CN102458163B - 用于施加至卷烟纸的成膜组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于施加至卷烟纸的组合物,其具有两种或者三种成膜剂,其中该成膜剂的分子量分布在统计上是彼此明显不同的。本发明进一步涉及一种卷烟纸,该组合物在离散的区域施加到其上,其中所述区域通过扩散率值来表征,以及涉及一种卷烟,其包含该卷烟纸,并且其是通过自熄性值来表征的。本发明还涉及一种制造该卷烟纸和该卷烟的方法。
Description
本发明涉及一种用于施加至卷烟纸(Zigarettenpapier)的组合物,其包含两种或者三种具有彼此不同的平均分子量的成膜剂。本发明进一步涉及一种卷烟纸,其上在离散的区域中施加有该组合物,其中该区域通过扩散率值来表征,以及涉及一种卷烟(Zigarette),其包含该卷烟纸,并且其是通过自熄性(Selbstverlösung)值来表征的。本发明还涉及一种制造该卷烟纸和该卷烟的方法。
现有技术
在制造卷烟时必须考虑的一个重要方面是其自熄性。一方面,如果放置在并非用于此目的的基底上时,卷烟应当自动熄灭,来防止由于放置不加照看时阴燃(glimmend)的卷烟引起的火灾。另一方面,如果卷烟在放置到烟灰缸中时过早熄灭,则这不利于顾客的认同度。
自熄性(SE)值是根据法律规定(美国,加拿大,澳大利亚),依靠标准化的ASTM E2187-04测试来确定的。该法律规定需要SE值是75%或者更高(换句话说,在40支测试卷烟中,30支必须自熄)。这是可接受值的下限值。事实上,卷烟制造商必须确保卷烟在权威部门测试时以非常高的概率达到SE>75%的限值。因此,对于卷烟制造商来说,至少85%的值通常是优选的。
该自由燃烧(Free Burn)测试(其产生了FB值)不是标准化的,并且所用的符号是不同的。尤其使用符号FASE(自由空气自熄性)。这个值具有与FB值相同的含义,但是等级尺度是刚好相反的。FB值表示了多少卷烟无自熄性的自由阴燃到滤嘴,而FASE值表示了多少卷烟在自由阴燃时自熄。因此,100%的FB值对应于0%的FASE值,反之亦然。通常,关系式FB=100–FASE是成立的。在自由燃烧测试中所测得的值没有法律规定;它取决于卷烟制造商认为什么值是可接受的。高于50%的FB值通常已经是可接受的,而高于70%的FB值是最特别有利的。
卷烟制造商所追求的最佳目标是卷烟在根据 ASTM E2817-04的点燃强度测试中是完全熄灭的,即,SE值是100%,但是尽管如此,在常规的吸烟过程中,没有卷烟在烟灰缸中熄灭,这意味着FB值因此同样是100%。在实际上,这个目标非常难以实现,这就是为什么法律和工业上可接受的SE和FB值的限值是较低的原因。
为了控制该熄灭特性,将具有成膜物质(成膜剂)的组合物施加到卷烟纸的离散区中。因为该成膜剂在除去溶剂(例如通过蒸发)后在卷烟纸上形成膜,因此密封了所处理的区域中的孔,并因此减少了氧气进入到卷烟烧红的锥芯(Glutkegel)中。该含水或者非含水溶液或者悬浮液(“印刷溶液”)通常是通过常规印刷方法,特别是凹版印刷和柔性版印刷(Flexodruck)来施加的。用于施加该印刷溶液的装置可以整合到造纸机中。
此外,将助剂加入到该印刷溶液中来提高纸印刷区的不透明度,这样它们在卷烟上变得不可见。典型地,选择平均粒度0.5-3
µm的白色惰性粉末用于此目的。首先,碳酸盐和氧化物已经被证明是有效的,特别常用的是碳酸钙(CaCO3),氢氧化铝(Al(OH)3),氧化镁(MgO)和碳酸镁(MgCO3)。
该熄灭特性尤其取决于所处理的区域的图案和尺寸。但是,该自熄性尤其通过所施加的成膜物质的量来精细调整:施加的材料越多,密封的孔越多。所处理区域的透气性的一种量度是扩散率,其是由浓度差驱动的气体传输通过纸的转移系数。而SE和FB的值是最终卷烟的性能,扩散率是卷烟纸的性能。扩散率与SE和FB值直接相关(Eitzinger,Bernhard和Harald Giener.
