CN115515708A - 包括水分调节产品的含烟草或尼古丁产品的包装 - Google Patents
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Abstract
包含具有水分调节产品的包装材料的含烟草或尼古丁产品的包装,所述水分调节产品包含至少一种金属‑有机框架化合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种提供有水分调节产品的含烟草或尼古丁产品的包装。
本发明涉及一种含烟草或尼古丁产品的包装,所述包装提供有具有水分调节产品的包装材料。
背景技术
许多产品在生产或包装时都具有一定水平的相对湿度,但是随时间推移,它们往往会从环境中吸附湿气。湿气的吸附会破坏产品的性质。产品的感官性质以及物理性质随产品的水分含量的增加而退化。
具体而言,含烟草或尼古丁产品在所期望的产品的水分含量下保持新鲜度或新鲜感。
含烟草或尼古丁产品在一定水平的水分含量下保持其感官特征。
所以,有必要将含烟草或尼古丁产品的水分含量保持在某个所期望的水平,以在产品的最终使用之前保持含烟草或尼古丁产品的质量。
有必要保持含烟草或尼古丁产品的质量,以保持消费者的体验和消费者的满意度。
有必要在整个运输、分发、保存期和产品使用期限内控制含烟草或尼古丁产品的水分含量,以在最终使用之前优化含烟草或尼古丁产品的性质。
希望在消费者第一次打开之前以及在使用过程中以及直到含烟草或尼古丁产品的最后一个单位保留在包装中之前控制含烟草或尼古丁产品的水分含量。
为了减少湿气的吸附并实现所期望的保存期,已经提出了很多不同的包装解决方案,这些解决方案提供有不同的阻隔材料以减少湿气的吸附。
在另一个方面,还有必要避免包装内所包装的产品过于干燥,这也会破坏产品的性质。
有必要将含烟草或尼古丁产品的包装的相对湿度保持在所期望的范围内,以优化含烟草或尼古丁产品的性质和消费者的体验。
发明内容
在第一方面,本发明提供了一种含烟草或尼古丁产品的包装,所述包装包括具有水分调节产品的包装材料,其中所述水分调节产品包含至少一种金属-有机框架化合物。
本发明的包装在限定的相对湿度范围内吸附水,并且允许将所述包装的相对湿度保持在所期望的范围内。
本发明的包装允许将所述含烟草或尼古丁产品的水分含量保持在所期望的范围内。
因此避免了由于所述含烟草或尼古丁产品的水分含量增加超过一定水平或者因为所述含烟草或尼古丁产品的水分含量太低而导致客户有不良体验。在这两种情况下,所产生的气溶胶烟雾的质量实际上都受到损害。
可以将所述含烟草或尼古丁产品的水分含量保持在预定范围内,从而优化所述含烟草或尼古丁产品的感官性质以及所述含烟草或尼古丁产品的消费者体验。
所述包装材料可以被整合到所述包装中。因此避免了向所述包装中添加额外的元件。
含有所述水分调节产品的所述包装材料也可以被插入所述包装的期望位置中。使用者可以因为依赖高质量的产品而更加满意。
所述水分调节产品可以包含多种金属-有机框架化合物。
所述水分调节产品可以另外包含结合至所述至少一种金属-有机框架化合物的粘结料。
所述粘结料改善了所述至少一种金属-有机框架与所述包装材料的偶联。所述粘结料促进吸附,帮助水到达所述至少一种金属-有机框架,以便增强来自所述至少一种金属-有机框架的水的吸附。所述粘结料还避免了所述至少一种金属-有机框架的吸附能力受到损害。
所述水分调节产品可以包含:基于总干重计20至60重量%的所述至少一种金属-有机框架化合物和基于总干重计80至40重量%的所述至少一种粘结料材料。
所述水分调节产品的所述至少一种粘结料可以选自由以下各项组成的组:淀粉((C6H10O5)n-(H2O))、羧甲基纤维素(CMC,C6H7O2(OH)2CH2COONa)、藻酸((C6H8O6)n)、藻酸盐、聚丙烯酸的共聚物((C3H4O2)n)、甲基丙烯酸的共聚物(C4H6O2)、马来酸的聚合物和/或共聚物(HO2CCH=CHCO2H)、聚天冬氨酸((C4H5NO3)n)、羟乙基纤维素(C29H52O21)、羟丙基纤维素(C36H70O19)、聚乙烯醇((C2H4O)x)、聚乙烯醇-共-乙烯(EVOH,C4H8O)、聚乙烯醇-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷((-CH2CH2O-)n)、聚环氧乙烷-共-环氧丙烷。
所述水分调节产品可以包含结合至所述至少一种金属-有机框架化合物的多种粘结料。
所述水分调节产品可以另外包含至少一种无机盐。
所述无机盐提高了所述水分调节产品的效率。对含烟草或尼古丁产品的包装的相对湿度的调节得以改善和更好地调节。
所述水分调节产品可以包含多种无机盐。
所述至少一种无机盐可以选自包括由以下各项组成的组:碳酸盐、氯化钠、氯化钙。
所述至少一种无机盐可以是碳酸钾。
所述水分调节产品可以包含:基于总干重计20至60重量%的所述至少一种金属-有机框架化合物和所述至少一种无机盐和基于总干重计80至40重量%的所述至少一种粘结料材料。
本发明的包装在限定的相对湿度范围内吸附水。
通过适当调节所述水分调节产品中的所述至少一种金属-有机框架的重量百分比、和/或所述至少一种无机盐的重量百分比、和/或所述至少一种粘结料的重量百分比,可以将所述包装的相对湿度调节在所期望的范围内。因此可以将所述含烟草或尼古丁产品的水分含量调节在所期望的范围内。
通过适当选择所述水分调节产品中的所述至少一种金属-有机框架和/或所述至少一种粘结料和/或所述至少一种无机盐,可以将所述包装的相对湿度调节在所期望的范围内。因此可以将所述含烟草或尼古丁产品的水分含量调节在所期望的范围内。
因此避免了所述含烟草或尼古丁产品中的水分含量不期望地增加至高于所期望的范围。
因此避免了所述含烟草或尼古丁产品的水分含量不期望地减少至低于所期望的范围。
因此避免了所述含烟草或尼古丁产品的变质,并且保持了所述含烟草或尼古丁产品的质量。
在本发明的第二方面,提供了一种含烟草或尼古丁产品的包装,所述包装包括具有水分调节产品的包装材料,其中所述水分调节产品包含至少一种碳酸盐。
可以将所述含烟草或尼古丁产品的水分含量保持在预定范围内,从而优化所述含烟草或尼古丁产品的感官性质以及所述含烟草或尼古丁产品的消费者体验。
所述水分调节产品可以另外包含结合至所述至少一种碳酸盐的至少一种粘结料。
粘结料的提供允许提高吸附效率并且增加吸附容量。
所述水分调节产品可以包含基于总干重计约70至80重量%的所述至少一种碳酸盐和基于总干重计约30至20重量%的至少一种粘结料。
所述水分调节产品可以包含基于总干重计约75重量%的所述至少一种碳酸盐和基于总干重计约25重量%的至少一种粘结料。
所述至少一种碳酸盐可以是碳酸钾。
所述水分调节产品可以包含多种碳酸盐。
所述水分调节产品可以另外包含氯化钠、氯化钙,
所述水分调节产品的所述至少一种粘结料可以选自由以下各项组成的组:淀粉((C6H10O5)n-(H2O))、羧甲基纤维素(CMC,C6H7O2(OH)2CH2COONa)、藻酸((C6H8O6)n)、藻酸盐、聚丙烯酸的共聚物((C3H4O2)n)、甲基丙烯酸的共聚物(C4H6O2)、马来酸的聚合物和/或共聚物(HO2CCH=CHCO2H)、聚天冬氨酸((C4H5NO3)n)、羟乙基纤维素(C29H52O21)、羟丙基纤维素(C36H70O19)、聚乙烯醇((C2H4O)x)、聚乙烯醇-共-乙烯(EVOH,C4H8O)、聚乙烯醇-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷((-CH2CH2O-)n)、聚环氧乙烷-共-环氧丙烷。
本发明的包装在限定的相对湿度范围内吸附水,并且本发明的包装内的相对湿度可以保持在所期望的范围内。
本发明的包装允许将所述含烟草或尼古丁产品的水分含量保持在所期望的范围内。
所述水分调节产品可以包含多种选自上述组的粘结料。
根据本发明的第三方面,提供了一种用于制备含烟草或尼古丁产品的包装的包装材料的方法,其中所述包装材料包含水分调节产品并且其中所述水分调节产品包含至少一种金属-有机框架和结合至所述至少一种金属-有机框架的至少一种粘结料,所述方法包括以下步骤:
提供包装材料;
提供含有水分调节溶液的浸渍浴,所述水分调节溶液具有水分调节产品,所述水分调节产品包含基于总干重计20至60重量%的至少一种金属-有机框架化合物和基于总干重计80至40重量%的至少一种粘结料材料和溶剂;
将所述包装材料浸入所述浸渍浴中,直到所述包装材料被所述浸渍浴的所述水分调节溶液均匀地饱和,以及
干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以便获得包含所述至少一种金属-有机框架的包装材料,根据所述至少一种金属-有机框架的相应的吸附等温线,所述包装材料在23摄氏度的温度和1个大气压的压力下表现出水分含量处于与气-水混合物的平衡中,所述气-水混合物的特征在于相对湿度在约0和25%之间。
在干燥步骤中,可以干燥所述包装材料,以获得包含所述至少一种金属-有机框架的包装材料,根据所述至少一种金属-有机框架的相应的吸附等温线,所述包装材料在23摄氏度的温度和1个大气压的压力下表现出水分含量处于与气-水混合物的平衡中,所述气-水混合物的特征在于相对湿度在约0和20%之间。
在干燥步骤中,可以干燥所述包装材料,以获得包含所述至少一种金属-有机框架的包装材料,根据所述至少一种金属-有机框架的相应的吸附等温线,所述包装材料在23摄氏度的温度和1个大气压的压力下表现出水分含量处于与气-水混合物的平衡中,所述气-水混合物的特征在于相对湿度在约0和10%之间。
在干燥步骤中,可以干燥所述包装材料,以获得包含所述至少一种金属-有机框架的包装材料,根据所述至少一种金属-有机框架的相应的吸附等温线,所述包装材料在23摄氏度的温度和1个大气压的压力下表现出水分含量处于与气-水混合物的平衡中,所述气-水混合物的特征在于相对湿度在0和5%之间。
在干燥步骤中,干燥所述包装材料,以便获得这样的包装材料:所述包装材料在23摄氏度的温度和1个大气压的压力下具有的水分含量处于与气-水混合物的平衡中,所述气-水混合物具有的相对湿度小于所述至少一种金属-有机框架的相应的吸附等温线中的相对湿度的最小阈值。
根据本发明的第四方面,提供了一种用于制备含烟草或尼古丁产品的包装的包装材料的方法,其中所述包装材料包含水分调节产品并且其中所述水分调节产品包含至少一种金属-有机框架和结合至所述至少一种金属-有机框架的至少一种粘结料,所述方法包括以下步骤:
提供包装材料;
提供含有水分调节溶液的浸渍浴,所述水分调节溶液具有水分调节产品,所述水分调节产品包含基于总干重计20至60重量%的至少一种金属-有机框架化合物和基于总干重计80至40重量%的至少一种粘结料材料和溶剂;
