CN101977520A - 用于降低烟制品的引燃倾向特性的包叶上的经处理区域 - Google Patents

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Abstract

公开了具有降低的引燃倾向特性的烟制品(10)。该烟制品包括包含纤维素纤维及填料粒子的纸质包叶(14)。形成纸质包叶，以使填料粒子在纸质包叶的整个厚度上形成密度梯度。更为具体地说，与填料粒子在相对表面处的量相比，填料粒子在第一表面处的密度较大。根据本公开内容，将降低引燃组分施加于该第一表面。照这样，形成了具有更为均匀的特性的经处理区域。

Description

用于降低烟制品的引燃倾向特性的包叶上的经处理区域
技术领域
本发明基于2008年2月22日提交的美国临时专利申请No.61/030,740，并要求该申请的优先权。
背景技术
烟草业中存在一种处于关注中的问题，就是生产具有这样一种包叶的香烟，该包叶降低了烟制品的引燃倾向，或是降低了烟制品引燃与点着的烟制品相接触的表面的倾向。已经做出了将火灾归因于与可燃材料相接触的燃烧香烟的报告。在该行业中对于降低香烟或其它烟制品一旦接触在家具、卧具等中使用的表面和材料就将其引燃的倾向存在合理的兴趣。
因此，一种烟制品、特别是香烟的所需特性是它们倾向于一旦在自由燃烧状态下掉落或遗留在可燃材料上就自熄。
烟草业在很长一段时间里已经意识到香烟包叶会对于香烟的阴燃特性具有显著的影响。在这一点上，本领域技术人员已经做出了多种尝试以改变或更改香烟包叶，以获得所需的香烟自熄的倾向，或换言之，降低香烟的引燃倾向特性。
现有技术描述了将成膜溶液用于香烟纸以降低纸张透气度并控制燃烧率的应用。已表明当已将这些材料沿着香烟的长度施加到离散区域中时，该香烟显示出降低的引燃基材的倾向，并倾向于自熄。
例如，以参引的方式结合于此的授予Peterson的美国专利No.5,878,753、授予Hotaling等人的美国专利No.5,820,998、授予Kraker的美国专利No.6,779,530及授予Peterson的美国专利No.6,725,867描述了一种经成膜溶液处理以降低引燃倾向的烟制品包叶。同样以参引的方式结合于此的授予Peterson的美国专利No.5,878,754描述了一种经溶解在非水溶液中的溶剂可溶聚合物的非水溶液处理以降低引燃倾向的烟制品包叶。
尽管在本技术领域中已做出了很多改良，但还是对一种用于生产具有降低的引燃倾向特性的烟制品的改良方法存在需求。例如，制造商面临的一个挑战是产生性能均匀的离散区域的能力。在这一点上，目前对一种用于在纸质包叶上形成经处理区域的工艺存在需要，在该工艺中，各个包叶上的经处理区域以及从包叶到包叶的经处理区域在性能和特性方面并未实质改变。一种能够控制经处理区域性能的工艺将导致具有更多可预知的燃烧特性的烟制品的形成。
发明内容
本公开内容大致涉及用于引燃倾向降低的烟制品的纸质包叶，以及一种用于生产该包叶的工艺。
例如，在一个实施方式中，该纸质包叶可由纤维素纤维与填料粒子制成。该纤维素纤维，例如，可包括亚麻纤维、软木纤维、硬木纤维以及它们的混合物。另一方面，填料粒子可包括诸如碳酸钙或例如氧化镁和/或二氧化钛的金属氧化物之类的任何适当的填料粒子。纸质包叶中可存在填料粒子，填料粒子的量为按重量计算为约10％至约50％，例如按重量计算为约20％至约40％。
该纸质包叶包括第一表面和相对的第二表面。根据本公开内容，该纸质包叶被形成为使填料粒子在纸质包叶的整个厚度上形成密度梯度。具体来说，与填料粒子在第二表面处的密度相比，填料粒子在第一表面处的密度较大。例如，在一个实施方式中，在包叶中位于包叶的中间与第一表面之间包含按重量计算大于约65％，比如按重量计算大于约75％，比如按重量计算大于约80％的填料粒子。照这样，第一表面通常比第二表面平滑。例如，第一表面可具有小于约600、比如小于约550、比如小于约500、比如小于约450、比如小于约400、比如小于约350、比如小于约300、比如小于约250、比如小于约200的谢菲尔德平滑度。
至少一个经处理区域被定位在纸质包叶的第一表面上。该经处理区域包括引燃降低组分，其降低了结合有纸质包叶的烟制品的引燃倾向性。例如，该引燃降低组分可包含诸如藻酸盐、瓜尔豆胶、果胶、聚乙烯醇、纤维素衍生物、淀粉、淀粉衍生物或它们的混合物之类的成膜材料。
通过在纸质包叶的填料粒子密度较高的表面上形成经处理区域，可以获得多种优点和益处。例如，填料粒子的存在可形成更平滑的表面，其为特别是在印刷过程中接收该引燃降低组分提供了更好的表面。最终，经处理区域被形成为具有更为均匀的性能。例如，经处理区域可具有小于约27％、比如小于约25％、比如小于约23％、比如甚至小于约20％的孔隙率变化系数。
经处理区域也可具有相对较高的平均孔隙率。例如，条带内的孔隙率可大于约16Coresta，比如大于约20Coresta，比如大于约24Coresta。