The Effect of Thermal Decomposition of Banded Cigarette Paper on Ignition
Strength Test Results. Präsentation CORESTA Congress,Abstract SSPT23,中国上海,2008年11月2-7日)。
该施加量可以容易地通过提高成膜物质在印刷溶液中的含量来提高。作为结果,印刷溶液粘度提高。粘度本身进而影响了能够施加到卷烟纸上的成膜物质的量,所以在印刷溶液中的成膜物质含量与施加量之间存在着复杂的关系。
但是,首先,该印刷溶液的粘度明显地影响其在印刷方法过程中的可加工性。因此,该成膜物质的施加量不能容易地提高,除非视需要调整印刷装置。提高的固含量还意味着在印刷溶液中较少的溶剂,这样印刷装置的干燥能力也必须视需要调整。
迄今已知的施加成膜物质的方法不允许精细调整自熄性,并且没有具体考虑施加方法和施加装置的特性。它也不太可能使得印刷溶液适应待印刷的纸的特性,而还不改变施加装置的设定。
本发明的一个目标因此是提供一种印刷溶液,使用其能够生产具有期望特性的卷烟纸和卷烟,并且其使得适配施加方法的需要最小化。
发明内容
本发明的目标是通过用于施加至卷烟纸的成膜组合物来实现,该组合物包含溶剂和两种或者三种成膜剂,该成膜剂选自由成膜剂A、B和C组成的组,并且它们的分子量分布在统计学上是彼此明显不同的,其中对该组合物中每种成膜剂的量进行适宜地选择,使得该组合物中成膜剂的总含量是15-30重量%,优选22-27重量%,和该组合物的粘度是13-22 s,优选17.5-19.5 s,该粘度是使用DIN 4流杯在70℃测量的。
在该成膜组合物的一种实施方案中,对该组合物中的每种成膜剂的量进行适宜地选择,使得卷烟纸的其中施加有该组合物的一个或多个离散区域中的扩散率是0.08-0.5
cm/s,优选0.2-0.4 cm/s,更优选0.25-0.35 cm/s,该扩散率是在将所述纸加热到230℃的温度达30分钟之后测量的。
在一种实施方案中,该成膜组合物包含两种成膜剂A和B或者A和C或者B和C。
在一种实施方案中,该成膜组合物包含三种成膜剂A,B和C。
在该成膜组合物的一种实施方案中,该成膜剂A的平均分子量是200,000±50,000 g/Mol,优选200,000±30,000 g/Mol,更优选200,000±10,000 g/Mol。
在该成膜组合物的一种实施方案中,该成膜剂B的平均分子量是600,000±150,000 g/Mol,优选600,000±90,000 g/Mol,更优选600,000±30,000 g/Mol。
在该成膜组合物的一种实施方案中,该成膜剂C的平均分子量是100,000±25,000 g/Mol,优选100,000±15,000 g/Mol,更优选100,000±5,000 g/Mol。
在该成膜组合物的一种实施方案中,成膜剂A的含量为至多25重量%,优选5-15重量%。
在该成膜组合物的一种实施方案中,成膜剂B含量为至多25重量%,优选15-22重量%。
在该成膜组合物的一种实施方案中,成膜剂C含量为至多20重量%,优选2-15重量%,更优选2-8重量%。
在该成膜组合物的一种实施方案中,该成膜剂A,B和/或 C彼此独立地选自由淀粉和淀粉降解产物,藻酸盐,瓜尔胶,果胶,聚乙烯醇和纤维素以及其各自的衍生物组成的组。例如,在成膜组合物包含两种成膜剂A和B的情况中,成膜剂A可以是藻酸盐,成膜剂B可以是淀粉或者淀粉降解产物。
在该成膜组合物的一种实施方案中,该成膜剂A和B或者A和C或者B和C或者A,B和C是相同的。例如,在成膜组合物包含两种成膜剂A和B或者A和C或者B和C的情况中,两种成膜剂是淀粉或者淀粉降解产物或者其衍生物。在成膜组合物包含三种成膜剂A,B和C的情况中,全部三种成膜剂可以是淀粉或者淀粉降解产物或者其衍生物。
