CN102821625B - 具有耐热片材的发烟制品 - Google Patents

Abstract

发烟制品包括片材（10），所述片材（10）包括由纤维素纤维和至少50重量％的具有在0.1微米‑50微米范围内的粒度的无机填料材料形成的纤维层（12），其中所述片材具有至少900N/m的拉伸强度。所述纤维层（12）优选还包含粘合剂材料，优选有机粘合剂材料，诸如纤维素粘合剂材料。涂层（16）可提供在所述纤维层（12）的至少一侧上。

Description

具有耐热片材的发烟制品

本发明涉及具有耐热片材的发烟制品。具体地讲，所述耐热片材可作为非燃烧型发烟制品的外包裹料或作为任何类型的发烟制品的接装纸提供。

在本领域中已经提出了其中烟草被加热而不是燃烧的许多发烟制品。这类加热型发烟制品的目的在于减少由在常规香烟中的烟草的燃烧和热降解生成的已知有害烟气成分。在加热型发烟制品中，气溶胶通过加热产生香味的基材如烟草而产生。已知的加热型发烟制品包括例如电热发烟制品和其中气溶胶通过从可燃燃料元件或热源传热到物理上分离的气溶胶形成材料产生的发烟制品。该气溶胶形成材料可位于燃料元件内或周围或燃料元件下游。在吸烟期间，挥发性化合物因自燃料元件传递的热而从气溶胶形成材料中释放并夹带在经发烟制品吸出的空气中。随着所释放的化合物冷却，它们凝结以形成被消费者吸入的气溶胶。

例如，US-A-4,714,082公开了包括高密度可燃燃料元件、实体分离的气溶胶产生设备和导热构件的发烟制品。该导热构件围绕其周边表面的至少一部分接触燃料元件和气溶胶产生设备且将热从燃烧的燃料元件传导到气溶胶产生设备。导热构件优选自燃料元件的点着端凹进。

US-A-5,303,720公开了包括燃料元件、实体分离的气溶胶产生设备和限定燃料元件的至少一部分的隔离构件。该隔离构件由无机纤维材料与基于纤化纤维素的纤维纸浆的混合物形成。

US-A-6,095,152公开了包括可燃燃料源和气溶胶产生器的发烟制品，可燃燃料源和气溶胶产生器都沿发烟材料条的长度延伸。该发烟材料条包裹在不燃包裹料中。

一种特定种类的加热型发烟制品为基于蒸馏的发烟制品。例如，WO-A-2009/022232公开了基于蒸馏的发烟制品，其包括可燃热源、在该可燃热源下游的气溶胶产生基材和围绕该可燃热源的后部和该气溶胶产生基材的邻近前部且与它们接触的导热元件。

在大多数已知的加热型发烟制品中，气溶胶产生基材由外包裹料限定。在包括可燃热源的那些加热型发烟制品中，外包裹料也可延伸以使得其限定热源的至少一部分。通常，外包裹料由在常规可燃香烟中用以限定烟草和滤嘴的类型的常规香烟纸形成。

在使用加热型发烟制品期间，热源可达到高温。例如，热源可达到约500℃的平均温度，且在某些情况下，热源的温度可在加热周期期间经一段时间达到高达800℃。

将需要提供包含改善的片材的发烟制品。具体地讲，将需要提供具有由对在发烟制品使用期间由例如电热源的可燃或不可燃热源产生的热具有耐力的改善的片材形成的外包裹料的加热型发烟制品。另外，将需要提供包含在经受来自在加热型发烟制品中使用的热源的热时保留实体完整性且显示最低程度的脱色的片材的发烟制品。将特别需要这种材料可具有适合使用现有装置和方法施用到加热型发烟制品的性质。

还将需要提供具有由具有上述性质的片材形成的接装纸的加热型或可燃发烟制品。

根据本发明，提供包括耐热片材的发烟制品，所述片材包含由纤维素纤维和至少50重量％的具有在0.1微米-50微米范围内的粒度的无机填料材料形成的纤维层，其中所述片材具有至少900N/m的拉伸强度。优选根据本发明的片材包含由纤维素纤维和至少60重量％的无机填料材料形成的纤维层。优选根据本发明的片材具有至少1300N/m的拉伸强度。

