JP5447863B2 - 模様のあるラッパペーパの印刷プロセス - Google Patents

Description

本開示は、一般に、追加材料の模様を加えたシガレット用ラッパペーパを作成するためのプロセスに関する。より具体的には、本開示は、特別に配合した酸化澱粉材料を含むシガレット用ラッパペーパを作成するためのプロセスに関する。

シガレット用のラッパペーパを追加材料の模様で構成して、このラッパを使用して構成した喫煙物品の着火性向特性を低下させることができる。着火性向特性を低下させることにより、くすぶっている喫煙物品をうっかり基質上に置きっぱなしにしたときに、喫煙物品が基質を発火させる能力を低下させることができる。

本開示によれば、澱粉水溶液を含有する所定の追加材料の模様をラッパペーパのベースウェブに加えることができる。この所定の模様は、複数の横帯、複数の縦帯、二次元配列の処理領域、又はその他のあらゆる適当な模様を含むことができる。例えばグラビア印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、吹き付け、型打ち印刷などの印刷技術を使用して所定の模様を適用できることが好ましい。グラビア印刷を使用できることが最も好ましい。

ラッパペーパで作成した喫煙物品の着火性向特性を改善するために、酸化澱粉を含有する印刷溶液で模様を加えることが好ましい。室温粘度が約５０ｍＰａ−Ｓ（センチポアズ、ｃＰ）以下、乾燥時のサイズが約４ミクロン〜約４０ミクロンの範囲でありかつ約９０％の粒子の湿潤時のサイズが約１０ミクロン〜約１００ミクロンの範囲の粒子で調製された澱粉水溶液を使用して好ましい印刷特性を得ることができる。また、澱粉溶液のｐＨが約６〜約６．５の範囲でわずかに酸性であることがさらに望ましい。印刷溶液に使用される澱粉を水と混合して、澱粉濃度が約２０（重量）％〜約２４（重量）％の印刷溶液を形成できることが好ましい。印刷溶液の別の望ましい特性として、例えば約６．５×１０^-2Ｎｍ^-1（６５ダイン／センチメートル）又はそれ以上の比較的高い表面張力が挙げられる。

必要であれば、ベースウェブの２又はそれ以上の層に印刷溶液を加えることができる。これらの層を互いに垂直に位置合わせしたり、互いにオフセットしたり、及び互いに間隔を空けた部分を有するようにしたりすることができる。さらに、必要に応じて層の１又はそれ以上の中に炭酸カルシウムなどの従来の充填材料を含めることができる。

同様の要素に同様の参照番号を付与した添付図面と併せてこの明細書を読むと、当業者には本開示の多くの目的及び利点が明らかになるであろう。

グラビア印刷プロセスの概略図である。 横方向印刷領域を有するラッパペーパの概略図である。 縦方向印刷領域を有するラッパペーパの概略図である。 二次元模様を有するラッパペーパの概略図である。 多層印刷領域の断面図である。 本明細書で開示するラッパで構築されたタバコロッドを有する喫煙物品の斜視図である。

一般に、ラッパペーパのベースウェブに所定の追加材料の模様を加えて、改善された着火性向（「ＩＰ」）特性を実現するとともに改善された自己消火（「ＳＥ」）特性を実現することもできる。着火性向とは、ＡＳＴＭ Ｅ ２１８７−０４の「喫煙物品の着火強度を測定するための標準的試験方法」に記載される通りに行われる標準試験のことであり、該方法はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。着火性向は、基質上に置いたときに、喫煙物品がタバコロッドの静止燃焼を維持するのに十分な熱を発生する確率を測るものである。低いＩＰの値は、くすぶっている喫煙物品が下にある基質を燃焼させる可能性の低下に関連するため望ましい。

さらに、所定の追加材料の模様は、通常、透過率が約２０〜約８０コレスタ単位の範囲にあるベースウェブに加えられる。乾燥時には、追加材料は、透過率を局所的に０〜約１０コレスタ単位の範囲の値に低下させる効果のある膜をベースウェブ上に形成することが多い。用途によっては、澱粉を含有する水溶液として追加材料が加えられる。

