CN108779609A - 改进的用于香烟滤嘴的滤纸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制备吸烟制品尤其是滤嘴香烟所用的滤嘴的滤纸，所述滤纸具有以下性质：所述滤纸包含包括纸浆纤维的纤维；至少80重量％、优选至少90重量％、特别优选至少95重量％和非常特别优选100重量％的滤纸由长纤维纸浆纤维形成；就纤维数目而言，2％至10％、优选3％至9％并且特别优选4％至8％的纤维具有小于0.2mm的长度；根据ISO 2965:2009测量的滤纸的透气性为500cm·min^‑1·kPa^‑1至15000cm·min^‑1·kPa^‑1且优选1000cm·min^‑1·kPa^‑1至9000cm·min^‑1·kPa^‑1；就纤维数目而言，滤纸中的纤维的数均长度大于1mm且小于5mm，优选大于2mm且小于4mm；并且就纤维数目而言，滤纸中的纤维的数均宽度为10μm至50μm，优选20μm至40μm并且特别优选25μm至35μm。

Description

改进的用于香烟滤嘴的滤纸

发明领域

本发明涉及用于制造香烟滤嘴的纸和用于制备滤纸的方法。本发明还涉及相关的香烟。由根据本发明的滤纸制造的滤嘴具有与乙酸纤维素滤嘴相似的保留性质，并从而与具有常规滤纸的纸滤嘴香烟相比改善了由这种滤纸制造的香烟的味道。

背景技术

常规制造的滤嘴香烟通常由用香烟纸包裹的圆柱形烟草柱和由滤嘴材料组成并用滤嘴包装纸包裹的滤嘴组成。常见的滤嘴材料是乙酸纤维素。通常，烟草柱和滤嘴通过接装纸彼此连接。

作为乙酸纤维素纤维的替代品，纸是已知的香烟滤嘴材料。香烟滤嘴可以由数个区段组成，其中每个区段可以由不同的材料形成。例如，由两个区段组成的滤嘴在现有技术中是已知的，其中一个区段是乙酸纤维素滤嘴并且第二区段是纸滤嘴。还已知在一个区段中混合乙酸纤维素纤维和纸浆纤维，或者在区段内(例如在纵向或径向上)分别排列由这些纤维形成的结构。

通常，纸滤嘴的优势是，它们在环境中降解得更快，而且它们通常比乙酸纤维素滤嘴便宜。然而，常规纸滤嘴的一个主要缺点是，与由乙酸纤维素制成的滤嘴相比，它具有不同的保留性质。例如，已知在相当的吸阻下，纸滤嘴对焦油的过滤效率高于乙酸纤维素滤嘴的过滤效率。纸滤嘴也比乙酸纤维素滤嘴更容易得多地保留水和水蒸气。这两种效果尤其都可以以不希望的方式改变香烟的味道。此外，在给定过滤效率下的吸阻，即滤嘴针对流动的烟雾提供的阻力，显著低于由乙酸纤维素产生的滤嘴的吸阻。类似地，纸滤嘴的硬度，即对机械变形的阻力，通常不符合吸烟者的期望，他们习惯于乙酸纤维素滤嘴。

EP 2 761 085描述了特别好的用于纸滤嘴的可生物降解的纸，但它不能以完全令人满意的方式解决关于味道或过滤效率的问题。

已知可以将某些物质加入纸滤嘴以控制过滤效率或改善味道，诸如三乙酸甘油酯、丙二醇、山梨糖醇、甘油、聚乙二醇或柠檬酸三乙酯。然而，此类物质的添加并没有解决在吸阻和硬度方面存在的问题，并且增加了纸滤嘴的价格。

因此，需要一种可用的滤纸，它提供由其制造的具有一定性质的滤嘴，其性质与由常规滤纸制造的香烟的纸滤嘴相比，与来自乙酸纤维素的滤嘴的那些性质更类似。

发明概述

本发明的目的是提供可以以简单且成本有效的方式制备的滤纸，并且同时提供由其制造的具有一定过滤效率的滤嘴，所述过滤效率在相当的吸阻下类似于来自乙酸纤维素的滤嘴。该目的通过根据权利要求1所述的滤纸及根据权利要求15所述的其制备方法实现。本发明的另一个目的是，使用这种材料的滤嘴和滤嘴香烟。有利的实施方案在从属权利要求中提供。

根据本发明，提出了一种用作滤纸的纸，其具有以下性质：

-滤纸包含纤维，

-至少80重量％、优选至少90重量％并且特别优选至少95重量％且非常特别优选100重量％的滤纸，其由长纤维纸浆纤维形成，

-就纤维数目而言长度小于0.2mm的纤维的比例为2％至10％，

优选3％至9％并且特别优选4％至8％，

-根据ISO 2965:2009测量的滤纸的透气性为500cm·min^-1·kPa^-1至15000cm·min^-1·kPa^-1并且优选1000cm·min^-1·kPa^-1至9000cm·min^-1·kPa^-1，

-滤纸中的纤维的数均长度大于1mm且小于5mm，优选大于2mm且小于4mm，以及

-滤纸中的纤维的数均宽度为10μm至50μm，优选20μm至40μm并且特别优选25μm至35μm。

本发明人已经发现，滤纸中细纤维的量，即长度小于0.2mm的纤维，是降低由根据本发明的滤纸制造的滤嘴的过滤效率的重要因素，并使其更类似于乙酸纤维素滤嘴。这是令人惊讶的，因为细纤维由于具有大的表面并因此它们的存在应增加过滤效率。实际上，在滤纸中太多以及太少的细纤维不是有益的，而是它们相对于滤纸中纤维数目的比例应该在2％至10％的窄范围内。

