TW201615105A - 疏水性包覆材料 - Google Patents

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Abstract

一種吸煙物件，其包括包含至少15%保濕劑之菸草基材及環繞該菸草基材佈置的疏水性紙包覆材料。該紙包覆材料歸因於共價鍵結至該紙的疏水性基團而為疏水性。

Description

疏水性包覆材料
本發明係關於用於吸煙物件中之紙，其中該紙具有疏水性表面且係與具有高保濕劑含量的菸草基材共同使用。
諸如香煙的可燃性吸煙物件通常包括經包覆材料包圍之菸草切割填料之圓柱形桿及以頭尾相接關係緊鄰經包覆之菸桿軸向排列的圓柱形過濾器。圓柱形過濾器通常包括經塞形包覆物包圍的過濾材料。經包覆菸桿及過濾器係藉由尖端包覆材料之帶材結合，其通常由包圍過濾器之整個長度及經包覆菸桿之相鄰部分之紙材料形成。香煙係由使用者經由點燃其一端並燃燒經切碎的菸桿來使用。吸煙者接著經由在香煙的入口端或過濾器端抽吸來將主流煙納入口中。
一些吸煙物件包括含有菸草的氣熔膠產生基材，其當使用時係經加熱而非燃燒。已知的加熱式吸煙物件包括，例如，其中氣溶膠係經由電加熱或經由將熱自可燃性燃料元件或熱源轉移至氣溶膠產生基材來產生氣溶膠的吸煙物件。吸煙期間，來自熱源之熱傳遞使氣溶膠產生基材中釋放出揮發性化合物，且該揮發性化合 物夾帶在經吸煙物件吸入之空氣中。隨著所釋放之化合物冷卻，其凝結而形成供使用者吸入之氣溶膠。亦已知例如經由化學反應，不經燃燒或加熱，而自含菸草材料或其他尼古丁來源產生含尼古丁之氣溶膠的吸煙物件。
許多吸煙物件通常包括以頭尾相接關係與菸桿排列的過濾器。一些吸煙物件包括具有當經過濾器吸入主流煙或氣溶膠時捕獲或轉換主流煙或氣溶膠之組分之功能材料的過濾器段。該等功能材料係已知的，且包括，例如，吸著劑、觸媒及芳香劑。
用來包覆菸草基材的紙可吸收存於通過吸煙物件之主流煙或氣溶膠中的保濕劑、水及其他化合物、或紙周圍的濕度或水分。經吸收的液體會污染或減弱紙且負面地影響吸煙物件的外觀及結構完整性。加熱式吸煙物件或氣溶膠產生物件尤其易因此等加熱式吸煙物件或氣溶膠產生物件之菸草基材中之高含量的保濕劑而被弄濕及破裂。
將期望提供一種具有高保濕劑含量之機械穩定的吸煙物件。期望降低在氣溶膠產生物件使用期間包圍氣溶膠產生基材之紙包覆材料的潤濕量。
將期望提供一種吸煙物件，其包含的紙為不易吸收存於通過吸煙物件之主流煙或氣溶膠中或存於紙周圍環境中之水或化合物。亦將期望此疏水性紙不會影響吸煙物件所產生之煙或氣溶膠的味道。
根據第一態樣，吸煙物件包括具有至少15%保濕劑之菸草基材及環繞菸草基材佈置的紙包覆材料。該紙包覆材料歸因於共價鍵結至紙的疏水性基團而呈現疏水性質。
在另一態樣中，疏水性紙係藉由包括以下步驟的方法所製成：將包含脂肪酸鹵化物的液體組成物施加至紙的至少一表面，及將該表面維持在約120℃至約180℃之溫度下。鹵化脂肪酸與紙中材料的生質子基團於原位反應，導致形成脂肪酸酯類。
在另一態樣中，形成吸煙物件之方法包括使脂肪酸氯化物與紙中之纖維素材料反應以形成疏水性紙。
在另一態樣中，製造疏水性紙包覆材料之方法包括以下步驟：將包含脂肪酸鹵化物的液體組成物施加至紙的至少一表面，及將該表面維持在約120℃至約180℃之溫度下。脂肪酸鹵化物與紙中材料的生質子基團於原位反應，導致形成脂肪酸酯類。
在另一態樣中，氣溶膠產生系統包括包含加熱元件的氣溶膠產生裝置及包括包圍具有至少15%保濕劑之氣溶膠產生基材之疏水性紙包覆材料的氣溶膠產生物件。該氣溶膠產生裝置係經構造成可釋放地承接氣溶膠產生物件且該加熱元件提供熱給氣溶膠產生物件中之氣溶膠形成基材。
包括疏水性紙包覆材料的吸煙物件可降低潤濕及吸收通過吸煙物件之煙或氣溶膠中的水或保濕劑。 結果，即使當菸草基材中包含高含量的保濕劑時，亦可降低吸煙物件之包覆材料部分的可見污染及物理減弱。
根據本發明之吸煙物件可係濾器香煙或其他燃燒菸草材料以形成煙的吸煙物件。舉例來說，氣溶膠產生基材可包括菸桿及嘴件可包括過濾器。尖端包覆材料將過濾器結合至菸草基材或菸桿。在本文中所用之術語「吸煙物件」係指香煙、雪茄、小雪茄及其他點燃可噴煙材料(諸如菸草)並燃燒產生煙的物件。術語「吸煙物件」亦包括藉由熱不燃燒氣溶膠形成基材(諸如菸草基材)而產生包含尼古丁之氣溶膠的氣溶膠產生物件。
