CN114765995A - 用于吸烟制品的水力缠结的过滤材料 - Google Patents

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Abstract

显示了用于吸烟产品的过滤材料，包括非织造物，其中所述非织造物是水力缠结的，所述水力缠结的非织造物包含最小50％和最大90％的木质纤维素纤维、最小10％和最大50％来自再生纤维素的纤维和小于30％非天然聚合物，以及木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的量一起构成所述水力缠结的非织造材料的质量的至少70％，以及所述水力缠结的非织造物具有最小100kg/m3和最大300kg/m3的密度、以及最小100μm和最大1000μm的厚度。本发明还涉及具有所述过滤材料的区段、吸烟制品和生产方法。

Description

用于吸烟制品的水力缠结的过滤材料
发明领域
本发明涉及一种过滤材料和由其制造的吸烟制品的区段，特别是用于过滤在吸烟制品中流动的气溶胶的区段，所述区段是生物降解的以及含有较少的添加剂和加工助剂，其在光学上比现有技术中已知的区段更均匀并且可以廉价地制造。
背景和现有技术
吸烟制品通常是柱状制品，其由彼此相邻布置的至少两个柱状区段组成。一个区段含有能够在加热时形成气溶胶的材料，并且至少一个其他区段用于影响气溶胶的性能。
吸烟制品可以是过滤嘴香烟，其中第一区段包含气溶胶形成材料，特别是烟草，并且另一区段被设计成过滤器并用于过滤气溶胶。在这点上，气溶胶通过气溶胶形成材料的燃烧而产生，并且过滤器主要用于过滤气溶胶并且为过滤嘴香烟提供限定的抽吸阻力。
然而，吸烟制品也可以是所谓的加热烟草产品，其中气溶胶形成材料仅被加热而不燃烧。以这种方式，减少了气溶胶中的有害物质的种类和数量。这种吸烟制品还包括至少两个，但更经常是更多，特别是四个区段。一个区段包含气溶胶形成材料，其通常包括烟草、再制烟草或通过其它方法处理的烟草。吸烟制品中的其它的、部分任选的区段用于转移气溶胶、冷却气溶胶或过滤气溶胶。
区段主要由包装材料包封。通常，纸被用作包装材料。
除非明确说明或从上下文直接清晰可见，否则下文所用的术语“区段(Segment)”应理解为意指不包含气溶胶形成材料的吸烟制品的区段，而是用于例如转移、冷却或过滤气溶胶。
从现有技术中已知由非天然聚合物如醋酸纤维素或聚丙交酯形成这种区段。在消耗吸烟制品之后，吸烟制品必须被适当地丢弃。然而，在许多情况下，消费者简单地在环境中将所消耗的吸烟制品丢弃在环境中，并且试图通过起诉或罚款来限制这种行为几乎没有成功。
因为醋酸纤维素和聚丙交酯仅非常缓慢地生物降解，所以工业上对由更好地生物降解的其它材料制造吸烟制品的区段感兴趣。此外，在欧盟中，正在讨论将显著减少或禁止非天然聚合物在吸烟制品中使用的条例，因此同样由于这个原因，存在对具有可用于吸烟制品的可替代的区段的兴趣。
在现有技术中已知由纸制造用于吸烟制品的区段，特别是过滤区段。这种区段通常容易生物降解，但具有其它缺点。例如，来自纸的过滤区段通常具有高的过滤效率，并且因此导致干燥的气溶胶，与具有由醋酸纤维素生产的常规过滤区段的香烟相比，这损害了气溶胶的味道。然而，此外，它们通常对苯酚的过滤效率比醋酸纤维素低。
然而，迄今为止还没有广泛使用的纸制过滤区段的主要原因是它们的光学外观。在吸烟制品的嘴端，位于嘴端的区段的切面是可见的，并且从来自醋酸纤维素的常规区段，消费者习惯于均匀的白色表面，其中单个的切割纤维几乎不能被识别。然而，来自纸的区段具有粗糙的结构，这显然将较低品质的印象传达给消费者。因此，来自纸的区段通常仅用作由多个区段组成的过滤器中的一个区段，使得消费者不能看见切面。然后，位于嘴端的区段仍然经常由醋酸纤维素制成。由于这些光学缺陷，不能充分利用来自纸的区段的生物降解性的优点。
在现有技术中也已知由非织造物制造用于吸烟制品的区段。例如，在EP 2 515689中，描述了来自非织造物的过滤材料，然而，其主要包含来自聚乙烯醇、聚丙交酯或其它非天然聚合物的纤维，因此不能完全满足生物降解性的要求。此外，本文描述的非织造物太薄，不能在由其制造的区段的切面处产生光学上可接受的外观。
此外，在现有技术中已知由容易生物降解的纤维制造来自纸的吸烟制品的过滤材料。US 2015/0374030中描述了这种过滤材料，然而，其由相当大比例的来自汉麻、亚麻、马尼拉麻、剑麻或棉的纤维素纤维组成。这些纤维是昂贵的，并且由于它们与木材相比生长周期短，因此它们的品质变化很大。根据在US 2015/0374030中的教导，它们需要提供足够多孔的结构并且同时提供足够高的强度。木质纤维素的使用受到阻碍，因为它产生了致密和紧密的纸结构。事实上，木质纤维素的含量应该总是小于50重量％，并且在工业实施方案中，它小于5重量％。此外，由于所使用的制造工艺，这种过滤器的光学外观对于消费者来说也不够吸引人。
因此，在工业上对可由其生产可生物降解的、具有良好的光学外观并且可以廉价地和高品质地以工业规模制造的区段的过滤材料感兴趣。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于吸烟制品的过滤材料，所述过滤材料能够良好地生物降解，并且可以由所述过滤材料制造用于吸烟制品的区段，所述过滤材料的光学外观与常规区段的光学外观相比是良好的，特别是与由醋酸纤维素制造的常规区段的光学外观相比，并且所述过滤材料可以由容易获得且廉价的原材料制造。因此，对吸烟制品的味道的不希望的影响应该被最小化。