此外，本发明人已经发现，滤纸的透气性是控制纸滤嘴的吸阻并因此控制其过滤效率在很宽范围内的基本参数。这是令人惊讶的，因为来自香烟的烟雾通常沿着滤纸的表面而不是通过滤纸在纸滤嘴中流动。与技术人员的期望相反，透气性、吸阻和过滤效率之间存在密切关系。在这种情况下，透气性应为500cm·min^-1·kPa^-1至15000cm·min^-1·kPa^-1。

透气性受纤维精制强度的影响。在此方面，高度精制的纤维导致低透气性以及不太高度精制的纤维导致高渗透性。然而，除了透气性之外，细纤维的含量也受到纤维精制的影响，不言而喻的是，在细纤维的近似恒定含量下，透气性可以在根据本发明的范围内进行完全地调整。此外，滤纸必须符合关于机械强度的要求，该机械强度也基本上受到纤维精制的影响。

所有这些要求的同时组合将通过下面描述的根据本发明的方法来进一步实现，其中至少一部分纤维材料在具有特定设置的特殊精制机中进行精制。

滤纸中的纤维尺寸影响其表面，并因此也影响其透气性和由其制造的滤嘴的过滤效率。因此，有利的是，滤纸中纤维的平均长度和宽度在一定范围内。

滤纸中纤维的长度及其宽度可根据ISO 16065按其中所述的自动光学方法进行测量。然而，与ISO 16065不同，在测量中考虑了长度小于0.2mm的纤维部分。使用Lorentzen&Wettre的L&W Fiber Tester Plus–代码912Plus仪器可以进行此类测量，这也允许确定细纤维的量。在这方面，将约0.1g干纤维的样品混悬于水中并由仪器泵送通过两个板之间的狭窄间隙。同时，摄像机监测在板之间的狭窄间隙中流动的纤维混悬液并快速连续地记录图像，分析所述图像以确定流动纤维的几何形状。该仪器提供的结果尤其是纤维长度和纤维宽度在纤维数量上的分布，由此可以确定数均长度和宽度以及细纤维的比例。

由此获得的滤纸中，纤维的数均长度应大于1mm且小于5mm，并且优选大于2mm且小于4mm。

此外，由此获得的滤纸中，纤维的数均宽度为10μm至50μm，优选20μm至40μm，并且非常特别地优选25μm至35μm。

根据本发明的滤纸含有纤维，其中该纤维至少包括纸浆纤维。纸浆纤维是植物来源的基于纤维素的纤维，例如长纤维纸浆纤维或短纤维纸浆纤维。在本发明的上下文中，来自塑料的纤维、来自再生纤维素的纤维并且特别是乙酸纤维素纤维不是纸浆纤维。

纸浆纤维可以是经脱色的或未经脱色的，或者可以是经脱色和未经脱色的纸浆纤维的混合物。优选地，纸浆纤维是经脱色的，因为随后滤纸是白色的并且这种颜色是吸烟者所期待的。使用至少部分未经脱色的纸浆纤维产生具有浅棕色至深棕色的滤纸，并且这是不太优选的。

为了获得滤纸的足够的强度和透气性以及由此制造的滤嘴的相应的过滤效率，必须由长纤维纸浆纤维形成高比例的纤维。长纤维纸浆纤维的比例就滤纸重量而言应为滤纸的至少80重量％，优选至少90重量％并且特别优选至少95重量％，并且非常特别优选100重量％。

滤纸的100重量％是由长纤维纸浆形成的表示，应理解为，意味着滤纸基本上仅含有长纤维纸浆纤维。因此，该表示应包括滤纸含有任意其它物质和材料的污染物，例如其它纤维、短纤维纸浆纤维、填充材料、颜料、添加剂或加工助剂，因为它们可能发生于根据现有技术的纸张生产过程中。

长纤维纸浆可以来源于针叶木，特别是云杉或松树，也可以来自其它植物诸如大麻(Hanf)、亚麻(Flachs)、剑麻(Sisal)、马尼拉麻棉花(Baumwolle)、苎麻(Ramie)、黄麻(Jute)、洋麻(Kenaf)、Gampi、Kozu或Matsumata。技术人员理解术语“长纤维纸浆”是指纤维的自然长度而不是纸中呈精制状态的实际长度。

根据本发明的滤纸应含有一定比例的细纤维。细纤维包括长度小于0.2mm的所有纤维。根据本发明的滤纸中，细纤维就滤纸中的纤维数目而言的比例为2％至10％，优选3％至9％并且特别优选4％至8％，各自就滤纸中的纤维数目而言。

根据本发明的滤纸也应在限定的区间内具有透气性，因为以这种方式调整来自该滤纸的纸滤嘴过滤效率。根据ISO 2965:2009测量的根据本发明的滤纸的透气性为500cm×20^-1·10c^-1至15000cm·min^-1·kPa^-1，以及优选为100cm·min^-1·kPa^-1至9000cm·min^-1·kPa^-1，其中测量头具有10mm×20mm的开口。

在本发明的范围内的滤纸还包含纸浆纤维如短纤维纸浆纤维，或其它纤维如来自再生纤维素的纤维，例如粘胶纤维、莫代尔纤维、莱赛尔纤维、来自纤维素酯(如乙酸纤维素)的纤维、或来自塑料(如聚乙烯醇、聚乙烯、聚酯或聚丙烯)的纤维、或来自聚乳酸的纤维。然而，这些纤维降低了机械强度，并因此此类纤维的总比例应不大于滤纸的10重量％，优选不大于5重量％并且特别优选不大于2重量％。特别地，粘胶纤维、莫代尔纤维、莱赛尔纤维、来自乙酸纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯、聚酯或聚丙烯的纤维降低了滤纸的生物降解性并提高了滤纸的价格，并因其低密度而使制造滤纸存在问题，使得在一个优选的实施方案中，滤纸不含有此类纤维。