術語「菸草基材」或「氣溶膠產生基材」包括由切碎菸草或菸草切割填料所形成之菸草桿，或其可包括重組菸草或鑄葉(cast leaf)菸草、或兩者之混合物。如下文進一步論述，菸草基材可以頭尾相接關係連接至嘴件或過濾器。
在本文中所用之術語「嘴件」係指吸煙物件之經設計成與使用者之口接觸的部分。嘴件可係吸煙物件之可包括過濾器的部分，或在一些情況中，嘴件可由尖端包覆材料的範圍來界定。在其他情況中，嘴件可被定義為自吸煙物件之入口端延伸約40毫米，或自吸煙物件之入口端延伸約30毫米之吸煙物件的一部分。或者，根據本發明之吸煙物件可係加熱(而非燃燒)氣溶膠產生基材(諸如菸草)以形成氣溶膠的物件。在一種類型的加熱式吸煙物件中，氣溶膠產生物質係經一或多個電熱元件加熱以產生氣溶膠。在另一類型的加熱式吸煙物件 中，氣溶膠係經由將熱自可燃性或化學熱源傳遞至可位在熱源內部、周圍或下游之物理分離的氣溶膠產生基材而產生。本發明進一步涵蓋自菸草材料、菸草萃取物、或其他尼古丁來源，未經燃燒，且在一些情況中未經加熱，例如經由化學反應產生含尼古丁之氣溶膠的吸煙物件。
在本文中術語「氣溶膠產生物件」係指加熱式吸煙物件或不為香煙、雪茄、小雪茄、或燃燒菸草基材以產生煙的吸煙物件。根據本發明之吸煙物件可係整體、經組裝的吸煙裝置或吸煙裝置之組分，其與一或多個其他組分組合以提供用於產生氣溶膠的經組裝裝置，諸如(比方說)，加熱式吸煙裝置或氣溶膠產生物件的可消耗部分。
氣溶膠產生裝置通常包括：熱源；氣溶膠形成基材(諸如菸草基材)；至少一個位在氣溶膠形成基材下游的空氣入口；及在該至少一個空氣入口與物件之入口端之間延伸的氣流路徑。熱源較佳係位在氣溶膠形成基材的上游。在許多實施例中，熱源係與氣溶膠產生裝置為一體且可消耗的氣溶膠產生物件係可釋放地承接於氣溶膠產生裝置內。
熱源可係可燃性熱源、化學熱源、電熱源、散熱片或其任何組合。熱源可係電熱源，較佳經成形成可插入至氣溶膠形成基材中的葉片形式。或者，熱源可經構造成包圍氣溶膠形成基材，且因此可呈中空圓柱體形式，或任何其他該種適當形式。或者，熱源係可燃性 熱源。如本文所用，可燃性熱源係在使用期間其本身經燃燒以產生熱的熱源，不同於香煙、雪茄或小雪茄，其並不涉及燃燒吸煙物件中之菸草基材。較佳地，此一可燃性熱源包含碳及點火助劑，諸如金屬過氧化物、超氧化物、或硝酸酯，其中該金屬係鹼金屬或鹼土金屬。
術語「上游」及「下游」係指所描述之吸煙物件之元件相對於當主流煙或氣溶膠自菸草基材或氣溶膠產生基材吸取且通過及嘴件時之方向的相對位置。
本文所用之術語「主流煙」係指由可燃性吸煙物件(諸如香煙)所產生之煙，及由如前所述之不可燃性吸煙物件所產生之氣溶膠。主流煙流過吸煙物件並被使用者所消耗。
術語「包覆材料」或「紙包覆材料」係可互換，且係指包圍菸草基材以維持菸草基材之形狀且係由紙或其他材料及可選的填充材料所形成的包覆材料。包覆材料或紙包覆材料係為疏水性。
術語「疏水性」係指呈現拒水性質的表面。確定此性質的一種有用方式係測量水接觸角。「水接觸角」係習知通過液體測量，其中液體/蒸氣界面與固體表面相會處的角度。其經由楊氏方程式(Young equation)定量固體表面經液體的可濕性。
本發明提供一種環繞或包圍菸草基材佈置的疏水性紙包覆材料(亦即，具有僅一個疏水性內表面或至少一疏水性內表面，或具有僅一個疏水性外表面或至少一疏水性外表面，或同時具有疏水性內表面及疏水性外表面)。
預期疏水性紙包覆材料可減少及防止在吸煙物件上形成使用者可見的斑點。已觀察到斑點可在儲存於潮濕環境中時出現在吸煙物件上。斑點可係經由將水或保濕劑(包括任何經懸浮或溶解的有色物質)吸收至構成紙包覆材料之纖維素纖維的網狀物中所造成。不受限於任何理論，水或保濕劑與紙的纖維素纖維交互作用並改變纖維組織，導致紙包覆材料之光學性質(諸如亮度、色彩、及不透明度)及機械性質(諸如拉伸強度、滲透性)的局部改變。
