CN116133538A - 用于吸烟制品的褶皱的过滤材料 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于制造吸烟制品的区段的过滤材料，其中所述过滤材料包括水力缠结的非织造物，并且所述非织造物包括纤维，其中所述纤维选自纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维以及它们的混合物，并且这些纤维一起以所述水力缠结的非织造物的质量的至少50％并且至多100％的量包含在所述非织造物中，并且其中所述非织造物为幅材形式，具有在幅材的运行方向上的纵向方向、位于幅材平面中的与纵向方向正交的横向方向、以及与纵向方向和横向方向正交的厚度方向。所述非织造物成形为使得非织造物在由横向方向和厚度方向延伸的平面中具有波高度为至少50μm且至多1000μm以及波长度为至少150μm且至多5000μm的波结构。

Description

用于吸烟制品的褶皱的过滤材料
发明领域
本发明涉及一种适于制造吸烟制品中的区段的过滤材料，所述过滤材料是褶皱的并且由所述过滤材料可以以有效的方式制造用于吸烟制品的区段。本发明还涉及一种由这种过滤材料制造的用于吸烟制品的区段。
背景和现有技术
吸烟制品通常是柱状制品，其由彼此相邻设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，吸烟制品也可以是熟知的加热烟草产品，其中气溶胶形成材料仅被加热而不燃烧。这意味着减少了气溶胶中对健康有害的物质的种类和数量。这种吸烟制品还包括至少两个、但更经常是更多个、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制备的烟草。吸烟制品中的其它的、有时任选的区段用于转移气溶胶、冷却气溶胶或过滤气溶胶。
区段通常用包装材料包封。纸经常被用作包装材料。
除非下文明确说明或从上下文直接显而易见，否则“区段(Segment)”应理解为是指不包含气溶胶形成材料的吸烟制品的区段，而是例如用于转移、冷却或过滤气溶胶的区段。
在现有技术中，已知由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，吸烟制品必须以适当的方式被丢弃。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，所以纸和基于纤维素的非织造物具有重要性。在区段的制造期间，纸幅材或基于纤维素的非织造物幅材最初在纵向方向上起褶，然后形成连续的棒并用包装材料包裹。然后将连续的棒切割成适于进一步加工的部件。
在起褶期间，幅材穿过设有图案的两个辊，所述辊在高压下将该图案压印在幅材上。通常，该图案是沿幅材的运行方向取向的线图案。压印线在与运行方向正交的方向(横向)上弱化幅材，使得通过在横向上聚集幅材可以更容易地形成连续的棒。
然而，在起褶期间，可能发生的情况是，由于辊的明显压力，幅材在纵向方向上被切割并在进一步加工期间被撕裂，或者引起其它技术问题。因此，需要一种过滤材料，这种过滤材料不具有这种缺点或仅具有较小程度的缺点，但在其它方面尽可能地与其它已知的过滤材料相同。
在DE 10 2005 017 478 A1中，描述了烟草烟雾过滤器，其包含来自再生纤维素(例如Lyocell)的纤维，并且向其中添加了吸附剂。将多于一种的吸附剂添加至烟草烟雾过滤器的纤维中和/或烟草烟雾过滤器在纤维之间包含吸附剂。该文献描述了利用这种烟草烟雾过滤器，可以获得高负载量的吸附剂。在一个实施方案中，由负载的Lyocell-短纤维制造两种非织造物。一种非织造物接受50重量％的“Siralox 40”(Sasol Ltd.)负载到用于其制造的Lyocell纤维中。另一种非织造物在其纤维中接受50重量％的HY-沸石负载。在将活性炭颗粒添加到两个非织造物层中的一个上之后，通过针刺将两个层彼此连接。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于吸烟制品的过滤材料，所述过滤材料能够以高生产率加工成吸烟制品的区段，并且在其它方面与常规过滤材料在其性能方面尽可能相似。
该目的通过如权利要求1所述的过滤材料、如权利要求17所述的吸烟制品的区段和如权利要求24所述的吸烟制品、以及通过如权利要求27所述的根据本发明的过滤材料的制造方法来实现。在从属权利要求中提供了有利的实施方案。
本发明人已经发现，该目的可以通过用于制造吸烟制品的区段的过滤材料来实现，其中所述过滤材料包括水力缠结的非织造物，并且所述非织造物包括纤维，其中所述纤维选自纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维以及它们的混合物，并且这些纤维一起以所述水力缠结的非织造物的质量的至少50％并且至多100％的量被包含在所述非织造物中，并且其中所述非织造物为幅材形式，具有在幅材的运行方向上的纵向方向、位于幅材的平面中的与纵向方向正交的横向、以及与纵向方向和横向方向正交的厚度方向，并且成形为使得非织造物在由横向方向和厚度方向延伸的平面中具有波高度为至少50μm且至多1000μm以及波长度为至少150μm且至多5000μm的波结构。
