CN104902767B - 含烟草的纤维复合材料 - Google Patents

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Abstract

本文提供适于经口消耗的无烟烟草产品。所述无烟烟草产品包括烟草组合物和至少一个封闭所述烟草组合物的外表面的至少一部分的纤维结构，以使得所述纤维结构和所述烟草组合物放置在口腔中时形成能够保持结合的结合结构，其中所述纤维结构包括以下中的一种或多种：(i)经编针织结构；(ii)连接至所述烟草组合物的多根增强纤维；(iii)编织套管；和(iv)间隔织物。还提供了一种用于制备适于经口消耗的无烟烟草产品的方法，所述方法包括如下步骤：用纤维结构封闭烟草组合物的外表面的至少一部分以形成复合结构。

Description

含烟草的纤维复合材料
技术领域
本发明涉及由烟草制成或烟草衍生的产品，或者以其它方式掺入烟草并预期用于人类消耗的产品。更具体地，本公开涉及用于封装适于经口消耗的烟草产品的纤维结构。
背景技术
烟草可以所谓的“无烟”形式享用。特别流行的无烟烟草产品是通过将某些形式的加工烟草或含烟草制剂插入使用者口中来使用。参见例如以下文献中所阐述类型的无烟烟草制剂、成分和加工方法：Schwartz的美国专利No.1,376,586；Levi的美国专利No.3,696,917；Pittman等人的美国专利No.4,513,756；Sensabaugh,Jr.等人的美国专利No.4,528,993；Story等人的美国专利No.4,624,269；Tibbetts的美国专利No.4,991,599；Townsend的美国专利No.4,987,907；Sprinkle,III等人的美国专利No.5,092,352；White等人的美国专利No.5,387,416；Williams的美国专利No.6,668,839；Williams的美国专利No.6,834,654；Atchley等人的美国专利No.6,953,040；Atchley等人的美国专利No.7,032,601；Atchley等人的美国专利No.7,694,686；Dube等人的美国专利No.7,810,507；Strickland等人的美国专利No.7,819,124；Holton,Jr.等人的美国专利No.7,861,728；Wrenn等人的美国专利No.7,946,296；Schleef等人的美国专利No.8,067,046；和Boldrini等人的美国专利No.8,151,802；Williams的美国专利公开No.2004/0020503；Quinter等人的美国专利公开No.2005/0115580；Strickland等人的美国专利公开No.2005/0244521；Strickland等人的美国专利公开No.2006/0191548；Holton,Jr.等人的美国专利公开No.2007/0062549；Winterson等人的美国专利公开No.2007/0261707；Dube等人的美国专利公开No.2008/0029110；Robinson等人的美国专利公开No.2008/0029116；Mua等人的美国专利公开No.2008/0029117；Robinson等人的美国专利公开No.2008/0173317；Engstrom等人的美国专利公开No.2008/0196730；Neilsen等人的美国专利公开No.2008/0209586；Crawford等人的美国专利公开No.2008/0305216；Essen等人的美国专利公开No.2009/0065013；Strickland的美国专利公开No.2009/0133703和2009/0133704；Kumar等人的美国专利公开No.2009/0293889；Sun等人的美国专利公开No.2010/0170522；Gao等人的美国专利公开No.2010/0291245；Chen等人的美国专利公开No.2010/0300463；Gee等人的美国专利公开No.2010/0300464；Sengupta等人的美国专利公开No.2010/0303969；Dube等人的美国专利公开No.2011/0061666；Mua等人的美国专利公开No.2011/0139164；Beeson等人的美国专利公开No.2011/0247640；Mua等人的美国专利公开No.2011/0315154；Carroll等人的美国专利公开No.20120024301；Atchley等人的美国专利公开No.2012/0031414和2012/0031416；Cantrell等人的美国专利公开No.2012/0037175；Novak,III等人的美国专利公开No.2012/0055493；Hunt等人的美国专利公开No.2012/0055494；Sebastian等人的美国专利公开No.2012/0103353；Cantrell等人的美国专利公开No.2012/0118310；Cantrell等人的美国专利公开No.2012/0138073；和Cantrell等人的美国专利公开No.2012/0138074；Arnarp等人的PCT公开No.WO 04/095959；和Atchley的WO10/132444；其中的每一个是以引用的方式并入本文中。
已经销售的代表性无烟烟草产品包括如下名称的那些：R.J.雷诺兹烟草公司(R.J.Reynolds Tobacco Company)的CAMEL鼻烟、CAMEL球、CAMEL条和CAMEL棒；美国鼻烟有限责任公司(American Snuff Company,LLC)的GRIZZLY湿烟草、KODIAK湿烟草、LEVIGARRETT松散烟草和TAYLOR'S PRIDE松散烟草；诗卫舍国际公司(Swisher International,Inc.)的KAYAK湿鼻烟和CHATTANOOGA CHEW嚼烟；平克顿烟草公司(Pinkerton TobaccoCo.LP)的REDMAN嚼烟；美国无烟烟草公司(U.S.Smokeless Tobacco Company)的COPENHAGEN湿烟草、COPENHAGEN烟袋、SKOAL Bandits、SKOAL烟袋、RED SEAL长切段和REVEL薄荷烟包；和菲利普·莫里斯美国公司(Philip Morris USA)的MARLBORO鼻烟和Taboka。
因此希望提供一种用于递送压实或压缩量的无烟烟草的改进的手段，其中所述递送手段提供多种有利的特征，例如容易分配、使用，和总体令人愉悦的形式。
发明内容
本发明提供适于经口摄取的烟草产品和其制造方法。所述烟草产品包括烟草组合物和至少一个适于封装或封闭所述烟草组合物的纤维结构，以使得所述纤维结构增强所述烟草产品内的所述烟草组合物的结合性。所述纤维结构的存在使得所得复合产品当放置在使用者的口腔中时，能够维持所述纤维结构与所述烟草组合物之间的结合，意指本发明的产品能够在经口使用期间基本上保持完整。根据一个实施方案，所述烟草组合物包括切段、研磨、造粒、颗粒、粒状、切丝、再造、挤压、铸造或压缩的烟草薄片材料中的至少一种。
根据一个方面，所述纤维结构包括以下中的一种或多种：(i)经编针织结构；(ii)连接至所述烟草组合物的多根增强纤维；(iii)编织套管；和(iv)间隔织物。根据一个实施方案，所述纤维结构包括由藻酸盐、蛋白质、棉、尼龙、粘胶纤维、聚酯、丙烯酸类、亚麻、黄麻、竹子、人造纤维、聚乙烯醇、淀粉、聚氨酯、顺式聚异戊二烯、聚酸酐、聚丁二酸丁二醇酯制成的纤维，含有玻璃纤维的成形混合纱线，和其共聚物和共混物。根据另一个实施方案，所述纤维结构包括由纤维素材料或选自聚乳酸和聚羟基烷酸酯的脂族聚酯制成的纤维。根据一个实施方案，所述纤维结构封闭所述烟草组合物的外表面积的至少约50％或所述烟草组合物的外表面积的至少约90％。
在某些实施方案中，所述纤维结构包括经由定制纤维铺放(tailored fiberplacement，TFP)工艺连接至所述烟草组合物的多根增强纤维。根据另一个实施方案，所述纤维结构包括间隔织物，其包括两个织物层，所述两个织物层由多根中间纤维接合在一起并限定介于其间的空隙，其中所述烟草组合物放置在所述间隔织物的所述空隙内。根据又一个实施方案，所述烟草产品进一步包括可食用膜。所述可食用膜至少部分地封装所述烟草组合物，并且所述纤维结构通常封装所述可食用膜。在另一个实施方案中，所述产品含有与所述烟草组合物相邻放置的至少一个可食用膜或织物薄片(或多个任一材料或者可食用膜与织物薄片的组合)以形成多层结构，并且多根增强纤维放置在所述多层结构的表面上并例如通过使用定制纤维铺放方法与其连接。
