TWI693030B - 疏水性過濾器 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種吸煙物件，其包括可噴煙材料及位於可噴煙材料下游之包含過濾材料的過濾器。該過濾材料包含具有共價鍵結至纖維素材料之疏水性基團的疏水性纖維素材料之薄片。

Description

疏水性過濾器
本發明係關於用於吸煙物件之過濾器，其中該過濾器包含疏水性的過濾材料。
可燃性吸煙物件，諸如香煙，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。香煙係由消費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溶膠產生基材，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，其凝結而形成供消費者吸入之氣溶膠。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元件。該等功能材料係已知的，且包括，例如，吸著劑、觸媒及芳香劑。
已利用紙來形成過濾器元件。有利地，紙過濾器元件可較傳統上用於習知香煙過濾器中之醋酸纖維素絲束更快速地降解。然而，紙過濾器元件尚未被消費者充分接受。紙過濾器一般具有高吸水及滯留性質，其會於主流煙中產生乾澀的味道。
將期望能提供包含由紙張所形成之過濾器元件且可維持習知醋酸纖維素絲束過濾器元件之感官味覺的吸煙物件。將期望提供一種吸煙物件，其包含由不易吸收存於通過吸煙物件之主流煙或氣溶膠中之水分或濕氣之紙張所形成的過濾器元件。亦將期望紙過濾器元件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，吸煙物件包括可噴煙材料及位於可噴煙材料下游之包含過濾材料的過濾器。過濾材料包含具有共價鍵結至纖維素材料之疏水性基團的疏水性纖維素材料。疏水性纖維素材料具有至少約90度或至少約100度之水接觸角及約40g/m2或以下、或約35g/m2或以下之科布(Cobb)測量值(於60秒時)。
在另一態樣中，用於吸煙物件之過濾器包含經填裝形成圓柱形過濾器元件之經捲曲疏水性纖維素材料之層。
在另一態樣中，用於吸煙物件之過濾器係藉由包括以下步驟的方法所形成：將包含脂肪酸鹵化物的液體組成物施加至纖維素材料薄片的一表面，及將該表面維持在約120℃至約180℃之溫度下。脂肪酸鹵化物與纖維素材料薄片上的生質子基團(protogenic group)於原位反應，導致形成脂肪酸酯類及疏水性纖維素材料薄片。接著使疏水性纖維素材料薄片捲曲並形成為過濾器元件且併入至吸煙物件中。
包括疏水性纖維素材料薄片之吸煙物件可減少來自通過過濾器之主流煙或氣溶膠之水分或濕氣的潤濕或吸收。因此，過濾材料不會負面地影響由使用吸煙物件之消費者所察覺到之主流煙或氣溶膠的味道。由此等疏水性纖維素材料薄片所形成之吸煙物件過濾器會較當前用於香煙過濾器中之醋酸纖維素絲束更快速地降解。
根據本發明之吸煙物件可為濾器香煙或其他燃燒形成菸草基材或菸桿之菸草材料以形成主流煙的吸煙物件。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」亦包括藉由熱而不燃燒氣溶膠形成基材(可噴煙材料)(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。在一種類型的加熱式吸煙物件中，氣溶膠產生基材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。
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消費者之口接觸的部分。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。
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為整體、經組裝的吸煙裝置或吸煙裝置之組件，其與一或多 個其他組件組合以提供用於產生氣溶膠的經組裝裝置，諸如舉例而言，加熱式吸煙裝置或氣溶膠產生物件的可消耗部分。
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過濾器或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「塞形包覆物」在本文係用來定義僅包圍嘴件或嘴件之一部分的包覆物。在嘴件由單一區段(諸如單一區段之過濾材料)形成的情況中，塞形包覆物將包圍單一區段且一般將係下層區段或過濾材料與尖端包覆材料之間的唯一材料。在嘴件由一組多個區段形成的情況中，術語「塞形包覆物」可指各僅包圍單一區段或一子組區段的區段塞形包覆物，或該術語可指包圍所有區段及任何區段塞形包覆物的組合塞形包覆物。
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。
