JP7337856B2 - アルカロイドを含有する材料のキャストシートの製造のためのキャスティング装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブを製造するためのキャスティング装置および方法に関する。

特に、アルカロイドを含有する材料は均質化したたばこ材料であり、例えば、紙巻たばこ、または「燃やさない加熱式」タイプのたばこ含有製品などのエアロゾル発生物品で使用されることが好ましい。

今日では、たばこ製品の製造において、たばこ葉以外に、均質化したたばこ材料も使用されている。この均質化したたばこ材料は典型的に、カットフィラーの製造にあまり適していないたばこ植物の部分（例えば、たばこ茎またはたばこダスト）から製造される。典型的に、たばこダストは製造中に、たばこ葉の取り扱い中に副産物として作り出される。

均質化したたばこ材料の最も一般的に使用される形態は、再構成たばこシートおよびキャストリーフである（ＴＣＬはたばこキャストリーフの頭字語である）。均質化したたばこ材料シートを形成するプロセスは一般的に、たばこダストと結合剤を混合してたばこスラリーを形成する工程を含む。次にスラリーは、例えばいわゆるキャストリーフを製造するために、粘性のあるスラリーを、移動する金属ベルトの上へとキャスティングすることによって、たばこウェブを作り出すために使用される。別の方法として、粘度が低くかつ含水量が高いスラリーを使用して、製紙と似たプロセスで再構成たばこを作り出すことができる。調製されると、紙巻たばこおよび他の喫煙物品のために適切なたばこカットフィラーを製造するための全葉たばこと類似した様式で、均質化したたばこウェブを切断してもよい。このような均質化したたばこを作成するプロセスは、例えば、欧州特許第ＥＰ０５６５３６０号に開示されている。

「燃やさない加熱式」エアロゾル発生物品において、エアロゾル形成基体は、エアロゾルを形成するがたばこ材料の燃焼を防止するために、比較的低い温度に加熱される。さらに、均質化したたばこ材料中に存在するたばこは、一般にたばこのみであるか、または大部分がこのような「燃やさない加熱式」エアロゾル発生物品の均質化したたばこ材料中に存在するたばこを含む。これは、このような「燃やさない加熱式」エアロゾル発生物品によって発生されるエアロゾル組成が実質的に均質化したたばこ材料のみに基づくことを意味する。従って、例えば、エアロゾルの味わいの制御のためには、均質化したたばこ材料の組成にわたる良好な制御を有することが重要である。

例えば、スラリーの濃度、粘度、繊維のサイズ、粒度、湿気または経時などのスラリーの物理的特性の変化によって、均質化したたばこのウェブのキャスティング中に、標準的なキャスティング方法およびキャスティング装置が、支持体上のスラリーのアプリケーションに意図しない変化をもたらす場合がある。最適ではないキャスティング方法およびキャスティング装置は、均質化したたばこのキャストウェブの不均質性および欠陥につながる可能性がある。

均質化したたばこウェブの不均質性は、エアロゾル発生物品の製造において、均質化したたばこウェブのその後の取扱いに困難をもたらす恐れがある。例えば、不均質性は、ウェブの製造中またはさらなる処理中の、ウェブの引き裂きまたは破裂にさえもつながる場合がある。これにより、例えば、機械の停止をもたらす可能性がある。さらに、不均質なたばこウェブは、同一の均質化したたばこウェブから製造されたエアロゾル発生物品間で意図しないエアロゾル送達において差異を作り出す場合がある。

上述の問題を克服するか、または少なくとも減少させるように適合されたアルカロイドを含有する材料のキャストウェブを製造するためのキャスティング装置および方法に対するニーズがある。

本発明は、アルカロイドを含有する材料のシートをキャストするためのキャスティング装置に関し、キャスティング装置は、シートを形成するためにキャストされるスラリーを含有するのに適したキャスティングボックスと、スラリーを供給方向にキャスティングボックスの中に導入するのに適した供給チャネルを画定するスラリー供給要素と、供給チャネル内に位置付けられ、供給チャネル内部のスラリーと接触するのに適した経路方向転換フィンと、移動可能な支持体と、キャストシートを形成するために、キャスティングボックスに含有されたスラリーを移動可能な支持体上にキャストするのに適したキャスティング要素とを含む。

提案されたキャスティング装置は、移動可能な支持体上の均一なスラリー堆積を達成することを目的とする。スラリーの流路にフィンが存在すると、スラリーがキャスティングボックスに入る時にスラリーの混合が増加する。スラリーの流れは、異なるパイプまたは分配器を介してキャスティングボックスに向けられてもよく、フィンは、パイプまたは分配器ごとに一つの異なる流れを、キャスティングボックスに入る単一の均一化された流れへと変えうる。

キャスティング要素は、キャスティングブレードであることが好ましい。スラリーの均質性は、スラリーがキャストされるために、ブレードと移動可能な支持体の間に形成された間隙を通って流れなければならない場合に特に重要である。

本明細書で使用される「シート」という用語は、その厚さより実質的に大きい幅および長さを有する薄層状の要素を意味する。シートの幅は、約１０ミリメートルより大きいことが好ましく、約２０ミリメートルまたは約３０ミリメートルより大きいことがより好ましい。シートの幅は、約１００ミリメートル～約３００ミリメートルから成ることがなおより好ましい。連続的な「シート」は、本明細書では「ウェブ」と呼ばれる。

本明細書で使用される「キャスティングブレード」という用語は、その長軸方向延長部の主要部分に沿って本質的に一定の断面を有しうる長軸方向の形状を有する要素を意味する。これは、少なくとも一つの縁を示し、これは、ペースト状の、粘性のある、または液体様の物質と接触して、スラリーなどのように、先述の縁によって影響を与えることが意図される。前記縁は鋭利なナイフ様の形状を有してもよい。別の方法として、前記端は長方形または丸みのある形状を有してもよい。