根据另一个方面，提供一种用于制备适于经口消耗的无烟烟草产品的方法。所述方法包括如下步骤：用纤维结构封闭烟草组合物的外表面的至少一部分以形成放置在口腔中时能够保持结合的复合结构，其中所述纤维结构包括以下中的一种或多种：(i)经编针织结构；(ii)连接至所述烟草组合物的多根增强纤维；(iii)编织套管；和(iv)间隔织物。根据一个实施方案，所述纤维结构包括经编针织结构并且所述封闭步骤包括将所述烟草组合物放置在所述经编针织结构内形成的腔中并且将所述经编针织结构压缩在所述烟草组合物周围。根据另一个实施方案，所述纤维结构包括经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接至所述烟草组合物的多根增强纤维，所述工艺包括将每根增强纤维缝接至所述烟草组合物的步骤。根据又一个实施方案，所述纤维结构包括编织套管，并且其中所述封闭步骤包括将所述烟草组合物放置在所述编织套管内形成的腔中并且将所述编织套管压缩在所述烟草组合物周围。根据另一个实施方案，所述纤维结构包括间隔织物，并且所述封闭步骤包括将所述烟草组合物放置在所述间隔织物内并且将所述间隔织物皱缩在所述烟草组合物周围。所述间隔织物可包括两个织物层，所述两个织物层通过多根中间纤维接合在一起并限定介于其间的空隙，并且所述封闭步骤可包括将所述烟草组合物放置在所述间隔织物的空隙内。在利用定制纤维铺放(TFP)工艺的方法的另一种形式中，其中所述复合结构进一步包含与所述烟草组合物相邻放置的至少一个可食用膜或织物薄片以形成多层结构，所述定制纤维铺放工艺包括将所述多根增强纤维放置在所述多层结构的表面上和将每根增强纤维缝接至所述多层结构。
通过阅读以下详细描述以及以下简要描述的附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将是显而易见的。
本发明包括(但不限于)以下实施方案。
实施方案1：一种适于经口消耗的无烟烟草产品，其包含：
烟草组合物；和
至少一个封闭所述烟草组合物的外表面的至少一部分的纤维结构，以使得所述纤维结构和所述烟草组合物放置在口腔中时形成能够保持结合的结合结构，其中所述纤维结构包括以下中的一种或多种：(i)经编针织结构；(ii)连接至所述烟草组合物的多根增强纤维；(iii)编织套管；和(iv)间隔织物。
实施方案2：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述烟草组合物包含切段、研磨、造粒、颗粒、粒状、切丝、再造、挤压、铸造或压缩的烟草薄片材料中的至少一种。
实施方案3：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述烟草组合物呈压缩的烟草薄片形式。
实施方案4：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含由选自由藻酸盐、蛋白质、棉、尼龙、粘胶纤维、聚酯、丙烯酸类、亚麻、黄麻、竹子、人造纤维、聚乙烯醇、淀粉、聚氨酯、顺式聚异戊二烯、聚酸酐、聚丁二酸丁二醇酯组成的群组的材料制成的纤维，含有玻璃纤维的成形混合纱线，和其共聚物和共混物。
实施方案5：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含由纤维素材料或选自聚乳酸和聚羟基烷酸酯的脂族聚酯制成的纤维。
实施方案6：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构封闭所述烟草组合物的外表面积的至少约50％。
实施方案7：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构封闭所述烟草组合物的外表面积的至少约90％。
实施方案8：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含经编针织结构。
实施方案9：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接至所述烟草组合物的多根增强纤维。
实施方案10：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含编织套管。
实施方案11：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含间隔织物。
实施方案12：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述间隔织物包含两个织物层，所述两个织物层由多根中间纤维接合在一起并限定介于其间的空隙，其中所述烟草组合物放置在所述间隔织物的所述空隙内。
实施方案13：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述两个织物层包含第一层和第二层，所述第一层和所述第二层各自具有不同平均尺寸的开口。
实施方案14：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述第一层具有大于约4mm的平均开口尺寸并且所述第二层具有小于约3.5mm的平均开口尺寸。
实施方案15：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述间隔织物包含多组分纱线或多根多组分纤维，其中所述多组分纱线或多组分纤维包括具有不同熔点的至少两种不同聚合物，熔点差异为至少约30℃。
实施方案16：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述间隔织物包含多组分纱线或多根多组分纤维，其中所述多组分纱线的一部分或每根多组分纤维的一部分熔融。
实施方案17：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其中所述间隔织物是经编针织物。
实施方案18：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其进一步包含可食用膜，其中所述可食用膜至少部分封装所述烟草组合物。
实施方案19：根据任何前述或后述实施方案所述的无烟烟草产品，其进一步包含与所述烟草组合物相邻放置的至少一个可食用膜或织物薄片以形成多层结构，并且其中多根增强纤维放置在所述多层结构的表面上并与其连接。
实施方案20：一种用于制备适于经口消耗的无烟烟草产品的方法，其包括如下步骤：用纤维结构封闭烟草组合物的外表面的至少一部分以形成放置在口腔中时能够保持结合的复合结构，其中所述纤维结构包括以下中的一种或多种：(i)经编针织结构；(ii)连接至所述烟草组合物的多根增强纤维；(iii)编织套管；和(iv)间隔织物。
实施方案21：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述烟草组合物包含切段、研磨、造粒、颗粒、粒状、切丝、再造、挤压、铸造或压缩的烟草薄片材料中的至少一种。
实施方案22：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述烟草组合物呈压缩的烟草薄片形式。
实施方案23：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构包含由选自由藻酸盐、蛋白质、棉、尼龙、粘胶纤维、聚酯、丙烯酸类、亚麻、黄麻、竹子、人造纤维、聚乙烯醇、淀粉、聚氨酯、顺式聚异戊二烯、聚酸酐、聚丁二酸丁二醇酯组成的群组的材料制成的纤维，含有玻璃纤维的成形混合纱线，和其共聚物和共混物。
实施方案24：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构包含由纤维素材料或选自聚乳酸和聚羟基烷酸酯的脂族聚酯制成的纤维。
实施方案25：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构封闭所述烟草组合物的外表面积的至少约50％。
实施方案26：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构封闭所述烟草组合物的外表面积的至少约90％。
