JP6043358B2 - 喫煙物品用ラップ紙の単層印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、紙印刷、特に、喫煙物品用ラップ紙、より特に、自己消火性喫煙物品用（「低延焼性」またはＬＩＰともいう）ラップ紙、および詳細にはフレキソ印刷技術の技術分野に属する。

印刷用ストリップによる喫煙物品用ＬＩＰラップ紙の製造は、印刷形態から紙へのインク転写に基づいている。その目的は、ＡＳＴＭ Ｅ２１８７およびＩＳＯ １２８６３規格によって規定された条件下で、燃焼コーンが印刷帯に達した場合、タバコ燃焼を停止させることである。この目的を達成するために、印刷は、雰囲気と点火タバコとの間のガス交換を低下させなければならない。

このガス交換は紙の細孔を介して起こり、したがって、このガス交換の低下は、ある範囲までのこれらの細孔の閉鎖を要する。この低下は、通気性測定またはガス拡散能測定を用いて測定できる。単純化するために、「拡散率」なる用語は、「拡散能」を意味するように本明細書に用いるものとする。現在拡散率を測定できる機器は二酸化炭素および窒素を用い、それらは、印刷帯を介して後者における前者の拡散速度を測定する。

喫煙物品用ラップ紙の分野において、通気性は、ＣＯＲＥＳＴＡ ｎ°４０法を用いて測定され、当該産業による規格として採用されている。この方法は、圧力差が基材の両面の間で適用される場合に、規定された表面を通過する気流の体積を測定する。これらの測定は、１ｋＰａの圧力差でのｍｌ／分．ｃｍ^２で通常得られる。これがいわゆるコレスタ単位またはＣＵである。

他方、基材を介するガスの拡散率Ｄ^＊は、圧力差が存在しない基材の両面間の分子交換率を測定する。かかる測定値は、通常ｃｍ／ｓで得られる。現在、この方法は工業規格ではない。

双方の測定方法間での１つの重要な相違点は、紙の自然の透過性がそれらのサイズと無関係にその全細孔により影響されるが、直径が約１０ミクロン以下の小さな細孔だけが、拡散率に影響することである。細孔は、巻紙分野で用いる用語において「ピンホール」といい、それらの細孔は、直径が約１０ミクロンを超えるサイズを有し、その細孔は、その巻紙を光を介して観察した場合に見えるような十分大きなサイズであり、紙巻きタバコの拡散率または燃焼速度にほとんどいずれの影響も有しない。後者は、火花放電法（約１０〜８０ミクロンの穿孔を生成するプロセスである静電穿孔として知られる）を用いて、巻紙が穿孔される場合に、その通気性がどれだけ増加しても、タバコの燃焼速度が増加せず、単に拡散率が非常にわずか増加するという事実により証明されている。しかしながら、巻タバコの通気は増大する。したがって、理論上、拡散率は、通気性よりもタバコの燃焼性のより適当な測定値になるであろう。従って、当該産業では、タバコの燃焼性を予測するためにそれを用いる傾向にあり、その頻度が増加している。

この文脈において、紙巻タバコラップ紙を規定する最も適切なパラメーターは、空気に対するその通気性およびその拡散率であり、これは、それらが喫煙者によるタバコ消費中の煙換気および紙巻きタバコの静的燃焼速度と最も相関し、したがって、それらがそのタールおよびニコチン含量に直接的に影響するためである。より高い通気性および拡散率の値は、より大きな開口細孔面積を意味する。

前記の説明に基づいて、巻紙の通気性および拡散率が高くなればなるほど、通気性および拡散率の所望の低下を達成するために、それに適用した材料についての必要性が高まるという結論に達することは論理的である。