包覆材料係吸煙物件之佈置於菸桿或菸草基材周圍以助於維持菸草基材之圓柱形態的部分。此包覆材料可呈現一定範圍的滲透性，包括不可滲透。香煙紙的滲透性係利用國際標準試驗方法ISO 2965：2009測定，且結果呈現為立方公分每分鐘每平方公分並稱為「CORESTA單位」。
在許多實施例中，未經處理之包覆材料(即未經疏水性處理)的滲透性可係自約0 CORESTA單位至約300 CORESTA單位，或自約20 CORESTA單位至75 CORESTA單位，或約10 CORESTA單位或以下，約5 CORESTA單位或以上，或約1 CORESTA單位或以下。在一些構造中，經處理包覆材料的滲透性係在約1至約10 CORESTA單位，約5至約20 CORESTA單位或約1至約5 CORESTA單位之範圍內。
在各種實施例中，紙包覆材料可由任何適當的疏水性材料形成。在許多實施例中，紙包覆材料係由 具有生質子側基的材料形成。術語「生質子」係指可於化學反應中供給氫或質子的基團。較佳地，生質子基團係反應性親水性基團，諸如(但不限於)羥基(-OH)、胺基(-NH2)、或巰基(-SH2)。本發明現將經由實例參照包含羥基團的包覆材料作說明。具有側羥基團的材料包括纖維素材料諸如紙、木材、紡織品、天然以及人造纖維。紙包覆材料亦可包括一或多種填充材料，例如碳酸鈣。如本文所使用之術語「包覆材料」涵蓋「紙包覆材料」、「香煙包覆材料」、以及任何用來密封並形成加熱式吸煙物件、氣溶膠產生物件或可燃性吸煙物件、及尤其係菸草基材或氣溶膠產生基材的包覆材料。
本文中所述包括任何疏水性處理的包覆材料可具有任何適宜的基重。包覆材料之基重可在約20至約50克每平方米或約20至約40克每平方米之範圍內。包覆材料可具有任何適宜厚度。包覆材料之厚度可在約30至約80微米或約30至約60微米、或約40至50微米之範圍內。
在許多實施例中，包覆材料之厚度容許施加至一表面之疏水性基團或試劑有效地擴展至相對表面上，從而對兩相對表面提供類似的疏水性質。在一實例中，包覆材料之厚度係約43微米且兩表面藉由凹版(印刷)方法使用硬脂醯氯作為一表面之疏水性試劑而成為疏水性。因此，儘管本發明之許多效益僅需兩個主表面中之一者(即內表面或外表面)呈現疏水性質，但涵蓋亦可類似地使用於兩主表面上呈現疏水性質的紙。較佳 地，僅或至少外表面為疏水性。因此，本發明涵蓋其中包覆材料包含至少一個疏水性表面的各種應用。
包覆材料的疏水性表面亦可抑制保濕劑、水及其他溶解或懸浮物質之轉移、吸收及累積於包覆材料，而可能在吸煙物件之包覆材料上形成可見斑點或減弱包覆材料。基本上，疏水性表面降低或防止包覆材料被水、保濕劑及其他溶解或懸浮物質污染。
疏水性包覆材料亦可抑制在將吸煙物件於潮濕環境中儲存或使用時，尤其係當濕度相當高(例如，相對濕度大於70%、80%、90%、95%、99%)或當將吸煙物件儲存長期間(例如，超過三星期、兩個月、三個月、或六個月)、或該等狀況之組合時所發生之保濕劑、水的轉移、吸收及累積及污染包覆材料。
包覆材料的疏水性質亦可防止或降低吸煙物件之嘴件在潮濕時、或保濕劑與包覆材料交互作用時變形或分解的發生率。當保濕劑或水滲透包覆材料表面並被吸收時，包覆材料的結構會減弱，從而有效降低包覆材料的拉伸強度並導致容易撕裂或瓦解包覆材料或菸桿。
在一些實施例中，用來產生疏水性包覆材料的材料或方法並不會實質地影響包覆材料的滲透性。較佳地，用來產生疏水性包覆材料的試劑或方法使包覆材料之滲透性(相較於未經處理之包覆材料)改變低於約10%或低於約5%。
在各種實施例中，包覆材料的疏水性表面具有低於約30g/m2、低於約20g/m2、低於約15g/m2、或低於約10g/m2之柯布(Cobb)吸水(ISO535：1991)值(於60秒時)。
在各種實施例中，包覆材料的疏水性表面具有至少約90度、至少約95度、至少約100度、至少約110度、至少約120度、至少約130度、至少約140度、至少約150度、至少約160度、或至少約170度之水接觸角。疏水性係利用TAPPI T558 om-97試驗測定，並將結果呈現為界面接觸角且以「度」記述，且其可在接近零度至接近180度之範圍內。在未連同術語疏水性說明接觸角時，水接觸角係至少90度。