实施方案27：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构包含经编针织结构并且所述封闭步骤包括将所述烟草组合物放置在所述经编针织结构内形成的腔内并且将所述经编针织结构压缩在所述烟草组合物周围。
实施方案28：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构包含经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接至所述烟草组合物的多根增强纤维，所述工艺包括将每根增强纤维缝接至所述烟草组合物的步骤。
实施方案29：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构包含编织套管，并且其中所述封闭步骤包括将所述烟草组合物放置在所述编织套管内形成的腔内并且将所述编织套管压缩在所述烟草组合物周围。
实施方案30：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构包含间隔织物，并且所述封闭步骤包括将所述烟草组合物放置在所述间隔织物内并且使所述间隔织物皱缩在所述烟草组合物周围。
实施方案31：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述间隔织物包含两个织物层，所述两个织物层由多根中间纤维接合在一起并限定介于其间的空隙，并且其中所述封闭步骤包括将所述烟草组合物放置在所述间隔织物的所述空隙内。
实施方案32：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构包含间隔织物，所述间隔织物包含两个织物层，所述两个织物层由多根中间纤维接合在一起并限定介于其间的空隙，其中所述两个织物层包含顶层和底层，与底层相比所述顶层具有平均尺寸更大的开口，并且其中所述封闭步骤包括将所述烟草组合物施加至所述顶层以使得所述烟草组合物进入其中的所述开口并到达由所述间隔织物限定的所述空隙。
实施方案33：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述顶层具有大于约4mm的平均开口尺寸并且所述底层具有小于约3.5mm的平均开口尺寸。
实施方案34：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述间隔织物包含多组分纱线或多根多组分纤维，其中所述多组分纱线或多组分纤维包括具有不同熔点的至少两种不同聚合物，熔点差异为至少约30℃，并且其中所述方法进一步包括使所述多组分纱线的至少一部分或每根多组分纤维的一部分熔融。
实施方案35：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述间隔织物是经编针织物。
实施方案36：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构包含间隔织物，所述间隔织物包含两个织物层，所述两个织物层由多根中间纤维接合在一起并限定介于其间的空隙，并且其中所述封闭步骤包括将所述烟草组合物施加至所述织物层之一以使得所述烟草组合物进入其中的开口并到达由所述间隔织物限定的所述空隙，并且其中所述方法进一步包括在施加所述烟草组合物之后将热量和压力中的至少一种施加至所述间隔织物。
实施方案37：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述纤维结构包含经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接至所述烟草组合物的多根增强纤维，并且其中所述复合结构进一步包含与所述烟草组合物相邻放置的至少一个可食用膜或织物薄片以形成多层结构，以使得所述定制纤维铺放工艺包括将所述多根增强纤维放置在所述多层结构的表面上并将每根增强纤维缝接至所述多层结构。
实施方案38：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其进一步包括将能量引入所述纤维结构中以促进所述烟草组合物在所述纤维结构内的渗透和分散。
实施方案39：根据任何前述或后述实施方案所述的方法，其中所述能量是以加热、压力、振动、超声能量和交流电场中的一种或多种的形式引入。
通过阅读以下详细描述以及以下简要描述的附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将是显而易见的。本公开包括上文指出的实施方案中的两个、三个、四个或更多个的任何组合以及本公开中阐述的任何两种、三种、四种或更多种特征或要素的组合，而不管这些特征或要素是否明确组合于本文的特定实施方案描述中。除非上下文另外明确说明，否则本公开意在整体理解以使得在任何其各种方面和实施方案中的所公开主题物的任何可分离特征或要素应被视为意在可组合。
附图说明
在已经以一般术语描述本公开的情况下，现在将参考附图，其未必按比例绘制，并且其中：
图1是本公开的无烟烟草产品的一个实施方案的横截面视图；
图2是根据一个实施方案的经编针织物的放大视图；
图3示出根据定制纤维铺放工艺在基体材料上放置增强纤维；
图4是包括经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接的多根增强纤维的多层无烟烟草产品的横截面视图；
图5是根据一个实施方案的编织套管的侧视图；
图6是根据一个实施方案的间隔织物的横截面视图；和
图7是根据一个实施方案的管状间隔织物的透视图。
具体实施方式
现在将在下文关于某些优选方面更完全地描述本公开。提供这些方面以使得本公开将是充分和完全的，并且将向本领域的技术人员完全传达本公开的范围。实际上，本公开可以许多不同形式实施并且不应被理解为局限于本文阐述的方面；相反地，提供这些方面以使得本公开将满足可应用的法定要求。除非上下文另外明确说明，否则如本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一”、“所述”包括复数个提及物。
提供适于经口消耗的复合无烟烟草产品。根据一个实施方案，所述烟草产品包括烟草组合物和至少一个适于封装或封闭所述烟草组合物的纤维结构，以使得所述纤维结构增强所述烟草产品内的烟草组合物的结合性。所述纤维结构的存在使复合产品能够在放置在使用者的口腔中时保持纤维结构与烟草组合物之间的结合，意指本发明的产品能够在经口使用期间基本上保持完整。所述复合结构适于经口使用并且可并入如本文所公开的各种纤维或纱线。本发明的无烟烟草产品的总体或横截面形状可以改变，并且将包括椭圆形、圆形、正方形、矩形、三角形、梯形，或适于放置在脸颊与牙龈之间的任何其它形状。
对烟草组合物的“封闭”或“封装”的各种形式的提及是指纤维结构围绕、粘附或被施加在烟草组合物上或周围的能力，特别是在口袋、袋或套管的情形下。所述复合结构将未必封装烟草组合物的所有表面以使得纤维结构形成组合物的整个外表面，但这类结构包括于本发明中。所述纤维结构可能简单地作为多层结构的一部分存在，以使得烟草组合物层的外表面的相当大部分被纤维结构覆盖，但烟草组合物仍通到产品的外表面，例如在多层产品的侧面边缘处。在某些实施方案中，所述纤维结构围绕或包围烟草组合物的外表面积的至少约50％，更通常外表面积的至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或甚至100％(即，烟草组合物完全被纤维结构包围)。
本文公开的复合结构有助于递送方便的、新鲜的和可口的烟草产品。本文所述的纤维结构对于经口使用是安全的，以使得一旦纤维结构与烟草组合物组合，则所得烟草产品可储存、包装和递送至最终使用者以放置在口腔中。本文公开的各种纤维结构可以单独使用或以彼此的任何组合使用。
