TWI441601B - 具有高白堊含量之圖案化包裝紙 - Google Patents

Description

具有高白堊含量之圖案化包裝紙

本發明大致上係關於一種吸煙用品，以及，特別是一種用於香煙製造之帶狀包裝紙。

吸煙用品包括菸絲桿，其包裝紙係以具有標稱滲透率之基網所形成。附加材料區較佳係施用於基網，使得這些區向基網的橫向延伸，並且這些區係在基網的縱軸方向上彼此間隔開來。較佳是，每一個區係以兩層施用於基網，一層較佳係包含澱粉並且另一層較佳係包含澱粉和碳酸鈣之混合物。

藉由將澱粉層施用於包含澱粉和碳酸鈣之混合物的薄層頂端，其純粹只是較佳的排列方式，附加材料區的反射率會與基網的反射率有些差距，而有利於機器視覺檢驗對這種差異的預測，而可戰勝機器視覺偵測操作之碳酸鈣內含物所增加的反射率會被放置於其上的澱粉薄層(其缺少碳酸鈣內含物)所遮蓋。因此，附加材料區的光學檢驗被改進了。此外，基網正側上的反射率為實質上均勻的，因此當消費者由基網的反側觀看時，在視覺上不會明顯查覺附加材料區的存在。

當習於本技術領域者在閱讀本文內容並配合所附圖示時，當可清楚看出本發明的許多目的和優點，其中附圖中的參考數字係對照到相關的元件。

依照本文所述，吸煙用品20(請參考第1圖)可包括由包裝紙23所形成之菸絲桿22。包裝紙23包圍了一些菸絲24而製成了一個大致上為圓形的圓柱狀菸絲桿22，雖然菸絲桿22可以是橢圓形或者是其它種剖面形狀。菸絲桿22的一端28是可點燃的，有時為了參考之用，亦可將其稱為”點燃端”。菸絲桿22的第二端30有時會為了參考之用而被稱為”濾嘴端”或”口端”。如有需要，可以在菸絲桿22的口端30裝上濾嘴32，以便能在使用吸煙用品20的期間將某些成分自香煙煙霧中去除。一般而言，濾嘴32係藉由濾嘴紙32而與菸絲桿22連接。

在菸絲桿22的第一和第二端28、30之間，包裝紙23含有一個附加材料區或區域26。附加材料區26較佳是以間隔性的位置在環繞吸煙用品20之菸草桿22的圓周方向上延伸。雖然在本發明中所描述的附加材料區26係在圓周方向上為實質連續的，但其它種附加材料的結構型態還是在本發明的精神和範疇內。舉例來說，附加材料區26可以為實質連續的，如圖所示，或者是可具有一或更多個縱向延伸的分隔段，以劃分出一個C形區或是數個拱型的部分，當由橫跨菸絲桿22縱軸34的橫切面來觀看時，其通常為對稱配置。此外，附加材料區26可以被劃分成二或以上個實質為環狀的部分，其係沿著軸線34彼此隔開一段距離，該距離通常不會超過在平行於菸絲桿22之軸線34的方向上所測得的圓環寬度。這種間隔的特色產生了一種帶狀結構中的”狹縫”。同樣在本發明期望範疇內的是：附加材 料區26可包含圓周環繞菸絲桿26配置的複數個補片，相鄰區26的補片係依照一種既定的圖案環繞偏離相鄰區的補片，如同共同讓渡之美國專利申請案序號60/924,666中所教示，其全部的內容將經由引用而併入本文參照。

為了本文之目的，附加材料區26係施用於包裝紙23以獲得改進的引燃傾向特性，並且同時獲得改進的自熄特性。

引燃傾向是一種標準測試，其係依照ASTM E 2187－04所提出”測量吸煙用品之燃燒強度之標準測試方法”的方式來進行，其藉由引用而完全併入本文參照。引燃傾向係量測當吸煙用品在悶燒並且被放置在底材上時，吸煙用品將產生足夠熱量以維持菸絲桿悶燒的機率。期望能有低的引燃傾向值，因為這樣的數值代表悶燒吸煙用品在不小心未注意的情況下造成下方底材燃燒的可能性較低。

在本文中的自熄係有關吸煙用品在自由燃燒情況下之悶燒特性。為了評估自熄可在溫度為23℃±3℃和相對濕度為55%±5%的條件下進行實驗室測試，兩者皆須由記錄式溫濕儀來監測。以廢氣通風櫥移去測試期間所形成的燃燒產物。在進行測試之前，將被測試的吸煙用品於55%±5%相對濕度及23℃±3℃的條件下調節24小時。在剛剛要進行測試之前，將吸煙用品放置在玻璃燒杯中，以確保自由空氣得以進入。