该目的通过权利要求1所述的过滤材料、权利要求23所述的吸烟制品的区段、权利要求32所述的其制造方法和权利要求33所述的吸烟制品、以及通过权利要求36所述的用于制造水力缠结的非织造物的方法来实现。在从属权利要求中限定了有利的实施方案。
本发明人已经发现，该目的可以通过特定的非织造物来实现。特别地，该目的可以通过包含非织造物的过滤材料来实现，其中非织造物是水力缠结的，并且水力缠结的非织造物包含至少50％并且至多100％的木质纤维素纤维、至少10％且至多50％的来自再生纤维素的纤维和少于30％的非天然聚合物，并且木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的量一起构成水力缠结的非织造物的质量的至少70％，并且水力缠结的非织造物具有至少100kg/m3且至多300kg/m3的密度和至少100μm且至多1000μm的厚度。在这点上，所有百分比都是关于水力缠结的非织造物的质量。
尽管术语“水力缠结”首先表示下面的制造过程，但必须考虑水力缠结的非织造物具有将其与其它纤维物质或非织造物区分开的特征结构性质，并且根据本发明人的知识，其不能通过其它制造过程以相同的方式实现。除了例如纸(其中强度主要是由于氢键起作用和纤维主要布置在纸平面内)以外，水力缠结的非织造物的强度通过纤维的缠结来实现，因此相当大比例的纤维也在非织造物的厚度方向上取向。
与现有技术的教导相比，本发明人已经发现，可以制造具有高比例的木质纤维素纤维的过滤材料，而不会使非织造物的结构太致密或太紧密。根据本发明，这基本上通过使用水力缠结的非织造物来实现，所述水力缠结的非织造物除了含有木质纤维素纤维之外还含有再生纤维素的纤维。
在根据本发明的水力缠结的非织造物的制造期间，纤维被铺在水可渗透的网上，并且通过被引导到纤维上的水射流而被缠结。这产生了具有非常低密度和大厚度的多孔结构，其特别适合作为过滤材料。特别地，这种适于吸烟制品的区段的过滤材料可以用高比例的木质纤维素纤维制造，因此成本低廉，并且由根据本发明的过滤材料制造的用于吸烟制品的区段具有与由醋酸纤维素制成的区段相比更好的均匀横截面。此外，与纸相比，不需要添加用于制造水力缠结的非织造物的添加剂或加工助剂。这意味着避免了这样的添加剂或加工助剂对通过根据本发明的过滤材料制造的吸烟制品的味道的不希望的影响并且生物降解性不被损害。
为了设定由过滤材料制成的区段的抽吸阻力和过滤效率，以及为水力缠结的非织造物设定良好的拉伸强度，包含在根据本发明的过滤材料中的水力缠结的非织造物包含高比例的木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维，它们一起构成水力缠结的非织造物的质量的至少70％。
因为木质纤维素纤维以及再生纤维素由天然聚合物构成，所以它们也良好地生物降解。为了确保根据本发明的过滤材料和由其制造的用于吸烟制品的区段的良好的生物降解性，非天然聚合物的比例应小于水力缠结的非织造物的质量的30％。
在这点上，天然聚合物是直接源自天然原料而不对组成进行任何化学改性或改性的聚合物，或与源自自然界的此类聚合物在化学上相同。具体地，木质纤维素纤维由天然聚合物组成；来自再生纤维素的纤维也是天然聚合物。然而，对于醋酸纤维素或聚丙交酯，已经进行了化学改性，因此它们不是天然聚合物，并且尽管原料在自然界中存在，但是这些原料至少已经以不再保证快速的生物降解性的方式进行了改性。此外，从矿物油获取的所有聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酯或聚苯乙烯，都是非天然聚合物。
包含在根据本发明的过滤材料中的水力缠结的非织造物包含木质纤维素纤维，其量为水力缠结的非织造物的质量的至少50％且至多90％。优选地，木质纤维素纤维的比例为至少60％且至多80％，优选至少60％且至多70％，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量。
木质纤维素纤维是源自针叶树或落叶树的纤维素纤维。它们在工业上大量生产，具有稳定的品质并且是廉价的。优选地，木质纤维素纤维来源于针叶树，例如云杉、松树或冷杉，因为由于它们的长度，这些纤维在水力缠结的非织造物中产生良好的强度。优选地，用于本发明的合适的木质纤维素纤维来源于落叶树，例如桦树、山毛榉或桉树。优选地，可以使用来自各种来源的木质纤维素纤维的混合物。特别优选的是源自针叶树的木质纤维素纤维(其被称为增强的浆料纤维并具有特别高的强度)，以及实现特别高的厚度和低的密度的丝光处理的木质纤维素纤维。
在本发明的上下文中，来自其它植物如汉麻、亚麻、黄麻、苎麻、马尼拉麻、剑麻、棉或茅草的纤维素纤维不被视为木质纤维素纤维。事实上，用这些纤维也可以产生多孔纸结构和高强度。然而，这些纤维是昂贵的，在工业上不总是容易获得，并且由于这些植物的短生长期，它们具有不同的品质。它们可以包含在根据本发明的水力缠结的非织造物中，但是它们的比例应该优选为水力缠结的非织造物的质量的至多20％，特别优选至多10％，完全特别优选至多1％。
木质纤维素纤维可以是漂白的或未漂白的。由于它们的白色，漂白的木质纤维素纤维提供了关于由根据本发明的过滤材料制造的区段的光学外观的优点，而未漂白的木质纤维素纤维(其随后具有浅棕色至深棕色)是更环境友好的，因为它们不需要漂白工艺。漂白的和未漂白的木质纤维素纤维的混合物也可以用于更好地调节根据本发明的过滤材料的颜色。