出乎意料的是，人们已发现在一些应用中，根据本公开内容制成的结合有纸质包叶的烟制品具有降低了的一氧化碳释放量。例如，在一个实施方式中，根据本公开内容制成的烟制品的一氧化碳释放量可小于约15.5毫克，比如小于15毫克，比如小于14毫克。
纸质包叶上形成的经处理区域可具有小于约5cm-1、比如小于约3cm-1的燃烧模式指数。结合有纸质包叶的烟制品的ASTM试验No.E2187-04可具有至少约75％、比如至少约90％的通过率。该烟制品还可具有小于约50％、比如小于约25％的“大气自熄”(FASE)率。
本公开内容还涉及一种用于形成烟制品用纸质包叶的工艺。该工艺包括由纤维素纤维与填料粒子的含水悬浮液形成纸幅的步骤。该含水悬浮液被沉积到至少一个有孔表面上并被排去水分，从而使填料粒子在纸幅的整个厚度上形成密度梯度。例如，该纸幅可包括第一表面和第二表面。该第二表面在纸幅的形成过程中面向该有孔表面。在排水后，与填料粒子在第二表面处的密度相比，填料粒子在第一表面处的密度较高。如果需要，排水可在可同样有助于形成填料粒子的密度梯度的吸力的作用下进行。
一旦形成纸幅，就可使纸幅干燥，并且可将一种引燃降低组分施加于纸质包叶上的离散区域。例如可通过在一个或多个鼓式干燥机的上方通过而使该纸幅干燥。该引燃降低组分可利用诸如印刷或喷涂之类的任何适当的技术被施加于纸质包叶。当被印刷到纸质包叶上时，可使用苯胺印刷机或凹版印刷机来施加该组分。
下面更为详细地论述本公开内容的其它特征和方面。
附图说明
包括对于本领域技术人员而言的本公开内容的最佳实施方式在内的对于本公开内容进行的完整且可实施的公开在包括对附图进行参考在内的说明书的剩余部分中更为具体地进行阐述，其中：
图1为根据本公开内容制成的烟制品的立体图；
图2为图1中所示烟制品的分解视图；
图3为根据本公开内容的一种用于生产纸幅的工艺的一个实施方式的侧视图；
图4为根据本公开内容的一种用于处理纸质包叶的系统。
附图标记在说明书及附图中的重复使用意欲表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细给出本发明的实施方式，下面阐述这些实施方式的一个或多个示例。各个示例为了对本发明进行阐释且并非限制本发明而提供。事实上，对于本领域技术人员而言将会明白的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，在本发明中可做出多种修改及变型。例如，可将被作为一个实施方式的一部分加以说明或描述的特征用在另一个实施方式中，以产生再一个实施方式。因此，本发明意图涵盖这种修改及变型。
出于阐释本发明的目的，将就香烟来讨论本发明的实施方式和原理。然而，这仅是出于阐释本发明的目的，且并非意味着将本发明仅限定于香烟。任何样式的烟制品都位于本发明的范围和精神之内。
本发明涉及一种烟制品及一种用于烟制品的包叶，该包叶具有改良的引燃倾向控制特性。“引燃倾向”是一种烟制品或香烟在该燃烧的香烟掉落或以其它的方式遗留在易燃基材上的情况下引燃易燃基材的趋势的量度。已经由NIST(美国国家标准与技术研究所)建立了一种针对香烟的引燃倾向的试验，并且该试验通常被称之为“模型点火试验”。该试验包括将阴燃的香烟放置在易燃试验织物上，并记录该香烟引燃该试验织物、燃烧该试验织物超过该织物的焦线、在不引燃织物的情况下燃烧整个长度、或在引燃试验织物或燃烧整个长度之前自熄的倾向。
另一个针对引燃倾向的试验被称之为“香烟熄灭试验”。该香烟熄灭试验是使用10层滤纸的ASTM试验No.E2187-04。在该香烟熄灭试验中，将一根点着的香烟放置在10层滤纸上。如果该香烟自熄，则该香烟通过试验。然而，如果该香烟在滤纸上一直燃烧至其末端，则该香烟不合格。根据本发明制作的烟制品可被设计成通过这两个试验中的一个或全部。
除了上述试验外，具有降低了的引燃倾向的香烟的烟制品通常也对“大气自熄”(FASE)进行试验。在大气熄灭试验中，使烟制品能够在不被吹动且不被放置在相邻表面的情况下在大气中(在被销钉保持住的同时位于通风橱内)燃烧。在大部分的应用中，对于烟制品而言，所需要的时通过模型点火试验或香烟熄灭实验，同时当处于在大气中燃烧时不会自熄。因此，较低的FASE率是优选的。就具体的优点而言，根据本发明的原理构成的烟制品可被构造成当被放置在相邻表面上时自熄，但仍具有相对较低的FASE率。
在过去，本申请的受让人已经获得了涉及具有降低了的引燃倾向特性的烟制品的多项专利。例如，在美国专利No.6,779,530和美国专利No.6,725,867中公开了经在包叶上形成经处理的离散区域的成膜组分处理的纸质包叶，上述这两项美国专利都以参引的方式被结合于此。
在’530专利和’867专利中，成膜组分在一个实施方式中被描述为被施加成环绕的横向条带。这些条带在香烟包叶上沿着香烟的长度彼此间隔开。这两项专利都详述了将该成膜组分施加于纸质包叶的外表面或施加于纸质包叶的内表面，以使经处理的区域邻近于烟草填料。