思いがけず、喫煙物品内に模様のある原紙を形成した際に、ある特性の澱粉材料が、非常に低い着火性向値をもたらす所定の模様を生じることが判明した。さらに驚くべきことに、いくつかの周知の澱粉材料の標準仕様の範囲内において、材料特性のバッチごとのばらつきが、結果として得られる喫煙物品の着火性向に影響を及ぼす可能性があるという認識が得られた。一例として、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｒｃｈ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社がＦｌｏ−Ｍａｘ ８として市販している酸化タピオカ澱粉の仕様は、分子量が１０，０００を超える粒子の１％溶液において４．５〜６．５の範囲にあるｐＨを示す。驚くべきことに、ｐＨが約６〜約６．５の一群のＦｌｏ−Ｍａｘ ８でベースウェブに所定の模様を加えた場合、ｐＨが約６未満であるが依然としてメーカーの仕様範囲内にある他の群のＦｌｏ−Ｍａｘ ８と比較したときに着火性向が大幅に改善することが判明した。

ラッパペーパに膜を加えるのに使用するための澱粉パラメータの選択においては、様々なバランス又は釣り合いをとる必要がある。例えば、高分子量の澱粉が効果的な透過率の低下を生じる可能性がある一方、このような高分子量の澱粉は低い濃度で使用しなければならず、結果として非常に含水率の高い溶液となる。しかしながら、高い含水率の膜は、多孔質ラッパペーパ上で効果的に乾燥するのがさらに難しい。さらに、澱粉溶液の表面張力が小さな気泡の保持に影響を及ぼし、すなわち低い表面張力が、溶液内における小さな泡の保持を可能にするのに対し、高い表面張力は泡を塊にして溶液から析出させ、ラッパペーパに加えるためのより均一で安定した材料を提供するということが判明した。

十分に理解されているわけではないが、好ましい酸化澱粉のｐＨ範囲は、酸化度合いの低い、又は酸化があまり完全でない澱粉ポリマー鎖を引き起こし、より酸性の（すなわちｐＨが低い）澱粉よりも多くの、長いポリマー鎖を生み出すと考えられている。

さらに、長いポリマー鎖は粘度の高い溶液を生じる。澱粉溶液の高い粘度は、印刷プロセスにおいてラッパペーパに加えられたときに制御しやすいように変化する。

これらの理解に基づいて、模様のあるラッパペーパの着火性向の著しい改善は、特定の及び改善された特性を有する澱粉溶液によりもたらされることが判明した。酸化澱粉を含む水溶液のこれらの特性として、約６〜約６．５の範囲のｐＨと、少なくとも約６．５×１０^-2Ｎｍ^-1（６５ダイン／センチメートル）の表面張力と、約５０ｍＰａ−ｓ以下の室温粘度と、乾燥粒子の粒子サイズの分布が約４ミクロン〜約４０ミクロンの範囲にあり、湿潤時に約９０％の粒子の粒子サイズの分布が約１０ミクロン〜約１００ミクロンの範囲にあることとが挙げられる。さらに、粒子は、溶液の澱粉濃度が約２０％〜約２４％の範囲にあることができるような分子量を有することが好ましい。澱粉は酸化タピオカ澱粉を含むことが好ましい。

ベースウェブ又はラッパペーパへの適用に使用される澱粉水溶液は、通常、まず所望の重量の乾燥澱粉粉末を所望の重量の室温（すなわち約１５℃〜約２５℃）の水と混合して澱粉／水混合物を作り、予め選択した濃度の澱粉／水混合物を得ることにより調製される。例えば、予め２０％に選択した濃度の澱粉／水溶液を調製するためには、２０重量部の澱粉を８０重量部の水と混合する。次に、この澱粉／水溶液を約９０℃〜約９５℃の範囲の高温の準沸点まで、すなわち沸点未満に加熱する。澱粉／水溶液は、熱ソーキングのために約２０〜約３０分間高温に保たれる。その後、澱粉／水溶液を室温に冷却する。この冷却ステップは、自然発生的な伝熱プロセスなどによって受動的に行うことができ、或いは、冷却槽に浸漬することにより、又は従来型の機械式冷却システムを使用することにより冷却ステップを能動的（又は強制的）に行うことができる。混合ステップ、加熱ステップ、熱ソーキングステップ、及び冷却ステップ全体を通じて澱粉／水混合物が撹拌される。撹拌は、連続的又は実質的に連続的なものであってもよい。炭酸カルシウムなどの追加の成分を澱粉／水溶液に組み込む場合、熱ソーキングステップに続き、澱粉／水溶液が室温に戻った後にこれらの成分を加えるべきである。

