包括薄片填料的卷烟纸的制作方法
【专利摘要】公开了卷烟纸，包含纸浆纤维以及填料粒子。至少一些填料粒子具有薄片形状，这允许在预定空气渗透率下增加扩散容量。
【专利说明】包括薄片填料的卷烟纸
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卷烟纸，其包含纸浆纤维以及填料粒子。术语"包含"不排除卷烟纸包 含其他组分。本发明尤其涉及卷烟纸，其允许降低卷烟烟气中的一氧化碳量，还涉及相关的 对应卷烟。
【背景技术】
[0002] 卷烟烟气公知为包含大量有害物质，其中有一氧化碳。因此，在该产业中具有很大 利益的是，制造出这样的卷烟，其烟气中含有显著较少的有害物质。为了降低这类物质的 量，卷烟通常设置有通常由醋酸纤维素制成的滤嘴。但是，这些滤嘴不能够降低卷烟烟气中 的一氧化碳量，因为醋酸纤维素不能够吸收一氧化碳。将催化剂结合入滤嘴以将一氧化碳 转换为较低害的二氧化碳的各种建议方案是不成功的，部分是因为功能，部分是因为经济 原因。
[0003] 还公知的是，例如，通过流过水松纸孔眼的气流来稀释与卷烟相关的烟气。但是， 通过这种方法降低卷烟烟气中的一氧化碳量是以稀释定义卷烟的物质的味道为代价的，因 此卷烟的味感以及顾客接受度会受损。
[0004] 卷烟烟气中的物质通过其中卷烟在标准条件下被抽吸的方法来确定。这种方法例 如描述于IS04387。在该方法中，在第一次抽吸开始时开始点燃卷烟，然后每一分钟在卷烟 的嘴端进行抽吸，持续时间为2秒，体积为35cm 3,具有正弦曲线的抽吸曲线。反复抽吸，直 到卷烟的长度变为小于标准中预定的长度。在抽吸期间流出卷烟的嘴端的烟气被收集在剑 桥滤片（Cambridge Filter Pad)中，然后化学分析该滤片的各种物质（例如尼古丁）的含 量。在抽吸期间流出卷烟的嘴端并且通过剑桥滤片的气相被收集并且也被化学分析，例如 以确定卷烟烟气中的一氧化碳量。
[0005] 在标准化的抽烟期间，卷烟因而处于两个不同流动条件集合下。在抽吸期间，在卷 烟纸面向烟丝条的内侧和卷烟纸的外侧之间存在显著的压差，典型的为200Pa至lOOOPa。 由于该压差，空气流过卷烟纸进入卷烟的烟草部分并且稀释了在抽吸期间生成的烟气。在 每抽吸持续2秒的该阶段期间，卷烟烟气的稀释量由纸的空气渗透率决定。空气渗透率是 根据IS02965测量的，并且定义为每单位时间、每单位面积以及每压差单位流过卷烟纸的 空气体积，因此具有的单位是cmV(min cm2kPa)。其通常称为柯拉斯特单位（⑶，C0RESTA Unit) (1⑶=Icm3/(min cm2kPa)。利用该参数，能够调节卷烟的杆通风，即，在卷烟的抽吸 期间通过卷烟纸流入卷烟的空气流。典型地，卷烟纸的空气渗透率为0⑶至200⑶，其中通 常优选的是20⑶至120⑶。
[0006] 在抽吸之间的时间段，卷烟会冒烟，在卷烟的烟草部分的内部和周围之间没有任 何显著的压差，使得气体传输由烟草部分和周围之间的气体浓度差决定。因而一氧化碳还 能够通过卷烟纸扩散出烟草部分而进入环境空气。在根据IS04387描述的方法每抽吸持续 58秒的该阶段中，扩散容量是用于一氧化碳的降低的相关参数。
[0007] 扩散容量是传递系数，描述了卷烟纸对于由浓度差引起的气流的渗透率。更精确 的是，扩散容量是每单位时间、每单位面积以及每浓度差通过纸的气体体积，因此具有的单 位是cm3/(s cm2) = cm/s。例如，卷烟纸对于CO2的扩散容量能够由Sodim公司的CO2扩散 计确定，并且与卷烟纸对于CO的扩散容量紧密关联。
[0008] 基于上述考虑得出结论，扩散容量应该对于卷烟烟气中的一氧化碳含量具有独立 的、重要的重要性，并且通过增加扩散容量应该能够降低卷烟烟气中的一氧化碳值。这对于 现有技术中公知的自熄卷烟是尤其重要的，在该卷烟中观察到了相当高的一氧化碳值。在 这种卷烟中，阻燃条被应用至卷烟纸，使得它们在标准化测试（IS012863)下自熄灭。该测 试或者类似测试例如在美国、加拿大、澳大利亚和欧盟是法律规定的一部分。增加的一氧化 碳值是由于这样的事实：一氧化碳通过阻燃条仅能够在非常有限的程度上扩散出卷烟。具 有可用的补偿这种不想要的副作用的卷烟纸是具有很大的优势的。