本發明提供一種包括過濾材料的過濾器元件，該過濾材料包括纖維素，諸如紙、木材、紡織品、天然以及人造纖維，其中此纖維素材料呈現疏水性質。疏水性過濾材料形成吸煙物件之過濾器的至少一部分。疏水性過濾器材料可由填充過濾器元件內部之至少一部分之疏水性纖維素材料的薄片形成。較佳地，疏水性過濾器材料係由填充過濾器元件內部之至少一部分之疏水性纖維素材料的連續薄片形成。較佳地，過濾器元件具有圓柱形形狀及圓形橫截面。根據本發明，疏水性基團共價鍵結至形成纖維素材料薄片之纖維素材料上的生質子基團，諸如羥基團，以提供疏水性質。
預期疏水性過濾材料可減少及防止來自吸煙物件之主流煙的水分及濕氣滯留或吸附。因此，疏水性過濾材料不會負面地影響主流煙或氣溶膠的味道。
疏水性過濾器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、吸收及累積及污染過濾器元件。
在各種具體例中，提供一種形成過濾器元件之疏水性纖維素材料作為具有至少一個疏水性表面之平坦或平面連續薄片。疏水性纖維素材料薄片具有低於約40g/m2、低於約35g/m2、低於約30g/m2、或低於約25g/m2之科布(Cobb)吸水(ISO535：1991)值(於60秒時)。
在各種具體例中，纖維素材料的薄片具有至少約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。
疏水性表面可沿纖維素材料或過濾器元件之薄片的長度均勻地存在。在一些組態中，疏水性表面並非沿纖維素材料之薄片或過濾器元件之長度均勻地存在。舉例來說，疏水性表面可優先存在於纖維素材料之薄片或過濾器元件的部分上而不存在於纖維素材料之薄片或過濾器元件的其他部分上。
疏水性過濾器元件係由至少一個經捲曲的疏水性纖維素材料(諸如紙)之薄片形成。用來供應纖維素材料之薄片的設備係已知曉，且可經設置使得將薄片材料直接饋送至用來製造過濾器且亦係技藝中已知的桿成形裝置中。該設備通常包括用來將薄片材料自於其上供應薄片材料之支撐物(諸如筒管)展開的捲繞單元，及用來捲曲薄片材料的捲曲單元。薄片材料較佳係在縱向或機器方向(即與薄片材料之輸送方向實質上相同方向)上捲曲。經捲曲的薄片材料隨後經聚集(較佳在橫向上)，以形成過濾器桿。經捲曲的薄片材料可經牽拉通過具有會聚壁的漏斗狀部分，其於橫向中壓縮經捲曲的薄片材 料，將薄片材料摺疊於其自身上無規地形成層，且將經捲曲的連續薄片材料層填裝至圓柱形空間中，而形成可再細分的過濾器桿。在壓縮薄片材料後，接著將過濾器桿切割形成個別的過濾器塞。薄片材料之寬度(在橫向上的尺寸)與每單位長度過濾器桿之薄片材料的填裝密度直接相關，且會影響過濾器桿的吸阻力。術語「橫向」應理解為不為薄片材料之輸送方向，而係包括實質上與其垂直之方向的方向。疏水性纖維素材料之薄片在捲曲之前於實質上垂直於薄片材料之輸送方向之橫向上的寬度係約50mm至約300mm，約100mm至約250mm，約170mm至約230mm，或約180mm，約190mm，約200mm，約210mm，或約220mm。預期經捲曲的疏水性纖維素材料薄片可經填裝以形成用來製造具有約15mm至約30mm之橫截面圓周或約4.5mm至約9.5mm之直徑，包括約16.24至16.36mm之圓周(相當於約5.17mm至5.20mm之直徑)、或約23.24mm至23.53mm之圓周(相當於約7.40mm至7.49mm之直徑)之過濾器的過濾器元件。
通常，疏水性過濾器元件具有細長桿狀及實質上圓形的橫截面。經捲曲的疏水性纖維素材料薄片係藉由包括用來結合及捲曲於其之間輸送之薄片之第一對捲曲輥的捲曲單元製得。捲曲輥具有經配置及組態為在薄片材料之輸送方向上捲曲薄片材料的表面。較佳地，捲曲輥具有經設有適於在薄片材料之縱向上捲曲薄片材料之構件的表面。舉例來說，適於在薄片材料之輸送方 向上捲曲薄片材料之構件可包括在輥子表面上的結構。特定而言，此一結構可包括，例如，環繞輥子之旋轉軸在圓周上延伸且可與縱向平行的脊及溝。薄片材料係藉由在薄片材料於輥子間通過時將該結構轉移至該薄片材料而經捲曲。溝槽狀結構在縱向上轉移至現經捲曲的薄片材料，其於橫向上拉伸並減小薄片材料的穩定性。因此，疏水性纖維素材料之薄片包括沿薄片縱向長度之一系列平行且共延伸的脊及溝。
根據一些具體例，薄片材料(未在橫向上經任何壓縮)上之經捲曲結構或在橫向中在輥子表面上之捲曲結構的溝間或脊間距離(亦稱為「間距」)可在約0.5mm至約2mm範圍內。較佳地，捲曲結構之間距係在約0.6mm至約1.5mm之範圍內，更佳在約0.8mm及約1.2mm之範圍內，例如約1.0mm。捲曲的程度或大小反映在薄片材料之捲曲結構上之溝的深度(或脊的高度)上，其係指當薄片材料通過輥子間時，在一個輥子之脊與相對輥子之相對溝之間的距離。例示性的距離包括約0.25mm、約0.5mm、約0.75mm、約1.0mm、約1.25mm、或約1.5mm。深度係與薄片材料在橫向中的拉伸相關且會影響在薄片材料之橫向中的尺寸變化。過濾器元件的吸阻力(RTD；resistance to draw)係與經捲曲薄片材料的拉伸程度有關。可根據待製造之最終桿狀物件的尺寸及規格來選擇在以上給定範圍內之深度及間距的任何組合。較佳地，溝間距離係由溝的中心至中心或由溝的最深點至至最深點來測量。
