烟草制品烟雾过滤嘴的制作方法

专利名称：烟草制品烟雾过滤嘴的制作方法
专利说明本发明涉及用于烟草制品，诸如香烟，特别是细的香烟用的过滤嘴和过滤嘴部件。常规香烟的圆周长为24. 5左右-“细”香烟(圆周长21-23. 2mm左右)和“超细” 香烟(圆周长16-18mm左右)也是已知的。制造甚至更窄圆周长的烟草也是做得到的，例 如范围为14-16mm，虽然这通常并不能从市场上买到。在本文中，术语“细”应被理解为包括 了所有具有14. 0和23. 2mm之间的圆周长的香烟和/或香烟过滤嘴。当香烟烟雾中的所选择化合物的产出相比烟雾中大多数化合物被较大程度地按 比例地降低时，就发生了选择性过滤(例如焦油)。酚类化合物-例如苯酚、甲酚、儿茶酚和 间苯二酚-是香烟烟雾的已知组分。它们是有毒化合物_特别地，苯酚和儿茶酚被包括在 香烟烟雾中发现的最有毒化合物的所谓“Hoffmann”清单中。潜在的选择性降低传送给吸 烟者的这些化合物的量是令人想望的。一般的用在香烟过滤嘴中的过滤材料是用三醋精增塑的单丝状乙酸纤维素的连 续丝束，其以棒状形式集聚在一起形成过滤嘴或过滤嘴部件。在这样的连续丝束(和由其 形成的过滤嘴和过滤嘴部件中)，乙酸纤维素丝束中的单丝主要按照纵向排列。熟知的是， 乙酸纤维素对酚类化合物具有选择性过滤作用。相比于标准过滤器而言，用于“细”香烟的 过滤嘴自然地包括了缩小体积的乙酸纤维素过滤材料；由于作用于相似量的烟雾可用的材 料较少，任何选择性过滤效果都会降低。因此令人想望地，提供细过滤嘴，其能够潜在地选 择性降低传送给细香烟吸食者的酚类化合物的量。过滤嘴丝束的规格以单丝纤度(denier per filament，dpf)、总纤度和纤维横截 面形状来表示。单丝纤度定义为9000米单根长丝的重量克数；总纤度由此简单地定义为 dpf乘以丝束中单丝的数量。因此，例如，5Y30，000丝束描述了一种材料，其单丝的dpf为 5g每9000米，形状为Y，包含有6，000单丝，总纤度为30，000克每9000米长度。为了制造 具有低圆周长的标准乙酸纤维素(“单乙酸酯”)香烟过滤嘴(即，细单乙酸酯过滤器)，必 须使用低总纤度的乙酸纤维素丝束，因为可包装进细长型产品的材料量是有限制的。熟知 的是，在工业上，低的总纤度丝束比较高的总纤度丝束更昂贵(每单位重量)，同时低总纤 度丝束在市场上更难于获得。因此令人想望地，要提供一种细过滤嘴，相比于常规细或超细 单乙酸酯过滤器而言，其可由更大范围的总纤度乙酸纤维素丝束来制造。根据本发明，提供了烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其包含基本上均质的 圆周长在14.0和23. 2mm之间(例如，16和23. 2mm之间)的过滤材料的圆柱形塞子(plug)， 其中基本上均质的过滤材料包含多根任意取向的切断纤维(staple fibre) 0在此，术语“基本上均质的过滤材料”指的是在贯穿任意横截面上具有基本上一致 的物理特性的过滤材料。在此，术语“切断纤维”指的是具有规定长度的单独的、离散的纤维。切断纤维可 以是相对彼此任意取向的。基本上均质的过滤材料包括多根任意取向的切断纤维，其中一 部分任意取向的切断纤维一般按圆柱形塞子的纵轴横向地延伸。基本上均质的过滤材料可 包含多根任意取向的切断纤维，至少10% (例如，20%、30%、40%、50%、60%、70%、80% 或者90% )重量的所述切断纤维基本上按圆柱形塞子的纵轴横向地延伸。
术语任意取向的切断纤维指的是切断纤维在三维上(在过滤器或过滤部件中)是 任意取向的。本文中，术语任意取向的切断纤维，并不准备用来(以及不是)指的是连续乙 酸纤维素丝束，其单个丝股(strand)主要是纵向排列(虽然希望切断纤维由如下描述的该 丝束来形成)。本文中，术语任意取向的切断纤维，并不打算用来(以及不是)指的是过滤 材料的网或片，其形成(由例如浆料和/或纤维)和然后作为整体上或基本上整体上的网 或片成型为棒状(例如，通过缠绕(wrapping))。术语任意取向的切断纤维并不指的是卷 成棒状的二维纸状制品。本文中，术语任意取向的切断纤维，并不打算用来(以及不是)指 的是过滤材料的网或片，其形成(由例如浆料和/或纤维)和然后切碎并接着成型成为棒 状。