包含在根据本发明的过滤材料中的水力缠结的非织造物包含来自再生纤维素的纤维，其量为水力缠结的非织造物的质量的至少10％且至多50％。优选地，来自再生纤维素的纤维的比例为至少20％且至多45％，优选至少30％且至多40％，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量。
来自再生纤维素的纤维优选为粘胶纤维、莫代尔纤维、
Figure BDA0003678601110000061
Figure BDA0003678601110000062
或其混合物。这些纤维具有良好的生物降解性，并且可以用于优化水力缠结的非织造物的强度、厚度或密度，并且用于调节由其制造的用于吸烟制品的区段的过滤效率。
木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的总量一起应是所述水力缠结的非织造物的质量的至少70％、优选至少80％和特别优选至少90％。在高度特别优选的实施方案中，根据本发明的过滤材料包括水力缠结的非织造物，其基本上仅由基于水力缠结的非织造物的质量至少95％的木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维组成。这种高度特别优选的实施方案提供了最佳的生物降解性，同时对借助过滤材料制造的吸烟制品的味道具有非常小的影响。
为了确保良好的生物降解性，水力缠结的非织造物应含有少于30％的非天然聚合物。优选地，水力缠结的非织造物含有少于10％的非天然聚合物，特别优选少于1％的非天然聚合物。百分比是指基于水力缠结的非织造物的质量。
在根据本发明的过滤材料的优选实施方案中，纤维材料的水力缠结的非织造物含有至少5％且小于30％、特别优选小于25％且高度特别优选小于20％的来自醋酸纤维素的短纤维，其中百分比是指基于水力缠结的非织造物的质量。
可以添加添加剂，例如烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)、脂肪酸、淀粉、淀粉衍生物、羧甲基纤维素、藻酸盐、或pH调节物质，例如有机酸或无机酸或有机碱或无机碱，以调节非织造物的特定性质，只要非天然聚合物在非织造物中的质量不超过30％。技术人员能够根据其经验确定这种添加剂的类型和量。
水力缠结的非织造物的基重为至少25g/m2且至多150g/m2、特别优选至少35g/m2且至多120g/m2和高度特别优选至少40g/m2且至多80g/m2。基重影响水力缠结的非织造物的拉伸强度，而较高的基重导致较高的强度。这些值是指根据ISO 536:2012测量的基重。
根据ISO 534:2011测量的水力缠结的非织造物的厚度为至少100μm且至多1000μm、优选至少120μm且至多800μm、特别优选至少150μm且至多750μm。厚度影响可以被填充到吸烟制品的区段中的过滤材料的量，并因此影响区段的抽吸阻力和过滤效率，还影响过滤材料的可加工性，因为其经常被卷曲或折叠以用于制造吸烟制品的区段。对于这样的工艺步骤，较大的厚度是不利的，并且在优选的和特别优选的间隔中的厚度允许根据本发明的过滤材料特别良好地加工成吸烟制品的区段。
水力缠结的非织造物的密度通过将根据ISO 536:2012的基重除以根据ISO 534:2011的厚度来计算。由此测定的水力缠结的非织造物的密度为至少100kg/m3且至多300kg/m3，优选至少120kg/m3且至多250kg/m3以及特别优选至少140kg/m3且至多220kg/m3。这些值是指在由包含这种水力缠结的非织造物的根据本发明的过滤材料制造吸烟制品的区段之前的厚度。水力缠结的非织造物的密度应该在相对较窄的区间内，因为它决定了由其制造的吸烟制品的区段的抽吸阻力和过滤效率。优选的和特别优选的间隔允许抽吸阻力和过滤效率的甚至更好的组合。
根据ISO 2965:2019测量的水力缠结的非织造物的透气率可以优选为10000cm3/(cm2·kPa·min)至60000cm3/(cm2·kPa·min)、特别优选20000cm3/(cm2·kPa·min)至50000cm3/(cm2·kPa·min)和高度特别优选35000cm3/(cm2·kPa·min)至45000cm3/(cm2·kPa·min)。透气率描述了水力缠结的非织造物的多孔结构，因此也影响过滤效率和抽吸阻力。
水力缠结的非织造物的机械性能在加工根据本发明的过滤材料以形成吸烟制品的区段中是重要的。根据ISO 1924-2:2008测量的水力缠结的非织造物的沿宽度拉伸的拉伸强度优选为至少0.05kN/m且至多5kN/m，特别优选至少0.07kN/m且至多4kN/m。
水力缠结的非织造物的断裂伸长率是重要的，因为当加工根据本发明的过滤材料以形成吸烟制品的区段时，过滤材料通常被卷曲，因此特别高的断裂伸长率是有利的。根据ISO 1924-2:2008测量的水力缠结的非织造物的断裂伸长率优选为至少1％且至多50％，特别优选至少3％且至多40％。
因为水力缠结的非织造物也可以在加工期间被拉伸，所以其能量吸收能力起作用。根据ISO 1924-2:2008测量的水力缠结的非织造物的能量吸收能力优选为至少4J/m2且至多500J/m2，特别优选至少5J/m2且至多450J/m2。
拉伸强度、断裂伸长率和能量吸收能力可以取决于从水力缠结的非织造物中进行样品测量的方向。如果拉伸强度、断裂伸长率或能量吸收能力位于所述优选或特别优选的间隔中的至少一个方向上，则所引用的水力缠结的非织造物的特征各自存在。
根据本发明的过滤材料包括水力缠结的非织造物。然而，优选地，水力缠结的非织造物构成过滤材料的主要部分，使得优选地，至少90％质量的过滤材料由水力缠结的非织造物形成，并且特别优选地，至少95％质量的过滤材料由水力缠结的非织造物形成。