SE測試係在封閉體或測試箱中進行。使用單通口吸煙機或是電點火器來點燃測試用的吸煙用品。在測試期間， 以一種裝置或是”角度夾持具”將測試用的吸煙用品夾住，其係以0∘(水平的)、45∘和/或90∘(垂直的)等角度夾持住末端。較好是將20個吸煙用品的每一個用品皆以0∘、45∘和90∘的位置分別進行測試。如果使用一個以上的裝置，較好是使裝置的配置位置可使得吸煙用品彼此之間能互相遠離，以避免交叉干擾。如果吸煙用品在悶燒碳的前緣線到達濾嘴紙之前就熄滅的話，評估結果將被記錄成”自熄”；另一方面，如果吸煙用品持續悶燒直到悶燒碳的前緣線到達濾嘴紙的時候為止的話，則評估結果將被記錄成”未熄滅”。因此，舉例來說，自熄值為95%時，係表示95%測試的吸煙用品在自由燃燒的情況下會自熄；如果自熄值為20%時，則表示只有20%測試的吸煙用品在這種自由燃燒的情況下會自熄。

自熄值可分成”0∘時的自熄值”、”45∘時的自熄值”或者是”90∘時的自熄值”，每一個都是代表在特定測試角度下的自熄值。除此之外，自熄值可代表”平均自熄值”，其係關於三種角度位置的平均值：也就是，(i)”0∘時的自熄值”(ii)”45∘時的自熄值”和(iii)”90∘時的自熄值”之平均值。提到”自熄值”時並不會區分0∘時的自熄值、45∘時的自熄值、”90∘時的自熄值”或是平均自熄值，而可能是指其中的任何一種。

本文中所用的“在自由燃燒情況下的自熄”乙詞係指，當香煙在接受或處於自由燃燒的情況下，悶燒香煙在沒有噴煙情況下熄滅。

附加材料區26可決定和調節吸煙用品20的引燃傾向和自熄特性。這些附加材料區26係施加於包裝紙23的基網40(請參考第2圖)。基網40的滲透率可在約25至約100 Coresta的範圍內。基網的較佳滲透率一般係介於約33至約65 Coresta的範圍內，最佳的滲透率則是約33至約60。基網40具有沿著包裝紙23的長度方向延伸的縱軸方向42和橫跨包裝紙23的寬度方向延伸的橫軸方向44。

那些附加材料區26較佳係利用印刷技術施用於基網上。雖然可利用一或多種選自由直接印刷、膠板印刷、噴墨印刷和凹板印刷等所構成之組群的印刷技術施用於附加材料區26，但較佳係使用凹版印刷方法。凹版印刷對於沈積速率、沈積圖案等可充份的控制，並且適合在基網40上快速印刷。在本專利申請書中，”高速”印刷係指基網40在印刷製程中以大於約300呎/分鐘的線性速度前進之印刷方法。為了製造香煙，基網印刷速度以大於450呎/分鐘為佳，而又以速度大於500呎/分鐘或更高為更佳。就此點而言，當以高速印刷方法所製備的包裝紙與以低速印刷方法所製備的包裝紙相比時，結果發現附加材料的沈積速率以及附加材料所沈積圖案的品質變化非常明顯。令人驚訝的發現，較高速的印刷操作可得到較佳的結果，幾乎在同時可發生令人滿意的引燃傾向值(功能)及所要的自熄值(功能)。

本專利申請書的一項目的是提供以商業等級的高速來 製造包裝紙23(請參考第2圖)，當該包裝紙被形成菸絲桿22時，所展現出的引燃傾向值不大於25且自熄值不大於50。因此，沈積速率和所得印刷區域的特性為高速印刷的重要特色。雖然那些引燃傾向值和自熄值在此時已相當足夠，但對於所得的吸煙用品而言，還要更佳的引燃傾向值係不大於15；對於所得的吸煙用品的最佳引燃傾向值為不大於10。也希望能有更低的自熄值。因此之故，較佳的自熄值為小於約25；而最佳的自熄值則是小於約10。

為了達到較佳的引燃傾向和自熄特性，附加材料區26較佳係製成兩層50、52(請參考第3圖)。較佳的是，在第一凹版印刷站將附加材料的第一層50配置於基網40的一個表面上。經過乾燥之後，將附加材料的第二層52施用於包裝紙。較佳的是，將第二層52疊置於第一層50之上，並且與第一層50實質上有共同範圍。