将所述包装材料浸入所述浸渍浴中,直到所述包装材料被所述浸渍浴的所述水分调节溶液均匀地饱和,以及
干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以便获得包含所述至少一种金属-有机框架的包装材料,所述包装材料表现出水分含量基于至少一种无水金属-有机框架的重量计在约0重量%和25重量%之间。
在干燥步骤中,优选地干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以便获得包含所述至少一种金属-有机框架的包装材料,所述包装材料表现出水分含量基于至少一种无水金属-有机框架的重量计在约0重量%和20重量%之间。
在干燥步骤中,更优选地干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以便获得包含所述至少一种金属-有机框架的包装材料,所述包装材料表现出水分含量基于至少一种无水金属-有机框架的重量计在约0重量%和10重量%之间。
在干燥步骤中,最优选地干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以便获得包含所述至少一种金属-有机框架的包装材料,所述包装材料表现出水分含量基于至少一种无水金属-有机框架的重量计在约0重量%和5重量%之间。
所述水分调节溶液可以另外包含无机盐,优选地碳酸盐,更优选地碳酸钾。
可以获得包装材料,从而获得吸湿性在优选的范围内的包装。
根据本发明的第五方面,提供了一种用于制备含烟草或尼古丁产品的包装的包装材料的方法,其中所述包装材料包含水分调节产品并且其中所述水分调节产品包含至少一种碳酸盐和结合至所述至少一种碳酸盐的至少一种粘结料,所述方法包括以下步骤:
提供包装材料;
提供含有水分调节产品的水分调节溶液的浸渍浴,所述水分调节产品包含:基于总干重计20至80重量%的至少一种碳酸盐和基于总干重计80至20重量%的至少一种粘结料和溶剂;
将所述包装材料浸入所述浸渍浴中,直到所述包装材料被所述浸渍浴的所述水分调节溶液均匀地饱和,以及
干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以便获得包含所述至少一种碳酸盐的包装材料,根据所述至少一种碳酸盐的相应的吸附等温线,所述包装材料在23摄氏度的温度和1个大气压的压力下表现出水分含量处于与气-水混合物的平衡中,所述气-水混合物的特征在于相对湿度在约0和25%之间。
在干燥步骤中,可以干燥所述包装材料,以获得包含所述至少一种碳酸盐的包装材料,根据所述至少一种碳酸盐的相应的吸附等温线,所述包装材料在23摄氏度的温度和1个大气压的压力下表现出水分含量处于与气-水混合物的平衡中,所述气-水混合物的特征在于相对湿度在约0和20%之间。
在干燥步骤中,可以干燥所述包装材料,以获得包含所述至少一种碳酸盐的包装材料,根据所述至少一种碳酸盐的相应的吸附等温线,所述包装材料在23摄氏度的温度和1个大气压的压力下表现出水分含量处于与气-水混合物的平衡中,所述气-水混合物的特征在于相对湿度在约0和10%之间。
在干燥步骤中,可以干燥所述包装材料,以获得包含所述至少一种碳酸盐的包装材料,根据所述至少一种碳酸盐的相应的吸附等温线,所述包装材料在23摄氏度的温度和1个大气压的压力下表现出水分含量处于与气-水混合物的平衡中,所述气-水混合物的特征在于相对湿度在0和5%之间。
干燥所述包装材料,以便获得这样的包装材料:所述包装材料在23摄氏度的温度和1个大气压的压力下具有的水分含量处于与气-水混合物的平衡中,所述气-水混合物具有的相对湿度小于所述至少一种碳酸盐的相应的吸附等温线中的相对湿度的最小阈值。
根据本发明的第六方面,提供了一种用于制备含烟草或尼古丁产品的包装的包装材料的方法,其中所述包装材料包含水分调节产品并且其中所述水分调节产品包含至少一种碳酸盐和结合至所述至少一种碳酸盐的至少一种粘结料,所述方法包括以下步骤:
提供包装材料;
提供含有水分调节产品的水分调节溶液的浸渍浴,所述水分调节产品包含:基于总干重计20至80重量%的至少一种碳酸盐、基于总干重计80至20重量%的至少一种粘结料和溶剂;
将所述包装材料浸入所述浸渍浴中,直到所述包装材料被所述浸渍浴的所述水分调节溶液均匀地饱和,以及
干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以便获得包含所述至少一种碳酸盐的包装材料,所述包装材料表现出水分含量基于至少一种无水碳酸盐的重量计在约0重量%和25重量%之间。
在干燥步骤中,优选地干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以便获得包含所述至少一种碳酸盐的包装材料,所述包装材料表现出水分含量基于至少一种无水碳酸盐的重量计在约0重量%和20重量%之间。
在干燥步骤中,更优选地干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以便获得包含所述至少一种碳酸盐的包装材料,所述包装材料表现出水分含量基于至少一种无水碳酸盐的重量计在约0重量%和10重量%之间。
在干燥步骤中,最优选地干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以便获得包含所述至少一种碳酸盐的包装材料,所述包装材料表现出水分含量基于至少一种无水碳酸盐的重量计在约0重量%和5重量%之间。
所述至少一种碳酸盐可以是碳酸钾。
所述水分调节溶液可以另外包含至少一种金属-有机框架。
可以获得包装材料,从而获得吸湿性在优选的范围内的包装。
本发明的包装在限定的相对湿度范围内吸附水。
通过适当调节所述水分调节溶液中的所述至少一种金属-有机框架的重量百分比、和/或所述至少一种无机盐的重量百分比、和/或所述至少一种碳酸盐的重量百分比、和/或所述至少一种粘结料的重量百分比,可以将所述包装的相对湿度调节在所期望的范围内。因此可以将所述含烟草或尼古丁产品的水分含量调节在所期望的范围内。
通过适当选择所述水分调节溶液中的所述至少一种金属-有机框架、和/或所述至少一种无机盐、和/或所述至少一种粘结料、和/或所述至少一种碳酸盐,可以将所述包装的相对湿度调节在所期望的范围内。因此可以将所述含烟草或尼古丁产品的水分含量调节在所期望的范围内。
避免了包装在所述包装中的所述产品的水分含量的不期望的增加。
避免了包装在所述包装中的所述产品的水分含量的不期望的减少。
所述包装中的相对湿度被控制并且保持在限定的范围内。所以,可以保持包装在所述包装中的含烟草或尼古丁产品的质量。
由于本发明,因此可以获得用于含烟草或尼古丁产品的包装,所述包装被构造为将包装在所述包装中的所述烟草或尼古丁产品的水分含量保持在预定范围内。
所述水分调节产品在限定的相对湿度范围内吸附水,所述限定的相对湿度范围在下文中以吸附范围表示。换句话说,所述水分调节产品在限定的相对湿度范围内吸附水,所述限定的相对湿度范围包括相对湿度的大约最小阈值和相对湿度的大约最大阈值之间。
所述水分调节产品吸附水的相对湿度范围取决于所述水分调节产品中所用的一种或多种金属-有机框架、所用的一种或多种无机盐、所用的一种或多种碳酸盐、所用的一种或多种粘结料。
所述水分调节产品仅吸附小于相对湿度的最小阈值的有限量的水。所述水分调节产品仅吸附大于相对湿度的最大阈值的有限量的水。
所述水分调节产品在相对湿度的最小阈值和相对湿度的最大阈值之间的相对湿度范围内吸附大量水。通过选择一种或多种金属-有机框架、一种或多种粘结料、一种或多种无机盐,针对所用的一种或多种碳酸盐,调节相对湿度的最小阈值和相对湿度的最大阈值,从而调节吸附范围的相对湿度值。
因此可以调节包装在所述包装中的所述产品的水分含量。
通过选择一种或多种金属-有机框架、一种或多种粘结料、一种或多种无机盐、一种或多种碳酸盐,可以获得被调节为吸附一定量的水以及在相对湿度的某个最小阈值和某个最大阈值之间的某个吸收范围内的水分调节产品。
因此,通过选择一种或多种金属-有机框架、一种或多种粘结料、一种或多种无机盐、一种或多种碳酸盐,以及在所述水分调节产品中使用所期望的比率,可以获得以拟合所期望的湿度范围的S形吸附等温线为特征的水分调节产品。
通过选择一种或多种金属-有机框架、一种或多种粘结料、一种或多种无机盐、一种或多种碳酸盐,调节所述相对湿度范围,以使得所述水分调节产品在所述相对湿度范围下基本上吸附水。
所以,调节所述包装内的相对湿度范围和/或包装在包括所述水分调节产品的所述包装中的所述含烟草或尼古丁产品的水分含量范围。
可以在打开所述包装之前以及在使用所述含烟草或尼古丁产品期间控制所述包装中的所述含烟草或尼古丁产品的水分含量。可以控制所述含烟草或尼古丁产品的水分含量,直到所述含烟草或尼古丁产品的最后一个单位保留在所述包装中。
还可以避免所述包装中的所述产品过于干燥以及所述包装中的所述产品过于润湿。
所以保持了所述含烟草或尼古丁产品的感官和物理性质。
选择一种或多种金属-有机框架、一种或多种粘结料、一种或多种无机盐、一种或多种碳酸盐,可以获得适用于特定含烟草或尼古丁产品的水分调节产品,以使所述含烟草或尼古丁产品的水分含量保持在含烟草或尼古丁产品所期望的水平内。
在所述吸附范围内,所述水分调节产品吸附水的效率取决于所用的一种或多种金属-有机框架、或所用的一种或多种无机盐、或所用的一种或多种碳酸盐、和所用的一种或多种粘结料。
在所述吸附范围内,所述水分调节产品吸附的水量取决于所用的一种或多种金属-有机框架、或所用的一种或多种无机盐、或所用的一种或多种碳酸盐、或所用的一种或多种粘结料。
在限定的温度下,化合物的吸附行为以表示为吸附等温线的曲线表示,所述曲线显示了水分吸附/解吸的百分比与平衡相对湿度的百分比的变化。吸附等温线是在一定的温度和压力下获得的,它表示所述水分调节产品吸附的水的百分比与平衡相对湿度百分比的关系。
所述水分调节产品的吸附等温线具有S形路径,即类似于“S”形的曲线。
所述水分调节产品的吸附等温线包括零相对湿度和相对湿度的最小阈值之间的第一部分。在第一部分中,所述水分调节产品吸附少量水,并且吸附水随相对湿度而逐渐增加。吸附水的量取决于所述水分调节产品中的化合物。相对湿度的最小阈值取决于所述水分调节产品的化合物。
所述水分调节产品的吸附等温线包括最大阈值相对湿度和相对湿度的约百分之百之间的第二部分。在第二部分中,所述水分调节产品吸附少量水,并且吸附水随相对湿度而逐渐增加。吸附水的量取决于所述水分调节产品的化合物。最大相对湿度的值取决于所述水分调节产品的化合物。
所述水分调节产品的吸附等温线还包括吸附部分,所述吸附部分在相对湿度的最小阈值和相对湿度的最大阈值之间。在吸附部分中,所述水分调节产品吸附水的量比第一部分或第二部分更多。在吸附部分中,吸附的水随相对湿度的增加而增加。吸附水的量取决于所述水分调节产品的化合物。