如本文所用，术语“烟草组合物”包括(但不限于)包含造粒、颗粒、粒状、切丝和再造烟草(例如，由粉末状或加工烟草制造的压缩或模制球粒，例如成形为硬币、圆筒、豆、球粒、球体、球、条、扁圆形、立方体、珠粒等的那些)的组合物、并入由固体基质携带的烟草的烟草产品的挤压或铸造片(例如，其中基质材料范围从可食用谷物到不可食用纤维素棒)、含挤压或成形烟草的杆或棒、压缩烟草薄片、具有外壳区域和内芯区域的含烟草的胶囊状材料、麦秆状(例如，中空状)的含烟草形状、含烟草的小袋或包(例如，鼻烟状产品)、含烟草的胶片等。此外，示例性烟草组合物包括呈松散形式的烟草制剂，例如，湿鼻烟产品。与本公开的容器一起使用的示例性松散形式烟草可包括与例如可购得的由美国鼻烟有限责任公司销售的GRIZZLY湿烟草产品和KODIAK湿烟草产品相关的烟草制剂。用于本发明的产品中的烟草组合物还可包括烟草提取物，例如水性烟草提取物。这些提取物可以液体或固体形式(例如，冷冻干燥或喷雾干燥形式)使用。本发明中使用的烟草提取物可以如例如2011年9月22日提交的Holton Jr.等人的美国专利申请No.13/240,525(其以引用的方式并入本文)中所述进行处理(例如，通过超滤、微滤、纳滤、尺寸排阻色谱法、反渗透或其组合)。多种类型的烟草组合物可以用于相同产品中，例如再造烟草或颗粒烟草与烟草提取物的组合。
能够供本公开使用的示例性无烟烟草组合物阐述于例如Schwartz的美国专利No.1,376,586；Speer的美国专利No.3,368,567；Pittman等人的美国专利No.4,513,756；Dusek等人的美国专利No.4,606,357；Toft等人的美国专利No.4,821,749；Kjerstad的美国专利No.5,167,244；White的美国专利No.5,387,416；Williams的美国专利No.6,668,839；Dube等人的美国专利No.7,810,507；Strickland等人的美国专利No.7,819,124；Strickland等人的美国专利公开No.2005/0244521；Strickland等人的美国专利公开No.2006/0191548；和Robinson等人的美国专利公开No.2008/0029116。含烟草胶的实例阐述于Story等人的美国专利No.4,624,269；Kehoe的美国专利No.4,975,270；和Ogren的美国专利No.4,802,498。所有的上文引用的参考文献都以全文引用的方式并入本文中。
根据一个实施方案，封装在根据本发明的纤维结构内的烟草组合物可包含在现有的袋或囊中。这些产品包括通常用于制造鼻烟类型的产品的类型(例如，密封的湿气可渗透袋，其有时被称为“部分”)。代表性湿气可渗透袋可由“羊毛”型材料构成。所述烟草组合物又包含在紧紧密封的包装中，并且由合适的材料构成，以使得在密封包装内的气氛条件被改变和/或控制。各种组分的鼻烟产品和其组分的描述也阐述于Lundin等人的美国专利公开No.2004/0118422中，其以引用的方式并入本文中。也参见例如Linden的美国专利No.4,607,479；Nielsen的美国专利No.4,631,899；Wydick等人的美国专利No.5,346,734；和Derr的美国专利No.6,162,516；和Hansson等人的美国专利公开No.2005/0061339；其各自以引用的方式并入本文中。也参见代表性类型的袋，和袋材料或羊毛，阐述于Kjerstad的美国专利No.5,167,244中，所述文献以引用的方式并入本文中。可使用例如以SB 51-1/T、SBL 50和SB 53-2/T获自Merz Verpackungmaschinen GmBH的设备制造鼻烟产品。来自意大利的G.D SpA也提供烟草装袋设备。鼻烟袋可以单独的袋或多个袋形式提供并且可以接合或连接在一起(例如，以末端-末端方式)，以使得单个袋或单独的部分可容易地从单片股或袋基质去除以供使用。
用于制造根据本发明的烟草产品的烟草可改变。所述烟草可包括如下类型的烟草，例如烟熏烟(flue-cured tobacco)、白肋烟(burley tobacco)、东方烟(Orientaltobacco)、马里兰烟(Maryland tobacco)、深色烟、深色烤烟、深色晾烟(例如，passanda、cubano、jatin和bezuki烟草)或浅色晾烟(例如，North Wisconsin和galpoa烟草)，和Rustica烟草，以及其它稀有或特种烟草。各种类型的烟草、种植实践、收获实践和调制实践的描述阐述于Tobacco Production,Chemistry and Technology,Davis等人(编)(1999)中，其以引用的方式并入本文中。也参见Dube等人的美国专利No.7,810,507和Mua等人的美国专利No.8,061,362中阐述的烟草的类型和形式，所述文献以全文引用的方式并入本文中。
如果需要的话，烟草材料可以被照射、巴氏灭菌或以其它方式进行受控的热处理。这些处理方法详述于例如Mua等人的美国专利公开No.2009/0025738中，所述文献以引用的方式并入本文中。烟草材料(或包含烟草材料的烟草组合物)可通过如下热处理：将烟草材料(或其组合物)，水和选自由赖氨酸、甘氨酸、组氨酸、丙氨酸、甲硫氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、精氨酸、二价和三价阳离子、天冬酰胺酶、糖类、酚类化合物、还原剂、具有游离硫醇基团的化合物、氧化剂(例如过氧化氢)、氧化催化剂、植物提取物和其组合组成的群组的添加剂混合，以形成湿烟草混合物；和将所述湿烟草混合物在至少约60℃的温度下加热以形成热处理烟草混合物。在一个实施方案中，在水、NaOH和添加剂(例如，赖氨酸)的存在下在约88℃下将烟草提取物热处理约60分钟。这样的热处理可以帮助防止由天冬酰胺与烟草材料中的还原糖的反应引起的丙烯酰胺产生并且可以提供一定程度的巴氏灭菌。参见例如Chen等人的美国专利公开No.2010/0300463，其以引用的方式并入本文中。
其它组分可以与根据本发明的烟草组合物混合，或者以其它方式并入根据本发明的烟草组合物中。所述添加剂可以是人造的，或者可以获自或衍生自草本或生物来源。示例性添加剂类型包括盐类(例如，氯化钠、氯化钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙酸钠、乙酸钾等)，天然甜味剂(例如，果糖、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、香草醛、乙基香草醛葡糖苷、甘露糖、半乳糖、乳糖等)，人工甜味剂(例如，三氯蔗糖、糖精、阿斯巴甜、安赛蜜(acesulfame K)、纽甜等)，有机和无机填料(例如，谷物、加工谷物、膨化谷物、麦芽糊精、右旋糖、碳酸钙、磷酸钙、玉米淀粉、乳糖、甘露醇、木糖醇、山梨糖醇、细粉状纤维素等)，粘合剂(例如，聚维酮、羧甲基纤维素钠和其它改性纤维素类型的粘合剂、藻酸钠、黄原胶、淀粉基粘合剂、阿拉伯胶、卵磷脂等)，pH调节剂或缓冲剂(例如，金属氢氧化物，优选地碱金属氢氧化物例如氢氧化钠和氢氧化钾，和其它碱金属缓冲剂例如金属碳酸盐，优选地碳酸钾或碳酸钠，或金属碳酸氢盐例如碳酸氢钠等)，着色剂(例如，染料和颜料，包括焦糖色素和二氧化钛等)，湿润剂(例如，甘油、丙二醇等)，口腔护理添加剂(例如，百里香油、桉树油和锌)，防腐剂(例如，山梨酸钾等)，糖浆(例如，蜂蜜、高果糖玉米糖浆等)，崩解助剂(例如，微晶纤维素、羧甲基纤维素钠、交联聚维酮、羟乙酸淀粉钠、预胶凝化玉米淀粉等)，调味剂和调味混合物(例如，香草、咖啡、巧克力、奶油、薄荷、留兰香、薄荷醇、胡椒薄荷、冬青、薰衣草、豆蔻、肉豆蔻、肉桂、丁香、苦香树、檀香、蜂蜜、茉莉、姜、八角、鼠尾草、甘草、柠檬、橘子、苹果、桃、酸橙、樱桃、桉树、草莓，或其混合物)，抗氧化剂，以及其混合物。如果需要的话，添加剂可以如Dube等人的美国专利申请公开No.2008/0029110中所阐述微封装，所述文献以引用的方式并入本文中。另外，示例性封装添加剂描述于例如Atchley的WO 2010/132444A2中，所述文献已于先前以引用的方式并入本文中。示例性无烟烟草组分阐述于Cantrell等人的美国专利申请公开No.2012/0037175；Hunt等人的美国专利申请公开No.2012/0055494；Sebastian等人的美国专利申请公开No.2012/0103353；Cantrell等人的美国专利申请公开No.2012/0118310；Cantrell等人的美国专利申请公开No.2012/0138073；和Cantrell等人的美国专利申请公开No.2012/0138074中，所述文献以引用的方式并入本文中。