尽管术语“水力缠结的”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特有的结构性质，这将其与其它非织造织物区分开，并且根据本发明人的知识，这不能通过其它制造过程以相同的方式获得。与例如纸(其中强度主要是由于氢键而产生并且纤维主要布置在纸平面内)的情况不同，水力缠结的非织造物的强度通过纤维的缠结来获得，并且因此相当大比例的纤维也沿非织造物的厚度方向取向。
在根据本发明的水力缠结的非织造物的制造期间，纤维沉积在水可渗透的筛网上，并且以多个沿横向设置的且被引导到纤维上的水射流通过缠结而固化。由于水射流的布置和性质的特定选择，根据本发明可以在类似于也可以通过起褶获得的结构的横向方向上产生波结构。因此，该非织造物和包含该非织造物的根据本发明的过滤材料是预先起褶的。
在由根据本发明的过滤材料制造连续棒的期间，过滤材料穿过设置有图案的两个辊。因为根据本发明的过滤材料已经被预先起褶，所以为了获得充分起褶的过滤材料所需的全部压力基本上较低，或者甚至可以完全省去起褶。以这种方式，可以显著降低在纵向方向上意外切割过滤材料的可能性。以这种方式，可以减少连续棒和区段的制造期间的中断次数，并且可以提高生产率，这代表了根据本发明的过滤材料的显著优点。
非织造物为幅材形式，并且具有在幅材的运行方向上纵向方向，以及位于幅材平面中的与纵向方向正交的方向，这被称为横向方向。与纵向方向和横向方向正交的方向被称为厚度方向。包含在根据本发明的过滤材料中的非织造物在由横向方向和厚度方向形成的平面(横截面区域)中具有波结构，其中波长度基本上在横向上延伸，波高度基本上在厚度方向上延伸。根据本发明，波高度为至少50μm且至多1000μm，优选至少100μm且至多900μm，特别优选至少150μm且至多800μm。根据本发明，波长度为至少150μm且至多5000μm，优选至少300μm且至多4000μm，特别优选至少500μm且至多2000μm。
波结构的形状不是特别重要，但必须足够明显显著的是，所述非织造物比没有波结构的相同非织造物更容易地进行沿横向方向聚拢在一起。由于制造方法，波高度和波长度也可以在横截面内显著变化。这对于根据本发明的效果并不重要，只要在给定区间中的波长度和波高度存在于大部分的横截面区域上，特别是至少60％、优选至少75％的横截面区域上。
波结构也不必在非织造物的上侧和下侧都是显著的；因为由此在波谷中产生的薄区域有助于非织造物在横向上的聚集，并因此降低了在制造区段期间起褶所需的压力，所以在一侧上是显著的就足够了。
仅表面的粗糙度通常不足以实现根据本发明的效果。
非织造物的波结构可以通过将非织造物的样品嵌入合适的环氧树脂中来确定。在固化环氧树脂之后，样品可以在非织造织物的横截面平面中研磨或通过切片机切割，使得横截面区域在光学显微镜下可见。利用光学显微镜，可以使波结构可见，并且可以测量波高度和波长度。连接到光学显微镜的照相机可以用于记录横截面区域的截面的图像。
当在横截面区域的代表性截面中满足本发明时，充分满足关于波高度和波长度所示的条件。由于制造过程，波结构通常仅在非织造织物的纵向方向上不显著变化，因此为了测试对波高度和波长度的要求，不必在几个横截面区域上在纵向方向上进行这种测量。
作为光学显微镜的替代，也可以使用扫描电子显微镜。
为了有利的拉伸强度和为了调节由根据本发明的过滤材料制造的区段的抽吸阻力或过滤效率，水力缠结的非织造物以水力缠结的非织造物的重量的至少50％且至多100％的量含有纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维或它们的混合物。优选地，纤维的量为至少60％且至多95％，分别基于水力缠结的非织造物的质量。
纸浆纤维可优选来源于针叶木、落叶木或其它植物，例如汉麻、亚麻、黄麻、苎麻、洋麻、木棉、椰子、马尼拉麻蕉、剑麻、棉花或茅草。也可以使用不同来源的纸浆纤维的混合物。特别优选地，纸浆纤维来源于针叶木，例如云杉、松木或杉木，因为这些纤维由于其长度而在水力缠结的非织造物中产生良好的强度。更特别优选的是被称为增强纸浆的来自针叶木的纸浆(其产生特别高的强度)和丝光纸浆(其产生特别高的厚度和低密度)。
纸浆纤维可以是漂白的或未漂白的。由于它们的白色，漂白的纸浆纤维提供了关于由根据本发明的过滤材料制造的区段的外观的优点，而未漂白的纸浆纤维(其随后具有浅棕色至深棕色)是更环境友好的，因为可以省去漂白工艺。漂白的和未漂白的纸浆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。
来自再生纤维素的纤维优选为粘胶纤维、莫代尔纤维、
Figure BDA0004113789290000051
Figure BDA0004113789290000052
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。
在更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为至少95％的纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维或它们的混合物组成。这种更特别优选的实施方案允许非常好的生物降解性和通过与水接触而快速降解，同时对由过滤材料制造的吸烟制品的味道的影响非常低。