然而，在大多数的商业应用中，经处理的区域已经被施加于纸质包叶的内表面。条带已经被施加于内表面，以降低其可见性。然而，本发明人已经发现如将在下文中更为详细地描述的那样，如果将经处理的区域施加于形成烟制品的外表面的纸质包叶的侧面，则可获得多种益处和优点。
本发明也涉及特别适于接收诸如成膜组分之类的引燃降低组分的纸质包叶的构造。具体来说，该纸质包叶包含结合有一种或多种填料的的纤维素纤维。根据本公开内容，这些填料被结合到纸质包叶中，以使填料粒子横过包叶的厚度形成密度梯度。因此，该纸质包叶被形成为与相对表面处的填料粒子的密度相比，在第一表面处的填料粒子的密度较大。通过在第一表面处具有相对较大的填料粒子的密度，使第一表面通常比相对表面平滑，并由此更适于接收用于在包叶上形成经处理区域的引燃降低组分。
例如，本发明人已经发现通过将引燃降低组分施加于纸质包叶的填料粒子的密度相对较高的表面，就能够更好地控制该包叶上的经处理区域的特性和性能。此外，在各个经处理区域内可获得更为均匀的性能，并从经处理区域到经处理区域可获得更均匀的性能。通过改善经处理区域的均匀性，结合有该纸质包叶的烟制品在对其进行降低的引燃倾向试验并对其进行大气自熄试验时显示出更可预知的结果。
例如，根据本公开内容制成的经处理区域已经显示出了改良的孔隙度变化系数。具体来说，根据本公开内容制成的经处理区域的孔隙度变化系数小于约30％，比如小于约27％，比如小于约25％，比如小于约23％，并且，在一个实施方式中，甚至小于约21％。
施加于本发明开内容的经处理区域可被施加于纸质包叶的内表面，以使经处理区域面向烟制品内所包含的烟草填料。作为替代，该经处理区域可形成在纸质包叶上，以使其位于烟制品的外表面上。事实上，正如上文所提到的那样，如果将经处理区域施加于外表面，则可以获得多种其它的益处和优点。
例如，诸如包括藻酸盐在内的成膜材料之类的许多引燃降低组分在较高温度下热降解。然而，当经处理区域位于烟制品的外表面上时，与将该经处理区域设置在烟制品的内表面上的情况相比，该经处理区域被暴露于较低温度。当暴露于较高温度时，引燃降低组分会具有更快热降解的趋势以及效力降低的趋势。然而，通过将经处理区域设置在烟制品的外表面上，可使该经处理区域暴露于较低温度，并由此在该烟制品被遗留在相邻表面上的情况下，该经处理区域在自熄灭烟制品的方面更有效力。例如，人们相信纸质包叶的内表面与纸质包叶的外表面之间的温度差在烟制品燃烧时可超过150°F。
本发明人也已经意外地发现，将经处理区域设置在纸质包叶的外表面上实际上导致主流烟气中较低的一氧化碳浓度。尽管未知，但人们相信在将经处理区域施加于包叶的外表面的情况下，与施加于包叶的内表面的情况相比，通过纸质包叶的气体的扩散率得到提高。通过具有较高的扩散率，更大量的一氧化碳可通过包叶逸出而不是在吸烟时被吸入。
例如，根据本公开内容制造的香烟的主流烟气中的一氧化碳释放量小于约15.5毫克，比如小于约15毫克，比如小于约14.5毫克，比如甚至小于约14毫克。换言之，与将引燃降低组分施加于纸质包叶的内表面，通过将该引燃降低组分施加于纸质包叶的外表面，可将一氧化碳释放量降低约5％以上，比如大于约10％。
通常，根据本公开内容制造的纸质包叶包含结合有填料粒子的纤维素纤维。该纤维素纤维可以是例如亚麻纤维、软木纤维、硬木纤维、或它们的混合物。为了随意改变纸幅的性能，可使用纤维素纤维的多种混合物，并且还可改变对纤维进行精炼的程度。
结合到纸幅中的填料粒子可根据具体应用进行改变。一般而言，可使用任何适当的填料。该填料可以为例如碳酸钙粒子或金属氧化物粒子。适当的金属氧化物粒子包括氧化镁粒子或二氧化钛粒子。添加于纸幅的总填料添加量可以按重量计算为约10％至约50％，比如按重量计算为约20％至约40％。
为了横过纸质包叶的厚度形成填料粒子的浓度梯度，可使用任何适当的技术或工艺。在一个实施方式中，例如，可在湿法造纸工艺中形成纸质包叶。在纸质包叶的形成过程中，可使包叶经受多种导致所需的填料粒子浓度梯度形成的力。
例如，参照图3，示出了可根据本公开内容使用的造纸系统的一个示例性的实施方式。如所示，该造纸系统包括流浆箱30，其被构造成用以接收纤维素纤维和填料粒子的稀释的含水悬浮液。该流浆箱30被构造成在第一有孔表面32与第二有孔表面34之间注入该含水悬浮液。如所示，第一有孔表面32和第二有孔表面34可包括环状的移动传送带。该传送带可包括纤维、毡或它们的混合物。
有孔表面26由多个辊子36支撑和驱动。另一方面，有孔表面34由多个辊子38支撑和驱动。相对于有孔表面34驱动有孔表面32的速度可取决于具体应用。在一个实施方式中，例如，第一有孔表面32的速度可与第二有孔表面34的速度大致相同。
如上所述，有孔表面32和34可由诸如纤维和/或毡之类的任何适当的多孔材料制成。当由纤维构成时，该纤维可包括金属丝或聚合纤维。另一方面，毡通常包括无纺布基层。在一个实施方式中，例如，有孔表面34可包括毡，用于为形成纸质包叶提供相对平滑的表面。