短纤维纸浆纤维可以来源于落叶木材，特别是桦木、山毛榉或桉树，但也来自其它植物诸如茅草(esparto grass)。

滤纸可含有填充材料，例如，以影响滤纸的白度、颜色或不透明度。特别地，如果来自根据本发明的滤纸的滤嘴一直延伸到香烟中的嘴端以便吸烟者可以看到它，则滤纸的光学性质可能是重要的。然而，填充材料降低滤纸的强度并且可能以不希望的方式影响多孔结构。因此，填充材料的比例应不大于滤纸的10重量％，优选不大于5重量％并且特别优选不大于2重量％。在一个特别优选的实施方案中，滤纸不含填充材料。

填充材料可以是矿物填充材料，尤其是碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐或氧化物，尤其是例如碳酸钙、氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、二氧化钛、滑石、高岭土或氢氧化铝以及它们的混合物。

填充材料的颗粒形状、颗粒尺寸分布和晶体结构可以在很宽的范围内变化，并且技术人员将根据现有技术和技术人员想要实现的目的来选择这些参数。

根据本发明的滤纸可以含有颜料或着色剂，以向滤纸提供定义的颜色。铁氧化物，通常为黄色、红色或黑色并且可单独使用或在混合物中使用，构成了示例性颜料。铁氧化物或其它颜料或着色剂可以在加热后永久地或暂时地改变它们的颜色，因此，如果要在吸烟期间或之后获得特殊的光学效果，也可以添加这些材料。

根据本发明的滤纸可以含有另外的添加剂以影响滤纸的某些性质。这些包括例如上浆剂，如烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基丁二酸酐(ASA)、脂肪酸、脂肪醇或其它疏水物质，以提供具有防水性质的滤纸，或者淀粉，以增加滤纸的强度，或者湿强度剂。

尤其感兴趣的是，添加剂的添加，其选择性地影响香烟烟雾中的某些物质。在这方面特别重要的是44种物质，其被称为“霍夫曼分析物(Hoffmann Analytes)”。尤其是在这方面，滤纸可含有影响一氧化碳含量的物质，例如，催化剂；氧化锌或其它金属氧化物；过渡金属或铜、铁或银的硝酸盐；或铂金。为了影响并且尤其是减少氰化氢(HCN)，可以使用氧化锌或甘氨酸钠。为了影响甲醛，可以使用抗坏血酸、酒石酸、碳酸钠或聚乙烯亚胺。类似地，可能添加活性炭、聚乙二醇、三醋精或柠檬酸三乙酯。颜料、着色剂和添加剂以及技术人员可以添加到滤纸以达到一定效果的所有其它物质的总和应不大于滤纸的10重量％，优选不大于5重量％并且特别优选不大于2重量％。在一个特别优选的实施方案中，滤纸至少不含颜料和着色剂。

通常，在指定滤纸的组成部分时，还必须考虑毒理学方面和法律要求。

滤纸的机械性质对于由根据本发明的滤纸制造滤嘴是重要的。滤纸的机械性质在机器方向(即滤纸通过造纸机的方向)上以及横向(即与造纸机中的行进方向垂直的方向)上不同。

机器方向中，滤纸的抗张强度应为至少7N/15mm，优选至少8N/15mm并且特别优选至少9N/15mm。高抗张强度并不是不利的。然而，由于生产具有高抗张强度的滤纸对应于精制纤维时的高能耗，所以抗张强度不会不必要地增加。因此，机器方向上的抗张强度应为至多50N/15mm，优选至多45N/15mm并且特别优选至多40N/15mm。

在滤嘴生产过程中，滤纸将在横向上暴露于相对较低的载荷，使得横向上的抗张强度优选至少4N/15mm且特别优选至少5N/15mm并且优选至多9N/15mm且特别优选至多8N/15mm。

与抗张强度同等重要的是断裂伸长率，因为这描述了滤纸在滤嘴制备过程中通过机器时可以补偿速度差异的程度。因此，机器方向上的断裂伸长率优选至少1％且尤其优选至少1.2％并且优选至多2％且尤其优选至多1.8％。

此外，横向上的断裂伸长率起作用，这是因为滤纸在横向上拉伸也可以在滤嘴制造过程中发生。因此，横向上的断裂伸长率应优选至少4％且尤其优选至少4.5％，并且优选至多6％且尤其优选至多5.5％。

滤纸可以在机器方向或横向上卷曲。在这种情况下，其断裂伸长率在滤纸卷曲的一个或多个方向上为至多25％、优选至多15％并且尤其优选至多10％。

在机器方向和横向上的抗张强度可根据ISO 1924-2:2008测量。

例如，滤纸的基重对于由该滤纸制造的滤嘴的硬度是重要的。因此，基重优选为10至80g·m^-2，特别优选20至60g·m^-2，非常特别优选30至40g·m^-2。滤纸的基重可以根据ISO536:2012测量。

与基重一样，滤纸的厚度对于由该滤纸制造的滤嘴的硬度可能是重要的。因此，厚度优选为60μm至160μm，并且尤其优选80μm至120μm。可以根据ISO 534:2011确定单层滤纸的滤纸厚度。

