CN109890226A - 用于吸烟制品的具有更少添加剂损失的过滤嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于吸烟制品的过滤嘴的改进，其包含随机取向的离散纤维。这些改进主要涉及所述过滤嘴中的添加剂的损失及其制造。

Description

用于吸烟制品的具有更少添加剂损失的过滤嘴
技术领域
本发明涉及用于吸烟制品的过滤嘴的改进，其包含随机取向的离散纤维。这些改进主要涉及所述过滤嘴中的添加剂的损失及其制造。
背景技术
在传统的过滤嘴香烟中，过滤嘴通常由单段过滤材料组成，其通常是由多孔和/或无孔的塞子包裹物包裹的三乙酸甘油酯增塑的丝状醋酸纤维素的连续丝束。乙酸纤维素被聚集在一起形成棒，将其切割以形成单独的过滤嘴段。用于吸烟制品的过滤嘴可以由单段过滤棒制成，或者可以由多段制成。
过去已经提出用随机取向的醋酸纤维素离散纤维代替连续丝束。使用这种纤维的优点已在若干出版物中公布并列出，如WO 2009/080368、WO2009/093051、WO 2013/068337、WO 2013/164624和WO 2013/164623。已知专门开发用于制造这种过滤嘴的过滤嘴制造机器，例如由德国Hauni Maschinenbau AG制造的Turmalin机器。
与使用连续丝束的过滤嘴相比，使用随机取向的离散纤维可以生产具有更高添加剂负载的过滤嘴。除此之外，例如，据WO 2013/164624和WO2013/164623中公布，Turmalin机器允许不使用任何例如三醋精的增塑剂并达到所述较高负载量。
然而，所有出版物都没有提及如何加工具有所述较高添加剂负载的过滤嘴。实际上，本发明人已经发现，一旦包含随机取向的离散纤维和高添加剂负载的过滤嘴被切割为形成单独的过滤嘴区段或者被组装在多段过滤嘴中，就会损失非常大量的添加剂。
因此，需要提供包含随机取向的离散纤维和具有良好性能的稳定、持久高添加剂负载的过滤嘴，以及具有这些过滤嘴的吸烟制品。
发明内容
发明人确定了颗粒添加剂，例如颗粒，在组合工序中的损失会造成过滤嘴质量上的问题以及使用高负载量的添加剂的颗粒状过滤嘴，如颗粒和随机取向的纤维，例如随机取向的醋酸(ROA)纤维的机械加工性方面的问题。过滤嘴的质量、过滤嘴中的压降和过滤嘴的爆裂受到颗粒损失的显着影响。
示例性过滤嘴具有23.9mm的周长，120mm的滤嘴长度，并且包含2.2mg/mm的过滤嘴丝束。13mg/mm的木炭颗粒被加入作为添加剂。这使其目标压降(PD)为318mmWG/棒(mm水位/棒；3118Pa/棒)。
在上述示例性过滤嘴中，10重量％的颗粒损失导致287mmWG/棒的压降，与目标压降相比造成了10％的压降损失，这在香烟的设计中是不可接受的。
类似地，5重量％的颗粒损失造成303mmWG/棒的压降，导致5％的PD损失。例如，这可以被视为香烟设计/质量的上限。
另外，松散的颗粒会积聚在用于连接多个过滤嘴段的组合塞子包裹物的接缝处。由于松散的颗粒减少了通常用于形成接缝的粘合剂的有效面积，这甚至会妨碍接缝形成，结果可能造成过滤嘴的爆裂。发明人已经发现，该问题随着颗粒损失的增加而增加。
此外，考虑到机械加工性，机器周围的木炭污染是可能导致机器停止的问题。为了缓解这个问题，已经采用了特殊保护措施以确保木炭不会积聚在棘手的区域，例如塞子胶合和引导系统处，并且需要对机器进行频繁的清洁。
因此，基于添加剂的总重量，添加剂损失的目标，例如颗粒损失，应小于约5％，以保持良好的过滤嘴质量和机械加工性。