在约23摄氏度的温度和1个大气压的压力下,相对湿度的最小阈值可以被包括在约15%和45%之间。在约23摄氏度的温度和1个大气压的压力下,相对湿度的最小阈值可以优选地被包括在约20%和40%之间。
在约23摄氏度的温度和1个大气压的压力下,相对湿度的最大阈值可以优选地被包括在25%和70%之间。在约23摄氏度的温度和1个大气压的压力下,相对湿度的最大阈值可以优选地被包括在30%和55%之间。
所述吸附部分中吸附的水可以包括例如在5%至110%之间,它可表示为相对于一种或多种金属-有机框架的重量的比率:水的克数/一种或多种金属-有机框架的克数。
所述吸附部分中吸附的水可以包括例如在5%至220%之间,它可表示为相对于一种或多种碳酸盐的重量的比率:水的克数/一种或多种碳酸盐的克数。
所述金属-有机框架是吸附水非常有效的化合物。所述粘结料的提供允许改善吸附作用。所述粘结料允许增加吸附的效率。
所述至少一种金属-有机框架可以是富马酸铝(C12H6Al2O12)。
所述至少一种金属-有机框架可以选自对苯二甲酸铬金属-有机框架MIL-101(Cr)组成的组,包括通过1,4-苯二甲酸酯互连的三聚铬(III)八面体簇,并且具有经验式[Cr3(O)X(bdc)3(H2O)2],其中bdc是苯-1,4-二甲酸酯,并且X是OH或F。在一个实施方案中,所述金属-有机框架MIL-101(Cr)具有通式(Cr3O(OH)(H2O)2(bdc)3。
所述至少一种金属-有机框架可以选自官能化的对苯二甲酸铬金属-有机框架MIL-101(Cr)-X组成的组,其中X表示吸电子(NO2、SO3H或Cl)或供电子(NH2或CH3)基团。
所述至少一种金属-有机框架可以选自氨基官能化的对苯二甲酸铬金属-有机框架MIL-101(Cr)-NO2组成的组。
所述至少一种金属-有机框架可以选自对苯二甲酸铁金属-有机框架MIL-101(Fe)组成的组。
所述至少一种金属-有机框架可以选自具有底层soc拓扑结构Cr-soc-金属-有机框架-1的铬基金属-有机框架,其具有化学式[Cr3(μ3-O)(H2O)2(TCPT)1.5Cl],其中TCPT是四位3,3”,5,5”-四(4-羧基苯基)-对三联苯配体。
所述至少一种金属-有机框架可以选自同构Zr(IV)-MOF组成的组,其具有罕见的低对称9连接Zr6簇MOF,表示为Zr(IV)-MOF BUT-46F、BUT-46A、BUT-46W和BUT-46B,优选Zr(IV)-MOF BUT-46A。
所述至少一种金属-有机框架可以选自高度连接的稀土金属-有机杂化微孔框架Y-shp-MOF-5组成的组,其中“shp”表示正六方柱。
所述水分调节产品可以包含多种选自由上述组成的组中的任一者的金属-有机框架化合物。
所述水分调节产品可以包含富马酸铝和Mil-101(Cr)。
所述水分调节产品可以包含富马酸铝和Mil-101(Fe)。
基于所述金属-有机框架化合物的总重量计,所述水分调节产品可以包含约50重量%的富马酸铝和约50重量%的Mil-101(Fe)。
应当理解,任何其他可能的金属-有机框架均可用于所述水分调节产品中。
所述至少一种粘结料是水溶性载体,用于改善所述至少一种金属-有机框架和/或至少一种无机盐和/或至少一种碳酸盐的增溶性。
所述粘结料改善了所述水分调节产品与所述包装材料的偶联。
所述粘结料允许水到达所述至少一种金属-有机框架,以便增强来自所述至少一种金属-有机框架的水的吸附。所述粘结料还避免了所述至少一种金属-有机框架的吸附能力受到损害。
所述粘结料改善了所述至少一种碳酸盐的吸附。
所述水分调节产品的所述至少一种粘结料可以是马铃薯淀粉。
应当理解,任何其他可能的粘结料均可用于所述水分调节产品中。
通过选择适当的粘结料以及一种或多种金属-有机框架和/或一种或多种无机盐和/或所述至少一种碳酸盐和一种或多种粘结料的适当组合,可以获得在预定相对湿度范围内有效地吸附水的水分调节产品。
所述水分调节产品可以包含富马酸铝和马铃薯淀粉。
所述水分调节产品可以包含MIL-101(Cr)和马铃薯淀粉。
所述水分调节产品可以包含碳酸钾和马铃薯淀粉。
所述水分调节产品可以包含碳酸钾和羧甲基纤维素。
所述包装可以包括所述水分调节产品,其中所述至少一种金属-有机框架的重量与所述至少一种粘结料的重量之间的相对比率在1:4和3:2之间。
所述包装可以包括所述水分调节产品,其中所述至少一种金属-有机框架与所述至少一种无机盐或多种无机盐的重量和所述至少一种粘结料的重量之间的相对比率在1:4和3:2之间。
所述包装可以包括所述水分调节产品,其中所述至少一种碳酸盐的重量与所述至少一种粘结料的重量之间的相对比率在1:4和3:2之间。
这些比率允许有效吸附水以及将所述包装中的相对湿度有效地保持在所期望的范围内。
所述包装可以包含含量在20至300克/平方米之间的所述水分调节产品。
所述包装可以包含在约0.30和约5.00克之间、优选地在约0.50和约2.50克之间、更优选地在约0.75和约1.50克之间、更优选地约1.00克的量的所述至少一种金属-有机框架或多种金属-有机框架。
所述包装可以包含在约0.30和约5.00克之间、优选地在约0.50和约2.50克之间、更优选地在约0.75和约1.50克之间、更优选地约1.00克的量的所述至少一种金属-有机框架或多种金属-有机框架与所述至少一种无机盐或多种无机盐。
所述包装可以包含在约0.30和约5.00克之间、优选地在约0.50和约2.50克之间、更优选地在约0.75和约1.50克之间、更优选地约1.00克的量的所述至少一种碳酸盐。
所述包装中的这些量的水分调节产品允许将相对湿度保持在预定相对湿度范围内。这些量的水分调节产品允许有效地吸附包装中的水。
所述包装可以包含约1.00克(±20%)的富马酸铝。
所述包装可以包含约1.00克(±20%)的MIL-101(Cr)。
所述包装可以包含约1.00克(±20%)的MIL-101(Fe)。
所述包装可以包含约0.50克(±20%)的MIL-101(Cr)和约0.50克(±20%)的富马酸铝。
所述包装可以包含约1.00克(±20%)的碳酸钾和约0.33克(±20%)的羧甲基纤维素。
所述包装可以包含约0.50克(±20%)的碳酸钾和约0.17克(±20%)的羧甲基纤维素。
所述包装可以包含约2.00克(±20%)的碳酸钾和约0.67克(±20%)的羧甲基纤维素。
所述包装可以包含水分调节产品,所述水分调节产品包含基于总干重计约75重量%(±20%)的所述至少一种碳酸盐和基于总干重计约25重量%(±20%)的至少一种粘结料。
所述包装可以包含约0.50克(±20%)的碳酸钾和约0.50克(±20%)的金属-有机框架,优选MIL-101(Cr)和/或富马酸铝。
所述包装可以是含有加热不燃烧烟草产品的包装。
所述包装可以是HEETS包装。
所述包装可以包括多种包装材料,所述包装材料提供有所述水分调节产品。
所述包装可以包括至少一个包装元件,所述包装元件由包含所述水分调节产品的包装材料制成。
所述包装可以包括多个包装元件,所述包装元件由包含所述水分调节产品的包装材料制成。
所述包装可以包括至少一个包装元件,所述包装元件由包含所述水分调节产品的所述包装材料制成或者含有所述包装材料。
所述至少一个包装元件可以是铰链盖和/或内框架和/或内衬,或者插入所述包装中的垫或多孔袋。
另外,可以将包含所述水分调节产品的包装材料添加至包装中,例如插入所述包装中。
所述包装材料可以选自由纤维基材料或塑料材料组成的组,优选地选自由以下各项组成的组:纸、纸板、纺织品、织物、非织造材料、聚合物、聚合物泡沫和聚合物薄膜。
包装材料的类型可以根据要获得的包装来选择。
应当理解,可以使用包含所述水分调节产品的其他类型的包装材料。
所述包装材料可以是泡沫包装材料,优选地基于一种或多种生物聚合物并且优选地具有在10至900千克/立方米之间的密度。
所述泡沫包装材料还可以包含稳定剂或增塑剂。
提供有所述水分调节产品的所述包装材料可以整合进所述包装的多个不同的包装元件中。
所述包装材料允许获得将所述包装中的相对湿度和包装在所述包装中的所述含烟草或尼古丁产品的水分含量维持在预定范围内的包装。
提供有所述水分调节产品的所述包装材料可以用于将所述含烟草或尼古丁产品包裹在包装内,以将所述含烟草或尼古丁产品的水分含量维持在预定范围内。
所述包装材料可以形成包装的一部分,或者可以被添加至包装中。
本发明的包装材料可以用于获得不同的含烟草或尼古丁产品的不同类型的包装。
所述包装材料可以包括纤维基材料。
所述包装材料可以包括塑料材料。
所述包装材料可以是克重范围在约20至约200克/平方米之间的纸。
所述包装材料可以是克重在约180至约300克/平方米之间的纸板。
所述包装材料可以包含含量在约20至300克/平方米之间的水分调节产品。
所述包装材料可以包含含量在约20至300克/平方米之间的所述水分调节产品。
所述包装材料可以包含在约20至300克/平方米之间的量的所述至少一种金属-有机框架和/或至少一种无机盐。
所述包装材料可以包含在约20至300克/平方米之间的量的所述至少一种碳酸盐。
所述包装材料可以是泡沫包装材料。所述泡沫包装材料可以由生物聚合物,例如淀粉、蛋白质、纤维素制成。
为了制备泡沫支撑材料,提供了水分调节组合物和另外的至少一种改性剂,它们将被添加至所述支撑材料中。例如,木浆纤维、淀粉增塑剂(例如甘油)、水可以作为改性剂添加至所述支撑材料中。
然后进行蒸汽发泡以形成泡沫包装材料。
其后进行热压模塑或基于蒸汽的挤出以获得所期望形式的泡沫材料。
获得密度范围在约10000至约900000克/立方米之间的泡沫包装材料。
所述包装材料可以包括垫、或插入物或多孔袋,它们将被插入包装中并且提供有所述水分调节产品。
所述包装材料可以用所述水分调节产品浸渍。可以使用湿法浸渍或干法浸渍过程。
为了将所述水分调节产品施加于包装材料上,基于使用交变电场对至少一种金属-有机框架的粉末颗粒进行充电的干法浸渍过程允许将所述至少一种金属-有机框架沉积于所有类型的多孔包装材料,包括非织造材料、织物、纸和泡沫上。
干法浸渍法允许将粉末形式的水分调节产品浸渍于所述包装材料中。
干法浸渍可以例如借助于高强度交变电场来执行。可以使用本领域已知以及适用于使用中的所述包装材料的任何其他干法浸渍法。
可以获得包装材料,从而获得吸湿性在优选的范围内的包装。
也可以借助于本发明的浸渍方法将所述水分调节产品浸渍于所述包装材料中。
浸渍浴可以包含根据本发明的水分调节产品和作为溶解物质的水。