在该成膜组合物的一种实施方案中,该成膜剂A和/或 B是土豆淀粉或者其衍生物,优选羧化的土豆淀粉或者其衍生物,并且该溶剂是含水溶剂或者水。
在该成膜组合物的一种实施方案中,该成膜剂C是降解淀粉或者其衍生物,优选麦芽糊精或者其衍生物,和该溶剂是含水溶剂或者水。除了影响该组合物的粘度之外,降解淀粉或者麦芽糊精表现出改善成膜的优点。降解淀粉或者麦芽糊精的加入实现了膜甚至在强烈干燥之后也无裂纹。裂纹将促进氧气进入到阴燃锥芯中,因此是不利的。
在一种实施方案中,该成膜组合物进一步包含至少一种或多种助剂(Hilfsstoffe),其选自碳酸盐和氧化物,优选选自碳酸钙,氢氧化铝,氧化镁和碳酸镁。
在该成膜组合物的一种实施方案中,助剂的含量为至多15重量%,优选5-10重量%。
在该成膜组合物的一种实施方案中,固体总量,包括该成膜剂和可选的至少一种助剂,是15-45重量%,优选22-37重量%。
本发明的目标此外是通过一种卷烟纸来实现的,其包含一个或多个离散的区域,在所述区域中施加有本发明的成膜组合物,其中该离散区域的扩散率是0.08-0.5
cm/s,优选0.2-0.4 cm/s,更优选0.25-0.35 cm/s,其是在将所述纸加热到230℃的温度达30分钟之后测量的。
在该卷烟纸的一种实施方案中,该成膜组合物的施加量是2.5-6g/m2,优选3-4.5g/m2,更优选4g/m2。施加量的值(单位g/m2)基于该成膜组合物施加到其上的卷烟纸的面积。
在该卷烟纸的一种实施方案中,其中没有施加成膜组合物的区域的扩散率是0.1-3 cm/s,其在室温测量。
在该卷烟纸的一种实施方案中,其中没有施加成膜组合物的区域的空气渗透率是10-200 Coresta单位,优选40-100 Coresta单位(1
Coresta单位=1 cm3/(cm2
min kPa))。
在一种实施方案中,该卷烟纸进一步包含一种或多种燃烧盐(Brandsalze),其选自由柠檬酸盐,苹果酸盐,酒石酸盐,乙酸盐,硝酸盐,琥珀酸盐,富马酸盐,葡萄糖酸盐,乙醇酸盐,乳酸盐,草酸盐,水杨酸盐,α-羟基辛酸盐和磷酸盐的组,优选选自由柠檬酸钠和柠檬酸三钾组成的组,其中该含量特别优选至多4重量%。
本发明的目标进一步通过包含本发明卷烟纸的卷烟来实现。
在该卷烟的一种实施方案中,自熄性值大于75%,优选至少85%,和更优选至少95%,和在自由燃烧测试中所测得的值大于50%,优选至少70%,更优选至少80%。
本发明的目标进一步通过一种制造卷烟纸或者制造卷烟的方法来实现,所述的方法包含下面的步骤:
(a).提供卷烟纸,该卷烟纸在室温所测得的扩散率是0.1-3 cm/s,和/或空气渗透率是10-200 Coresta单位,优选40-100 Coresta单位;
(b).提供本发明的成膜组合物;
(c).将该成膜组合物依靠印刷方法,优选依靠凹版印刷或者柔性版印刷(Flexodruck)施加到卷烟纸。
措词“统计学上彼此明显不同的”被理解为含义如下:如果χ2–均匀度测试施用到这些分子量分布上,则两种或者更多种材料具有统计学上明显不同的分子量分布,这表明它们是不同的,具有95%的显著水平。χ2-均匀度测试是统计学上的标准方法,其使得能够验证两种或者更多种分布是否相同这一假定。它是一种非参数测试,因此不需要关于分布类型的前提条件。
如果材料在此是通过它的平均分子量来表述,具有或者不具有标准偏差,例如用“平均分子量600,000±90,000 g/Mol”来表述,则假定了一种名义的分子量分布。
