CN106455674A - 再生烟草薄片及相关方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种再生烟草薄片,其具有小于约14克/平方英尺(约151克/平方米)的基重并且包含长度为至少约300微米的长度的烟草梗或茎精炼纤维以及烟叶片材料。还提供了一种制备再生烟草薄片的方法,所述方法包括在液体中制备烟草梗或烟草茎的分散体,所述分散体具有至少约10重量%的稠度。将分散体中的烟草梗或烟草茎精炼以获得纸浆悬浮液,该悬浮液具有至少约30度肖氏打浆度的滤水度(滤水性能)并且包含分散在液体中的、长度为至少约300微米的烟草梗或茎纤维。将纸浆悬浮液与烟草流延烟叶材料结合以获得浆料,并且用该浆料形成薄片。
Description
本发明涉及一种再生烟草薄片以及一种制备这样的再生烟草薄片的方法。此外,本发明涉及包含再生烟草薄片的烟草产品。
有几种已知的制备再生烟草薄片的方法。这几种已知的方法可包括处理在烟草产品的制备过程中产生的烟草材料,例如烟草梗、烟草茎、叶屑和烟草末。可衍生出烟草材料的这样的制备过程包括去梗、陈化、掺合、切割、干燥、冷却、筛选、筛分、成形或包装操作。
一种已知的方法是将烟草梗粉碎成细粉末,然后将烟草梗与烟草粉末、瓜尔胶和水混合以形成含水浆料。然后可将该含水浆料流延并且干燥以形成再生烟草薄片。然而,这种类型的再生烟草薄片具有低抗拉强度。为了改善再生烟草薄片的这种特性,通常将例如以木纤维素纤维的形式的非烟草纤维素作为粘合剂加入浆料中。但是,非烟草成分的存在通常是不期望的,这是因为成本增加和该成分对香味有负面影响。
在其它已知的方法中,将烟草材料在搅拌槽中与水混合以获得纸浆。槽中的烟草与水的浸泡和混合使得烟草的水溶性组分溶解到液体中,产生烟草香味的液体或烟草汁。这种烟草香味的液体随后需要在进一步处理之前与烟草的不溶部分分离。举个例子,可使用离心机来压缩或处理纸浆以除去含有水溶性组分的烟草香味的液体。然后,非水溶性部分随后经历造纸工艺(例如使用长网造纸机)以形成基网。众所周知,长网造纸机通常包括成形部、压榨部和干燥部。在成形部中,其包括通常被称为“线”的塑料织物网眼输送带,因为它曾经由青铜编织而成,纸浆被排出以产生连续的纸幅。随后,将该湿纸幅向前输送到压榨部,在压榨部处,多余的水从纸幅中被挤出。最后,将经压榨的纸幅输送经过加热的干燥部。使用蒸发操作使烟草香味的液体还经历进一步的处理以形成浓缩液体,浓缩液体可往回添加到基幅(base web)中,以便至少部分地恢复原本将失去的基网的香味。
经干燥的再生烟草薄片通常显示相对有限的抗拉强度。此外,上述方法还具有由于蒸发过程而导致的高能量消耗的缺点。此外,即使烟草可溶性组分的部分损失也可能对香味具有不期望的影响。
因此,希望提供一种保留来自烟草材料的烟草香味的、改进的再生烟草薄片。此外,期望提供一种具有增加的填充能力的再生烟草薄片。还期望提供一种更好地适于在从薄片制备烟草产品期间承受机械应力的再生烟草薄片。
还期望提供一种制备与比现有方法相比具有更大的抗拉强度的再生烟草薄片的方法,并且这种方法可在不需要用不期望的非烟草纤维素材料作为粘合剂来增强薄片的情况下获得。
因此,根据本发明的第一方面,提供了一种制备再生烟草薄片的方法,所述方法包括制备烟草梗或烟草茎在液体中的分散体,所述分散体具有至少约10重量%的稠度。将分散体中的烟草梗或茎进行精炼,以获得具有至少约30肖氏打浆度的滤水度(滤水性能)的纸浆悬浮液,并且包含分散在液体中的长度为至少约300微米的烟草梗或茎精炼纤维。将包含烟草梗或茎精炼纤维的纸浆悬浮液与烟草流延烟叶材料组合以获得浆料。然后用该浆料形成薄片。
