CN1020667C - 提高坚固度烟卷的制造方法和其方法的产品 - Google Patents

Abstract

一种粘合剂，施加于烟草填料后进行处理，如加以干燥，使粘合剂基本不粘。当粘合剂活化时，其结果是使填料碎片相互粘结而形成一个卷。随之，将卷进行处理到碎片结合在一起的需要程度。用这种方法生产的香烟以及形成的烟卷，可使其具有孔隙的百分比高而仍保持所要求的坚固度，如线条20和22与典型的商业上香烟的线条14对比所示。

Description

本发明是有关一种提高坚固度卷烟的制造方法。该方法可使生产的香烟，具有孔隙比例高而又比现在商业上的孔隙比例低的香烟以及用这种方法生产的烟卷要来得坚固。

多年来，香烟制造者已寻求制造香烟和烟制品最高期望的特性。在这些特性中已有，味佳和芳香，在自然点燃时烟气少，易抽，减少烟草颗粒从烟端散落，烟灰的整体性较规则，正规的烟卷坚固度和密度。另外，制造者早就意识到，增加烟草填充力的好处。

此处和随后的权利要求中使用的下列名词，其意义为：

“密度”确定香烟试样的密度，是用每根平衡过的香烟重量（在75°F温度和60%相对温度下平衡），随后用激光测微器，测量每根香烟的圆周。这样可用香烟中的填料量（总重量减去纸和封粘物的重量）除以香烟的体积（长度X（圆周/2π）²×π）来计算密度。

“坚固度”：抗压缩。

确定坚固度是用15根香烟，分6，5，4三层，放入一只具有固定面积的鞋状梯形容器中。填满香烟的容器，放在压力装置下，使之中间四支香烟的中心40毫米段全部与板接触。先用100克板重使香烟初始压缩直至稳定。此时用一电磁铁再加重1400克，在30秒后量测其压缩量，单位为毫米。该值说明香烟的坚固度，可以自动记 录。

“孔隙体积”（VV）：烟卷内碎片间空隙体积占总体积的百分比，孔隙体积可由下式确定：

VV＝100（ (TW×SV)/(RV) ×100）

式中TW烟卷重，是填料的重量（克）：SV为填充物的比容（体积度）（立方厘米/克）;RV为烟卷的体积（立方厘米）;W为孔隙体积，以空隙体积占烟卷体积的百分比表示。

“比容”（SV）：预估烟卷的体积除以烟卷的重量。SV值是用立方厘米/克表示。填料的比容是用一水银比容仪来测定，其测量方法包括在一已知体积的密封容器中，置有已知重量的烟卷试样，随后将容器中抽真空至1托的压力。于是一定数量的水银进入试样的容器内，使水银和烟草之间的界面压力，限止水银进入疏状结构。水银的体积在1至2磅/平方英寸的内部绝对压力下，由已知重量的烟草试样所代替，该体积用SV表示，单位为立方厘米/克。所得的比容值，最后为每克烟草所占体积的测量值。

“卷体积”（RV）烟卷的体积，是等于π乘半径（厘米）平方乘长度。

“填隙空间”和“空隙体积”：碎片之间的空间，而不是在各个碎片本身内部可能存在的空间。

“烟草”可能包括烟草，膨胀烟草或其他材料诸如烟草代用品，烟草或再生烟草等。

“填料”和“烟草填料”可能包括烟草或其他填料诸如烟草代用品，已经切碎、切细、挤压或另外做成混合烟草制品的再生烟草。

“碎片”一片任何切细的填料。

“烟卷”和“卷”主要由上述填料所组成的卷。

“香烟”，“烟草产品”和“烟制品”：一支用包皮诸如纸包裹的烟卷，附加过滤咀，它可能是用来点燃，也可能不点燃。

“低密度卷”，“高空隙体积卷”，“高坚固度卷”：一支烟卷当包卷时，是由任何已知孔隙体积水准与同类型填料制成的常规香烟相比，具有较大的坚固度来定性。

“包胶抽吸阻力”，“抽吸阻力”（RTD）：RTD的确定如下：一真空系统，用一标准毛细管通过一烟咀的齿闸，以1050立方厘米/分钟的空气流量抽动。並调整通过毛细管的气流，用一倾斜的水压表测定，直至其校准读数为英寸水柱为止。于是烟卷的搭接末端处是用不透气的纸胶接，插入烟咀的齿闸5毫米，以1050立方厘米/分的空气流量通过，则在烟卷后面的压降可以直接读出，即为RTD，其单位为英寸水柱。对于本发明的目的，希望有一低抽吸阻力的包卷。本发明的特点之一为一根57毫米长，周长24.8毫米的烟卷，用上述方法测其抽吸阻力（RTD），不超过当量值2英寸。

“胶合剂”：实际上可用任何胶合材料组成，诸如目的用于保持碎片集合在一起的成膜剂、或交联剂、胶粘剂、燃烧添加剂、包皮或香精。

“碎片径向方法”：在香烟内烟草碎片的方向，要求烟草碎片的较长向大致垂直于香烟的轴线。

“炉子挥发量”（OV）：为一单位，表示烟草填料中的含水量（或含水率）。是由烟草填料试样，暴露在100℃循环空气炉内三小时之前和后的重量来确定。重量损失相当于其原始重量的百分率即是炉子蒸发量。重量损失可归因于挥发量和水，但炉子挥发量（OV）可与含水量互换的，並可以考虑当量，另外因为在试验条件下，不超 过烟草填料重量的1%是挥发量而不是水。

在高速香烟制造机器中制造香烟的工艺，如莫林斯（Molins）公司制造的8号香烟机是十分有名的。在这种机器中，烟草填料是放入一烟草筒内，然后吹入一多孔真空带，将烟草填料输送至一整修或修边刀片机组，将多余的烟草填料切除。于是质量合格的烟草填料进入机器的包卷部分。在机器的包卷部分内，烟草填料形成一烟卷並包卷在烟纸内。包卷的烟卷通过一密度表，並用切割机械（可以是激光装置）切成需要的长度。

