中。如图所示，经处理区域的透气性随高岭土颗粒用量的增加而下降。
参见图6，其示出成膜组合物中氧化镁用量对经处理区域上透气性的影响。如图所示，随着氧化镁用量增加，经处理区域的透气性下降。在图6中，成膜组合物中氧化镁的量为0至4％。
然后，使用含有不同量的氧化镁的卷纸制得卷烟，并根据ASTM试验号E2187-04以及根据FASE试验，对卷烟进行试验。ASTM试验测量经处理区域在置于相邻表面上时使卷烟熄灭的能力。一般优选较高的数值。另一方面，FASE试验评价卷烟在自由燃烧时是否自熄。通常，优选较低的FASE结果，但并不是必要的或者关键的。对于许多应用，例如，ASTM试验结果比FASE结果更重要。
这些试验的结果示于图7。如图所示，在成膜组合物中存在氧化镁提高了ASTM等级。然而，增加成膜组合物中的氧化镁的量有提高FASE等级的趋势。如图所示，当含有9.5％重量海藻酸盐的成膜组合物中存在氧化镁时，氧化镁的量小于约3％重量时可以得到更好的FASE结果。
参见图8，进一步示出不含填料颗粒的海藻酸盐组合物、含有5％重量氧化镁颗粒的海藻酸盐组合物以及含有10％重量氧化镁的海藻酸盐组合物的FASE和ASTM结果。如图所示，含有9.5％海藻酸盐的对照制配剂没有通过ASTM试验。据认为该经处理区域的透气性过高。
实施例5
在本实施例中，将氧化镁颗粒加到氧化淀粉溶液，并施用于基础透气性为60Coresta的卷纸。
具体地，将3％重量的氧化镁颗粒加到22％重量的淀粉组合物。所用淀粉是从NationalStarchandChemicalCompany得到的以FLOKOTE64商品名销售的氧化淀粉。
然后，将该溶液以带状施用于纸幅，干燥，并测试透气性。所得带的透气性为6Coresta。
然后用经处理的纸卷绕烟草填料柱。根据ASTM试验号E2187-04，以及根据FASE试验，对得到的烟草制品进行测试。得到下述结果：
如上所示，在置于相邻表面上时，烟草制品在自熄方面非常有效。
虽然已参考本发明的具体实施方案对本发明作了详细描述，但应理解，本领域普通技术人员在理解前述内容后可容易地想到这些实施方案的替代方案、变化方案和等同方案。因此，本发明的范围应按照所附权利要求和其任意等同物所确定。
另外，本发明还涉及如下技术方案：
1.一种具有降低的引燃趋势的烟草制品，包括：包括可吸燃烟草的柱；和环绕所述可吸燃烟草的柱的卷纸，所述卷纸包括经成膜组合物处理的分散区域，所述经处理区域由未处理区域隔开，所述经处理区域具有足以降低引燃趋势的性质，施用于所述卷纸的所述成膜组合物包括成膜材料和多糖。
2.根据项目1所述的烟草制品，其中所述成膜材料包括海藻酸盐，并且所述多糖包括淀粉。
3.根据项目2所述的烟草制品，其中所述成膜材料包括其量为所述经处理区域的约1％至约15％重量的海藻酸盐，并且淀粉的量为所述经处理区域的约1％至约20％重量。
4.根据项目2所述的烟草制品，其中所述海藻酸盐包括海藻酸钠。
5.根据项目2所述的烟草制品，其中所述淀粉包括氧化淀粉。
6.根据项目1所述的烟草制品，其中所述经处理区域的扩散能力小于约0.5cm/s。
7.根据项目1所述的烟草制品，其中所述经处理区域被印刷到所述卷纸上。
8.根据项目2所述的烟草制品，其中所述成膜材料包括其量为所述经处理区域的约1％至约10％重量的所述海藻酸盐以及淀粉的量为所述经处理区域的约3％至约20％重量。
9.根据项目1所述的烟草制品，其中所述经处理区域包括沿所述烟草制品纵向设置的多个分散的圆周带。
10.根据项目9所述的烟草制品，其中所述带互相间隔开约5mm至约50mm的距离，所述带的宽度大于约3mm。
11.根据项目1所述的烟草制品，其中所述经处理区域的透气性小于约30Coresta。
12.根据项目1所述的烟草制品，其中所述卷纸的基重为约18gsm至约60gsm。
13.根据项目1所述的烟草制品，其中所述卷纸的未处理区域的透气性大于约80Coresta。