如本文所用，术语“纤维结构”是指能够形成适于封装烟草组合物例如无烟烟草组合物的结构并且适于人类消耗的纤维材料。如本文所公开的纤维结构可由适于经口使用的多种稳定的天然、半合成和合成纤维或纱线制造并且能够舒适地符合牙龈和脸颊或嘴唇之间的区域。所述纤维结构并有不同于通常与鼻烟产品相关的羊毛样材料的结构要素。合适的材料包括例如藻酸盐、蛋白质(例如，大豆、牛奶)、棉、尼龙、粘胶纤维、聚酯(包括脂族聚酯)、丙烯酸类、亚麻、黄麻、竹子、人造纤维、聚乙烯醇、淀粉、脂族聚氨酯、顺式聚异戊二烯、聚酸酐、聚丁二酸丁二醇酯，和其共聚物和共混物，以及由高性能纤维例如玻璃纤维形成的混合纱线。在一个实施方案中，所述纤维材料是纤维素材料，例如再生纤维素、醋酸纤维素、三醋酸纤维素、硝酸纤维素、乙基纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、羟丙基纤维素、甲基羟丙基纤维素等。示例性脂族聚酯包括聚乙醇酸(PGA)，聚乳酸(PLA)(例如，聚(L-乳酸)或聚(DL-乳酸))，聚羟基烷酸酯(PHA)例如聚羟基丙酸酯、聚羟基戊酸酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基己酸酯和聚羟基辛酸酯，聚己内酯(PCL)，聚丁二酸丁二醇酯，聚丁二酸丁二醇酯己二酸酯和其共聚物(例如，聚羟基丁酸酯-共-羟基戊酸酯(PHBV))。所选择的材料可根据所选择的制造技术和所希望的特性(例如，所希望的生物降解性水平)而改变。根据一个实施方案，纤维或纱线具有通常约1.5旦尼尔至约50旦尼尔的线性质量密度。
本文所述的纤维结构的厚度可改变，但通常将具有足够的厚度以向烟草组合物(例如，松散或压缩的烟草组合物)提供刚度、强度和支撑并且在经口使用期间保持完整。纤维结构(和整体复合产品)的厚度也可取决于在使用者口中所希望的口感层次或感觉。
上文关于烟草组合物提到的任何其它组分或添加剂也可加入到本发明的复合结构的纤维结构部分，例如呈涂层形式或甚至包埋在纤维材料中。特别是，调味剂可被并入纤维结构中以进一步增强产品的感官特性。
纤维结构和烟草组合物组合以形成无烟烟草产品的方式可以改变。通常，所述方法包括用纤维结构包裹或包围烟草组合物以至少部分地封闭所述烟草组合物。所述纤维结构和所述烟草组合物通常紧密接触以使得所述组合形成结合产物。在某些实施方案中，所述纤维结构将被预成形为限定内部隔室的袋状或圆筒形状并且所述烟草组合物可以放置在所述内部隔室中。此后，纤维结构可压缩在烟草组合物周围并且开口可以被缝接闭合或者以其它方式关闭以防止烟草组合物从纤维结构中泄漏。在其它实施方案中，烟草组合物被放置在平坦薄片样形式的纤维结构上并且其后将纤维结构缠绕在烟草组合物周围并固定。在其它实施方案中，烟草材料在纤维结构内的渗透可以通过在其组合期间向烟草和/或纤维结构施加能量来辅助，其实例包括加热、压力、振动、超声能量、交流电场等，以及这些方法的组合。
纤维结构中存在的开口的尺寸(例如，针织或编织网眼中开口的尺寸)可以改变，但通常将足够小以防止烟草组合物从产物中显著泄漏。实现这个功能所需的尺寸将根据烟草组合物的结构而改变。细粉状颗粒烟草组合物相比于压缩的烟草薄片将需要更小的网眼开口。
纤维结构和烟草组合物的相对量可根据最终产品的所希望特性而广泛改变。通常，所述纤维结构将占到无烟烟草产品的约1至约99重量百分比(例如，约10至约80重量百分比)。在某些实施方案中，纤维结构是产品的主要组分，例如在以产品的总重量计包含大于约50重量百分比的纤维结构的产品(例如，含有大于约60重量百分比或大于约70重量百分比的纤维结构的产品)的情况下。在其它实施方案中，烟草组合物是主要组分，例如在以产品的总重量计包含大于约50重量百分比的烟草组合物的产品(例如，含有大于约60重量百分比或大于约70重量百分比的烟草组合物的产品)的情况下。
通常，在每个单独部分内(例如，在每个复合产品内)的烟草组合物的量使得存在至少约50mg、通常至少约150mg和常常至少约250mg的干重烟草；和小于约700mg、通常小于约500mg和常常小于约300mg的干重烟草。在一个典型的实施方案中，在每个复合产品内的烟草组合物的量介于约100mg至约400mg。
图1提供本公开的无烟烟草产品10的一个实施方案的横截面视图。如所示，烟草产品10包括如本文所述的纤维结构12，其封装烟草组合物层14。烟草组合物14的层数和纤维结构12的层数可以改变，并且所示的实施方案仅为示例性的。如所示，纤维结构12可以完全包围烟草组合物14的外表面，但其中封闭烟草组合物的外表面的较小百分比的实施方案也包括于本发明中。所述烟草产品可任选地包括下文更充分解释的可食用膜16，除了纤维结构之外，其封装烟草组合物14。在所示的实施方案中，烟草层14呈压缩烟草薄片形式，但也可使用其它的烟草组合物类型。
如图1中所示的烟草组合物可在封装在纤维结构内之前通过直接压缩工艺或通过造粒工艺制造。所述直接压缩工艺包括共混和加工步骤，其可通过首先形成烟草共混物来进行。如上文所指出，烟草可包含各种类型、形状、尺寸和切段的共混物，或者可使用单一的多种前述烟草来代替共混物。所述烟草可能被调制或未被调制。烟草共混物通常通过使用研磨步骤进一步加工。研磨烟草通常将具有小于约1mm的平均粒度。在研磨后，烟草组分可通过任何合适的技术任选地蒸煮(半巴氏灭菌)。例如，烟草组分可通过高压、加热和/或蒸汽蒸煮。还可以使用其它的蒸煮技术。在蒸煮后，烟草组分可储存在室温或大约室温下直至需要进一步加工。
根据一个实施方案，纤维结构12是经编针织结构。参看图2，示出典型的经编针织物20的放大视图。在具有至少一根单独的线供给每个针的横向针阵列上，在缝接过程期间在轴向上形成纤维或纱线的互连的连续环22。通过将纱线包裹在针周围并将其牵拉通过前一个针织环来形成缝接。纱线的这种包裹被称为“重叠”。缝接形成的第二构成要素是将缝线连接在一起的纱线的长度，其被称为“延展线(under lap)”并通过纱线穿过针的横向移动而形成。
纱线可由适于经口引入并且能够向如本文所述的烟草组合物提供结构完整性的任何天然或合成纤维制造。经编针织结构可形成能够封装烟草组合物的多种形状和尺寸。经编针织结构提供为将烟草组合物保持为紧密压缩形式所需的必要结构完整性，同时使烟草组合物与使用者的牙龈、嘴唇或脸颊接触。
可经由多种技术制备用于封装烟草组合物的经编针织结构。参见例如Newman等人的美国专利No.2,435,897；Busch等人的美国专利No.3,222,893；和Gajjar等人的美国专利No.4,015,451，所述文献以引用的方式并入本文中。可例如在两种常见类型的经编机Tricot和Raschel机中的一种上进行制造。在制造期间，将纱线供应至与织物的镶边平行(即横撑方向)的针织区。通过使线在相邻的针之间来回移动而使环在宽度方向上接合在一起。所述针同时产生以Z字形图案互锁的平行的多排环。具体来说，纱线从经轴束馈送至沿机器宽度延伸的一排针。每个针织针供有至少一根单独的纱线。为了连接缝线以形成织物，纱线在针之间横向偏转。以这种方式，织针通常将新的纱线环牵拉通过在前一个针织环中的纱线的另一端形成的针织环。可以使用一组或多组适于封装烟草组合物的经纱以薄片或扁平形式制造所得的织物。可使用所得的织物来包围或封闭烟草组合物的外表面的任何所希望百分比以形成适于经口使用的结合复合结构。
根据另一个实施方案，纤维结构是根据定制纤维铺放(TFP)工艺制造的纤维增强复合结构。参见例如可获自德国文特尔林根的Filacon Technologies公司(FilaconTechnologies of Winterlingen,Germany)和美国密歇根州高地的LayStitchTechnologies公司(LayStitch Technologies of Highland,MI)的定制纤维铺放技术平台。也参见Gessler等人的美国专利No.7,942,993和Joern等人的美国专利公开No.2010/0126652，所述文献各自以引用的方式并入本文中。
可根据定制纤维铺放工艺在常用的CNC控制的自动缝纫和刺绣机上制造纤维增强复合结构，所述机器例如也用于纺织工业中。如图3中所示，在定制纤维铺放工艺期间，将一根或多根增强纤维30用针缝上并用线连接到保持在框架34中的基体材料32上(例如，使用缝纫技术将每根增强纤维缝接至所述基体材料)。在本发明中，基体材料32包括烟草组合物，例如压缩烟草薄片。所述基体材料还可以是包括至少一个烟草组合物层和至少一个纤维层(例如，织物薄片)的多层结构。增强纤维30被缝接至基体材料(例如，至烟草组合物和/或包括织物或纱线层和烟草组合物层的多层结构)。增强纤维30可以多种方向和几何设计进行布局。能够适应以形成本发明的产品的示例性机器可购自LayStitch Technologies。
