CN117425414A - 用于气溶胶递送产品的包装物和由其制成的气溶胶递送产品 - Google Patents

Abstract

公开了一种非常适合用于气溶胶递送产品(如加热但不燃烧棒)的包装物。该包装物包括由纤维素纤维与填料颗粒组合制成的基础幅材。基础幅材可以在至少一侧上涂覆有渗透率降低组合物和/或用阻燃盐处理。基础幅材被构建为具有基重、比体积和渗透率，以生产具有低燃烧特性的气溶胶递送棒。

Description

用于气溶胶递送产品的包装物和由其制成的气溶胶递送产品

相关申请

本申请基于申请日为2021年2月22日的美国临时专利申请序列号63/152,140并要求其优先权，该申请通过引用并入本文。

背景

诸如香烟的吸烟制品通常是通过将一柱烟草包裹在包装纸中而制成的。在一端，吸烟制品通常包括过滤嘴，通过该过滤嘴对制品进行抽吸。使用粘在白色包装纸上的水松纸将过滤嘴连接至吸烟制品。用于制造吸烟制品的包装纸和水松纸通常由木材或其他纤维素纤维制成，并且可以含有一种或多种填料，如碳酸钙。

当吸烟制品被抽吸时，会产生通过滤嘴吸入的主流烟。主流烟可以包含许多不同的组分，这些组分为吸烟制品提供了特定的味道，这种味道不仅包括通过味觉识别到的感觉，还包括通过嗅觉识别到的感觉。除了生产主流烟外，传统的吸烟制品也会生产侧流烟。吸烟者呼出的烟和侧流烟通常被称为二手烟。

过去，本领域技术人员已经创造了加热烟草产品，该产品可以产生气溶胶，并且在不生产二手烟的情况下为用户提供与传统香烟类似的体验。这些类型的无烟产品通常被称为加热但不燃烧棒。加热但不燃烧棒被放置在气溶胶产生机中并受到低温加热，生产可吸入的气溶胶而不燃烧产品。例如，加热但不燃烧棒可包含烟草，其被加热以生产气溶胶而不燃烧烟草。类似于传统的吸烟制品，加热但不燃烧棒包含被包装物包围的气溶胶产生材料柱。气溶胶产生材料可以以不同的形式制成，如来自类似于香烟的不同片材、来自聚集的材料片材、来自挤出的材料柱体的切割线束，或来自单个片材的切割线束。加热但不燃烧棒可以放置在加热装置中，该加热装置将棒加热至例如约200℃至约350℃的温度。加热装置，例如可以使用电元件，可以燃烧燃料，或者可以创建产热的化学反应。

与传统的吸烟制品相反，加热但不燃烧棒应当是不可燃的。特别是，当暴露于明火或加热元件(如电打火机)时，加热但不燃烧棒应当不能够保持点燃端。例如，理想情况下，加热但不燃烧棒应当不像传统香烟一样能够被点燃和抽吸。另外，当放置在加热但不燃烧装置中时，加热但不燃烧棒优选不生产任何显著量的燃烧产物。此外，现在，政府的各种规定要求加热但不燃烧棒不能用作传统香烟。

为了解决上述问题，过去，已经通过将铝层压到纸基材上制造用于加热但不燃烧棒的包装物。另外，铝为产品增加了大量费用，而且是不可生物降解的。

鉴于上述情况，需要一种用于加热但不燃烧棒的改进的包装物。特别是，需要一种改进的包装物，其可以使加热但不燃烧棒不可燃。

发明内容

通常，本公开涉及一种用于构建气溶胶递送产品(如加热但不燃烧棒)的包装物。在一个方面中，包装物在包围烟草柱并放置在传统的吸烟机中并点燃时生产不可燃产品。本公开的包装物可以主要由可生物降解的材料制成，因此是环境友好的。另外，包装物可以被构建为不会不利地干扰包含在气溶胶递送产品内的气溶胶产生材料的气溶胶生产特性。

根据本公开，为了生产出能够生产不可燃产品的包装物，将包装物的各种不同参数控制在一定的公差范围内。发现通过调整和控制各种不同的参数，多种性能的组合可以为包装物提供所需的不可燃特性。例如，在一个实施方式中，包装物含有纤维素纤维与阻燃填料的组合。已经发现，幅材中存在的填料的量、幅材的基重、幅材的比体积和幅材的固有渗透率可以生产特别适合用于生产加热但不燃烧棒和其他气溶胶产品的包装物。任选地，幅材还可包含涂层和/或磷基阻燃剂。作为选择，生产具有特定的特性的包装物，并且包括涂层与磷基阻燃剂的组合。磷基阻燃剂可浸渍在纸中，也可以掺入涂层中。

在一个方面中，本公开涉及一种用于气溶胶递送产品(如加热但不燃烧棒)的包装物。包装物包括基础幅材，其含有与阻燃填料混合的纤维素纤维。基础幅材具有第一侧和相对的第二侧。阻燃填料可以以约15重量％至约55重量％，如约18重量％至约52重量％的量存在于基础幅材(未涂覆幅材)中。在一个方面中，阻燃填料以小于50重量％的量存在于基础幅材中。基础幅材具有小于约2.0cc/g，如小于约1.7cc/g、如小于约1.5cc/g、如小于约1.2cc/g、如小于约1.1cc/g、如小于约1cc/g，且通常大于约0.6cc/g，如大于约0.7cc/g的比体积。在一个方面中，体积为约0.85cc/g至约1.05cc/g。基础幅材(未涂覆)具有约30gsm至约85gsm，如约40gsm至约80gsm，如约45gsm至约75gsm的基重。

基础幅材可具有小于约100mL/分钟，如小于约85mL/分钟、如小于约70mL/分钟、如小于约55mL/分钟、如小于约40mL/分钟、如小于约30mL/分钟、如小于约20mL/分钟、如小于约15mL/分钟的固有渗透率。渗透率可以大于约5mL/分钟，如大于约10mL/分钟，如大于约25mL/分钟。