片或者网可具有二维的任意取向，但是(即使当被切碎)经过处理(诸如压花)，当从 过滤器制造机中牵 伸通过时它们仍维持一些完整度。因此，由片或网(即使是切碎的片或 者网)制成的过滤嘴或过滤嘴部件中的纤维将主要沿着过滤嘴或过滤嘴部件的纵轴排列， 并因此不是任意取向(三维上)的切断纤维。多根任意取向的切断纤维可形成多孔基体，其提供了迷宫般的通道-在用作香烟 过滤嘴时，这将作为烟雾的通道。本申请人发现，本发明的过滤嘴或过滤嘴部件性能可相 当于现有产品(例如“单乙酸酯”产品，其由三醋精增塑的乙酸纤维素的纵向取向的单丝的 连续丝束集聚在一起形成棒状而制成)，但是本申请人发现，当以任意取向的切断纤维的形 式使用时，需要减少20-30%的过滤材料(例如乙酸纤维素)的使用。除了减少每个过滤 嘴的过滤材料的使用，相比于常规超细产品，其还有其它的有益效果，即可以使用高的多的 总纤度的乙酸纤维素丝束。因此，除了由本申请人的发明得到的重量降低带来的成本效益 (因为需要更少的过滤材料)，其所使用的丝束本身的单价也可更为廉价，因为不再需要使 用(昂贵的以及较难以获取的)低总纤度丝束。申请人:意外地发现，相比于例如标准的单乙酸酯过滤器或过滤部件(其并不包含 任意取向的切断纤维)，本发明的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件可提供增强的从烟 草制品烟雾中(在细香烟中)除去酚类的能力过滤嘴过滤嘴。当考虑到更低重量的过滤 材料(乙酸纤维素)的时候，通过本发明的过滤嘴和过滤嘴部件来达到酚类化合物的意外 降低甚至更为重要。本申请人也意外地发现，相比于例如标准的单乙酸酯过滤器或过滤部 件，本发明的烟草制品烟雾过滤嘴或过滤嘴部件在例如环境条件下，可更容易和更迅速地 降解。切断纤维可由长丝材料制成。如本领域中熟知的，切断纤维可以是卷曲的。切断 纤维可以是，例如，乙酸纤维素或者聚丙烯纤维。切断纤维可由纤维丝束，例如乙酸纤维 素丝束、聚丙烯丝束制成(或形成)。切断纤维可以是，例如，天然的和/或合成纤维、由 天然植物材料等等形成的纤维。切断纤维可以是纤维素浆料纤维(例如通过锤磨机纤维 化的那些)。切断纤维可以是切断草本植物(例如切断烟草叶子)，或者由重组的烟草片 (reconstituted tobacco sheet)获得的。切断纤维可给最终产品引入香味和/或过滤性 质。切断纤维可具有基本上相同的长度(基本上一致的长度)。切断纤维可具有各种不同的 长度。切断纤维可具有，例如4mm和20mm之间，例如5mm和19mm之间，例如6mm和18mm之 间，例如7mm和16mm之间的长度。切断纤维可以由纤维丝束，例如乙酸纤维素丝束制成或者 形成，所述丝束的总纤度为14，OOOg到55，OOOg每9，OOOm长度，例如从20，OOOg到50，OOOg 每9，OOOm长度，例如从23，OOOg到45，OOOg每9，OOOm长度，例如从25，OOOg到40，OOOg每9，OOOm 长度。
基本上均质的过滤材料可任选地包括其他材料，例如液体添加剂(诸如香味剂， 例如薄荷醇溶液)。含有多根任意取向的切断纤维的基本上均质的过滤材料可由多根切断 纤维形成，可任选地包含其他材料，例如增塑剂、粘合剂材料或其他添加剂。切断纤维可在 多个接触点上彼此结合(例如，由于增塑剂的作用)。基本上均质的过滤材料可任选地包括粘合剂材料。基本上均质的过滤材料可任选 地包括水溶性粘合剂材料。水溶性材料的实例包括水溶性聚合物材料，诸如聚乙烯醇、聚乙 烯基吡咯烷酮、聚乙烯醚、淀粉、聚乙二醇和聚丙二醇；水溶性粘合剂与增塑剂诸如三醋精 的共混物；和颗粒形状的热熔的水溶性粘合剂。水溶性粘合剂材料的加入还进一步地提高 过滤嘴或过滤嘴部件在例如环境条件下更容易以及更迅速降解的能力。过滤嘴或过滤嘴部件可包括一种或多种微粒添加剂_例如在过滤嘴或过滤嘴部 件的主体内。微粒添加剂(或者各微粒添加剂)可以是粉末状的(例如50到150μπι直径 的粒子)或者颗粒状的(例如0. 15到1. Omm直径的颗粒)。