纖維素材料之薄片可由任何適宜的纖維素材料形成，較佳係源自植物的纖維素材料，諸如紙及較佳皺紋紙。具有約35g/m2之紙重或基重的皺紋紙為較佳。10-30%之皺紋比為較佳，其反映紙張在起皺期間縮短的程度。在許多具體例中，纖維素材料之薄片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纖維素材料薄片作說明。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。纖維素材料之薄片亦可包括一或多種填充材料，例如碳酸鈣或活性碳。
纖維素材料之薄片可具有任何適宜的基重。疏水性纖維素材料之薄片的基重可在約20至約60克每平方米或約30至約45克每平方米之範圍內，或約35克每平方米。纖維素材料之薄片可具有任何適宜的厚度。纖維素材料之薄片的厚度可在約20至約100微米或約20至約60微米、或約30至50微米之範圍內。
纖維素材料之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纖維素材料或纖維素材料之生質子側基。在許多具體例中，疏水性試劑係共價鍵結至纖維素材料或纖維素材料之生質子側基。舉例來說，疏水性基團係共價鍵結至形成薄片之纖維素材料的側羥基團。在纖維素材料 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形成薄片之纖維素材料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，其係由於塗層傾向於覆蓋或阻塞形成連續薄片之纖維素材料中的孔隙及降低滲透性。使疏水性基團於原位化學鍵結至形成薄片之纖維素材料亦可減少使形成薄片之纖維素材料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薄片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，反應係發生在形成包括呈不均質結構之纖維素材料之薄片的纖維素材料表面上或附近。然而，術語「原位」不需要化學反應直接發生在形成薄片之纖維素材料上。
在本發明之一具體例中，疏水性試劑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為飽和或不飽和的。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。在各種具體例中，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(behenoyl chloride)、其混合物。脂肪酸氯化物與形成薄片之纖維素材料間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形成連續薄片之纖維素材料。此方法較佳係無溶劑方法。
作為一實例，在無溶劑下於一受控溫度下將一定量的疏水性試劑(諸如醯基鹵化物、脂肪酸鹵化物、脂肪酸氯化物、軟脂醯氯、硬脂醯氯或山嵛醯氯、其混合物)沈積於薄片表面上，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薄片之纖維素材料。在許多具體例中，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薄片表面之纖維素材料上且界定均勻或不均勻圖案。
較佳地，疏水性纖維素材料之薄片係經由使脂肪酸酯基團或脂肪酸基團與連續薄片之纖維素材料上之側羥基團反應以形成疏水性表面而形成。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薄片之纖維素材料上之側羥基團化學鍵結以形成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脂肪酸鹵化物(不使用溶劑)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薄片表面接觸而進行。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，而在薄片之表面上形成疏水性區域之均勻或不均勻的圖案。薄片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薄片。