根据一个实施方案，增强纤维可以自由或选择性方式铺设。自由纤维设计允许拉伸强度增加，从而允许将烟草组合物保持在有限空间中的能力增加以进行口腔铺放。选择性铺设的纤维铺放允许在特定点铺放纤维以进行增强(例如，围绕复合结构的周长)。缝合线可以是纺织技术中已知的任何生物相容性线材料，例如由上文指出的聚合物材料之一形成的线。
根据一个实施方案，增强纤维可以反复铺设以提供结构中适当增强的任何特定区域。增强可特定形成在经受特定装载的区域中，例如，通过铺设其它的纤维线引入力的区域。根据一个实施方案，将烟草组合物放置在框架内和纤维层的顶部上，然后将增强纤维缝制在纤维层上并穿过烟草组合物。根据另一个实施方案，至少两个纤维层围绕或夹着烟草组合物并且增强物封装整个复合结构。根据又一个实施方案，适于经口摄取的至少两个可食用或可溶性膜可封装烟草组合物并且增强物可封装整个复合结构。可食用膜包括(i)水果或蔬菜泥和(ii)变性蛋白质中的一种或多种。可食用膜或纤维层可进一步包括一种或多种调味剂、增味剂、糖或其它甜味剂、酸味剂、防腐剂、填料、颜料或其组合。示例性可食用膜阐述于例如Krochta等人的美国专利No.5,543,164和McHugh等人的美国专利No.8,048,466中，以及2012年6月22日提交的Sebastian等人的美国申请No.13/530,145中，所述文献全部以引用的方式并入本文中。适用于本发明中的可食用膜的市售实施方案可获自美国加利福尼亚州斯托克顿的NewGem食品有限责任公司(NewGem Foods,LLC of Stockton,CA)。
图4呈现包括经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接的多根增强纤维的无烟烟草产品的横截面视图。如所示，无烟烟草产品40包括基体材料，其包括如本文所述的烟草组合物42。通过任选的外层44封装烟草组合物42。任选的外层44可包括至少一个纤维结构(例如，织造或非织造织物薄片)、至少一个可食用膜或其组合。例如，两个外层44可以是由本文指出的任何纤维类型构建的织物薄片。可选地，两个外层44可以是可食用膜。此外，在某些实施方案中，无烟烟草产品40包括一个可食用膜作为第一外层44和一个织物薄片作为第二外层44。虽然在图4中示出两个外层，但本发明还包括仅包含一个外层44的实施方案，所述外层可以是织物薄片或可食用膜。多根增强纤维46以多种方向和几何设计铺设在基体材料上。
根据另一个实施方案，纤维结构是编织纤维套管。参看图5，编织套管50包括以纵横交错方式排列的多根纤维52。编织套管50确保位于套管内的烟草组合物保持压缩或压实，从而限制烟草组合物容易地脱出套管并进入使用者口中。编织物的物理特性(可膨胀性、可压缩性、弹性、拉伸性)可以经过调节以提供理想的灵活性程度和结构完整性以用于任何特定应用。编织纤维套管50可由对于经口使用来说安全的纤维、例如上文指出的那些形成。
如本文所述的编织纤维套管可通过常规的圆形编织机来制备。参见例如Klein等人的美国专利No.1,615,587、Kite等人的美国专利No.4,734,685、Dunlap等人的美国专利No.5,505,117和Scherzinger的美国专利No.5,749,280，所述文献以全文引用的方式并入。圆形编织机由上面已缠绕有纤维或纱线的两组旋转线轴构成。一组线轴顺时针操作，而另一组线轴围绕机器中心沿着限定路径逆时针操作。两组线轴沿着路径交替通过内部和外部，从而形成编织套管结构。所述套管的宽度由编织机的卷取速度确定。根据一个实施方案，所述编织套管可以编织在合适的芯轴或芯上以产生多种复杂形状，包括扁平的套管。编织纤维套管可以制造成使得当不施加外力时，套管留在未膨胀位置中。套管可通过插入烟草组合物而膨胀。一旦插入烟草组合物，则编织织物套管弹回，从而限制了烟草组合物并防止烟草泄漏到使用者口中。烟草组合物可以在制造期间插入编织织物结构中，例如通过将压缩烟草薄片包裹在芯轴周围并将织物编织在烟草薄片上，或在编织后通过将烟草组合物简单地插入编织材料的开口端中。编织套管可以按需要缝接闭合以完全封装烟草组合物。
根据另一个实施方案，纤维结构是间隔织物。“间隔织物”涵盖包括两个不同织物层的三维纤维结构，所述两个不同织物层通过中间纤维接合在一起以限定所述不同织物层之间的多个空隙。在某些实施方案中，所述间隔织物是可皱缩的以使得间隔织物能够压缩在烟草组合物周围以产生结合产品。参见例如Mack等人的美国专利No.7,060,156，其以引用的方式并入本文中。本文公开的织物层可以均匀地构造或者具有织造或非织造结构的许多组合并具有多种织物和纱线纤维类型。纱线纤维优选是如本文所公开适于封装烟草组合物并且经口使用安全的材料。纱线纤维结构可以是成股、扭曲、包芯、芯包裹或混合的。连接层可以成形为多种形状，包括管、皱褶或其它工程改造形式。用于连接层的纤维的选择可以广泛改变并且其选择受到织物层材料的机械特性的影响以在织物层之间提供支撑和间隔。根据一个实施方案，连接层纤维是与形成织物层的纤维相同的纤维。在一个可选的实施方案中，连接层纤维不同于形成织物层的纤维。
根据图6的实施方案，间隔织物60包括顶层62、连接层64和底层66。如所示，顶层62和底层66是由具有相同结构的相同纱线制成。在其它实施方案中，顶层62和底层66是由不同纱线制成并具有完全不同的结构。
顶层62和底层66各自可基于每个织物结构的表面中的开口(其形状可以改变，包括圆形、椭圆形、矩形或不规则形状)的尺寸来表征。为了促进间隔织物与烟草材料的组合，在某些实施方案中，顶层62具有比底层66更大的开口。以这种方式，烟草可被加入(顶层62的)顶面并且烟草将更容易渗透到间隔织物开口中以到达由所述间隔织物限定的内部开放空间。顶层62的示例性开口尺寸包括约4mm至约10mm、例如约5mm至约8mm的范围，其沿开口宽度的最宽处(即，如果开口是圆形的话，为直径)测量。在某些实施方案中，顶层62中的开口将具有大于约4mm、大于约5mm或大于约6mm的平均尺寸。底层66的示例性开口尺寸包括约0.1mm至约4mm、例如约0.5mm至约3.5mm的范围，其沿开口宽度的最宽处(即，如果开口是圆形的话，为直径)测量。在某些实施方案中，底层66中的开口将具有小于约3.5mm、小于约3mm或小于约2.5mm的平均尺寸。
任何层(例如，图6的顶层62、连接层64和底层66)中使用的纤维可以改变，其中示例性选择包括多丝纱线、单丝(其可以是单组分、双组分，或具有其它多组分结构)或其组合。在某些实施方案中，一个或多个(或所有)的层将包括具有外部组分(例如，外壳)的双组分纤维(或其它多组分纤维)或纱线，所述外部组分由相比于其余纤维(例如内部或芯组分)中使用的聚合物的熔点具有更低熔点的聚合物构成。这些纤维可以呈外壳/芯、并排或岛/海构型，其中纤维的外部或内部组分中的至少一种具有较低的熔点。具有较低熔点的外部组分的纤维的使用允许纤维的一部分在产品制造期间熔融，其导致间隔织物产品的结合性增加并且烟草材料在间隔织物结构内保持地更好。因为仅一部分纤维结构熔融，所以整体间隔织物的结构完整性和强度不受损害。较高熔点组分与较低熔点组分之间的熔点差异可以改变，但通常将为至少约30℃、至少约40℃、至少约50℃或至少约60℃。这种实施方案的示例性纤维结构将是包含聚酯芯和PLA外壳的外壳/芯纤维。在另一个实施方案中，利用双组分纱线，其中纱线的两种组分是PLA级。
间隔织物中使用的纤维的尺寸可以改变。示例性纤维尺寸包括约5至约50dpf、约10至约30dpf、或约15至约25dpf。基于多种因素选择纤维尺寸，所述因素包括口感(例如，在一些实施方案中较大的纤维在口中可能感觉令人不适)和用于制造间隔织物的技术(例如，在经编工艺中非常细的纤维可能是不利的)。
间隔织物的厚度可以改变，并且将至少部分取决于最终产品单元的所希望尺寸。示例性厚度范围包括约3至约30mm、约5至约20mm、约8至约15mm。在某些实施方案中，间隔织物将具有至少约5mm、至少约8mm、至少约9mm或至少约10mm的厚度。在某些实施方案中，间隔织物的厚度将小于约20mm、小于约15mm或小于约12mm。