如图3所示，一旦将该纤维和填料粒子的含水悬浮液注入在第一有孔表面32与第二有孔表面34之间，该含水悬浮液绕着成型辊40的圆周移动。该成型辊40是任选的，但当存在时，包括使水能够从含水悬浮液中排出的排水辊。在一个实施方式中，该成型辊40可包括真空辊，该真空辊将吸力施加于含水悬浮液以形成纸幅14。
在成型辊40之后，第一有孔表面32与第二有孔表面34分开并偏离。纸幅14被进一步在有孔表面34上完全沿下行线传送。如图3所示，在处于有孔表面34上的同时，纸幅14被放置成邻接于一个或多个真空设备42。例如，如图中所示，该造纸系统包括三个真空设备。然而，应该理解的是，可包括更多或更少的真空设备。
真空设备42将吸力施加于纸幅14并通过有孔表面34为纸幅进一步排水。根据本公开内容，该真空设备42与成型辊40协力使填料粒子在纸幅14内形成密度梯度。具体来说，除水之外，纸幅14的面向有孔表面34的侧面变得缺乏填料粒子及细粒。因此，在纸幅14的面向有孔表面34的表面上的填料粒子的量更少。另一方面，在纸幅14的背向有孔表面34的表面上的填料粒子密度较大。
在使纸幅14排水后，该纸幅被进一步沿下行线传送并被干燥。如果需要，工艺中可存在一个或多个传递织物或毡44。最后，使纸幅14与干燥织物46接触并被干燥。纸幅可按照任何适当的工艺而被干燥。在图3所示的实施方式中，例如，使纸幅14与一个或多个鼓式干燥机48接触。在图3中，例如，示出了串联的三个鼓式干燥机48。然而，应该被理解的是，可使用更多或更少的鼓式干燥机。可使用任何适当的能源对鼓进行加热。例如，可通过电阻或通过在鼓内循环热流体，例如蒸汽对鼓进行加热。一个或多个鼓式干燥机48充分干燥纸幅14。
如上所述，通过图3所示的工艺，在纸幅的整个厚度上形成填料粒子的密度梯度。例如，在一个实施方式中，纸质包叶在包叶的中间与包叶的背向有孔表面34的表面之间包含按重量计算为大于约65％的填料粒子。在其它实施方式中，该包叶在包叶的中间与不接触有孔表面34的表面之间包含按重量计算为大于约70％、比如大于约75％的填料粒子。一旦根据本公开内容形成纸幅，就随后将引燃降低组分施加于纸质包叶的包含较大量的填料粒子的表面。
就具体的优点来说，纸质包叶的包含较大量的填料粒子的表面通常比相对的表面平滑。例如，包含较大的填料粒子密度的表面的谢菲尔德(sheffield)平滑度与相对表面的相比可更平滑至少约2％，比如至少约4％，比如至少约6％，比如至少约8％，比如至少约10％。特别是在将引燃降低组分被印到纸上时，更平滑的表面更好地适于接收该引燃降低组分。最终，更平滑的表面导致经处理区域的更为均匀的性能。
根据本公开内容制成的纸质包叶基于具体应用所需求的那样具有任意适当的透气性和纸张重量。例如，纸质包叶的透气性通常可为约10Coresta单位(Coresta units)至约200。在一些应用中，该透气性可在约15Coresta单位至约55Coresta单位之间。然而，在本发明的一个实施方式中，纸质包叶的初始透气性是相对较高的。例如，在一个实施方式中，纸质包叶的透气性可为约60Coresta单位至约110Coresta单位。在多个实施方式中，例如纸质包叶的初始透气性可以是大于约70Coresta单位、大于约80Coresta单位、大于约90Coresta单位、或者大于约100Coresta单位。
香烟包装纸的纸张重量通常在约18gsm至约60gsm之间，并且更具体地在约15gsm至约40gsm之间。根据本发明的包装纸可在这些范围中的任何一个之内制成。
一旦形成如图3中所示的纸幅14，就可将引燃降低组分施加于纸幅的一侧上。例如，在一个实施方式中，可将引燃降低组分施加于纸幅的离散区域，该离散降低了结合有纸幅的烟制品的引燃倾向特性。
一般而言，可将任何适当的引燃降低组分施加于纸幅14。在一个实施方式中，例如，该引燃降低组分包含成膜材料。例如，根据本发明可使用的成膜材料包括藻酸盐、瓜尔豆胶、果胶、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、诸如乙基纤维素、甲基纤维素及羟甲基纤维素之类的纤维素衍生物、淀粉、淀粉衍生物等。
在一个具体实施方式中，该成膜材料可包括藻酸盐。一般而言，藻酸盐是一种酸性多糖或胶质的衍生物，其以褐藻纲褐藻中不溶的混合的钙、钠、钾和镁盐形式而存在。一般而言，这些衍生物是由不定比例的D-甘露糖醛酸和L-古罗糖醛酸组成的高分子量多糖的钙、钠、钾和/或镁盐。示例性的藻酸的盐类或衍生物包括藻酸铵、藻酸钾、藻酸钠、丙二醇藻酸酯、和/或它们的混合物。
在一个实施方式中，可使用分子量相对较低的藻酸盐。例如，当在25℃下被包含在按重量计算为3％的含水悬浮液中时，该藻酸盐的粘度可小于约500厘泊(cP)。更具体地说，藻酸盐在上述条件下的粘度可小于250cP，具体来说小于100cP，并且在一个实施方式中，其粘度为约20-60cP。如于此使用的那样，粘度由B型LVF粘度计(Brookfield LVFViscometer)所确定。市场上可买到的可使用的藻酸盐包括藻酸钠RL(KELGIN RL)，藻酸盐LD(MANUCOL LD)及藻酸盐LB(MANUCOL LB)，它们都可在市场上从作为FMC公司的一部分的ISP公司买到。