根据本发明的滤纸可以通过根据本发明的以下方法进行制造。

第一步骤(A)包括在储罐中提供未精制纤维材料的水性混悬液。该方法步骤可以根据现有技术中已知的方法来执行。

未精制纤维材料包括纸浆纤维，尤其是长纤维纸浆纤维。纸浆纤维可以是经脱色的纸浆纤维或未经脱色的纸浆纤维或者经脱色或未经脱色的纸浆纤维的混合物。然而，优选地，未精制纸浆纤维是经脱色的，因为随后滤纸是白色的并且吸烟者期望这种颜色。

就未精制纤维材料重量而言，未精制长纤维纸浆纤维的比例为至少80重量％、优选至少90重量％且特别优选至少95重量％并且非常特别优选100重量％。

100重量％是由未精制长纤维纸浆纤维形成的表示，应理解为，意指未精制纤维材料基本上仅含有未精制长纤维纸浆纤维。因此，这种表示还应包括这样的未精制纤维材料，其含有任何其它物质和材料的污染，例如其它纤维、短纤维纸浆纤维、填充材料、颜料、添加剂或加工助剂，因为它们可能在根据现有技术的造纸期间发生。

长纤维纸浆来源于针叶木如云杉或松树，或来源于亚麻、大麻、剑麻、马尼拉麻、棉花、苎麻、黄麻、洋麻、Gampi、Kozu或Matsumata。

未精制纤维材料还可以包含纸浆纤维，诸如短纤维纸浆纤维，或其它纤维，诸如来自再生纤维素的纤维如粘胶纤维、莫代尔纤维或莱赛尔纤维、来自纤维素酯(例如乙酸纤维素)的纤维、或来自塑料(例如聚乙烯醇、聚乙烯、聚酯或聚丙烯)的纤维、或来自聚乳酸的纤维。此类纤维的总比例不应超过未精制纤维材料的10重量％，优选不超过5重量％并且特别优选不超过2重量％。

短纤维纸浆纤维可以来源于落叶木材，尤其是桦木、山毛榉或桉树，还来源于其它植物诸如茅草。

在另一个任选的方法步骤中，可以将其它材料诸如填充材料、添加剂、加工助剂、颜料或着色剂添加至未精制纤维材料的水性混悬液。

关于填充材料、添加剂、加工助剂、颜料和着色剂的类型和数量，适用上述限制。

在进一步加工步骤(B)中，将主要或仅是未精制长纤维纸浆纤维的水性混悬液的至少一部分以及步骤(A)中提供的另外的任选的组分供应给精制机并在那里进行精制。各自就原始未精制纤维材料的总量而言，未精制纤维材料在精制机中精制的部分为至少40重量％、优选至少50重量％并且特别优选至少60重量％。如果未精制纤维材料的一部分混悬液未被精制，则可在后续方法步骤中再次将其添加。然而，还可能对步骤(A)中提供的整个混悬液进行精制，并且在稍后的时间点添加含有未精制长纤维纸浆纤维或其它纤维材料的不同混悬液。

对于根据本发明的方法，精制机应是Papillon精制机。本发明人特别地发现，此类Papillon精制机可以精制纤维材料，使得可以实现滤纸所需的透气性、细纤维含量和强度性质的特定组合。

与普通的双盘精制机或锥形精制机相比，Papillon精制机中的精制以圆柱形几何形式进行。以这种方式，纤维材料以特别温和的方式进行处理，并且精制需要更少的能量。发明人认为，使用此类精制机可以实现纤维长度和纤维宽度的特定分布并且尤其是细纤维的比例，而这对于常用的双盘精制机或锥形精制机而言是不可能的。

Papillon精制机由各种机器商制造，例如由Andritz提供，型号名称为CS380、CS450、CC380和CC450。以下表示作为实例应用来自Andritz的Papillon精制机CS380，并且可以使用技术人员的知识或通过实验容易地转移应用到其它精制机。

Papillon精制机的设置需要适应未精制纤维材料的类型和数量、精制机的尺寸和精制机填充。适合的原料稠度，即用于精制的混悬液中干纤维材料的质量比例，为1重量％至5重量％。流速可为300l·min^-1至700l·min^-1。比精制机边缘荷载可以为0.3J·m^-1到1.0J·m^-1。

优选地，就干的未精制纤维材料的质量而言，通过使用30W·h·kg^-1至100W·h·kg^-1的能量来精制纤维材料。为了在Papillon精制机中精制纤维材料，需要定义每分钟的转数和功率。在根据本发明的方法中，转数为500min^-1至2000min^-1，并且优选600min^-1至1600min^-1。在优选的实施方案中，供给Papillon精制机的功率为50kW至200kW，优选为60kW至150kW。

可以通过选择每分钟转数和功率来调节滤纸的透气性。通常每分钟转数高或功率低导致更高的透气性。反之亦然，每分钟转数低或功率高导致更低的透气性。

然后将未精制纤维材料混悬液之前分离且未精制的部分加入到精制纤维材料的混悬液。

在另一个任选的方法步骤中，可以将其它材料诸如填充材料、添加剂、加工助剂、颜料或着色剂加入到精制纤维材料的水性混悬液。上述限制适用于填充材料、添加剂、加工助剂、颜料和着色剂的类型和数量。