高通気性（５０ＣＵを超える）を持つ巻紙は、その粘性とインクに必要な固体量とを両立させるという難問を示し、これは、特許ＥＰ１４１７８９９に言及のごとく、「いずれかの方法によって巻紙を印刷するときに考慮されるべき非常に重要なパラメーターはインクの粘性である。写真凹版印刷またはフレキソ印刷のごとき技術において、高粘性レベルのそれらのインクが、用いたシステムに依存して、印刷される範囲までまたはそこから印刷形態もしくは巻紙までのインク転写を容易にしないことを意味する粘性インクに関する制限が存在する。さらに、インクの高粘性は鮮明度の損失および少ない引き伸ばしを生じる。したがって、結合剤を選択するとき、紙の通気性を低下させる効果、その点火傾向および、巻きタバコの味に関する影響に加えて、粘性の対応する限界を考慮されなければならない。溶液の固体含有量とその粘性との間には直接的な関係が存在するので、粘性限界はインク中の固体に対する限界、したがって、紙に塗布される材料の量の限界として解釈されている。」

この問題を克服するために、特許ＥＰ１３３３７２９に記載のごとく、一般的に用いられるシステムは同じ領域に種々の連続層を適用する。この配置が示す主な問題点は、種々のインクつぼを同時に用いる場合に印刷条件の安定性を制御することが難しいことである。これは、ただ１つのインクつぼを用いることが有利である理由である。

ＥＰ１３３３７２９は、この配置のただ一つの有利さとして、紙に水性インクを用い、さらに実質的には、大量のインクを軽量の巻紙（約２４／２８ｇ／ｍ^２）に塗布する場合のいずれかの印刷において生成されたしわの低減を示す。本発明はインクつぼを整列させる必要性がないことにおいて有利である。これは、最終の引き伸ばしにおいて、種々の色がそれらのあるべき場所に正確に存在するようにインクつぼを整列させることを意味し、その結果、その引き伸ばしは不明瞭ではない。この有利さは、例えば、問題が使用中のインクつぼで生じた場合にインクつぼを変更することを可能にすることにより、操作のより大きな制御を提供し、その用途をより広くする。

本発明は、紙印刷、特に、喫煙物品用ラップ紙、より特に、自己消火性喫煙物品用（「低延焼性」またはＬＩＰともいう）ラップ紙、および詳しくはフレキソ印刷技術の技術分野に属する。

本発明の目的は、フレキソ印刷技術の使用による低延焼性傾向を持つラップを得るための喫煙物品用ラップ上のインクの単層印刷方法であり、これは、その印刷が、１０〜４０ｃｍ^３／ｍ^２の許容量を持つアニロックスおよび印刷形態を備えた印刷胴を持つただ１つの印刷群を用いる中央ドラムフレキソ印刷機を用いて行われる点で特徴付けられ、また、少なくとも１つのフィルム形成物質および１つの鉱物フィラーを含むインクを用いるという点で特徴付けられる。前記印刷形態は、接着剤で印刷胴に接着されたステンシル型板として、または印刷胴に導入されるポリマー材料から製造された中空胴またはスリーブとして知られるプラスチックフィルム製の群であり得る。

特定の具体例によれば、フィルム形成物質はアラビアゴムである。

さらなる特定の具体例によれば、鉱物フィラーは少なくとも炭酸カルシウムである。

フィルム形成物質、好ましくは、アラビアゴムは、インク固体の４０〜９５重量％、好ましくは５０〜９０ｇ／ｍ^２、より好ましくは６０〜８５ｇ／ｍ^２で含まれたパーセンテージでインク中に存在でき、これらの数値は、示された全区間に含まれる上限値および下限値になる。

フィラー、好ましくは、炭酸カルシウムは、インク固体の５〜６０重量％、好ましくは１０〜４５ｇ／ｍ^２、より好ましくは１５〜３８ｇ／ｍ^２で含まれたパーセンテージでインク中に存在でき、これらの数値は、示された全区間に含まれる上限値および下限値になる。

さらに、インクは燃焼剤を含み得る。前記燃焼剤は、２〜１０重量％、好ましくは２．５〜６ｇ／ｍ^２、より好ましくは３．４ｇ／ｍ^２〜３．６ｇ／ｍ^２で含まれたパーセンテージでインク中に存在でき、これらの数値は、示された全区間に含まれる上限値および下限値になる。

特定の具体例によれば、燃焼剤は、例えば、クエン酸、マレイン酸、乳酸、酢酸、酒石酸および他の同様の酸のごとき有機酸の塩であり得る。発明者らは、クエン酸塩、特に、クエン酸ナトリウムおよびカリウムのごときクエン酸の金属塩、より特に、クエン酸カリウムが本発明に特に有用であることを見出した。