一例として及び限定的な意味ではなく、グラビア印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、吹き付け、及び型打ち印刷から成る群を含む数多くの印刷技術のいずれかを使用して、上記で特定した特性を有するとともに上述の方法で調製した澱粉水溶液をベースウェブに加えることができる。その他の印刷プロセスも適している場合があり、これらは本明細書の教示の範囲内にあることが意図される。しかしながら、グラビア印刷を使用して澱粉溶液をベースウェブに加え、模様のあるラッパペーパを取得できることが好ましい。

例えば（図１を参照）、ラッパペーパ１０のベースウェブをボビン１２からグラビア印刷システム１４に供給し、ここで前述の仕様により調製された所定の澱粉溶液の模様をベースウェブ１０に加えることができる。新規に加えられた所定の模様を有するベースウェブ１０が収集ボビン１６に収集される。別の方法による従来ステップでは、模様のあるラッパペーパのボビン１６を使用して、シガレットなどの喫煙物品の作成に使用するためのタバコロッドを構成することができる。

グラビア印刷システム１４は、１、２、３、又はそれ以上のプリンタ工程１４ａ、１４ｂ、１４ｃを含むことができる。これらの工程は基本的に同じであるため、１つの詳細を説明してその他の工程の詳細が類似していることを理解すれば十分であろう。上述した澱粉溶液を貯蔵部２０に供給し、ここから模様のある表面を有するグラビアロール２２へポンプ輸送し、或いは別様に供給することができる。このロール２２は澱粉溶液の浴内で回転する。グラビアロール２２が回転すると、澱粉溶液がドクターブレード組立体２３によりロール面から拭い取られ、この結果グラビアロール２２と弾性的に面する後進ロール２４との間のロール間隙においてグラビアロール２２がベースウェブ１０と接触したときに、グラビアロール２２の表面上の模様により澱粉溶液がベースウェブに移る。

適当な乾燥後、ベースウェブ１０は、１又はそれ以上の他の印刷工程１４ｂ、１４ｃへ進み、ここで同じ又は異なる所定の模様の１又はそれ以上の澱粉材料の追加層をベースウェブ１０に加えることができる。必要であれば、他の印刷工程における澱粉材料は、例えば炭酸カルシウムなどの他の成分を含むことができる。さらに、必要であれば、第１の印刷工程１４ａにおいて炭酸カルシウムを有する澱粉溶液を加える一方で、第２の又は次の印刷工程１４ｂ、１４ｃにおいて炭酸カルシウムを含まない澱粉溶液を加えてもよい。

ベースウェブ１０（図２を参照）は、通常（矢印３２で示す）縦方向と同様に、（矢印３０で示す）横すなわち交差するウェブ方向を有する。所定の追加材料の模様は、複数の横方向に走るほぼ平行な領域又は帯３４を含むことができる。これらの帯は、ベースウェブ１０の長さに沿って均一に間隔を空けるか、或いはたばこロッドの長さおよび完成したシガレット製品に関する繰り返し間隔の模様で配列することができる。

或いは、ベースウェブ１０は、１又はそれ以上の縦方向に延びる領域又は縞模様３６（図３を参照）などの所定の追加材料の模様を含むことができる。必要であれば、所定の模様はまた、ベースウェブ１０に沿って及び／又は横方向に間隔を空けた二次元配列の追加材料の領域３８（図４を参照）を含むこともできる。