合适的微粒添加剂的实例包括 香味剂或者吸附剂-例如活性碳、沸石、离子交换树脂(例如弱碱性阴离子交换树脂)、海泡 石、硅胶、氧化铝、分子筛、含碳的聚合物树脂和硅藻土。过滤嘴或过滤嘴部件可包括超过一种类型的切断纤维。例如，除了(例如混合以) 由单丝丝束形成的切断纤维之外，通过锤磨机纤维化的纤维(例如纤维素纸浆的)的切断 纤维也可以包括在过滤嘴中。切断纤维(例如纤维丝束的，例如乙酸纤维素丝束)可以被增塑。换句话说，基本 上均质的过滤材料可任选地包括增塑剂。本领域中熟知增塑丝束的形成。增塑剂(用于增 塑切断纤维)可以是，例如，三醋精、三甘醇二乙酸酯(TEGDA)或者聚乙二醇(PEG)。切断纤 维可以是增塑的乙酸纤维素丝束的纤维。切断纤维可以是乙酸纤维素丝束，其已经被例如 三醋精增塑过。圆柱形塞子的圆周长可以是在例如14. Omm和23. 2mm之间，例如16和23. 2mm之 间，例如16. Omm和20mm之间，例如16. 2mm和20mm之间，例如16. 2mm和17mm之间。多根任意取向的切断纤维可形成多孔基体，其在过滤材料中提供了迷宫般的通 道。在用作香烟过滤嘴时，迷宫般的通道可作为烟雾的通道。烟草制品烟雾过滤嘴或过滤嘴部件贯穿其任意横截面可以具有基本上一致的物 理性能，而不是由一过滤材料片形成的更不均勻的结构。在本发明各方面的过滤嘴和过滤嘴部件中，烟草制品烟雾过滤材料可通过包装材 料或过滤嘴包装材料12(plugWrap)进行包裹，例如纸质包装材料，例如透气性纸质包装材 料。微粒添加剂诸如那些上述的，可施加到环绕着过滤材料的包装材料或过滤嘴包装材料 上，例如如GB2261152中所描述。根据本发明的进一步方面，其提供了多根棒，其包含多根如上所述的过滤嘴或过 滤嘴部件，和/或在此以镜像关系端部对端部整体上接合在一起。根据本发明的过滤嘴部件可作为多节段细过滤嘴，例如双过滤嘴、三过滤嘴、其他 多节过滤嘴的节段。在本领域中熟知这样的过滤嘴。如果将过滤嘴部件用作多节过滤嘴中 的一段或者在其中使用，其可以在过滤嘴的嘴部或口腔端部节段使用，或者作为过滤嘴的 任意其他节段。根据本发明的过滤嘴部件，可单独使用，例如作为单节段细过滤嘴(例如与
在本发明的过滤嘴香烟中，本发明的过滤嘴(或包括本发明过滤嘴部件的过滤 嘴)连接到包装的过滤器的一端朝向烟草的烟草棒。过滤嘴可以，例如，与包装的烟草棒 来进行联结，该联结可通过环状接装(ringtipping)[其仅仅在(包裹的)过滤嘴和棒的相 邻端部进行接合，让大部分过滤嘴包装暴露]，或者通过完全接装的外包装(full tipping overwrap)(其沿着过滤嘴全长和烟草棒相邻的端部进行接合)。根据本发明的任何过滤嘴 或过滤嘴香烟可以是空气不流畅的(unventilated)，或者可通过本领域熟知的方法，例如 通过使用预穿孔或者可透气过滤嘴包装材料、和/或过滤嘴包装和衔接的外包装的激光穿 孔来进行通气。根据本发明的进一步方面，其提供了包含基本上均质过滤材料的圆柱形塞子的烟 草烟雾过滤嘴或过滤嘴部件用于选择性降低烟草烟雾中的一种或多种酚类化合物的用途， 所述过滤材料包含多根任意取向的切断纤维。根据本发明的进一步方面，其提供了包含含 有多根任意取向的切断纤维的基本上均质过滤材料的圆柱形塞子的用途，其可作为过滤嘴 或过滤嘴部件，或者在过滤嘴或过滤嘴部件的制造中使用，用于选择性降低烟草制品烟雾 中的一种或多种酚类化合物。根据本发明的进一步方面，提供了基本上均质的过滤材料的圆柱形塞子的用途， 所述过滤材料包含多根任意取向的切断纤维，其作为具有提高的可降解性过滤嘴或过滤嘴 部件，或在其制造中使用。本发明将根据下列实施例和附图进行说明，其中