本发明在于使用两种或者三种具有不同平均分子量的成膜物质的混合物,更精确地说,具有统计学上彼此明显不同的分子量分布。已知的是物质的分子量影响它的溶液的粘度,但是固含量和粘度之间的关系是复杂的,甚至在单种物质的情况中也是如此,并且在混合物情况下甚至更难以预测。现在已经令人惊讶地发现,通过混合高分子量淀粉和低分子量淀粉以及可能的中分子量淀粉,能够生产这样的溶液,其的成膜物质总含量和其的粘度能够通过选择各个淀粉的份额而彼此独立地调整。因此在离散区域中所形成的膜的特性可以有针对性地调整,而不需改变该成膜组合物的粘度,施加量或者成膜剂在印刷溶液中的总含量。因此确保了通过施加装置的没有瑕疵的加工性,无需改变其设定。例如,使用预定的压印滚筒,可以通过印刷溶液组成的变化,来印刷具有期望结果的宽谱卷烟纸。
如果期望降低卷烟纸印刷区域的扩散率,则根据本发明,有帮助的是增加高分子量成膜剂的份额和降低低分子量成膜剂的份额。因此如果期望从初始卷烟纸变成备选的纸,其中未印刷的区域在开始时具有比初始的纸更高的扩散率,则使用更高分子量的成膜物质。例如,如果该备选的卷烟纸具有更大的空气渗透率或者更大的填料成分含量,则这是这样的情况。此外,如果该备选的卷烟纸具有更大含量的燃烧盐,则这是这样的情况,因为它因此在热的作用下更快地分解。此外,如果该卷烟包含混合烟草(其阴燃得特别快和激烈),则更大份额的高分子量成膜物质也是有帮助的。当然,这种原则反过来也成立,即,提高扩散率应当使用较少的高分子量成膜物质和更多的低分子量成膜物质。
具体实施方式
图 1表示了淀粉A和B的热重曲线。
实施例
本发明所基于的原理通过淀粉和淀粉衍生物的水溶液的实施例来描述,但是也可以转用于其它成膜剂,包括在非水溶液中的成膜剂。
实施例 1 :印刷溶液组成和对扩散率以及SE和FB值的影响
通过印刷方法将不同的成膜组合物施加至卷烟纸。将下面的成膜物质用于印刷溶液:
淀粉A 平均分子量200,000 g/Mol
淀粉B 平均分子量600,000 g/Mol
淀粉MD 平均分子量100,000 g/Mol
淀粉A和B是羧化的土豆淀粉粉末,淀粉MD是酶降解的土豆淀粉粉末(麦芽糊精)。溶剂是水。该印刷溶液还包含碳酸钙,其通常加入来使得印刷带不太可见。
该成膜组合物是以带的形式施加的。该印刷带宽6mm,并且一个带子的中间到接下来的一个带子的中间的距离是27mm。该带是以与纸幅移动方向垂直的角度排列的。该印刷是借助于凹版印刷单元来实现的。这是优选的、技术上最常实现的变型方案,但是也可以使用任何其它期望的印刷形状。
使用具有如下特性的卷烟纸:
纸
A
:
面重
26 g/m2
纤维
亚麻浆
填料
碳酸钙,29%
空气渗透率
60CU(=cm3/(cm2 min kPa))
燃烧盐
1.0%,50:50的柠檬酸钠和柠檬酸三钾的混合物(基于整个纸质量的百分比)。
由这种卷烟纸生产的卷烟具有下面的特性:
长度
84mm
周长
24.6mm
总重
920mg
烟草重量 650mg
混合烟草 American Blend
将该纸用表1的三种不同的印刷溶液印刷。然后测量该印刷区域的扩散常数,并且扩散率值来自于这些值。其后,由这些纸来制造卷烟,并且测试该卷烟。
表
1
:
。
对于该印刷溶液来说,百分比值表示了各自材料的重量百分比含量(重量%),基于最终制得的印刷溶液。例如,试验1中的印刷溶液的组成如下:5重量%淀粉MD,22重量%的淀粉B和5重量%的碳酸钙(白垩)。淀粉的总含量因此是27重量%,总固体含量是32重量%,并且用水补足到100重量%。
粘度是使用DIN 4流杯来测量的。测量了规定体积的印刷溶液流过该标准流杯底部开孔所需的时间,单位:秒。最终的印刷溶液的粘度是在70℃测量的。
施加量是干燥后,所述纸上的带子中的每个印刷单位面积的额外重量,单位g/m2。所述测量通过称重进行。
扩散率描述了对于由于印刷带的区域中浓度差导致的气体交换的阻力。它与扩散常数密切相关。扩散常数D具有单位m2/s,并且描述了浓度梯度grad(c)引起的流速v,其是通过梯度grad(c)=(c1–c2)/d来近似给出的,其中d是纸的厚度,c1和c2是纸的两个相对置面上的浓度。使用下面的关系式:
但是,对于工业应用来说,特别令人感兴趣的是在给定的浓度差时,穿过纸的流速是多少。希望通过表征所述纸的值来给出。因此根据 D* =
D/d,将扩散常数D和纸的厚度d组合来给出值D*,其称作扩散率(Diffusivity)。它具有单位m/s或者cm/s,并因此能够依靠下面的公式来计算穿过所述带的流速:
不同的纸因此可以基于D*来比较,无需另外的考虑它们的厚度。扩散率,如表1所示,因此对应于扩散常数除以纸的厚度。它是根据一种非标准方法,使用SODIM公司的“CO2扩散率计”来测量的。扩散率因此描述了氧气可以穿过卷烟纸到达阴燃锥芯的容易度(高值)或者难度(低值)。如果该值已经足够低,则该卷烟自熄。但是,在阴燃过程中,该卷烟纸在阴燃锥芯的区域中已经是高热负荷的。因此已经表明如果预先加热所述的纸,则能够相当大地进一步提高这种测量值的有效性。所述纸因此在干燥炉中,例如在Binder公司的干燥炉ED53中在230℃加热30分钟。所述纸和甚至印刷带中的变化是不可逆的,这就是为什么所述纸可以初始冷却来确定所述带区中的扩散率。
SE值表征了根据ASTM E2187-04的标准化点火强度测试的结果。在这种测试中,将阴燃卷烟置于由10层的滤纸Whatman #2形成的基底上,然后检查该卷烟是否自熄。百分比值表示了40个抽检样品中多少卷烟是自熄的。
FB值表征了一种非标准化测试的结果,在其中将阴燃卷烟以如下方式以水平位置固定到支架上,使得空气能够全方位到达该卷烟。该卷烟因此不位于基底上。这个测试模拟了卷烟在烟灰缸中的阴燃。百分比值表示了40个抽检样品中多少卷烟没有自熄。
从表1中可见,在试验1中,在其中印刷溶液主要由高分子量淀粉B组成,达到了0.205
cm/s的扩散率。由相应的卷烟纸制成的卷烟的SE值是100%和FB值仅仅是60%。这意味着在这个实施例中,该卷烟也将经常在烟灰缸中自熄。
在试验2中,使用中分子量淀粉A代替高分子量淀粉B。因此,扩散率从0.205 cm/s提高到0.405cm/s。因此,较少的卷烟自熄,并且SE值仅仅57%,而没有卷烟在自由燃烧测试中自熄,并且FB值因此是100%。这样的卷烟也很少自熄,足以满足法律规定。
在试验3中,使用淀粉A和淀粉B的混合物,并且能够实现0.312 cm/s的扩散率。这个值位于试验1(0.205 cm/s)和试验2(0.405
cm/s)所获得的值之间。SE值的结果是95%,其是令人满意的,对于90%的FB值来说同样如此。
在这个实施例中,提供了大约5.5g/m2的施加量,但是用低到大约2.5g/m2的明显更小的施加量也能实现好的结果。
这个实施例表明能够实现所期望的D*,SE和FB的试验结果,而不明显地改变该印刷溶液的固含量,它的粘度或者施加量。所以,施加装置例如凹版印刷机可以用于施加这些不同组成的印刷溶液,而不对该施加装置进行任何的调整,例如压印滚筒的蚀刻深度,纸幅速度或者干燥设备的功率。这显著提高了施加方法的效率和稳定性。
实施例 2 :卷烟纸的影响
成膜物质、印刷溶液的组分、带的几何形状和所制得卷烟的特性如同实施例1。
但是,使用具有下面特性的卷烟纸:
纸
B
:
面重
24 g/m2
纤维
木浆
填料
碳酸钙,29%
空气渗透率
75 CU(=cm3/(cm2 min kPa))
燃烧盐
1.0%的柠檬酸三钾(基于整个纸质量的百分比)
纸B因此在全部的基本特性方面不同于纸A。
表
2
:
。
在试验5中,将试验4的中分子量淀粉A用低分子量淀粉MD代替。扩散率因此从0.250cm/s提高到0.280cm/s。该试验结果表明能够实现令人满意至最佳的SE和FB值的结果。
这个实施例表明能够实现将D*、SE和FB的试验结果适配于不同的纸特性,而不明显改变印刷溶液的固含量、它的粘度或者施加量。