已發現用於薄層50、52的材料對於使用本文討論的包裝紙所製造之吸煙用品的引燃傾向和自熄功能相當重要。特別是，薄層50、52之中的一層較佳是以澱粉溶液來印刷。雖然目前較佳係使用水性澱粉溶液，但使用非水性澱粉溶液仍在本發明的精神和範疇內。薄層50、52之中的另外一層較佳是以包含碳酸鈣(或白堊)粒子和澱粉之混合物的溶液來印刷。如同第一層一樣，第二層較佳是以水溶液的形式來施用，但是非水溶液仍在本發明的精神和範疇內。

這些薄層的相對厚度並不需要相同，並且以不同為較佳。例如，含有澱粉和碳酸鈣的薄層至少約為澱粉層厚度 的1.5倍。更佳的是，含有澱粉和碳酸鈣的薄層至少約為澱粉層厚度的2倍。還要更佳的是，含有澱粉和碳酸鈣的薄層至少約為澱粉層厚度的2.5倍。最佳的是，含有澱粉和碳酸鈣的薄層至少約為澱粉層厚度的3倍。

雖然可使用許多種類型的澱粉，但目前對於薄層50、52的澱粉成分而言，較佳為樹薯澱粉。有一種適合的商用澱粉為FLO－MAX8，其係來自國家澱粉&化學品公司。

同樣的，有許多種類型的碳酸鈣粒子可以被視為在本發明的精神和範疇內。然而，目前以來自Solvay化學公司的SOCAL 31的碳酸鈣為一種適合的商用碳酸鈣。SOCAL 31是一種超細的沈澱型碳酸鈣，其平均粒徑約為70 nm(奈米)。當較大粒子的碳酸鈣與超細的沈澱型碳酸鈣相比時，其在這種應用上並沒有辦法發揮同等良好的功能，至少有一部分是因為較大粒子會更快由溶液中沈澱以及至少有一部分是因為要達到本文所討論的有利特性會需要更大的數量。

令人驚訝的，已發現CaCO₃ /澱粉比率是決定吸煙用品的引燃傾向和自熄功能的重要因素，而該吸煙用品係以高速印刷製備之本發明的包裝紙所製成。CaCO₃ /澱粉比率係指用於附加材料區26(亦即同時包括兩層)之碳酸鈣相對於澱粉的重量比率。更明確來說，為了得到小於約25%的引燃傾向和自熄(0)功能，較佳的CaCO₃ /澱粉比率至少約為35%。為了得到小於約20%的引燃傾向和自熄(0)功能，更佳的CaCO₃ /澱粉比率至少約為45%。

如有需要，印刷在基網40之上的薄層50(請參考第3圖)可以是澱粉層，並且薄層52為包含澱粉和碳酸鈣之混合物的薄層。然而，目前較佳的排列方式是將澱粉和碳酸鈣之混合物放置於第一層50並且在另一層52只施用澱粉。

已觀察到(i)基網40的光學反射率和(ii)澱粉及碳酸鈣之混合物的光學反射率相當近似。事實上，這兩種反射率相當的近似，而使得光學檢驗設備具有操作上的困難。另一方面，已觀察到(i)基網40的光學反射率和(ii)包含澱粉之薄層的光學反射率是相當的不同。

薄層50、52的不同反射率特性有利於用來提高本發明之包裝紙的光學檢驗特性。藉由將澱粉層沈積於澱粉－碳酸鈣層頂端，可實質改善包裝紙的光學檢驗。更特別的是(請參考第4圖)，當基網40由供料筒管60經由凹版印刷裝置61前進至捲料筒管62時，基網40也會通過檢驗站64。在檢驗站64中，光源66係集中在移動基網40上。由光源66所發射出的光束70會由移動基網40的表面反射，而反射光則是被感測器68收集。當每一個附加材料區26移動通過檢驗站64時，區26會中斷光束70並且調控反射至感測器68的光數量。由於澱粉層的反射率與基網40的反射率不同，感測器68可以被構造成能夠感測區26的存在或不存在。當其結合輸入基網通過檢驗站之速度時，更精密的感測器68可以決定區26在基網40之縱軸方向上的寬度，以及相鄰區之間的縱向間隔，以用於品質管制和製造的 一致性。

令人驚訝的，當接受光學檢驗或機器視覺、系統之帶狀區26中的碳酸鈣含量增加時，那些系統被發現會變得比較不可靠。可靠度降低顯然是因為帶狀區26的表面反射率增加的緣故。增加的反射率將會掩蔽了檢驗系統或是使其”盲目”一這種現象可能是因為具有高碳酸鈣含量之帶狀區26的反射率與基網本身的反射率相近，並且可能在實質上幾乎是相等的。當帶狀區26的表面區域中之碳酸鈣含量大於帶狀區26的表面區域中之澱粉含量的80%時，似乎就會造成這種反射率相同的結果。