在上述较低粘度等级下，可以较高的固体含量、但以足够低的溶液粘度来形成藻酸盐组分，以允许使用常规方法将该组分施加于纸质包叶。例如，根据本发明制成的藻酸盐溶液的固体含量可大于约6％，具体来说大于约10％，并且更具体地按照重量计算为约10％至约20％。
在上述固体含量下，根据本发明所使用的藻酸盐组分的溶液粘度可大于约250cP，具体来说大于约500cP，更具体地说大于约800cP，并且在一个实施方式中，在25℃下其粘度大于约1000cP。一般而言，藻酸盐成膜组分的溶液粘度可根据将该组分施加于纸的方式而进行调整。例如，该组分的溶液粘度可根据是将该组分喷涂到纸上还是印刷到纸上来做出调整。
在其它实施方式中，应该同样被理解的是，可根据应用来使用相对高分子量的藻酸盐。例如，当在25℃下被包含在按照重量计算为3％的含水悬浮液中时，该藻酸盐的粘度可大于约500cP。
除了一个或多个成膜材料外，如有需要，该引燃降低组分也可包括促燃剂。促燃剂的示例包括碱金属盐、碱土金属盐及它们的混合物。在一个实施方式中，该促燃剂可包含羧酸盐。在具体示例中，例如，该促燃剂可包含醋酸盐、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、琥珀酸盐、硝酸盐、磷酸盐及它们的混合物。在一个具体应用中，例如，该促燃剂可包含柠檬酸钾、柠檬酸钠、丁二酸钾、琥珀酸钠或它们的混合物。
除了成膜材料和促燃剂以外，施加于纸质包叶的成膜组分可包含多种其它的成分。
例如，在一个实施方式中，该组分内可包含一种填料。该填料可为例如碳酸钙、氯化钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙等。除了钙化合物以外，可使用包括诸如氧化镁之类的镁化合物、粘土颗粒等在内的其它多种粒子。
在再一实施方式中，该引燃降低组分中也可存在一种阻燃剂。一种适当的阻燃剂，例如，可包含铵的磷酸盐，例如磷酸氢二铵。美国专利No.6,837,248中描述了其它阻燃剂，将该美国专利以参引的方式结合于此。
在一个实施方式中，该引燃降低组分可以是水基的。具体来说，该引燃降低组分可包括含水悬浮液或水溶液。作为替代，该引燃降低组分在被施加于纸质包叶之前可包括非水溶液或悬浮液。在该实施方式中，例如，可存在一种用于将该组分施加于包叶的酒精。
一旦系统表达出该引燃降低组分，该组分就可在离散区域中被施加于纸质包叶。将该组分施加于纸质包叶的方法可改变。例如，该组分可被喷、刷或印在包叶上。为了形成经处理区域，可在单程操作或多程操作中施加该组分。例如，可在相接的步骤中将该组分施加于包装纸，以便在纸上形成具有引燃降低组分的区域。通常，在多程操作过程中，可通过在约2至8次操作的过程中施加该组分而形成经处理区域。
除了该引燃降低组分之外，也可利用多种其它的试剂来处理该纸质包叶。例如，在一个实施方式中，可将一种如上所述的促燃剂施加于纸质包叶的整个表面区域。可在将引燃降低组分施加于纸质包叶之前或之后来施加该促燃剂。例如，可以将该促燃剂以按重量计算为约0.3％至约5％、比如按重量计算为约0.3％至约2.5％的量均匀施加于纸质包叶的整个表面。
为了有助于描述和阐释本发明，图1和图2大体上示出了根据本公开内容的烟制品的一个实施方式。具有改良的引燃降低倾向特性的大体上以10所表示的烟制品(香烟)在包叶14内包括烟草柱12。制品10可包括过滤嘴26。
当纸幅14卷绕烟草柱12时，纸幅14确定出外周表面16。利用引燃降低组分来处理外周表面16的离散区域18。同样应该理解的是，也可以将经处理区域18布置在包叶14的内表面上。换言之，包叶14可卷绕烟草柱12，以使经处理区域18与烟草邻接。
然而，如上所述，如果将经处理区域设置在烟制品的外表面上，则可获得多种优点和益处。例如，已发现将该经处理区域施加于烟制品的外表面可降低主流烟气中的一氧化碳的量。此外，根据该引燃降低组分，将该组分施加于外表面可更好地保持该组分在降低烟制品的引燃趋向特性的效力。例如，本发明人已发现，如果经处理区域位于纸质包叶的外表面上，则在烟制品燃烧时，该经处理区域暴露于较低温度。使该经处理区域暴露于较低温度可拖延该引燃降低组分的热降解。
例如，已知藻酸盐的热降解温度比纤维素燃烧的温度低约70°F。当烟制品燃烧时，热木炭接近经处理区域并且藻酸盐开始热降解，这降低了经处理区域的效力。另一方面，将引燃降低组分放置在烟制品的外表面上可将经处理区域暴露于降低了的温度，这使经处理区域能够长期保持有效，并由此提供更好的降低了的引燃倾向特性。
在图1和图2中所示的实施方式中，经处理区域18被定义为环绕的横向条带24。条带24沿香烟10的长度被彼此纵向间隔开。条带24在图2中以阴影示出。然而，应该理解的是，经处理区域在如图1中所示的成形的香烟中是根本不可见的。换言之，吸烟者无法从任何外在的迹象辨识出已经在离散区域18中处理过该包叶14。在这一点上，经处理区域18可具有与未处理区域28实质上相同的光滑而平坦的质地。