根據本發明，可用於疏水性過濾器元件中之疏水性纖維素材料的薄片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薄片之至少一表面，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薄片中之纖維素材料的羥基團反應，導致脂肪酸酯類形成。較佳地，薄片係由紙製成，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。較佳地，脂肪酸鹵化物不溶解於施加至表面之液體組成物的溶劑中。因此，由前文所述方法製得之疏水性薄片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。
疏水性薄片及所得的疏水性過濾器元件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薄片之至少一表面的方法製得。以此等比率施加之液體試劑使薄片及所得過濾器元件之表面成為疏水性。
在許多具體例中，薄片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，以 提供兩相對表面類似的疏水性質。在一實例中，薄片之厚度係約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。
在一些具體例中，用來產生疏水性過濾器元件之疏水性質的材料或方法並不會實質地影響過濾器元件的滲透性。較佳地，用來產生疏水性過濾器元件的試劑或方法使過濾器元件之滲透性(相較於未經處理之過濾器元件)改變低於約10%或低於約5%或低於1%。
在許多具體例中，疏水性表面可經由沿疏水性過濾器元件或纖維素材料之薄片的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纖維素材料之側基的有用疏水性基團。
在許多具體例中，疏水性表面可經由沿纖維素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纖維素材料或纖維素材料之側基的有用疏水性基團。
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，菸桿包括菸道處理(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。在各種具體例中，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，隨後再經包覆形成菸桿。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。
在各種具體例中，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。
在許多具體例中，吸煙物件之總長度係介於約30毫米與約130毫米之間。在一些具體例中，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。在一些具體例中，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。
先前實驗已證實脂肪酸基團之共價鍵結至根據本發明之紙並不會顯著地改變纖維素材料(例如，紙)的紙重或滲透性。因此，預期利用疏水性薄片材料製得之過濾器的RTD將不會顯著地偏離未經處理材料。
先前實驗已使用具有36g/m2(34.7至37.3g/m2)之紙重及100mm之寬度之皺紋紙，經捲曲得到具有1mm間距之結構來產生具有16.3mm(16.24至16.36mm)之圓周的過濾器。由此一過濾器元件製得之過濾器呈現6.6mmWG每mm過濾器元件的RTD。在另一實驗中，產生具有7.4-7.49mm直徑(23.24-23.53mm圓周)且由具有36g/m2(34.7至37.3g/m2)之紙重及220mm之 寬度的皺紋紙(瑞士高級紙業公司(Swiss Quality Paper)產品Semi-White L126,2646/312)製成的過濾器。圖4顯示捲曲前的紙寬度(180mm至220mm)、兩種捲曲程度、與RTD之間的關係。經顯示RTD可根據捲曲程度自具有較低捲曲程度的0.9mmWG變化至具有較高捲曲程度的3.63mmWG每mm過濾器。
因此，本發明之吸煙物件及過濾器的吸阻力(RTD)可變化。在許多具體例中，吸煙物件之RTD係介於約50與150mm 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。
在一或多個具體例中，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便於理解本文中頻繁使用之某些術語。
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具體例。
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況下可提供某些益處之具體例。然而，在相同的或其他情況下，其他具體例亦可為較佳的。另外，一或多個較佳具體例之陳述不暗示其他具體例為無用的，且不意欲自包含申請專利範圍之本發明的範圍排除其他具體例。
10‧‧‧吸煙物件