可藉由建立一種用於帶狀區26之結構來減緩反射率相同的問題，其中表面區域所具有的反射率與基網的反射率相當不同，使得檢驗系統可以一貫地辨識出反射率的變動，而得以辨識出與帶狀區域26有關的參數，包括(例如)出現反射率變動(帶狀區域26的開頭或結束)、缺少反射率變動(帶狀區域26消失或是帶狀區域26錯置)和帶狀區域26的縱向延伸或帶狀區域26之間的間隔(例如在感測的速度或基網通過檢驗站之速度下，特殊反射率持續的時間)。建立帶狀區26所需結構的一種方式是在比基本上具有澱粉之薄層還要遠離檢驗系統的位置上置放增加碳酸鈣的薄層。換個方式來說，藉由將澱粉層疊置在含有碳酸鈣的薄層上，光學檢驗系統的功效不會被妨礙，但仍會持續有效。

這種在帶狀區域26中安排薄層的方式可提供包裝紙 另一種令人驚訝且有利的特質。當施用於基網的帶狀區域26第一層同時含有碳酸鈣和澱粉時，由施用了帶狀區域26之基網側的相反側(亦即機器視覺操作的相反側)觀察或檢驗將會使得帶狀區域26的存在比較不明顯。事實上，當碳酸鈣的含量趨近於本發明目標的高含量時，對於消費者而言，帶狀區域26的出現或存在變的比較看不出來，並且對一般消費者而言，其實是變成幾乎看不到。

這種視覺遮蔽效應相當重要，因為吸煙用品的消費者習慣於包裝紙呈現出一致、均勻外觀的產品。薄層50、52的較佳安排方式(請參考第3圖)可產生利用本發明包裝紙所製造之吸煙用品的更顯著優點。

由前面的敘述和所附圖示，習於本技術領域者將可了解本文已闡述製造用於吸煙用品之帶狀包裝紙之方法。在該方法中，層狀附加材料的帶狀區域26(請參考第2圖)係以分隔的位置建立在基網的一側23上。所選擇那些帶狀區域26的間隔可以使得該間隔實質上大於那些帶狀區域26在基網40之縱軸方向42上的寬度。帶狀區域26的寬度可以選擇在約5 mm至約10 mm(毫米)的範圍內；並且那些帶狀區域26之間的間隔可以在約12 mm至約40 mm的範圍內。

為了建立帶狀區域26，可將附加材料的第一層50(請參考第3圖)施用於基網40的一側，在該處的附加材料包括一種反光劑。這種反光劑可選自碳酸鈣或白堊，並且可以是超細沈澱型的碳酸鈣。藉由在第一層之上添加或施用 基本上不含反光劑的第二層來進一步形成帶狀區域26。可以藉由使第二層實質上與第一層具有共同範圍來完成將第二層52疊置在第一層50之上的步驟。第一層50和第二層52以皆包含澱粉(如樹薯澱粉)的水溶液為佳，其中澱粉所具有的反射率性質與碳酸鈣的反射率性質實質上不同。如同前面所討論的，澱粉和碳酸鈣層的組成可以藉由以實質上相等的比例來混合澱粉及碳酸鈣的方式來形成。

當帶狀區域26已被施用於基網40時，以反射率為基準的檢驗操作64(請參考第4圖)係朝向已經施用了附加材料之基網40的表面。以反射率為基準的檢驗操作64利用基網40和第二層52的不同反射率性質來提供有關帶狀區域26的資訊，包括(僅為例舉而非侷限)帶狀區域26的出現、帶狀區域26的開頭、帶狀區域26的結束、和帶狀區域26在基網40縱軸方向上的寬度。在基網40以商用的製造速度移動通過檢驗站64的時候進行檢驗。

具有帶狀區域26的基網被用來形成菸絲桿22(請參考第1圖)，基網40可被縱切成具有相當於菸絲桿之圓周再加上膠黏縫寬度之縱向寬度的部分。利用傳統設備(如製造機器)，將基網40送入機器，菸絲濾嘴在該處於置於已施用了帶狀區域26之紙基網40的一側(請參考第3圖)，而使得帶狀區域26位於所得菸絲桿22的內側。同樣以傳統的方式，將包裝紙包圍菸絲濾嘴並且以縱向接合的方式封貼。依上述的安排，任何菸絲桿的視覺檢驗係朝向不含附加材料之基網40的一側。這樣一來，消費者要查覺附加材 料帶狀區域26的存在就會變的很模糊，並且包裝紙的外觀會更均勻。為此目的，當混合物中的碳酸鈣部分趨近於混合物中的澱粉部分時，由菸絲桿的消費者側愈來愈不容易看出帶狀區域26的存在，並且當這種兩成分為實質上等量時，如果不是不可能的話，要在視覺檢驗時偵測出帶狀區域26的存在是很困難的。