条带24的宽度和间隔取决于多个变量，比如纸幅14的初始透气性、烟草柱12的密度等。条带24优选地具有将氧气限于燃烧木炭足够长的时长或时段以熄灭木炭的宽度。换言之，如果条带24过窄，则燃烧木炭将在自熄前烧穿条带24。对于大多数的应用，最小条带宽度为3mm是所需要的。例如，该条带宽度可为约4mm至约10mm。
条带24之间的间隔也是多个变量中的一种因数。该间隔不应太大从而在木炭不断燃烧到经处理区域18中之前，该香烟就燃烧了足够长的时长从而引燃基材。条带24间的间隔也影响燃烧木炭的热惯性或木炭在没有自熄的情况下烧穿经处理的条带24的能力。在受试的香烟中，申请人已经发现5mm至50mm之间的条带间隔是适当的，并且尤其是在约10mm与40mm之间。然而，应该理解的是，正如有任意数量的变量所确定的那样，该条带间隔可为任何适当的宽度。对于大多数的应用，烟制品可包括1至约3条使用上述间隔的条带。
经处理区域18的透气性可根据包括纸质包叶的基本透气性以及所使用的引燃降低组分的类型在内的多种因素而加以改变。在一些应用中，可能需要使该经处理区域的透气性尽可能高，以便当吸烟者吸烟时以及推进的木炭燃烧穿过经处理区域时，辨识不出味觉或其它特性上的不同。对于具体的优点而言，由于可根据本工艺来精确控制经处理区域的特性，因此，在仍旧提供带有适当降低的引燃倾向特性的烟制品的同时，该经处理区域的透气性可相对较高。例如，经处理区域可具有大于约15Coresta、比如大于约18Coresta、比如大于约20Coresta、比如甚至大于约24Coresta的透气性。
一种可用以指示降低的引燃倾向特性的量度是燃烧模式指数。事实上，与仅测量纸的透气性相比，纸质包叶的燃烧模式指数在表示纸的燃烧特性方面则可能是更为精确的。用于确定燃烧模式指数的试验在授予Hampl的美国专利No.4,739,775中得到解释，以参引的方式将该专利结合于此。
为了显示出降低的引燃倾向特性，经处理区域18可通常具有小于约8cm-1、且特别小于约5cm-1的燃烧模式指数(“BMI”)。例如，在一个实施方式中，经处理区域18可具有为约1cm-1至约3cm-1的燃烧模式指数。
添加于纸的组分的量将取决于包括所使用的组分的类型以及所需结果在内的多种因素。对于大多数的应用，在条带已经被形成并干燥后，可将引燃降低组分以从按重量计算为条带区域内的纸的约1％至约30％，且具体来说是按重量计算为条带区域内的纸的约2％至约20％的量来添加于纸张。尽管情况并不总是这样，一般而言，施加于纸张的组分的量将通常随着纸张的透气性的提高而增多。例如，对于具有小于约30Coresta单位的透气性的包装纸，可将组分以按重量计算为约1％至约15％的量施加于纸张。另一方面，对于具有大于60Coresta单位的透气性的包装纸，可将组分以按重量计算为约8％至约30％的量施加于纸张。
如上所述，该组分可被喷、刷或印在包叶上。一般而言，在本公开内容中可使用任何适当的印刷工艺。申请人已经发现适当的印刷技术包括凹版印刷术、或苯胺印刷术。在一个实施方式中，如图4所示，纸质包叶14被从供应辊50上松开，并且在由箭头所指的方向上以与供应辊50相关联的方式加以移动。作为替代，纸质包叶14可由一个或多个造纸工艺形成，并且在不首先被存放在供应辊上的情况下直接进入到该工艺中。
如图4所示，纸质包叶14穿过倒S型路径中的S-辊型配置52的辊隙。从该S-辊型配置52开始，纸质包叶14传至凹版印刷配置54。该凹版印刷工艺可以是直接印刷工艺或诸如通过使用胶印机之类的间接印刷工艺。图4描述了间接印刷工艺。
凹版印刷配置包括组分罐56和用以将组分62施加于凹版辊64的刮浆刀58。
凹版辊64上可雕刻有横过该辊子的宽度设置在平行条带中的常规的连续的单元图案(例如，四边形的单元图案)，各个条带之间有非雕刻区域。各个凹版单元容纳有少量的组分，这些组分以图案的形式被释放到橡胶涂料辊66上。纸质包叶14经过橡胶涂料辊66与共同协作的支承辊68之间的辊隙。将组分从涂料辊66转移至纸质包叶14的表面，由此形成铜版纸70。凹版辊64和涂料辊68的速度可以被控制成，使它们是相同的或者使它们有少量不同，以影响组分的施加。一旦将该组分施加于纸质包叶14，如有需要，纸质包叶可被干燥。
例如，如图4中所示，在离开凹版印刷配置54之后，使纸幅14经过干燥操作72。在干燥操作72的过程中，经处理的纸张可通过多种设备和方法而被干燥。例如，在一个实施方式中，该干燥操作72包括将诸如空气之类的热气体传送到纸幅的上方的干燥设备。该空气的温度可从约100°F变化至约600°F。在一个替代实施方式中，该干燥设备可以是蒸汽发生器。在通过凹版印刷设备利用组分进行处理后，可将纸幅放置成与用于干燥该组分的蒸汽发生器相接触。
除了利用热气流或利用蒸汽发生器来干燥纸张以外，在本发明的另一实施方式中，可以通过使纸张与红外射线相接触来干燥纸张。例如，在一个实施方式中，可以使纸在红外加热灯下穿过。