除了水力缠结的非织造物之外，根据本发明的过滤材料还可以包含其它组分，其例如影响过滤材料的可加工性或由其制造的区段的性质或吸烟制品的味道的组分。这包括例如风味剂的载体，特别是浸渍有风味剂的细丝，或用于增加所述过滤材料的刚度的物质，或增加由过滤材料制造的过滤器的硬度的材料，例如热塑性材料。
在根据本发明的过滤材料的优选实施方案中，过滤材料包括水力缠结的非织造物以及选自三醋精、丙二醇、山梨糖醇、甘油、聚乙二醇、聚乙烯醇和柠檬酸三乙酯或其混合物的物质。这些物质可以帮助使过滤效率与醋酸纤维素的过滤效率相匹配。
只要至少90％质量的过滤材料由水力缠结的非织造物形成，可以实现水力缠结的非织造物的上述特征，例如关于木质纤维素纤维的含量、来自再生纤维素的纤维的含量、木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的量、非天然聚合物的比例、其它纤维素纤维的含量，厚度、密度、基重、透气率、拉伸强度、断裂伸长率和能量吸收能力，也可以检查过滤材料本身而不必将水力缠结的非织造物与过滤材料隔离。然后上述间隔和性质也适用于由水力缠结的非织造物制造的过滤材料。
根据本发明的用于吸烟制品的区段可以通过本领域已知的方法由根据本发明的过滤材料制造。这些方法包括，例如，卷曲或折叠过滤材料，由卷曲或折叠的过滤材料形成连续丝束，用包装材料包封连续丝束，并将包封的丝束切割成限定长度的单个棒。在许多情况下，这种棒的长度是区段长度的整数倍，所述区段随后可用于根据本发明的吸烟制品中，并且因此在吸烟制品的制造之前或期间将所述棒切割成具有所需长度的区段。
根据本发明的用于吸烟制品的区段包括根据本发明的过滤材料和包装材料。
在根据本发明的区段的优选实施方案中，所述区段是圆柱形，其直径为至少3mm且至多10mm、特别优选为至少4mm且至多9mm和高度特别优选为至少5mm且至多8mm。这些直径对于在吸烟制品中使用根据本发明的区段是有利的。
在根据本发明的区段的优选实施方案中，所述区段具有至少4mm且至多40mm，特别优选至少6mm且至多35mm和高度特别优选至少10mm且至多28mm的长度。
区段的抽吸阻力尤其决定了吸烟者在消费吸烟制品期间需要施加的压力差，以通过吸烟制品抽吸一定的体积流量，因此它实质上影响吸烟者对吸烟制品的接受度。区段的抽吸阻力可以根据ISO 6565:2015测量并且以mm水位表(mmWG)给出。在非常好的近似中，区段的抽吸阻力与区段的长度成比例，使得抽吸阻力的测量也可以在棒上进行，棒仅在其长度上不同于区段。由此，可以容易地计算区段的抽吸阻力。
区段的每单位长度区段的抽吸阻力优选为至少1mmWG/mm且至多12mmWG/mm，并且特别优选至少2mmWG/mm且至多10mmWG/mm。
在不考虑包装材料的情况下，区段本身的密度为50kg/m3至300kg/m3、特别优选60kg/m3至250kg/m3和高度特别优选70kg/m3至230kg/m3。密度对区段的抽吸阻力、过滤效率和硬度有显著影响。在没有包装材料的情况下给出区段的密度，因为包装材料对抽吸阻力或过滤效率几乎没有影响。可以通过计算来确定区段的密度。在这点上，首先，确定区段的体积，例如对于圆柱形区段，可以由直径和长度计算区段的体积。包装材料对直径的影响可以忽略。区段的质量可以通过称重来确定，其中所述区段由包装材料包封。包装材料的质量可以根据包装材料的面积和包装材料的标称或测量的基重来确定。作为实例，对于典型的圆柱形区段，由区段的圆周和包装材料本身的重叠以及区段的长度产生包装材料的面积。
从包括包装材料的区段的质量中减去包装材料的质量，并且通过除以区段的体积来计算其密度。下面进一步提供详细的数字实例。
根据本发明的区段的包装材料优选地是纸或膜。为了不劣化区段的良好生物降解性，在特别优选的实施方案中，纸或膜包含小于10％的非天然聚合物，基于包装材料的质量。
根据本发明的区段的包装材料优选地具有至少20g/m2且至多150g/m2、特别优选至少30g/m2且至多130g/m2的基重。具有这种优选或特别优选的基重的包装材料为包封在其中的根据本发明的区段提供了特别有利的硬度。因此，吸烟者不能意外地压缩位于吸烟制品中的区段。
在优选的实施方案中，根据本发明的区段还包含至少一个含有风味剂的胶囊。通常，胶囊被设计成吸烟者可以通过手指的压力来破坏胶囊并由此释放风味剂，从而它们可以改变吸烟制品的味道。
根据本发明的吸烟制品可以使用本领域已知的方法由根据本发明的区段制造。
根据本发明的吸烟制品包括含有气溶胶形成材料的区段，以及包括根据本发明的过滤材料和包装材料的区段。
因为根据本发明的区段的切面在光学上非常类似于由醋酸纤维素制成的区段，所以在优选实施方案中，位于吸烟制品的嘴端附近的区段是根据本发明的区段。
在优选的实施方案中，吸烟制品是过滤嘴香烟，气溶胶形成材料是烟草。
在优选的实施方案中，吸烟制品是其中在其预期使用期间所述气溶胶形成材料仅被加热而不燃烧的吸烟制品。
根据本发明的用于过滤材料的水力缠结的非织造物可以根据以下根据本发明的方法制造，所述方法包括以下步骤A至F。
A-产生包含木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的水性悬浮液，其中木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的量一起构成悬浮液中固体质量的至少70％
B-将来自步骤A的悬浮液施用于运行的网