在較佳實施例中，包覆材料之內表面具有至少約90度、至少約95度、至少約100度、至少約110度、至少約120度、至少約130度、至少約140度、至少約150度、至少約160度、或至少約170度之水接觸角。外表面可較內表面不疏水，以利於外表面的後續處理，例如將設計印刷於外表面上、用來降低香煙點燃傾向的印刷處理、或使其更可與特定黏著劑相容。在其他實施例中，外表面具有實質上與內表面相同的水接觸角，或在內表面之接觸角的約20度內。
疏水性表面可沿包覆材料之長度均勻地存在。在一些構造中，疏水性表面並非沿包覆材料之長度均勻地存在。舉例來說，疏水性表面可優先存在於包覆材料之鄰近吸煙物件之過濾器元件或嘴件的一部分上而 不存在於包覆材料的上游部分。在一些實施例中，疏水性表面不存在於包覆材料的最上游25%部分中。在一些實施例中，疏水性表面沿包覆材料之長度的全部或一部分形成圖案。此包覆材料之不為疏水性的部分可包括不可容易地施加至疏水性表面的標記。
在許多實施例中，疏水性表面可經由沿包覆材料之長度印刷試劑而形成。可利用任何有用的印刷方法。試劑可包括任何可經反應以化學鍵結至包覆材料或包覆材料之側基的有用疏水性基團。
在許多實施例中，疏水性表面可經由沿包覆材料之長度印刷試劑而形成。可利用任何有用的印刷方法，諸如凹版、噴墨及其類似方法。試劑可包括任何可共價鍵結至包覆材料或紙材料之側基的有用疏水性基團。
疏水性表面可利用任何適宜的疏水性試劑或疏水性基團形成。疏水性試劑較佳係化學鍵結至紙或紙材料之生質子側基。在許多實施例中，疏水性試劑係共價鍵結至紙或紙材料之生質子側基。舉例來說，疏水性基團係共價鍵結至形成紙包覆材料之纖維素材料的側羥基團。在紙之結構組分與疏水性試劑之間的共價鍵可形成較單僅將疏水性材料之塗層佈置於紙包覆材料表面上更牢固地附著至紙材料的疏水性基團。經由使疏水性試劑在原位以分子層級化學鍵結而非整體施加一層疏水性材料以覆蓋表面容許更佳地維持紙的滲透性，因為塗層傾向於覆蓋或阻塞紙中的孔隙及降低滲透性。使疏水性 基團於原位化學鍵結至紙亦可減少使紙表面成為疏水性所需的材料量。如本文所用之術語「原位」係指化學反應之位置係發生在形成紙之固體材料的表面上或其附近，此係不同於使纖維素溶解於溶液中之反應。舉例來說，反應係發生在包括呈不均質結構之纖維素材料的紙表面上或附近。然而，術語「原位」不需要化學反應直接發生在吸煙物件上。
疏水性試劑可包括醯基團或脂肪酸基團。醯基團或脂肪酸基團或其混合物可係飽和或不飽和的。試劑中之脂肪酸基團(諸如脂肪酸鹵化物)可與纖維素材料之生質子側基團(諸如羥基團)反應形成使脂肪酸共價鍵結至纖維素材料的酯鍵。大體上，此等與側羥基團的反應可將纖維素材料酯化。
醯基團或脂肪酸基團包括C12-C30烷基(具有12至30個碳原子之烷基)、C14-C24烷基(具有14至24個碳原子之烷基)或較佳地C16-C20烷基(具有16至20個碳原子之烷基)。熟悉技藝人士當明瞭如本文所用之術語「脂肪酸」係指包含12至30個碳原子、14至24個碳原子、16至20個碳原子或具有大於15、16、17、18、19、或20個碳原子的長鏈脂族、飽和或不飽和脂肪酸。在各種實施例中，疏水性試劑包括，例如，醯基鹵化物、脂肪酸鹵化物，諸如脂肪酸氯化物，包括軟脂醯氯、硬脂醯氯或山嵛醯氯、其混合物。脂肪酸氯化物與包覆材料中之纖維素的原位反應產生纖維素之脂肪酸酯類及氫氯酸。
可利用任何適宜的方法來使疏水性試劑或基團化學鍵結至紙包覆材料。作為一實例，在受控溫度下將不含溶劑之一定量的疏水性試劑沈積於紙表面上，例如，試劑之液滴於表面上形成20微米規則間隔的圓。控制試劑之蒸氣張力可藉由擴散促進反應進行並在脂肪酸與纖維素之間形成酯鍵，同時連續抽出未反應的酸氯化物。纖維素之酯化在一些情況中係基於纖維素之醇基團或側羥基團與醯基鹵化物(諸如醯基氯化物包括脂肪酸氯化物)的反應。可用來加熱疏水性試劑的溫度係取決於試劑及脂肪酸鹵化物的化學性質，其範圍為約120℃至約180℃。