此外,根据本发明的另一方面,提供了一种再生烟草薄片,其具有小于约14克/平方英尺(约151克/平方米)的基重,并且包括长度为至少约300微米的烟草梗或茎精炼纤维以及烟草流延烟叶材料。
根据本发明的另一方面,还提供了包括再生烟草薄片材料的吸烟制品,其中再生烟草薄片材料具有小于约14克/平方英尺(约151克/平方米)的基重并且包括长度为至少约300微米的烟草梗或茎精炼纤维以及烟草流延烟叶材料。
将理解,参考本发明的一个方面所描述的任何特征同样适用于本发明的任何其它方面。
术语“烟草产品”在整个本说明书中用于指可燃吸烟制品以及其中气溶胶形成基材(例如烟草)被加热而不是燃烧的吸烟制品。比如为香烟的可燃吸烟制品一般包括由形成烟草杆的纸包装材料包围的烟丝(通常为烟丝填料(cut filler)的形式)。烟丝可为单一类型的烟草或者两个或更多个类型烟草的掺和物。香烟通过在其一个端部点燃且燃烧烟丝条而由消费者采用。吸烟者然后通过在香烟的相对端部(嘴端部或过滤器端部)上抽吸接收主流气溶胶。在被加热的吸烟制品中,气溶胶通过加热该气溶胶形成基质来产生。已知的加热式吸烟制品包括例如其中气溶胶通过电加热或通过热从可燃燃料元件或热源传递到气溶胶形成基材而生成的吸烟制品。在吸烟期间,挥发性化合物通过来自热源的热传递从气溶胶形成基材释放并且夹带在通过吸烟制品抽吸的空气中。当所释放的化合物冷却时,它们冷凝以形成被消费者吸入的气溶胶。同样已知的是下列吸烟制品,在所述吸烟制品中,含有尼古丁的气溶胶在不燃烧的情况下并且在一些情形下在不加热的情况下(例如通过化学反应)从烟草材料、烟草提取物或其它尼古丁来源产生。
在本说明书中,术语“茎”用于指在叶包括梗和叶片已去除后剩下的烟草植物的主要结构部分。茎支撑烟叶且将其连接至植物的根,并且具有高纤维素含量。
术语“梗”在本文中用于指将叶片连接至茎以及连接至脉或筋的烟草植物的结构部分,所述脉或筋延伸穿过叶片部分之间的叶。在本发明的上下文中,术语“梗”不涵盖术语“茎”,并且烟草植物的梗和茎视为不同部分。
术语“稠度”在本说明书中用于指在液体分散体中固体部分(即,烟草梗)与由烟草梗和液体两者组成的两相系统的重量比。
术语“精炼”在整个说明书中用于表示液体分散体中的烟草梗或烟草茎经历对梗或茎材料的纤维改性使得它们可形成薄片的机械处理。例如,通常用于造纸工业中的木浆精炼的类型的锥形精炼机或盘式精炼机可用于该目的。该机械过程被理解为对烟草梗或烟草茎纤维施加研磨和捣碎作用,使得它们被打碎、变形、脱层和分簇,但是不被损坏以免它们损失太多强度。因此,可从烟草梗或烟草茎获得毛发状、薄且细长的“烟草梗或烟草茎精炼纤维”。这些烟草梗或烟草茎精炼纤维是柔韧的并且具有更大的表面积。这被理解为显著改善纤维间结合能力,因为其似乎有利于在上覆链(overlying strands)之间形成氢键。
术语“纤维长度”在整个说明书中指的是通过根据本发明的方法精炼烟草梗而获得的纤维的主要尺寸。更具体地,通常指的是在烟草梗纤维的样品上测量的纤维长度的平均值。平均纤维长度可通过几种方法以实验评估。例如,可通过显微镜分析来测量纤维长度。
术语“流延(cast)烟叶”在本文中用于指众所周知的过程,其基于将包含磨碎的烟草颗粒和粘结剂(例如瓜尔胶)的浆料流延到支撑表面例如带式输送机上,使浆料干燥且从支撑表面取下干燥片。术语“烟草流延烟叶材料”在本文中用于指通常在常规流延烟叶过程中使用的烟叶的部分和在加工(例如烟草粉)期间产生的可回收的精细材料。