对于纸制造商来说期望的是,基于纸的特性,并且不进行实际的测试,就知道预期的何种SE和FB结果。这正是通过纸的扩散率D*来实现的,因为由这一参数可以预测SE和FB值。因此,D*是这样的值,其表征了纸,或者更精确的说,表征了印刷区域。
实施例 3 :卷烟纸的空气渗透率的影响
成膜物质、印刷溶液的组分和带的几何形状如同实施例1。
但是,使用具有下面特性的卷烟纸:
纸
C
面重
26 g/m2
纤维
亚麻浆
填料
碳酸钙,29%
空气渗透率
60CU(=cm3/(cm2 min kPa))
燃烧盐
1.4%的柠檬酸三钾(基于整个纸质量的百分比)
纸
D
面重
26 g/m2
纤维
亚麻浆
填料
碳酸钙,29%
空气渗透率
80CU(=cm3/(cm2 min kPa))
燃烧盐 1.4%的柠檬酸三钾(基于整个纸质量的百分比)
纸
E
面重
28 g/m2
纤维
木浆
填料
碳酸钙,25%
空气渗透率
10CU(=cm3/(cm2 min kPa))
燃烧盐
1.0%的柠檬酸三钾(基于整个纸质量的百分比)
纸
F
面重
25 g/m2
纤维
木浆
填料
碳酸钙,32%
空气渗透率
200CU(=cm3/(cm2 min kPa))
燃烧盐
1.4%的柠檬酸三钾(基于整个纸质量的百分比)。
表
3
:
。
该表格表明当使用纸D(80CU,试验7)代替纸C(60CU,试验6)时,使用相同的印刷溶液时,扩散率从0.210cm/s增加到0.232
cm/s。如果中分子量淀粉A的份额比低分子量淀粉MD高(试验8),能够实现与试验6近乎相同的扩散率。
如试验9和10所示,使用特别低的(10CU)或者特别高的(200CU)初始渗透率的卷烟纸时,也能够实现令人满意的扩散率值。
实施例 4 :卷烟纸的填料含量的影响
成膜物质、印刷溶液的组分和带的几何形状如同实施例1。
但是,使用具有下面特性的卷烟纸:
纸
G
面重
26 g/m2
纤维
亚麻浆
填料
碳酸钙,23%
空气渗透率
100CU(=cm3/(cm2 min kPa))
燃烧盐
2.0%的柠檬酸三钾(基于整个纸质量的百分比)
纸
H
面重
26 g/m2
纤维
亚麻浆
填料
碳酸钙,32%
空气渗透率
100CU(=cm3/(cm2 min kPa))
燃烧盐
2.0%的柠檬酸三钾(基于整个纸质量的百分比)。
表
4
:
。
当从填料含量23%的纸G(试验11)改变到填料含量32%的纸H(试验12)时,必需的是将低分子量淀粉MD相当大地向有利于高分子量淀粉B推动来保持0.250cm/s的扩散率。这是基于这样的事实,即,具有较高填料含量的纸H在未印刷区域中也具有较高的初始扩散率。
实施例 5 :卷烟纸的燃烧盐的影响
成膜物质、印刷溶液的组分、带的几何形状和所制造的卷烟的特性如同实施例1。使用纸A(试验13)和纸C(试验14和15),其的区别仅仅在于它们的燃烧盐含量(分别是1.0%和1.4%的柠檬酸盐)。
表
5
:
。
该表格表明当使用相同的印刷溶液从纸A改变纸C时,扩散率从0.354 cm/s(试验13)提高到0.435 cm/s(试验14)。同时,SE值从87.5%降低到62.5%,并因此低于75%的可接受的值。其的原因是燃烧盐加速了纸的热降解,因此在加热纸之后提高了扩散率。
通过将高分子量淀粉B的含量从17%提高到20%,并且将中分子量淀粉A的份额从5%降低到2%,则在试验15中最终能够实现0.365 cm/s的扩散率,这产生了77.5%的可接受的SE值。
更高含量的燃烧盐因此必须通过降低扩散率来补偿,其通过增加高分子量淀粉的含量是可能的。
同样在这个实施例中,仅仅改变印刷溶液中的淀粉的份额,而粘度,固含量和施加量保持实质上不变。
实施例 6 :成膜组合物的生产
为了生产该成膜组合物,可以使用双壁的槽,例如来自ENCO Energie
Componenten GmbH,其可以用蒸气加热。该槽应当装备有搅拌器,例如由分散盘和两个桨式搅拌器组成。