本发明人发现，通过用于包含一定量纤维和一定量添加剂的吸烟制品的过滤嘴，可以实现改善添加剂的损失，即减少至少一种颗粒添加剂的损失。
因此，本发明的第一方面提供了一种用于吸烟制品的过滤嘴，其包含随机取向的离散纤维和至少一种颗粒添加剂，该添加剂分散在过滤嘴内，其中添加剂的体积分数(cc/mm)与纤维的体积分数(cc/mm)相除所得的值小于约1100％。
此外，本发明涉及一种包含本发明的过滤嘴的吸烟制品。
在从属权利要求和以下详细描述中指出了本发明的进一步优选和示例性实施例，然而，这些实施例并不限制本发明的范围，而仅有助于理解和解释本发明的特征。在不脱离本发明的范围的情况下，可以偏离这些特定特征和对其进行修改，特别是关于本发明的其它方面。
附图说明
下面将参考附图及其特定实施例进一步详细描述本发明，但不限于此。
附图如下所示：
图1为取自实施例的示例性数据的曲线。
具体实施方式
除非明显矛盾或从上下文中清楚其意，否则本文公开的所有范围应被视为由术语“约”补充。
除非明显矛盾或从上下文中清楚其意，否则与本申请中的物质的量相关的所有数字或百分比均以重量％给出。
术语“随机取向的离散纤维”是指多种纤维，它们可以彼此区分并且是物理分离的，即离散纤维。它们在三个方向上随机取向，即形成随机的三维纤维网络，其中纤维顺向任何方向，但不是所有纤维都顺着相同的方向。纤维可以具有不同的长度或具有相同的长度以及相同的直径或不同的直径，并且就其各自的尺寸和形状而言可以是均匀的或不均匀的。
术语“吸烟制品”涉及各种可抽吸的产品，例如香烟、雪茄、小雪茄等。在这些吸烟制品中，使用的可抽吸材料的种类没有特别限制，例如烟草、烟草衍生物、膨胀烟草、再造烟草、烟草代用品、不可燃产品等，以及它们的混合物。这些吸烟制品具有根据本发明的过滤嘴。
吸烟制品及其形式的特征可以在于例如烟卷长度，“常规”指在68-75mm的范围内，例如约68mm至约72mm，“短”或“迷你”指68mm或更小，“大号”指在75-91mm的范围内，例如，约79mm到约88mm，“长”或“特大”指在91-105mm的范围内，例如约94mm至约101mm，并且“超长”指在约110mm至约121mm的范围内。
它们的特征还可以在于吸烟制品的周长，例如，“常规”香烟具有约23-25nm的周长，“粗”具有大于25nm的周长，“细”具有约22-23mm的周长，“半细”具有约19-22mm的周长，“超细”具有约16-19mm的周长，“微细”具有小于约16mm的周长。
因此，例如大号、超细型的香烟具有约83mm的长度和约17mm的周长。常规、大号型的香烟具有例如23至25mm的周长和75至91mm的总长度。
每种形式可以用不同长度的过滤嘴制成，较小的过滤嘴通常用于较小长度和周长的形式。通常过滤嘴长度为15mm至30mm。接装纸可以具有比过滤嘴更长的长度，例如额外长3至10mm。
颗粒添加剂是以颗粒形式存在的添加剂，即特别是固体形式。颗粒添加剂可以是例如粉状(粒径约50至150μm)和/或粒状(粒径约150至1000μm)。
根据一个方面，本发明涉及一种用于吸烟制品的过滤嘴，其包含随机取向的离散纤维和至少一种颗粒添加剂，所述(颗粒)添加剂分散在所述过滤嘴内，其中添加剂的体积分数(cc/mm)与纤维的体积分数(cc/mm)相除所得的值小于约1100％，例如小于约1000％，例如小于约900％，例如小于约800％。