C–通过运行的网将悬浮液脱水以形成纤维幅
D-将纤维幅从步骤C转移到支撑网，
E-通过至少一个被引导至纤维幅上的水射流水力缠结纤维幅以形成水力缠结的非织造物
F–干燥所述水力缠结的非织造物。
根据该方法制造的水力缠结的非织造物适用于上述过滤材料。这意味着它可以特别地单独或组合地具有所有特征，所述特征在作为过滤材料的组分的水力缠结的非织造物的情境中被描述，并且在涉及过滤材料的权利要求中被限定。
在根据本发明方法的优选实施方案中，步骤A中的水性悬浮液具有至多3.0％、特别优选至多1.0％、高度特别优选至多0.2％和特别地至多0.05％的固体含量。悬浮体的特别低的固体含量使得在步骤C中能够形成具有甚至更低密度的纤维幅。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，步骤B和步骤C中的运行的网在所述纤维幅的运行方向上相对于水平方向向上倾斜至少3°且至多40°的角度，特别优选至少5°且至多30°的角度，并且高度特别优选至少15°且至多25°的角度。
在优选的实施方案中，所述方法包括以下步骤：其中在所述运行的网的两侧之间施加压差，以支持在步骤C中对所述悬浮液进行脱水，其中特别优选地，真空箱或适当形状的叶片产生压差。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，多个水射流用于在步骤E中进行水力缠结，其中所述水射流布置在与所述纤维幅的行进方向正交的至少一行中。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，步骤E中的水力缠结通过至少两个引导到纤维幅上的水射流进行，其中特别优选地，所述至少两个水射流作用在纤维幅的不同侧上。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，步骤F中的干燥至少部分地通过与热空气接触、通过红外辐射或通过微波辐射进行。通过与加热表面直接接触进行干燥也是可能的，但是不太优选，因为水力缠结的非织造物的厚度因此会减小。
附图说明
图1示出了一种布置，通过该布置可以进行根据本发明的用于制造水力缠结的非织造物的方法。
图2示出了根据本发明的区段与由醋酸纤维素生产的区段和由纸生产的区段相比的横截面。
具体实施方式
下面描述过滤材料、吸烟制品的区段、吸烟制品和水力缠结的非织造物的制造方法的一些优选实施方案。
为了制造包含在根据本发明的过滤材料中的水力缠结的非织造物，使用图1所示的方法。
由木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维生产的悬浮液1从网前箱2泵送到相对于水平方向向上倾斜的运行的网3上，并且通过真空箱9脱水，从而在网上形成纤维幅4，纤维幅4的大致运动方向由箭头10指示。将纤维幅4从网3上移除并转移到也在运行的支撑网5上。在这种方式中，布置在垂直于纤维幅4的运行方向的多个行中的水射流11从装置6被引导到纤维幅4上，以便使纤维缠结并将纤维幅4固结成非织造物。在进一步的步骤中，水射流12也通过附加装置7被引导到纤维幅4的另一侧上，以便进一步缠结所出现的非织造物。然后，仍湿的非织造物经过干燥设备8并且在其中干燥。
为了制造水力缠结的非织造物，使用木质纤维素纤维和
Figure BDA0003678601110000131
纤维的混合物。制造了5种不同的水力缠结的非织造物A至E；它们的组成和性质提供在表1中。在这点上，
Figure BDA0003678601110000132
纤维和木质纤维素纤维的百分比表示纤维基于水力缠结的非织造物的质量的量。断裂伸长率和能量吸收能力分别在机器方向(MD)上，即在图1中箭头10所示的方向上，以及在与之垂直并位于纤维幅4的平面内的横向(CD)上给出。
Figure BDA0003678601110000133
表1
水力缠结的非织造物A至E各自用作本发明的过滤材料A至E，而不添加其它组分。
由根据本发明的过滤材料E制造具有不同密度的三个区段S1、S2和S3，其中每种过滤材料形成直径为7.9mm的连续丝束，并且用基重为78g/m2的包装材料包封。首先将连续丝束切成长度为108mm的棒。根据ISO 6565:2015测定棒的平均质量和棒的平均抽吸阻力，并且由此计算没有包装材料的密度和每单位长度的抽吸阻力。然后，根据本发明将棒切成长度为22mm的区段。表2示出了区段S1、S2和S3的数据。使用区段S1更详细地解释区段的密度的示例性计算。
区段S1的108mm长的棒的质量测量为0.743g。直径为7.9mm。在忽略包装材料的厚度的情况下，由此产生棒的体积
π/4×7.92×108＝5293mm3
具有78g/m2的基重的27mm宽和108mm长的包装材料的质量为
78×0.027×0.108＝0.227g。
因此，没有包装材料的区段的密度是
(0.743–0.227)/5293＝97.5kg/m3。
过滤材料 E E E
区段 S1 S2 S3
质量(108mm) mg 743 911 1199
密度 kg/m<sup>3</sup> 97.5 129.4 182.9
抽吸阻力 mm WG/mm 1.76 4.16 11.12
表2
图2示出了根据本发明的区段S2的横截面以及来自醋酸纤维素(CA)和纸(PA)的两个相当的区段的照片。对于由纸生产的区段，横截面的粗糙结构是清楚可见的，而由醋酸纤维素生产的区段表现出非常精细的结构。根据本发明的区段S2在其光学外观上基本上更接近醋酸纤维素(CA)的光学外观，并且因此导致比由纸(PA)生产的区段更可接受的光学印象。