由于将烟草处理和加工成不同形式，其结果可能形成烟草粉末。美国凯立西斯（Keritsis）等人，美国专利4，341，228推出一种方法，将这种粉末和粘合剂混合，形成团状颗粒，再将团状颗粒与烟草浆混合，並用一制纸工艺使其形成片状。这种重新构成的烟草片，经过干燥和切碎而形成烟草填料。Keritsis提出，成膜材料、交联剂和钙螯合剂可作为其粘合材料。由重新构成烟草片所形成的烟草填料，可与天然的烟草填料混合送入香烟制造机。

前述工艺也已发现于烟草填料进入香烟制造机之前或在机器的包卷部分（示于尼考尔（Nichols）美国专利4，409，995中）要添加固体或液态微粒物质，这种雾状物，可能包括香料。Nichols专利的工艺有一个优点，就是香气的挥发，诸如薄荷醇可以比较全部地在香烟包装内得到补偿，因为很少有机会蒸发。

最后，转而希望用膨胀烟草作为烟草填料的一部分，因为能够减少香烟中烟草的重量。为了补偿香烟中烟草含量的减少，並仍保持香烟的坚固度和刚度，建议加工工艺使用一种液体粘合剂，用一压力容器以喷咀掺入烟草填料中。英国公布的申请号2，128，873A提出采用粘合剂如棉胶丙酮和糊精液体或酷蛋白酸盐钠等在烟卷形成 之前掺入烟草填料。

上述方法，可达到碎片的粘合或烟草填料绞成股的效果，但也产生一些问题，即在香烟制造机的包卷部分内，例如在短舌内，将添加液体掺入烟草填料中，可能使添加剂沿烟卷长向分布不均匀，而烟卷两边分布不均匀会使香烟包纸出现条纹。另外，如果添加液体呈稀薄状态，则即使液体在整个烟卷上均匀分布，其过量的液体也会导致香烟包纸出现条纹。最后，使用液体添加剂可能导致液态颗粒附着在制烟机上而胶住，需将机器仃下清理。

受尔勃生（Alberson）等人，美国专利4，619，276提出一种方法是用发泡材料掺入烟草填料中。发泡材料可以改善添加剂在整个烟卷上的均匀分布，同时允许在制作香烟过程的后一步加入添加剂，可以避免胶住制烟机或蒸发损失。发泡材料包括粘胶剂、成膜剂或交联剂、燃烧添加剂，包纸或香精。

本发明包括一种用于生产高孔隙体积和提高坚固度的烟卷方法。这种烟卷可以包成圆柱形的烟草产品，如香烟。这种香烟在所有上述特性方面均优于常规香烟。其特点在于即便烟草材料内部空隙体积比例相对地高，而仍具有相对高的坚固度。烟卷是由烟草填料的碎片用粘合剂相互粘在一起，其最好的形式，通常用作混合或燃烧控制剂。合适的粘合剂包括果胶、甘草、淀粉、树脂、糖或蜂蜜。

这种方法的第一步是用固体、液体或发泡粘合剂掺入烟草填料，处理填料碎片到需要的程度，使粘合剂成为完全不粘。以便贮存和加工（诸如用干燥或去湿方法），然后在制烟机中用蒸汽、热、水、空调或有机溶剂使粘合剂活性化，也可以用电磁能诸如微波、超声波、或红外线辐射和分子聚合工艺来活化粘合剂。如掺入烟草填料的粘合剂是干的，则切成的烟草填料的含水量必须在20%炉子挥发量左 右，以提供干燥材料足够的水分，使之粘在碎片上。

本发明的一个目标是生产一种具有味道佳、舒适感、减少烟卷的过滤作用和减少烟草由香烟端部散落的香烟。

本发明产品的优点是烟卷密度降低而使燃烧的烟草减少。同样，在可比的线性燃烧率下，自然点燃时，发出的散流烟较少。要达到这些优点可以不用大量降低坚固度。降低烟草的密度另一个优点是，可以用较密而短香烟的同样数量的烟草做较长的香烟。

还有的优点是由烟草网格空间造成的，由于网格可

截或保留的烟气比常规香烟要少，因此可降低烟草填料所保留的物质的重新燃烧。

在香烟上加一过滤咀，这可能是希望控制烟气的数量和成分。已知有不同的过滤咀，诸如醋酸纤维素咀、烟草咀都适用于这种目标。

粘合剂的优点是可保证烟草颗粒保留在松散的端部内，否则会使香烟端部散落。粘合剂的另一优点是在于它可能是一种所希望地用作粘合或燃烧控制剂的材料。于是，掺入粘合剂的附加步骤可免除调味步骤。

本发明的上述目的和优点将在下面详细地连同有关其特征的全部图样一起说明：

图1是按本发明制作的香烟和常规香烟两者的坚固度与空隙体积之间的关系的图解：

图2表示成卷的气动生产装置的正视图;

图3表示成卷的蒸气/气动生产装置的正视图;

图4表示成卷的双重管带装置的正视图;

图5是双重管带装置的横剖面图;

图6表示楔形包卷段的正视图;

图7是由气动或蒸气/空气生产的圆柱形烟卷的透视图;

图8是烟纸将要包卷图7所示的烟卷透视图;

图9是包卷好的香烟透视图。

一种高孔隙体积的香烟，可由一提高坚固度的指标来定性。香烟可以是由在填料相互接触处粘合填料碎片或在相互贴近的碎片之间由粘合剂连结而形成。本发明的生产过程，使这种高空隙体积/提高坚固度的香烟成为可能。

常规香烟的坚固度是依赖于空隙体积。一般，对于已知类型的填料，具有高空隙体积时，香烟的坚固度低，以致取用时烟丝散落。具有低空隙体积时，香烟的坚固度较高。对于任何已知孔隙体积，本发明的香烟显示了较大的坚固度。本发明的提高坚固度是由常规香烟的坚固度与本发明的香烟的坚固度，在保持其他变量为常数的情况下相比较而测定的。