在根据本发明的过滤材料的优选实施方案中，水力缠结的非织造物含有至少5％且小于50％、特别优选小于40％且更特别优选小于30％的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、或调节pH值的物质，例如有机酸或无机酸或其盐、或者有机碱或无机碱，以调节非织造物的特定性质。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和更特别优选至少40g/m2且至多100g/m2。基重影响水力缠结的非织造物的拉伸强度，其中较高的基重导致较高的拉伸强度。
水力缠结的非织造物的厚度优选为至少100μm且至多1000μm、特别优选至少120μm且至多800μm、以及更特别优选至少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，因为大的厚度可使过滤材料的起褶更困难。根据本发明的过滤材料由于非织造织物的波结构而使厚度更大，却不会在起褶期间产生问题。因此，如果要制造具有高密度和高抽吸阻力的区段，则可以特别好地利用根据本发明的过滤材料。厚度的测量受到材料的波结构的影响。然而，对于厚度的确定，这一事实被忽略，因为以这种方式测量的厚度也可以用作可以将多少过滤材料卷绕在具有给定直径的卷轴上的量度。可以根据EDANA标准程序NWSP 120.6.R0(15)测量厚度。
水力缠结的非织造物的密度可以通过将基重除以厚度来获得。水力缠结的非织造物的密度优选为至少50kg/m3且至多300kg/m3，特别优选为至少70kg/m3且至多250kg/m3，以及更特别优选为至少80kg/m3且至多220kg/m3。这些值是关于由包含这种水力缠结的非织造物的本发明的过滤材料制造吸烟制品的区段之前的密度。水力缠结的非织造物的密度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。优选的范围允许抽吸阻力和过滤效率的良好组合。
水力缠结的非织造物的机械性能对于吸烟制品的区段的根据本发明的过滤材料的可加工性是重要的。水力缠结的非织造物的宽度相关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产生吸烟制品的区段时，过滤材料通常起褶，因此特别高的断裂伸长率是有利的。在这点上，非织造物的波结构允许在横向方向上特别高的断裂伸长率，并且方便了在区段的制造期间起褶。水力缠结的非织造物在横向方向上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％。
拉伸强度和断裂伸长率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。如果在至少一个方向上的拉伸强度在指定的、优选的或特别优选的范围内，则满足关于水力缠结的非织造物的拉伸强度的要求。断裂伸长率在横向方向上被指示并且将被测量。
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，根据本发明的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80％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90％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可以包含其它组分，其例如影响过滤材料的可加工性或由过滤材料制造的区段的性质或吸烟制品的味道。这包括例如用风味剂浸渍非织造物，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。
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、乙二醇、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它们的混合物的一种或多种物质。这些物质可以帮助更好地适配过滤效率与醋酸纤维素的过滤效率。
如果至少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，例如关于纸浆纤维的含量、来自再生纤维素的纤维的含量、密度、基重、拉伸强度和断裂伸长率，也可以测试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。因此，根据本发明的上述范围和优选的、特别优选的和更特别优选的范围和性质对于由水力缠结的非织造物制造的过滤材料也是有效的。
根据本发明的用于吸烟制品的区段可以使用本领域已知的方法由根据本发明的过滤材料制造。这些过程例如包括起褶过滤材料，由起褶过滤材料形成连续的棒，用包装材料包封连续的棒，并将包封的棒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，所述区段随后将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和更特别优选为至少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和更特别优选至少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，以通过吸烟制品产生一定的体积流量，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。可以容易地由此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。