首先,将规定量的水填入到所述槽中,并且在搅拌下将相应量的碳酸钙(例如5或者11重量%)加入到该组合物中。将该碳酸钙分散大约5分钟。然后将该悬浮液加热到50℃,并且加入相应量的淀粉混合物。然后将最终组合物的温度在90℃保持大约20分钟;然后将该组合物备用。
作为碳酸钙的替代,还可以使用氢氧化铝,并且用于相同的目的,即,提高所述带的光学特性,特别是提高不透明度。
实施例 7 :成膜组合物的调整
取决于纸的特性,用于生产印刷溶液来获得大约0.3 cm/s的扩散率的初始值推荐表6中给出的这些。这些值然后必须调整到纸的填料含量和燃烧盐含量以及印刷溶液中碳酸钙的含量。该表中的值应用于纸中25%的填料含量和1%的柠檬酸三钾和印刷溶液中的5%碳酸钙。
表
6
:
。
实施例 8 :热重曲线
图1表示了两种淀粉 A和B的热重曲线(TGA曲线)。将该样品在氮气氛中,以5℃/min的加热速率加热到高至500℃,并且重量损失(%)是通过同时称重样品来测量的。
从图1中可以看出,与低分子量淀粉A相比,高分子量淀粉B降解得稍慢些,即在较高温度下。所以淀粉B能够更长时间地在卷烟纸上耐热分解,由此在卷烟纸上形成的膜能够完好保持更长时间。所以与使用淀粉A相比,使用淀粉B时纸印刷区域的扩散率更低。因此,如果期望降低扩散率时,淀粉B的份额应当选择得更高。
Claims (28)
1.用于施加至卷烟纸的成膜组合物,其包含溶剂和两种或者三种成膜剂,该成膜剂选自由成膜剂A、B和C组成的组,并且它们的分子量分布在统计学上是彼此明显不同的,其中对该组合物中每种成膜剂的含量进行适宜地选择:以使得该组合物中所述成膜剂的总含量是15-30重量%,且该组合物的粘度是13-22 s,该粘度是使用DIN 4流杯在70℃测量的,其中所述两种或者三种成膜剂的每种彼此独立地选自由淀粉,淀粉衍生物,淀粉降解产物或淀粉降解产物衍生物组成的组,和其中对该组合物中每种成膜剂的含量进行适宜地选择,以使得在该卷烟纸的其中施加有该组合物的一个或多个离散区域中,扩散率是0.08-0.5 cm/s,该扩散率是在所述纸加热到230℃达30分钟之后测量的。
2.根据权利要求1的成膜组合物,其包含两种成膜剂A和B或者A和C或者B和C。
3.根据权利要求1的成膜组合物,其包含三种成膜剂A和B和C。
4.根据前述权利要求中任一项的成膜组合物,其中该成膜剂A的平均分子量是200,000±50,000 g/Mol,该成膜剂B的平均分子量是600,000±150,000 g/Mol,和该成膜剂C的平均分子量是100,000±25,000 g/Mol。
5.根据权利要求1~3中任一项的成膜组合物,其中成膜剂A的含量为至多25重量%,成膜剂B的含量为至多25重量%,和成膜剂C的含量为至多20重量%。
6.根据权利要求1的成膜组合物,其中该成膜剂A和/或 B是土豆淀粉或者其衍生物,和该溶剂是含水溶剂或者水。
7.根据权利要求6的成膜组合物,其中该成膜剂C是降解的淀粉或者其衍生物,和该溶剂是含水溶剂或者水。
8.根据权利要求1~3中任一项的成膜组合物,其进一步包含选自由碳酸盐和氧化物组成的组的至少一种或多种助剂。
9.根据权利要求8的成膜组合物,其进一步包含选自由碳酸钙,氢氧化铝,氧化镁和碳酸镁组成的组的至少一种或多种助剂。
10.根据权利要求8的成膜组合物,其中该助剂的含量为至多15重量%。
11.根据权利要求1~3中任一项的成膜组合物,其中总固体含量,包括该成膜剂和任选的至少一种助剂,是15-45重量%。
12.卷烟纸,其包含一个或多个离散区域,在其中施加有成膜组合物,所述成膜组合物包含溶剂和两种或者三种成膜剂,该成膜剂选自由成膜剂A、B和C组成的组,并且它们的分子量分布在统计学上是彼此明显不同的,其中对该组合物中每种成膜剂的含量进行适宜地选择:以使得该组合物中所述成膜剂的总含量是15-30重量%,且该组合物的粘度是13-22 s,该粘度是使用DIN 4流杯在70℃测量的,其中所述两种或者三种成膜剂的每种彼此独立地选自由淀粉,淀粉衍生物,淀粉降解产物或淀粉降解产物衍生物组成的组,和其中该离散区域的扩散率是0.08-0.5 cm/s,该扩散率是将所述纸加热到230℃达30分钟之后测量的。