香烟的坚固度和空隙体积之间的关系可由图解说明。图1表示香烟的空隙体积和坚固度，这些香烟是由一定数量不同类型的烟草填料，在一定密度范围内做成。试验香烟的周长为24.8毫米，这在香烟工业上是标准香烟周长。（实验结果与采用香烟直径做试验十分接近）。线条10表示用Bright烟草制成香烟的坚固度和孔隙体积的测量值;线条12相应于非膨胀Bright烟草制成的香烟;线条14相应于典型的商业混合香烟;线条16相应于一种由商业混合烟草，采用通常指定的美国专利号4619266中提出的发泡粘合剂加工方法，並具有一0.5%固体粘合剂的掺加量水准制成的香烟;线条18相应于一种由非膨胀的Burley烟草制成的香烟;线条20表示本发明的高孔隙体积/提高坚固度具有-2%粘合剂固体的掺入量水准（采用典型的商业混合烟）香烟的坚固度-孔隙体积之间的关 系：和线条22相应于一种具有-6%粘合剂固体的掺入量水准的高孔隙体积/提高坚固度香烟的坚固度（相同混合）。不言而喻，“粘合剂固体掺入量水准”是粘合剂固体的重量占最后在填料含水量12.5%至13.2%基础上的填料产品重量的百分比。

图1所示的各种香烟，包括本发明的高孔隙体积/提高坚固度香烟，当孔隙体积增加（同时密度相应地降低），香烟坚固性差。尽管如此，线条14（常规过滤咀香烟）与线条20和22（高孔隙体积/提高坚固度）相比，说明对于一种已知坚固度的香烟其孔隙体积，按本发明是较高得可观，也即线条20和22是在线条14的右面。同样，对于任何已知烟草填料，本发明的香烟，对于指定的空隙体积，可达到较好的坚固度，高空隙体积/提高坚固度香烟与每种常规香烟相比也较好。包括由100%Burley组成的香烟-是一种熟知的用于达到期望坚固度的烟草，但也熟知，当吸这种烟时，味道不佳，具有很浓的Burley味。因此，图1说明，除了商业上不中意的100%Burley香烟外（线条18），高空隙体积/提高坚固度的香烟测定空隙体积和坚固度可达到线条30的右面。图1的这种高孔隙体积/提高坚固度的界线是由经验数据导得，现表达如下：

VV＞ (（（F×10）+108.4mm）)/(2.2mm)

式中VV相当于孔隙体积百分比，F相当于测定的坚固度。

有能力达到更好的坚固度和空隙体积之间的关系，如图示界线中达到线条32的右面，是本发明的又一特点。这个界线是由经验数据导出，现表达如下：

VV＞ (（（F×10）+123.2mm）)/(2.2mm)

图1也说明除商业上不中意的Burley香烟之小（线条18），高空隙体积/提高坚固度的香烟测定空隙体积可达到超过68%（线条34）同时其值可由线条30确定。只有本发明具有的空隙体积超过72%（线条36），其值由线条32确定。

本发明的方法，包括使用干燥的、发泡的或液体粘合剂加入烟草填料，用以制造具有增加坚固度和降低端部松散的香烟，同时还可使加入香烟的烟草数量降低。为了避免不均匀分布和粘住机器，在使用粘合剂掺入烟草填料的步骤中表现为香烟制造过程的进步。添加粘合剂或预涂胶步骤，表现为烟草填料在运动中，是为了能提供一种粘性材料或粘合剂均匀分布同时可合适控制烟草填料的含水量。预涂胶的步骤可以体现在滚动筒或悬浮流动化床或在活动运送机内，所有这些都将要成为烟草填料的活动床。

烟草碎片均匀混合或用粘性材料涂胶，犹如术语“不言而喻的”，在一定条件下可导移烟草碎片结合。同时也包括那些材料间接地产生这种粘结，因为这些材料具有释放出包含在烟草本身中的自然粘结作用的性能，这种性能后来导移烟草碎片的真正粘结。

由粘结材料本身而导致烟草碎片的粘结，这些材料包括成膜材料、交联剂、脂类和树脂，一般成膜类型的材料可用于本发明，包括其中的聚合物、选自糖类、合成糖类及其衍生物的树脂和人造热塑料成膜剂。

几种类型的糖类和合成糖类是：蔗糖;葡萄糖;合成葡萄糖;天然树胶诸如阿糖胶、爪尔树胶和刺槐豆;发酵的树胶诸如葡聚糖、黄酸脂和乳凝;淀粉;褐藻胶，果胶，黄单胞菌素及其盐类水溶液（如钠、钾和铵盐）;壳多糖和脱乙酰壳多糖及其盐类（如醋酸和氧化盐）。合适的聚糖衍生物包括：纤维素、淀粉和树胶醚及酯诸如羧甲 基纤维素、羧甲基淀粉、羧甲基爪尔树胶、羧甲基壳多糖、甲基纤维素、乙基纤维素，乙基羟乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基羟丙基纤维素，羟丙基爪尔树胶、醋酸纤维素和氧化纤维素以及其他淀粉和树胶的衍生物诸如水解淀粉和糊精。典型的人造成膜树脂包括聚乙稀醇，聚醋酸、乙烯脂、聚乙稀吡咯烷酮、聚丙稀酸;聚合物，即甲基、乙稀醚和马来酐和这种混合物的盐类相化合;以及聚乙稀吡啶。

典型的类脂物、腊、树脂和类似材料适用于粘合並一般具有一40～120℃范围的熔点包括饱和的脂肪酸具有至少14个碳原子和甘油以及这种酸的糖脂，脂肪醇和酮含至少14个碳原子，石腊，蜂腊、聚乙二醇、烟腊、烟草树脂和其他腊类及树脂材料。

间接促成烟草碎片的粘合剂的粘合材料包括钙螯合剂诸如磷酸二胺，较低多重性羧基酸如草酸、柠檬酸、苹果酸、丙二酸，琥珀酸和酒石酸以及它们的钠、钾、铵盐类;和碳酸盐、重碳酸盐以及钠和钙的磷酸盐。一种或多种螯合剂可以用于这种时间，即不是在烟草填料全部混合时，就是在一部分混合时。当烟草填料是用钙螯合剂在现有基础上如铵或钾或钠的氢氧化物处理时，烟草果胶可从其果酸钙不溶于水的形态中自然地找到，而在溶解状态时释放。释放出来的果胶是一种成膜材料，可以用作本生产过程所说明中那样的粘合剂，或用一多价金属离子的交联剂或用凝胶和干燥剂。