图1，不按比例地，是本发明一实 施方案中的单个过滤嘴的平面图；图2显示了图1中的过滤嘴的横截面。图1中的过滤嘴1包括多孔的细长的圆柱形塞子2，其圆周长为16. 9mm，长度为 27mm，其含有多根任意取向的单独或者切断的长丝纤维3，其由三醋精增塑的5Y30，000乙 酸纤维素丝束制成。如图1和2所示，切断纤维3—般地与该部件的纵轴横向延伸，并微微 系起来以形成切断纤维3彼此结合的多个接触点。被系绑的纤维提供了基本上均质的形成 塞子2的过滤材料。所形成的基本上均质的过滤材料可被描述成多孔基体，其在用作香烟 过滤嘴时提供了迷宫般的烟雾通道。过滤嘴部件1在整个横截面上具有基本上一致的物理 性能。过滤嘴可通过已知的方法进行制造，例如US3，552，400中所描述的。因此，将乙酸 纤维素的生丝束通过常规的传动带装置(banding device)来分离其中的单根单丝，以及另 一常规传动带装置，其用来展开丝束成为相对薄的单丝层。然后将单丝层通过传统的增塑 装置，其中将合适的增塑剂(在本实施例中为三醋精)通过合适的喷头喷雾到单丝层的一 侧或者两侧来形成增塑的丝束。常规进料装置是诸如使用一对辊来传输增塑的丝束到加工 设备中，来制造切断纤维，并将其形成为连续棒。在US3，552，400中完整描述了一种合适的 设备，并且在其图1中有所显示。通过漏斗将增塑丝束进料到切割机中，该切割机将连续丝 束切断成多根离散的切断纤维，切断纤维的长度取决于切割机的速度和连续丝束进料到切 割机中的速率之间的关系。通过切割机制造的切断纤维通过湍流空气流从切割机中吸出， 湍流空气流分散了切断纤维(并提供或者增加其的任意取向)，并引导它们通过多孔截头 圆锥形筛子(frusto-conicalscreen)，其较小的或者出口端进给到移动的多孔带上。微粒 或者其它的添加剂(未显示)可以，如果需要的话，输送到湍流空气流中，并在此阶段分散遍布到过滤材料中。多孔封闭手段是逐渐变细并降低切断纤维通过的速度，同时倾向于布 置切断纤维使得部分纤维的长度基本上与产品过滤嘴棒的纵轴基本上成横向放置。将切断 纤维进料到多孔带上，其纵向移动纤维到蒸气处理室中。在带和其上的纤维导引纵向通过 孔时，在蒸气处理室的入口的孔形成了切断纤维周围的多孔带的纵向边缘。在纤维周围环 绕的带的导引由此完成了切断纤维形成由多孔带环绕的棒的制造。气流被施加到带的多孔 表面，并连续和直接地通过来处理其中放置的切断纤维。切断纤维的粘合组分(例如三醋 精)然后通过蒸气活化，同时纤维以被带环绕的圆柱形棒的成型形式运送。要注意的是，在 本领域中该处理工艺是熟知的，并在上述的US专利中有所描述。然后，将带和其上输送的 切断纤维导引通过本领域熟知的冷却台，由此在冷却台上进行部件的干燥和冷却(和粘合 组分的固化)。如此形成的圆柱形棒可用过滤嘴包装材料(未显示)来卷装，并用本领域现 有技术中熟知的手段，使用搭接粘合剂(lap adhesive)进行密封。得到的干燥和冷却的由 任意取向的切断纤维形成的连续圆柱形棒在离开冷却台时从带上剥下，[带基本上是平整 的和连续环绕回到筛子区域的位置来集聚来自筛子的其他另外的切断纤维，并引导它们进 入蒸气室]。最初的由任意取向的切断纤维形成的连续圆柱形棒，在其连续从机器出口出 来时，被切成用于后续使用的限定长度。其可以通过切割装置来进行切割，例如来形成单个 的过滤嘴(诸如图1中的过滤嘴1)，然后将各个过滤嘴接合于单个卷装好的烟草棒上来形 成过滤嘴香烟，或者形成单个过滤嘴部件。然而，更经常地，连续输出的棒首先被切成过滤 嘴1(或者过滤嘴部件)的两倍或者更多倍(通常四倍或者六倍)长度的过滤嘴1的棒，用 于后续使用。多倍长度过滤嘴的形成(和它们后续合并成过滤嘴香烟)在本领域中是熟知 的。实施例2酚类的降低下列表1中比较了样品A与同样尺寸的现有技术中单乙酸酯过滤嘴，其中样品A 是根据US3，552，400的方法制造的过滤嘴，其包括由多根增塑乙酸纤维素的任意取向的切 断纤维形成的过滤材料。测量样品们的硬度值(定义为过滤嘴棒的压缩直径相对于初始棒 的直径的百分比，棒的压缩通过在规定时间内由圆形足(circular foot)施加已知重量来 引起)和压降(PD)(用mm水位，(mm Water Gauge)表示)。测量所有在ISO条件下发烟的 样品的酚类化合物的产率；甲酚是邻甲酚、对甲酚和间甲酚的总产率，同时二羟基酚类(Di Hydroxy Phenols)是对苯二酚、间苯二酚和儿茶酚的总产率。为了评定酚类和焦油的比率 变化，也测量香烟的焦油产率。样品A的值用现有技术单乙酸酯过滤嘴的值的％值来表示 (艮P，将单乙酸酯过滤嘴的值作为100，样品A的值表示为其值的百分比)。表 权利要求
烟草制品烟雾过滤嘴或过滤嘴部件，其包含基本上均质的过滤材料的圆周长在14.0和23.2mm之间的的圆柱形塞子，其中基本上均质的过滤材料包含多根随机取向的切断纤维。