根据本发明的区段的包装材料优选地是纸或箔。
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由其包封的根据本发明的区段提供了特别有利的硬度。这避免了吸烟者意外地压碎吸烟制品中的区段的可能性。
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。胶囊通常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根据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。
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，吸烟制品是在其预期使用期间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D。
A–提供纤维幅材，所述纤维幅材包含选自以下的纤维：纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维以及它们的混合物，
B–通过引导到纤维幅材上的多个水射流使纤维幅材水力缠结，
C–通过引导到纤维幅材上的多个水射流在非织造物中产生波结构，
D–干燥水力缠结的非织造物，
其中选择步骤A的纤维幅材中的所述纤维的比例，使得这些纤维在步骤D的干燥状态下总体上以水力缠结的非织造织物的质量的至少50％且至多100％的量被包含，其中在步骤A中提供的纤维幅材具有在纤维幅材的运行方向上的纵向方向、位于纤维幅材的平面中的与纵向方向正交的横向方向、以及与纵向方向和横向方向正交的厚度方向，并且在步骤C中被引导到纤维幅材上的水射流设置成使得它们在冲击到纤维幅材上的位置处从水射流的中心点到水射流的中心点在横向方向上彼此相距至少150μm且至多5000μm的距离，并且在步骤C中各水射流的压力为至少2MPa且至多70MPa，并且在步骤D中获得的非织造物在由横向方向和厚度方向延伸的平面中具有波高度为至少50μm且至多1000μm以及波长度为至少150μm且至多5000μm的波结构。在此和在本公开的其余部分中，“水射流的压力”通常是用于产生水射流的压力室中的压力。
根据本发明人的发现，具有足够高压力的水射流适于在水射流下运行的非织造物中产生压痕，其可以被认为是横截面区域中的波谷。在这点上，需要至少2MPa的压力，然而，其中压力基本上取决于纤维幅材通过机器的速度。在较高的速度下需要较高的压力。在该相应的高压下，纤维不仅缠结，而且部分地移位，这基本上有助于波结构的形成。在用水射流处理期间，纤维幅材通常由筛网支撑，并且筛网的结构应当优选地被选择成适于预期的波结构，因为纤维主要被移动到筛网可透过的地方。
在现有技术中，在非织造物的水力缠结期间，水射流不设置在相对于纤维幅材的限定位置，而是通过水射流在运行的纤维幅材的整个区域上实现均匀的缠结。然而，即使水射流的压力超过2MPa，这也不会导致作为根据本发明的过滤材料的特征的波结构。
根据本发明，因此必须相应地设置应该用于产生波结构的水射流，特别是使得具有高压的水射流不会被引导到应当产生波峰的纤维幅材的区域上。因此，在步骤C中应当用于产生波结构的水射流在横向方向上偏移，并且在水射流撞击到纤维幅材上的位置处，水射流在横向方向上从水射流的中心点至中心点彼此相距至少150μm且至多5000μm。水射流可以沿纵向方向任意设置。
为了进行步骤B或C，也可以将水射流引导到纤维幅材的两侧。优选地，步骤C中的水射流被设置成使得它们撞击那些区域，当从各侧观察时，这些区域应当形成波谷。
在步骤B中用于缠结非织造织物的水射流的压力也可以超过2MPa，并且特别是在纤维幅材的较高速度下，可以被选择为基本上较高。根据本发明，唯一重要的因素是，在纤维幅材区域上的所有水射流一起的效果不是如此均匀分布，以致不能产生波结构。
根据本发明，用于在步骤C中产生波结构的水射流需要至少2MPa且至多70MPa的压力。根据本发明人的发现，在小于2MPa的压力下，不能产生显著的波结构，并且在大于70MPa的压力下，即使在较高的速度下，也存在切割纤维幅材的风险。优选地，步骤C中的水射流的压力为至少3MPa且至多40MPa。用于产生波结构的压力可以选择为纤维幅材速度的函数，从而优选地选择压力p(以MPa为单位)与纤维幅材速度v(以m/s为单位)的比率p/v，使得2.5≤p/v≤20并且特别优选地3≤p/v≤15。
优选地，步骤C中的水射流通过开口排出，该开口具有至少450μm2和至多50000μm2的面积，并且特别优选为圆形开口。
在步骤B中水射流的压力优选为至少0.5MPa且至多60MPa，特别优选至少1MPa且至多50MPa，其中高压应主要与纤维幅材的高速度结合以避免切割纤维幅材。可以选择用于缠结纤维幅材的压力作为纤维幅材的速度的函数，从而优选地，选择以MPa为单位的压力p与以m/s为单位的速度v的比率p/v，使得2≤p/v≤10并且特别优选地4≤p/v≤8。
波结构的特征在于波高度和波长度可以在非织造网的横截面区域中表征。根据本发明，步骤D之后的波高度为至少50μm且至多1000μm，优选至少100μm且至多900μm，特别优选至少150μm且至多800μm。根据本发明，步骤D之后的波长度为至少150μm且至多5000μm，优选至少300μm且至多4000μm，特别优选至少500μm且至多2000μm。