本明細書で使用される「移動可能な支持体」という用語は、少なくとも一つの長軸方向に移動することができる表面を含む任意の手段を意味する。移動可能な支持体は、閉ループを形成して、一方向に途切れない搬送能力を提供しうる。ただし、移動可能な支持体は前後移動でも移動しうる。移動可能な支持体は、コンベヤーベルトを含みうる。移動可能な支持体は本質的に平坦であってもよく、構造化された表面または非構造化された表面を示してもよい。移動可能な支持体は、その表面に開口部を示さない場合があり、またはその上に堆積されたスラリーが通り抜けられないサイズのオリフィスのみを示す場合がある。移動可能な支持体は、シート様の移動可能かつ曲げることができるバンドを含みうる。バンドは、鋼、銅、鉄合金および銅合金、またはゴム材料を含むがこれらに限定されない金属材料で作製されうる。バンドは、加熱されるとスラリーの乾燥プロセスを加速させることができるように、耐温性材料で作製されてもよい。

本明細書で使用される場合、「スラリー」という用語は、異なる液体様の、粘性のある、またはペースト状の材料の乳濁液であって、ある特定の量の固体状態の粒子を含有してもよく、但しスラリーが依然として液体様の、粘性のある、またはペースト状の挙動を示す、乳濁液を含んでもよい、液体様の、粘性のある、またはペースト状の材料を意味する。

「アルカロイドを含有する材料」は、一つ以上のアルカロイドを含有する材料である。アルカロイドはニコチンを含んでもよい。ニコチンは、例えばたばこの中に見いだされうる。

アルカロイドは、塩基性の窒素原子を主に含有する天然の化合物の群である。この群はまた、中性特性および弱酸性特性を有する一部の関連する化合物さえも含む。類似の構造の一部の合成化合物もアルカロイドと呼ばれる。炭素、水素、窒素に加えて、アルカロイドはまた、酸素、硫黄、より稀には塩素、臭素、リンなどのその他の要素を含みうる。

アルカロイドは細菌、真菌、植物および動物を含む多種多様な生物体によって生成されている。アルカロイドは酸塩基抽出によって、これらの生物体の粗抽出物から精製することができる。カフェイン、ニコチン、テオブロミン、アトロピン、ツボクラリンがアルカロイドの例である。

本明細書で使用される「均質化したたばこ材料」という用語は、アルカロイドニコチンを含有する、粒子状のたばこを凝集することによって形成された材料を意味する。それ故に、アルカロイドを含有する材料は、均質化したたばこ材料とすることができる。

均質化したたばこ材料の最も一般的に使用される形態は、再構成たばこシートおよびキャストリーフである。均質化したたばこ材料シートを形成するプロセスは一般的に、たばこダストと結合剤を混合してスラリーを形成する工程を含む。その後、たばこウェブを作り出すためにスラリーが使用される。例えば、粘稠なスラリーを、移動する金属ベルト上にキャスティングすることによって、いわゆるキャストリーフを製造する。別の方法として、粘度が低くかつ含水量が高いスラリーを使用して、製紙と似たプロセスで再構成たばこを作り出すことができる。

均質化したたばこシート材料は、再構成されたシート材料とも呼ばれることができ、たばこ組成物を形成するために、粒子状たばこ（例えば、再構成たばこ）またはたばこ微粒子のブレンド、湿潤剤、および水性溶剤を使用して形成されうる。このたばこ組成物は、その後、たばこ組成物からシート材料を形成するために、キャストされ、押出成形され、圧延され、またはプレスされてもよい。紙様の材料を作製するためにたばこの微粉が使用される湿式プロセス、またはたばこの微粉が結合剤材料と一緒に混合されて、移動するベルトの上にキャスティングされてシートを形成するキャストリーフプロセスを利用して、たばこのシートを形成することができる。

均質化したたばこシートは、一般的にたばこに加えて、結合剤およびエアロゾル形成体（グアーおよびグリセリンなど）を含む。

本明細書で使用される「エアロゾル形成材料」という用語は、加熱に伴い揮発性化合物を放出してエアロゾルを発生する能力を有する材料を意味する。たばこは、その他の化合物と一緒に、エアロゾル形成材料として、特にエアロゾル形成体を含む均質化したたばこのシートとして分類されてもよい。エアロゾル形成基体は、エアロゾル形成材料を含んでもよく、またはエアロゾル形成材料から成ってもよい。均質化したたばこシートはエアロゾル形成材料として使用することができる。

このスラリーは、多くの異なる構成要素または成分を含んでもよい。これらの構成要素は、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの特性に影響を及ぼす場合がある。第一の成分は、例えば粉末形態のアルカロイドを含有する材料である。この材料は、例えば、たばこ粉末ブレンドとすることができ、これはスラリー内に存在するたばこの大部分を含有することが好ましい。たばこ粉末ブレンドは均質化したたばこ材料中のたばこの大部分の供与源であり、それ故に、例えば、均質化したたばこ材料を加熱することによって生成されるエアロゾルなどの最終製品に風味を与えるものである。アルカロイド材料ウェブの引張強さを増加するために、強化剤として作用する、セルロース繊維を含有するセルロースパルプがスラリーに添加されることが好ましい。結合剤を追加してもよい。エアロゾル形成体を追加してもよい。均質化したシートの引張特性を強化するため、およびエアロゾルの形成を促進するために、結合剤およびエアロゾル形成体が添加されることが好ましい。さらに、アルカロイドを含有する材料のウェブをキャストするために最適なある特定の粘度および水分に達するために、スラリーに水が添加されてもよい。

スラリーに追加される結合剤の量は、スラリーの乾燥質量の約１パーセント～約５パーセントから成りうる。結合剤の量は、約２パーセント～約４パーセントから成ることがより好ましい。スラリーで使用される結合剤は、本明細書に記載のガムまたはペクチンのうちのいずれかであってもよい。結合剤は、たばこ粉末が均質化したたばこウェブを通して実質的に分散されたままになることを確保する場合がある。任意の結合剤を採用してもよいが、好ましい結合剤は、天然ペクチン（果実ペクチン、柑橘類ペクチン、またはたばこペクチンなど）、グアーガム（ヒドロキシエチルグアー、ヒドロキシプロピルグアーなど）、ローカストビーンガム（ヒドロキシエチルローカストビーンガム、ヒドロキシプロピルローカストビーンガムなど）、アルギネート、デンプン（変性デンプンまたは誘導体化デンプンなど）、セルロース（メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなど）、タマリンドガム、デキストラン、プラロン、コンニャク粉、キサンタンガム、およびこれに類するものである。本発明で使用するために特に好ましい結合剤はグアーである。