[0009] 但是，实践中，经证实，在纸生产过程中特别难以独立于纸的空气渗透率来调节扩 散容量。但是，空气渗透率本身在大多数情况下是卷烟制造商所要求的纸规格的主体，使得 在这种要求下扩散容量在实践中是由纸生产过程引起的，并且仅能够在非常小的范围内变 化（还比较于B.E.:卷烟纸的孔径尺寸对其扩散常量和空气渗透率的影响（The influence of the pore size distribution of cigarette paper on its diffusion constant and air permeability)，SSPT17, 2005, C0RESTA 会议，史特拉福（Stratford-upon-Avon)，UK)。 这是因为空气渗透率和扩散容量是由卷烟纸的多孔结构决定的，其中这些参数之间具有近 似由D*?Z (1/2)给定的关系，其中D*是扩散容量，Z是空气渗透率。如果纸的空气渗透率 主要由纸浆纤维的磨浆来调节的话，该关系尤其以非常好的近似值成立。
[0010] 从现有技术，公知了用于增加卷烟纸的扩散容量的各种方法，例如通过添加热不 稳定物质（W02012013334)或者通过选择填料粒子的平均尺寸（EP1450632、EP1809128)。尽 管有这种努力，但是仍没有方案来增加给定空气渗透率下的扩散容量。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提供卷烟纸，其允许在预定空气渗透率下选择性地降低卷烟烟气 中的一氧化碳含量。
[0012] 该目的通过根据权利要求1的卷烟纸实现。有利的进一步实施方案公开于从属权 利要求中。
[0013] 根据本发明，卷烟纸包含纸浆纤维以及填料粒子，其中填料粒子的至少一部分具 有薄片形状。发明人已经观察到，如果填料粒子的至少一部分具有薄片形状，能够显著增加 卷烟纸在恒定空气渗透率下的扩散容量。如果全部填料由薄片粒子形成的话，能够实现特 别高的扩散容量。然而，有时，基于成本原因可以使用较小比例的薄片填料。但是，根据本 发明，以质量计或以粒子数量计的至少20%、优选至少40%、尤其优选至少55%以及尤其 至少70%的填料粒子应该有薄片形状。例如能够通过向纸的混合物中添加不同类型的填料 来实现薄片粒子与非薄片粒子的这种不同比例。
[0014] 在优选实施例中，薄片填料粒子具有长度1、宽度b以及厚度d，每个维度各自对应 于彼此正交的三个空间方向的最大尺寸，其中长度1和宽度b是厚度d的至少两倍、优选至 少四倍。
[0015] 长度1和宽度b通常彼此不同，但它们应该相差小于5倍、优选小于3倍以及尤其 优选小于2倍。
[0016] 在近立方体几何轮廓的理想化构思中，长度1、宽度b和厚度d例如能够对应于立 方体的侧边的长度，即，长度1完全不需要对应于粒子的最大尺寸，在理想化立方体中最大 尺寸可以对应于体对角线。但是，作为规则，长度1将大于或者等于宽度b，并且本身将与粒 子的最大空间延伸相差2. 5倍或者更少。
[0017] 如图示的，应该参考图1，其图示了薄片填料粒子，其中示出了长度1、宽度b以及 厚度d。
[0018] 如起初提到的，对于常规纸来说，扩散容量D*与以⑶为单位的空气渗透率Z的平 方根成很好的近似比例，也即，D*?Z (1/2)成立。在空气渗透率Z = 50⑶下CO2扩散容量的 典型值是例如1.65cm/s。迄今为止，技术上特别难的是，独立于空气渗透率Z来改变扩散 容量D*使得在预定的空气渗透率Z下实现增加的扩散容量D*。但是，通过使用根据本发 明的薄片填料，对于空气渗透率Z = 50⑶的其他相同的纸，能够将CO2扩散容量D*增加至 D* > I. 80cm/s。通过薄片填料实现的扩散容量D*的类似相对增加还可实现于空气渗透率 不是Z = 50⑶时。为了还对于通常的空气渗透率X⑶对该效果进行定量，通过使用关系 D*?Z(1/2)使其乘以因子能够将CO2扩散容量D*标准化为在50⑶下的预期扩散容 量，也即，= /? .