此外，在该方法步骤中，添加来自一个或多个不同精制机的精制纤维材料是可能的，然而，当不涉及精制长纤维纸浆纤维时，需要观察以上在第一加工步骤(A)中提及的限制。

特别地，细纤维，即长度为至多0.2mm的纤维，可以在该步骤中添加至水性混悬液，以调节过滤效率。成品水性混悬液中，细纤维就水性混悬液中纤维的数目而言的比例总计为2％至10％，优选3％至9％并且特别优选4％至8％，各自就水性混悬液中纤维的数目而言。术语“成品混悬液”是指在下文进一步描述的步骤(C)中将其供应给造纸机的状态下的混悬液，即在已经添加所有的其它未精制长纤维纸浆、纤维材料或细纤维之后。

纤维的长度和宽度在成品水性混悬液中是显著的。成品水性纤维混悬液中纤维的平均长度应优选大于1mm且小于5mm并且特别优选大于2mm且小于4mm。

成品水性纤维混悬液中纤维的平均宽度优选为10μm至50μm，特别优选20μm至40μm，并且非常特别优选25μm至35μm。

在随后的加工步骤(C)中，将成品水性混悬液供应给造纸机，并根据现有技术中已知的方法制造滤纸。优选地，造纸机是斜网机，因为具有对于香烟烟雾的过滤而言非常适合的特别高的透气性和过滤效率的纸可以在这些机器上制造。不太优选的替代方案是福德林尼尔机(Fourdrinier machines)或圆筒机。

在适用于该方法的造纸机上，首先将混悬液储存在流浆箱中，然后泵送到线材上，使得大部分水流过线材，而大部分的纤维材料和其它成分留在线材上并形成纤维网。然后，使纤维网穿过压榨部，在其中纤维网通过机械压力(例如毡)进一步脱水，并进一步通过干燥部，在其中纤维网通过加热、微波辐射或红外辐射进行干燥，优选通过接触蒸汽加热的烘缸进行干燥，以及非常特别优选的通过热空气进行干燥(特别是通过冲击干燥或彻底干燥)，直至其含水量就滤纸质量而言为3重量％至10重量％。通过冲击干燥或彻底干燥的干燥是特别优选的，因为它为滤纸提供了高孔隙率和高厚度。最后，将滤纸卷起并任选地切成宽度为至少100mm且至多400mm的窄卷筒，所述窄卷筒随后可用于制造香烟滤嘴。

为了从滤纸制造滤嘴棒，通常将宽度为至少100mm且至多400mm(例如约300mm)的滤纸网进行压花或卷曲，有时是在升高的温度或湿度下进行。卷曲可以在机器方向、横向或双向进行；此外，卷曲可以是对角线、在任何方向上或呈图案形式。与常规的乙酸纤维素滤嘴一样，然后使滤纸形成连续的棒，其用滤嘴包装纸包裹。随后从该无尽的棒的滤嘴中切割棒。

现有技术中，已知的任何滤嘴包装纸均可用作滤嘴包装纸，尤其是低孔隙率滤嘴包装纸或具有透气性的滤嘴包装纸，根据ISO 2965:2009测量为1000cm·min^-1·kPa^-1至30000cm·min^-1·kPa^-1。

本发明还涉及包含根据本发明的滤纸的纸滤嘴。

在这方面，根据本发明的滤纸可以是长度为60mm至200mm、优选长度为80mm至180mm的滤嘴棒。因此，滤嘴棒的长度是滤嘴塞长度的整数倍，优选四倍或六倍，其随后用作香烟上的滤嘴。

因此，本发明的滤纸也可以是长度为10mm至50mm，优选长度为15mm至30mm的滤嘴塞。

根据本发明的滤纸也可以是香烟滤嘴的区段。例如，如果香烟滤嘴由乙酸纤维素的区段和带有滤纸的区段组成，或者例如，如果提供有带活性炭颗粒的腔的香烟滤纸(其被划分成可含有滤纸的两个区段)，则可能是这种情况。因此，根据本发明的纸滤嘴的长度也可以为3mm至10mm，优选为4mm至8mm。

纸滤嘴(即滤嘴棒、滤嘴塞或纸滤嘴区段)的直径为3mm至10mm，优选为4mm至9mm并且特别优选为7mm至9mm。直径取决于应含有纸滤嘴的香烟的直径。为了测量纸滤嘴的直径，可以考虑CORESTA Guide No.10。

纸滤嘴的吸阻基本上取决于纸滤嘴的直径、滤嘴材料和长度，并且可以根据ISO6565:2011在17.5cm3·s^-1的体积流量下进行测量。纸滤嘴的吸阻以Pa给出，并且非常好地近似地与纸滤嘴的长度成比例，只要纸滤嘴在其长度上近似均匀。因此，如果该值与纸滤嘴的特定长度无关，则按长度计的比吸阻可以表示为每mm长度的纸滤嘴的压力差。根据本发明的纸滤嘴的按长度计的比吸阻为10Pa·mm^-1至40Pa·mm^-1，优选15Pa·mm^-1至35Pa·mm^-1。

纸滤嘴的一个基本特征是它对香烟烟雾的颗粒相的过滤效率。更确切地讲，对于颗粒相，考虑不含尼古丁的干燥颗粒物质(NFDPM)，其通俗地被称为“焦油”；其在香烟烟雾中的含量偶尔在包装上以每香烟的mg数的形式给出。NFDPM的过滤效率描述了保留在滤嘴中的烟雾的颗粒相就流入滤嘴的烟雾的总颗粒相而言的质量比。过滤效率表示为％。包含根据本发明的滤纸的滤嘴对NFDPM的过滤效率为20％至80％，优选30％至70％。滤嘴的过滤效率以现有技术中已知的方式受纸滤嘴的直径、长度和吸阻的影响。