通过将所述包装材料浸入所述浸渍浴中,所述包装材料被所述浸渍浴的溶液浸渍。通过所述浸渍浴的组成,在干燥所述包装材料之后,可以获得具有在约30克/平方米和约300克/平方米的所述至少一种金属-有机框架和/或所述至少一种无机盐,优选地与所述至少一种粘结料组合的支撑材料。
在将所述包装材料浸入所述浸渍浴之后,可以将被所述浸渍浴的所述水分调节溶液浸渍的所述包装材料馈送至计量辊,以从所述包装材料中除去过量的溶液,然后干燥所述包装材料。
可以使用本领域已知以及适用于使用中的所述包装材料的不同的湿法浸渍法。
将所述水分调节产品浸渍于所述包装材料中允许使所述水分调节产品分布于整个所述包装材料的厚度中。
所述包装材料可以包括含有所述水分调节产品的涂层。
所述包装材料可以包括多个含有所述水分调节产品的涂层。
所述涂层可以由所述水分调节产品形成。
所述包装材料可以包括至少一层水分调节产品,所述水分调节产品具有的厚度在约10微米和约80微米之间、优选地在约15微米和70微米之间、更优选地在约20微米和约60微米之间。
所述包装材料可以涂覆有所述水分调节产品,在所述包装材料上形成涂层。涂层可以用本领域已知的任何方法和设备,例如任何表面涂覆方法形成。
通过这种方式,所述包装材料的一个表面以非常有效的方式吸附水。
所述包装材料可以提供有两个不同的含有所述水分调节产品的涂层,所述涂层设置于所述包装材料的相对侧上,以使得所述包装材料介于两个涂层之间。
所述包装材料可以是连续供给至所述浸渍浴的材料幅材。
所述包装材料可以是提供给所述浸渍浴的材料片材。
含有所述水分调节产品的所述包装材料的制备也可以使用本领域已知的其他方法进行。
包含所述水分调节产品的所述包装材料可以通过本领域已知的任何可用的技术来获得。
所述产品可以是“加热不燃烧”产品、香烟或任何类型的含烟草产品。
吸附在本文中表示来自气体、液体或溶解固体的原子、离子或分子与表面的粘附。这个过程在吸附剂的表面上产生吸附物的薄膜。吸收表示流体(吸收物)分别被液体或固体(吸收剂)溶解或渗透的过程。术语吸附涵盖这两个过程。
在本说明书中,术语吸附用于表示“吸附”和“吸收”过程二者。类似地,术语“吸附”在本文中用于表示“吸附”和“吸收”过程二者。
在本说明书中,定义“吸附等温线(Adsorption isotherm或Sorption isotherm)”表示“吸湿等温线”,即材料的含水量与平衡时的相应的平衡相对湿度之间的关系。对于每个相对湿度值,吸附等温线表示在给定恒定温度下材料的相应的含水量值。
相对湿度是在给定温度下水蒸气的分压与水的平衡蒸气压的比率,通常以百分比表示。相对湿度取决于系统的温度和压力。本文的相对湿度是在约23摄氏度的温度和1个大气压的大气压下测量的。气-水混合物的相对湿度(RH)被定义为在给定温度下,混合物中的水蒸气(pH2O)与水的平衡蒸气压(p*H2O)在纯水平面上的分压:RH=pH2O/p*H2O。
在本说明书中,材料的“含水量”或“水分含量”的定义是材料中含有的水量。水分含量以水的重量/材料的重量的比率表示,范围可以从0(完全干燥)至饱和时材料的孔隙率值。它可以以体积或质量(重量)给出。在本申请中,它以不含水的干燥产品的质量表示。
金属-有机框架(MOF)是一类由金属离子或簇组成的化合物,所述金属离子或簇与有机配体配位形成含有潜在空隙的一维、二维或三维结构。金属-有机框架(MOF)具有尺寸小于2纳米的孔,具有结晶性质并且非常稳定。金属-有机框架是具有显著表面积的轻质多孔材料。
定义“无水金属-有机框架”表示在无水干燥条件下的金属-有机框架。
定义“无水碳酸盐”表示在无水干燥条件下的碳酸盐。
如本文所述,定义“碳酸盐(Carbonate或Carbonate salt)”表示以存在碳酸根离子为特征的碳酸(H2CO3)的盐,碳酸根离子是多原子离子,分子式为(CO3)2-。碳酸盐的实例包括碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁(CaMg(CO3)2)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)。
“粘结料”在本文中表示可以与一种或多种金属-有机框架和/或一种或多种碳酸盐以及可能的材料的包装结合的任何化合物。
如本文所用,术语“改性剂”是指可以添加至水分调节产品或溶液中以改善性质,例如至少一种金属-有机框架的溶解度、粘结料的溶解度、金属-有机框架与粘结料之间的化学连接、与包装材料的粘附等的任何添加剂。
如本文所用,术语“包装材料”表示可以用作包装的包装元件、作为包装的一部分的任何材料。它还可以表示被插入包装中的元件。
“纤维基包装材料”表示包括纤维的材料。纤维基包装材料可以包括任何类型的纤维,例如纤维素纤维。
如本文所用,定义“浸渍浴”表示含有溶液并且包装材料可以浸入其中的浴,所述溶液具有溶剂和溶解于浴中的化合物。包装材料用浸渍浴的溶液浸渍并且吸附包含在浸渍浴中的溶液。
如本文所使用,术语“片材”表示宽度和长度比其厚度大得多的层状元件。
如本文所述,定义“幅材”表示宽度和长度基本上大于它们的厚度并且长度基本上大于宽度的层状元件,通常缠绕于卷轴中。
附图说明
将参照附图仅通过举例方式进一步描述特定的实施方案,在附图中:
-图1显示了富马酸铝样品在23摄氏度和1个大气压的压力下的吸附等温线;
-图2显示了MIL-101样品在23摄氏度和1个大气压的压力下的吸附等温线;
-图3显示了碳酸钾和羧甲基纤维素(75重量%K2CO3/25重量%CMC)样品在23摄氏度和1个大气压的压力下的吸附等温线;
-图4显示了实施例中制备的一些包装随时间推移的相对湿度百分比;
-图5显示了实施例中制备的一些包装随时间推移的相对湿度百分比;
-图6显示了图5的包装中的样品棒随时间推移的含水量百分比;
-图7显示了图4的包装中的一些样品棒随时间推移的含水量百分比。
具体实施方式
很多化合物在限定的湿度、温度和压力条件下吸附水。
对于每种材料或产品,在设定温度值、平衡状态下,产品或材料的含水量与产品或材料的平衡相对湿度之间的关系可以以曲线图形表示,即所谓的吸湿等温线。
吸湿等温线表示在给定恒定温度下每个相对湿度值对应的材料的含水量值。
改变温度,吸附等温线的路径也随平衡条件相对于温度的变化而变化。通常,提高温度,材料可以容纳更少的水,相反,降低温度,材料可以容纳更多的水。
如果材料或产品发生变化,那么吸附行为也会发生变化。
吸附等温线提供了相对于相对湿度变化的材料或产品吸水量的度量。
在图1中,报告了使用70毫克纯富马酸铝样品在23摄氏度和1个大气压的压力下获得的富马酸铝样品的吸附等温线。
在图2中,报告了使用70毫克纯MIL-101(Cr)样品在23摄氏度和1个大气压的压力下获得的MIL-101(Cr)样品的吸附等温线。
在图3中,报告了70克碳酸钾和23.33克羧甲基纤维素样品在23摄氏度和1个大气压的压力下的吸附等温线。
在Belsorp aqua3机器(MicrotracBEL Corp.Japan)中,在23摄氏度、1个大气压下分析样品已获得吸附等温线。
在分析开始之前,样品已被活化。
在分析之前,通过将样品放置于具有真空、0.01千帕压力的Belprep II机器(MicrotracBEL Corp.Japan)的容器中,并用氩气吹扫几次来活化富马酸铝。
然后将样品在两小时内加热到200摄氏度并在该温度下保持8小时,以将样品的含水量降低至约1重量%。
在冷却之后,将容器充满氩气并放入Belsorp aqua3机器中。
然后随时间推移改变容器的相对湿度,并记录富马酸铝样品的吸水量,以获得图1的吸附等温线。测量在23摄氏度的实验室温度和1个大气压的压力下进行。
对纯MIL-101(Cr)样品重复相同的操作,以获得图2的吸附等温线。
碳酸钾和羧甲基纤维素样品已在120摄氏度的温度下使用与富马酸铝相同的方法进行活化。然后随时间推移改变容器的相对湿度,并记录碳酸钾和羧甲基纤维素样品的吸水量,以获得图3的吸附等温线。测量在23摄氏度的实验室温度和1个大气压的压力下进行。
富马酸铝和MIL-101(Cr)购自NovoMOF,AG,Switzerland。
碳酸钾和羧甲基纤维素购自Fischer Scientific,Switzerland。
在图1中,横坐标(x轴)报告了富马酸铝样品的相对湿度百分比,纵坐标(y轴)报告了富马酸铝样品的水吸附百分比。水吸附以重量百分比表示,即吸附的水的重量/富马酸铝的重量。
富马酸铝的吸附等温线具有S形路径。
富马酸铝的吸附等温线10包括第一部分11,第一部分包括零相对湿度和相对湿度的最小阈值13之间,其中富马酸铝吸附约1%至5%的水,并且富马酸铝吸附的水具有随相对湿度逐渐增加的趋势。
富马酸铝的吸附等温线10包括第二部分12,第二部分包括最大阈值相对湿度14和相对湿度的约百分之百之间,其中富马酸铝随相对湿度的增加吸附少量水。在第二部分中,富马酸铝吸附约35%至约54%的水。吸附的水随相对湿度而逐渐增加。
相对湿度的最小阈值13为约20%;相对湿度的最大阈值14为约34%。
吸附等温线10包括吸附部分15,吸附部分包括相对湿度的最小阈值13和相对湿度的最大阈值14之间。在吸附部分15中,与第一部分11或第二部分12中吸附的水量相比,富马酸铝吸附的水量更多。在吸附部分15中,吸附的水随相对湿度而大量增加。
考虑吸附等温线10的斜率,第一部分和第二部分的斜率小于吸附部分的斜率。在吸附部分15中,吸附的水随相对湿度增加而增加显著大于吸附的水随第一部分11或第二部分12中的相对湿度增加而增加。
在吸附部分15中,富马酸铝吸附约5%至约35%的水。
在图2中,报告了MIL-101(Cr)的吸附等温线,横坐标(x轴)报告了相对湿度百分比,纵坐标(y轴)报告了水吸附百分比。水吸附以重量百分比表示,即吸附的水的重量/富马酸铝或MIL-101(Cr)的重量。MIL-101(Cr)的吸附等温线具有S形路径。
MIL-101(Cr)的吸附等温线20包括零相对湿度和相对湿度的最小阈值23之间的第一部分21,其中MIL-101(Cr)吸附约1%至5%的水,并且MIL-101(Cr)吸附的水具有随相对湿度逐渐增加的趋势。
MIL-101(Cr)的吸附等温线20包括第二部分22,第二部分包括最大阈值相对湿度24和相对湿度的约百分之百之间,MIL-101(Cr)吸附约110%至约127%的水,并且吸附的水具有随相对湿度逐渐增加的趋势。
相对湿度的最小阈值23为约37%;相对湿度的最大阈值24为约48%。
吸附等温线20包括吸附部分25,吸附部分包括相对湿度的最小阈值23和相对湿度的最大阈值24之间。在吸附部分25中,与第一部分21或第二部分22中吸附的水量相比,MIL-101(Cr)吸附的水量更多。在吸附部分25中,吸附的水随相对湿度而大量增加。
在吸附部分25中,MIL-101(Cr)吸附约5%至约110%的水。