使用烟草而派生出来的，以果胶为粘合剂已被揭示出来，例如在美国专利号3，499，454;3，420，241;4，674，519和4，341，228中。

在这个生产过程中合适的用于粘合烟草碎片的交联剂是那些已在前面美国专利号4，341，228中提出。

当采用液态粘合剂时，粘合材料溶解于水或有机溶剂中並泵经一直接在活动床上的喷咀。另外粘合材料也可能形成一发泡液体並通过壳咀或楔形孔施加于活动床内。作为发泡材料，将比喷射相等体积的液体具有较少的含水量，这样以后的烘干步骤可能简化。

当使用一种液体或发泡粘合剂时，最后在喷射步骤的同时进行处理或烘干，即在滚动筒中吹热空气通过烟草填料。由于同时烘干烟草就可防止涂胶结块或填料材料的游丝化。再有，由于涂胶的烟草材料迅速烘干，粘性或粘合固体保留在烟草表面上，且没有机会过分渗透到烟草的内部，因此在以后也不能用作一种粘性或粘合剂。

当采用热空气作烘干步骤是适当时，煤气或燃烧油等燃料产品或超热蒸汽也可分别利用，或与空气联合用。烘干介质的温度增加将使烘干率提高。烘干介质的温度上限是取决于达到烟草不降级的要求，而下限是决定于这种实际考虑，即要求不过分延长完成烘干步骤的需要时间。关于这一点，要避免大量的粘性或粘合材料浸透至烟草填料表面的下面，因为，这种粘性或粘合材料将在以后变得对烟草纤维或颗粒的粘合不起作用。空气温度在140°至450°F范围之间（约60～235℃）可以满足烘干的要求。烘干以后，已涂胶的烟草填料的含水量在12～14%炉子挥发量范围内。这与涂胶以前在填料中具有的含水量大致相同。当在涂胶过程中，含水量必须低于20%炉子挥发量，这可由上述的烘干步骤与涂胶步骤同时进行来达到。

当涂胶和处理或烘干步骤在连续操作中完成较好，而如果涂胶是在一滚动筒内进行，则有可能用一炉子操作，犹如市面上的衣服烘干机，可以同时烘干，采用这种设备，就有可能使用2%水溶液型式的果胶作为粘合剂，在大约95分钟时间内在30磅填料炉子内可达到 6%的水准。在这段时间内，大约有97磅的粘合溶液喷入填料的滚动炉内。

一种干粉状粘合剂，可作为替代在烟草填料上喷射和烘干的液体粘合剂如细粉状葡聚糖，可以在烟草填料的含水量升高至约20%炉子挥发量水准之后撤在其上。此时，除烟草填料是以后烘干者外，含有粉状粘合剂的烟草填料将很快通过制烟机，同时干粘合剂由于烟草填料中过多的水分而将成为活化。

另外的替代喷胶步骤的方法是由一种材料如甲基纤维素（Dow化学公司的甲基纤维素A4C）制成热胶片，趁胶片还热的时候将其粉碎，用这种热胶片的碎片与热烟草填料混合，最后混合成一烟卷。在冷却烟卷时，热胶碎片液化，而在烘干时就形成粘合，液体材料到处都接触在烟草颗粒之间。

在掺合和处理或烘干步骤之后，涂胶的填料可以储存作为以后使用或直接送入香烟制造机器的漏斗/整修段，在传统的吸送带上形成一种烟草毯，然后在整修段内修剪到所希望的高度。

烟草毯在以后机器生产中的包卷部分内形成一种大致圆形截面的烟草卷作为本过程的活化步骤。正常地，烟卷在制烟机包卷部分是在一无孔带上形成，该带上也带有香烟纸，不过要促进本发明的应用，最好是在不附香烟纸的多孔带上形成烟卷。这种圆柱形烟卷，当仍仃留在多孔带上时，可能暴露在湿蒸气流或湿化空气中，则一种喷水或一种溶剂可以活化预先掺入而附在烟草填料表面的粘合剂胶层。在合适的情况下，粘合剂可以用电磁能诸如微波、超声波或红外线等辐射或聚合过程而活化。活化的粘合剂于是在烟卷内部烟草的碎片或颗粒接触点粘合。

为了保证粘合剂迅速固化，粘合的烟卷可随后通过一烘干步骤和 一除蒸气及冷却步骤。烘干步骤最好是在一微波烘干炉内进行，同时去除蒸气和冷却步骤可采用一空气流或一真空工序。在离开去除蒸气和冷却步骤时，烟卷的含水量和温度必须和烟卷用烟纸包卷和封口时的要求一致，然后将卷切成切卷收集起来。

可以体会到，活化步骤的正确性能，将依赖于预先掺入烟草填料的粘合剂性能。如果粘合剂是一种低熔点物质诸如烟草腊和树脂，肉豆蔻醚酸，蒸气或热可以用于活化粘合剂，在有些情况下，一种有机溶剂可能是需要的，以用于一些粘合剂要溶解于该溶剂中。

作为在烟草纤维或碎片相互接触之间粘合成形的结果，烟卷和最后形成的香烟要比不粘合的烟卷或香烟坚固，再有，可以减少烟草填料使加工好的香烟端部散落的趋势，因为烟草碎片的粘合可以扩大到整个烟卷断面。

本发明的高空隙体积/提高坚固度的香烟，也可能用其他方法和装置制作，包括下面介绍的气动和蒸气/气动方法，但不受此限制。在图2中的气动方法，说明如下：粘合剂如上述说明的方法掺入烟草填料。烟草碎片的处理是在移动带98上计量然后导进一楔形孔100，再运送碎片到管子105中的空气流中使碎片徐徐运动。然后经管子105中的排气孔110将气流抽空，使碎片在本身运动中继续运行，直到碎片集合到一连续循环转动的多孔包卷带120范围内的宽松的卷筒115内为止。空气流的抽力是由楔形孔110周围用一真空单元或在管子的入口130处用一送气单元125或两种方法並用来获得。控制给料速率和空气流的速度以调节出口的烟卷密度。