从根据本发明的区段S1、S2和S3中的每一个，制造长度为83mm的根据本发明的不通气的吸烟制品R1、R2和R3，其包含具有烟草的区段和过滤段。过滤区段由根据本发明的区段S1、S2和S3中的每一个形成。根据ISO 3308中规定的方法使吸烟制品R1、R2和R3发烟，并且测定烟雾中焦油、尼古丁和水的量。根据相同的方法将相同的吸烟制品发烟，其中过滤器由常规的由醋酸纤维素制成的过滤器区段形成。焦油、尼古丁和水的量的比较表明，关于过滤区段S1、S2和S3的过滤效率，过滤区段S1、S2和S3与由醋酸纤维素生产的过滤区段非常一致。
此外，区段S1、S2和S3的抽吸阻力对于吸烟制品来说在有利的范围内，并且即使对于区段的给定组成，也可以通过区段的密度容易地调节到要求。
没有单独测试区段S1、S2和S3以及由其生产的吸烟制品R1、R2和R3的生物降解性，因为这是由所使用的组分给定的。
这表明，与本领域已知的过滤材料相比，包含水力缠结的非织造物的本发明的过滤材料在生物降解性和光学外观方面提供了优点，而不限制它们作为过滤器的功能，并且还可以由容易获得的原料工业化地和廉价地制造。

Claims (50)

1.用于吸烟制品的过滤材料，其包括非织造物，其特征在于
所述非织造物是水力缠结的，
所述水力缠结的非织造物包含至少50％且至多90％的木质纤维素纤维、至少10％且至多50％的来自再生纤维素的纤维和小于30％的非天然聚合物，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量，并且木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的量一起构成所述水力缠结的非织造物的质量的至少70％，以及
所述水力缠结的非织造物具有至少100kg/m3且至多300kg/m3的密度和至少100μm且至多1000μm的厚度，其中测量根据ISO 534:2011的厚度，并且通过将根据ISO 536:2012的基重除以根据ISO 534:2011的厚度来确定所述水力缠结的非织造材料的密度。
2.如权利要求1所述的过滤材料，其中木质纤维素纤维在所述水力缠结的非织造物中的比例为至少60％且至多80％，优选至少60％且至多70％，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量。
3.如权利要求1或2所述的过滤材料，其中所述木质纤维素纤维源自针叶木，特别是云杉、松树或冷杉；或落叶木，特别是桦树、山毛榉或桉树；或者由来自多种这种来源的木质纤维素纤维的混合物形成。
4.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述木质纤维素纤维至少部分地由丝光处理的木质纤维素纤维形成。
5.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中来自汉麻、亚麻、黄麻、苎麻、马尼拉麻、剑麻或棉的纤维素纤维的含量总计为所述水力缠结的非织造物的质量的至多20％、优选至多10％、特别优选至多1％。
6.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述木质纤维素纤维是至少部分被漂白的。
7.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中来自再生纤维的纤维在所述水力缠结的非织造物中的比例为至少20％且至多45％、优选至少30％且至多40％，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量。
8.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述来自再生纤维素的纤维由粘胶纤维、莫代尔纤维、
Figure FDA0003678601100000021
或其混合物形成。
9.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的总量一起构成所述水力缠结的非织造物的质量的至少80％、优选至少90％和特别优选至少95％。
10.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述水力缠结的非织造物包含小于10％的非天然聚合物和优选小于1％的非天然聚合物，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量。
11.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述水力缠结的非织造物含有至少5％且小于30％、特别优选小于25％且高度特别优选小于20％的来自醋酸纤维素的短纤维，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量。
12.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述水力缠结的非织造物含有至少一种添加剂，所述添加剂选自烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)、脂肪酸、淀粉、淀粉衍生物、羧甲基纤维素、藻酸盐或pH调节物质，特别是有机酸或无机酸或有机碱或无机碱。