本说明书中使用的术语“滤水度”是指纸浆产品的滤水性能。“滤水度”由国际标准ISO 5267-1标题为“Determination of Drainability–Part 1:Schopper-Riegler Method(滤水性能的确定-第1部分:肖伯尔—瑞格勒法)”的2014年出版物定义。肖氏(Schopper-Riegler)试验设计为提供纸浆的稀释悬浮液可被脱水的速率的测量。已经表明,滤水性能与纤维的表面条件和溶胀有关,并且构成纸浆已经经受的机械处理量的有用指标。因此,本领域技术人员应当清楚,通过指示通过精炼操作获得的纸浆的滤水度或滤水性能的值,间接地参考在精炼操作中所述纸浆已经经历的机械处理的强度和量(例如根据净能量输入)。滤水度(滤水性能)可用肖氏打浆度来表示。根据上述ISO标准中定义的测试条件来制备纸浆。将体积为1000ml的制备纸浆倒入排水室中。从底部和侧孔收集排放物。在以SR度为刻度的特种筒体中测量来自侧孔的滤液。1000毫升的排放物对应于0肖氏打浆度,而0毫升的排放物对应于100度肖氏打浆度。
术语“抗拉强度”在整个说明书中用于表示拉伸再生烟草薄片直到其断裂所需的力的量度。更具体地,抗拉强度是薄片材料在断裂之前将承受的每单位宽度的最大拉伸力,并且在薄片的纵向(machine direction)上测量。它以牛顿每米材料(N/m)为单位表示。用于测量薄片的抗拉强度的试验是公知的。在国际标准ISO 1924/2标题为“Paper andBoard-Determination of Tensile Properties-Part 2:Constant Rate of ElongationMethod(纸和板-拉伸性能的测定-第2部分:恒定伸长率法)”的2014年出版物中描述了合适的试验。
该试验利用拉伸测试装置,该测试装置被设计为使给定尺寸的试件以适当的恒定伸长率延伸,并且测量拉伸力,如果需要,则测量所产生的伸长率。每个薄片的试件被保持在两个夹具中,以指定速率调节所述两个夹具的分离。例如,对于180毫米试验长度,速率为20毫米/分钟。拉伸力作为伸长率的函数来测量,并且继续进行试验直至试样断裂为止。测量最大拉伸力以及断裂时的伸长率。
材料的抗拉强度可通过下面的等式来计算:其中S是以N/m计的抗拉强度,是以牛顿计的平均拉伸力,并且w是以米计的试件的宽度:
根据本发明的再生烟草薄片具有小于约14克/平方英尺(约151克/平方米)的基重。此外,再生烟草薄片由长度为至少约300微米的烟草梗或烟草茎精炼纤维和烟叶薄片材料形成。已经发现至少约300微米的烟草梗或烟草茎精炼纤维长度确保令人满意的纤维间结合,并且因此有利于形成具有所需机械性质的薄片材料。
优选地,再生烟草薄片具有小于约11克/平方英尺(约119克/平方米)的基重。由于再生烟草薄片的基重下降,所以改善了再生烟草薄片的填充能力。因此,可有利地减少吸烟制品中的总烟草重量。
本说明书中使用的术语“填充能力”是指由给定重量或质量的烟草材料占据的空间的体积。烟草材料的填充能力越大,填充标准尺寸的烟草梗所需的材料的重量越低。填充能力的值以校正的筒体容积(CCV)表示,校正的筒体容积是在12.5%烘箱挥发的参考水分水平下烟草材料的筒体容积(CV)。可使用装配有用于烟丝的测量头和烟草筒体容器的Borgwaldt密度计DD60或DD60A类型来确定筒体容积(CV)。
在确定CCV值的合适的方法中,将烟丝填料的样品置于Borgwaldt密度计的烟草圆筒体容器中,并且使之承受2kg的负载持续30秒。测量在装载时间过去之后的样品的高度,并且使用以下公式将其转换为筒体容积:
其中r是筒体半径(对于上述密度计而言是3.00cm),h是在装载时间过去之后样品的高度,并且SW是样品的重量。然后将测量的CV在12.5%烘箱挥发的参考湿度水平值(ROV)下使用下式转换为CCV的校正值::
CCV=(OV-ROV)·f+CV
其中OV是烟草梗样品的实际%烘箱挥发,并且f是校正因子(对于所示测试而言是0.4)。