本文的体积分数是某种材料的体积比例，例如，颗粒添加剂和/或随机取向的离散纤维，与过滤嘴中的总可用体积的比例。由此可以使用材料的堆积密度和其重量来计算某种材料的体积。可以由过滤嘴的形状来确定过滤嘴的总体积，例如，如果是圆柱形过滤嘴，使用直径和长度。由ASTM D2854-2009已知用于颗粒活性炭的颗粒添加剂堆积密度的合适测量步骤，ASTM D1895测试方法A用于可以通过小漏斗轻易倾倒的细颗粒和粉末(例如二氧化硅颗粒、水滑石、纸颗粒、醋酸纤维素或咖啡颗粒)，ASTM D1895测试方法B用于粗粒状材料，包括不能倾倒或难以通过ASTM D1895测试方法A所述的漏斗倾倒的正方体和球状颗粒(例如烟草颗粒、糖颗粒)，ASTM D1895测试方法C用于以粗片、碎片、切割纤维或线状形式存在的材料(例如薄荷叶、烟叶)。由ASTM D3887-1995已知一种适用于随机取向的离散纤维的堆积密度的测量方法。
通过保持添加剂的体积分数和纤维的体积分数之间的一定比例，可以最小化添加剂的损失，例如在制备过滤嘴期间切割所造成的损失，例如将过滤嘴切割成特定所需的长度，例如3至20mm、6至12mm或8至10mm。可以通过切割形成单个过滤嘴的区段或用于多段式过滤嘴的区段。根据某些实施方案，特别是在切割期间，基于添加剂的总重量，添加剂的损失重量小于5％，例如小于4.5％，例如小于4％，例如小于3％。可以通过使用常规步骤称重来确定重量损失。例如确定切割前某个过滤嘴的重量与切割后从该过滤嘴切下的滤嘴段的总重量之间的重量差。特别地，根据某些实施例，应该确保任何其它组件，例如随机取向的离散纤维和/或包裹材料，没有由于切割过滤嘴而损失，这可以通过收集这些其它组分的损失来确保。如果这些损失发生，在将切割前该过滤嘴重量与切割后过滤嘴段的总重量相减之前，称量它们并将该重量加到切割后过滤嘴段的总重量上。根据某些实施方案，其它组分的损失，例如过滤嘴丝束，在切割过程中可以忽略不计。根据某些实施方案，添加剂的损失基本上是由于至少一种颗粒添加剂，例如由于至少一种颗粒添加剂。
因此，本发明还涉及制造根据本发明的吸烟制品的过滤嘴的方法，其如下所述。
所述至少一种颗粒添加剂在过滤嘴中的分散体没有特别限制，其可以是任何形式。例如，它可以是在过滤嘴内的均匀或非均匀分散体，例如随机取向的离散纤维，和/或在随机取向的离散纤维和另一种材料，例如过滤嘴包裹材料，之间的其它位置。
本发明的过滤嘴可含有一种或多种颗粒添加剂，其不受特别限制，并且可以是常规用于吸烟制品的过滤嘴中的那些颗粒添加剂。合适的颗粒添加剂的实例包括食用香料或吸附剂，例如活性炭/木炭、沸石、离子交换树脂、硅藻酸盐如海泡石、硅胶、氧化铝、分子筛、碳质聚合物树脂和硅藻土或其组合。而且还可以使用其它添加剂，例如保湿剂。根据某些方面，颗粒添加剂包含或是木炭/活性炭。根据某些实施方案，所述至少一种颗粒添加剂的由例如筛析确定的粒度为50至2000μm，例如100至1000μm。
可以包含在过滤嘴丝束材料中或者作为过滤嘴丝束材料的随机取向的离散纤维的材料没有特别限制，并且可以包括常规用于吸烟制品的过滤嘴的材料，例如香烟过滤嘴。它可包括例如由纤维素制成的天然纤维材料、如烟草的草本材料或如聚丙烯制成的合成材料。例如随机取向的离散纤维的材料可包括或是醋酸纤维素或聚丙烯。也可能是两种或更多种纤维材料的混合物。根据某些方面，过滤嘴丝束材料的长丝旦尼尔在3.0至12.0D的范围内，例如在4.0和10.0D之间，例如在5.0和8.0D之间，例如约6.0D。