片材的“拉伸强度”为拉伸材料直至其断裂所需要的力的量度。更具体地讲，拉伸强度为每单位宽度的片材在断裂之前经受住的最大拉力且在片材的机器方向上测量。其以牛顿/米材料（N/m）的单位表示。测量片材的拉伸强度的试验为众所周知的。合适的试验描述在题为“纸和板-拉伸性质的测定-第二部分：等速伸长法”的国际标准ISO1924/2中。

该试验利用拉伸试验装置，其设计用来在适当的等速伸长下使给定尺寸的试件拉长且测量拉伸力且如果需要的话，则测量所产生的伸长率。各片材试件以两个夹具固持，其间距以额定速率调节。例如，对于180mm的试验长度，该速率为20mm/min。拉伸力测量为伸长率的函数且该试验继续进行直至试件破裂。测量最大拉伸力以及断裂伸长率。材料的拉伸强度可由以下方程计算，其中S为拉伸强度，N/m； 为平均拉伸力，牛顿；且w为试件的宽度，米：

$S=\frac{\stackrel{\‾}{F}}{w}.$

对于在本发明的发烟制品中使用的耐热片材，重要的是该拉伸强度使得片材可以卷绕到常规纸轴上且可经受住在用于形成发烟制品的自动装配过程期间其将经受的应力和应变。例如，重要的是该材料具有足够的可轧制性，以使得其可经受住其中片材将穿过一系列滚筒的过程。具有小于900N/m的拉伸强度的片材太脆而不能用于用以生成发烟制品的常规制造方法中，且因此不适合用作在发烟制品上的外包裹料或接装纸。

优选所述片材的拉伸强度为至多8000N/m。更优选所述片材的拉伸强度小于6000N/m。这帮助保证片材可在制造期间有效地围绕发烟制品辊轧。例如，所述片材的拉伸强度优选在900N/m至8000N/m之间，更优选在1300N/m至6000N/m之间。

在本发明的发烟制品中使用的耐热片材含有比常规纸材料显著更高重量百分数的无机填料或颜料。这使得材料比常规香烟纸更耐热，使得其可经受住在发烟制品的使用期间纸可经受的高温，而实体完整性没有显著损失。已经显示，与常规香烟纸相比，在根据本发明的发烟制品中使用的片材在加热时展示出降低的开裂和烧焦水平，且另外显示较低程度的脱色。另外，所述无机填料材料有利地在加热时不释放任何不想要的产物或副产物且对在发烟制品中的传热或对传送到使用者的挥发性化合物的香味具有可以忽略的影响。

重要地，在本发明的发烟制品中使用的片材还提供可以良好分辨率容易地在其上印刷且可胶粘到本身或发烟制品的其他组件上的表面。这些性质在提供适合用作发烟制品的外包裹料或接装纸的片材方面是必要的。

在根据本发明的发烟制品中使用的耐热片材基于与纸张材料类型相似但具有比常规纸张材料高的无机填料含量的材料的纤维层。用于本发明的发烟制品的片材中的纤维层由至高50％的源于木材、植物或某些草的合适的纤维素纸浆形成。优选所述纤维层由至高40％的这类合适的纸浆材料形成。通常有利的是使在纤维素纸浆中的纤维的平均纤维长度最大化以优化所使用的纸浆的精制或打浆程度。

无机填料材料构成纤维层的至少50重量％，更优选为至少60重量％，更优选至少70重量％且最优选至少80重量％。所述无机填料材料为包含基本球形的粒子的非纤维微粒材料。所述无机填料材料可包含单一化合物或化合物的混合物。用于形成无机填料材料的合适填料化合物包括但不限于：碳酸钙（CaCO₃）、硫酸钙（CaSO₄）、无机相变材料例如没有晶体结合水的三氢氧化铝（Al(OH)₃.3H₂O）、氧化铝(III)（Al₂O₃）及其混合物。所述无机填料材料具有在约0.1微米-约50微米范围内、优选在约0.1微米-约30微米范围内、更优选在约0.3微米-约3微米范围内的粒度。

已经发现，虽然无机填料材料的浓度增加到大于60重量％引起片材的耐热性的所需要的改善，但在某些情况下其会降低片材的拉伸强度。因此，在大多数情况下，优选包含至多85-90重量％的无机填料，以使本发明的片材的耐热性和拉伸强度性质最优化。

优选所述纤维层还包含合适的粘合剂材料以改善该层的组分的粘合。有利地，合适的粘合剂不会由于在暴露于热时的分解而释放刺鼻的气味或毒性物。优选所述粘合剂材料为有机粘合剂且可包含单一有机粘合剂化合物或有机粘合剂化合物的混合物。在片材中有机粘合剂材料的存在提供给材料有利的粘弹性和改善的可加工性。