スラリー内へのセルロース繊維の導入は、典型的には強化剤として作用して、たばこ材料ウェブの引張強さを増加する。従って、セルロース繊維を添加することは、均質化したたばこ材料ウェブの弾力性を増加する場合がある。均質化したたばこ材料のスラリー中に含むためのセルロース繊維は当業界で公知であり、また針葉樹繊維、広葉樹繊維、ジュート繊維、亜麻繊維、たばこ繊維、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。セルロース繊維は、パルプ化に加えて、精製、機械的パルプ化、化学的パルプ化、漂白、硫酸塩パルプ化、およびこれらの組み合わせなどの適切な加工に供されてもよい。セルロース繊維は、たばこ茎材料、葉柄、または他のたばこ植物材料を含んでもよい。木材繊維などのセルロース繊維はリグニン含有量が低いことが好ましい。別の方法として、植物繊維などの繊維を上記の繊維とともに、またはその代替として使用してもよく、これには麻および竹が含まれる。セルロース繊維の長さは有利なことに、約０．２ミリメートル～約４ミリメートルである。セルロース繊維の重量当たり平均長さは、約１ミリメートル～約３ミリメートルであることが好ましい。さらに、セルロース繊維の量は、乾燥質量基準でスラリー（または均質化したたばこシート）の総重量の約１パーセント～約７パーセントから成ることが好ましい。

均質化したたばこ材料のためのスラリーに含むための適切なエアロゾル形成体は当業界で周知であり、一価アルコール（メントールのような）、多価アルコール（トリエチレングリコール、１，３－ブタンジオールおよびグリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノアセテート、ジアセテートまたはトリアセテートなど）、およびモノカルボン酸、ジカルボン酸またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチルおよびテトラデカン二酸ジメチルなど）が挙げられるが、これに限定されない。

好ましいエアロゾル形成体の例は、グリセリンおよびプロピレングリコールである。

スラリーは、乾燥質量基準で約５パーセントを超えるエアロゾル形成体含有量を有してもよい。スラリーは、乾燥質量基準で約５～約３０重量パーセントのエアロゾル形成体含有量を有しうる。エアロゾル形成体は、スラリーの乾燥質量の約１０パーセント～約２５パーセントから成ることがより好ましい。エアロゾル形成体は、スラリーの乾燥質量の約１５パーセント～約２５パーセントから成ることがより好ましい。

結合剤およびセルロース繊維は、約１：７～約５：１から成る重量比で含まれることが好ましい。結合剤およびセルロース繊維は、約１：１～約３：１から成る重量比で含まれることがより好ましい。

結合剤およびエアロゾル形成体は、約１：３０～約１：１から成る重量比で含まれることが好ましい。結合剤およびエアロゾル形成体は、約１：２０～約１：４から成る重量比で含まれることがより好ましい。

アルカロイドを含有する材料はたばこであることが好ましい。結合剤およびたばこ粒子は、約１：１００～約１：１０から成る重量比で含まれることが好ましい。結合剤およびたばこ粒子は、約１：５０～約１：１５から成る重量比で含まれることがより好ましく、約１：３０～１：２０から成ることがなおより好ましい。

エアロゾル形成体およびたばこ粒子は、約１：２０～約１：１から成る重量比で含まれることが好ましい。エアロゾル形成体およびたばこ粒子は、約１：６～約１：２から成る重量比で含まれることがより好ましい。

エアロゾル形成体およびセルロース繊維は、約１：１～約３０：１から成る重量比で含まれることが好ましい。エアロゾル形成体およびセルロース繊維は、約５：１～約１５：１から成る重量比で含まれることがより好ましい。

セルロース繊維およびたばこ粒子は、約１：１００～約１：１０から成る重量比で含まれることが好ましい。セルロース繊維およびたばこ粒子は、約１：５０～約１：２０から成る重量比で含まれることがより好ましい。

本発明の装置は、スラリーを含むキャスティングボックスと、スラリーがキャスティング要素を使用してキャストされる移動可能な支持体とを含む。キャスティング要素は、キャスティングブレードである。その移動の状態にある移動可能な支持体は、キャスティング方向を画定する。

スラリーは、異なる場所からキャスティングボックスに到達する場合がある。従って、キャスティングボックスは、スラリーが形成される場所ではない場合がある。例えば、スラリーは、サイロ内で作り出され、そこから適切な配管を介してキャスティングボックスへと移送されてもよい。スラリーはキャスティングボックスに連続的に供給され、一方でスラリーは移動可能な支持体の上へとキャストされて、アルカロイドを含有する材料の連続ウェブを形成することが好ましい。それ故に、サイロおよびキャスティングボックスは、スラリーが一方からもう一方へと流れることを可能にするために流体接続されることが好ましい。

キャスティングボックスは、ボックス形状であることが好ましい。キャスティングボックスは、壁を含むことが好ましい。壁は、次に側壁を備えることがより好ましい。側壁は、第一の対における第一の側壁、第二の側壁、および第二の対における第三の側壁、第四の側壁と呼ばれる第一の対向する側壁の対および第二の対向する壁の対を含んでもよい。側壁は、有利なことに、実質的に垂直であるか、または垂直平面に対して傾斜していることが好ましい。第一の側壁および第二の側壁、ならびに第三の側壁および第四の側壁は、それぞれ一方がもう一方に面している。キャスティングボックスの壁はまた、底部壁も含むことが好ましい。底部壁は開口部を含んでもよい。キャスティングボックスの底部全体が開口部を画定することが好ましい。別の方法として、底部壁を完全に閉鎖することができる。