疏水性試劑可以任何有效用量或基重施加至紙包覆材料。在許多實施例中，疏水性試劑之基重係低於約3克每平方米、低於約2克每平方米、或低於約1克每平方米，或在約0.1至約3克每平方米、約0.1至約2克每平方米、或約0.1至約1克每平方米之範圍內。疏水性試劑可經施加或印刷於紙表面上且界定均勻或不均勻圖案。
較佳地，疏水性紙包覆材料係經由使脂肪酸酯基團或脂肪酸基團與包覆材料之纖維素材料上之側羥基團反應以形成紙之疏水性表面來形成。反應步驟可藉由施加提供脂肪酸酯基團或脂肪酸基團來與紙之纖維素材料上之側羥基團化學鍵結以形成包覆材料之疏水性表面的脂肪酸鹵化物(諸如氯化物，舉例而言)而完成。施加步驟可經由將呈液體形式之鹵化脂肪酸負載於固體支 撐物(諸如刷、滾筒、或吸收性或非吸收性襯墊)上，然後使固體支撐物與包覆材料之表面接觸而進行。脂肪酸鹵化物亦可藉由印刷技術(諸如凹版、柔版、噴墨、攝影製版)、藉由噴霧、藉由潤濕、或藉由浸泡於包含脂肪酸鹵化物之液體中來施加。施加步驟可沈積試劑的離散島狀物，從而在紙包覆材料之表面上形成疏水性區域之均勻或不均勻的圖案。包覆材料上疏水性區域之均勻或不均勻的圖案可由至少約100個離散的疏水性島狀物、至少約500個離散的疏水性島狀物、至少約1000個離散的疏水性島狀物、或至少約5000個離散的疏水性島狀物形成。離散的疏水性島狀物可具有諸如圓、矩形或多邊形的任何有用形狀。離散的疏水性島狀物可具有任何有用的平均橫向尺寸。在許多實施例中，離散的疏水性島狀物具有在5至100微米範圍內、或在5至50微米範圍內的平均橫向尺寸。為助於經施加試劑於表面上的擴散，亦可應用氣流。可使用諸如彼等說明於美國專利公開案20130236647(其全文以引用的方式併入本文中)中之裝置及方法來製造疏水性紙包覆材料。
根據本發明，疏水性紙包覆材料可藉由包括以下步驟的方法來製得：將包含脂族酸鹵化物(較佳脂肪酸鹵化物)之液體組成物施加至紙包覆材料之至少一表面，視情況對該表面施加氣流以助於經施加之脂肪酸鹵化物擴散，及將該表面維持在約120℃至約180℃之溫度下，其中脂肪酸鹵化物在原位與紙中之纖維素材料的羥基團反應，從而導致形成脂肪酸酯類。較佳地，包覆材 料係由紙製成，且脂肪酸鹵化物係硬脂醯氯、軟脂醯氯、或在醯基中具有16至20個碳原子之脂肪酸氯化物的混合物。因此，由前文所述方法製得之疏水性紙係不同於經由將表面塗布一層纖維素之預製脂肪酸酯所製得的材料。
疏水性紙包覆材料係經由將液體試劑組成物以在約0.1至約3克每平方米、或約0.1至約2克每平方米、或約0.1至約1克每平方米範圍內之比率施加至紙之至少一表面的方法製得。以此等比率施加的液體試劑使紙表面成為疏水性。
吸煙物件，諸如香煙及氣溶膠產生物件，包括菸草基材或包含被包覆材料包圍之菸草加料的氣溶膠產生基材。菸草基材可包括呈任何適當形式之一或多種任何適當類型的菸草材料或菸草替代物。較佳地，菸桿包括烤乾(flue-cured)菸草、白肋(Burley)菸草、馬里蘭(Maryland)菸草、東方(Oriental)菸草、特殊菸草、均質化或重組菸草、或其任何組合。較佳地，菸草係以菸草切割填料、菸草層片、經加工的菸草材料(諸如體積膨脹或膨化菸草)、經加工的菸草莖(諸如切割成捲或切割膨化莖)、均質化菸草、重組菸草、鑄葉菸草、或其摻合物、及其類似物的形式提供。在本文所用術語「菸草切割填料」係指主要由煙葉的層狀部分形成的菸草材料。在本文所用術語「菸草切割填料」係指單一種類的菸草屬(Nicotiana)及兩種或更多種形成菸草切割填料摻合物的菸草屬。
如本文所用之術語「均質化菸草」係指藉由黏聚粒子狀菸草而形成之材料。均質化菸草可包括重組菸草或鑄葉菸草、或兩者之混合物。術語「重組菸草」係指可由菸草副產物(諸如菸草細粉、菸草塵、菸草莖、或前述之混合物)製成的紙狀材料。重組菸草可經由萃取菸草副產物中之可溶解化學物質，將剩餘菸草纖維加工成薄片，然後將經萃取材料以濃縮形式再施加於薄片上來製成。在本文所用術語「鑄葉菸草」係指由技藝中熟知之製程產生的產物，其係基於將包含研磨菸草顆粒及黏合劑(例如，瓜爾膠)的漿液澆鑄於支撐表面(諸如輸送帶)上，乾燥漿液及自支撐表面移除乾燥薄片。製造此等類型之菸草基材或氣溶膠產生基材的例示性方法描述於US 5,724,998、US 5,584,306、US 4,341,228、US 5,584,306及US 6,216,706中。在各種實施例中，將均質化菸草形成為薄片，將其捲曲、盤旋、摺疊、或以其他方式壓縮，隨後再經包覆形成桿。舉例來說，可使用CH-A-691156中描述類型的捲曲單元(其包括一對可旋轉的捲曲輥)來捲曲用於本發明之均質化菸草材料的薄片。然而，當明瞭用於本發明之均質化菸草材料的薄片可使用其他使均質化菸草材料之薄片變形或穿孔的適當機械及方法來紋理化。