滤嘴的过滤效率由以下来确定：根据ISO 3308:2012在吸烟机上首次抽吸足够数量的香烟(例如20个)并根据ISO 4387:2000确定以mg计的每香烟的NFDPM含量(由X表示)。在进一步的步骤中，分离每个已吸过的香烟的滤嘴，并分析以mg计的每个香烟的包含在滤嘴中的NFPDM的量，由Y表示。然后，滤嘴的过滤效率F是比率F＝Y·(X+Y)^-1，并表示为％。

在滤嘴由数个区段(例如n个区段，其中i＝1,2,…n)组成的情况下，可以确定每个滤嘴区段中包含的NFDPM的量，并且指定为每个香烟以mg计的Y_i。在此方面，滤嘴区段的编号应当按香烟正常使用期间在烟雾的流动方向上呈升序。区段i＝1因此连结香烟的烟丝柱，而区段i＝n位于嘴端。然后可以通过以下等式计算区段k的过滤效率F_k

即，通过保留在滤嘴区段k中的NFDPM的量与流入滤嘴区段k的NFDPM的量的比率，并表示为％。

本发明还涉及包括纸滤嘴的滤嘴香烟。纸滤嘴可以是滤嘴香烟上的唯一滤嘴，或者可以优选地为区段化的香烟滤嘴中的区段。滤嘴香烟，其中位于靠近嘴端的滤嘴区段由乙酸纤维素形成，并且位于更接近烟丝柱的至少一个区段含有根据本发明的滤纸，这是尤其优选的，因为嘴端的光学外观对应于具有乙酸纤维素滤嘴的滤嘴香烟的光学外观，并从而满足了吸烟者的期望。

包括根据本发明的纸滤嘴的滤嘴香烟的制造可以根据现有技术中已知的方法进行。

附图简述

图1显示了表1，其含有16种不同滤纸的纤维性质，其纤维材料已经使用Papillon精制机的不同设置而进行了精制。

图2显示了表2，其含有图1的表格的16种纸的基重、厚度、透气性、抗张强度和延伸率。

图3显示了表3，其含有图1的表格的16种纸的过滤效率、吸阻和比吸阻。

图4显示了根据本发明的滤纸的透气性与由滤纸制造的纸滤嘴对NFDPM的过滤效率之间的关系。

图5显示了滤嘴的吸阻与根据本发明的纸滤嘴(圆圈)、常规的纸滤嘴(正方形)和来自乙酸纤维素的常规滤嘴(三角形)对NFDPM的过滤效率之间的关系。

优选实施方案的描述

以下实施例旨在说明本发明及其优势。

作为纤维材料，将只经脱色的未精制长纤维纸浆纤维在Papillon精制机中，于600min^-1至1200min^-1的不同转数和约60kW至约140kW的不同功率设定下进行精制。总共选择了16种不同的功率设置和转数的组合。具体值提供于表1(“Papillon精制机的设置”)，如图1所示。将未精制长纤维纸浆纤维添加至精制的长纤维纸浆纤维，因此整个长纤维纸浆纤维的混悬液含有约60重量％的精制的长纤维纸浆纤维以及约40重量％的未精制的长纤维纸浆纤维。

此外，混悬液中纤维的性质是根据ISO 16065使用L&W Fiber Tester Plus–代码912Plus测定，其中还考虑了细纤维，即长度小于0.2mm的纤维。

平均纤维长度、平均纤维宽度和细纤维比例(就纤维数目而言的百分比)在图1的表1的相应列中提供。根据本发明的示例性滤纸的平均纤维长度为约2mm至2.5mm，平均纤维宽度为30.5μm至31.5μm，并且就纤维材料中的纤维数目而言，细纤维的比例为5％至8％。

本发明人认为，尽管滤纸具有可变的透气性，但只能用Papillon精制机实现此类恒定的纤维性质，并且这些纤维性质基本上有助于从这些滤纸制造的滤嘴的过滤效率。

从这16种不同的精制长纤维纸浆，在斜网机上制造了16种不同的滤纸。根据图1至图3所示的表1至3中的列“编号”，将滤纸编号为1至16，其中在所有表中，每个编号分别指定相同的滤纸和由其制造的滤嘴。

测定每张滤纸的根据ISO 536:2012的基重、根据ISO 534:2011的厚度和根据ISO2965:2009的透气性，并且在表2中的相应列中示出(图2)。基重为34.9g·m^-2至36.6g·m^-2，并且因此是在很窄的范围内；此外，厚度仅在83μm至101μm变化。另一方面，滤纸的透气性作为纤维材料的精制度的函数而变化，并且为1099cm·min^-1·kPa^-1至8364cm·min^-1·kPa^-1。

此外，根据ISO 1924-2:2008分别在机器方向(MD)和横向(CD)上测定非卷曲滤纸的抗张强度和断裂伸长率。此外，这些值提供在表2的相应列中(图2)。抗张强度的值超过了由滤纸制造滤嘴在技术上所需的最低值。类似地，断裂伸长率处于非常适合于滤纸的进一步处理的范围内。

通过使用无孔滤嘴包装纸，在实验室滤嘴制造机上从16种滤纸中的每一种的240mm宽卷筒来制造周长为24.35mm且长度为132mm的纸滤嘴棒。

每个纸滤嘴棒的吸阻根据ISO 6565:2011测定，并且提供在表3(图3)的相应列中，其是针对长度为22mm以及比吸阻而计算的。

将每种纸滤嘴棒分成6个22mm相等长度的纸滤嘴塞，并由此制造香烟，所述香烟的长度为83mm、周长为24.5mm、烟丝柱长度为61mm并且烟草重量为600mg。烟草用透气性为50cm·min^-1·kPa^-1的常规香烟纸形成烟丝柱。将纸滤嘴用27mm长的接装纸包裹，使接装纸与烟丝柱重叠5mm并从而将纸滤嘴连接到烟丝柱。