根据某些实施方案，对于任何直径的过滤嘴，例如，直径在超细尺寸的下限和常规尺寸的上限之间，即在16和25mm之间，添加剂和纤维的组合负载量的范围在2.4mg/mm和19mg/mm之间。根据某些实施方案，添加剂和纤维的组合负载量的范围在3mg/mm和18mg/mm之间，例如在8mg/mm和17mg/mm之间。根据某些实施方案，特别是对于常规的圆周过滤嘴，即23至25mm的圆周，例如23、23.9、24或25mm，添加剂和纤维的组合负载量的范围在8mg/mm和17mg/mm之间。根据进一步的实施方案，特别是对于常规的圆周过滤嘴，即23至25mm的圆周，例如23、23.9、24或25mm，添加剂和纤维的组合负载量的范围为9mg/mm至16mg/mm，例如10mg/mm至14.5mg/mm，例如10.5mg/mm至14mg/mm，例如11mg/mm至13mg/mm。
根据某些实施方案，对于任何直径的过滤嘴，例如，直径在超细尺寸的下限和常规尺寸的上限之间，即在16和25mm之间，添加剂的量在1mg/mm和13.5mg/mm之间。根据某些实施方案，添加剂的量在6mg/mm至13mg/mm之间。根据某些实施方案，特别是对于常规的圆周过滤嘴，即23至25mm的圆周，例如23、23.9、24或25mm，添加剂的量在7mg/mm至12mg/mm的范围内，例如在7.5mg/mm至11mg/mm的范围内，例如在8mg/mm至10mg/mm的范围内。
根据某些实施方案，对于任何直径的过滤嘴，例如，直径在超细尺寸的下限和常规尺寸的上限之间，即在16和25mm之间，纤维的量在1.4和5.5mg/mm之间。根据某些实施方案，纤维的量在2.0和4.5mg/mm之间，例如2.0和4.0mg/mm之间、例如2.2mg/mm和3.8mg/mm之间，例如在大于2.2mg/mm和至多3.7mg/mm之间。根据某些实施方案，特别是对于常规的圆周过滤嘴，即23至25mm的圆周，例如23、23.9、24或25mm，纤维负载量在2.5mg/mm至3.6mg/mm的范围内，例如2.8mg/mm至小于3.6mg/mm，例如在3.0mg/mm至3.5mg/mm的范围内。
根据某些实施方案，特别是对于常规的圆周过滤嘴，即23至25mm的圆周，例如23、23.9、24或25mm，添加剂的量为6mg/mm和13mg/mm之间，和/或纤维的量为2.0和4.0mg/mm之间，例如2.2mg/mm和3.8mg/mm之间，例如大于2.2mg/mm和至多3.7mg/mm之间。
本发明的过滤嘴可以具有任何形状，而没有特别限制，但优选为常规用于吸烟制品的形状，例如呈圆柱形。根据某些实施例，过滤嘴呈圆柱体状，其圆柱体的周长等于或小于26mm，优选地等于或小于23.9mm。
此外，本发明的过滤嘴可任选地包括其它材料，例如一种或多种液体(例如香料，如薄荷醇溶液)。
另外，本发明的过滤嘴对于过滤嘴的其它成分也没有特别限制，并且可以包括通常用于吸烟制品的过滤嘴的成分。例如，该过滤嘴可以用包裹物或塞子包裹物包裹，例如纸质包裹物，如透气纸。如上所述的颗粒添加剂也可以施用于包围过滤嘴材料的包裹物或塞子包裹物。塞子包裹物的材料没有特别限制，可以包含纸和/或塑料材料，如PE，PP等。
根据某些实施方案，本发明的过滤嘴不含粘合剂或增塑剂，使得过滤嘴的加工和制造更容易。粘合剂可能具有在施加后固化的缺点，这将导致工序中的污染和更高的压降。增塑剂如三乙酸甘油酯尤其在高负载下会导致过滤嘴中的熔化孔洞，即溶解过滤嘴丝束，从而导致吸烟制品出现瑕疵。即使不使用粘合剂或增塑剂，也可以减少本过滤嘴中的添加剂损失。
根据某些实施方案，将包含随机取向的离散纤维和添加剂的过滤嘴切割成所需长度，以形成单独的过滤嘴段或组装成多个片段过滤嘴。在这种情况下，通过确定由切割过程中添加剂的损失引起的切割前后的过滤嘴之间的重量差异，例如，如果长度为6mm，则添加剂的损失重量基于添加剂的总重量可小于约5％，例如，小于约4.5％，例如小于约4％，例如小于约3％。