13.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述水力缠结的非织造物具有至少25g/m2且至多150g/m2、优选至少35g/m2且至多120g/m2和特别优选至少40g/m2且至多100g/m2的根据ISO 536:2012的基重。
14.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述水力缠结的非织造物的根据ISO 534:2011的厚度为至少120μm且至多800μm，优选至少150μm且至多750μm。
15.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述水力缠结的非织造物的密度为至少120kg/m3且至多250kg/m3、优选至少140kg/m3且至多220kg/m3。
16.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述水力缠结的非织造物具有10000cm3/(cm2·kPa·min)至60000cm3/(cm2·kPa·min)、优选20000cm3/(cm2·kPa·min)至50000cm3/(cm2·kPa·min)和特别优选35000cm3/(cm2·kPa·min)至45000cm3/(cm2·kPa·min)的根据ISO 2965:2019的透气率。
17.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述水力缠结的非织造物在至少一个方向上的根据ISO 1924-2:2008的沿宽度拉伸的拉伸强度为至少0.05kN/m且至多5kN/m、优选至少0.07kN/m且至多4kN/m。
18.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述水力缠结的非织造物在至少一个方向上的根据ISO 1924-2:2008的断裂伸长率为至少1％且至多50％和优选至少3％且至多40％。
19.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述水力缠结的非织造物在至少一个方向上的根据ISO 1924-2:2008的能量吸收能力为至少4J/m2且至多500J/m2、优选至少5J/m2且至多450J/m2。
20.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中至少90质量％、优选至少95％的质量的所述过滤材料由所述水力缠结的非织造物形成。
21.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，所述过滤材料还包括风味剂的载体、特别是浸渍有风味剂的细丝，和/或用于增加所述过滤材料的刚度的物质，或者增加由所述过滤材料制造的过滤器的硬度的材料，其中所述物质或材料特别地由热塑性材料形成。
22.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述过滤材料包括所述水力缠结的非织造物以及选自三醋精、丙二醇、山梨糖醇、甘油、聚乙二醇、聚乙烯醇和柠檬酸三乙酯或其混合物的物质。
23.吸烟制品的区段，包含过滤材料和包装材料，其中所述过滤材料包含水力缠结的非织造物，并且其中所述水力缠结的非织造物含有至少50％且至多90％的木质纤维素纤维、至少10％且至多50％的来自再生纤维素的纤维和少于30％的非天然聚合物，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量，并且所述木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的量一起构成所述水力缠结的非织造物的质量的至少70％。
24.如权利要求23所述的吸烟制品的区段，其中所述过滤材料具有在权利要求2至12、20和21中限定的附加特征中的一个或多个。
25.如权利要求23或24所述的区段，其中所述过滤材料被卷曲或折叠。
26.如权利要求23至25中任一项所述的区段，其中所述区段是圆柱形，其直径为至少3mm且至多10mm、优选至少4mm且至多9mm并且特别优选至少5mm且至多8mm，和/或其中所述区段的长度为至少4mm且至多40mm、优选至少6mm且至多35mm并且特别优选至少10mm且至多28mm。
27.如权利要求23至26中任一项所述的区段，其中所述区段根据ISO 6565:2015的每单位长度所述区段的抽吸阻力为至少1mmWG/mm且至多12mmWG/mm，并且优选至少2mmWG/mm且至多10mmWG/mm。
28.如权利要求23至27中任一项所述的区段，在没有包装材料的情况下，所述区段的密度为50kg/m3至300kg/m3、优选60kg/m3至250kg/m3和特别优选70kg/m3至230kg/m3。
29.如权利要求23至28中任一项所述的区段，所述区段的包装材料由纸或膜形成，其中所述纸或所述膜包含小于10％的非天然聚合物，基于所述纸或所述膜的质量。
30.如权利要求23至29中任一项所述的区段，所述区段的包装材料具有至少20g/m2且至多150g/m2、优选至少30g/m2且至多130g/m2的根据ISO 536:2012的基重。
31.如权利要求23至30中任一项所述的区段，其进一步包含至少一个含有风味剂的胶囊，其中所述胶囊优选地被设计成使得使用者可以通过手指的压力来破坏所述胶囊以释放所述风味剂。