粘合剂是按上述方法活化，同时，烟卷也是用上述方法干燥和包卷。

图3表示另一种用蒸汽/汽动方法形成烟卷的方法，介绍如下：如上述方法以水或热蒸气施加于烟草填料以活化粘合剂。用粘合剂涂胶的烟草碎片，在移动带150上计量並导入一楔形孔155而使碎片输入蒸汽流中，于是用一吸气器160将碎片加速至一不同于传统制烟机的包卷部分165，该处的蒸汽流使碎片在其运动中继续运行，于是碎片可集合成烟卷170，粘合剂是由凝结的蒸气来活化，並在烟草碎片进入蒸气流的同时，可迅速地均匀地将水分沉积在碎片表面上。为了活化，增加蒸汽凝结水的温度，需要减少水量，此时要采用一种溶解于水的粘合剂，其结果是粘合剂很快活化，同时在活化中填料所获得的含水量减到最小。如上述方法中，在形成烟卷过程中，粘合剂是干的，致使粘合剂在接触点凝结而形成高孔隙体积/提高坚固度的烟卷。控制进料速率和蒸气压力以控制最后的烟卷密度。烟卷的包卷，最好用香烟纸通过干燥后形成本发明的香烟。

具有活性化粘合剂的烟卷，最好由气动或蒸汽/汽动方法形成。干燥和冷却也可用通过一包卷工段，该处引入空气将粘合的烟卷冷却和部分烘干。微波或其他烘干方法也可采用。施加空气的数量是随生产的烟卷密度而定。于是烟卷可以在加热或不加热的周围空气中干燥。在干燥时，碎片是封闭在刚性圆柱结构模型中。

这些不同方法在烟卷抽吸入包卷工段时，可结合使用。此时，引入的空气是用于冷却和干燥烟卷。抽吸空气时由于抽除汽化水而对烟草产生干燥剂和冷却剂的作用。

气动或蒸气/气动方法，也可在蒸气/干燥的包卷部分内与一双重管带联合使用（图4与5），这有利于使碎片在烟卷内的方位可随二根管带（201，205）光速不同而变化。

另外，气动或蒸气/气动方法，也可使烟卷在包卷的楔形段 410，走自宽段430至狭段460（图6）内形成。这有利于在烟卷密度保持常数的情况下，可增加容纳给料率变动的数量。

气动和蒸汽/气动方法还有利于使烟卷内的各个碎片方位，普遍地在径向方向。

这种增加径向的烟草方向，可使其抗径向压缩较大，这显示着坚固度增加。

当烟卷不论用推荐的气动方法，还是用蒸汽/气动方法形成，同时粘合剂已因干燥而凝固，其结果形成一根烟卷601，示于图7。烟卷601可以由纸605包裹，如图8中所示。纸605是由一胶带将其牢裹着烟卷而形成一支香烟615，如图9中所示。烟卷也可在其形成时包裹，但使用的纸，在干燥过程中，抽出水汽时，要不退色或脱胶或破坏。

下面的例子说明按本发明的方法，用不同的粘合剂施加于烟草填料和以后活化的情况。烟草填料，这样处理，可以用于生产一已知坚固度而具有较高空隙体积的香烟。

例一：

一磅（DWB）烟草填料试样，分别具有混合炉子挥发量（OVs）14，18，23和30%，放进一旅转的杯式滚筒内，其中心直径有18英寸，在内表面有三个1英寸深的刮板分别位于离沿杯的转动轴60°处，杯形滚筒转速为每分钟33转。在烟草填料进行滚动和混合时，每磅试样用10，20和40克的，比60筛目还要细的柠檬果胶粉喷入滚动的烟草填料，並与之混合。每一涂胶试样，分为三个相等部分。试样之一，取出滚筒並放入密封玻璃瓶内，平衡24小时后再用空气干燥。第二个试样是铺在铝箔上，使之在试验室条件下空气干燥至12%的炉子挥发量。第三个试样留在滚筒 中，並在滚动时，涂胶的烟草填料，通入蒸气30秒钟，然后将其分成相等的二部分。这是试样之一，铺在铝箔上，並在试验室条件下，空气干燥到12%的炉子挥发量。第二个试件放入密封玻璃瓶中，24小时后再用空气干燥到如上述的12%的炉子挥发量。

结果

14，18，23和30%炉子挥发量的烟草填料试样，用10，20和40克果胶粉涂胶，然后在试验室条件下以空气干燥至12%的炉子挥发量。发现在它们的表面上含有一层白色胶层，该胶层对于炉子挥发量较低並涂以较高数量的果胶粉试样，尤为明显。以12%的炉内挥发量试样放入筛子内摇动5分钟，可以注意到，有些涂层由试样粉化脱落。然而，试样在试验室条件下，在以空气干燥至12%的炉子挥发量之前，先让其在密封瓶中平衡24小时，发现在烟草填料表面上，可见到的涂胶数量要少得多，同时，当在摇动器内，同等条件处理下，残留的涂胶要比前面的试样为好。最后，试样使用粉状涂胶后以蒸气处理，然后用空气干燥或在密封瓶中平衡后再在试验室条件下，以空气干燥至12%的炉子挥发量，而並没有发现有一种薄的、薄膜、和发光的面层，特别是用40克果胶的试样。这些试样在摇筛器内摇动，不会引起任何明显的涂胶数量从试样上粉化脱落。

例2

重复例1的条件，而用细于60筛目的阿糖胶粉、钠、甲基纤维条、藻朊酸钠、葡聚糖、预胶化淀粉、胶淀粉和羟丙基甲基纤维素来代替粉状果胶。在这些情况下，其结果与例1中用果胶情况相似。

例3

部分例1和例2的烟草填料，用蒸气或细水薄雾喷酒，或用液体 泡沫水（水和以1%的泡沫剂）湿至24和35%的炉子挥发量。这些经过处理的烟草填料试样，随即用一种RYO    Filtermatic香烟制造器（美国专利号3，515，147）制成香烟，並在100℃的空气循环炉内干燥。