根据该方法制造的水力缠结的非织造物应适合用于上述过滤材料。这意味着，特别地，它可以具有以上单独或与作为过滤材料组分的水力缠结的非织造织物结合描述的所有特征，并且在涉及过滤材料的权利要求中限定。
步骤A中的纤维幅材可以使用各种方法提供，例如通过湿法成网法或干法成网法(气流成网法)。
在根据本发明的方法的优选变体A1中，步骤A中的纤维幅材通过湿法成网法提供，所述湿法成网法包括子步骤A1.1至A1.3，
A1.1–制造包含选自纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维及它们的混合物的纤维的水性悬浮液，其中选择这些纤维的量使得这些纤维一起以步骤D的在干燥状态下水力缠结的非织造物的质量的至少50％且至多100％的量被包含，
A1.2–将来自步骤A1.1的悬浮液施加到循环筛网上，
A1.3–通过循环筛网使悬浮液脱水以形成纤维幅材，
并且特别优选地包括另外的子步骤A1.4，
A1.4–通过干燥或润湿调节纤维幅材的水分含量。
在根据本发明方法的变体A1的优选实施方案中，步骤A1.1中的水性悬浮液具有至少0.005％且至多3.0％，特别优选至少0.005％且至多1.0％，更特别优选至少0.01％且至多0.2％以及特别至少0.01％且至多0.05％的固体含量。悬浮液的特别低的固体含量使得在步骤A1.3中能够形成密度甚至更低的纤维幅材。
在根据本发明方法的变体A1的优选实施方案中，步骤A1.2和A1.3的循环筛网在纤维幅材的纵向方向上相对于水平方向向上倾斜至少3°且至多40°的角度，特别优选倾斜至少5°且至多30°的角度，更特别优选倾斜至少15°且至多25°的角度。
在根据本发明方法的变体A1的优选实施方案中，步骤A1.3中的脱水通过在循环筛网的两侧之间产生压差来支持，其中特别优选地，压差由真空箱或适当形状的叶片产生。
在根据本发明方法的变体A1的优选实施方案中，步骤A1.4中的干燥通过加热的干燥筒或通过热空气进行，并通过喷雾棒润湿。干燥过程或润湿用于在步骤B中最优地调节用于水力缠结的纤维幅材的水分含量。具体地，在步骤A1.4中，纤维幅材可以首先在正常的室温和相对湿度下干燥至近似平衡的水分含量，然后将纤维幅材卷起，运输至进行水力缠结的单独装置，在那里它被展开，并且对于随后的步骤B，用喷雾棒调节水分含量。
在根据本发明方法的优选变体A2中，步骤A中的纤维幅材通过气流成网方法提供，所述气流成网方法包括子步骤A2.1和A2.2，
A2.1–通过气流成网工艺制造纤维幅材，其中所述纤维幅材包含选自以下的纤维：纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维及它们的混合物，其中选择这些纤维的量使得这些纤维一起以步骤D的干燥状态下水力缠结的非织造织物的质量的至少50％且至多100％的量被包含，以及
A2.2–润湿纤维幅材。
这种气流成网工艺的变体A2可以自带优点，因为例如，可以省去变体A1的步骤A1.4中的能量密集型的干燥。
在根据本发明方法的优选实施方案中，在步骤D中的干燥至少部分通过与热空气接触、通过红外辐射或通过微波辐射进行。在根据本发明方法的更特别优选的实施方案中，步骤D中的干燥通过空气干燥进行。通过这种通风干燥(在专业领域中也称为TAD)，通过迫使热气流，特别是空气流通过纤维材料来干燥纤维材料。通过这种空气穿透干燥，可以获得水力缠结的非织造织物的最佳质量。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，因为以这种方式，水力缠结的非织造物的波结构可能被破坏。
附图说明
图1示出了一种装置，利用该装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示例性示出了非织造物的波结构的波高度和波长度的测定。
图3示出了用于根据本发明的过滤材料的非织造织物的横截面区域。
图4示出了不是根据本发明的过滤材料在起褶之后的横截面区域。
具体实施方式
下面描述过滤材料的一些优选实施方案和用于制造水力缠结的非织造物的方法。
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，使用下述方法，其中使用了图1中示意性示出的装置。
将纸浆纤维和来自再生纤维素的纤维的水悬浮液1从储存罐2泵送到循环的相对于水平方向向上倾斜的筛网3，并通过真空箱9脱水，从而在筛网上形成纤维幅材4，纤维幅材4的大致运动方向由箭头10指示。将纤维幅材4从筛网3上移走并转移到同样循环的支撑筛网5上。如果需要，可以通过拾取辊或通过在转移之前用水射流缠结纤维幅材来促进这种转移。在支撑筛网5上，相对于纤维幅材4沿横向方向布置成三排的水射流11从装置6被引导到纤维幅材4上，以便纤维缠结并使纤维幅材4固结以形成非织造织物。在进一步的步骤中，具有较高压力的水射流12也通过另外的装置7被引导到纤维幅材4上，以便产生上述波结构。与装置6相比，装置7被设置成使得两排的水射流12在纵向方向上连续地、尽可能地被引导到横向方向上的相同位置。因此，在纵向方向上看，第二排的水射流12被引导到由第一排的水射流12产生的波谷上，从而增强了由第一排产生的波结构。任选的装置6a可以将另外的水射流11a引导到纤维幅材上，其中这些水射流作为布置和压力的函数，可以用于缠结非织造织物以及产生或增强波结构。与图1中所示的相反，装置6a的水射流也可以从与水射流11或12相同的一侧引导到纤维幅材4上。然后，仍然潮湿的非织造织物通过空气穿透干燥器8并在那里干燥。