合适的有机粘合剂化合物包括但不限于：阴离子淀粉、阳离子淀粉、瓜耳胶、黄原胶、酪蛋白、聚乙烯醇及其混合物。优选所述粘合剂材料包括天然存在的有机粘合剂，更优选纤维素粘合剂。在一个特别优选的实施方案中，所述粘合剂材料包括阴离子淀粉与瓜耳胶的混合物。

粘合剂材料的量可根据在本发明的发烟制品中使用的片材的所要性质来选择。优选所述粘合剂材料构成纤维层的约0.1重量％-约10重量％，更优选约0.5重量％-约5重量％。如果需要，则所述纤维层还可包含小百分数量的额外组分。例如，可有利地并入诸如絮凝剂、凝结剂或其他加工助剂的某些成分以改善用于形成纤维片材的原料的加工。合适絮凝剂的一个实例为聚丙烯酰胺，其优选以小于0.5重量％且更优选小于0.1重量％的水平并入。

所述纤维层优选具有70-130g/m²（gsm）的重量，优选80g/m²（gsm）的重量。

优选在根据本发明的发烟制品中使用的片材还包括在所述纤维层的至少一侧上的涂层。更具体地讲，所述片材可包括内涂层、外涂层或内涂层和外涂层两者。所述涂层可部分地或完全覆盖纤维层。术语“内涂层”用以指当片材卷绕发烟制品时在片材的内表面上的涂层。所述内涂层因此通常将与由片材限定的发烟制品的组分接触。

相反地，术语“外涂层”用以指当片材卷绕发烟制品时提供片材的外表面的涂层。因此，更加重要的是外涂层的外观尽可能少地受加热影响。

优选所述涂层各自包含无机填料材料和粘合剂材料。优选所述无机填料材料构成所述涂层的至少60重量％，更优选至少70重量％。所述无机填料材料可包含单一无机填料化合物或化合物的混合物。用于形成无机填料材料的合适化合物包括但不限于：碳酸钙（CaCO₃）、三氢氧化铝（Al(OH)₃.3H₂O）、氧化铝(III)（Al₂O₃）、二氧化钛（TiO₂）和粘土。或者，所述内涂层包含少许无机填料材料或不含无机填料材料，而是基本上由粘合剂构成。例如，所述内涂层可基本上由不透性聚合物如聚乙烯醇（PVOH）构成以免沾污。

合适且优选的粘合剂为以上鉴别的那些粘合剂。这些粘合剂为有机粘合剂，其可包含单一天然粘合剂化合物或天然粘合剂化合物的混合物。合适的有机粘合剂化合物包括但不限于：阴离子淀粉、阳离子淀粉、阴离子淀粉、瓜耳胶、黄原胶、酪蛋白、聚乙烯醇及其混合物。

在提供内涂层和外涂层两者的情况下，所述涂层可具有彼此相同或不同的组成、重量和厚度。

有利地，已经发现内涂层的提供使得片材的剩余部分与由热源产生的热隔离。这改善了片材对在包括片材作为外包裹料或接装纸的根据本发明的发烟制品的使用期间经受的热的耐力。已经发现外涂层的提供减少了在加热时外部片材的脱色及其他可见变化。

优选，在提供单一涂层的情况下，涂层的重量为5-75g/m²（gsm），且在提供内涂层和外涂层两者的情况下，各涂层的重量为至少10g/m²（gsm），最优选为至少20g/m²（gsm）。优选各涂层的厚度为10微米-50微米，更优选为20-30微米。

内涂层或外涂层或者内涂层和外涂层两者可由多个层形成，所述多层包括例如一个或多个预涂层和在所述一个或多个预涂层上面的顶涂层。如上所述，所述顶涂层优选包含无机填料材料和粘合剂材料的混合物。可加入一个或多个顶涂层以提供给外涂层、内涂层或两者以所要的性质。例如，可提供诸如聚乙烯醇（PVOH）的不透性聚合物的层以免氧气进入纤维片材并降低片材在加热时燃烧的可能性。