キャスティングボックスは閉じた上部壁またはリッドを含んでもよく、または上部壁は開口部を含むことができる。リッドの場合には、固定することができ、または移動可能とすることができる。後者の場合、リッドはキャスティングボックスの側壁上で摺動可能であってもよい。

キャスティングボックスの壁は、キャスティングボックス自体の内部体積を画定し、すなわち、壁はキャスティングボックスの内部体積を区切る。上述のように、キャスティングボックスは、例えば、底部または上部領域に開口部を含んでもよく、結果として、ボックスは完全な密封容器ではない。開口部は、スラリーをキャストするために提供される。それ故に、キャスティングボックスの内部体積は、外側と接触する。開口部の存在に起因して、キャスティングボックスの内部体積として、開口部によって画定される区域が閉じられている「理論上の」ボックスの体積が考慮される。ボックスの内部体積と外側との間の境界線は、従って壁によって閉じられる開口部を考慮するように作製されることが好ましい。開口部は、二つ以上の壁に形成されてもよい（例えば、ボックスの角部に形成された開口部である角部の開口部）。さらに、複数の開口部が存在してもよい。

キャスティングブレードは、キャスティング方向と直角を成して配設されることが好ましい。材料のウェブは、キャスティングボックス内に存在するスラリーを移動可能な支持体へとキャストするキャスティングブレードによって形成される。キャスティングボックスは底部に開口部を有し、移動可能な支持体は開口部の下に部分的に位置付けられることが好ましい。キャスティングボックスからのスラリーは、開口部でキャスティングブレードと接触する。キャスティングブレードの縁は、移動可能な支持体の表面との間隙を形成し、スラリーは、前述の間隙によって画定された開口部を通過する。材料のキャストウェブの厚さは、とりわけ、スラリーと接触するキャスティングブレードの縁と移動可能な支持体の表面の間の距離によって、すなわち上記で画定された間隙の寸法によって決定されてもよい。

異なる実施形態において、キャスティング要素はキャスティングローラーを含む。この実施形態では、キャスティングボックスは、上部に開口部を有することが好ましく、移動可能な支持体およびキャスティングローラーは両方とも開口部に面し、相互に面して位置付けられている。スラリーに少なくとも部分的に浸漬されているローラーの回転によって、スラリーのフィルムが移動可能な支持体上にキャストされる。キャスティングローラーと移動可能な支持体の間には間隙が存在する。材料のキャストウェブの厚さは、とりわけ、キャスティングローラーの外表面と移動可能な支持体の外表面によって、すなわち、上記で確定された間隙の寸法によって決定されてもよい。

スラリーは、供給チャネルを画定するスラリー供給要素を通ってキャスティングボックスに入る。スラリーがキャスティングボックスの寸法全体にわたって実質的に均一に堆積されるかまたは入ってスラリーレベルの局所的な増加を最小化するように、供給チャネルはキャスティングボックスと同じ幅であるか、またはわずかに小さいことが好ましい。幅は、キャスティング方向に対して直角を成す寸法と考えられる。供給チャネルはスラリーの入口を画定し、スラリーが出て行く供給チャネルの出口に対応する。この入口は楕円形であることが好ましい。供給チャネルは、楕円形または長方形の断面などの楕円形を有するパイプと考えられうる。供給チャネルに対して、単一のパイプまたは複数のパイプが収束してスラリーを移送してもよい。供給チャネルの断面の幅は、入口の幅と等しいことが好ましい。

供給チャネルは、キャスティングボックスの上方に位置してもよく、例えば、キャスティングボックスの上部に面してもよく、これは開放されているか、または開口部を含むことが好ましい。供給チャネルは、キャスティングボックスの中に存在するスラリーに面してもよい。スラリーは、重力によって支配される「自由落下」で供給チャネルからキャスティングボックスの中に落下する。スラリーは、すでに供給されたスラリー上またはキャスティングボックスの側壁上に落下してもよく、ここで摺動してすでに供給されたスラリーに到達しうる。

供給チャネルは、キャスティングボックスの側壁に接続されていてもよい。この場合、スラリーの入口は、キャスティングボックスの側壁に形成された開口部を含む。この構成の供給チャネルは、実質的に水平であるか、または水平面からわずかに傾斜していることが好ましい。

キャスティングボックスは、供給チャネルの中に位置付けられた複数のフィンを含む。フィンは、供給チャネルの中に流れ込むスラリーの流路を変える。従って、スラリーはフィンによって画定される様々な表面を通して蛇行しなければならないため、フィンは、スラリーを、実質的に「線形」流、すなわち単一の実質的に真っ直ぐな方向に沿った流れから、より複雑な経路へと方向転換する。このように、供給チャネル中、異なるパイプからのスラリーが到着した場合、フィンは、単一のより均質な流れにおいて異なる流入の流れの混合および合流を可能にする。

理論に拘束されるものではないが、スラリーはおそらく剪断減粘性挙動を有し、すなわち、その天然粘度と加えられる剪断歪みの間には反比例が存在する。それ故に、キャスティングボックス内部のスラリーの良好な混合は、製造プロセスにおいて、特にキャストシートの厚さを制御するために有益である場合がある。この理由から、スラリーの流れに影響を与えるフィンを供給チャネルの中に挿入することが好ましい。ブレード様の形態を有してもよいフィンは有利なことに、スラリーがその流れ中にそれらのフィンの輪郭に沿う必要があり、スラリー自体を分散させ、かつ非線形流を作り出すので、質量分配器としてだけでなく、静的混合要素としても機能する。従って、スラリーは、フィンの周りの「複雑な局所的移動」と、同時に、チャネルの外側からキャスティングボックスへの全体的で包括的な移動とを有する。キャスティングボックス内部を流れるより良く混合されたスラリーにより、キャスティングボックス中に存在するより均質化されたスラリーを得ることが可能になる。

フィン間の特定の幾何学的形状、サイズ、数、および相対的な近接は、スラリーの流れにおけるそれらの効果を定義することを可能にする。これらのパラメータは、供給チャネルの輪郭線およびスラリーの特性を考慮して、コンピュータシミュレーションによって設計されてもよい。