为了制造水力缠结的非织造物，使用80重量％纸浆纤维和20重量％
Figure BDA0004113789290000151
纤维的混合物。纤维的缠结通过三排水射流11进行，这三排水射流11在相对于运行方向3MPa、5MPa和6MPa的压力下产生。非织造织物的波结构由两排水射流12产生，这两排水射流12在8.5MPa的压力下产生。用于在两排中产生水射流12的装置7各自在横向上分开2000μm的距离并且具有100μm的直径。纤维幅材的速度为50m/min，这相对较低。在较高的速度下，水射流11和12的压力必须相应地增加。对于以MPa为单位的用于缠结纤维幅材的水射流的压力p与以m/s为单位的纤维幅材的速度v的比率p/v，获得了3/(50/60)＝3.6至6/(50/60)＝7.2的值。为了产生波结构，水射流的压力p与纤维幅材的速度(m/s)的比率p/v为8.5/(50/60)＝10.2。
对于由此产生的非织造物，测定基重为49.6g/m2，根据NWSP 120.6.R0(15)的厚度为522μm，密度为95kg/m3。纵向方向上的拉伸强度为8.6N/15mm，横向方向上的断裂伸长率为31％。
将非织造物的样品嵌入环氧树脂中，并且在固化环氧树脂之后，用切片机切割样品，使得通过横向方向和厚度方向形成的横截面在光学显微镜中可见。利用光学显微镜，记录横截面的图像，并且在波高度和波长度方面来测量波结构。
图2例如示出了非织造物的波结构的波高度和波长度的测定。如果非织造物20在两侧具有显著的波结构，则波高度21由波峰24的最高点与同一侧上的相邻波谷23的最低点之间在厚度方向41上的距离来确定。波长度22是在波结构的相等相位角的两个点之间在横向方向40上的距离，这里作为实例，示出为两个相邻波峰24与25之间的距离。如果非织造物30仅在一侧上具有显著的波结构，则以与波峰34的最高点与同一侧上的相邻波谷33的最低点之间在厚度方向41上的距离相同的方式来测定波高度31。波长度32是在波结构的相同相位角的两个点之间在横向方向40上的距离，这里作为实例，示出为两个相邻波峰34与35之间的距离。波高度或波长度可以被测定为单个值或几个测量值的平均值，例如3个。
图3示出了在光学显微镜下获得的制造的非织造织物的横截面区域的图像。波结构是可清楚辨别的，并且波高度41被测定为220μm，波长度42为2030μm。
将非织造物用作根据本发明的过滤材料而不添加另外的组分，并且由其制造用78g/m2基重的包装纸包装的吸烟制品的区段。区段的制造是可能的，没有任何问题；特别地，可以在显著降低的压力下进行起褶。在其它实施方案中，发现也可以完全省去起褶，而不必降低生产速度或基本上不改变区段的性质。
为了比较，图4示出了由100％纸浆纤维组成的由纸制成的不是根据本发明的过滤材料，即，由不是水力缠结的材料制成，该不是根据本发明的过滤材料在用于吸烟制品的区段的制造过程中通过两个辊之间的机械压力进行起褶之后，但是在由其制造区段之前。此外，用光学显微镜分析横截面样品，并用这种过滤材料测量波高度和波长度。
从图4中可以看到类似的波结构，并且这里测定波高度51为390μm，波长度52为2000μm。可以看出，根据本发明的过滤材料的波结构与不是根据本发明的过滤材料在起褶后的波结构相似，从而可以在基本上更小的压力下进行根据本发明的过滤材料的起褶，或者可以完全省去。
这些实验显示出，与现有技术已知的过滤材料相比，根据本发明的过滤材料可以减轻或完全避免在用于吸烟制品的区段的制造期间的起褶步骤，从而简化了制造过程并降低了误差的易感性。

Claims (42)

1.用于制造吸烟制品的区段的过滤材料，其中所述过滤材料包括水力缠结的非织造物(20,30,40)，并且所述非织造物包括纤维，其中所述纤维选自纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维以及它们的混合物，并且这些纤维一起以所述水力缠结的非织造物(20,30,40)的质量的至少50％且至多100％的量被包含在所述非织造物(20,30,40)中，并且其中所述非织造物(20,30,40)为幅材形式，具有在幅材的运行方向上的纵向方向、位于所述幅材的平面中的与纵向方向正交的横向方向、以及与纵向方向和横向方向正交的厚度方向，并且成形为使得所述非织造物(20,30,40)在由横向方向和厚度方向延伸的平面中具有波高度(21,31,41)为至少50μm且至多1000μm以及波长度(22,32,42)为至少150μm且至多5000μm的波结构。
2.如权利要求1所述的过滤材料，其中所述波高度(21,31,41)为至少100μm且至多900μm、优选至少150μm且至多800μm。
3.如权利要求1或2所述的过滤材料，其中所述波长度(22,32,42)为至少300μm且至多4000μm、优选至少500μm且至多2000μm。
4.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维或所述它们的混合物的量为至少60％且至多95％，分别基于所述水力缠结的非织造物(20,30,40)的质量。
5.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述纸浆纤维来源于针叶木，特别是云杉、松木或冷杉，落叶木、汉麻、亚麻、黄麻、苎麻、洋麻、木棉、椰子、马尼拉麻蕉、剑麻、棉花或茅草，或者由来自这些来源的两种或更多种不同纸浆纤维的混合物形成。