在另一方面，本发明涉及一种包含本发明的过滤嘴的吸烟制品。吸烟制品没有特别限制，并且可以是例如任何大小和形状的香烟、雪茄或小雪茄。在这样的吸烟制品中，也可以使用两个或多个根据本发明的过滤嘴，和/或本发明的过滤嘴可以与另一个过滤嘴组合使用，例如，在分段过滤嘴中。关于进一步的组合物，本发明的吸烟制品不受限制。当然，含烟草的部分可以包含在吸烟制品中，其中烟草不受限制，并且吸烟制品例如可以使用常规材料包裹，也可以包含其它成分，如水松纸。
在另一方面，本发明还涉及一种生产/制造用于吸烟制品的过滤嘴的方法，特别是根据本发明，其中提供至少一种颗粒添加剂和随机取向的纤维并将其添加到用于吸烟制品的过滤嘴中，其中所述至少一种颗粒添加剂分散在所述过滤嘴中，其中所述添加剂的体积分数(cc/mm)与所述纤维的体积分数(cc/mm)相除所得的值小于约1100％。
本发明的过滤嘴可以使用普通设备通过已知方法制造，例如，德国Hauni的Turmalin机器。例如，可以将至少一种颗粒添加到过滤嘴丝束中，即随机取向的离散纤维，然后将丝束成形为任何所需圆周的杆。例如，成形为任何所需尺寸和形状的圆柱杆可以用塞子包裹物包裹，并用粘合剂通过现有技术中公知的方法密封，例如，使用螺旋锚胶。然后，可以使用已知方法将滤棒切割成所需长度。如果包括其它添加剂，可以在过滤嘴生产过程中的适当时间引入。
使用本发明的过滤嘴，可以生产吸烟制品，例如，通过将本发明的一个或多个过滤嘴与烟草杆和任选的其它过滤嘴组合，并包裹所得物，例如，通过本领域已知的方法。
实施例
现在将参考其实施例描述本发明，但不将本发明的范围限制于这些具体实施例。
实施例1
在下文中，生产不同的香烟过滤嘴，其具有不同负载量的添加剂和不同负载和尺寸的随机取向的离散纤维(下文中也称为过滤嘴丝束)。
可控参数如下：
木炭负载：8-13mg/mm
过滤嘴丝束负载：2.0-3.5mg/mm
过滤嘴丝束切割长度：10-20mm
此外，给出了以下参数用于生产。生产圆柱形基础过滤嘴，其周长为23.9mm，长度为120mm，然后用无孔塞包裹物包裹。包裹后，将基础过滤嘴进行19次切割以获得相同的切割过滤嘴，每个过滤嘴的最终长度为6mm。锚胶使用螺旋胶。
木炭由JacobiCarbons(瑞典)供应。其堆积密度为603kg/m3，CCl4吸附率为60-70％，ASTM筛目尺寸为30×60(595μm×250μm)。本发明的木炭的堆积密度通过ASTM D2854-2009确定。
从塞拉尼斯(Celanese)购得过滤嘴丝束，即随机取向的离散纤维。其具有以下性能：每根纤维旦尼尔(g/9000m)为6.0D，总旦尼尔(g/9000m)为17000D，横截面为Y。根据ASTMD3887-1995测量的堆积密度为1255kg/m3。
塞子包裹物使用来自Delfort的包裹物，其孔隙率(cm3/cm2/min)为0(即无孔)，基重为27g/m2，厚度为43μm。
使用由Hauni,DE提供的Turmalin基棒制造机以200m/min的机器速度进行基础滤棒的基棒制造，以获得长度为120mm的基础滤棒/基础过滤嘴。
然后使用来自ITM的Solaris(组合机)以350米/分钟的机器速度将这些基础过滤嘴送入组合工序。
添加剂损失测试如下进行：
1.在进入组合工序之前，选择的基础滤棒根据颜色分别将颜色编码写在外侧(使用彩色笔)，并称重。
2.然后将基础滤棒送入组合工序并加工，其中将基础滤棒从原始长度120mm切割至目标长度6mm。