用於加熱式吸煙物件或氣溶膠產生物件中之菸草基材或氣溶膠產生基材一般包括較燃燒式吸煙物件(諸如香煙)更高含量的保濕劑。保濕劑亦可稱為「氣溶膠形成物」。氣溶膠形成物係用以描述任何合適之、在使 用中有助於氣溶膠之形成且在氣溶膠產生基材之操作溫度下實質上抗熱性降解的已知化合物或化合物之混合物。該項技術中已知合適之保濕劑或氣溶膠形成物且包括但不限於：多元醇類，諸如丙二醇、三甘醇、1,3-丁二醇及甘油；多元醇之酯類，諸如單、二或三醋酸甘油酯；及單、二或多羧酸之脂族酯類，諸如十二烷二酸二甲酯及十四烷二酸二甲酯。較佳之保濕劑或氣溶膠形成物為多元醇或其混合物，諸如丙二醇、三甘醇、1,3-丁二醇，最佳為甘油。菸草基材或氣溶膠形成基材可包含單一保濕劑或氣溶膠形成物。或者，菸草基材或氣溶膠形成基材可包含兩種或更多種保濕劑或氣溶膠形成物之組合。
在各種實施例中，菸草基材或氣溶膠形成基材具有高含量的保濕劑或氣溶膠形成物。如本文所用，高含量的保濕劑意指以乾重量計大於約10重量%或較佳大於約15重量%或更佳大於約20%重量的保濕劑含量。菸草基材或氣溶膠形成基材亦可具有以乾重量計介於約10重量%與約30重量%、約15重量%與約30重量%、或約20重量%與約30重量%之間的保濕劑或氣溶膠形成物含量。
本發明提供一種環繞或包圍具有高保濕劑含量之菸草基材佈置的疏水性包覆材料。在一實施例中，包覆材料包括僅一個疏水性內表面或至少一疏水性內表面。在另一實施例中，包覆材料同時具有疏水性內表面及疏水性外表面。預期疏水性包覆材料可減少及防止在 吸煙物件上形成使用者可見的斑點。已觀察到斑點係在儲存時當菸草基材暴露至潮濕條件或水分時或當菸草基材包括高含量保濕劑時出現在吸煙物件上。斑點係經由將水或保濕劑(包括任何經懸浮或溶解的有色物質)吸收至構成紙包覆材料之纖維素纖維的網狀物中所造成。不受限於任何理論，水或保濕劑與紙的纖維素纖維交互作用並改變纖維組織，導致紙包覆材料之光學性質(諸如亮度、色彩、及不透明度)及機械性質(諸如拉伸強度、及滲透性)的局部改變。
較佳地，疏水性包覆材料係環繞加熱式吸煙物件之氣溶膠產生基材的菸草基材佈置。疏水性包覆材料可減少當空氣經吸過加熱式吸煙物件時保濕劑化合物及水之吸收於包覆材料上。
在許多實施例中，吸煙物件之總長度係介於約30毫米與約130毫米之間。在一些實施例中，吸煙物件之總長度係約85毫米或約45毫米。吸煙物件之外徑可係介於約5.0毫米與約12毫米之間，或介於約5.0毫米與約8毫米之間，或7.2毫米±10%。吸煙物件之過濾器的總長度可係介於約18毫米與約36毫米之間。在一些實施例中，過濾器之總長度係約27毫米。加熱式吸煙物件中之氣溶膠產生基材的長度通常顯著地較習知點燃末端吸煙物件中之可燃性可噴煙材料的桿短。經包覆於加熱式吸煙物件中之氣溶膠產生基材的管柱可具有介於約5毫米與約20毫米之間之長度。
本發明之吸煙物件及過濾器的吸阻力(RTD；resistance to draw)可變化。在許多實施例中，吸煙物件之RTD係介於約50至130毫米H2O之間。吸煙物件之RTD係指當試樣經穩態下之空氣流穿越時(其中在輸出端的體積流量係17.5毫升每秒)，在試樣兩端之間的靜壓力差。試樣之RTD可使用記述於ISO標準6565：2002中之方法將任何通風(若存在)阻塞來測量。
在一或多個實施例中，可將根據本發明之吸煙物件包裝在容器中，例如包裝在軟包裝或鉸鏈蓋型包裝中，將內部襯裡塗布一或多種芳香劑。
除非另外規定，否則本文中使用之所有科學及技術術語具有此項技術中常用的含義。本文中提供之定義係為了促進本文中頻繁使用之某些術語的理解。