経路転向フィンを含有する供給チャネルの部分は、スラリー供給要素から取り外して除去することができる。

フィンは、他の二つよりはるかに小さい寸法を有し、これはそれらの厚さである。フィンは、好ましくは、スラリーの流れと干渉することができる供給チャネル内に位置付けられるブレード様の要素である。各フィンは、二つの実質的に対向する主表面を画定し、かつ二つの面を接続する薄い側面を画定する。

フィンは、供給チャネルの壁のうちの一つから突出してもよく、例えば、フィンを、こうした壁上に固定し、かつスラリーと接触する壁の内部表面から延ばすことができる。各フィンの主表面は、供給チャネルの壁と実質的に直角を成すことが好ましい。フィンは、チャネルの寸法と等しい高さを有しうるため、フィンはチャネルの二つの対向する壁に接触しうる。

フィンの高さまたは幅などの最長寸法は、約２センチメートル～１０センチメートルから成ることが好ましく、約４センチメートル～８センチメートルから成ることがより好ましい。

数多くのフィンが存在する場合、すべてのフィンは、バーまたはフレームなどの接続要素によって結合することができる。バーまたはフレームはまた、フィンを群で接続してもよい。各群は、他の群とは異なる単一の接続要素を有してもよい。接続は、クリーニングまたは修理の目的ですべてのフィンを同時に取り外すために有用である。さらに、すべてのフィンの位置を同時に調節することができるので有用である。

フィンは、チャネルの壁に直接取り付けられてもよい。フィンは、バーまたはフレームによって接続されてもよく、バーまたはフレームは壁に取り付けられてもよく、そしてフィン自体はチャネルの壁と接触していなくてもよい。

フィンのそれぞれは、軸または方向を画定しうる。上面図上のフィンは、実質的に曲線を形成する。この曲線は、第一の端および第二の端を有する。フィンによって画定される方向、よってその軸は、第一の端および第二の端を結合する線によって与えられる。

経路転向フィンのサブグループは、互いに平行な軸を有するフィンを含むことが好ましい。フィンは、すべてのフィンが同一の方向を「指している」群を形成することが好ましい。例えば、経路転向フィンは、列に分割されてもよく、そして各列は、相互の間で平行な軸を有するフィンを含む。フィンの列は、一つは下流に位置付けられ、他のものはスラリーの流れの方向に沿って位置付けられ、例えば、フィンの第一の列と第二の列とが存在する場合、フィンの第一の列は下流に位置し、第二の列はスラリーの流れの方向に位置する。

フィンは湾曲している、すなわち、フィンは凹状部分または凸状部分を画定することが好ましい。フィンは凹面以上のものを有してもよい。従って、上面図では、フィンは、Ｃ字形状、Ｓ字形状、または類似のものを画定してもよい。これらはまた、平面状とすることもできる。ブレード／フィンの断面の参照される潜在的な標準形状は、類似の目的のため、すなわち、各特定のスポットにおいてスラリーの必要な「逸脱」または再配向を、またそれらの組み合わせを作り出すために一般的に使用されるものである。材料に関しては、フィンは金属で実現されることが好ましく、ステンレス鋼硬質合金などの硬質金属合金で実現されることがより好ましい。別の方法として、または追加的に、フィンは、たばこ粒子内のシリカの高い含有量、および金属を含むすべてのタイプの材料におけるその周知の摩耗効果に起因するスラリーの摩耗に対して、高い抵抗性を有する硬化された表面または他の材料を含んでもよい。「硬質」材料または被覆は、スラリーおよびスラリーのニコチン含有量によって生じる摩耗の理由で使用され、これは一般に材料に対して化学浸食性がある。

フィンが存在しない状態でキャストシートに現れる場合がある「長軸方向の色調の帯」は、フィンがキャスティングボックス内に位置している時には存在しない場合がある。スラリーの異なる流入の流れがフィンによって一緒に混合され、単一のより均質な流れが作り出される。

スラリー供給要素は、テーパー付部分を含むことが好ましい。経路転向フィンは、供給方向にテーパー付部分の下流に位置付けられていることがより好ましい。このように、製造の設定を調整すること、ならびにキャスティングボックス内部を清掃することは比較的容易である。

供給チャネルはチャネル幅を画定し、経路転向フィンはチャネルの幅に沿って分配されることが好ましい。幅は、キャスティング方向に対して実質的に直角を成す方向である。有利なことに、スラリー全体がフィンによって方向転換され、結果として単一の均質な流れが供給チャネルから出る。

経路転向フィンは、複数の湾曲したフィンを備えることが好ましい。フィンは平坦ではなく、湾曲していることが好ましい。よって、フィンの主表面は曲面である。湾曲は、スラリーが当たるフィンの表面の向きに応じて、スラリーの流れの方向を複数の異なる方向に変えるために使用されてもよい。

複数の湾曲したフィンは、少なくとも一つの列に配設されることが好ましい。同じ列の湾曲したフィンは、等しく配向された凹面を有することがより好ましい。同じ列のすべてのフィンは平行な軸を有することがより好ましい。数多くのフィンが存在することが好ましい。フィンは、キャスティングブレードの幅と実質的に等しいキャスティングボックスの幅と概して類似するチャネルの全幅に沿って配設され、これによりすべてのスラリーがフィンの存在によって影響を受けることがより好ましい。フィンは、一つがもう一つに隣接し、それらの間に空間を残して配置され、これによりスラリーがフィンを通って流れることができることが好ましい。従って、スラリーは、異なるチャネルを通って流れ、各チャネルは、一つはフィンの表面およびもう一つは隣接するフィンの表面である二つの表面によって形成されていることが好ましい。

湾曲したフィンのそれぞれは凹面を画定し、同じ列の湾曲したフィンは、等しく向けられた凹面を有することが好ましい。「等しく向けられた凹面」とは、列のすべてのフィンがそれらの軸の同じ側にそれらの凹面を有することを意味する。フィンは、複数の湾曲を有してもよい。キャスティングボックスの全幅にわたることが好ましいフィンの列のフィンは、それらの湾曲がすべて同一の方向を指していることが好ましい。