在本发明的另一替代实施方式中，纸幅14在干燥操作72的过程中可以简单地由空气进行干燥。
应该理解的是，图4所示的工艺仅仅代表一个用于将组分施加于纸质包叶的实施方式。例如，可在用于在多程工艺中施加组分的任何地点包括更大量的印刷站。
一旦被结合到烟制品中，根据本公开内容制成的纸质包叶充分适于降低该制品的引燃倾向特性。例如，根据本公开内容制成的烟制品可具有至少约75％、比如至少约80％、比如至少约90％、比如甚至为100％的ASTM试验No.E2187-04(香烟熄灭试验)通过率。此外，这种烟制品可同样具有小于约50％、比如小于约30％、比如小于约20％、比如甚至小于约10％的大气自熄(FASE)率。
参考下列示例可更好地理解本公开内容。
示例No.1
进行下列试验以举例说明本公开内容的教导。
将多种纸质包叶制成为包含与填料相结合的纤维素纤维。在这个示例中，该填料包括碳酸钙。
在纸质包叶的形成过程中，包含纤维素纤维和填料粒子的含水悬浮液被沉积在有孔表面上。利用吸力通过有孔表面来使水排出。填料粒子在纸质包叶的整个厚度上形成密度梯度。具体地说，纸质包叶的不接触有孔表面的表面(下文中称之为上表面)上存在较大的填料粒子的密度。纸质包叶的相对表面，或下表面被放置成接触有孔表面，并具有较低的填料粒子的密度。
随后将一种引燃降低组分以条带的形式施加于纸质包叶。在某些实施方式中，该条带被放置在纸张的下表面上。然而，在其它示例中，该条带被放置在纸质包叶的上表面上。
随后将纸质包叶卷绕住烟草填料的柱。纸质包叶与烟制品接受对平均条带孔隙率、条带孔隙率变化系数，以及一氧化碳排放量进行的试验。烟制品也根据ASTM试验No.E2187-04并根据FASE试验进行试验。
获得下列结果：
  侧面印刷   下表面   上表面
  平均条带孔隙率(CU)   15.1   18.6
  条带孔隙率变化系数(％)   28.1   20.7
  ASTM SE(％)   95   100
  FASE SE(％)   10   20
  CO(毫克/香烟)   16.2   15.1
为了计算平均条带孔隙率和条带孔隙率变化系数，进行了250次测量。如上所示，在上表面上进行处理的样本具有较高的平均条带孔隙率和较低的条带孔隙率变化系数。此外，当上表面处理的包装纸被结合到烟制品中时，该上表面处理的包装纸显示出较低的一氧化碳排放量。
示例No.2
重复进行示例1中描述的试验。在这个示例中，纸质包叶又包含碳酸钙填料。
如示例1中所述来制造纸质包叶，以使填料粒子在纸质包叶的整个厚度上形成密度梯度。获得下列结果：
  侧面印刷   下表面   上表面
  平均条带孔隙率(CU)   21.2   25.3
  条带孔隙率变化系数(％)   40.5   27.0
  ASTM SE(％)   85   90
  FASE SE(％)   20   10
  CO(毫克/香烟)   14.7   13.8
如上所示，在上表面上进行处理的纸质包叶具有较高的平均条带孔隙率和较低的条带孔隙率变化系数。此外，一氧化碳排放量减少约5％至约10％。由于存在更加均匀的条带，该包括上表面处理过的包叶的烟制品就自熄试验及FASE试验而言也表现得更好。
本领域普通技术人员可在对不会脱离本发明的精神和范围的情况下实施本发明的这些及其它修改和变型，这在所附权利要求中更为具体地进行阐述。另外，应该理解的是，多个实施方式的方面可完全或部分互换。此外，本领域普通技术人员将会理解到前述说明仅作为示例，并非意图限制本发明，如同在这种所附权利要求中进一步所述的那样。

Claims (25)

1.一种烟制品，包括：
烟草柱，所述烟草柱包括可引燃抽吸的烟草；
纸质包叶，所述纸质包叶环绕所述可引燃抽吸的烟草的所述烟草柱，所述纸质包叶包括纤维素纤维和填料粒子，所述纸质包叶包括第一表面和相对的第二表面，所述纸质包叶被设置成使所述第二表面面向所述可引燃抽吸的烟草的所述烟草柱，所述填料粒子在所述纸质包叶的整个厚度上形成密度梯度，从而与所述填料粒子在所述第二表面处的密度相比，所述填料粒子在所述第一表面处的密度较高，所述第一表面比所述第二表面平滑；以及
至少一个经处理区域，所述至少一个经处理区域定位在所述纸质包叶的所述第一表面上，所述经处理区域包括引燃降低组分，所述引燃降低组分包含成膜材料，所述经处理区域降低了所述烟制品的引燃倾向特性。
2.一种烟制品，包括：
烟草柱，所述烟草柱包括可引燃抽吸的烟草；
纸质包叶，所述纸质包叶环绕所述可引燃抽吸的烟草的所述烟草柱，所述纸质包叶包括纤维素纤维和填料粒子，所述纸质包叶包括第一表面和相对的第二表面，所述纸质包叶被设置成使所述第二表面面向所述可引燃抽吸的烟草的所述烟草柱，所述第一表面具有小于约500的谢菲尔德平滑度；以及
至少一个经处理区域，所述至少一个经处理区域定位在所述纸质包叶的所述第一表面上，所述经处理区域包括引燃降低组分，所述引燃降低组分包含成膜材料，所述经处理区域降低了所述烟制品的引燃倾向特性并且具有小于约5cm-1的燃烧模式指数。