如本文所公开，所得间隔织物可成形为适于封装烟草组合物的多种形状。根据图7的实施方案，间隔织物70以管形、圆柱形或曲线形状成形，由此将烟草组合物保持在由间隔织物限定的腔72中。烟草组合物可放置在间隔织物中两个层之间形成的腔或空隙内。间隔织物的压缩可能有助于将烟草组合物(例如，呈颗粒或粒状形式的烟草)保持在织物结构内以形成结合复合产品。
间隔织物可通过多种方法制造，包括(但不限于)非织造、织造、编织、缝接、经编、纬编技术，或其组合。根据一个实施方案，非织造间隔织物是由通过化学、加热或溶剂处理而缠结或结合在一起来连接的纤维形成。参见例如Russell等人的美国专利No.7,718,249和美国专利No.7,814,625，所述文献各自以引用的方式并入本文中。
根据一个实施方案，织造间隔织物是通过将两个织物层与将两个层结合在一起的绒头纱线编织在一起以在所述两个层之间产生中空空间而形成。参见例如Rock等人的美国专利No.5,413,837，其以引用的方式并入。根据另一个实施方案，通过编织技术形成编织间隔织物，由此三个或更多根线以对角线形式彼此交错，产生平坦、管状或实心结构。根据另一个实施方案，通过缝接工艺形成缝接间隔织物，其中使用缝线来接合两个或更多个织物层。
根据一个实施方案，通过经编技术形成经编间隔织物，其中沿着织物的长度并遵循相邻柱(例如，纵行)以Z字形图案形成纱线。参见例如Spillane等人的美国专利No.5,385,036，其以引用的方式并入本文中。可在双层床Rashel机器上通过在单独的针床上同时针织顶层和底层来形成三维经编针织物。在针织过程中，纱线在单独的针床之间间歇交错以产生与顶层和底层互连的绒毛芯。可通过调节两个针杆之间的距离来适当调节间隔织物厚度。
根据另一个实施方案，可从与绒头纱线垂直连接的顶层织物和底层织物形成纬编间隔织物。参见例如Pernick的美国专利No.5,735,145、Stoll等人的美国专利No.5,284,031、Miyamoto的美国专利No.5,422,153、Robinson等人的美国专利No.5,395,684、Shepherd的美国专利No.6,779,369和McMurray的美国专利No.7,611,999，其各自以引用的方式并入。可使用多种缝线在针盘针筒针织机上单独制造顶层和底层织物。然后绒头纱线通过褶缝连接顶层和底层。针盘针筒针织机可产生圆形针织的间隔织物。可选地，针盘针筒针织机可产生双面或单面的圆柱形或曲线形间隔织物。根据另一个实施方案，也可在v形床平面针织机上制造纬编间隔织物。利用v形床针织机允许倾斜或垂直的绒头纱线并且进一步实现多种结构，不同纱线材料的组合，和一个或多个其它织物层与绒头纱线的进一步整合以进一步增强。
在一个实施方案中，可用上文所示的一种或多种类型的间隔织物如下制造本发明的复合无烟烟草产品。将通常在顶面具有更大开口(相比于底面)的间隔织物与烟草材料(通常呈颗粒形式)组合以使得所述烟草材料接触顶面。通常将通过使任何合适宽度(例如，约20cm至约100cm)的间隔织物网穿过向间隔织物表面馈送烟草材料的平台来组合间隔织物和烟草。所述烟草材料渗透顶面的开口以使得烟草材料进入由间隔织物限定的开放空间(即，介于顶面和底面之间并在连接层内的开放空间)。任选地，可以在烟草材料渗透期间将能量引入间隔织物中以促进烟草在间隔织物内的渗透和分散。在一个实施方案中，通过交流能量场提供能量，例如在由法国意库里的Fibroline公司(Fibroline of Ecully,France)销售的工艺中。也参见例如Caramaro等人的美国专利No.6,733,845中阐述的静电浸渍工艺，所述文献以引用的方式并入本文中。
一旦烟草材料留在间隔织物结构内，则间隔织物可任选地处理以增加产品的结合性并且更好地将烟草材料保持在织物结构内。示例性处理工艺包括施加热量和/或压力。如上文所指出，间隔织物可包括具有特征为较低熔点的外部组分的纤维。加热步骤可以包括将间隔织物加热至高于外部纤维组分的熔融温度的温度，从而造成纤维在间隔织物内的一定熔融和熔化。用于向烟草填充的间隔织物施加热量和压缩的示例性机器包括获自德国罗伊特兹的Maschinenfabrik Herbert Meyer 有限责任公司(Maschinenfabrik HerbertMeyer GmbH of Roetz,Germany)的Flatbed-Scatter-Line。这些机器可用于向移动织物加入烟草粒子，接着加热以使织物的纤维部分地熔融并且压制以使织物固定至所希望的厚度。其后，产品可被再分成任何合适的产品尺寸。
本发明的产品可以任何合适的包装来包装和储存。参见例如以下文献中阐述的无烟类型产品的各种类型容器：Henson等人的美国专利No.7,014,039；Kutsch等人的美国专利No.7,537,110；Kutsch等人的美国专利No.7,584,843；Gelardi等人的美国专利No.7,946,450；Gelardi的美国专利No.8,033,425；Gelardi的美国专利No.8,066,123；Thiellier的美国专利No.D592,956；Patel等人的美国专利No.D594,154；和Bailey等人的美国专利No.D625,178；Robinson等人的美国专利公开No.2008/0173317；Clark等人的美国专利公开No.2009/0014343；Bjorkholm的美国专利公开No.2009/0014450；Bellamah等人的美国专利公开No.2009/0250360；Thiellier的美国专利公开No.2009/0230003；Gelardi的美国专利公开No.2010/0084424；Bailey等人的美国专利公开No.2010/0133140；Bailey等人的美国专利公开No.2010/0264157；Gelardi等人的美国专利公开No.2011/0168712；和Bailey等人的美国专利公开No.2011/0204074，其以引用的方式并入本文中。用于包装无烟烟草组合物的各种方式或方法也阐述于Arnarp等人的美国专利公开No.2004/0217024和2006/0118589；和Bjorkholm的美国专利公开No.2009/0014450；和Budd的PCT公开No.WO 2006/034450；Kutsch等人的PCT公开No.WO 2007/017761；和Sheveley等人的PCT公开No.WO2007/067953中，所述文献以引用的方式并入本文中。
利用前述描述和相关附图中呈现的教导的益处，本公开所属领域的技术人员将想到本文阐述的本公开的许多修改和其它方面。因此，应理解，本公开不限于所公开的特定方面并且所述修改和其它方面旨在包括在所附权利要求书的范围内。虽然本文使用特定术语，但它们仅以一般性和描述性意义使用，而不是出于限制目的。

Claims (36)

1.一种适于经口消耗的无烟烟草产品，其包含：
烟草组合物；和
至少一个封闭所述烟草组合物的外表面的至少一部分的纤维结构，以使得所述纤维结构和所述烟草组合物放置在口腔中时形成能够保持结合的结合结构，其中所述纤维结构包含以下中的一种或多种：(i)经编针织结构，所述经编针织结构包括在缝接过程期间在轴向上形成的纤维或纱线的互连的连续环；(ii)经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接至所述烟草组合物的多根增强纤维；(iii)编织套管，所述编织套管包括以纵横交错方式排列的多根纤维，其中所述编织套管确保位于套管内的烟草组合物保持压缩或压实；和(iv)间隔织物，所述间隔织物包含两个织物层，所述两个织物层由多根中间纤维接合在一起并限定介于其间的空隙，其中所述烟草组合物放置在所述间隔织物的所述空隙内，其中，第一织物层和第二织物层具有不同平均尺寸的开口。
2.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述烟草组合物包含切段、研磨、造粒、颗粒、切丝、再造、挤压或铸造中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述烟草组合物呈压缩的烟草薄片形式。
4.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含由选自由藻酸盐、蛋白质、棉、聚酯、丙烯酸类、亚麻、黄麻、竹子、人造纤维、聚乙烯醇、淀粉、顺式聚异戊二烯、聚酸酐组成的群组的材料制成的纤维，含有玻璃纤维的成形混合纱线，和其共聚物和共混物。