本発明の手順において、０．５〜７ｇ／ｍ^２、好ましくは０．８〜４ｇ／ｍ^２、さらに好ましくは１〜３．８ｇ／ｍ^２の固体を喫煙物品用ラップ紙に沈着させ、これらの数値は、示された全区間に含まれる上限値および下限値になる。

インクは、喫煙物品用ラップ紙に直線、波状またはジグザグ形の帯で、またはこのラップ紙で製造された巻タバコが消火することを保証するいずれかの他の方法で連続的に塗布し得る。

本発明の単層印刷方法を用いて、本明細書に開示されたインクで処理される領域は、０．０１０〜０．３００ｃｍ／ｓの拡散率を有する。

本発明の単層印刷方法の好ましい具体例によれば、インクは：
−２５％〜４０％の固体；
−インク固体に対し４０重量％〜９５重量％で含まれたパーセンテージでのフィルム形成物質、すなわち、アラビアゴム；および
−インク固体に対し５重量％〜６０重量％で含まれたパーセンテージでの、例えば、炭酸カルシウムのごときフィラーを含む。

本発明の単層印刷方法の好ましい具体例によれば、インクは：
−２６％〜３９％の固体；
−インク固体に対し６２重量％〜８５重量％で含まれたパーセンテージでのアラビアゴム；および
−インク固体に対し１５重量％〜３８重量％で含まれたパーセンテージでの炭酸カルシウムを含む。

中央ドラムを持つフレキソ印刷技術による印刷は、印刷される材料が移動する外部の中央ドラム周囲に配置された種々の印刷群を用いて、１つのインクまたはいくつかのインクの塗布に基づいている。

各印刷群は：
−可変の体積およびデザインを有するセルで刻印された胴（アニロックスとして知られる）；および
−レリーフ中で印刷されるデザインを持つ胴
（各々、印刷胴および印刷形態）を有する。

各印刷群の他の成分は、印刷機の特定のデザインによる付随的なリザーバ、パイプ、インクつぼおよびスクレーパーまたはスクレーパー室である。

インクはアニロックスに転写され、過剰インクはスクレーパーにより除去され、インクは印刷形態に行き、そこから印刷される支持体に行く。

インクがアニロックスのすべてのセルを満たし、かつ過剰インクを完全に除去するならば、支持体へのインク転写は、アニロックスと印刷形態との間の圧力、印刷形態と支持体との間の圧力、および印刷形態の材料および硬さによって、調節されるであろう。

印刷条件に依存して、インク転写（アニロックス上のインク乾燥重量に対する支持体上のインク乾燥重量のパーセンテージ）は、３０％〜５０％の間で変化し得る。

これは、印刷される支持体上のエンボス形態からのインクの塗布に基づいたシステムである。したがって、支持体に対する印刷形態の圧力は、最終印刷に非常に影響する変数である。

また、他方、印刷形態に対するアニロックスの圧力は、より小さいが、最終印刷に影響する。例えば、印刷形態に対するアニロックスの位置調整における２０ミクロンの増加の結果、拡散率が４．７％低下する。

拡散率に関する支持体（すなわち、支持体に対する印刷形態の圧力）に対する印刷胴の位置調整の影響は、２つの因子：
−紙へのインク転写（アニロックスにおけるインク乾燥重量に対する巻紙上のインク乾燥重量のパーセンテージ）；および
−支持体におけるインクの浸透による。

第１の因子は、アニロックスと印刷胴との間、および印刷胴と支持体との間の圧力によって調節される。第２の因子は後者のみによって調節される。

多層印刷方法とは対照的に、インクの単層を得るために１つの印刷群だけを用いる、本発明のかかる印刷方法を用いることにより得られる最も重要な有利さは、以下のとおりである：
１．多層印刷に必要なものである、印刷群を整列させることがもはや必要ではない。
２．１つの印刷群だけを管理および制御すべきとき、印刷操作を制御することが容易である。
３．種々のインクつぼまたは印刷群を備えた印刷機において、あるインクつぼからもう一つのインクつぼに変更することが可能であるので、プロセスの柔軟性がより高い。
４．単層印刷方法のもう一つの重要な有利さは、インクを節約することである。