在图3中,横坐标(x轴)报告了相对湿度百分比,纵坐标(y轴)报告了水吸附百分比。水吸附以重量百分比表示,即吸附的水的重量/碳酸钾和羧甲基纤维素样品的重量。
碳酸钾和羧甲基纤维素的吸附等温线具有S形路径,如图3所示。
具体参考图3,碳酸钾和羧甲基纤维素的吸附等温线90包括第一部分91,第一部分包括零相对湿度和相对湿度的最小阈值93之间,其中碳酸钾和羧甲基纤维素吸附约1%至20%的水,并且碳酸钾和羧甲基纤维素吸附的水具有随相对湿度逐渐增加的趋势。
碳酸钾和羧甲基纤维素的吸附等温线90包括第二部分92,第二部分包括最大阈值相对湿度94和相对湿度的约90%之间,其中碳酸钾和羧甲基纤维素相对于相对湿度增加吸附大量水。在第二部分中,碳酸钾和羧甲基纤维素吸附约70%至约225%的水。吸附的水随相对湿度而逐渐增加。
相对湿度的最小阈值93为约44%;相对湿度的最大阈值94为约47%。
吸附等温线90包括吸附部分95,吸附部分包括相对湿度的最小阈值93和相对湿度的最大阈值94之间。在吸附部分95中,与第一部分91或第二部分92中吸附的水量相比,碳酸钾和羧甲基纤维素吸附的水量更多。在吸附部分95中,吸附的水随相对湿度而大量增加。
在吸附部分95中,在44%和47%的相对湿度之间,碳酸钾和羧甲基纤维素吸附约20%至约70%的水。
考虑吸附等温线90的斜率,第一部分和第二部分的斜率小于吸附部分的斜率。在吸附部分95中,吸附的水随相对湿度增加而增加显著大于吸附的水随第一部分91或第二部分92中的相对湿度增加而增加。
富马酸铝、MIL-101(Cr)和碳酸钾与羧甲基纤维素显示,在增加相对湿度的吸附部分15、25、95中,水的吸附增加。
富马酸铝、MIL-101(Cr)和碳酸钾与羧甲基纤维素的吸附部分包括相对湿度的不同最小阈值和最大阈值之间,这些最小阈值和最大阈值取决于具体材料。
在吸附部分中,富马酸铝、MIL-101(Cr)和碳酸钾与羧甲基纤维素吸附的水取决于具体材料而异。
所以,通过调节水分调节产品,可以调节限定吸附部分的相对湿度范围。
已经制备了一些根据本发明的水分调节产品。
然后将制备的水分调节产品与包装材料结合。然后将含有水分调节产品的包装材料的至少一部分插入用于加热不燃烧产品的包装中。
然后测量包装中随时间推移变化的相对湿度和包装中包装的产品的水分含量。
对于测试,使用Philip Morris International提供的HEETS包装。HEETS包装含有20支加热不燃烧产品(HEETS)的烟草棒。HEETS,也称为HeatSticks,是一种专门设计的加热烟草单元,专用于IQOS支架(Philip Morris International)。HEETS由包括烟草芯棒、乙酸盐中空管、聚合物薄膜过滤嘴、乙酸纤维素烟嘴过滤嘴以及外纸和烟嘴纸的元件组成。通过HEETS,烟草被加热,而不是燃烧。将气溶胶,而不是来自烟草燃烧的烟雾释放至使用者。
外部聚丙烯薄膜的顶部和内捆纸已从HEET包装移除,类似于希望使用包装中包含的烟草棒的使用者打开HEET包装。另外,已从HEET包装中取出20支烟草棒中的10支。
HEETS包装可以含有具有不同特征或风味的烟草棒。
为清晰起见,已将不含水分调节产品的不同HEETS包装与相应的含有水分调节产品或至少一种金属-有机框架或含有碳酸钾和羧甲基纤维素的HEETS包装进行了比较。通过这种方式,在HEETS包装上获得了水分调节产品或至少一种金属-有机框架或碳酸钾和羧甲基纤维素的明显效果。
已经测量了所制备的包装的相对湿度,并且还测量了包装中的烟草棒的水分含量。
具有数据记录器的芯棒和跟踪型湿度按钮(PROGESPLUS,France)也被放置于HEETS包装内,用于测量包装内的相对湿度。最后将包装密封在铝袋中。
在将湿度按钮相对湿度分析仪放入包装之前,这些按钮已使用PROGESPLUS软件进行配置,以在测试之前和测试期间测量包装内的相对湿度。
具有内置数据记录器的湿度按钮每5分钟测量一次相对湿度,并从PROGESPLUS软件中提取显示相对湿度随时间变化的图。
使用Karl Fisher方法(类似于ASTM E203–16)用Titrando 901分析仪(MetrohmAG,Switzerland)和分析天平XP205(Mettler Toledo,Switzerland)来测定每支烟草棒的烟草芯棒的含水量。每支烟草棒的烟草芯棒中含有的水是使用烤箱将烟草棒加热到110摄氏度而提取的。
提取的蒸气通过传热线利用空气流传输到滴定池,并通过滴定来定量测定含水量。
甲醇用于提高分析的准确性。
通过电势测定法测量终点,结果以重量百分比给出。
在实验测试中,金属-有机框架、碳酸钾或粘结料的数量以克表示,逗号后有两位有效数字,金属-有机框架碳酸钾或粘结料的数值四舍五入到两位有效数字。
实验测试
实施例1、5、12、15
已提供含有20支加热不燃烧的烟草棒的HEETS包装。
已从HEET包装中取出20支烟草棒中的10支。具有数据记录器的芯棒和跟踪型湿度按钮(PROGESPLUS,France)被放置于HEETS包装内,用于测量包装内的相对湿度。最后将包装各自密封在铝袋中。在将湿度按钮相对湿度分析仪放入包装之前,这些按钮已使用PROGESPLUS软件进行配置,以在测试之前和测试期间测量包装内的相对湿度。具有内置数据记录器的湿度按钮每5分钟测量一次相对湿度,并从PROGESPLUS软件中提取显示相对湿度随时间变化的图。
使用Karl Fisher方法(类似于ASTM E203–16)用Titrando 901分析仪(MetrohmAG,Switzerland)和分析天平XP205(Mettler Toledo,Switzerland)来测定每支烟草棒的烟草芯棒的含水量。每支烟草棒的烟草芯棒的水分含量是使用烤箱将烟草棒加热到110摄氏度而提取的。
实施例2
已制备含有1.00克淀粉、4.70克水、0.25克甘油和0.50克富马酸铝的水分调节溶液。
富马酸铝购自NovoMOF,AG,Switzerland。
甘油(HOCH2CH(OH)CH2OH)购自Sigma Aldrich,Switzerland。
马铃薯淀粉((C6H10O5)n)购自PanReac AppliChem。
将0.5克富马酸铝过筛并与可溶性马铃薯淀粉混合。然后将均匀混合的颗粒溶解于预先添加有甘油的蒸馏水中。
将获得的溶液在水浴中加热至最高85摄氏度并在磁力搅拌下在该温度下保持45分钟。其后,将溶液冷却至约20至30摄氏度的温度。
然后将水分调节溶液涂覆在纤维基包装材料上。
实施例2中使用的纤维基包装材料是购自VTT-Technical Research Centre,Finland的密度为400千克/平方米、克重为120克/平方米的低密度泡沫成型纸。
用来自Chemical Instruments Inc.的8号棒材的EZ涂布机EC 200涂覆纤维基包装材料,以0.00635米/秒的速度形成20微米厚的层。
将获得的溶液在水浴中加热至最高85摄氏度并在磁力搅拌下在该温度下保持45分钟。然后将溶液涂覆在包装材料上。将溶液从热源中移出后30分钟完成第一层。在溶剂蒸发之后,施加第二层涂层,然后,在溶剂从第二层蒸发之后,施加第三层涂层。通过这种方式获得约60微米的层。涂层是在包装材料的两个表面上制备的。
然后将涂覆的包装材料在室温和环境相对湿度下干燥。然后涂覆的包装材料在来自Froilabo的烘箱中在80摄氏度下放置3小时,以进一步干燥包装材料。在干燥步骤后包装材料的水分含量应低于环境条件(23摄氏度,1个大气压)下吸附等温线中富马酸铝的相对湿度的最小阈值对应的水分含量。
一旦干燥,即可将基于纤维的支撑材料切割成4厘米×6.5厘米的较小片材。
然后将每个片材密封在铝袋中,直到进一步分析。
为了分析相对湿度,在从包装中取出外部聚丙烯薄膜和内捆纸的上部和10支烟草棒后,将两个片材放入HEETS包装中。
通过这种方式,每个HEETS包装获得约0.20克一种或多种金属-有机框架的含量。这在下文的实施例2中表示。
具有数据记录器的芯棒和跟踪型湿度按钮(PROGESPLUS,France)也被放置于包装内,用于测量包装内的相对湿度。最后将包装密封在铝袋中。
实施例3
已制备根据实施例2的溶液。
然后将该溶液浸渍于包装材料上。
使用由Invercote Lenato购自Iggesund,Sweden的密度为240克/平方米的纸板。
将纸板切割成4厘米×6.5厘米的片材。将片材浸入所获得的水分调节溶液中并保持30分钟,从而用水分调节溶液浸渍纸板的片材。
所得的片材包含约0.155克富马酸铝。
然后将纸板的片材放入烘箱中,在80摄氏度下干燥3小时。在干燥步骤后纸板的片材的水分含量应低于环境条件(23摄氏度,1个大气压)下吸附等温线中富马酸铝的相对湿度的最小阈值对应的水分含量。将干燥的浸渍片材储存在铝袋中直到进一步分析。
为了分析相对湿度,在从包装中取出外部聚丙烯薄膜和内捆纸的上部和10支烟草棒后,将两个浸渍片材放入HEETS包装中,以获得每个HEETS包装中约0.31克富马酸铝的含量。这在下文的实施例3中表示。
具有数据记录器的芯棒和跟踪型湿度按钮(PROGESPLUS,France)也被放置于HEETS包装内,用于测量包装内的相对湿度。最后将包装密封在铝袋中。
实施例13
已制备含有1.00克羧甲基纤维素、3.00克碳酸钾和8.00克水的溶液。
碳酸钾购自Fischer Scientific,Switzerland。
羧甲基纤维素购自Fischer Scientific,Switzerland。
将获得的溶液在水浴中加热至最高85摄氏度并在磁力搅拌下在该温度下保持45分钟。其后,将溶液冷却至约20至30摄氏度的温度。
然后将溶液涂覆在基于纤维的包装材料上。使用的基于纤维的包装材料与实施例2相同:购自VTT-Technical Research Centre,Finland的密度为400千克/平方米、克重为120克/平方米的低密度泡沫成型纸。
用来自Chemical Instruments Inc.的8号棒材的EZ涂布机EC 200涂覆基于纤维的包装材料,以0.00635米/秒的速度形成20微米厚的层。
将获得的溶液在水浴中加热至最高85摄氏度并在磁力搅拌下在该温度下保持45分钟。然后将溶液涂覆在包装材料上。将溶液从热源中移出后30分钟完成第一层。在溶剂蒸发之后,施加第二层涂层,然后,在溶剂从第二层蒸发之后,施加第三层涂层。通过这种方式获得约60微米的层。涂层是在包装材料的两个表面上制备的。当第一层干燥时,通常在第一次施加约30分钟后施加第二层。当第二层干燥时,通常在第二层施加约30分钟后施加第三层。
将涂覆的包装材料在室温和环境相对湿度下干燥。然后涂覆的包装材料在来自Froilabo的烘箱中在80摄氏度下放置3小时,以干燥包装材料。