二つの隣接する列の湾曲したフィンは、それらの凹面を反対向きに配向させることが好ましい。フィンによって流れに付与される動きは、「可能な限り複雑」であり、これにより流れは線形から逸脱し、かつより良好な混合が得られる。

好ましくは、キャスティングボックスは側壁を含み、スラリー供給要素はスラリーの入口を画定し、スラリーのための入口は横壁のうちの一つに形成されている。スラリーは、側壁のうちの一つに形成された開口部を介してキャスティングボックスに入る。

スラリー供給要素はスラリーの入口を画定し、スラリーの入口は、キャスティングボックスの上方または上部に位置付けられていることが好ましい。スラリーは、キャスティングボックスの上方から供給され、重力によってキャスティングボックスの中に落下する。

本発明はまた、アルカロイドを含有する材料のシートをキャストする方法に関し、方法は、キャスティングボックスを提供することと、キャスティングボックスに接続されたキャスティング要素を提供することと、キャスティング要素に面する移動可能な支持体を提供することと、供給チャネルを画定するスラリー供給要素を提供することと、供給チャネル内に位置付けられた経路転向フィンを提供することと、供給チャネルを通して供給方向に沿ってスラリーをキャスティングボックスの中に導入することと、キャスティング要素によって移動可能な支持体上にスラリーをキャストすることとを含む。

キャスティング要素は、キャスティングブレードであることが好ましい。

本方法の利点は、装置を説明する時にすでに概説されているので、繰り返さない。

キャスティングボックス内部にスラリーを供給する工程は、供給方向に沿ってキャスティングボックス内部にスラリーを導入し、約－４５度～約＋４５度から成る角度を水平面と形成する工程を含むことが好ましい。スラリーの水平方向の供給は、「自由落下」の場合におけるような重力ではなく、加えられた圧力によって制御されるため、キャスティングボックス内部のスラリーの流れのより良い制御を提供しうる。垂直ではない供給チャネルのおかげで、キャスティングボックス内部での気泡の形成が低減または最小化され、さらに、キャスティングボックス内に収容されるスラリーは、落下するスラリーの潜在的エネルギーの影響を受けず、これは必然的に、キャスティングボックス内の一定の圧力状態のためにより均質な（成分および厚さの）キャストリーフを伴いうる。

キャスティングボックス内部にスラリーを供給する工程は、供給方向に沿ってキャスティングボックス内部にスラリーを導入し、約－１５度～約＋１５度から成る角度を垂直平面と形成する工程を含むことが好ましい。

別の方法として、スラリーは上方からキャスティングボックスに入ることができ、すなわち、供給チャネルの端部で、スラリーの空中落下があり、それが下方に位置付けられたキャスティングボックスに達する。この構成では、供給チャネルは実質的に垂直であることが好ましい。

方法は、スラリーまたはキャストシートのパラメータに応じて、供給方向に沿って経路転向フィンをシフトして経路転向フィンの位置を調整する工程を含むことが好ましい。方法は、スラリーまたはキャストシートのパラメータに応じて、供給方向に対する経路転向フィンの配向を調整することを含むことが好ましい。スラリーの特性およびキャストシートの所望の特性に応じて、フィンの位置および向きを制御することができる。フィンは、所定の量をシフトして、入口から再配向し、入口に向かって移動させることができる。

アルカロイドを含有する材料のキャストシートは、均質化したたばこシートを含むことが好ましい。

本発明はまた、材料のシートをキャストするためのキャスティング装置に関する場合があり、キャスティング装置は、シートを形成するためにキャストされるスラリーを含有するのに適したキャスティングボックスと、スラリーを供給方向にキャスティングボックスの中に導入するのに適した供給チャネルを画定するスラリー供給要素と、供給チャネル内に位置付けられ、供給チャネル内部のスラリーと接触するのに適した経路転向フィンと、移動可能な支持体と、キャストシートを形成するために、キャスティングボックスに含有されたスラリーを移動可能な支持体上にキャストするのに適したキャスティング要素とを含む。

本発明はまた、材料のシートをキャストする方法に関する場合があり、方法は、キャスティングボックスを提供することと、キャスティングボックスに接続されたキャスティング要素を提供することと、キャスティング要素に面する移動可能な支持体を提供することと、供給チャネルを画定するスラリー供給要素を提供することと、供給チャネル内に位置付けられた経路転向フィンを提供することと、供給チャネルを通して供給方向に沿ってスラリーをキャスティングボックスの中に導入することと、キャスティング要素によって移動可能な支持体上にスラリーをキャストすることとを含む。

本発明のさらなる利点は、添付の図面の非制限的な参照とともに、その詳細な説明から明らかになろう。

図１は、アルカロイドを含有する材料のウェブを製造するための装置の概略側面断面図である。 図２は、アルカロイドを含有する材料のウェブを製造するための装置のさらなる実施形態の概略側面断面図である。 図３は、図２の装置の一部分の概略斜視図である。

図１を参照すると、本発明によるアルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置の第一の実施形態が表されており、参照番号１００で示されている。図１では、キャスティング装置１００の一部分のみが示されている。

特に、キャスティング装置１００は、均質化したたばこ材料１１のキャストウェブの製造のために適合されている。

キャスティング装置１００は、スラリー１８を収容するキャスティングボックス１０と、移動可能な支持体２と、キャスティングブレード１と、を備え、キャスティングブレード１は、均質化したたばこ材料１１のキャストシートを形成するために、キャスティングボックス１０内に収容されたスラリー１８を移動可能な支持体２の上へとキャストする。移動可能な支持体２は、図１の矢印２４によって示されるキャスティング方向を画定する。

バッファタンク（図面に示されていない）からのスラリー１８は、通常はポンプ（図面に示されていない）によってキャスティングボックス１０へと移送される。ポンプは、キャスティングボックス１０内に導入されるスラリー１８の量を制御するための流量の制御装置（図では図示されていない）を備えることが好ましい。ポンプは有利なことに、スラリーの移送時間が必要最小限に短く保たれることを確実にするように設計されている。ポンプは、キャスティングボックス１０にスラリー１８を供給するために、例えば、スラリー供給要素５によってキャスティングボックス１０に流体接続されている。