香烟的烟草掺混物和所有几何数据是相同的，因此它们仅就纸滤嘴而言是不同的。利用这些香烟，根据上述程序确定过滤效率。

对于表3中的16种滤嘴塞(22mm)中的每一种，提供了对不含尼古丁的干颗粒物质(NFDPM)的过滤效率(图3)。对NFPDM的过滤效率为36.2％至55.2％。通过改变滤嘴塞的长度或者通过使用不同的卷筒宽度来制造纸滤嘴棒，可以毫无问题地实现低于或高于此区间的过滤效率，从而根据本发明的滤纸可以覆盖对于来自乙酸纤维素的滤嘴而言正常的过滤效率的区间。

图4显示了根据本发明的纸滤嘴的对NFDPM的过滤效率与滤纸的透气性之间的关系。可以看出，透气性是在宽范围内调节过滤效率的必要参数，因为所有其它参数，例如基重、厚度或纤维性质，几乎保持不变。

本发明的主要优势可以在图5中得到证明。图中显示了滤嘴的吸阻与根据本发明的纸滤嘴(圆形)、常规的纸滤嘴(正方形)和来自乙酸纤维素的常规滤嘴(三角形)对NFDPM的过滤效率之间的关系。所有滤嘴的长度均为22mm。

可以清楚地看到常规纸滤嘴的缺点之一。例如，如果希望对NFDPM的过滤效率为45％，则常规的纸滤嘴具有约300Pa的吸阻，而常规的乙酸纤维素滤嘴具有约600Pa的吸阻。不通风的滤嘴香烟的吸阻主要由滤嘴和烟丝柱的吸阻来确定。对于周长为24mm至25mm的特大号香烟，吸烟者期望约1000Pa的吸阻。因此，如果在现有香烟设计中将具有600Pa吸阻的常规乙酸纤维素滤嘴换成具有300Pa的常规纸滤嘴，滤嘴香烟的吸阻降至700Pa，即下降30％。这种差异对于吸烟者而言显然是显而易见的，并且不是需要的。

然而，对于根据本发明的滤纸，在对NFDPM的过滤效率为45％时，可以制造约400Pa的吸阻的纸滤嘴，参见实例6，使得香烟的吸阻降至800Pa。因此，与常规的滤纸相比，将香烟设计调整到改进的吸阻，需要更少的努力。

类似地，使用由乙酸纤维素在700Pa的吸阻下形成的常规滤嘴，可以实现对NFDPM的过滤效率略低于50％，而在该吸阻下，常规的纸滤嘴具有70％的过滤效率。对于根据本发明的滤纸，例如实例3的滤纸，可以制造纸滤嘴，其在类似的吸阻下具有略高于50％的过滤效率，因此比常规的纸滤嘴更接近来自乙酸纤维素的滤嘴。这意味着，当滤嘴的吸阻保持不变时，根据本发明的纸滤嘴还提供了优于常规纸滤嘴的优势。

总言之，图5显示，就过滤效率和吸阻而言，根据本发明的纸滤嘴的吸阻总是在常规的纸滤嘴和常规的乙酸纤维素滤嘴之间，并且此外，在更高的吸阻下，根据本发明的纸滤嘴和来自乙酸纤维素的滤嘴之间的差异变得更小。

利用根据本发明的滤纸和纸滤嘴，可以更好地利用纸滤嘴的优势，并且从乙酸纤维素滤嘴到根据本发明的纸滤嘴的改变需要比常规纸滤嘴更少的香烟设计调整。

Claims (26)

1.滤纸，其用于制造吸烟制品、尤其是滤嘴香烟所用的滤嘴，所述滤纸具有以下性质：

-所述滤纸包含纤维，所述纤维包括纸浆纤维，

-至少80重量％、优选至少90重量％、特别优选至少95重量％和非常特别优选100重量％的所述滤纸由长纤维纸浆纤维形成，

-在所述纤维中，就所述纤维数目而言，2％至10％、优选3％至9％并且特别优选4％至8％比例的纤维具有小于0.2mm的长度，

-根据ISO 2965:2009测量的所述滤纸的透气性为500cm·min^-1·kPa^-1至15000cm·min^-1·kPa^-1并且优选1000cm·min^-1·kPa^-1至9000cm·min^-1·kPa^-1，

-所述滤纸中的纤维的数均长度大于1mm且小于5mm，优选大于2mm且小于4mm，和

-所述滤纸中的纤维的数均宽度为10μm至50μm，优选为20μm至40μm并且特别优选25μm至35μm。

2.根据权利要求1所述的滤纸，其中所述纸浆纤维是经脱色的、未经脱色的或者形成经脱色和未经脱色的纸浆纤维的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的滤纸，其中所述长纤维纸浆来源于针叶木，尤其是云杉或松树，或者来源于大麻、亚麻、剑麻、马尼拉麻、棉花、苎麻、黄麻、洋麻、Gampi、Kozu或Matsumata。

4.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸，其就滤纸质量而言，包含至多10重量％、优选至多5重量％并且特别优选至多2重量％的短纤维纸浆纤维，其中所述短纤维纸浆纤维优选来源于落叶木材，尤其是桦木、山毛榉或桉树，或者来源于茅草。