20‧‧‧菸草基材
30‧‧‧入口端區段；過濾器元件；嘴件區段
40‧‧‧包覆材料
50‧‧‧尖端紙
60‧‧‧塞形包覆物
70‧‧‧末端
101‧‧‧疏水性纖維素材料
110‧‧‧平面部分
120‧‧‧經捲曲結構部分
130‧‧‧疏水性過濾器元件
160‧‧‧塞形包覆物
圖1係部分展開之吸煙物件之一具體例的示意透視圖。
圖2係疏水性材料之說明性連續薄片之示意透視圖；圖3係說明性過濾器元件之示意橫截面圖；及圖4係在捲曲前的紙寬度(180mm至220mm)、兩種捲曲程度、與RTD之間的關係圖。
描繪於圖1-3中之吸煙物件說明吸煙物件或上述吸煙物件之組件的一或多個具體例。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，諸如菸桿、及入口端區段30及點燃末端70。嘴件包括過濾器元件30且可在吸煙物件成品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區段30之至少一部分的塞形包覆物60及包圍菸草基材20之至少一部分的包覆材料40。尖端紙50包圍塞形包覆物60及一部分的包覆材料40。
圖2說明界定具有平行於材料在捲曲單元中之輸送方向(參見箭頭方向)之脊及溝之經捲曲結構部分120之疏水性纖維素材料101的連續薄片。亦顯示一說明性的平面部分110。
圖3說明疏水性過濾器元件130之一具體例的橫截面圖。經捲曲的疏水性纖維素材料101之薄片經說明為折疊於其自身之上並以實質上圓形橫截面填裝至圓柱形空間中。塞形包覆物160以圓柱形形式環繞且固定疏水性纖維素材料101之薄片。
上文所述之例示性具體例並非限制性的。熟習該項技術者當可明瞭與上述例示性具體例一致的其他具體例。
10‧‧‧吸煙物件
20‧‧‧菸草基材
30‧‧‧入口端區段；過濾器元件；嘴件區段
40‧‧‧包覆材料
50‧‧‧尖端紙
60‧‧‧塞形包覆物
70‧‧‧末端

Claims (16)

  1. 一種吸煙物件，其包括：可噴煙材料；及位於該可噴煙材料下游且包含過濾材料的過濾器，該過濾材料包含具有共價鍵結至纖維素材料之疏水性基團的疏水性纖維素材料之薄片，該疏水性基團包括脂肪酸或脂肪酸酯。
  2. 如請求項1之吸煙物件，其中，該疏水性纖維素材料之薄片係沿薄片之縱向捲曲並橫向地聚集形成圓柱形過濾器元件。
  3. 如請求項2之吸煙物件，其中，該經捲曲的疏水性纖維素材料之薄片包括沿經捲曲薄片之縱向之平行且共延伸的脊及溝，其中在垂直於移動方向之橫向中測量的間距係約1毫米。
  4. 如請求項1至3中任一項之吸煙物件，其中，該疏水性纖維素材料之薄片的寬度係約150毫米至約250毫米。
  5. 如請求項1至3中任一項之吸煙物件，其中，該過濾器之直徑係約4.5毫米至約9.5毫米。
  6. 如請求項1至3中任一項之吸煙物件，其中，該疏水性纖維素材料之薄片具有至少約90度之水接觸角。
  7. 如請求項1至3中任一項之吸煙物件，其中，該疏水性纖維素材料之薄片呈現約40g/m2或以下之科布(Cobb)吸水測量值(於60秒時)。
  8. 如請求項1至3中任一項之吸煙物件，其中，該疏水性纖維素材料之薄片具有在約20至約60g/m2範圍內之基重，且該疏水性基團具有在約0.1至約5g/m2範圍內之基重。
  9. 如請求項1至3中任一項之吸煙物件，其中，該疏水性纖維素材料之薄片具有至少約100度之水接觸角及約30至約45g/m2範圍內之基重，並呈現約35g/m2或以下之科布(Cobb)吸水測量值(於60秒時)；該疏水性基團具有在約0.1至約3g/m2範圍內之基重。
  10. 如請求項1至3中任一項之吸煙物件，其中，該疏水性纖維素材料之薄片包括纖維素之脂肪酸酯。
  11. 如請求項1至3中任一項之吸煙物件，其中，該疏水性基團係共價鍵結至該疏水性纖維素材料之薄片上的纖維素材料。
  12. 如請求項11之吸煙物件，其中，該疏水性基團係藉由使脂肪酸鹵化物於其表面上擴散，未使用溶劑而共價鍵結至該纖維素材料。
  13. 如請求項12之吸煙物件，其中，該脂肪酸鹵化物包括軟脂醯氯、硬脂醯氯、山嵛醯氯(behenoyl chloride)、或軟脂醯氯與硬脂醯氯之混合物。
  14. 一種用於吸煙物件之過濾器，其包括：分佈於通過圓柱形過濾器元件之橫截面之疏水性纖維素材料的連續薄片，該疏水性纖維素材料之連續薄片具有至少約90度之水接觸角及約40g/m2或以下之科布測量值(於60秒時)，其中該疏水性纖維素材料 之連續薄片具有共價鍵結至纖維素材料上之生質子基團的疏水性基團，該疏水性基團包括脂肪酸或脂肪酸酯。
  15. 如請求項14之過濾器，其中，該疏水性纖維素材料之連續薄片具有至少約100度之水接觸角及約35g/m2或以下之科布測量值(於60秒時)。
  16. 如請求項14或15之過濾器，其中，該疏水性纖維素材料之連續薄片係經捲曲且以填裝形成圓柱形過濾器元件的層設置。
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