6.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述纸浆纤维至少部分地由增强纸浆或丝光纸浆形成。
7.根据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 FDA0004113789230000021
或它们的混合物形成。
8.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(20,30,40)基本上仅由基于所述水力缠结的非织造物(20,30,40)的质量为至少95％的纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维或它们的混合物构成。
9.如权利要求1至7中任一项所述的过滤材料，其中所述过滤材料的所述水力缠结的非织造物(20,30,40)包含至少5％且小于50％、优选小于40％且特别优选小于30％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(20,30,30)的质量。
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(20,30,40)的基重为至少25g/m2且至多150g/m2、优选至少35g/m2且至多120g/m2、以及特别优选至少40g/m2且至多100g/m2。
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(20,30,40)的厚度为至少100μm且至多1000μm、优选至少120μm且至多800μm、以及特别优选至少150μm且至多750μm。
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(20,30,40)的密度为至少50kg/m3且至多300kg/m3、优选至少70kg/m3且至多250kg/m3、以及特别优选至少80kg/m3且至多220kg/m3。
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(20,30,40)的宽度相关拉伸强度为至少0.05kN/m且至多5kN/m、优选至少0.07kN/m且至多4kN/m。
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(20,30,40)的横向方向上的断裂伸长率为至少1％且至多50％、优选至少3％且至多40％。
15.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其中所述过滤材料的质量的至少80％、优选至少90％由所述水力缠结的非织造物(20,30,40)形成。
16.如前述权利要求中任一项所述的过滤材料，其包含一种或多种选自以下的物质：三醋精、乙二醇、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它们的混合物。
17.区段，包括前述权利要求中任一项所述的过滤材料、和包装材料。
18.如权利要求17所述的区段，其中所述区段是圆柱形的，其直径为至少3mm且至多10mm、优选至少4mm且至多9mm、以及特别优选至少5mm且至多8mm。
19.如权利要求17或18所述的区段，所述区段的长度为至少4mm且至多40mm、优选至少6mm且至多35mm、以及特别优选至少10mm且至多28mm。
20.如权利要求17至19中任一项所述的区段，所述区段具有根据ISO 6565:2015的至少1mmWG/mm且至多12mmWG/mm、以及优选至少2mmWG/mm且至多10mmWG/mm的抽吸阻力。
21.如权利要求17至20中任一项所述的区段，其包装材料由纸或箔形成。
22.如权利要求17至21中任一项所述的区段，其包装材料具有至少20g/m2且至多150g/m2、优选至少30g/m2且至多130g/m2的基重。
23.如权利要求17至22中任一项所述的区段，其包含至少一个含有风味剂的胶囊。
24.吸烟制品，包括含有气溶胶形成材料的区段和权利要求17至23中任一项所述的区段。
25.如权利要求24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由烟草形成。
26.如权利要求24所述的吸烟制品，在所述吸烟制品的预期使用期间，所述气溶胶形成材料仅被加热而不燃烧。
27.用于制造用于吸烟制品的过滤材料的方法，所述方法包括以下步骤A至D，
A–提供纤维幅材(4)，所述纤维幅材(4)包含选自以下的纤维：纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维以及它们的混合物，
B–通过引导到所述纤维幅材上的多个水射流(11)使所述纤维幅材(4)水力缠结，
C–通过引导到所述纤维幅材上的多个水射流(12)在所述非织造物(20,30,40)中产生波结构，
D–干燥所述水力缠结的非织造物(20,30,40)，