结果

烟草填料在所有的手卷香烟中，发现粘合很好，並形成一巯松网状结构。生产的香烟是牢固的和能自承重的。不过，那些粘结剂含量较低的香烟，粘结十分差。

例4

重复前述试样的条件，而在粉状粘合剂（粘结剂）中用10%（重量/重量比）的具有一糖化率10和35的玉米浆或麦芽糊精或甘油。在这些情况中，当用蒸汽或水汽或水活化时，由粘度来判别，发现这种添加剂可促进多种粘合剂的活化。

例5

重复例1和例3的条件，而用甲基纤维素和葡聚糖。在此情况下的粘合剂，是用乙醇来活化而产生的粘合，並能像例3中的手卷香烟那样能自承重。

例6

一磅（DWB）烟草填料试样，在16%的炉子挥发量下混合，用比60筛目还要细，具有38℃至66℃范围的熔点的石腊或肉豆蔻醚酸或肉豆蔻醚醇或三棕榈精或polyox粉末涂胶。这种涂胶操作，是用前述的滚筒在热空气雾中（70℃）进行。于是涂胶的烟草填料试样，平衡至12%的炉子挥发量並或做成手卷香烟（纸包烟卷）或做成半英寸厚的烟毯。这些粘合剂的活化，是用热（蒸气和热空气）来达到。在烟毯的情况下，蒸气和热空气由头发吹干器施加 26英寸真空吹力而吹经烟毯。二个试样，烟毯和去掉包裹的烟卷，发现是粘合的和能自承重的。腊状材料，在形成腊状滴物范围内的烟草填料截面和敞开部分出现积聚。

例7

重复例1的情况，而用23%的炉子挥发量的烟草填料，和每磅烟草填料加30克的果酸钠或藻朊酸钠粉末相混合（DWB）。这种粉末涂胶的烟草填料试样随即用蒸汽调节，並可在室内分散（松散）状态条件下干燥至12%的炉子挥发量。这些烟草填料的一部分，在一个底部具有10筛目金属网的盘子里形成半英寸厚的烟毯。並放入一真空室，施加的真空是由使促进粘合剂（粘结剂）活化的不同浸透度的吹风而产生。

在某些试样中的粘合剂，是用浸湿烟草填料至30%的炉子挥发量来活化。同时另一些试样用一发泡的10%氯化钙水溶液浸湿至30%的炉子挥发量。在每种处理的末期，烟毯一部分是用热空气（60℃）干燥，而其他的做成手卷烟卷，並在100℃空气循环炉内干燥。

结果

在所有情况下，这些粘合剂被活化，並使烟草碎片相互粘合成紧密结合的自承重结构。在采用氯化钙的情况下，形成的烟毯和烟卷比较坚固，同时对湿度不太灵敏。在此情况下，多重金属离子或钙与那些聚糖类的羧基酸群，交联而形成一种不溶于水的粘合剂。

例8

一磅（DWB）烟草填料试样混合物，用6%（DWB）的甲基纤维素（DOW化学公司的甲基纤维素A4C）涂胶。烟草填料为12%的炉子挥发量。在这种情况下，放进一滚筒内，並用80℃空 气或蒸气加热，在加热的同时，喷以2%的甲基纤维素固体水溶液。甲基纤维素溶液酒下，与热烟草填料接触，使在烟草表面形成热的凝胶。这可以防止烟草碎片粘结在机器上和相互粘牢。部分热烟草填料是做成半英寸厚的烟毯，或手卷香烟，然后，这些结构可冷却至室温，该温度是低于甲基纤维素溶液的热胶凝作用的温度。涂胶烟草填料的另一部分是用热空气干燥至12%的炉子挥发量，于是形成与上面相似的结构、部分烟毯是用12%的炉子挥发量的预涂胶烟草填料做成，並用蒸气或发泡水湿化至30%的炉子挥发量，随后在封闭条件下卷成香烟，然后在100℃加压空气炉内干燥。

结果

用涂胶、热烟草填料做成的烟毯和香烟，仍旧是湿的，于是令其冷却而粘合，並要在100℃加压空气炉内干燥时能保持整体。在干燥之前施加压力（重量）以加强两种结构的粘结，相反，用预涂胶和干燥至12%的炉子挥发量的烟草做成的试样，即使烟草填料加压，也不形成粘结结构。不过，对试样进行重新湿化、预涂胶/干燥，烟草填料会出现与试样初凝结相仿的情况。

在这种情况下，活化粘结剂是用控制水分和温度来达到。

例9

下面的薄片（胶片），是由涂以8%的果胶、甲基纤维素、葡聚糖、糊精和阿糖胶溶液，在不锈钢板上干燥而形成，薄片的厚度为4密尔，于是将这些薄片粉碎到32段/英寸，並与一种切碎的烟草料混合物，在炉子挥发量12%情况下以5和10%重量/重量比的水准进行混合。

随之，混合的烟草填料用水（喷酒）或蒸气湿化至30%的炉子挥发量，並用一RYO    Fitermatic制造香烟器制成手卷香烟。 部分湿化的混合填料做成半英寸厚的网状物，并加少量压力（重量）下干燥。

例10

重复例7的条件，而在涂胶之前用10%（DWB）烟草水溶液固体加入粘合剂溶液。

结果

在所有情况中（例9和例10），烟草填料碎片相互粘合得很好，形成一自承重的巯松结构。较大的粘度是在混合物内使用10%的粘合剂填料固体来达到。但要指出，当用粉碎薄片到较细的碎片（小于60段/英寸）以覆盖在混合物内较广的面积上的方法时，试样含有5%的粘合剂填料固体将能满足此要求。含有烟草液体的粘合剂，发现要比配方中不含这种添加剂的较粘和更亲水。