3.如权利要求1或2所述的烟制品，其中，所述烟制品包括多个经处理区域，所述多个经处理区域定位在所述纸质包叶的所述第一表面上，所述多个经处理区域被未处理区域间隔开。
4.如权利要求1、2或3所述的烟制品，其中，所述引燃降低组分包括藻酸盐。
5.如权利要求1、2、3或4所述的烟制品，其中，所述烟制品在吸烟时产生少于约15.5毫克的一氧化碳。
6.如权利要求3所述的烟制品，其中，所述经处理区域具有小于约25％的孔隙率变化系数。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的烟制品，其中，所述纸质包叶包括形成在有孔表面上的湿法成网的纸幅，并且在所述纸幅的形成过程中，所述第二表面面向所述有孔表面。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的烟制品，其中，所述纸质包叶包含填料粒子，所述填料粒子的量按重量计算为约20％至约40％。
9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的烟制品，其中，所述至少一个经处理区域具有小于约5cm-1的燃烧模式指数。
10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的烟制品，其中，所述烟制品具有根据ASTM试验No.E2187-04的至少约75％的通过率。
11.如权利要求1-9或10所述的烟制品，其中，所述纸质包叶具有约20Coresta至约120Coresta的透气性。
12.如权利要求1或2所述的烟制品，其中，所述引燃降低组分包括瓜尔豆胶、果胶、聚乙烯乙酸酯、纤维素衍生物、淀粉、淀粉衍生物或它们的混合物。
13.如权利要求3所述的烟制品，其中，所述多个经处理区域包括沿着所述烟制品纵向设置的周向条带。
14.如权利要求1-12或13所述的烟制品，其中，所述纸质包叶在所述纸质包叶的中间与所述第一表面之间包含按重量计算大于约65％的填料粒子。
15.一种用于烟制品的纸质包叶，所述纸质包叶包括纤维素纤维和填料粒子，所述纸质包叶包括第一表面和相对的第二表面，所述填料粒子在所述纸质包叶的整个厚度上形成密度梯度，从而与所述第二表面处的所述填料粒子的密度相比，所述填料粒子在所述第一表面处的密度较高，所述第一表面比所述第二表面平滑，所述第一表面具有小于约500的谢菲尔德平滑度；以及
至少一个经处理区域，所述至少一个经处理区域定位在所述纸质包叶的所述第一表面上，所述经处理区域包括引燃降低组分，所述经处理区域降低了结合有所述纸质包叶的烟制品的引燃倾向特性，所述经处理区域具有小于约27％的孔隙率变化系数，其中，所述纸质包叶包含所述填料粒子，所述填料粒子的量按重量计算为约20％至约40％，所述经处理区域具有小于约5cm-1的燃烧模式指数。
16.如权利要求15所述的纸质包叶，其中，所述烟制品包括多个经处理区域，所述多个经处理区域被定位在所述纸质包叶的所述第一表面上，所述多个经处理区域被未处理区域间隔开。
17.如权利要求15或16所述的纸质包叶，其中，所述引燃降低组分包括藻酸盐。
18.如权利要求15、16或17所述的纸质包叶，其中，所述纸质包叶在所述纸质包叶的中间与所述第一表面之间包含按重量计算大于约65％的填料粒子。
19.一种用于形成烟制品用的纸质包叶的方法，包括：
由纤维素纤维与填料粒子的含水悬浮液形成纸幅，所述含水悬浮液被沉积到有孔表面上并被排去水分，从而使所述填料粒子在所述纸幅的整个厚度上形成密度梯度，所述纸幅包括第一表面和第二表面，所述第二表面面向所述有孔表面，与所述填料粒子在所述第二表面处的密度相比，所述填料粒子在所述第一表面处的密度较高；
使所述纸幅干燥，在干燥后，所述纸幅的第一表面比所述纸幅的第二表面平滑；以及
将引燃降低组分施加于所述纸幅的所述第一表面，以在所述第一表面上形成至少一个经处理区域，所述经处理区域降低了结合有所述纸幅的烟制品的引燃倾向特性。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述纸幅在所述有孔表面上在吸力的作用下被排去水分。
21.如权利要求19或20所述的方法，其中，所述引燃降低组分被印刷到所述纸幅的所述第一表面上。
22.如权利要求19、20或21所述的方法，其中，所述引燃降低组分包括藻酸盐。
23.如权利要求19、20或21所述的方法，其中，所述引燃降低组分包括瓜尔豆胶、果胶、聚乙烯乙酸酯、纤维素衍生物、淀粉、淀粉衍生物或它们的混合物。
24.如权利要求19、20、21、22或23所述的方法，其中，所述纸质包叶在所述纸质包叶的中间与所述第一表面之间包含按重量计算为大于约65％的填料粒子。
25.如权利要求19、20、21、22、23或24所述的方法，其中，通过将所述纸幅放置在至少一个鼓式干燥机上使所述纸幅干燥。
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