为了提供涂层，或作为供选，可将纤维层用淀粉溶液喷雾且这有利地增加所得片材的拉伸强度。在提供一个或多个涂层的情况下，在施用所述涂层之前将淀粉喷雾到纤维层上。

优选耐热片材的总厚度为50微米-500微米，更优选为70微米-200微米，更优选为100微米-200微米。优选片材的重量为70-200g/m²（gsm），更优选为100-200gsm，更优选为120-160gsm。优选片材的颜色为白色且在加热时仍然为白色。这可通过适当选择在涂层中的白色无机填料材料或粘合剂材料来实现。

在根据本发明的发烟制品中使用的耐热片材通过首先混合纤维纤维素材料、无机填料材料和粘合剂及添加材料（如果存在的话）且使用常规造纸技术使混合物形成片材来形成。任选所得片材可用淀粉喷雾且随后内涂层和外涂层（在存在的情况下）使用诸如喷雾、浸泡或幕涂的任何合适的沉积技术沉积在纤维片材上。将所述涂层在大气条件下干燥，而对诸如热解或烧结的另外加工步骤没有任何需求。

上述片材发现了作为包括热源和气溶胶产生基材的根据本发明的加热型发烟制品的外包裹料的特定应用，因为所述包裹料足够耐热而能经受住在使用期间由这类发烟制品的热源产生的热。具体地讲，由所述片材形成的外包裹料可有利地并入具有与热源和气溶胶产生基材接触的导热元件的在WO-A-2009/022232中描述的构造的基于蒸馏的发烟制品中，在使用期间，该导热元件从热源传递热到基材。

本发明的一个优选的实施方案提供加热型发烟制品，其包括可燃热源；在所述可燃热源下游的气溶胶产生基材；和限定所述热源和所述气溶胶产生基材的至少一部分的外包裹料，其中所述外包裹料由上述耐热片材形成。

在本领域中众所周知包括可燃热源的多种加热型发烟制品且技术人员将显而易见如何将上述外包裹料并入这类发烟制品中。可并入耐热片材的外包裹料的特别合适的加热型发烟制品为在WO-A-2009/022232中描述的基于蒸馏的加热型发烟制品。

适用于根据本发明的加热型发烟制品的可燃热源和生产这类热源的方法在本领域中众所周知且例如描述在US-A-5,040,552、US-A-5,060,676、US-A-5,146,934、US-A-5,188,130、US-A-5,240,014、US-A-5,246,018、US-A-5,247,949、US-A-5,443,560、US-A-5,468,266或US-A-5,595,577中。

本发明的其他优选的实施方案提供包括电热元件和气溶胶形成基材的电热气溶胶产生系统，尤其是使用连续加热系统的电热发烟系统。例如，在欧洲专利申请09252687.0号中和在欧洲专利申请09252501.3号中公开了这类气溶胶产生系统。上述耐热片材可用作气溶胶形成基材和本发明的任选其他合适组件的外包裹料或用作用于固体气溶胶形成基材的热稳定的载体，例如管状载体。

上述耐热片材也发现了作为根据本发明的加热型发烟制品或可燃发烟制品的接装纸的特定应用。术语“接装纸”为众所周知的术语，其通常用以指覆盖滤嘴且尤其在常规可燃发烟制品中连接滤嘴与烟草材料条的纸张。在加热型发烟制品的情况下，接装纸连接发烟制品的烟嘴与邻接上游组件。有利地，使用耐热片材降低发烟制品的着火倾向，尤其是在抽吸之后抛掉的发烟制品的部分的着火倾向。

将参考附图仅通过实例进一步描述本发明，其中：

图1显示适合用于根据本发明的发烟制品中的耐热片材的示意性横截面；且

图2显示包括由图1的片材形成的外包裹料的根据本发明的加热型发烟制品的示意性纵截面。

在图1中显示的片材10包括纤维基底层12、内涂层14和外涂层16。所述纤维基底层由在下表1中所示的材料形成。

化合物	功能	占初始浆料的％w/w
			Al(OH)3.3H2O	无机填料	60
阴离子淀粉	粘合剂	0.4
			瓜耳胶	粘合剂	0.3
纤维素纸浆	纤维基底材料	39.3
			聚丙烯酰胺	絮凝剂；加工助剂	0.03

表1

内涂层14和外涂层16各自由下表2中所示的材料形成。

化合物	功能	占干燥的涂层的％w/w
			CaCO3	无机填料	70
聚乙烯醇	粘合剂	30

表2

各涂层的厚度为20微米且各层的重量为20g/m²（gsm）。外包裹料的总厚度为140微米且总重量为140g/m²（gsm）。

在图2中显示的根据本发明的香烟样发烟制品20包括邻接且同轴对准的可燃热源22、气溶胶产生基材24、长条形膨胀室26和烟嘴28。所有组件都包裹在由在图1中显示的片材10形成的外包裹料30中。