例11

一种4%固体甲基纤维素溶液在水中制成並用空气发泡，随后将其涂在不锈钢板上，加热至温度高于甲基纤维素的凝结点，使之热凝固。此时，将热凝胶片从钢板上取下，趁其还热和胶化的时候粉碎，随后与热烟草填料混合。加入的甲基纤维素凝胶溶液数量，是以生产烟草填料（DWB）重量的5%和10%的甲基纤维素固体（DWB）计算而得。生产的混合物是用于在-10筛目的筛子上置于真空箱上制造手卷烟卷和半英寸厚的烟毯。于是试样让其冷却，随后在100℃循环空气炉内干燥。

结果

凝胶甲基纤维素溶液，在冷却中液化较慢，因而使烟草碎片浸湿和相互粘结，在干燥后形成一坚固地粘合自承重结构。

例12

三份100克12%的烟草填料混合物，分别放在一旋转离心筒中（Pfeiser科技目录号71-8115中用一5英寸直径多孔旋转筒装置，目录号71-8105，具有一0.3立升的容量），其转速分别为1000，2000和3200转/分。每种情况是在转动筒中心给料，並迫使其在多孔转动筒的周壁上形成烟毯。随后加入20克的具有泡沫密度0.8克/立方厘米和10%固体含量的液体泡沫粘合剂。液体泡沫是以每秒钟2克的速率加入至旋转筒的中心，在液体加料完毕时，试样可以再加转5秒钟，在每种情况中，一些烟草填料试样，可取自沿烟毯内表面和外表面的不同位置，並可取自烟毯内部深处。

结果

所有烟草填料试样，发现是均匀浸湿和与液体泡沫粘合剂混合。这样的烟毯内和外表面之间混合程度没有大的差别。筒的表面也干净，並没有任何粘合剂粘上。

用目测在离心转动器中添加液体泡沫于烟草填料，则射出的泡沫是由离心力压向筒的周壁，这样就与毯状烟草填料接触，同时液体泡沫穿透烟草填料毯，并在其中扩散。

例13

重复例12的条件，而以3200转/分的转速，和每100克12%的炉子挥发量烟草填料混合物试样部分用20克液体泡沫。液体泡沫在每种情况下，分别为含量10%，30%，和50%固体和泡沫密度为0.08，0.12和0.22克/立方厘米，施加泡沫的速率保持在2克/秒。

在每种情况中，用液体泡沫粘合剂涂胶的试样，相互比较，並用蒸汽和发泡（1%的发泡剂）或不发泡（无固体）液体处理。

采用这种体系，要进行下面的处理（A，B和C）：

处理A

1.二份100克的12%炉子挥发量烟草填料混合物，用蒸气在离心筒中蒸气处理到20和30%炉子挥发量，

2.三份100克的12%炉子挥发量烟草填料混合物，用10，14和18克无固体的非泡沫液体：

3.三份100克的12%炉子挥发量烟草填料混合物，用10，14和18克具有0.08克/立方厘米泡沫密度和1%发泡剂（无粘合剂）的发泡液体混合，

4.一份100克的同样烟草填料混合物，用20克具有泡沫密度0.08克/立方厘米和10%固体的泡沫液体混合，

5.一份100克的同样烟草填料混合物，用20克具有泡沫密度0.12克/立方厘米和30%固体的泡沫液体混合，

6.一份100克同样烟草填料混合物，用20克具有泡沫密度0.22克/立方厘米和50%固体的泡沫液体混合。

处理B

重复处理A，但在最后在离心处理烟草填料试样时，试样是用热空气（140°～180°）干燥至8～12%炉子挥发器。

处理C

重复处理A中的试样4，5和6，这些试样的每一种，在处理A的最后，是铺散在一热（350°F）空气流中，並干燥至8～12%炉子挥发量，试样调节至12%炉子挥发量，並重新送入3200转/分的转动离心筒内，随后用蒸气或液体（发泡/不发泡）如处理A的1，2和2步那样处理。

结果

处理A所有试样，除2号试样外，产生均匀浸湿/混合产品，试样5和6是有些粘性，但仍十分松散地保持在一起，並容易分开，试样2是有班点，浸湿不均勾，同时一些液体被离心力甩出。

处理B

试样用蒸气或液体（泡沫/非泡沫）处理，是很松散的和烟草填料碎片並不相互粘结，不过，如烟草填料试样用泡沫液体粘合剂混合，则可均勾粘结在一起而形成巯松的自承重毯状物。並在毯状烟草的顶面和底面（内部/外部表面）之间的粘结並未出现任何多大差别，但在用不同泡沫密度混合时，则试样之间有很小的差别。

处理C

所有用10，30和50%固体粘合剂预涂胶的试样，当用蒸气和泡沫液体使涂胶活化时，发现都是均匀粘结在一起形成一自承重烟毯。在这些试样中，烟草填料碎片的粘结度较大，这是由于用30和50%的固体粘合剂预涂胶的结果，用非发泡的液体来活化粘合剂则产生不同的结果，特别是在采用较低数量液体的情况中。在这些情况中，用非发泡液体在预涂胶烟草中活化粘合剂处理的试样段，发现是粘结的，而其他均匀不粘结。当液体用一超声波喷咀，以雾状加入时，粘结剂活化而使烟草填料碎片之间粘结而形成坚固的，自承重的烟毯。

例14

一个12%炉子挥发量烟草填料混合物的毯子，半英寸厚，是在一个具有40筛目铁丝网底部的短形盘中形成，该毯的顶面用一种具有10%固体和泡沫密度0.08克/立方厘米的液体泡沫粘合剂均匀涂胶。液体泡沫粘合剂的数量是相当于每100克12%炉子挥发量的烟草填料，加20克泡沫粘合剂。随后将装有顶面涂有液体泡沫粘合剂烟毯的矩形盘子，放到真空箱上，由下面施加26英寸的真空 迫使液体泡沫吸（穿透）入烟草填料毯内，並覆盖烟草填料。一半烟毯用一钢丝刷将其散铺在热空气流（350°F）中，並干燥至8-12%炉子挥发量，余下一半未扰动部分的烟毯，就地用140℃空气干烧，散铺的/经干燥预涂胶烟草填料使其重新形成毯，用蒸气处理至30～35%炉子挥发量。于是在10英寸真空下，用140°F空气干燥。