基础幅材可具有小于约10CORESTA单位(CU)，如小于约8CU、如小于约5CU的固有孔隙率。如本文所用，“固有”孔隙率或渗透率是指基础幅材在施加任何涂层或表面处理(如穿孔)之前的孔隙率或渗透率。

包装物可任选地进一步包括设置在基础幅材的第一侧上的涂层。涂层包含渗透率降低组合物。渗透率降低组合物例如可包含微晶纤维素凝胶、藻酸盐、淀粉、纤维素衍生物或其混合物。

在另一个方面中，包装物可任选地包含浸渍到未涂覆或涂覆的包装物中的磷基阻燃剂。磷基阻燃剂例如可包括磷酸一钠、磷酸二钠、磷酸一铵等。在又一个实施方式中，磷基阻燃剂可掺入到施加至包装物的涂层中。例如，磷基阻燃剂可以与渗透率降低组合物组合。

存在于基础幅材中的阻燃填料可包括粘土颗粒、硅酸盐颗粒、金属氢氧化物颗粒等。例如，阻燃填料可包括高岭土颗粒、氢氧化铝颗粒、硅酸钙颗粒或其混合物。阻燃填料颗粒可具有约0.1微米至约30微米，如约2微米至约15微米的平均粒径。如本文所用，填料的粒径可以通过光散射或激光衍射来确定。这种粒度分析仪可通过Horiba Scientific商购获得，如LA-960粒度分析仪。

渗透率降低组合物的涂层可以是连续涂层或不连续涂层。如本文所用，连续涂层是在基材的处理区域上不间断的涂层。另一方面，不连续涂层是在处理区域上间断的涂层，在处理区域内形成未处理区域。包括由涂层组合物形成的多个间隔开的环形带的包装物例如是本文所用的不连续涂层。

当涂层是连续涂层时，涂层通常可覆盖基础幅材的第一侧的表面积的大于约20％，如大于约40％、如大于约65％、如大于约80％、如大于约85％、如大于约90％、如大于约95％。在设置该涂层的情况下，涂层可具有约0.5gsm至约10gsm的基重。

经涂覆的基础幅材可具有小于约25mL/分钟，如小于约18mL/分钟、如小于约15mL/分钟、如小于约12mL/分钟、如小于约10mL/分钟、如小于约8mL/分钟、如小于约6mL/分钟、如小于约4mL/分钟的渗透率。渗透率可大于0mL/分钟，如大于约0.1mL/分钟、如大于约1mL/分钟。

经涂覆的基础幅材可具有通常小于约3CU，如小于约2CU的孔隙率。

当存在时，磷基阻燃剂可以浸渍到包装物的基本整个表面区域中或包装物的选定区域中。例如，磷基阻燃剂可以浸渍到包装物的带或部分中(例如以图案施加)。

当磷基阻燃剂浸渍到包装物中时，磷基阻燃剂通常可以浸渍基础幅材的表面积的大于约20％，如大于约40％、如大于约65％、如大于约80％、如大于约85％、如大于约90％、如大于约95％。浸渍到包装物中的磷基阻燃剂可以以约0.5gsm至约10gsm的基重加入。

在又一个实施方式中，磷基阻燃剂可以掺入到渗透率降低组合物中，并作为涂层施加至包装物。渗透率降低组合物可包含与磷基阻燃剂共混的燃点降低物质，例如天然或合成聚合物。一旦施加至包装物，干燥的涂层可含有通常大于约0.5重量％的量、如大于约1重量％的量、如大于约1重量％的量、如大于约2重量的量、如大于约5重量％的量、如大于约10重量％的量、如大于约20重量％的量、如大于约30重量％的量，且通常小于约50重量的量、如小于约40重量％的量、如小于约30重量％的量的磷基阻燃剂。另一方面，燃点降低物质可以以约10重量％至约99重量％的量存在于干燥的涂层中，包括其间1重量％的所有增量。

当本公开的包装物包含磷基阻燃剂时，包装物可包含填料，如碳酸钙或氧化镁，并且可不包含阻燃填料。

未涂覆的基础幅材可具有小于约0.8cm/s、如小于约0.7cm/s、如小于约0.6cm/s的扩散率。另一方面，经涂覆的幅材可具有小于约0.2cm/s、如小于约0.15cm/s、如小于约0.1cm/s的扩散率。

根据本公开的包装物可以是单层包装物或者可包括多个层。例如，包装物可包括两层。当包括多个层时，本公开的基础幅材包括其中一个层。在一个方面中，例如，基础幅材可以是两层包装物的内层，也可以是两层包装物的外层。

本公开还涉及气溶胶递送产品，如加热但不燃烧棒。加热但不燃烧棒包括气溶胶产生材料柱。如上所述的包装物包围气溶胶产生材料柱。气溶胶产生材料可以由任何合适的植物物质制成。例如，在一个实施方式中，气溶胶产生材料是烟草，如烟丝、浇铸烟叶或通过造纸工艺生产的再造烟叶。气溶胶产生材料可以是任何合适的形式，例如对齐或不对齐的切割线束、卷曲片、颗粒、珠粒、碎屑或圆柱形。气溶胶产生材料可以与保湿剂组合，用于在加热时产生气溶胶。本公开的包装物可以掺入到加热但不燃烧棒中，使得当根据燃烧测试进行测试时，加热但不燃烧棒是不可燃的。加热但不燃烧棒可以通过上述测试，同时具有约5mm至约6mm或约6.5mm至约9.5mm的直径。