[0019] 因而，在本发明的有利实施方案中，对于空气渗透率为X⑶的卷烟纸的CO2扩散 容量爯来说，W 2 1.80cm/s成立，优选> I. 85cm/s。这尤其对于空气渗透率值X 为20 < X < 120、优选30 < X < 100来说成立，至少对于填料含量在20至40%重量比的 纸来说成立。
[0020] 已经示出了，几何轮廓，即薄片形状，比起平均粒径来说对于本发明的效果基本上 是更有决定性的，即，能够实现期望的效果而无论在特定限制内的平均粒径。在优选实施 方案中，根据ISOl3317-3测量的粒径分布的质量比中位值d 5(l为0. 2 μ m至4. 0 μ m，优选为 0· 5 μ m 至 3. 0 μ m。
[0021] 因为根据发明人的调查，粒子几何轮廓或者形状对于增加扩散容量来说是最关键 的，所以填料材料首先是不受额外限制的，只要填料基于毒物学原因或法律原因对于卷烟 纸是可接受的即可。但是，优选地，填料包含薄片碳酸钙，薄片碳酸钙是完全不会担心健康 以及法律考虑的。但是，如起初提到的，填料不需要全部都由薄片碳酸钙形成，不具有薄片 几何轮廓的碳酸钙也能够添加至混合物，或者完全不同的填料也能够添加至混合物。
[0022] 在优选实施方案中，碳酸钙是方解石、球霰石或者它们的混合物，它们优于霞石或 碳酸钙的其他变型。优选地，混合物由50 %重量比至70 %重量比的方解石和30 %重量比至 50 %重量比的球霰石组成。
[0023] 根据本发明的填料能够以常规方式添加到纸中，正如纸生产领域的技术人员从现 有技术公知的那样。此外，为了生产纸，在添加根据本发明的填料之后无需额外的专门测 量。
[0024] 优选地，纸的全部填料含量为10%重量比至45%重量比，尤其优选为20%重量比 至35%重量比。此外，卷烟纸优选具有基重10g/m 2至60g/m2,尤其优选20g/m2至35g/m2。
[0025] 在尤其优选的实施方案中，所述纸在具有阻燃物质的区域被处理，这能够提供由 具有自熄属性的纸制造的卷烟。如起初提到的，这种阻燃区域阻止了在两次接连的抽吸之 间CO扩散出卷烟。这就是为什么这种自熄卷烟会观察到典型的CO值增加的原因。这是个 重要问题，因为增加防火保护不应增加卷烟烟气的有害性。利用根据本发明的卷烟纸，由阻 燃区域导致的卷烟烟气中CO含量的典型增加能够通过在未处理区域中纸的扩散容量的增 加而被至少部分补偿。因而，本发明提供了与这种处理纸相关的特定技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是薄片填料粒子的示意图，示出了长度1、宽度b和厚度d。
[0027] 优选实施方案描述
[0028] 实施例1
[0029] 实施例1的开始点是没有根据本发明的卷烟纸，其包含木纸浆纤维和25. 5%重量 比的常规非薄片的沉淀碳酸I丐，其用作比较例。但是，能够包括其他物质，例如燃烧添加剂。 该卷烟纸具有基重28. 2g/m2以及空气渗透率46. 9⑶。在根据IS0187调整该纸后，用Sodim 公司的CO2扩散计测量CO2扩散容量，发现Dk9 = 1.59 cm/s。
[0030] 生产另一相同卷烟纸，其中使用具有薄片粒子的碳酸钙代替常规碳酸钙。X-射线 结构分析显示其是约60 %重量比的方解石和约40 %重量比的球霰石的混合物。平均粒径 是约I. 1 μ m。生产这种薄片碳酸钙的方法描述于EP1151966B1。
[0031] 可见，通过改变碳酸I丐，能够实现扩散容量从I. 59cm/s增加至I. 81cm/s，也即 增加了 13.8%，并且具有实践性上相同的纸属性。此处需要考虑的是，根据本发明的 具有薄片白垩的纸的空气渗透率比起比较例的纸的空气渗透率（为46. 9⑶）稍微低， 为41. 7CU。空气渗透率的该小差异能够易于例如通过改变纸浆的磨浆强度来补偿，期 望的是，在相同空气渗透率的情况下，扩散容量的增加能够甚至较大。如果以上述方法 将扩散容量标准化为空气渗透率50CU，那么对于比较例来说实现的标准化扩散容量是 % () = 1.59cm/s_VI0/V^= 1.64cm/s，而对于根据本发明的具有薄片白垩的实施例1 的卷烟纸来说，可获得的标准化扩散容量为1.81 cm/s V50/V41.7 = 1.98 cm./s。