5.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含由纤维素材料或选自聚乳酸和聚羟基烷酸酯的脂族聚酯制成的纤维。
6.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构封闭所述烟草组合物的外表面积的至少50％。
7.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构封闭所述烟草组合物的外表面积的至少90％。
8.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含经编针织结构。
9.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接至所述烟草组合物的多根增强纤维。
10.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含编织套管。
11.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述纤维结构包含间隔织物，所述间隔织物包含第一层和第二层，所述第一层和所述第二层各自具有不同平均尺寸的开口。
12.根据权利要求11所述的无烟烟草产品，其中所述第一层具有大于4mm的平均开口尺寸并且所述第二层具有小于3.5mm的平均开口尺寸。
13.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述间隔织物包含多组分纱线或多根多组分纤维，其中所述多组分纱线或多组分纤维包括具有不同熔点的至少两种不同聚合物，熔点差异为至少30℃。
14.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述间隔织物包含多组分纱线或多根多组分纤维，其中所述多组分纱线的一部分或每根多组分纤维的一部分熔融。
15.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其中所述间隔织物是经编针织物。
16.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其进一步包含可食用膜，其中所述可食用膜至少部分封装所述烟草组合物。
17.根据权利要求1所述的无烟烟草产品，其进一步包含与所述烟草组合物相邻放置的至少一个可食用膜或织物薄片以形成多层结构，并且其中多根增强纤维放置在所述多层结构的表面上并与所述多层结构连接。
18.一种用于制备适于经口消耗的无烟烟草产品的方法，其包括如下步骤：用纤维结构封闭烟草组合物的外表面的至少一部分以形成放置在口腔中时能够保持结合的复合结构，其中所述纤维结构包括以下中的一种或多种：(i)经编针织结构，所述经编针织结构包括在缝接过程期间在轴向上形成的纤维或纱线的互连的连续环；(ii)经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接至所述烟草组合物的多根增强纤维；(iii)编织套管，所述编织套管包括以纵横交错方式排列的多根纤维，其中所述编织套管确保位于套管内的烟草组合物保持压缩或压实；和(iv)间隔织物，所述间隔织物包含两个织物层，所述两个织物层由多根中间纤维接合在一起并限定介于其间的空隙，其中，所述两个织物层各自具有不同平均尺寸的开口。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述烟草组合物包含切段、研磨、造粒、颗粒、切丝、再造、挤压或铸造中的至少一种。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述烟草组合物呈压缩的烟草薄片形式。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构包含由选自由藻酸盐、蛋白质、棉、聚酯、丙烯酸类、亚麻、黄麻、竹子、人造纤维、聚乙烯醇、淀粉、顺式聚异戊二烯、聚酸酐组成的群组的材料制成的纤维，含有玻璃纤维的成形混合纱线，和其共聚物和共混物。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构包含由纤维素材料或选自聚乳酸和聚羟基烷酸酯的脂族聚酯制成的纤维。
23.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构封闭所述烟草组合物的外表面积的至少50％。
24.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构封闭所述烟草组合物的外表面积的至少90％。
25.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构包含经编针织结构并且所述封闭步骤包括将所述烟草组合物放置在所述经编针织结构内形成的腔内并且将所述经编针织结构压缩在所述烟草组合物周围。
26.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构包含经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接至所述烟草组合物的多根增强纤维，所述工艺包括将每根增强纤维缝接至所述烟草组合物的步骤。
27.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构包含编织套管，并且其中所述封闭步骤包括将所述烟草组合物放置在所述编织套管内形成的腔内并且将所述编织套管压缩在所述烟草组合物周围。
28.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构包含间隔织物，并且所述封闭步骤包括将所述烟草组合物放置在所述间隔织物内并且使所述间隔织物皱缩在所述烟草组合物周围。
29.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构包含间隔织物，其中所述两个织物层包含顶层和底层，与底层相比所述顶层具有平均尺寸更大的开口，并且其中所述封闭步骤包括将所述烟草组合物施加至所述顶层以使得所述烟草组合物进入其中的所述开口并到达由所述间隔织物限定的所述空隙。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述顶层具有大于4mm的平均开口尺寸并且所述底层具有小于3.5mm的平均开口尺寸。
31.根据权利要求29所述的方法，其中所述间隔织物包含多组分纱线或多根多组分纤维，其中所述多组分纱线或多组分纤维包括具有不同熔点的至少两种不同聚合物，熔点差异为至少30℃，并且其中所述方法进一步包括使所述多组分纱线的至少一部分或每根多组分纤维的一部分熔融。
32.根据权利要求29所述的方法，其中所述间隔织物是经编针织物。
33.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构包含间隔织物并且其中所述封闭步骤包括将所述烟草组合物施加至所述织物层之一以使得所述烟草组合物进入其中的开口并到达由所述间隔织物限定的所述空隙，并且其中所述方法进一步包括在施加所述烟草组合物之后将热量和压力中的至少一种施加至所述间隔织物。
34.根据权利要求18所述的方法，其中所述纤维结构包含经由定制纤维铺放(TFP)工艺连接至所述烟草组合物的多根增强纤维，并且其中所述复合结构进一步包含与所述烟草组合物相邻放置的至少一个可食用膜或织物薄片以形成多层结构，以使得所述定制纤维铺放工艺包括将所述多根增强纤维放置在所述多层结构的表面上并将每根增强纤维缝接至所述多层结构。
35.根据权利要求18至34中任一项所述的方法，其进一步包括将能量引入所述纤维结构中以促进所述烟草组合物在所述纤维结构内的渗透和分散。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述能量是以加热、压力、振动、超声能量和交流电场中的一种或多种的形式引入。
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