以下更详细地讨论本公开的其他特征和方面。

附图说明

在说明书的剩余部分(包括参考附图)中更具体地阐述了本公开的完整且可实施的公开内容，图中：

图1是已装载有根据本公开的加热但不燃烧棒的加热但不燃烧装置的一个实施方式的平面图；

图2是已装载有包含气溶胶产生材料的加热但不燃烧棒的加热但不燃烧装置的替代实施方式的平面图，其中冷却和过滤功能是加热装置的一部分；和

图3是通过没有电气系统的煤尖(coal tip)加热的加热但不燃烧棒的又一个实施方式。

在本说明书和附图中重复使用附图标记意在表示本发明的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

本领域普通技术人员应当理解，本讨论仅仅是对示例性实施方式的描述，而不旨在限制本公开的更广泛方面。

通常，本公开涉及一种纸产品，该纸产品可以掺入到所有不同类型的气溶胶递送产品中。这类产品可包括加热但不燃烧棒、吸烟制品、香烟、手工卷制产品等。在一种应用中，包装物可产生具有低燃烧特性的产品。例如，这种纸产品非常适合用作生产不可燃的加热但不燃烧棒的包装物。

由纤维素纤维生产包装物转化为产生具有低燃烧性能的气溶胶递送产品的能力是有问题的。过去，为了生产具有降低的燃烧特性的包装物，将纸包装物与金属膜(如铝膜)组合。然而，本公开涉及一种不包括金属箔层，但是仍然能够产生具有低燃烧特性的气溶胶递送产品的包装物。组合调节和控制包装物的各种不同参数，以生产具有期望特性的包装物。根据本公开，例如，包装物由含有特定水平的阻燃填料的纤维素基础幅材构成。另外，形成基础幅材以具有相对高的基重并具有低体积特性。另外，基础幅材包括相对低的固有渗透率，并且任选地涂覆有渗透率降低组合物。

特别有利的是，可以如上所述构建具有低燃烧特性而不会干扰在加热但不燃烧棒中产生气溶胶的包装物。事实上，与过去制造的低可燃性包装物相比，本公开的包装物可以提供各种优点和益处。例如，与许多过去的构造相比，该包装物可以改进加热但不燃烧棒的至少一种性能。

另外，本公开的纸可以主要由可生物降解的材料制成，使得包装物对环境友好同时为加热但不燃烧应用提供所需的不可燃性能。

参考图1，示出了可以根据本公开使用的气溶胶产生装置的一个实施方式。气溶胶产生装置10包括用于接收加热但不燃烧棒14的通道或开口12。气溶胶产生装置10包括加热装置16，其加热但不燃烧包含在加热但不燃烧棒14内的气溶胶产生材料。加热装置可以包括能够使加热但不燃烧棒14暴露于足以产生气溶胶的温度的任何合适的加热装置。在一个方面中，加热装置16是煤尖(coal tip)。例如，加热装置16在一个实施方式中可包括电加热元件，其由电池提供动力并且可以在气溶胶产生材料的周围或内部并且可以由单个或多个加热元件制成。作为选择，加热装置可通过燃烧燃料(如丁烷)来生产热量。在又一个实施方式中，加热装置16可包括在化学反应中一起反应以生产热量的物质。

如图1所示，加热但不燃烧棒14可具有类似于传统香烟的外观。如果需要，加热但不燃烧棒14可包括吸嘴或过滤嘴20。过滤嘴20可以由醋酸纤维素丝束制成。除了过滤嘴20之外，加热但不燃烧棒14还可以包括冷却段24。冷却段24被设计为降低由加热但不燃烧棒14产生的气溶胶的温度。气溶胶冷却段24可以由各种材料制成，如醋酸纤维素管、卷曲的聚乳酸(PLA)膜或穿孔纸管。

加热但不燃烧棒14还包括气溶胶产生材料柱22。例如，气溶胶产生材料可以是保湿剂与任何合适的植物材料如烟草材料的组合。烟草材料可以是单一品种的烟草或可以是混合在一起的多种烟草类型。气溶胶产生材料可以由天然烟叶、铸叶烟草、膨胀烟草、均质烟草、浆状烟草、造纸再造烟草及其组合制成。烟草材料也可以与各种其他非烟草材料(如填料颗粒)组合。

除了烟草材料之外，气溶胶产生材料还可以包括各种其他材料，如各种其他植物材料。在又一个实施方式中，气溶胶产生材料可以包括其他非烟草植物材料，如各种草本植物和花(例如，植物混合物)。

气溶胶产生材料可以是任何合适的形式，如对齐或不对齐的切割线束、卷曲片、颗粒、珠粒、碎屑或圆柱形。

根据本公开，加热但不燃烧棒14还可包括至少覆盖气溶胶产生材料22的包装物26。包装物26根据本公开制造并且具有低燃烧特性。包装物26可以是单层纸或可以包括两层或更多层纸。任选地，加热但不燃烧棒14可包括水松纸，其覆盖过滤器20并且任选地覆盖气溶胶冷却段24。

参考图2，图示了气溶胶产生装置110的另一个实施方式。在该实施方式中，过滤器120和气溶胶冷却段124内置在气溶胶产生装置110中。气溶胶产生装置110包括开口112或吸嘴，用户可以通过该开口112或吸嘴接收气溶胶。气溶胶产生装置110包括加热装置116，其加热但不燃烧装装入到装置中的加热但不燃烧棒114。在该实施方式中，加热但不燃烧棒114不包括气溶胶冷却段或过滤嘴。相反，加热但不燃烧棒114包括由根据本公开的包装物126包围的气溶胶产生材料柱122。

参考图3，图示了加热但不燃烧装置210的又一实施方式。在该实施方式中，加热但不燃烧棒14与图1中所示的实施方式基本相同。因此，类似的附图标记已用于指示相似的元件。加热但不燃烧棒14包括过滤嘴20、气溶胶冷却段24和气溶胶产生材料22。根据本公开制造的包装物26包围着气溶胶产生材料22。在该实施方式中，加热但不燃烧装置210包括加热元件，如煤系统，用于向加热但不燃烧棒14提供热量。

气溶胶产生材料可包含用于许多应用的保湿剂。可以使用的保湿剂包括多元醇、非多元醇或它们的混合物。多元醇保湿剂包括山梨糖醇、甘油、丙二醇、三甘醇或它们的混合物。非多元醇保湿剂包括乳酸、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯、柠檬酸三乙酯、肉豆蔻酸异丙酯或它们的混合物。一种或多种保湿剂可以以约3重量％至约50重量％的量存在于气溶胶产生材料中，包括其间1重量％的所有增量。例如，当生产加热但不燃烧棒时，气溶胶产生材料可含有大于约5重量％的量、如大于约8重量％的量、如大于约10重量％的量、如大于约12重量％的量、如大于约15重量％的量、如大于约17重量％的量，且通常小于约50重量％的量，如小于约30重量％的量、如小于约25重量％的量、如小于约20重量％的量的保湿剂。