32.用于生产权利要求23至31中任一项所述的区段的方法，其中根据权利要求1至22中任一项所述的过滤材料被卷曲或折叠，优选地形成卷曲或折叠的过滤材料的连续丝束，所述卷曲或折叠的过滤材料的丝束被包装材料包封，以及所述包封的丝束被切割成具有限定长度的单个棒。
33.吸烟制品，其包括含有气溶胶形成材料的区段和权利要求23至31中任一项所述的区段，其中权利要求23至31中任一项所述的区段优选地形成位于嘴端附近的所述吸烟制品的区段。
34.如权利要求33所述的吸烟制品，其中所述吸烟制品是过滤嘴香烟，并且所述气溶胶形成材料是烟草或含有烟草。
35.如权利要求33所述的吸烟制品，其中所述吸烟制品是其中在其预期使用期间所述气溶胶形成材料仅被加热而不燃烧的吸烟制品。
36.用于生产水力缠结的非织造物的方法，其中所述方法包括以下步骤：
A–生产包含木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的水性悬浮液(1)，
B–将来自步骤A的所述悬浮液(1)施用于运行的网(3)，
C–通过所述运行的网(3)使所述悬浮液(1)脱水以形成纤维幅(4)，
D–将所述纤维幅(4)从步骤C转移到支撑网(5)，
E–通过至少一个被引导到纤维幅(4)上的水射流(11)水力缠结所述纤维幅(4)，从而生产水力缠结的非织造物，以及
F–干燥所述水力缠结的非织造物，
其中木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的量一起构成步骤A的所述悬浮液中的固体的质量的至少70％，以及
其中所述水力缠结的非织造物包含至少50％且至多90％的木质纤维素纤维、至少10％且至多50％的来自再生纤维素的纤维和小于30％的非天然聚合物，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量，并且木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的量一起构成所述水力缠结的非织造物的质量的至少70％，以及
其中所述水力缠结的非织造物具有至少100kg/m3且至多300kg/m3的密度和至少100μm且至多1000μm的厚度，其中测量根据ISO 534:2011的厚度，并且通过将根据ISO 536:2012的基重除以根据ISO 534:2011的厚度来确定所述水力缠结的非织造材料的密度。
37.如权利要求36所述的方法，其中根据所述方法生产的所述水力缠结的非织造物适用于权利要求1至22中任一项所述的过滤材料。
38.如权利要求36或37所述的方法，其中所述水力缠结的非织造物的根据ISO 534:2011的厚度为至少120μm且至多800μm，优选至少150μm且至多750μm。
39.如权利要求36至38中任一项所述的方法，其中所述水力缠结的非织造物的密度为至少120kg/m3且至多250kg/m3、优选至少140kg/m3且至多220kg/m3。
40.如权利要求36至39中任一项所述的方法，其中所述水力缠结的非织造物在至少一个方向上的根据ISO 1924-2:2008的能量吸收能力为至少4J/m2且至多500J/m2、优选至少5J/m2且至多450J/m2。
41.如权利要求36至40中任一项所述的方法，其中木质纤维素纤维在所述水力缠结的非织造物中的比例为至少60％且至多80％，优选至少60％且至多70％，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量。
42.如权利要求36至41中任一项所述的方法，其中来自汉麻、亚麻、黄麻、苎麻、马尼拉麻、剑麻或棉的纤维素纤维的含量总计为所述水力缠结的非织造物的质量的至多20％、优选至多10％、特别优选至多1％。
43.如权利要求36至42中任一项所述的方法，其中来自再生纤维素的纤维在所述水力缠结的非织造物中的比例为至少20％且至多45％，优选至少30％且至多40％，分别基于所述水力缠结的非织造物的质量。
44.如权利要求36至43中任一项所述的方法，其中木质纤维素纤维和来自再生纤维素的纤维的总量一起构成所述水力缠结的非织造物的质量的至少80％、优选至少90％和特别优选至少95％。
45.如权利要求36至44中任一项所述的方法，其中步骤A的所述水性悬浮液(1)具有至多3.0％、优选至多1.0％、特别优选至多0.2％和特别地至多0.05％的固体含量。
46.如权利要求36至45中任一项所述的方法，其中在步骤B和步骤C中使用的所述运行的网(3)在所述纤维幅(4)的运行方向(10)上相对于水平方向向上倾斜至少3°且至多40°的角度，优选至少5°且至多30°的角度，并且特别优选至少15°且至多25°的角度。
47.如权利要求36至46中任一项所述的方法，还包括以下步骤：其中在所述运行的网(3)的两侧之间施加压差，以支持在步骤C中对所述悬浮液进行脱水，其中所述压差优选由真空箱(9)或适当形状的叶片产生。
48.如权利要求36至47中任一项所述的方法，其中多个水射流(11)或(12)用于在步骤E中的所述水力缠结，其中所述水射流布置在与所述纤维幅的行进方向正交的至少一行中。
49.如权利要求36至48中任一项所述的方法，其中至少两个水射流(11,12)用于在步骤E中进行水力缠结，其中所述至少两个水射流(11,12)被引导到所述纤维幅(4)的不同侧上。
50.如权利要求32所述的用于生产区段的方法，还包括在根据权利要求36至49中任一项所述的方法中生产所述过滤材料。
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