在干燥步骤后涂覆的包装材料的水分含量应低于环境条件(23摄氏度,1个大气压)下相应的吸附等温线中碳酸钾和羧甲基纤维素的相对湿度的最小阈值对应的水分含量。
一旦干燥,即可将纤维基包装材料切割成4厘米×6.5厘米的较小片材。然后将每个片材密封在铝袋中,直到进一步分析。
为了分析相对湿度,在从包装中取出外部聚丙烯薄膜和内捆纸的上部和10支烟草棒后,将两个片材放入HEETS包装中。
通过这种方式,每个HEETS包装获得约0.50克碳酸钾和约0.17克羧甲基纤维素的含量。这在下文的实施例13中表示。
具有数据记录器的芯棒和跟踪型湿度按钮(PROGESPLUS,France)也被放置于包装内部,用于测量包装内的相对湿度。最后将包装密封在铝袋中。
实施例14
根据实施例13制备水分调节溶液。
然后将水分调节溶液浸渍在纤维基包装材料上。
使用的纤维基包装材料与实施例3相同。
使用由Invercote Lenato购自Iggesund,Sweden的密度为240克/平方米的纸板。
将纸板切割成4厘米×6.5厘米的片材。将片材浸入水分调节溶液中并保持30分钟,从而用实施例13的水分调节溶液浸渍纸板的片材。
获得包含约0.50克碳酸钾和约0.17克羧甲基纤维素的片材。
然后将纸板的片材放入烘箱中,在80摄氏度下干燥3小时。在干燥步骤后涂覆的包装材料的水分含量应低于环境条件(23摄氏度,1个大气压)下相应的吸附等温线中碳酸钾和羧甲基纤维素的相对湿度的最小阈值对应的水分含量。将干燥的浸渍片材储存在铝袋中直到进一步分析。
为了分析相对湿度,在从包装中取出外部聚丙烯薄膜和内捆纸的上部和10支烟草棒后,将两个片材放入HEETS包装中。
因此,在每个HEETS包装中插入约1.00克碳酸钾和约0.33克羧甲基纤维素。
具有数据记录器的芯棒和跟踪型湿度按钮(PROGESPLUS,France)也被放置于HEETS包装内,用于测量包装内的相对湿度。最后将包装密封在铝袋中。
这在下文的实施例14中表示。
实施例21
根据实施例14制备溶液并浸渍在与实施例14中使用的相同类型的支撑材料上。
使用由Invercote Lenato购自Iggesund,Sweden的密度为240克/平方米的纸板。
将纸板切割成4厘米×6.5厘米的片材。将片材浸入水分调节溶液中并保持30分钟,从而用实施例14的水分调节溶液浸渍纸板的片材。
获得包含约1.33克碳酸钾和羧甲基纤维素的片材。片材包含约1.00克碳酸钾和0.33克羧甲基纤维素。
然后将纸板的片材放入烘箱中,在80摄氏度下干燥3小时。将干燥的浸渍片材储存在铝袋中直到进一步分析。
在干燥步骤后,包装材料的水分含量应低于环境条件(23摄氏度,1个大气压)下相应的吸附等温线中碳酸钾和羧甲基纤维素的相对湿度的最小阈值对应的水分含量。
为了分析相对湿度,在从包装中取出外部聚丙烯薄膜和内捆纸的上部和10支烟草棒后,将两个片材放入HEETS包装中。
因此,在每个HEETS包装中插入2.67克碳酸钾和羧甲基纤维素。片材包含约2.00克碳酸钾和0.67克羧甲基纤维素。
具有数据记录器的芯棒和跟踪型湿度按钮(PROGESPLUS,France)也被放置于HEETS包装内,用于测量包装内的相对湿度。最后将包装密封在铝袋中。
这在下文的实施例21中表示。
其他实施例
为了比较,制备了一些不含粘结料的金属-有机框架溶液。金属-有机框架溶液被吸附或插入多孔袋中。
制备了含有1.00克富马酸铝的多孔袋,并放置于两个HEETS包装中。这些样品在下文中分别表示为实施例4和16。
制备了分别含有0.20克、0.50克和1.00克MIL-101Fe的多孔袋。这些样品在下文中分别表示为实施例9至11。
制备了分别含有0.20克、0.50克和1.00克MIL-101Cr的多孔袋。这些样品在下文中分别表示为实施例6至8。制备了另一个具有1.00克MIL-101Cr的袋(实施例17),并放置于另一个HEETS包装中。
还制备了含有多个金属-有机框架的金属-有机框架多孔袋。
还制备了含有0.50克富马酸铝和0.50克MIL-101Fe的多孔袋。该样品在下文的实施例18中表示。
还制备了含有0.50克富马酸铝和0.50克MIL-101Cr的多孔袋。该样品在下文的实施例19中表示。
还制备了含有1.00克碳酸钾和羧甲基纤维素的多孔袋。该样品在下文的实施例20中表示。
为了分析相对湿度,在从包装中取出外部聚丙烯薄膜和内捆纸的上部和10支烟草棒后,将每个多孔袋放入HEETS包装中。
HEETS包装含有20支加热不燃烧产品的烟草棒。每支烟草棒都含有烟草芯棒,所述烟草芯棒含有卷曲的铸叶材料。
具有数据记录器的芯棒和跟踪型湿度按钮(PROGESPLUS,France)也被放置于包装内部,用于测量包装内的相对湿度。包装最终被密封在铝袋中,该铝袋保持密闭若干天。包装被保持在铝袋中,直到包装内的相对湿度稳定。通常几个小时即可。
在下文报告的表1中,为清晰起见,汇总了分析的包装,标明了实施例编号和吸附方式。
已在不同的HEETS包装中测量了相对湿度:
-在含有水分调节产品的HEETS包装中,实施例2和3;
-在含有一种或多种金属-有机框架的HEETS包装中,实施例4、6-11和16-19;
-在不含任何水分调节产品的HEETS包装中,实施例1、5、12和15。
表1
测量
在时间T0所示的某个时刻,根据上文讨论的和表1所示的实施例制备的所有包装都被打开,铝袋被放置在30摄氏度、相对湿度为75%的气候室中。
从每个包装中取出三支烟草棒并将表1的每个实施例的三个烟草棒一起密封于另一个铝袋中。
在2、4、6、8、24和48小时后,从每个包装中取出一支烟草棒并与相同实施例从而相同包装中的其他烟草棒一起密封在铝袋中,直到每个包装中的烟草棒全部取出。
然后通过卡尔·费希尔(Karl Fischer)法分析所有烟草棒,以测量从包装中取出的不同烟草棒的含水量,如下所述。在整个实验过程中,如下所述记录每个包装中的相对湿度的演化。
相对湿度分析
如上文所述,为了测量包装内的相对湿度,具有数据记录器的芯棒和跟踪型湿度按钮(PROGESPLUS,France)被放置在包装内。在将湿度按钮相对湿度分析仪放入包装之前,这些按钮已使用PROGESPLUS软件进行配置,以在测试之前和测试期间测量包装内的相对湿度。具有内置数据记录器的湿度按钮每5分钟测量一次相对湿度,并从PROGESPLUS软件中提取显示相对湿度随时间变化的图。
从实施例15、20和21的包装获得的结果报告于图4中并在下文讨论。
从实施例15至19的包装获得的结果报告于图5中并在下文讨论。
含水量分析
使用Karl Fisher方法(类似于ASTM E203–16)用Titrando 901分析仪(MetrohmAG,Switzerland)和分析天平XP205(Mettler Toledo,Switzerland)来测定每支烟草棒的烟草芯棒的含水量。每支烟草棒的烟草芯棒中含有的水是使用烤箱将烟草棒加热到110摄氏度而提取的。
提取的蒸气通过传热线利用空气流传输到滴定池,并通过滴定来定量测定含水量。
甲醇用于提高分析的准确性。
通过电势测定法测量终点,结果以重量百分比给出。
分析每个时间间隔处每个烟草棒的含水量百分比,以确定实施例中使用的一种或多种吸附材料的吸附容量。
从实施例15、20和21的烟草棒获得的结果报告于图7中并在下文讨论。
从实施例15至19的烟草棒获得的结果报告于图6中并在下文讨论。
结果
图4和图5显示了提供有不同的水分调节产品的HEETS包装和相应的不含水分调节产品的HEETS包装内从密封到打开以及在30摄氏度和75%的相对湿度下保持48小时的相对湿度变化。
参见图4,曲线30显示了实施例15的不含水分调节产品的HEETS包装内的相对湿度百分比随时间推移的变化。曲线301显示了实施例20的具有水分调节产品的HEETS包装内的相对湿度百分比随时间推移的变化,碳酸钾和羧甲基纤维素浸渍在支撑物上。曲线302显示了实施例21的具有水分调节产品的HEETS包装内的相对湿度百分比随时间推移的变化,碳酸钾和羧甲基纤维素涂覆在包装材料上。
从曲线30可以清楚地看出,不含水分调节产品的包装中的水平或相对湿度高于提供有水分调节产品的包装中的水平或相对湿度。
在第一次打开不含水分调节产品的包装时,可以看到相对湿度百分比的突然增加。从第一次打开到实验结束,包装内的相对湿度几乎不断增加。在48小时后,不含任何水分调节产品的包装内的相对湿度达到约68%。
从曲线30可以清楚地看出,在实施例15的包装中,储存期间包装内的相对湿度为约50%;一旦打开包装,在约24小时后,相对湿度会急剧增加,最高可达75%,这是测试中的环境相对湿度。从曲线30可以清楚地看出,包装内的相对湿度的增加不是线性的,并且包装内的相对湿度不会立即达到75%,因为纸板和留在包装上的部分包裹薄膜起到了屏障的作用,并且由于进入的部分水蒸气被烟草棒吸附。
从曲线301和302可以清楚地看出,在第一开口处提供有水分调节产品的包装中的湿度水平低于不含任何水分调节产品的包装中的湿度水平。在实施例20的包装中打开之前,达到约43%的相对湿度。在实施例21的包装中打开之前,达到约39%的相对湿度。在不含任何水分调节产品的包装中打开之前,达到约70%的相对湿度
在第一次打开包装后,提供有水分调节产品的包装中的相对湿度也有所增加,但是与不含水分调节产品的包装的增加相比,相对湿度的增加较低。最重要的是,第一次打开后48小时后达到的相对湿度值远低于不含任何水分调节产品的包装中的相对湿度值。
在第一次打开实施例20的包装48小时后,达到约52%的相对湿度,曲线301;在第一次打开实施例21的包装48小时后,达到约45%的相对湿度,曲线302。
由于实施例20是指含有包含纯碳酸钾和羧甲基纤维素的多孔袋的包装,而实施例21是指包含浸渍有碳酸钾和羧甲基纤维素的片材的包装,曲线301和302的比较也显示浸渍是优选的。
还应注意,在实施例21中使用2.00克碳酸钾,而在实施例20中使用1.00克碳酸钾。
增加碳酸钾和羧甲基纤维素的量,即水分调节产品的量,增加了吸收效果。
从图4可以清楚地看出,提供有碳酸钾和羧甲基纤维素的包装内的相对湿度变化在包装打开后具有S形路径。
分析曲线30、301、302,碳酸钾和羧甲基纤维素对封闭和打开包装的相对湿度水平的影响是清晰可见的。与参考相比,碳酸钾和羧甲基纤维素包装的相对湿度较低,并且碳酸钾和羧甲基纤维素的包装越多,包装内的相对湿度越低。
图5显示了使用和不使用金属-有机框架的包装内从密封到打开以及在30摄氏度和75%的相对湿度下保持两天的相对湿度变化。