根据本公开，通过包装物包围气溶胶产生材料。一旦气溶胶产生材料被包装，气溶胶生产棒通常可具有约4mm至约95mm，如约8mm至约30mm的周长。棒的长度通常可为约1cm至约25cm，如约12cm至约20cm。加热但不燃烧棒的直径可为约4mm至约30mm，如约5mm至约9mm。在一个方面中，例如，直径可为约5mm至约6mm。在替代的实施方式中，直径可为约6.5mm至约7.5mm。

如图所示的本公开的包装物由不同参数和性能的组合形成。包装物由含有填料的纤维素基础幅材形成，该填料可以是阻燃填料，并且具有选定的基重、比体积、渗透率和填料水平。另外，包装物可任选地包括渗透率降低组合物的涂层，以生产具有降低的渗透率的包装物。包装物还可任选地包含磷基阻燃剂。磷基阻燃剂可以包含在包装物内，或者可以包含在渗透率降低组合物的涂层中。由于基础幅材的形成方式，据信涂层和基础幅材在生产具有所需低燃烧特性的包装物方面具有协同关系。

用于形成基础幅材的纤维素纤维可以由软木纤维、硬木纤维、韧皮纤维、它们的混合物等形成。可以使用的韧皮纤维例如包括亚麻纤维、大麻纤维或其组合。通常，任何合适的纤维素纤维都可以用来形成基础幅材。纤维素纤维的精制程度可以根据具体应用而变化。在一个方面中，纤维经过高度精制，从而生产具有低渗透特性的幅材。

在一个实施方式中，为了形成基础幅材，将纤维素纤维与阻燃填料组合并形成水性悬浮物。然后将水性悬浮物通过网前箱(headbox)进料并沉积在移动的成形织物上以形成幅材胚，然后将幅材胚进行干燥。

掺入到根据本公开的基础幅材中的阻燃填料可以是由具有低燃烧特性的颗粒构成的任何合适的填料。例如，阻燃填料可以通过吸收热量、反射热量、释放水分等降低燃烧特性。可根据本公开使用的填料颗粒的实例包括粘土颗粒、金属氢氧化物颗粒、金属氧化物颗粒、碳酸盐颗粒、它们的混合物等。在一个方面中，例如，填料颗粒可包括粘土颗粒。特别适合用于本公开的粘土颗粒包括高岭土颗粒。作为选择，填料颗粒可包括硅酸盐颗粒(例如不被认为是粘土颗粒的硅酸盐颗粒)。例如，硅酸盐颗粒可包括硅酸钙颗粒。金属氢氧化物颗粒也非常适合用于本公开。例如，在一个方面中，填料颗粒包括氢氧化铝颗粒。在其他实施方式中，可以将高岭土颗粒与氢氧化铝颗粒和/或硅酸盐颗粒组合。在一个方面中，填料颗粒可进一步包括碳酸钙颗粒、氧化镁颗粒、氯化钙颗粒等。其他阻燃填料颗粒包括氧化铝三水合物颗粒、氢氧化镁颗粒、水碳镁石颗粒、碱性碳酸镁颗粒、水菱镁矿颗粒、片钠铝石颗粒、勃姆石颗粒、磷酸镁八水合物颗粒、硫酸钙二水合物颗粒及它们的混合物。填料颗粒通常可具有大于约0.1微米、如大于约2微米、如大于约3微米，且通常小于约30微米、如小于约20微米、如小于约10微米的平均粒径。

掺入基础幅材(基于未涂覆的幅材)中的填料颗粒的量通常大于约15重量％、如大于约18重量％。填料颗粒通常以小于约55重量％的量、如小于约52重量％的量、如小于约的量50重量％的量存在。在一个方面中，填料颗粒可以以约15重量％至约25重量％的量(包括其间1重量％的所有增量)存在于基础幅材中。作为选择，填料颗粒可以以约25重量％至约50重量％的量(包括其间1重量％的所有增量)存在于基础幅材中。掺入到基础幅材中的填料颗粒的类型和量可取决于基础幅材的其他各种性能和物理特性、施加至基础幅材的涂层的类型、加热但不燃烧棒的直径以及掺入加热但不燃烧棒中的填料的类型。

基础幅材的基重可以为约30gsm至约100gsm，包括其间1gsm的所有增量。例如，基重可以为约30gsm至约85gsm，如约40gsm至约80gsm、如约45gsm至约75gsm。在一个方面中，基重可以为约33gsm至约45gsm。作为选择，基重可以为约45gsm至约60gsm。在又一个实施方式中，基重可以为约60gsm至约85gsm，如约65gsm至约75gsm。基重可根据测试方法ISO 536:2012确定。在进行测量之前，幅材应在23℃和50％的相对湿度进行调节。

除了具有在上述范围内的基重之外，本公开的基础幅材还具有相对低的比体积。例如，比体积可以为小于约2.0cc/g，如小于约1.7cc/g、如小于约1.5cc/g、如小于约1.2cc/g、如小于约1.1cc/g、如小于约1cc/g、如小于约0.95cc/g。比体积通常为大于约0.6cc/g，如大于约0.7cc/g、如大于约0.75cc/g。体积由厚度和基重确定。厚度根据测试方法ISO 534:2011确定。在进行测量之前，幅材应在23℃和50％的相对湿度进行调节。

可以使用各种不同的方法和技术来生产具有如上所述的基重和比体积的基础幅材。在一个方面中，基础幅材可以在湿法成网工艺中形成。为了减少幅材的比体积，在形成过程中，在排出幅材的过程中可以使幅材经受显著的吸力，以压缩幅材。另外，在幅材的干燥过程中，可以将幅材推向干燥滚筒以降低幅材的比体积。除了被形成为具有低比体积性能之外，本公开的基础幅材还可以被压延以降低比体积。例如，压延可以在约500psi至约2000psi，如约800psi至约1200psi的压力发生。