可燃热源22为基于热解多孔碳的热源。可燃热源22为圆柱形且包括纵向延伸穿过可燃热源22的中心气流通道32。在中心气流通道22的内表面上提供基本不透气的氧化铁耐热涂层34。

气溶胶产生基材24就位于可燃热源22的下游且包括包含甘油作为气溶胶形成者且由滤嘴柱塞包裹料38限定的均质化烟草材料36的圆柱形柱塞。均质化烟草材料36由挤出烟草材料的纵向对准的长丝组成。

由一管铝箔组成的导热元件40围绕可燃热源22的后部22b和邻接的气溶胶产生基材24的前部24a且与它们接触。如在图2中所示，气溶胶产生基材24的后部未被导热元件40围绕。

长条形膨胀室26位于气溶胶产生基材24的下游且包括圆柱形末端开口的纸板管42。发烟制品20的烟嘴28位于膨胀室26的下游且包括由滤嘴柱塞包裹料46限定的过滤效率极低的乙酸纤维素纤维束圆柱形柱塞44。烟嘴28可由接装纸（未示出）限定。

具有类似构造的发烟制品描述在WO-A-2009/022232中，其还描述了发烟制品的组件如何生成和组装。

所述片材可使用已知机器和方法施用到发烟制品。

应了解，虽然在上述发烟制品中，除了热源和气溶胶产生基材以外，还提供了许多组件，但片材也将适合包括热源和气溶胶产生基材的任何类型的加热型发烟制品。

Claims (17)

1.发烟制品，其包括耐热片材，所述耐热片材包括由纤维素纤维和至少50重量％的具有在0.1微米-50微米范围内的粒度的无机填料材料形成的纤维层，其中所述片材具有在1300N/m至6000N/m之间的拉伸强度且所述片材的厚度在70和200微米之间，且其中所述纤维层还包含粘合剂材料，所述粘合剂材料构成所述纤维层的0.5重量％－5重量％。

2.如权利要求1所述的发烟制品，其中所述耐热片材的纤维层还包含有机粘合剂材料。

3.如权利要求1所述的发烟制品，其中所述耐热片材的纤维层还包含天然有机粘合剂材料。

4.如权利要求1所述的发烟制品，其中所述耐热片材的纤维层还包含纤维素粘合剂材料。

5.如权利要求1-4中任一项所述的发烟制品，其中在所述耐热片材的纤维层中的无机填料材料包括选自CaCO₃、CaSO₄、Al(OH)₃·3H₂O及Al₂O₃的一种或多种化合物。

6.如权利要求1-4中任一项所述的发烟制品，其中所述耐热片材的纤维层具有在70g/m²至130g/m²之间的重量。

7.如权利要求1-4中任一项所述的发烟制品，其中所述耐热片材还包括部分地或完全覆盖所述纤维层的一侧的涂层。

8.如权利要求7所述的发烟制品，其中所述耐热片材的涂层具有在5g/m²至75g/m²之间的重量。

9.如权利要求7所述的发烟制品，其中所述耐热片材的涂层包含无机填料材料和粘合剂材料。

10.如权利要求7所述的发烟制品，其中所述耐热片材的涂层包含无机填料材料和纤维素粘合剂材料。

11.如权利要求7所述的发烟制品，其中所述耐热片材的涂层包含无机填料材料和淀粉或聚乙烯醇。

12.如权利要求7所述的发烟制品，其中所述耐热片材包括在所述纤维层的两侧上的涂层。

13.如权利要求1-4中任一项所述的发烟制品，其中所述片材的重量在70g/m²至200g/m²之间。

14.如权利要求1-4中任一项所述的发烟制品，其包括由所述耐热片材形成的接装纸。

15.如权利要求1-4中任一项所述的发烟制品，其包括可燃热源或电热源、气溶胶产生基材和由所述耐热片材形成的外包裹料。

16.如权利要求15所述的发烟制品，其为加热型发烟制品，其包括：

可燃热源；

在所述可燃热源下游的气溶胶产生基材，其中由所述耐热片材形成的外包裹料限定所述可燃热源和所述气溶胶产生基材的至少一部分。

17.如权利要求15所述的发烟制品，其为电热发烟制品，其包括：

气溶胶产生基材和由所述耐热片材形成的载体。