术语“%烘箱挥发”(%OV或OV百分比)用于指烟草梗的水分含量。通过测量在100±1摄氏度(℃)的烘箱中干燥梗材料的样品持续3小时±0.5分钟来自梗的重量损失百分比来确定%烘箱挥发。在实践中,假定来自梗的重量损失的绝大部分是由水分的蒸发引起的。应当注意,在绝对基础上,通过烘箱干燥确定的水分含量的值可大于当使用比如ISO 6488(卡尔费休法)的特定方法时的含水量分析的结果。该差异是依赖于样品类型的,并且是由于在烘箱干燥期间除了来自烟草材料的水之外的挥发性材料的损失。
优选地,烟草梗或烟草茎精炼纤维具有小于约1200微米的长度。甚至更优选地,烟草梗或烟草茎精炼纤维具有小于约1000微米的长度。在一些优选的实施例中,烟草梗或烟草茎精炼纤维具有约300至约1200微米,优选约300至约1000微米的长度。已经发现具有这种纤维长度的烟草梗或烟草茎精炼纤维可有效地有助于改善由它们形成的再生烟草薄片的抗拉强度。不受理论的束缚,认为具有这种纤维长度的烟草梗或烟草茎精炼纤维为纤维间结合提供了合适量的表面积。
再生烟草薄片含有至少约10重量%的干燥烟草梗或烟草茎精炼纤维的薄片。优选地,烟草梗或烟草茎精炼纤维占干薄片的至少约30重量%。更优选地,烟草梗或烟草茎精炼纤维占干薄片的至少约40重量%。另外或作为替代方案,再生烟草薄片含有小于约80重量%的干燥烟草梗或烟草茎精炼纤维的干薄片。在一些优选的实施例中,烟草梗或烟草茎精炼的纤维占干薄片的约30重量%至干薄片的约50重量%,甚至更优选占干薄片的约40重量%约干薄片的约50重量%。令人惊讶地,发现较高含量的长度为至少约300微米长度的烟草梗或烟草茎精炼纤维可导致再生烟草薄片的抗拉强度显着增加,如下文的示例所示。
再生烟草薄片可具有至少约20千克力每米(约196牛顿每米)的抗拉强度。[1]优选地,再生烟草薄片具有至少约25千克力每米(约245牛顿每米)的抗拉强度。更优选地,再生烟草薄片具有至少约30千克力每米(约294牛顿每米)的抗拉强度。这种改进的抗拉强度值使得根据本发明的再生烟草薄片特别适合于涉及机械应力的后续操作。
根据本发明的再生烟草薄片特别适用于制备其中气溶胶形成基材(例如烟草)被加热而不是燃烧的烟草产品,包括可燃吸烟制品和吸烟制品。更详细地,在形成之后,可对再生烟草薄片进行干燥并且进一步成型和切割。在一个优选的实施例中,将再生烟草薄片切割以形成条,所述条与其它形式的烟草条一起切割以形成混合烟丝填料,所述混合烟丝填料可用于制备再生烟草产品,比如将被加热而不是燃烧的烟草棒或气溶胶形成基材。或者,可独立地切割再生烟草薄片以形成再生烟草烟丝填料组分,然后可将再生烟草烟丝填料组分与其它填料组分掺合。特别地,由根据本发明的再生烟草薄片形成的再生烟草材料可与其他烟草掺合以形成烟丝填料。这种烟丝填料可包括但不限于熏制烟草、白肋烟草、马里兰烟草、东方烟草、稀有烟草、特种烟草、再生烟草、膨胀烟草等的碎片。烟丝填料还可包括常规的添加剂,例如润湿剂,比如甘油和丙二醇。
在根据本发明制备再生烟草薄片的方法中,制备烟草梗在比如例如水的液体介质中的分散体,其具有至少约10重量%的稠度。在分散体中精炼烟草梗或茎,以获得具有至少约30度肖氏打浆度的滤水度(滤水性能)的纸浆悬浮液,并且包括分散在液体中的、长度为至少约300微米的烟草梗或烟草茎精炼纤维。然后将由此获得的纸浆悬浮液与烟草流延烟叶材料组合以获得浆料。然后由该浆料形成薄片。
因为基本上所有的可溶性组分(通常也称为“烟草汁”)被保持在液体分散体内,所以大多数香味源有利地被保存。同时,由于不需要通过蒸发来浓缩从烟草梗的不可溶部分分离的液相,如在某些已知过程的情况下那样,所以与根据本发明的方法相关联的总能量消耗有利地减小。此外,基本上完全消除了引入非烟草纤维素材料的需要,因为通过在液体介质中精炼烟草梗或烟草茎的分散体而获得的烟草梗或烟草茎精炼纤维提供足够固体的纤维间结合。通常,这导致通过该方法可获得的再生烟草薄片的改善的抗拉强度。此外,较高含量的纤维材料可导致再生烟草薄片的特别粗糙的、波状表面纹理。因此,可有利地增加再生烟草的填充能力。