キャスティングボックス１０は、対向する第一の壁および第二の壁３、４を含む側壁を備える。キャスティングブレード１は、第二の壁４においてキャスティングボックス１０と関連付けられる。キャスティングボックス１０は、概して、四つの側壁、すなわち、対向する第一の壁および第二の壁３、４と、対向する第一の壁および第二の壁３、４を接続する、対向する第三の壁および第四の壁（図中に示されていない）によって画定される。

移動可能な支持体２は、例えば、ドラム組立品を含む連続的なステンレス鋼ベルトを備える。ドラム組立品は、移動可能な支持体２を移動させるキャスティングボックス１０の下方に位置する主ドラム２１を含む。キャスティングボックス１０は、主ドラム２１の上に据え付けられることが好ましい。

スラリーは、キャスティングブレード１を通して鋼ベルト（ドラム２１における）上にキャストされ、これは均質化したたばこ材料の連続的なシートを作り出す。スラリーがキャスティングブレードに、およびそれ故に移動可能な支持体に到達するために、キャスティングボックス１０は、その底部に対応する開口または開口部１７を有し、開口１７はキャスティングボックス１０の幅に沿って延びる。開口部１７は、ドラム２１にわたって、かつドラム２１の近傍に位置付けられる。

この実施形態ではキャスティングボックス１０の上部部分は開放されている。

鋼ベルト２の移動は、キャスティングブレード１に向かって、例えば、第二の壁４に向かって、スラリー１８を前進させる。キャスティングブレード１は、鋼ベルト２上のスラリー１８の一部をキャストし、その一方でスラリー１８の残りの大部分は後戻りし、キャスティングボックス１０内部で再循環する。

キャスティングブレード１は、その長軸方向の幅である主寸法を有する。キャスティングブレード１は、例えば、実質的に長方形状である。

キャスティングブレード１は、好ましくはアクチュエータ９によって動作される調整可能な板８によってキャスティングボックス１０に取り付けられ、調整可能な板８はキャスティングブレード１の位置、特に移動可能な支持体２に対するその距離の正確な制御を可能にする。

キャスティングブレード１と移動可能な支持体２の間には間隙が存在し、その寸法は、とりわけ、均質化したたばこ材料１１のキャストウェブの厚さを決定する。

スラリー１８をキャスティングボックスの中へと移送するためのスラリー供給要素５は、異なる位置および形状を有してもよい。図１の実施形態では、流体供給要素５は、入口９０を画定するチャネル１５を含む。入口９０は、実質的に、キャスティングボックス１０の側壁３上に形成された開口部である。チャネル１５は、実質的に水平に配設されることが好ましく、これによって、入口９０においてスラリーの流れの方向は実質的に水平である。

さらに、キャスティングボックス１０は、チャネル１５中に位置する複数のフィンを含む。フィンは、二つの実質的に平行な第一の列および第二の列に配設され、第二の列は、スラリーの流れの方向において第一の列の上流にある。任意の数の列が可能である。第一の列のフィンはすべて１９で示され、また第二の列のフィンはすべて２０で示される。フィンの高さは、チャネル５の高さと実質的に類似している。

上面図の第一の列または第二の列の各フィン１９、２０は湾曲した形状を画定し、フィンの凹面は各列において同じ配向を有する。図３は、フィンの第一の列および第二の列を明確に示している。各フィン１９、２０はＣ字形状を有し、Ｃ字の凹面は、スラリーの流れの主方向に実質的に面して位置付けられている。フィンはすべて同じ形状を有し、すべて主寸法を画定する。各フィンは、上面図でフィンの第一の端および第二の端を結合する線の連続である軸を画定する。各行において、フィンは平行であることが好ましい、すなわち、平行軸を有することが好ましい。

第一の調整要素および第二の調整要素（図示せず）は、フィンの位置を変えるために、フィンを動作させうる。第一の調整要素は、各軸の配向が変化するように、フィンをそれらの軸の周りに回転させてもよく、一方で第二の調整要素は、チャネル１５に沿ったそれらの正確な位置を、入口９０からより近くまたはより遠くに変化させてもよい。

チャネル５中のスラリー１８の流れの方向においてフィン１９、２０の上流にあるスラリー供給要素５はまた、テーパー付部分６を含むことが好ましい。

図２および図３では、シート１１のキャスティングのための装置１０１の第二の実施形態が視覚化されている。この実施形態と前の実施形態の違いは、スラリー供給要素５０にある。

スラリー供給要素５０は、複数のパイプ８０および分配器５１を備える。スラリーは、単一の管状パイプライン（図示せず）から供給され、その後、管状パイプラインは複数のパイプ８０に分割される。各パイプ８０内からのスラリーの流れは、キャスティングボックスの全幅に適合し、かつ全幅を網羅するために、分配器５１内で三角形状の中へと開口する（例えば、図３を参照）。分配器５１は、入口９０を有するフィン１９、２０を含むチャネル１５を画定する。スラリー１８は、図２および図３で見られるように、連続的または不連続なやり方で上方からキャスティングボックスに直接落下される。チャネル１５の入口９０からの落下中、スラリー滴は側壁３に接触する場合もあり、または接触しない場合もある。側壁３に接触した場合、スラリーは側壁上を摺動する。

フィン１９、２０は、前の実施形態のチャネルと同一の方法でチャネル１５内に位置付けられている。この実施形態のチャネル１５は、前の実施形態のチャネル１５と類似しており、配向が異なるだけである、すなわち、水平ではなく実質的に垂直である。

図３は、異なる配管８０から入ってくるスラリーに対するフィンの効果を示す。分配器５１によって開かれた異なるパイプ８０からの複数の流れから、チャネル１５のおかげで単一の流れが得られる。

キャスティング装置１００～１０１の機能は以下の通りである。好ましくは、たばこ粉末と他の成分を混合し組み合わせて形成されるスラリー１８は、例えば、インラインミキサ（図示せず）を使用してバッファタンク（同様に図示せず）からキャスティング装置１００～１０１へ、特にキャスティングボックス１０内部へ移送される。