基础幅材可具有小于约100mL/分钟，如小于约85mL/分钟、如小于约70mL/分钟、如小于约55mL/分钟、如小于约40mL/分钟、如小于约30mL/分钟、如小于约20mL/分钟、如小于约15mL/分钟的固有渗透率。如本文所用，基础幅材的“固有”渗透率是指基础幅材在未涂覆状态下(例如在施加渗透率降低组合物之前)的渗透率。渗透率可以大于约5mL/分钟，如大于约10mL/分钟、如大于约25mL/分钟。渗透率可根据测试方法ISO 5636-3-2013确定并且也被称为Bendtsen渗透率。渗透率可以使用由Lorentzen&Wettre Products制造的L&W空气渗透率测试仪进行测量。

基础幅材的固有孔隙率通常小于约15CU。如本文所用，基础幅材的“固有”孔隙率是指基础幅材在未涂覆状态下的孔隙率。可以使用各种不同的技术控制基础幅材的孔隙率和渗透率。例如，可以通过增加精制的纤维素纤维的量和/或减小一种或多种填料的粒径来降低基础幅材的孔隙率和渗透率。在一个方面中，基础幅材的孔隙率相对较低，这可以进一步改进包装物的不燃烧特性。例如，孔隙率可以小于约9CU，如小于约8CU、如小于约7CU、如小于约6CU、如小于约5CU、如小于约4CU。孔隙率通常为约0CU或更大，如大于约2CU。

本公开的基础幅材也可以被处理或含有各种不同的添加剂，以改进性能或特性。作为选择，可以在没有任何其他添加剂或组分的情况下构建包装物。例如，包装物可以不含燃烧控制剂，如羧酸的碱金属盐、羧酸的碱土金属盐或其混合物。

根据本公开，如上所述的基础幅材可以进一步任选地用渗透率降低组合物处理。例如，涂层可以设置在包含渗透率降低组合物的基础幅材的一侧或两侧上。

通常，任何合适的渗透率降低组合物都可以施加至基础幅材。在一个实施方式中，例如，渗透率降低组合物包含天然或合成聚合物。例如，可根据本公开使用的燃点降低物质包括藻酸盐、瓜尔胶、果胶、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、纤维素衍生物(如乙基纤维素、甲基纤维素和羧甲基纤维素)、淀粉、淀粉衍生物及其混合物。燃点降低物质还可包括其他基于纤维素的材料，如纤维素颗粒、纤维素纤维或包括胶体微晶纤维素(凝胶)的微晶纤维素。

在一个特定的实施方式中，燃点降低物质可包括单独的藻酸盐或藻酸盐与淀粉的组合。通常，藻酸盐是酸性多糖或树胶的衍生物，在褐藻纲棕色海藻中以不溶性混合钙、钠、钾和镁盐的形式出现。一般来说，这些衍生物是由不同比例的D-甘露糖醛酸和L-古洛糖醛酸组成的高分子量多糖的钙盐、钠盐、钾盐和/或镁盐。藻酸的示例性盐或衍生物包括藻酸铵、藻酸钾、藻酸钠、丙二醇藻酸盐和/或其混合物。

在一个实施方式中，可以使用相对低分子量的藻酸盐。例如，当藻酸盐在25℃包含在3重量％的水溶液中时，其可具有小于约500cP粘度。更具体地，藻酸盐在上述条件下可具有小于250cP、特别是小于100cP的粘度，并且在一个实施方式中具有约20cP至60cP的粘度。如本文所用，粘度由具有根据粘度而定的合适心轴的brookfield lvf粘度计测定。在上述较低的粘度水平下，藻酸盐组合物可以以较高的固含量形成，但溶液粘度仍然足够低，以允许使用常规技术将该组合物施加至基础幅材。例如，根据本公开制备的藻酸盐溶液的固含量可以大于约6重量％，特别是大于约10重量％，更特别是为约10重量％至约20重量％。

在上述固含量水平下，藻酸盐组合物可具有大于约250cp、特别是大于约500cp、更特别是大于约800cp的溶液粘度，并在一个实施方式中，在25℃时粘度为大于约1,000cp。通常，可以根据将组合物施加到基础幅材上的方式来调节藻酸盐组合物的溶液粘度。例如，可以根据组合物是否被喷涂到纸上或印刷到纸上来调节组合物的溶液粘度。

在其他实施方式中，还应当理解，根据应用，可以使用相对高分子量的藻酸盐。例如，藻酸盐在25℃包含在3重量％水溶液中时可具有大于约500cp的粘度。

在替代的实施方式中，燃点降低物质可包括淀粉，其也包括淀粉衍生物。淀粉也可以称为淀粉，是一种聚合碳水化合物。

在又一个实施方式中，燃点降低物质可以是纤维素衍生物，如羧甲基纤维素。

可以使用的其他纤维素材料包括纤维素浆料或纤维素凝胶，如微晶纤维素。施加到基础幅材上的纤维素材料可包括纤维状纤维素、一种或多种填料和/或纤维素颗粒。如本文所用，纤维素纤维和纤维素颗粒与衍生纤维素如羧甲基纤维素不同。例如，纤维素纤维和纤维素颗粒不完全溶于水。

在一个实施方式中，纤维素材料(如微晶纤维素)可以与上面指出的其他燃点降低物质(如藻酸盐、淀粉、羧甲基纤维素或其混合物)之一组合。

除了藻酸盐、淀粉、瓜尔胶、果胶、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、纤维素衍生物、微晶纤维素、纤维素纤维或颗粒、淀粉衍生物或其混合物之外，施加至基础幅材的渗透率降低组合物可包含各种其它成分。例如，在一个实施方式中，填料可以包含在如上所述的组合物中。例如，填料可以是碳酸钙、氯化钙、乳酸钙、硅酸钙、葡萄糖酸钙等。除了钙化合物之外，可以使用的其他各种颗粒包括镁化合物，如氧化镁、粘土颗粒等。