14.根据项目1所述的烟草制品，其中助燃剂均匀地施用在所述卷纸的基本上整个表面区域上。
15.根据项目14所述的烟草制品，其中所述助燃剂包括醋酸盐、柠檬酸盐、苹果酸盐、乳酸盐、酒石酸盐、碳酸盐、甲酸盐、丙酸盐、乙醇酸盐、富马酸盐、草酸盐、丙二酸盐、丁二酸盐、硝酸盐、磷酸盐或其混合物。
16.根据项目1所述的烟草制品，其中所述成膜组合物含有填料颗粒。
17.根据项目16所述的烟草制品，其中所述填料颗粒包括氧化镁、云母、高岭土或其混合物。
18.一种具有降低的引燃趋势的烟草制品，包括：包括可吸燃烟草的柱；以及环绕所述可吸燃烟草柱的卷纸，所述卷纸包括经成膜组合物处理的分散区域，所述经处理区域由未处理区域隔开，所述经处理区域具有足以降低引燃趋势的特性，所述成膜组合物施用于含有填料颗粒的所述卷纸，所述填料颗粒包括氧化镁、云母、高岭土或它们的混合物。
19.根据项目18所述的烟草制品，其中所述成膜组合物包括海藻酸盐。
20.根据项目19所述的烟草制品，其中所述成膜组合物还包括淀粉。
21.根据项目20所述的烟草制品，其中所述成膜材料包括其量为经处理区域的约1％至约15％重量的海藻酸盐以及淀粉的量为经处理区域的约1％至约20％重量。
22.根据项目18所述的烟草制品，其中所述填料颗粒的平均粒径为约0.0001微米至约5微米。
23.根据项目18所述的烟草制品，其中所述填料颗粒的平均粒径为约0.1微米至约3微米。
24.根据项目18所述的烟草制品，其中所述填料颗粒包括氧化镁。
25.根据项目18所述的烟草制品，其中所述填料颗粒包括高岭土。
26.根据项目18所述的烟草制品，其中所述填料颗粒包括云母。
27.根据项目18所述的烟草制品，其中所述填料颗粒在所述成膜组合物中的量为约0.25％至约15％重量。
28.根据项目18所述的烟草制品，其中所述填料颗粒在所述成膜组合物中的量为约0.5％至约5％重量。
29.根据项目18所述的烟草制品，其中所述卷纸的所述未处理区域的透气性大于约60Coresta。
30.根据项目18所述的烟草制品，其中所述经处理区域的透气性小于约40Coresta。
31.根据项目18所述的烟草制品，其中所述成膜组合物包括淀粉。
32.一种用于烟草制品的卷纸，所述卷纸为所述烟草制品提供降低的引燃趋势，其包括：设计为环绕可吸燃填料的纸幅，所述纸幅包括经成膜组合物处理的分散区域，所述经处理区域由未处理区域隔开，施用于所述卷纸的所述成膜组合物包括与淀粉组合的海藻酸盐，所述经处理区域具有小于约30Coresta的固有透气性以及小于约0.4cm/s的扩散能力，所述纸幅具有约18gsm至约60gsm的基重，所述海藻酸盐在所述成膜组合物中的量为约1％重量至约15％重量，并且所述淀粉在所述成膜组合物中的量为约1％重量至约20％重量。
33.一种用于烟草制品的卷纸，所述卷纸为所述烟草制品提供降低的引燃趋势，其包括：设计为环绕可吸燃填料的纸幅，所述纸幅包括经成膜组合物处理的分散区域，所述经处理区域由未处理区域隔开，所述成膜组合物包括与填料颗粒组合的成膜材料，所述填料颗粒包括氧化镁、云母、高岭土、明矾或它们的混合物，所述填料颗粒在所述成膜组合物中的量为约0.25％重量至约15％重量，所述纸幅具有约18gsm至约60gsm的基重。
34.根据项目33所述的卷纸，其中所述成膜组合物包括海藻酸盐。
35.根据项目34所述的卷纸，其中所述成膜组合物还包括淀粉。
36.根据项目33所述的卷纸，其中所述填料颗粒包括氧化镁。
37.根据项目33所述的卷纸，其中所述填料颗粒包括高岭土。
38.根据项目33所述的卷纸，其中所述填料颗粒包括云母。
39.一种用于烟草制品的卷纸，所述卷纸为所述烟草制品提供降低的引燃趋势，其包括：设计为环绕可吸燃填料的纸幅，所述纸幅包括经组合物处理的分散经处理区域，所述经处理区域由未处理区域隔开，所述组合物包括与填料颗粒组合的淀粉，所述填料颗粒包括氧化镁、云母、高岭土、明矾或它们的混合物，所述填料颗粒在所述组合物中存在的量为约0.25％重量至约15％重量，所述纸幅具有约18gsm至约60gsm的基重。