また、本発明は、喫煙物品用ラップに関し、それは本明細書に記載された方法によって得ることができる点で特徴付けられる。

また、本発明は、本明細書に記載された方法によって得ることができるラップを含む喫煙物品に関する。

図１は、当該技術分野の水準の方法により、いくつかの印刷群による１つのインクまたは種々のインクの塗布に基づく、中央ドラムフレキソ印刷機を示し、その印刷群は、支持体が移動する外側の中央ドラムの周囲に配置される。各インクつぼは、可変のデザインおよび体積を有するセルで刻印された胴（アニロックス）、およびレリーフ印刷される形態のデザインを持つ印刷胴（その印刷胴）から基本的になる。 図２は、フレキソ印刷技術の模式図を示し、ここに、どのようにインクがアニロックスに転写され、過剰インクがスクレーパーで除去され、インクがアニロックスから印刷形態に、次いでそこから印刷される支持体に行くかを観察できる。 図２における符号参照： １．ステンシル型板および印刷胴 ２．アニロックス ３．転写胴 ４．材料輸送用胴 ５．トレー 図３は、本発明によるただ１つのインクつぼを用いて得られたグラフであり、アニロックスの体積は２７ｃｍ^３／ｍ^２、ステンシル型板は、８０Ａのショア硬度を有する。本図は、支持体に対して、拡散率値−対−印刷胴の位置調整を示す。この図は、支持体への印刷形態の圧力の影響を示す。本図において、「０」なる値は、巻紙と接触する印刷形態を表す。＋３０は、さらに強制的接触の３０ミクロンのの強制的な接触を表す。＋６０は、さらに６０ミクロン等の強制的接触を表す。 図４は、原紙の通気性の関数として、ＡＳＴＭ Ｅ２１８７およびＩＳＯ １２８６３規格により、巻きタバコの１００％の自己消火を得るのに必要な帯のインクの乾燥物質重量（ｇ／ｍ^２）を示す。これらのすべての場合に、単層印刷方法を用いた。アニロックスの体積は必要とされる層の重量に依存して変更した。用いたインクは、以下の特性：２２．４％のアラビアゴム、９．１％の炭酸カルシウムおよび３．５％のクエン酸カリウムよりなる３５％の総固体を有した。

実施例
既に前記に言及のごとく、タバコ巻紙を規定する最も適切なパラメーターは、これらのパラメーターが喫煙者によるタバコの消費に際して、巻タバコの静的燃焼速度および煙換気と最良に相関すると、空気に対するその通気性およびその拡散率である。したがって、それらは、巻タバコのタール、ニコチンおよび一酸化炭素含量に直接的に影響する。より高い通気性および拡散率値は、より大きな開口細孔面積を意味する。

単層印刷と二層印刷との比較
実施例１−２台のフレキソ印刷機の比較、その一方の印刷機は、１０．４ｃｍ^３／ｍ^２アニロックスを備えた１つだけのインクつぼを用い、第２のものは、１６および９．５ｃｍ^３／ｍ^２のアニロックスを備えた２つのインクつぼを用いた。双方の場合に用いたインクは同一であり、それは、２５．２％のアラビアゴムおよび１１．８％の炭酸カルシウムよりなる３７％の固体を含有した。印刷形態は、０．２０ｍｍの厚みの接着剤で印刷胴に接着した８０Ａのショア硬度を持つ２．８４ｍｍの厚みのステンシル型板を備えた印刷胴であった。用いた紙は、５０ＣＵの通気性を有した。以下の表は、得られた結果を示し、その目標は０．１５０ｃｍ／ｓの拡散率であった。

５０ＣＵの通気性を持つ巻紙において、０．１５０ｃｍ／ｓの拡散率を得るために必要とされるインク重量は、単層印刷を用いて１．５ｇ／ｍ^２、および２層印刷を用いて３．４ｇ／ｍ^２であり、これは前者よりも１２６％多かった。