优选地,烟草梗的分散体以至少约15重量%的稠度制备。更优选地,制备具有至少约20重量%的稠度的烟草梗或烟草茎的分散体。因此,有利地保留了在常规方法中作为可溶性组分损失并因此将需要重新引入再生烟草材料中的基本上所有的烟草香味源。可以小于约70重量%的稠度制备烟草梗的分散体。优选地,制备具有小于约60重量%的稠度的分散体。
优选地,将烟草梗精炼以获得包含长度小于约1200微米的烟草梗或烟草茎精炼纤维的纸浆悬浮液。更优选地,将烟草梗精炼以获得包含长度小于约1000微米的烟草梗或烟草茎精炼纤维的纸浆悬浮液。在优选的实施例中,将烟草梗精炼以获得包含长度为约300微米至约600微米的烟草梗或烟草茎精炼纤维的纸浆悬浮液。
优选地,将分散体中的烟草梗或烟草茎精炼以获得具有至少约50度肖氏打浆度的滤水度(滤水性能)的纸浆悬浮液。
在优选的实施例中,烟草梗或烟草茎可是盘式精炼的(disc refined)。更详细地,在分散体中精炼烟草梗或烟草茎的步骤可包括在由第一间隙分开的圆盘之间精炼烟草梗的第一步和在由小于第一间隙的第二间隙分开的圆盘之间精炼烟草梗的第二步。优选地,在由小于第一间隙的第二间隙分开的圆盘之间精炼烟草梗或烟草茎的第二步进行至少两次。
不受理论束缚,已经观察到第一精炼步骤基本上将烟草梗或烟草茎的液体分散体转变成相当粗的纸浆,其中梗或烟草茎纤维还没有被适当地分离,而第二精炼步骤基本上将从第一精炼步骤获得的粗浆转化为更细的纸浆悬浮液。
第一间隙可小于约1000微米。优选地,第一间隙小于约750微米。更优选地,第一间隙小于约500微米。
第二间隙可小于约500微米。优选地,第二间隙小于约350微米。更优选地,第二间隙小于约200微米。
另外,或作为替代,第二间隙可大于约50微米。优选地,第二间隙可大于约100微米。更优选地,第二间隙可大于约200微米。
在优选实施例中,第一间隙为约500微米,第二间隙为约50微米。
将参考以下非限制性示例来进一步描述本发明。
比较示例
根据常规的流延烟叶法制备具有以下组成的再生烟草薄片:
烟草材料:
叶片粉末:按干重66%
研磨的梗:按干重34%
粘合剂:
瓜尔胶:每100份干烟草材料干重8份
将干燥烟草材料进料至研磨机,在其中进行干研磨和筛分,随后在高剪切混合器中与包括瓜尔胶作为粘合剂的水性介质接触以形成烟草浆料。然后将烟草浆料流延到移动的环形带上。随后使流延的浆料通过干燥组件以除去水分,从而形成再生烟草薄片。最后,用刮刀从带上取下薄片。
获得了具有12.5±0.5克/平方英尺(约135克/平方米)的基重和约25kgf/m(约245N/m)的抗拉强度的再生烟草薄片。
实例1
通过根据本发明的方法制备具有以下组成的再生烟草薄片:
烟草材料:
叶片粉末:按干重66%
精炼干纤维:按干重30%
粘合剂:
瓜尔胶:每100份干烟草材料4份干重
更详细地,将烟草梗以大于50%的稠度分散在水中。随后,将烟草梗在分散体中精炼以获得具有约25度肖氏打浆度的滤水度(滤水性能)的纸浆悬浮液。获得平均长度为约450微米的烟草梗精炼纤维。将由此获得的烟草梗精炼纤维与保湿剂、粘合剂和烟草粉末混合以形成浆料,然后将其流延以形成薄片并且使其干燥。
获得基重为13克/平方英尺(约140克/平方米)和抗张强度为约26kgf/m(约255N/m)的再生烟草薄片。
实例2
通过根据本发明的方法制备具有以下组成的再生烟草薄片:
烟草材料:
叶片粉末:按干重计57%
精炼干纤维:按干重43%。
粘合剂:
瓜尔胶:每100份干烟草材料干重8份。
更详细地,将烟草梗以大于50%的稠度分散在水中。随后,在分散体中精炼烟草梗以获得具有约30度肖氏打浆度的滤水度(滤水性能)的纸浆悬浮液。获得平均长度为约400微米的烟草梗精炼纤维。将由此获得的烟草梗精炼纤维与保湿剂、粘合剂和烟草粉末混合以形成浆料,然后将其流延以形成薄片并且使其干燥。
获得具有约11克/平方英尺(约118克/平方米)的基重和约35kgf/m(约343N/m)的抗拉强度的再生烟草薄片。
Claims (15)
1.一种制备再生烟草薄片的方法,包括:
在液体中制备烟草梗或茎的分散体,所述分散体具有至少约10重量%的稠度;
在所述分散体中精炼所述烟草梗或茎,以获得纸浆悬浮液,所述纸浆悬浮液具有至少约30度肖氏打浆度的滤水度(滤水性能)并且包括分散在所述液体中的长度为至少约300微米的烟草梗或茎部精炼纤维;
将所述纸浆悬浮液与所述烟草流延烟叶材料组合以获得浆料;和
用所述浆料形成薄片。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述烟草梗或烟草茎的分散体的稠度为至少约15重量%。
3.根据权利要求1或2的方法,其中所述烟草梗或烟草茎的分散体的稠度小于约20重量%。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中将所述分散体中的烟草梗或烟草茎进行精炼以获得长度小于约1200微米的纸浆悬浮液烟草梗或烟草茎精炼纤维。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,精炼所述烟草梗或烟草茎的步骤包括:在通过第一间隙分开的圆盘之间精炼所述烟草梗或烟草茎的第一步,以及在由小于第一间隙的第二间隙分开的圆盘之间精炼所述烟草梗或烟草茎的第二步。
6.一种可通过根据权利要求1至5中任一项所述的方法获得的再生烟草薄片。
7.一种再生烟草薄片,具有小于约14克/平方英尺(约151克/平方米)的基重并且包括长度为至少约300微米的烟草梗或烟草茎精炼纤维和烟草流延烟叶材料。
8.根据权利要求7所述的再生烟草薄片,所述薄片具有小于约11克/平方英尺(约119克/平方米)的基重。
9.根据权利要求7或8所述的再生烟草薄片,其中所述烟草梗或烟草茎精炼纤维具有小于约1200微米的长度。
10.根据权利要求7到9所述的再生烟草薄片,其中所述烟草梗或烟草茎精炼纤维占所述薄片的至少30重量%。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的再生烟草薄片,其中所述烟草梗或烟草茎精炼纤维占所述薄片的至少40重量%。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的再生烟草薄片,所述再生烟草薄片具有至少约25千克力每米(约245牛顿/米)的抗拉强度。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的再生烟草薄片,所述再生烟草薄片具有至少约30千克力每米(约294牛顿每米)的抗拉强度。
14.一种包括再生烟草薄片材料的吸烟制品,其中所述再生烟草薄片材料具有小于约14克/平方英尺(约151克/平方米)的重量,并且包括长度为至少约300微米的烟草梗或烟草茎精炼纤维和烟草流延烟叶材料。
15.根据权利要求14所述的吸烟制品,其中所述再生烟草薄片材料具有至少约25千克力/米(约245牛顿/米)的抗拉强度。
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