40.一种生产卷纸的方法，所述卷纸在结合在烟草制品中时具有降低的引燃趋势特性，所述方法包括：将成膜组合物施用于所述卷纸的特定位置处，所述成膜组合物在所述卷纸上形成经处理的分散区域，所述分散区域由未处理区域隔开，所述成膜组合物包括含水组合物，所述成膜组合物含有海藻酸盐和淀粉，所述经处理区域降低结合了所述卷纸的烟草制品的引燃趋势。
41.根据项目40所述的方法，其中所述海藻酸盐在所述施用于所述卷纸的成膜组合物中存在的量为约1％至约15％重量，并且淀粉在所述成膜组合物中存在的量为约1％至约20％重量。
42.一种生产卷纸的方法，所述卷纸在结合在烟草制品中时具有降低的引燃趋势，所述方法包括：将成膜组合物施用于所述卷纸的特定位置处，所述成膜组合物在所述卷纸上形成经处理的分散区域，所述分散区域由未处理区域隔开，所述成膜组合物包括含水组合物，所述成膜组合物含有成膜材料和填料颗粒，所述填料颗粒包括氧化镁、云母、高岭土或它们的混合物，所述经处理的分散区域降低结合了所述卷纸的烟草制品的引燃趋势。

Claims (13)

1.一种具有降低的引燃趋势的烟草制品，包括：
包括可吸燃烟草的柱；以及
环绕所述可吸燃烟草柱的卷纸，所述卷纸包括经成膜组合物处理的分散区域，所述经处理区域由未处理区域隔开，所述经处理区域具有足以降低引燃趋势的特性，施用于所述卷纸的所述成膜组合物包括成膜材料、淀粉和填料颗粒，其中所述淀粉以比所述成膜材料更多的量存在，所述填料颗粒包括体积密度为0.15g/cc至0.2g/cc的轻质氧化镁、具有片状形状的高岭土或它们的混合物。
2.根据权利要求1所述的烟草制品，其中所述成膜材料包括海藻酸盐。
3.根据权利要求2所述的烟草制品，其中所述成膜材料包括其量为经处理区域的1％至15％重量的海藻酸盐以及淀粉的量为经处理区域的1％至20％重量。
4.根据权利要求1所述的烟草制品，其中所述填料颗粒的平均粒径为0.0001微米至5微米。
5.根据权利要求1所述的烟草制品，其中所述填料颗粒的平均粒径为0.1微米至3微米。
6.根据权利要求1所述的烟草制品，其中所述填料颗粒在所述成膜组合物中的量为0.25％至15％重量。
7.根据权利要求1所述的烟草制品，其中所述填料颗粒在所述成膜组合物中的量为0.5％至5％重量。
8.根据权利要求1所述的烟草制品，其中所述卷纸的所述未处理区域的透气性大于60Coresta。
9.根据权利要求1所述的烟草制品，其中所述经处理区域的透气性小于40Coresta。
10.一种用于烟草制品的卷纸，所述卷纸为所述烟草制品提供降低的引燃趋势，其包括：
设计为环绕可吸燃填料的纸幅，所述纸幅包括经成膜组合物处理的分散区域，所述经处理区域由未处理区域隔开，所述成膜组合物包括与填料颗粒组合的成膜材料，其中所述填料颗粒包括体积密度为0.15g/cc至0.2g/cc的轻质氧化镁，所述填料颗粒在所述成膜组合物中的量为0.25％重量至15％重量，所述纸幅具有18gsm至60gsm的基重。
11.根据权利要求10所述的卷纸，其中所述成膜材料包括海藻酸盐。
12.根据权利要求11所述的卷纸，其中所述成膜组合物还包括淀粉。
13.一种用于烟草制品的卷纸，所述卷纸为所述烟草制品提供降低的引燃趋势，其包括：
设计为环绕可吸燃填料的纸幅，所述纸幅包括经组合物处理的分散经处理区域，所述经处理区域由未处理区域隔开，所述组合物包括成膜材料、淀粉和填料颗粒，其中所述淀粉以比所述成膜材料更多的量存在，其中所述填料颗粒包括体积密度为0.15g/cc至0.2g/cc的轻质氧化镁、具有片状形状的高岭土或它们的混合物，所述填料颗粒在所述组合物中存在的量为0.25％重量至15％重量，所述纸幅具有18gsm至60gsm的基重。
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