さらに、上述したように、追加材料を２又はそれ以上の層４０、４２（図５を参照）の形で加えることができる。必要であれば、これらの層を互いに完全に位置合わせし、同じ広がりを持つようにすることができる。或いは、上部層４２を、２つの部分４２ａ、４２ｂに分割又は切断し、これらの各々を第１のすなわち低部層４０上に重ね合わせて、２つの部分４２ａ、４２ｂ間に空間が存在するようにすることができる。この空間は、ベースウェブ１０上で縦方向又は横方向のいずれかに延びることができる。さらなる代替例では、上部層４２を下部層４０に重ね合わせるが、同じ広がりを持たないようにすることができる。

喫煙物品（図６を参照）はタバコロッド２０５及びフィルタ２０７を含み、これらはチップペーパ２０９で互いに取り付けられる。タバコロッド２０５は、本明細書における教示により構成されたラッパ２１０を含む。

本明細書において数値に関連して「約」という用語を使用する場合、関連する数値が記載した数値周辺で±１０％の許容範囲を含むことが意図される。さらに、本明細書においてパーセンテージへの言及を行う場合、これらのパーセンテージが重量に基づき、すなわち重量パーセンテージであることが意図される。

当業者が理解するような十分な特殊性を有する模様のあるラッパペーパを作成するための新規で改善された進歩的なプロセスについて本明細書で説明したことがすでに明らかであろう。さらに、本発明の特徴には、本発明の思想及び範囲から材料的に逸脱しない数多くの修正、変更、置換、及び同等物が存在することが当業者に明白であろう。従って、特許請求の範囲により定める本発明の思想及び範囲内に含まれるすべてのこのような修正、変更、置換、及び同等物を以下の特許請求の範囲に含めるべきであることが明確に意図される。

Claims (8)

1. 模様のあるラッパペーパを作成するためのプロセスであって、
   ５０センチポアズ（５０ｍＰａ・ｓ）以下の室温粘度と、
   乾燥時に４〜４０ミクロンの範囲にあり、湿潤時に９０％が１０ミクロン〜１００ミクロンの範囲にある粒子と、
   ６〜６．５の範囲のｐＨと、
   を有する少なくとも水及び酸化澱粉を含む印刷溶液を調整するステップを含み、
   前記澱粉は、酸化澱粉の含有率が２０％〜２４％の溶液をさらに形成することができ、
   前記印刷溶液を調整するステップが、
   所定量の澱粉を所定量の室温の水と混合するステップと、
   前記澱粉と水の混合物を準沸点に加熱するステップと、
   前記澱粉と水の混合物が室温に戻れるようにするステップと、
   前記調整ステップ中、前記澱粉と水の混合物を少なくとも実質的に連続して撹拌するステップと、
   を含み、
   前記印刷溶液は、少なくともセンチメートル当たり６５ダイン（６．５×１０^-2Ｎｍ^-1）の表面張力を有し、
   ラッパペーパのベースウェブを提供するステップと、
   前記印刷溶液を前記ラッパペーパに所定の模様で加えるステップと、
   をさらに含むことを特徴とするプロセス。
2. 前記ベースウェブが横方向を有し、前記所定の模様が前記ベースウェブ上で横方向に延びる複数の帯を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
3. 前記ベースウェブが縦方向を有し、前記所定の模様が少なくとも１つの縦方向に延びる縞模様を含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロセス。
4. 前記ベースウェブが横方向及び縦方向を有し、前記所定の模様が前記ベースウェブ上で横方向及び縦方向に間隔を空けた複数の領域を含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロセス。
5. 前記印刷溶液を調整するステップが前記澱粉と水の混合物を、２０〜３０分の範囲の時間前記準沸点に保持するステップを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプロセス。
6. 前記準沸点が９０℃〜９５℃の範囲の温度である、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロセス。
7. 前記澱粉と水の混合物が室温に戻った後、該混合物に少なくとも１つの追加成分を加えるステップをさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロセス。
8. タバコロッドを含み、該タバコロッドが請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロセスにより構成されたラッパを含む、
   ことを特徴とする喫煙物品。

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