在一个实施方式中，渗透率降低组合物还可以包含磷基阻燃剂。通常，任何合适的磷基阻燃剂都可以掺入到由渗透率降低组合物形成的涂层中，如有机磷化合物。当掺入到涂层中时，磷基阻燃剂可以是可溶于水的或不溶于水的。在一个方面中，磷基阻燃剂可以是磷酸盐，如碱金属盐、碱土金属盐、铵盐、其他金属盐及其混合物。磷基阻燃剂可以是单磷酸盐、二磷酸盐或多磷酸盐。在又一个方面中，磷基阻燃剂可以是磷酸氢盐。例如，磷基阻燃剂可包括磷酸钠、磷酸钾或磷酸铵。在一个方面中，磷基阻燃剂可以是一元羧酸、二元羧酸和/或三元羧酸和至少一种多磷酸、焦磷酸和/或磷酸的磷盐。在又一个方面中，磷基阻燃剂可以是形成磷酸盐的氢氧化物。在又一个实施方式中，磷基阻燃剂可以是用磷酸化亚麻籽油或磷酸化玉米油改性的纤维素。

磷基阻燃剂的具体实例包括磷酸一钠、磷酸二钠、磷酸一铵、磷酸一钾、磷酸二钾及其混合物。其他实例包括多磷酸钠、多磷酸钾和/或多磷酸铵。

一种或多种磷基阻燃剂可以掺入到渗透率降低组合物中，使得由该组合物制成的干燥涂层含有大于约0.5重量％的量、如大于约1重量％的量、如大于约2重量％的量、如大于约3重量％的量、如大于约5重量％的量、如大于约10重量％的量、如大于约15重量％的量、如大于约20重量％的量、如大于约25重量％的量、如大于约30重量％的量、如大于约35重量％的量、如大于约40重量％的量、如大于约45重量％的量的一种或多种磷基化合物。一种或多种磷基阻燃剂可以以通常小于约55％的量、如小于约50重量％的量、如小于约40重量％的量、如小于约30重量％的量、如小于约20重量％的量、如小于约10重量％的量、如小于约8重量％的量、如小于约5重量％的量、如小于约3重量％的量存在于干燥的涂层中。

一旦被干燥，由渗透率降低组合物形成的涂层可含有通常约3重量％至100重量％(包括其间1重量％的所有增量)的一种或多种燃点降低物质。例如，一种或多种燃点降低物质可以以大于约10重量％的量、如大于约20重量％的量、如大于约30重量％的量、如大于约40重量％的量、如大于约50重量％的量、如大于约60重量％的量、如大于约70重量％的量，且通常小于约90重量％的量、如小于约80重量％的量、如小于约70重量％的量、如小于约60重量％的量、如小于约50重量％的量存在于干燥的涂层中。

在一个实施方式中，渗透率降低组合物可以是水基的。特别是，渗透率降低组合物可包括水分散体、水凝胶或水溶液。作为选择，在施加到纸质包装物之前的渗透率降低组合物可包括非水凝胶、溶液或分散体。在该实施方式中，例如，可以存在醇用于将组合物施加到包装物上。

可使用任何合适的技术将渗透率降低组合物施加到基础幅材上以形成涂层。例如，可将渗透率降低组合物喷涂、刷涂、用移动孔口施加或印刷到基础幅材上。在一个方面中，使用凹版印刷将渗透率降低组合物施加至基础幅材。可以通过以单次步骤将渗透率降低组合物施加到基础幅材上或使用多次步骤操作将渗透率降低组合物施加到基础幅材上来形成涂层。

基础幅材的一侧被涂覆的量可以根据特定应用而变化。在一个实施方式中，渗透率降低组合物在基础幅材的表面上形成连续涂层。例如，涂层可覆盖幅材的一侧的表面积的大于约20％、如表面积的大于约40％、如表面积的大于约50％、如表面积的大于约65％、如表面积的大于约80％、如表面积的大于约85％、如表面积的大于约90％、如表面积的大于约95％、如表面积的大于约98％。在一个具体的实施方式中，渗透率降低组合物可以覆盖基础幅材的一侧的表面积的100％。

作为选择，可以将涂层以离散区域施加至基础幅材的一侧。以这种方式，基础幅材包括具有渗透率降低组合物的处理区域和未处理区域。例如，渗透率降低组合物可以以任何特定图案施加到基础幅材的表面。例如，在一个实施方式中，可以以具有约3mm至约20mm宽度的环形带的形式将渗透率降低组合物施加至基础幅材。当以不连续方式施加时，渗透率降低组合物可以覆盖基础幅材的一侧的表面积的大于约20％，如大于约30％、如大于约40％、如大于约50％、如大于约60％、如大于约70％。当以不连续方式施加时，渗透率降低组合物可以覆盖基础幅材的一侧的表面积的小于约90％，如小于约80％。

通常，可以以大于约0.5gsm(干燥涂层重量)的量将渗透率降低组合物施加至基础幅材。上述量是针对基础幅材被涂覆的区域。例如，涂层可以具有大于约1gsm、如大于约4gsm、如大于约6gsm、如大于约8gsm，且通常小于约10gsm，如小于约7gsm、如小于约5gsm的基重。在一个实施方式中，涂层具有约1gsm至约5gsm的基重(当施加至基础幅材时)。

一旦被涂覆，基础幅材或包装物在涂覆区域内可具有相对低的渗透率和孔隙率。例如，在涂覆区域内，渗透率可以小于约25mL/分钟，如小于约20mL/分钟、如小于约15mL/分钟、如小于约10mL/分钟、如小于约5mL/分钟，且通常大于约0，如大于约0.1mL/分钟、如大于约1mL/分钟。