曲线30与图4中报告的相同,因此用相同的参考数字表示。曲线30显示了不含实施例15的水分调节产品的HEETS包装内的相对湿度百分比随时间推移的变化。曲线40显示了具有实施例16的水分调节产品纯富马酸铝的HEETS包装内的相对湿度百分比随时间推移的变化。曲线50显示了具有实施例18的水分调节产品富马酸铝0.50克和MIL 101Fe 0.50克的HEETS包装内的相对湿度百分比随时间推移的变化。曲线60显示了具有实施例19的水分调节产品富马酸铝0.50克和MIL 101Cr 0.50克的HEETS包装内的相对湿度百分比随时间推移的变化。曲线70显示了具有实施例17的水分调节产品MIL 101Cr 1.00克的HEETS包装内的相对湿度百分比随时间推移的变化。
从曲线30可以清楚地看出,不含水分调节产品的包装中的相对湿度水平高于提供有吸附水分调节产品的包装中的相对湿度水平。
在第一次打开不含金属-有机框架的包装时,可以看到相对湿度百分比的突然增加。
与不含金属-有机框架的包装相比,提供有至少金属-有机框架的包装具有较低的相对湿度。实施例17、18和19的包装即使在第一次打开48小时后仍保持低于不含金属-有机框架的包装的湿度水平。
从曲线30可以清楚地看出,在实施例15的包装中,储存期间包装内的相对湿度为约50%;一旦打开包装,在约24小时后,相对湿度会急剧增加,最高可达75%,这是测试中的环境相对湿度。从曲线30可以清楚地看出,包装内的相对湿度的增加不是线性的,并且包装内的相对湿度不会立即达到75%,因为纸板和留在包装上的部分包裹薄膜起到了屏障的作用,并且由于进入的部分水蒸气被烟草棒吸附。
从图5可以清楚地看出,包装内的相对湿度变化在包装打开后具有S形路径。
分析曲线40、50、60和70,金属-有机框架对封闭和打开包装的相对湿度水平的影响是清晰可见的。与参考相比,金属-有机框架包装的相对湿度较低,并且金属-有机框架的包装越多,包装内的相对湿度越低。
例如,实施例18获得的相对湿度在实施例17和16获得的相对湿度之间。
因此,选择和混合不同的金属-有机框架,可以调节包装内的相对湿度。
具体而言,可以调节最小阈值相对湿度值和最大阈值相对湿度值,从而调节吸附等温线的吸附部分。可以从水分调节产品调节吸附等温线的吸附部分中吸附的水。
通过卡尔·费希尔分析确定在测试期间在不同时间间隔取出和分析的烟草棒样品的烟草芯棒的含水量。对于图5和4的包装,结果分别在图6和7中显示。
不同实施例的包装中的烟草芯棒的含水量反映了相同实施例的相应包装的相对湿度。
在图6中,80是表示在实施例15的不含金属-有机框架的包装中烟草芯棒的含水量随时间推移的曲线;81是表示含有1.00g富马酸铝的实施例16的包装中的烟草芯棒的含水量随时间推移的曲线,82是表示实施例17的包装中的烟草芯棒的含水量随时间推移的曲线,83是表示实施例18的包装中的烟草芯棒的含水量随时间推移的曲线,84是表示实施例19的包装中的烟草芯棒的含水量随时间推移的曲线。
比较图6的曲线,显然,在提供有水分调节产品的包装中,烟草芯棒的含水量小于不含任何水分调节产品的包装中的烟草芯棒的含水量,无论是在第一次打开之前还是打开包装之后。
从图6可以清楚地看出,不含水分调节产品的包装的烟草芯棒中的含水量大于提供有水分调节产品的包装中的烟草芯棒的含水量。在第一次打开时,不含任何水分调节产品的实施例15的包装中的烟草芯棒的含水量大于提供有水分调节产品的包装中的含水量。即使在第一次打开后48小时,实施例15的包装中的烟草芯棒的含水量也大于具有水分调节产品的实施例16-19的包装的含水量。
尤其是在第一次打开时,实施例15的不含任何水分调节产品的包装中的烟草芯棒的含水量为约9.7%,具有1.00克富马酸铝的实施例16的包装中的烟草芯棒的含水量为约6%,实施例17的包装中的烟草芯棒的含水量为约7.3%,实施例18的包装中的烟草芯棒的含水量为约7.3%,实施例19的包装中的烟草芯棒的含水量为约6.5%。
在打开包装后,由于环境的高相对湿度,所有包装中的烟草芯棒的含水量都会增加。
在第一次打开后48小时,实施例15的不含任何水分调节产品的包装中的烟草芯棒的水分含量为约16%,具有1.00克富马酸铝的实施例16的包装中的烟草芯棒的含水量为约14.3%,实施例17的包装中的烟草芯棒的含水量为约13.5%,实施例18的包装中的烟草芯棒的含水量为约15.2%,实施例19的包装中的烟草芯棒的含水量为约14.3%。
在图7中,80是表示在不含任何水分调节产品的实施例15的包装中的烟草芯棒的含水量随时间推移的曲线,801是表示含有1克碳酸钾和0.33克羧甲基纤维素的实施例20的包装中的烟草芯棒的含水量随时间推移的曲线,802是表示含有2.00克碳酸钾和0.67克羧甲基纤维素的实施例21的包装中的烟草芯棒的含水量随时间推移的曲线。
从图7可以清楚地看出,不含水分调节产品的包装的烟草芯棒中的含水量大于提供有水分调节产品的包装中的烟草芯棒的含水量。在第一次打开时,浸渍在支撑物上的含有碳酸钾和羧甲基纤维素的实施例21的的包装中的烟草芯棒的含水量小于含有纯碳酸钾和羧甲基纤维素的实施例20的包装的含水量。即使在第一次打开后48小时,浸渍在支撑物上的含有碳酸钾和羧甲基纤维素的实施例21的的包装中的烟草芯棒的含水量小于含有纯碳酸钾和羧甲基纤维素的实施例20的包装的含水量。
在第一次打开包装时,实施例21的包装中的烟草芯棒的含水量为约7.4%,实施例20的包装中的烟草芯棒的含水量为约8%,实施例15的包装中的烟草芯棒的含水量为约9.7%。
在第一次打开后48小时,实施例21的包装中的烟草芯棒的含水量为约8%,实施例20的包装中的烟草芯棒的含水量为约12%,实施例15的包装中的烟草芯棒的含水量为约16%。
随时间推移,不同实施例的HEETS包装之间的吸水量差异从而烟草芯棒的含水量差异甚至更加明显。
在提供有碳酸钾和羧甲基纤维素的包装中,湿气被吸收,并且烟草芯棒的含水量小于其他包装的烟草芯棒的含水量。
碳酸钾和羧甲基纤维素浸渍在支撑物上的包装在吸水方面非常有效。
因此,在含有水分调节产品的包装中,烟草芯棒的水分含量小于不含水分调节产品的包装中的水分含量。
下文报告的表2汇总了所有测试实施例获得的所有结果。
在针对每个实施例的表2中,第一列中显示了活性材料的量。本文的定义活性材料是指一种或多种金属-有机框架或碳酸钾。在第二列中报告了打开之前包装中的相对湿度百分比,在第三列中报告了打开之前初始含水量的百分比。
在第四列中报告了在实验条件下打开包装之后,烟草棒达到11%的含水量所需的时间。
在表2的第五列中报告了在实验条件下48小时后包装中的相对湿度百分比:30摄氏度和75%的相对湿度、1个大气压的压力。
在表2的第六列中报告了在实验条件下,即30摄氏度和75%相对湿度、1个大气压的压力下48小时后烟草棒中的含水量百分比。
结果汇总在下文报告的表2中。
表2
所制备的水分调节产品表现出S形吸附等温线。
所制备的水分调节产品的吸附等温线显示出随着相对湿度的增加,即在实验条件下打开包装,吸附的水突然急剧增加。
选择一种或多种金属-有机框架和/或一种或多种碳酸盐和/或一种或多种无机盐和/或一种或多种粘结料,可以调节水分调节产品的吸附行为以适应包装在包装中的产品的期望需要和相对湿度水平以及水分含量水平。选择水分调节产品中所用的一种或多种金属-有机框架和/或一种或多种无机盐和/或碳酸盐和/或一种或多种粘结料,以调节水分调节产品吸收水分时的相对湿度水平,从而调节包装中的相对湿度或者包装在含有水分调节产品的包装中的产品的含水量。
因此,根据HEETS包装,可以使用特定的水分调节产品,所述水分调节产品适合于保持包装中所期望的相对湿度水平和产品中所期望的水分含量水平。
因此,根据不同的含烟草或尼古丁产品,可以使用特定的水分调节产品,所述水分调节产品适合于保持含烟草或尼古丁产品中所期望的水分含量水平。
已知含烟草或尼古丁产品的所期望的水分含量水平,可以选择允许维持所期望的水分含量水平的水分调节产品。
避免了含烟草或尼古丁产品过于干燥以及含烟草或尼古丁产品过于润湿。
测试还表明,即使是少量水分调节产品,也能将包装中的相对湿度和产品的水分含量有效地维持在所期望的范围内。
不含任何水分调节产品的实施例15的包装的样品烟草棒的含水量在包装打开时为9.1%,在48小时内逐渐增加至16%。在实施例16至21的含有水分调节产品的包装中,从第一次打开48后的水分含量值相当低。
在第一次打开时,在含有1.33克碳酸钾和羧甲基纤维素的包装中,发现含水量为8.2%,在含有2.67克碳酸钾和羧甲基纤维素的包装中,发现含水量为7.3%。
在第一次打开含有1.33克碳酸钾和羧甲基纤维素的包装48小时后,发现含水量为11.8%;在含有2.67克碳酸钾和羧甲基纤维素的包装中,发现含水量为8.6%。
这些结果清楚地显示,碳酸钾和羧甲基纤维素在打开包装后具有很强的吸收能力,而与不含水分调节产品的包装的值相比,第一次打开时烟草棒的初始含水量变化不是很大。
使用1.00克基于金属-有机框架的材料或它们的混合物也会以类似的方式影响烟草棒含水量,从而在实验条件下降低包装打开前后的总含水量。
测试还表明,吸附水的效果可以通过将水分调节产品浸渍在包装材料上和通过将水分调节产品涂覆在包装材料上以及将水分调节产品施加到多孔袋中来获得。
测试还表明,现有的常规HEETS包装可以通过添加提供有水分调节产品的包装材料来改善。
测试还表明,选择水分调节产品可以将含烟草或尼古丁产品的水分含量调节到所期望的水平,对于不同的含烟草或尼古丁产品,该水平也可以不同。
水分调节产品的作用是产生活性层,该活性层可以被调节为吸收一定量的水,以及大于相对湿度的某个最小阈值。
因此,通过选择正确的水分调节产品,以及选择一种或多种金属-有机框架和至少一种无机盐或多种无机盐和/或至少一种碳酸盐或多种碳酸盐和/或一种或多种粘结料的所期望的混合物,可以获得具有所期望的S形吸附等温线。可以获得拟合含烟草或尼古丁产品所期望的水分含量的吸附等温线。
另外,通过选择合适的水分调节产品,以及选择一种或多种金属-有机框架和/或至少一种无机盐或多种无机盐和/或至少一种碳酸盐或多种碳酸盐和/或一种或多种粘结料的所期望的混合物,可以获得水分调节产品,从而获得不会以不期望的方式改变含烟草或尼古丁产品的含水量的包装材料。
可以获得在大于最小阈值的相对湿度下吸附水的水分调节产品。在保存期内,即在第一次打开之前,可以避免含烟草或尼古丁产品过于干燥。
Claims (20)
1.一种含烟草或尼古丁产品的包装,所述包装包括具有水分调节产品的包装材料,所述水分调节产品包含至少一种金属-有机框架化合物和至少一种无机盐,其中所述至少一种无机盐优选地选自包含以下各项的组:氯化钠、氯化钙、碳酸盐或它们的任何组合,其中所述无机盐优选地是碳酸钾。