附加材料薄層的較佳安排方式係可利用帶狀材料的光學特性來幫助或完成在其基網40之上具有帶狀區域26之包裝紙的機器檢驗。有一層的組成係具有與基網40相似的光學特性，該層藉由疊置於第一層之上的第二層而遮蔽了機械檢驗裝置，而第二層所呈現出的光學特性與基網40之特性有所區別。所檢驗的光學特性可能是紙張的反射率、亮度或其它反射的特性。

當”大約”乙詞連同數值一起被用於本專利申請書中時，其係表示不只是包括該數值還同時包括在該項伴隨著”大約”乙詞所修飾之精準數值±5%之容差範圍內的數值。

對於習於此技術領域者而言可明顯看出，本發明申請書敘述了一種新的、有用的且非顯而易見的吸煙用品。對於習於本技術領域者而言亦可明顯看出，吸煙物品的各個方面存在了許多不同的修改、變異、取代及等效的作法，其已在前面的詳述內容中描述過。因此，所有如同申請專利範圍中所定義之此類落於本發明之精神和範疇內的修改、變異、取代及等效作法皆明確被視為包含在本發明申請專利的範圍內。

20‧‧‧吸煙用品

22‧‧‧菸絲桿

23‧‧‧包裝紙

24‧‧‧菸絲

26‧‧‧附加材料區

28‧‧‧點燃端

30‧‧‧濾嘴端

32‧‧‧濾嘴紙

34‧‧‧軸線

40‧‧‧基網

42‧‧‧縱軸方向

44‧‧‧橫軸方向

50‧‧‧薄層

52‧‧‧薄層

60‧‧‧供料筒管

61‧‧‧凹版印刷裝置

62‧‧‧捲料筒管

64‧‧‧檢驗站

66‧‧‧光源

68‧‧‧感測器

70‧‧‧光束

第1圖為本發明之吸煙用品的概要透視圖；第2圖為本發明之包裝紙的概要圖；第3圖為取自第2圖之直線3－3的部分放大剖面圖；以及第4圖為包裝紙印刷及檢驗之概要圖。

26‧‧‧附加材料區

40‧‧‧基網

50‧‧‧薄層

52‧‧‧薄層

Claims (7)

1. 一種具有所需引燃傾向和自熄特性之吸煙用品，其包含：一些菸絲；以及包裝紙，其包圍該些菸絲且界定出具有一對末端的菸絲桿，該包裝紙具有橫軸方向並且在菸絲桿的末端之間至少包括一個帶狀區域，帶狀區域具有至少二層，第一層包含澱粉材料和碳酸鈣粒子之混合物，第一層之碳酸鈣粒子含量至少約為第一層之澱粉材料含量的80%，及第二層包含澱粉材料，該第一層係在包裝紙之上且該第二層係在該第一層之上，其中各帶狀區域之碳酸鈣含量大於各帶狀區域之澱粉含量的約35重量%。
2. 如申請專利範圍第1項之吸煙用品，其中第一層的重量大於第二層的重量。
3. 如申請專利範圍第1或2項之吸煙用品，其具有的引燃傾向小於約25%。
4. 如申請專利範圍第1或2項之吸煙用品，其具有0°時的自熄值小於約25%。
5. 一種用於如申請專利範圍第1至4項中任一項之吸煙用品之包裝紙。
6. 一種製造帶狀的如申請專利範圍第5項之包裝紙之方法，其包含：在基網的一側於間隔的位置上建立層狀附加材料 的帶狀區域，該建立步驟包括施用包含澱粉材料和碳酸鈣粒子之混合物之第一層，該第二層之碳酸鈣粒子含量至少約為第一層之澱粉材料含量的80%，和在該第一層之上疊置基本上不含碳酸鈣的第二層；以及朝向該第二層進行以反射率為基準的檢驗操作。
7. 一種製造菸絲桿之方法，其係將依申請專利範圍第6項所構成之帶狀包裝紙予以定向，以承接在容納層狀附加材料之一側的菸絲濾嘴；並且包裝菸絲使得消費者的視覺檢驗係朝向不含附加材料之基網的一側。