其中选择步骤A的所述纤维幅材中的所述纤维的比例，使得这些纤维在步骤D的干燥状态下一起以所述水力缠结的非织造物(20,30,40)的质量的至少50％且至多100％的量被包含，其中在步骤A中提供的所述纤维幅材(4)具有在所述纤维幅材的运行方向上的纵向方向、位于所述纤维幅材的平面中的与纵向方向正交的横向方向、以及与纵向方向和横向方向正交的厚度方向，并且在步骤C中被引导到所述纤维幅材上的所述水射流(12)设置成使得它们在冲击到所述纤维幅材上的位置处从所述水射流的中心点到中心点在横向方向上分别彼此相距至少150μm且至多5000μm的距离，并且在步骤C中各水射流的压力为至少2MPa且至多70MPa，并且在步骤D中获得的所述非织造物(20,30,40)在由横向方向和厚度方向延伸的平面中具有波高度为至少50μm且至多1000μm以及波长度为至少150μm且至多5000μm的波结构。
28.如权利要求27所述的方法，其中用于进行步骤B和/或步骤C的水射流(11,11a,12)被引导到所述纤维幅材的两侧上。
29.如权利要求27或28所述的方法，其中在步骤C中的所述水射流(12)设置成使得它们撞击从各侧看去将形成波谷的区域。
30.如权利要求27至29中任一项所述的方法，其中步骤C中的所述水射(12)从具有至少450μm2且至多50000μm2的面积且优选为圆形开口的开口排出。
31.如权利要求27至30中任一项所述的方法，其中步骤C中的所述水射流(12)的压力为至少3MPa且至多40MPa，其中用于产生所述波结构的压力按以下方式优选地选择为所述纤维幅材(4)的速度的函数：对于以MPa为单位的压力p与以m/s为单位的所述纤维幅材的速度v的比率p/v，其满足：2.5≤p/v≤20，优选3≤p/v≤15。
32.如权利要求27至31中任一项所述的方法，其中步骤B中的所述水射流(11)的压力为至少0.5MPa且至多60MPa、优选至少1MPa且至多50MPa，其中步骤B中的压力优选地选择为所述纤维幅材(4)的速度的函数，使得对于以MPa为单位的压力p与以m/s为单位的所述纤维幅材的速度v的比率p/v，其满足：2≤p/v≤20，优选地4≤p/v≤8。
33.如权利要求27至32中任一项所述的方法，其中在步骤D之后的波高度(21,31,41)为至少100μm且至多900μm、优选至少150μm且至多800μm。
34.如权利要求27至33中任一项所述的方法，其中在步骤D之后的波长度(22,32,42)为至少300μm且至多4000μm、优选至少500μm且至多2000μm。
35.如权利要求27至34中任一项所述的方法，其中在步骤D中获得的所述水力缠结的非织造物(20,30,40)在作为所述过滤材料的组分的所述水力缠结的非织造物(20,30,40)方面具有权利要求1至16所述的特征中的任一个或任意组合。
36.如权利要求27至35中任一项所述的方法，其中在所述方法的变体A1中，通过湿法成网方法提供步骤A中的所述纤维幅材(4)，所述湿法成网方法包括以下子步骤A1.1至A1.3：
A1.1–制造包含选自纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维以及它们的混合物的纤维的水性悬浮液(1)，其中选择所述纤维的量使得这些纤维一起以步骤D的在干燥状态下所述水力缠结的非织造物的质量的至少50％且至多100％的量被包含，
A1.2–将来自步骤A1.1的所述悬浮液(1)应用于循环筛网(3)，以及
A1.3–通过循环筛网(3)使所述悬浮液(1)脱水以形成纤维幅材(4)，
其中所述方法优选包含另外的子步骤A1.4：
A1.4–通过干燥或润湿来调节所述纤维幅材(4)的水分含量。
37.如权利要求36所述的方法，其中步骤A1.1中的所述水性悬浮液(1)具有至少0.005％且至多3.0％、优选至少0.005％且至多1.0％、特别优选至少0.01％且至多0.2％、以及更特别优选至少0.01％且至多0.05％的固体含量。
38.如权利要求36或37所述的方法，其中步骤A1.2和A1.3的所述循环筛网(3)在所述纤维幅材(4)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、优选至少5°且至多30°的角度、以及特别优选至少15°且至多25°的角度。
39.如权利要求36至38中任一项所述的方法，其中在步骤A1.3中，通过在所述循环筛网(3)的两侧之间产生压力差来支持脱水，其中所述压力差优选由真空箱或适当形状的叶片产生。
40.如权利要求36至39中任一项所述的方法，其中步骤A1.4中的干燥通过加热干燥筒或通过热空气进行，并且润湿通过喷雾棒进行。
41.如权利要求27至35中任一项所述的方法，其中在根据本发明的所述方法的变体A2中，通过气流成网方法提供步骤A中的所述纤维幅材(4)，所述气流成网方法包括以下子步骤A2.1和A2.2：
A2.1–通过气流成网方法制造纤维幅材，其中所述纤维幅材(4)包含选自以下的纤维：纸浆纤维、来自再生纤维素的纤维以及它们的混合物，其中按以下方式选择这些纤维的量：使得这些纤维一起以步骤D的在干燥状态下所述水力缠结的非织造织物(20,30,40)的质量的至少50％且至多100％的量被包含，以及
A2.2–润湿所述纤维幅材。
42.如权利要求27至41中任一项所述的方法，其中步骤D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，其中步骤D中的干燥优选通过空气穿透干燥进行。
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