2.根据前述权利要求所述的包装,其中所述水分调节产品还包含粘结料,所述粘结料选自包含以下各项的组:淀粉((C6H10O5)n-(H2O))、羧甲基纤维素(CMC,C6H7O2(OH)2CH2COONa)、藻酸((C6H8O6)n)、藻酸盐、聚丙烯酸的共聚物((C3H4O2)n)、甲基丙烯酸的共聚物(C4H6O2)、马来酸的聚合物和/或共聚物(HO2CCH=CHCO2H)、聚天冬氨酸((C4H5NO3)n)、羟乙基纤维素(C29H52O21)、羟丙基纤维素(C36H70O19)、聚乙烯醇((C2H4O)x)、聚乙烯醇-共-乙烯(EVOH,C4H8O)、聚乙烯醇-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷((-CH2CH2O-)n)、聚环氧乙烷-共-环氧丙烷或它们的任何组合。
3.根据前述权利要求中任一项所述的包装,其中所述至少一种金属-有机框架和/或所述至少一种无机盐的重量与所述包装材料中的所述粘结料的重量之间的比率在1:4和3:2之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的包装,其中所述包装包含一定量的所述水分调节产品,所述水分调节产品的含量在约0.30和约5.00克之间,优选地在约0.50和约2.50克之间,更优选地在约0.75和约1.50克之间,更优选地为约1.00克。
5.根据前述权利要求中任一项所述的包装,其中所述至少一种金属-有机框架化合物选自包含以下各项的组:
-富马酸铝(C12H6Al2O12),
-对苯二甲酸铬金属-有机框架MIL-101(Cr),包括通过1,4-苯二甲酸酯互连的三聚铬(III)八面体簇,并且具有经验式[Cr3(O)X(bdc)3(H2O)2],其中bdc是苯-1,4-二甲酸酯,并且X是OH或F,
-官能化的对苯二甲酸铬金属-有机框架MIL-101(Cr)-X,其中X表示吸电子(NO2、SO3H或Cl)或供电子(NH2或CH3)基团,优选MIL-101(Cr)-NO2,
-对苯二甲酸铁金属-有机框架MIL-101(Fe),
-具有底层soc拓扑结构Cr-soc-金属-有机框架-1的铬基金属-有机框架,其具有化学式[Cr3(μ3-O)(H2O)2(TCPT)1.5Cl],其中TCPT是四位3,3”,5,5”-四(4-羧基苯基)-对三联苯配体,
-同构Zr(IV)-MOF,其具有罕见的低对称9连接Zr6 MOF,表示为Zr(IV)-MOF BUT-46F、BUT-46A、BUT-46W和BUT-46B,优选Zr(IV)-MOF BUT-46A
-高度连接的稀土金属-有机杂化微孔框架Y-shp-MOF-5,其中“shp”表示正六方柱
-或它们的任何组合。
6.根据前述权利要求中任一项所述的包装,其中所述包装包含约1.00克±20%的富马酸铝、或约0.20克±20%的富马酸铝、或约0.30克±20%的富马酸铝、或约1.00克±20%的MIL-101(Cr)、或约0.20克±20%的MIL-101(Cr)、或约0.50克±20%的MIL-101(Cr)、或约1.00克±20%的MIL-101(Fe)、或约0.20克±20%的MIL-101(Fe)、或约0.50克±20%的MIL-101(Fe)、或约0.50克±20%的MIL-101(Cr)和约0.50克±20%的富马酸铝、或约0.50克±20%的MIL-101(Fe)和约0.50克±20%的富马酸铝、或1.00克±20%的碳酸钾优选地与0.33克±20%的羧甲基纤维素混合、或0.50克±20%的碳酸钾优选地与0.16克±20%的羧甲基纤维素混合、或约2.00克±20%的碳酸钾优选地与0.67克±20%的羧甲基纤维素混合、或约0.50克±20%的碳酸钾和约0.50克±20%的金属-有机框架优选MIL-101(Cr)和/或富马酸铝。
7.一种包含具有水分调节产品的包装材料的含烟草或尼古丁产品的包装,其中所述水分调节产品包含至少一种碳酸盐。
8.根据权利要求7所述的包装,其中所述至少一种碳酸盐是碳酸钾,或者包含碳酸钾和至少一种不同的无机盐。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的包装,其中所述水分调节产品还包含粘结料,所述粘结料选自包含以下各项的组:淀粉((C6H10O5)n-(H2O))、羧甲基纤维素(CMC,C6H7O2(OH)2CH2COONa)、藻酸((C6H8O6)n)、藻酸盐、聚丙烯酸的共聚物((C3H4O2)n)、甲基丙烯酸的共聚物(C4H6O2)、马来酸的聚合物和/或共聚物(HO2CCH=CHCO2H)、聚天冬氨酸((C4H5NO3)n)、羟乙基纤维素(C29H52O21)、羟丙基纤维素(C36H70O19)、聚乙烯醇((C2H4O)x)、聚乙烯醇-共-乙烯(EVOH,C4H8O)、聚乙烯醇-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷((-CH2CH2O-)n)、聚环氧乙烷-共-环氧丙烷或它们的任何组合。
10.根据权利要求7至权利要求9中任一项所述的包装,其中所述包装包含一定量的所述水分调节产品,所述水分调节产品的含量在约0.30和约5.00克之间,优选地在约0.50和约2.50克之间,更优选地在约0.75和约1.50克之间,更优选地为约1.00克。
11.根据权利要求7至权利要求10中任一项所述的包装,其中所述水分调节产品还包含金属-有机框架。
12.根据权利要求11所述的包装,其中所述至少一种金属-有机框架化合物选自包含以下各项的组:
-富马酸铝(C12H6Al2O12),
-对苯二甲酸铬金属-有机框架MIL-101(Cr),包括通过1,4-苯二甲酸酯互连的三聚铬(III)八面体簇,并且具有经验式[Cr3(O)X(bdc)3(H2O)2],其中bdc是苯-1,4-二甲酸酯,并且X是OH或F,
-官能化的对苯二甲酸铬金属-有机框架MIL-101(Cr)-X,其中X表示吸电子(NO2、SO3H或Cl)或供电子(NH2或CH3)基团,优选MIL-101(Cr)-NO2,
-对苯二甲酸铁金属-有机框架MIL-101(Fe),
-具有底层soc拓扑结构Cr-soc-金属-有机框架-1的铬基金属-有机框架,其具有化学式[Cr3(μ3-O)(H2O)2(TCPT)1.5Cl],其中TCPT是四位3,3”,5,5”-四(4-羧基苯基)-对三联苯配体,
-同构Zr(IV)-MOF,其具有罕见的低对称9连接Zr6 MOF,表示为Zr(IV)-MOF BUT-46F、BUT-46A、BUT-46W和BUT-46B,优选Zr(IV)-MOF BUT-46A
-高度连接的稀土金属-有机杂化微孔框架Y-shp-MOF-5,其中“shp”表示正六方柱
-或它们的任何组合。
13.根据权利要求7至权利要求12中任一项所述的包装,其中所述包装包含约1.00克±20%的富马酸铝、或约0.20克±20%的富马酸铝、或约0.30克±20%的富马酸铝、或约1.00克±20%的MIL-101(Cr)、或约0.20克±20%的MIL-101(Cr)、或约0.50克±20%的MIL-101(Cr)、或约1.00克±20%的MIL-101(Fe)、或约0.20克±20%的MIL-101(Fe)、或约0.50克±20%的MIL-101(Fe)、或约0.50克±20%的MIL-101(Cr)和约0.50克±20%的富马酸铝、或约0.50克±20%的MIL-101(Fe)和约0.50克±20%的富马酸铝、或1.00克±20%的碳酸钾优选地与0.33克±20%的羧甲基纤维素混合、或0.50克±20%的碳酸钾优选地与0.16克±20%的羧甲基纤维素混合、或约2.00克±20%的碳酸钾优选地与0.67克±20%的羧甲基纤维素混合、或约0.50克±20%的碳酸钾和约0.50克±20%的金属-有机框架优选MIL-101(Cr)和/或富马酸铝。
14.根据前述权利要求11至13中任一项所述的包装,其中所述至少一种金属-有机框架和/或所述至少一种无机盐的重量与所述包装材料中的所述粘结料的重量之间的比率在1:4和3:2之间。
15.根据前述权利要求中任一项所述的包装,其中所述包装材料包含一定量的所述水分调节产品,所述水分调节产品的含量在20至300克/平方米之间。
16.根据前述权利要求中任一项所述的包装,其中所述包装材料选自由纤维基材料或塑料材料组成的组,优选地选自包含以下各项的组:纸、纸板、纺织品、织物、非织造材料、聚合物、聚合物泡沫和聚合物薄膜。
17.根据前述权利要求中任一项所述的包装,其中所述包装材料是泡沫包装材料,优选地基于一种或多种生物聚合物并且优选地具有在10至900千克/立方米之间的密度。
18.根据前述权利要求中任一项所述的包装,其中提供有所述水分调节产品的所述包装材料被整合进所述包装的多个不同的包装元件中,所述包装元件包括优选地铰链盖、内框架、内衬或插入所述包装中的垫或多孔袋。
19.一种用于制备含烟草或尼古丁产品的包装的包装材料的方法,其中所述包装材料包含水分调节产品并且其中所述水分调节产品包含至少一种金属-有机框架和结合至所述至少一种金属-有机框架的至少一种粘结料,所述方法包括以下步骤:
-提供包装材料;
-提供含有水分调节溶液的浸渍浴,所述水分调节溶液具有水分调节产品,所述水分调节产品包含基于总干重计20至60重量%的至少一种金属-有机框架化合物和基于总干重计80至40重量%的至少一种粘结料材料,和溶剂;
-将所述包装材料浸入所述浸渍浴中,直到所述包装材料被所述浸渍浴的所述水分调节溶液均匀地饱和,以及
-干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以获得水分含量基于至少一种无水金属-有机框架的重量计在0和25重量%之间、优选地在0和15重量%之间、最优选地在0和5重量%之间的包装材料。
20.一种用于制备含烟草或尼古丁产品的包装的包装材料的方法,其中所述包装材料包含水分调节产品并且其中所述水分调节产品包含至少一种碳酸盐和结合至所述至少一种碳酸盐的至少一种粘结料,所述方法包括以下步骤:
-提供包装材料;
-提供含有水分调节产品的水分调节溶液的浸渍浴,所述水分调节产品包含:基于总干重计20至80重量%的至少一种碳酸盐和基于总干重计80至20重量%的至少一种粘结料,和溶剂;
-将所述包装材料浸入所述浸渍浴中,直到所述包装材料被所述浸渍浴的所述水分调节溶液均匀地饱和,以及
-干燥所述包装材料,以从所述包装材料中蒸发所述溶剂,以获得水分含量基于至少一种无水金属-有机框架的重量计在约0和25重量%之间、优选地在0和15重量%之间、最优选地在0和5重量%之间的包装材料。
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PB01 | Publication | ||
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