在涂覆区域内，基础幅材的孔隙率可以小于约3CU，如小于约2CU。

除了具有相对低的孔隙率之外，基础幅材或包装物的涂覆区域还具有相对低的扩散率。可在室温(23℃)测量扩散率。通常，基础幅材或包装物的涂覆区域在23℃的扩散率小于约0.2cm/s，如小于约0.15cm/s、如小于约0.1cm/s、如小于约0.08cm/s、如小于约0.07cm/s。涂覆区域的扩散率为零或通常大于约0.02cm/s并且在一个方面中大于约0.1cm/s。使用Sodim CO₂扩散率测试仪测量扩散率。未涂覆的纸可具有通常大于约0.3cm/s，如大于约0.4cm/s、如大于约0.5cm/s，且通常小于约0.8cm/s，如小于约0.7cm/s、如小于约0.6cm/s的扩散率。

根据本公开制造的纸非常适合用作用于气溶胶递送产品(如加热但不燃烧棒)的包装物。如上所述，该纸可以被构建成使得该气溶胶递送产品是不可燃的。当掺入到包装物中时，该包装物可包括由纸制成的单层或可以包括多个层，如两层。例如，在一个实施方式中，包装物可包括两层，并且本公开的纸可以是被外层包围的内层。作为选择，涂覆的纸可以是包围内层的外层。当用在两层结构中时，本公开的包装物可具有减小的基重。例如，基础幅材的基重可以为约20gsm至约100gsm，包括其间1重量％的所有增量。例如，基重可以为约20gsm至约80gsm。

与本公开的纸组合使用以形成两层包装物的纸包装物可以根据具体情况和所需结果而变化。例如，相对层可以由纤维素纤维制成并且可以包含填料，如由碳酸钙或氧化镁制成的白色填料。该纸还可以包含粘合剂，如羧甲基纤维素、瓜尔胶或其混合物。也可以将光学增白剂掺入纸中。

一旦将根据本公开的包装物被掺入到加热但不燃烧棒中，就可以测试加热但不燃烧棒的可燃性。

在又一个实施方式中，磷基阻燃剂可以通过与用于形成包装物的纤维素纤维组合而掺入到包装物的整个厚度中，而不是掺入到施加至包装物的涂层中。例如，在一个实施方式中，可以将一种或多种磷基阻燃剂浸渍到包装物中。当浸渍到包装物中时，磷基阻燃剂可以是可溶于水的，并且在制造包装物时作为水溶液施加至包装物。例如，磷基阻燃剂可以是磷酸钠、磷酸钾或磷酸铵，包括单磷酸盐、二磷酸盐和多磷酸盐。然而，应该理解的是，上述任何磷基阻燃剂都可以与纤维素纤维一起掺入到包装物中。

可以使用任何合适的方法或技术将磷基阻燃剂施加至包装物。例如，可以将磷基阻燃剂结合在水溶液中，并通过喷涂、浸入或印刷(例如使用柔性版印刷、凹版印刷等)施加。尤其是当使用印刷技术时，磷基阻燃剂可以根据图案施加在某些区域(包括处理区域和未处理区域)，或者可以均匀地施加在包装物的整个表面区域。

在一个实施方式中，磷基阻燃剂包含在水溶液中，并且在形成包装物时使用施胶压榨机施加至包装物。使用施胶压榨机将磷基阻燃剂掺入到包装物中能够提供各种效率，并且能够确保磷基阻燃剂浸渍到整个包装物中。

当掺入到包装物的内部时，施加至包装物的磷基阻燃剂的量可以根据具体应用和所需结果而变化。通常，磷基阻燃剂以大于约1mg/m²至约10gsm的量施加。例如，在一个实施方式中，将相对少的量掺入包装物中，其量为约1mg/m²至约20mg/m²。在替代性实施方式中，一种或多种阻燃剂以大于约0.5gsm、如大于约1gsm、如大于约1.5gsm，且通常小于约10gsm、如小于约8gsm、如小于约6gsm的量掺入包装物中。

根据本公开，可以使用上述技术来制造各种不同的包装物。例如，在一个实施方式中，包装物可包含阻燃填料与磷基阻燃剂的组合，但可以是未涂覆的。在替代性实施方式中，包装物可包括由渗透率降低组合物形成的涂层。涂层可以与阻燃填料、磷基阻燃剂结合使用，或者可以与阻燃填料和磷基阻燃剂组合。在该实施方式中，磷基阻燃剂可以浸渍到包装物中，可以与涂层一起施加，或者可以包含在涂层中并且也可以掺入到包装物中。

在又一个替代性实施方式中，本公开的包装物包括由渗透率降低组合物与至少一种磷基阻燃剂组合形成的涂层。磷基阻燃剂可包含在涂层中，可浸渍到纸中，或者可以既包含在涂料中又浸渍到纸中。在该实施方式中，包装物可以不包含阻燃填料，但可以包含其他填料，如碳酸钙或氧化镁。作为选择，包装物可包含阻燃填料。

在一个方面中，可根据ISO 3308:2012吸烟制度条件测试热但不燃烧棒。为了测试可燃性，可以将两组20根加热但不燃烧棒放入Borgwaldt RM20套件机器中并进行测试。吸烟机以35mL±0.3的抽吸容量进行抽吸，抽吸持续时间为2秒。抽吸频率为每60秒一次，不会阻塞通风口。将加热但不燃烧棒插入机器的棒架中，并在第一口抽吸时点燃。如果第二次抽吸时没有重新开始燃烧，则认为加热但不燃烧棒是不可燃的。

根据ISO 20778:2018吸烟制度条件进行第二项测试，其中抽吸容量为55mL±0.6，抽吸频率为每30秒一次(HCl测试)。另外，HCl测试是用双包装棒而不是单包装棒进行的。抽吸持续时间为2秒，不会阻塞通风口。根据本公开制造的加热但不燃烧棒在上述每个测试中都可被认为是不可燃的。

参考以下实施例可以更好地理解本公开。

实施例1

制作各种不同的烟草包装物并将其掺入到加热但不燃烧棒中。

在该实施例中，包含在加热但不燃烧棒中的气溶胶产生材料是市售的烟草材料。烟草材料是造纸再造烟草。切开小叶，然后用包装物包裹切好的填料。棒的直径为7mm并且不包含过滤嘴。