3.在组合工序之后，收集有色和切割的过滤嘴，即过滤嘴尖端，并组合具有相同颜色的切割过滤嘴，即来自相同的基础过滤杆。
4.将这些组合的切割过滤棒称重，并将重量与具有相同颜色的基础过滤嘴棒的重量进行比较，重量差异表示组合工序中的损失。目视确认在组合工序中基本上没有其它损失而是木炭损失，并且如果发生进一步的损失也可以忽略不计。
在表1中给出了在切割基础滤棒之后具有不同的木炭、过滤嘴丝束负载以及不同纤维长度的对比例(Comp.Ex.)和实施例(Ex.)的数个过滤嘴添加剂损失的结果。使用Excel函数“STDEV”计算对每个实施例和对比例中15个样品分别计算了标准偏差(STDEV)。
表1：
图1显示了表1中的选定值，其中x轴表示木炭的体积分数ΦC除以纤维的体积分数ΦF的比率，y轴表示木炭损失LC。纤维长度为10mm的实施例用空心圆表示，而纤维长度为20mm的实施例用菱形表示。可以看出，当保持ΦC/ΦF比率小于某个值时，观察到炭损失显着减少，例如，如果基于木炭的总重量将木炭损失限制在约5％或更低，则值小于约1000％。
当比较图1中表示的结果时，观察到缩短纤维长度对添加剂损失的减少具有轻微影响。预计通过进一步减少纤维长度，例如，通过将ΦC/ΦF比率保持在1100％以下，将添加剂损失限制在约5％或更小。
本发明的过滤嘴，可以实现添加剂的显着减少，使香烟具有改良的压降和由于这种损失而需要较少清洁的制造工艺。

Claims (12)

1.一种用于吸烟制品的过滤嘴，其包含随机取向的离散纤维和至少一种颗粒添加剂，所述颗粒添加剂分散在所述过滤嘴内，其中添加剂的体积分数与纤维的体积分数相除所得的值小于约1100％。
2.根据权利要求1所述的过滤嘴，其中所述添加剂和所述纤维的组合负载量的范围在2.4mg/mm和19mg/mm之间。
3.根据权利要求1或2所述的过滤嘴，其中所述添加剂和所述纤维的组合负载量的范围在11mg/mm和13mg/mm之间。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的过滤嘴，其中所述添加剂的量在1mg/mm和13.5mg/mm之间。
5.根据权利要求4所述的过滤嘴，其中所述添加剂的量在8mg/mm和10mg/mm之间。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的过滤嘴，其中所述纤维的量在1.4mg/mm和5.5mg/mm之间。
7.根据权利要求6所述的过滤嘴，其中所述纤维的量在3.0mg/mm至3.5mg/mm的范围内。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的过滤嘴，其中所述颗粒添加剂包含或是木炭。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的过滤嘴，其中所述纤维的长丝旦尼尔在3.0至12.0D的范围内。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的过滤嘴，所述过滤嘴呈圆柱体状，其圆柱体的周长等于或小于26mm。
11.一种包含根据权利要求1-10中任意一项所述的过滤嘴的吸烟制品。
12.一种生产用于吸烟制品的过滤嘴的方法，其中提供至少一种颗粒添加剂和随机取向的纤维并将其添加到用于吸烟制品的过滤嘴中，其中所述至少一种颗粒添加剂分散在所述过滤嘴中，其中所述添加剂的体积分数与所述纤维的体积分数相除所得的值小于约1100％。
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