2.权利要求1所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其中基本上均质的过滤材 料的塞子的圆周长在16. O和23. 2mm之间。
3.权利要求1或2所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其中切断纤维是弯曲的。
4.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其中切断纤维是天 然的和/或合成纤维和/或从天然植物材料形成的纤维。
5.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其中切断纤维是乙 酸纤维素纤维或聚丙烯纤维。
6.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其包括两种或者多 种类型的切断纤维。
7.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其进一步包含液体 添加剂或者微粒添加剂。
8.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其中切断纤维的长 度在4_和20mm之间。
9.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其中切断纤维由总 纤度在14，OOOg/每9，OOOm长度和55，OOOg/每9，OOOm长度之间的丝束形成。
10.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其包括增塑的切 断纤维。
11.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其包括用三醋精、 三甘醇二乙酸酯(TEGDA)或者聚乙二醇(PEG)增塑的乙酸纤维素切断纤维。
12.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其中圆柱形塞子 的圆周长为在16. 2mm和23. 2mm之间。
13.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其进一步含有包 装材料或者过滤嘴包装材料。
14.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，包括在包装材料 或者过滤嘴包装材料上的微粒添加剂。
15.前述任一权利要求所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其进一步包含水 溶性粘合剂材料。
16.如上文所述的烟草制品烟雾过滤嘴或者过滤嘴部件，其参照说明书和/或一个或 多个实施例和/或附图。
17.过滤嘴香烟，其包括前述任一权利要求所述的过滤嘴，或者含有前述任一权利要求 所述的过滤嘴部件的过滤嘴，其联结到卷装的烟草棒。
18.多节棒(multiplerod)，其包含多个整体上端部对端部地接合的权利要求1到16 任一项所述的过滤嘴或过滤嘴部件。
19.包含含有多根任意取向的切断纤维的基本上均质过滤材料的圆柱形塞子的烟草制 品烟雾过滤嘴或过滤嘴部件用于选择性降低烟草烟雾中的一种或多种酚类化合物的用途。
20.包含含有多根任意取向的切断纤维的基本上均质的过滤材料的圆柱形塞子作为具 有提高的可降解性的过滤嘴或过滤嘴部件、或者在具有提高的可降解性的过滤嘴或过滤嘴 部件的制造中的用途。
全文摘要
烟草制品烟雾过滤嘴或过滤嘴部件，其包含基本上均质的过滤材料的14.0和23.2mm圆周长的圆柱形塞子，其中基本上均质的过滤材料包含多根任意取向的切断纤维。
文档编号A24D3/02GK101938918SQ200980102882
公开日2011年1月5日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者D·S·阿劳霍, P·F·克拉克 申请人:菲尔特隆纳国际有限公司