结果

就地干燥的，涂以液体泡沫粘合剂的烟毯，发现粘结很好和自承重。而预涂胶的重新形成的烟毯，往蒸汽处理与干燥后也粘结在一起，並能自承重。

例15

重复上述例14的试验，但施加一半液体泡沫，另外一半液体泡沫是在第二步施加，没有真空，但要用一刷帚装置。

结果

在真空下，用一半数量的液体泡沫粘合剂涂胶和在未扰动情况下干燥的试样，发现粘结十分差，不过用二步法浸渍烟毯，则粘结十分坚固并自承重。用预涂胶/干燥烟草填料，其粘合剂是用蒸汽活化，随后在10英寸真空下干燥做成的烟毯，产生相似的结果。

例16

重复例15，但在用液体泡沫粘合剂浸渍烟草填料毯时，不用真空，而代之以将液体泡沫粘合剂加于烟草填料毯的顶面，随后挤入毯中。

结果

这种用液体泡沫剂涂胶烟草填料的方法，用一种与例15相似的验证，发现也能满足要求。

至此可知所提供的一种已知坚固度而具有较高的孔隙体积的香烟。也提供了一种用于处理烟草填料以致生产这样香烟的方法。

在工艺中的一种技巧，将懂得，本发明也能用其他不同于上述较好的方法来实践。目前的目的是阐述而不是限止。同时，本发明仅由下面的权利要求所限止。

Claims (30)

1、一种制造烟卷的方法，其步骤包括：

将烟丝跟粘结剂混合以使粘结剂涂覆于烟丝，使烟丝干燥到粘结剂涂覆层不粘而烟丝形成条状，活化粘结剂导致烟丝粘附在一起，通过干燥和/或冷却处理粘结剂使烟丝结合一起形成孔隙容积高而适度牢固的烟条，之后把烟条包裹起来。

2、根据权利要求1的一种方法，其特征在于：带有不粘粘结剂涂覆层的烟丝依次送入空气流，空气流载烟丝流动，空气流排尽后，烟丝以其自身的动能继续向前走动直至聚集而形成条状。

3、根据权利要求2的一种方法，其特征在于：烟丝在依次进入空气流中和在以其自身动能行走时通过一根管子流向一个成条器使烟丝处于径向方位。

4、根据权利要求1的一种方法，其特征在于烟丝粘结剂是一种水溶或热一活化粘结剂，它由烟丝依次进入蒸气流而活化，依次排列的烟丝被送入烟卷机的包卷段，其时蒸气流切断，烟丝而后形成一个烟条。

5、根据权利要求4的一种方法，其特征在于：包括经由控制给料速率和控制蒸气流压力来调节烟条的密度。

6、根据权利要求1至5中任一权利要求的一种方法，其特征在于烟条形成于香烟卷机器内，该机具有双层管带，烟条中烟丝的方位由改变双层管带的相对速度来控制。

7、根据权利要求2至5任一权利要求一种方法，其特征在于：烟条是由烟丝聚集在香烟卷机器的楔形包卷段内而形成。

8、根据权利要求2至5任一权利的一种方法，其特征在于烟条是在香烟卷机器包卷段内多孔管带里形成的。

9、根据1至5权利要求的一种方法，其特征在于：烟丝粘结剂的处理是引入空气来冷却或干燥烟条到预定所需的湿度级。

10、根据权利要求1至5任一权利要求的一种方法，其特征在于上述把粘结剂跟烟丝填料混合步骤和使烟丝干燥步骤系同时进行。

11、根据权利要求1一种方法，其特征在于：粘结剂是施加到烟丝填料的一个活动床上。

12、如权利要求11所提出的一种方法，其特征在于：粘结剂施加时是液体。

13、如权利要求11所提出的一种方法，其特征在于：粘结剂是一种干粉末。;

14、如权利要求11所提出的一种方法，其特征在于粘结剂是一种低溶点固体粉未，其粒度小于60筛目。

15、如权利要求11所提出的一种方法，其特征在于：粘结剂是一种热胶凝材料，其热胶凝温度高于室温。

16、如权利要求15所提出的一种方法，其特征在于：把含有热胶凝粘结剂的烟丝填料形成烟卷的步骤是在高于热胶凝温度的温度下进行，而粘结剂的活化步骤是将烟条冷却到低于热胶凝温度来进行的。

17、如权利要求16所提出的一种方法，其特征在于烟丝填料的粘结是由干燥烟条来实现的。

18、如权利要求11所提出的一种方法，其特征在于粘结剂施用时是一种泡沫液体。

19、如权利要求11所提出的一种方法，其特征在于：粘结剂是一种成膜材料，一种交联剂或一种包含二者的材料。

20、如权利要求19所提出的一种方法，其特征在于粘结剂是一种成膜材料，成膜材料形成一块薄片，该薄片形成丝而后跟烟丝填料混合。

21、如权利要求11至20的任一权利要求的一种方法，其特征在于烟丝填料的活动床是由烟丝填料在滚筒中反复滚而形成。

22、如权利要求11至20任一权利要求方法，其特征在于烟丝填料的活动床是一个流化床。

23、如权利要求11至22任一权利要求所提出的一种方法，其特征在于粘结剂活化剂是蒸气、湿空气、水、热空气、有机溶剂、电磁辐射或超声能。

24、根据权利要求1至5和11中任一权利要求的一种方法，其特征在于：处理烟丝粘结剂的步骤部分地或全部地是把烟条暴露在微波能中进行。

25、由权利要求1至5和11至20中的任一权利要求的一种方法所生产的烟卷。

26、一种香烟卷，它包括由包纸围裹的烟条，烟条内有粘结剂粘结的烟丝，其特征在于：它的空隙体积百分数是大于10乘以牢固度加123.2毫米而后除以2.2毫米所得的值。

27、根据权利要求26的一种烟卷，其特征在于烟丝在烟卷内大致依径向分布。

28、根据权利要求26的一种烟卷，其特征在于空隙体积大于68%。

29、根据权利要求26的一种烟卷，其特征在于：空隙体积大于72%。

30、根据权利要求26或27的一种烟卷，其特征在于：烟条在结构上自己支承，没有包纸或任何其它裹覆。

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