如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，除非內容另外清晰地指示，否則單數形式「一」及「該」涵蓋具有複數個所指對象之實施例。
如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，除非內容另外清晰地指示，否則術語「或」通常在包含「及/或」的意義上使用。
如本文中所使用，「具有」、「包含」、「包括」或其類似者係以其開放式意義使用，且通常意謂「包含，但不限於」。將理解，「基本上由......組成」、「由......組成」及其類似者係包含在「包括」及其類似者中。
詞語「較佳的」及「較佳地」係指本發明之在某些情况下可提供某些益處之實施例。然而，在相同 的或其他情况下，其他實施例亦可為較佳的。另外，一或多個較佳實施例之陳述不暗示其他實施例為無用的，且不意欲自包含申請專利範圍之本發明的範圍排除其他實施例。
10‧‧‧吸煙物件
20‧‧‧菸草基材
30‧‧‧入口端段；嘴件
40‧‧‧疏水性包覆材料
50‧‧‧尖端紙
60‧‧‧塞形包覆物
70‧‧‧遠端
100‧‧‧氣溶膠產生物件
120‧‧‧氣溶膠形成基材
140‧‧‧氣溶膠冷卻元件
150‧‧‧嘴件
160‧‧‧疏水性包覆材料
170‧‧‧入口端
180‧‧‧遠端
205‧‧‧承接室
210‧‧‧氣溶膠產生裝置
220‧‧‧加熱元件
240‧‧‧電源；電能供應器
250‧‧‧電子元件；控制器
260‧‧‧使用者介面
圖1係部分展開之吸煙物件之一實施例的示意透視圖。
圖2係包括含有加熱元件及氣溶膠產生之電熱式氣溶膠產生裝置之氣溶膠產生系統之一實施例的示意橫截面圖。
描繪於圖1及圖2中之吸煙物件說明吸煙物件或上述吸煙物件之組分的一或多個實施例。示意圖未必按比例繪製且係經呈現以用於例示而非限制之目的。圖式描繪本發明中描述之一或多個態樣。然而，當理解，圖式中未描繪之其他態樣落入本發明之範圍及精神內。
現參照圖1，描繪吸煙物件10。吸煙物件10包括菸草基材20，諸如具有高含量保濕劑之菸桿、及入口端段30及遠端70。嘴件30可在吸煙物件成品10中緊鄰菸草基材20。所描繪的吸煙物件10包括包圍過濾器或嘴件段30之至少一部分的塞形包覆物60及包圍菸草基材20之至少一部分的疏水性包覆材料40。如本技藝中一般所知者，尖端紙50或其他適宜的包覆材料包圍塞形包覆物60及包覆材料40的一部分。
示例性的氣溶膠產生物件100包含以同軸排列佈置之元件：氣溶膠形成基材120、氣溶膠冷卻元件140、及嘴件150。此四個元件係依序佈置且被疏水性包覆材料160包圍而形成氣溶膠產生物件100。氣溶膠產生物件100具有近端或入口端170及遠端180，其中使用者在使用期間將該入口端170插入其口中，而該遠端180位於氣溶膠產生物件100之與入口端170相對之一端。在使用中，使用者經由氣溶膠產生物件100將空氣自遠端180吸至入口端170。
氣溶膠形成基材120可位於氣溶膠產生物件100之最遠端或上游端。在圖2中說明的實施例中，氣溶膠形成基材120包括均質化菸草材料及保濕劑諸如作為氣溶膠形成物的甘油。
可包括額外的元件，諸如當將氣溶膠產生裝置210之加熱元件220插入氣溶膠形成基材120中時防止氣溶膠形成基材120在氣溶膠產生物件100內被向下游壓向氣溶膠冷卻元件140的支撐元件(未圖示)。
氣溶膠冷卻元件140係位於氣溶膠形成基材120的下游。在使用中，釋放自氣溶膠形成基材120之揮發性物質穿過氣溶膠冷卻元件140流向氣溶膠產生物件100之入口端170。嘴件150係位在氣溶膠冷卻元件140的下游且可包括習知之低過濾效率的醋酸纖維素絲束過濾器。
氣溶膠產生裝置包括加熱元件220。加熱元件220可安裝在氣溶膠產生裝置210之氣溶膠產生物件 承接室205內。在使用中，使用者將氣溶膠產生物件100插入氣溶膠產生裝置210之氣溶膠產生物件承接室205內，使得加熱元件220直接插入氣溶膠產生物件100之氣溶膠形成基材120中。在圖3中顯示的實施例中，氣溶膠產生裝置210之加熱元件220係加熱器葉片。