スラリー１８は、例えば、（キャスティングボックス１０の側壁３で）キャスティングボックス１０の後方または上流側に位置付けられた入口９０を有する水平チャネル１５によって供給される。キャスティングブレード１は、側壁４の近くのキャスティングボックス１０の前方または下流側に位置する。別の方法として、スラリーは上方から分配され、例えば、実質的に垂直なチャネル１５を通して、キャスティングボックスの開いた上部部分を介してキャスティングボックスに入り、キャスティングボックス１０上に落下する、および／または側壁３に沿って摺動する。いずれにしても、スラリーはフィン１９、２０を通過し、均質化しなければならない。

さらに、キャスティングボックス１０中のスラリーのレベルを監視することが好ましい。また、キャスティングボックス１０内のスラリーの水分を監視することが好ましい。さらに、スラリー１８の密度を監視することが好ましい。上述のパラメータの監視は、適切なセンサーによって実施される。

キャストする工程の直後に核子ゲージによって制御された、均質化したたばこ材料のウェブの厚さおよび坪量は、スラリー測定装置を使用して連続的にモニターされる、かつフィードバック制御されることが好ましい。

キャストする工程は、移動可能な支持体２との間隙（フィードバック制御されることができる間隙）を形成するキャスティングブレード１によって実行される。

さらに、キャストウェブは乾燥装置（図面では示されていない）によって乾燥工程を受ける。乾燥装置は、複数の個別の乾燥ゾーンを含む。各乾燥ゾーンは、支持体の下側の蒸気加熱と、移動可能な支持体２の上方の加熱された空気と、好ましくはまた調整可能な排気制御とを含むことが好ましい。乾燥装置内では、均質化したたばこウェブは、支持体２の上で所望の最終的な水分まで乾燥される。

乾燥工程は、好ましくは、個別に制御可能なゾーンを有するエンドレスステンレス鋼ベルト乾燥機内でのキャストウェブの均一かつ穏やかな乾燥を含む。乾燥中に、各乾燥ゾーンでの穏やかな乾燥プロファイルを確実にするために、各乾燥ゾーンでキャストウェブの温度をモニターする工程が実行されることが好ましい。キャストウェブは、底部からのスチームパン加熱および上部の空気乾燥により、鋼ベルト２の上で所望の最終的な水分まで乾燥される。すべての乾燥ゾーンは、蒸気フローと圧力制御とを備え、空気温度と空気フローを完全に調整可能にして所望の乾燥プロファイル提供し、確実に製品滞留時間が守られる。

Claims (11)

1. アルカロイドを含有する材料のシートをキャストするためのキャスティング装置であって、
   前記シートを形成するためにキャストされるスラリーを収容するのに適したキャスティングボックスと、
   前記スラリーを供給方向に前記キャスティングボックスの中に導入するのに適した供給チャネルを画定するスラリー供給要素と、
   前記供給チャネル内に位置付けられた経路転向フィンであって、前記供給チャネル内部の前記スラリーと接触するのに適した、経路転向フィンであり、前記経路転向フィンが、少なくとも一つの列に配設された複数の湾曲したフィンを含み、同じ列の前記湾曲したフィンが等しく向けられた凹面を有する、経路転向フィンと、
   移動可能な支持体と、
   前記キャストシートを形成するために、前記キャスティングボックスに収容された前記スラリーを前記移動可能な支持体上にキャストするのに適したキャスティングブレードと、を備えるキャスティング装置。
2. 前記スラリー供給要素がテーパー付部分を含む、請求項１に記載のキャスティング装置。
3. 前記経路転向フィンが、前記供給方向において前記テーパー付部分の下流に位置付けられている、請求項２に記載のキャスティング装置。
4. 前記供給チャネルがチャネル幅を画定し、前記経路転向フィンが前記チャネルの前記幅に沿って分配されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のキャスティング装置。
5. 前記キャスティングボックスが側壁を含み、前記スラリー供給要素が前記スラリーの入口を画定し、前記スラリーのための前記入口が横壁のうちの一つに形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のキャスティング装置。
6. 前記スラリー供給要素が前記スラリーの入口を画定し、前記スラリーの前記入口が前記キャスティングボックスの上方または上部に位置付けられている、請求項１～５のいずれか一項に記載のキャスティング装置。
7. アルカロイドを含有する材料のシートをキャストするための方法であって、
   キャスティングボックスを提供することと、
   前記キャスティングボックスに接続されたキャスティングブレードを提供することと、
   前記キャスティングブレードに面する移動可能な支持体を提供することと、
   供給チャネルを画定するスラリー供給要素を提供することと、
   前記供給チャネル内に位置付けられた経路転向フィンを提供することと、
   前記供給チャネルを通して供給方向に沿ってスラリーを前記キャスティングボックスの中に導入することと、
   前記キャスティングブレードによって前記スラリーを前記移動可能な支持体上にキャストすることと、
   前記スラリーまたは前記キャストシートのパラメータに応じて、前記供給方向に対する前記経路転向フィンの配向を調整することと、を含む、方法。
8. 前記キャスティングボックス内部に前記スラリーを供給する工程が、供給方向に沿って前記キャスティングボックスの中に前記スラリーを導入し、－４５度～＋４５度から成る角度を水平面と形成する工程を含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記キャスティングボックス内部に前記スラリーを供給する工程が、供給方向に沿って前記キャスティングボックスの中に前記スラリーを導入し、－１５度～＋１５度から成る角度を垂直平面と形成することを含む、請求項７に記載の方法。
10. 請求項７～９の一つ以上の項に記載の方法であって、
    前記スラリーまたは前記キャストシートのパラメータに応じて、前記供給方向に沿って前記経路転向フィンをシフトして前記経路転向フィンの位置を調整することを含む、方法。
11. 請求項７～１０の一つ以上の項に記載の方法であって、
    アルカロイドを含有する材料の前記キャストシートが均質化したたばこシートを含む、方法。

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