[0032] 实施例2
[0033] 生产没有根据本发明的卷烟纸作为比较例，该卷烟纸包含30. 2%重量比的常规非 薄片的沉淀碳酸钙。该纸具有基重28. 8g/m2、空气渗透率60. 6⑶以及扩散容量I. 84cm/s， 扩散容量也是根据IS0187调整该纸后用Sodim公司的CO2扩散计所测量的。这对应于标 准化为50CU的值，/?) = 1.84 cm/s Λ/^?/V^ = 1.67 cm/s，因而类似于实施例1的比较 例。
[0034] 通过使用具有薄片结构的方解石以及球霰石的混合物代替常规碳酸钙来改良 该卷烟纸。改良的卷烟纸具有填料含量31.0%重量比、基重29. lg/m2以及空气渗透率 59. 5⑶。扩散容量是2. 17cm/s。能够实现扩散容量从I. 84cm/s增加至2. 17cm/s，即增加 了 17. 9%，同时有其他几乎相同的纸属性。根据实施例2的本发明的纸所获得的这种高扩 散容量可以期望用于空气渗透率至少约85CU的常规卷烟纸。从而，标准化为空气渗透率 50CU的扩散容量是2.17 cm/s = 1.99 cm/s,因此类似于实施例1。
[0035] 结果，根据本发明的卷烟纸允许显著改善由该纸制造的卷烟的烟杆散发的一氧化 碳的扩散，而不需要改变卷烟纸的空气渗透率。
【权利要求】
1. 卷烟纸，其包含纸浆纤维以及填料粒子，其中以质量计或以粒子数量计的至少 20%、优选至少40%、尤其优选至少55%以及尤其至少70%的所述填料粒子具有薄片形 状。
2. 如权利要求1所述的卷烟纸，其中所述薄片填料粒子具有对应于三个相互正交空间 方向的各自最大延伸的长度1、宽度b以及厚度d，其中长度1以及宽度b是厚度d的至少 两倍，优选至少四倍。
3. 如权利要求1或2所述的卷烟纸，其具有空气渗透率x⑶以及C02扩散容量％，其 中满足％ V^/Vi 2 1.80 cm/s，优选彡 1. 85cm/s，尤其优选彡 1. 90cm/s。
4. 如权利要求3所述的卷烟纸，其中满足20彡x彡120,优选30彡x彡100。
5. 如前述权利要求中任一项所述的卷烟纸，根据IS013317-3测量的粒径分布的质量 比中位值d5(l为0? 2 y m至4. 0 y m、优选为0? 5 y m至3. 0 y m。
6. 如前述权利要求中任一项所述的卷烟纸，其中所述薄片填料粒子由碳酸钙形成。
7. 如权利要求1所述的卷烟纸，其中所述碳酸钙包括方解石、球霰石或者它们的混合 物。
8. 如权利要求7所述的卷烟纸，其中所述混合物由50%重量比至70%重量比的方解石 和30 %重量比至50 %重量比的球霰石组成。
9. 根据前述任一权利要求所述的卷烟纸，其中所述纸的全部填料含量为10%重量比 至45 %重量比,优选为20 %重量比至35 %重量比。
10. 根据前述任一权利要求所述的卷烟纸，其中基重为l〇g/m2至60g/m2,优选为20g/m 2至 35g/m2。
11. 根据前述任一权利要求所述的卷烟纸，其中，所述纸在具有阻燃物质的区域被处 理，适合于提供由具有自熄性的纸制造的卷烟。
12. 卷烟，包括烟杆以及包裹烟杆的卷烟纸，其中所述卷烟纸是权利要求1至11中任一 项所述的卷烟纸。
【文档编号】D21H27/00GK104350204SQ201380028566
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2012年6月1日
【发明者】迪特尔·默灵, 罗兰·兹图里, 迪特马尔·沃尔格尔 申请人:德尔福特集团有限公司