13.根据权利要求12的卷烟纸,其中该成膜组合物的施加量是2.5-6g/m2。
14.根据权利要求12或13的卷烟纸,其中未施加权利要求1-11中任一项的成膜组合物的区域的扩散率是0.1-3 cm/s,该扩散率是在室温测量的。
15.根据权利要求12-13中任一项的卷烟纸,其中未施加权利要求1-11中任一项的成膜组合物的区域的空气渗透率是10-200 Coresta单位。
16.根据权利要求12-13中任一项的卷烟纸,其进一步包含选自由下面组成的组的一种或多种燃烧盐:柠檬酸盐,苹果酸盐,酒石酸盐,乙酸盐,硝酸盐,琥珀酸盐,富马酸盐,葡萄糖酸盐,乙醇酸盐,乳酸盐,草酸盐,水杨酸盐,α-羟基辛酸盐和磷酸盐。
17.卷烟,其包含根据权利要求12-16中任一项的卷烟纸。
18.根据权利要求17的卷烟,其中自熄性值大于75%,并且在自由燃烧测试中所测得的值大于60%。
19.制造根据权利要求12-16中任一项的卷烟纸的方法,或者制造根据权利要求17或者18的卷烟的方法,其包含下面的步骤:
(a).提供卷烟纸,该卷烟纸在室温所测得的扩散率是0.1-3 cm/s,和/或空气渗透率是10-200 Coresta单位;
(b).提供根据成膜组合物,所述成膜组合物包含溶剂和两种或者三种成膜剂,该成膜剂选自由成膜剂A、B和C组成的组,并且它们的分子量分布在统计学上是彼此明显不同的,其中所述两种或者三种成膜剂的每种彼此独立地选自由淀粉,淀粉衍生物,淀粉降解产物或淀粉降解产物衍生物组成的组,
其中该组合物中所述成膜剂的总含量是15-30重量%,
该组合物的粘度是13-22 s,该粘度是使用DIN 4流杯在70℃测量的,和
其中对该组合物中每种成膜剂的含量的比根据所述卷烟纸的空气渗透率进行适宜地选择:以使得
-以使得在该卷烟纸的其中施加有该组合物的一个或多个离散区域中,扩散率是0.08-0.5 cm/s,该扩散率是在所述纸加热到230℃达30分钟之后测量的,
(c).将该成膜组合物依靠印刷方法施加到该卷烟纸上。
20.根据权利要求19的方法,其中所述的印刷方法是凹版印刷或者柔性版印刷。
21.根据权利要求1的成膜组合物,其中该组合物中所述成膜剂的总含量是22-27重量%。
22.根据权利要求1的成膜组合物,其中该组合物的粘度是17.5-19.5 s,该粘度是使用DIN 4流杯在70℃测量的。
23. 根据权利要求1的成膜组合物,其中对该组合物中每种成膜剂的含量进行适宜地选择,以使得在该卷烟纸的其中施加有该组合物的一个或多个离散区域中,扩散率是0.2-0.4 cm/s。
24. 根据权利要求1的成膜组合物,其中对该组合物中每种成膜剂的含量进行适宜地选择,以使得在该卷烟纸的其中施加有该组合物的一个或多个离散区域中,扩散率是0.25-0.35 cm/s。
25.根据权利要求12的卷烟纸,其中该组合物中所述成膜剂的总含量是22-27重量%。
26.根据权利要求12的卷烟纸,其中该组合物的粘度是17.5-19.5 s,该粘度是使用DIN 4流杯在70℃测量的。
27.根据权利要求12的卷烟纸,其中对该组合物中每种成膜剂的含量进行适宜地选择,以使得在该卷烟纸的其中施加有该组合物的一个或多个离散区域中,扩散率是0.2-0.4 cm/s。
28.根据权利要求12的卷烟纸,其中对该组合物中每种成膜剂的含量进行适宜地选择,以使得在该卷烟纸的其中施加有该组合物的一个或多个离散区域中,扩散率是0.25-0.35
cm/s。
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