実施例２−同一のフレキソ印刷機を用いて作成した２つの印刷物の比較、その一方は、１８ｃｍ^３／ｍ^２アニロックスを備えた１つだけのインクつぼを用い、第２のものは、１８および１２ｃｍ^３／ｍ^２のアニロックスを備えた２つのインクつぼを用いた。双方の場合に用いたインクは同一であり、それは、２５．２％のアラビアゴムおよび１１．８％の炭酸カルシウムよりなる３７％の固体を含有した。印刷形態は、０．２０ｍｍの厚みの接着剤で印刷胴に接着した８０Ａのショア硬度を持つ２．８４ｍｍの厚みのステンシル型板を備えた印刷胴であった。用いた紙は、５０ＣＵの通気性を有した。以下の表は、得られた結果を示し、その目標は０．１５０ｃｍ／ｓの拡散率であった。

５０ＣＵの通気性を持つ紙における０．１５０ｃｍ／ｓの拡散率を得るために必要とされるインク重量は、単層印刷を用いて１．９ｇ／ｍ^２、および２層印刷を用いて３．５ｇ／ｍ^２であり、これは前者よりも８４％多かった。

他の単層印刷の実施例
実施例３−テストを７０ＣＵの通気性を持つ１００％の木質繊維紙を用いて行った。印刷は、１つの印刷群を用いる中央ドラムフレキソ印刷機で行い、それは、１８ｃｍ^３／ｍ^２のアニロックス、および０．２０ｍｍの厚みの接着剤で印刷胴に接着した１．１４ｍｍの厚みのステンシル型板および８０Ａのショア硬度を備えた印刷胴を有した。用いたインク製剤は、２２重量％のアラビアゴム、９．１重量％の炭酸カルシウムおよび３．５重量％のクエン酸カリウム（３４．６％の固体）であり、残りは水であった。

結果は以下のとおりであり、その目標は、０．１５０ｃｍ／ｓの拡散率であった。

実施例４−３０ＣＵの通気性を持つ１００％の亜麻繊維紙を用いて実験を行った。印刷は、１つの印刷群を用いて中央ドラムフレキソ印刷機において行い、それは、１０．４ｃｍ^３／ｍ^２のアニロックス、および０．２０ｍｍの厚みの接着剤で印刷胴に接着した２．８４ｍｍの厚みおよびショア硬度８０Ａのステンシル型板を備えた印刷胴を有した。用いたインク製剤は、２１重量％のアラビアゴム、４．２重量％の炭酸カルシウムおよび０．８重量％のクエン酸カリウム（２６％の固体）であり、残りは水であった。

結果は以下のとおりであり、その目標は、０．１１０ｃｍ／ｓの拡散率であった。

実施例５−この試験において、３８％の固体（乾燥材料重量に対し、１４．１％の炭酸カルシウムおよび２３．９％のアラビアゴム、残りは水である）を含むインクを９０ＣＵの通気性を持つ紙上に塗布した。印刷は、２６ｃｍ^３／ｍ^２のアニロックス、および８０Ａのショア硬度を持つスリーブ型印刷形態を備えた印刷胴を持つ１つの印刷群を用いて、中央ドラムフレキソ印刷機において実施した。

結果は以下のとおりであり、その目標は、０．２００ｃｍ／ｓの拡散率であった。

実施例６−この試験において、３９％の固体（乾燥材料重量に対し、１４．８％の炭酸カルシウムおよび２４．２％のアラビアゴム、残りは水である）を含むインクを１２０ＣＵの通気性を持つ紙上に塗布した。印刷は、３１ｃｍ^３／ｍ^２のアニロックス、および８０Ａのショア硬度を持つスリーブ型印刷形態を備えた印刷胴を持つ１つの印刷群を用いて、中央ドラムフレキソ印刷機において行った。