在圖2中，氣溶膠產生裝置210之組分係以簡化方式顯示且未按比例繪製。氣溶膠產生裝置210包括容納電源240及容許致動加熱元件220之電子元件250的外殼。加熱元件220係安裝在外殼中的氣溶膠產生物件承接室205內。氣溶膠產生物件100係插入至氣溶膠產生物件承接室205內，使得加熱元件220直接插入氣溶膠產生物件100之氣溶膠形成基材120中。
氣溶膠產生裝置210包括電能供應器240，例如可再充電的鋰離子電池。將控制器250連接至加熱元件220、電能供應器240、及使用者介面260(例如按鈕或顯示器)。控制器250控制供應至加熱元件220之電力以便調節其溫度。
一旦氣溶膠產生物件100經可釋放地承接於氣溶膠產生裝置210中及加熱元件220上，則致動氣溶膠產生裝置210以加熱氣溶膠形成基材120至大約375℃之溫度。當使用者在氣溶膠產生物件100的入口端170吸氣時，自氣溶膠形成基材120放出的揮發性化合物朝下游通過氣溶膠產生物件100並凝結形成經吸過氣溶膠產生物件100之嘴件150至使用者口中的氣溶膠。疏水性包覆材料160自氣溶膠排除保濕劑及水分以降低包覆材料160的污染及減弱。
上文所述之例示性實施例並非限制性的。熟習該項技術者當可明瞭與上述例示性實施例一致的其他實施例。
10‧‧‧吸煙物件
20‧‧‧菸草基材
30‧‧‧入口端段；嘴件
40‧‧‧疏水性包覆材料
50‧‧‧尖端紙
60‧‧‧塞形包覆物
70‧‧‧遠端

Claims (15)

  1. 一種吸煙物件，其包括：菸草基材，其包含至少15%保濕劑；及環繞該菸草基材佈置的紙包覆材料，其中該紙包覆材料歸因於共價鍵結至該紙的疏水性基團而為疏水性。
  2. 如請求項1之吸煙物件，其中該紙包覆材料使該菸草基材維持圓柱形式且該菸草基材包含至少20%保濕劑。
  3. 如前述請求項中任一項之吸煙物件，其中該紙包覆材料具有至少約100度之水接觸角。
  4. 如前述請求項中任一項之吸煙物件，其中該紙包覆材料包含纖維素材料及共價鍵結至該纖維素材料的疏水性基團。
  5. 如請求項3或4之吸煙物件，其中該紙包覆材料具有在約20至約50克每平方米範圍內之基重且疏水性試劑具有在約0.1至約3克每平方米範圍內之基重。
  6. 如前述請求項中任一項之吸煙物件，其中該疏水性基團係經由使脂肪酸氯化物與纖維素材料於原位反應而共價鍵結至該纖維素材料。
  7. 如請求項6之吸煙物件，其中該疏水性紙包含纖維素之脂肪酸酯類。
  8. 如請求項6之吸煙物件，其中該脂肪酸氯化物係軟脂醯氯、硬脂醯氯、山嵛醯氯、或軟脂醯氯與硬脂醯氯之混合物。
  9. 如前述請求項中任一項之吸煙物件，其中該包覆材料呈現低於20g/m2之柯布(Cobb)測量值(60秒)。
  10. 如前述請求項中任一項之吸煙物件，其中該疏水性紙係藉由包括以下步驟的方法所製成：將包含脂肪酸鹵化物的液體組成物施加至紙的至少一表面，將該表面維持在約120℃至約180℃之溫度下，其中該脂肪酸鹵化物與紙中材料的生質子基團於原位反應，導致形成脂肪酸酯類。
  11. 如請求項10之吸煙物件，其中該方法包括在約120℃至約180℃之溫度下將包含硬脂醯氯或軟脂醯氯的液體組成物施加至紙的至少一表面，其中該紙之纖維素材料中之羥基團與該硬脂醯氯或軟脂醯氯於原位反應。
  12. 如請求項10至11中任一項之吸煙物件，其中該方法包括將該液體組成物以在約0.1至約3克每平方米範圍內之比率施加至紙之至少一表面，以使紙之該至少一表面成為疏水性。
  13. 一種形成如前述請求項中任一項之吸煙物件之方法，其包括使脂肪酸氯化物與紙包覆材料之纖維素材料反應以形成疏水性紙包覆材料。
  14. 如請求項13之方法，其中該反應步驟包括印刷脂肪酸氯化物，其提供與包覆材料之纖維素材料上之側羥基團鍵結的脂肪酸酯基團或脂肪酸基團來形成疏水性包覆材料。
  15. 一種氣溶膠產生系統，其包含：包含加熱元件的氣溶膠產生裝置；及如請求項1至12中任一項之氣溶膠產生吸煙物件；其中該氣溶膠產生裝置係經構造成可釋放地承接氣溶膠產生吸煙物件且該加熱元件提供熱給加熱式吸煙物件之氣溶膠形成基材。
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