5.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸，其就滤纸质量而言，包含至多10重量％、优选至多5重量％、特别优选至多2重量％的填充材料，其中所述填充材料优选选自：碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐或氧化物，尤其是碳酸钙、氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、二氧化钛、滑石、高岭土或氢氧化铝以及它们的混合物。

6.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸，其包含颜料或着色剂，尤其是铁氧化物或者铁氧化物的混合物。

7.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸，其包含上浆剂，尤其是烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基丁二酸酐(ASA)、疏水物质尤其是一种或多种的脂肪酸或者一种或多种的脂肪醇、淀粉或湿强度剂。

8.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸，其中机器方向上的抗张强度为至少7N/15mm、优选至少8N/15mm并且特别优选至少9N/15mm，和/或至多50N/15mm、优选至多45N/15mm并且特别优选至多40N/15mm。

9.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸，其中横向上的抗张强度为至少4N/15mm、优选至少5N/15mm和/或至多9N/15mm、优选至多8N/15mm。

10.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸，其中机器方向上的断裂伸长率为至少1％、优选至少1.2％和/或至多2％、优选至多1.8％。

11.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸，其中横向上的断裂伸长率为至少5％、优选至少4.5％和/或至多6％、优选至多5.5％。

12.根据前述权利要求1至9中任一项所述的滤纸，其在所述机器方向或所述横向上卷曲，并且其中滤纸卷曲的一个或多个方向上的断裂伸长率为至多25％、优选至多15％并且特别优选至多10％。

13.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸，其中基重为10至80g·m^-2，优选20至60g·m^-2并且非常特别优选30至40g·m^-2。

14.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸，其中厚度为60μm至160μm，优选80μm至120μm。

15.制造滤纸的方法，所述滤纸用于制造吸烟制品，尤其是滤嘴香烟所用的滤嘴，所述方法包括以下步骤：

(A)提供未精制纤维材料的水性混悬液，其中所述未精制纤维材料包含未精制长纤维纸浆纤维并且未精制长纤维纸浆纤维的比例占未精制纤维材料的至少80重量％、优选至少90重量％、特别优选至少95重量％且非常特别优选100重量％，并且所述水性混悬液含有1重量％至5重量％的未精制纤维材料，

(B)在Papillon精制机中，将来自步骤(A)的所述水性混悬液中的所述纤维材料或来自步骤(A)的水性混悬液的分离部分的所述纤维材料进行精制，就未精制纤维材料的重量而言精制能为30W·h·kg^-1至100W·h·kg^-1，并且比精制边缘荷载为0.3J·m^-1至1.0J·m^-1，和

(C)将来自步骤(B)的所述混悬液供应至造纸机，优选斜网机，以及在所述造纸机中形成滤纸，

其中步骤(C)中供应的所述混悬液中的纤维的数均长度为大于1mm且小于5mm，优选大于2mm且小于4mm，和

其中步骤(C)中供应的所述混悬液的纤维的数均宽度为10μm至50μm，优选20μm至40μm，特别优选25μm至35μm。

16.根据权利要求15所述的方法，其中在步骤(B)至(C)之间，将另外的混悬液添加至已经历步骤(B)中的精制的混悬液中，并且所述另外的混悬液含有未精制长纤维纸浆纤维，使得在两种混悬液的混合物中，至少40重量％、优选至少50重量％并且特别优选至少60重量％的长纤维纸浆纤维被精制，其中所述另外的混悬液优选由步骤(A)中提供的所述混悬液的分离部分形成。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中进行用于精制纤维材料的步骤(B)，并且任选地在步骤(B)与(C)之间添加长度至多0.2mm的纤维，使得就纤维数目而言，步骤(C)中供应的所述混悬液具有2％至10％、优选3％至9％并且特别优选4％至8％的比例的长度小于0.2mm的纤维。

18.根据前述权利要求15至17中任一项所述的方法，其还包括在机器方向和/或横向上将所述滤纸卷曲的步骤(D)。

19.根据前述权利要求15至18中任一项所述的方法，其用于制造权利要求1至14中任一项所述的滤纸。

20.香烟滤嘴，其至少部分由权利要求1至14中任一项所述的滤纸制造。

21.根据权利要求20所述的香烟滤嘴，其以以下形式中的一种存在：

-作为滤嘴棒，其长度为60mm至200mm、优选80mm至180mm，由所述滤嘴棒可以制造滤嘴塞或滤嘴塞区段，

-作为滤嘴塞，其长度为10mm至50mm、优选15mm至30mm，或者

-作为滤嘴塞区段，其长度为3mm至10mm、优选4mm至8mm。

22.根据权利要求20或21所述的香烟滤嘴，其直径为3mm至10mm，优选4mm至9mm并且特别优选7mm至9mm。

23.根据权利要求20至22所述的香烟滤嘴，其比吸阻为10Pa·mm^-1至40Pa·mm^-1，优选15Pa·mm^-1至35Pa·mm^-1。

24.滤嘴香烟，其包含烟丝柱和权利要求20至23中任一项所述的香烟滤嘴，其中所述香烟滤嘴由权利要求21所述的滤嘴塞形成或含有权利要求21所述的滤嘴塞区段。

25.根据权利要求24所述的滤嘴香烟，其中所述香烟滤嘴具有对于NFDPM的20％至80％、优选30％至70％的过滤效率。

26.根据权利要求24或25所述的滤嘴香烟，其具有区段化的香烟滤嘴，所述区段化的香烟滤嘴包括权利要求21所述的滤嘴塞区段和来自乙酸纤维素的滤嘴塞区段，其中所述来自乙酸纤维素的滤嘴塞区段位于所述香烟的嘴端。