根据本公开制造包装物，其包含木浆纤维与各种不同填料类型的组合。在每个基础幅材的第一侧上设置涂层，其包含渗透率降低组合物。使用了各种不同的渗透率降低组合物。涂覆的包装物具有小于2CU的孔隙率，并且被压延以具有小于1.1cc/g的比体积。

制造了以下包装物：

将加热但不燃烧棒放置在吸烟机中，并目视观察棒的燃烧特性。上表中的样本根据目视观察结果进行排名。尽管所有的包装物都显示出低燃烧特性，但样品1至9显示出最好的结果。

实施例2

根据本公开制造了另外两个包装物，并测试了各种性能质。更具体地，构建了以下包装物，并测量以下性能。

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实施例3

在该实施例中，根据本公开制造了含有木浆纤维的额外包装物。更具体地，构建了以下样品以证明用磷基阻燃剂浸渍包装物以及将磷基阻燃剂与涂层材料结合(样品编号27和28)的一些益处和优点。构建了以下样品：

如以上关于样品编号22至24所示，随着磷基阻燃剂的量的增加，包装物的不可燃特性得到改进。如通过样品编号24和25所示，涂层的添加通常改进了不可燃特性。样品编号26表明，浸渍到包装物中的磷基阻燃剂与碳酸钙填料的组合可以表现出良好的不可燃特性。样品编号27和28表明，磷基阻燃剂与涂层材料组合也是有效的。

本领域普通技术人员可以在不背离本发明的精神和范围的情况下实施对本发明的这些和其他修改和变化，在所附权利要求中更具体地阐述了本发明的精神和范围。另外，应当理解，各种实施方式的方面可以全部或部分互换。此外，本领域的普通技术人员将理解，上述描述仅作为示例，并不旨在限制如在所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (24)

1.一种用于加热但不燃烧棒的包装物，其包括：

基础幅材，其包括纤维素纤维与阻燃填料的组合，所述基础幅材具有第一侧和相对的第二侧，所述阻燃填料以约15重量％至约55重量％的量存在于所述基础幅材中，所述基础幅材具有小于约1.7cc/g的比体积、约30gsm至约85gsm的基重和约55mL/分钟或更少的渗透率。

2.根据权利要求1所述的包装物，还包括设置在所述基础幅材的所述第一侧上的涂层，所述涂层包含渗透率降低组合物。

3.根据前述权利要求中任一项所述的包装物，其中所述阻燃填料包括硅酸盐颗粒或粘土颗粒。

4.根据权利要求1所述的包装物，其中所述阻燃填料包括高岭土颗粒。

5.根据权利要求1所述的包装物，其中所述阻燃填料包括氢氧化铝颗粒。

6.根据前述权利要求中任一项所述的包装物，其中所述阻燃填料包括具有约0.1微米至约30微米、如约2微米至约15微米的平均粒径的颗粒。

7.根据前述权利要求中任一项所述的包装物，其中所述基础幅材已被压延过。

8.根据前述权利要求中任一项所述的包装物，其中所述基础幅材具有小于约1.3cc/g、如小于1.1cc/g的比体积。

9.根据前述权利要求中任一项所述的包装物，其中所述基础幅材具有小于约30mL/分钟、如小于约20mL/分钟、如小于约15mL/分钟、如小于约10mL/分钟、如小于约5mL/分钟的渗透率。

10.根据前述权利要求中任一项所述的包装物，其中所述基础幅材具有约40gsm至约80gsm的基重。

11.根据前述权利要求中任一项所述的包装物，其中所述渗透率降低组合物的涂层是连续的，所述基础幅材的所述第一侧具有表面积，并且其中所述涂层覆盖所述基础幅材的所述第一侧的所述表面积的大于约20％。

12.根据权利要求2所述的包装物，其中经涂覆的基础幅材具有小于约20mL/分钟、如小于约15mL/分钟、如小于约10mL/分钟、如小于约5mL/分钟的渗透率。

13.根据权利要求2或12所述的包装物，其中在设置涂层的区域中，所述涂层具有约0.5gsm至约10gsm的基重。

14.根据权利要求2、12或13所述的包装物，其中所述渗透率降低组合物包含微晶纤维素、藻酸盐、淀粉、羧基甲基纤维素或其混合物。

15.根据权利要求1或权利要求6至14所述的包装物，其中所述基础幅材具有约45gsm至约75gsm的基重，并且其中所述阻燃填料包括高岭土颗粒、氢氧化铝颗粒或其混合物。

16.根据前述权利要求中任一项所述的包装物，其中所述包装物是单层包装物。

17.根据权利要求1至15中任一项所述的包装物，其中所述包装物包括多个层，所述基础幅材包括所述层中的一个。

18.根据前述权利要求中任一项所述的包装物，其中所述包装物还包含磷基阻燃剂。

19.根据权利要求18所述的包装物，其中所述磷基阻燃物浸渍到所述基础幅材中。

20.根据权利要求2所述的包装物，其中所述涂层还包含磷基阻燃剂。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的包装物，其中所述磷基阻燃剂包括磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵或其混合物。

22.一种用于加热但不燃烧棒的包装物，其包括：

基础幅材，其包括纤维素纤维与填料的组合，所述基础幅材具有第一侧和相对的第二侧，所述填料以约5重量％至约55重量％的量存在于所述基础幅材中，所述基础幅材具有小于约1.7cc/g的比体积、约30gsm至约85gsm的基重和约55mL/分钟或更少的渗透率，并且其中所述包装物还包括设置在所述基础幅材的所述第一侧上的涂层，所述涂层包含渗透率降低组合物与磷基阻燃剂的组合。

23.一种气溶胶递送产品，其包括：

气溶胶产生材料柱；和

如前述权利要求中任一项所述的包装物，所述包装物包围所述气溶胶产生材料柱。

24.如权利要求23所述的气溶胶递送产品，其中气溶胶产生材料包括烟草。