結果は以下のとおりであり、その目標は、０．２００ｃｍ／ｓの拡散率であった。

実施例７−実験は、１９ＣＵの通気性を持つ１００％の亜麻繊維の紙を用いて行った。印刷は、１４ｃｍ^３／ｍ^２のアニロックス、および０．２０ｍｍの厚みの接着剤で印刷胴に接着した８０Ａのショア硬度を持つ２．８４ｍｍの厚みのステンシル型板を備えた印刷胴を持つ１つの印刷群を用いる中央ドラムフレキソ印刷機で行った。用いたインク製剤は、２５．１重量％のアラビアゴム、５重量％の炭酸カルシウムおよび０．９３重量％のクエン酸カリウム（３１％の固体）であり、残りは水であった。

結果は以下のとおりであり、その目標は、０．１１０ｃｍ／ｓの拡散率であった。

実施例８−この試験において、３６％の固体（乾燥材料重量に対し、５．４％の炭酸カルシウムおよび３０．６％のアラビアゴム、残りは水である）を含むインクを８０ＣＵの通気性を持つ紙上に塗布した。印刷は、２６ｃｍ^３／ｍ^２のアニロックス、および８０Ａのショア硬度を持つスリーブ型印刷形態を備えた印刷胴を持つ１つの印刷群を用いて、中央ドラムフレキソ印刷機において行った。

結果は以下のとおりであり、その目標は、０．１００ｃｍ／ｓの拡散率であった。

アニロックス（２〜３５ｃｍ^３／ｍ^２の標準、およびさらに高い）の許容量の間隔および刻印された体積の種々のデザインは、初期の高通気性を持つ１つのシングルパス紙において高い柔軟性および印刷能力を可能にする。

Claims (12)

1. フレキソ印刷技術により、低延焼性傾向を持つ喫煙物品用ラップを得る目標を持つ、喫煙物品用ラップ上の水性インクの単層印刷方法であって、
   （１）印刷は、単一印刷ユニットを用いる中央ドラムフレキソ印刷機において行い、
   （２）該ユニットは、
   −１０〜４０ｃｍ^３／ｍ^２の許容量を持つアニロックスと、
   −ステンシル型板＋接着剤および
   −スリーブから選択された印刷形態を備えた印刷胴とを備え、
   かつ
   （３）−２５％〜４０％の固体、
   −インク固体に対し４０重量％〜９５重量％で含まれたパーセンテージでの
   アラビアゴム；および
   −インク固体に対し５重量％〜６０重量％で含まれたパーセンテージでの
   炭酸カルシウム
   を含むインクが用いられる
   ことを特徴とする該方法。
2. インクがさらに燃焼剤を含むことを特徴とする請求項１記載の単層印刷方法。
3. インク中に存在する燃焼剤量が、インク固体重量に対し３重量％〜１０重量％であることを特徴とする請求項２記載の単層印刷方法。
4. 燃焼剤が、有機酸の塩であることを特徴とする請求項２記載の単層印刷方法。
5. 燃焼剤が、クエン酸、マレイン酸、乳酸、酢酸および酒石酸ならびにその混合物よりなる群から選択される有機酸の塩であることを特徴とする請求項４記載の単層印刷方法。
6. 燃焼剤がクエン酸の金属塩であることを特徴とする請求項５記載の単層印刷方法。
7. 燃焼剤がクエン酸のカリウム塩およびクエン酸のナトリウム塩よりなる群から選択されることを特徴とする請求項６記載の単層印刷方法。
8. ０．５〜７ｇ／ｍ^２の固体量を喫煙物品用ラップに沈着させることを特徴とする請求項１記載の単層印刷方法。
9. インクを喫煙物品用ラップに連続的に塗布することを特徴とする請求項１記載の単層印刷方法。
10. インクを喫煙物品用ラップに直線、波状またはジグザグ形の帯で塗布することを特徴とする請求項１記載の単層印刷方法。
11. インクで処理された領域が、０．０１０〜０．３００ｃｍ／ｓの拡散率を有するような量でインクを塗布することを特徴とする請求項１記載の単層印刷方法。
12. 用いるインクが：
    −２６％〜３９％の固体；
    −インク固体に対し６２重量％〜８５重量％で含まれたパーセンテージでのアラビアゴム；および
    −インク固体に対し１５重量％〜３８重量％で含まれたパーセンテージでの炭酸カルシウムを含むことを特徴とする請求項１記載の単層印刷方法。

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