专利名称：用于施加至卷烟纸的成膜组合物的制作方法
用于施加至卷烟纸的成膜组合物本发明涉及一种用于施加至卷烟纸(Zigarettenpapier)的组合物，其包含两种或者三种具有彼此不同的平均分子量的成膜剂。本发明进一步涉及一种卷烟纸，其上在离散的区域中施加有该组合物，其中该区域通过扩散率值来表征，以及涉及一种卷烟 (Zigarette)，其包含该卷烟纸，并且其是通过自熄性(klbstverlSsung)值来表征的。本发明还涉及一种制造该卷烟纸和该卷烟的方法。
现有技术在制造卷烟时必须考虑的一个重要方面是其自熄性。一方面，如果放置在并非用于此目的的基底上时，卷烟应当自动熄灭，来防止由于放置不加照看时阴燃(glimmend)的卷烟引起的火灾。另一方面，如果卷烟在放置到烟灰缸中时过早熄灭，则这不利于顾客的认同度。自熄性(SE)值是根据法律规定(美国，加拿大，澳大利亚)，依靠标准化的ASTM E2187-04测试来确定的。该法律规定需要SE值是75%或者更高(换句话说，在40支测试卷烟中，30支必须自熄)。这是可接受值的下限值。事实上，卷烟制造商必须确保卷烟在权威部门测试时以非常高的概率达到SE>75%的限值。因此，对于卷烟制造商来说，至少85% 的值通常是优选的。该自由燃烧(Free Burn)测试(其产生了 FB值)不是标准化的，并且所用的符号是不同的。尤其使用符号FASE(自由空气自熄性)。这个值具有与FB值相同的含义，但是等级尺度是刚好相反的。FB值表示了多少卷烟无自熄性的自由阴燃到滤嘴，而FASE值表示了多少卷烟在自由阴燃时自熄。因此，100%的FB值对应于0%的FASE值，反之亦然。通常，关系式FB=IOO-FASE是成立的。在自由燃烧测试中所测得的值没有法律规定；它取决于卷烟制造商认为什么值是可接受的。高于50%的FB值通常已经是可接受的，而高于70% 的FB值是最特别有利的。卷烟制造商所追求的最佳目标是卷烟在根据ASTM E2817-04的点燃强度测试中是完全熄灭的，即，SE值是100%，但是尽管如此，在常规的吸烟过程中，没有卷烟在烟灰缸中熄灭，这意味着FB值因此同样是100%。在实际上，这个目标非常难以实现，这就是为什么法律和工业上可接受的SE和FB值的限值是较低的原因。为了控制该熄灭特性，将具有成膜物质(成膜剂)的组合物施加到卷烟纸的离散区中。因为该成膜剂在除去溶剂(例如通过蒸发)后在卷烟纸上形成膜，因此密封了所处理的区域中的孔，并因此减少了氧气进入到卷烟烧红的锥芯(Glutkegel)中。该含水或者非含水溶液或者悬浮液(“印刷溶液”)通常是通过常规印刷方法，特别是凹版印刷和柔性版印刷(Flexodruck)来施加的。用于施加该印刷溶液的装置可以整合到造纸机中。此外，将助剂加入到该印刷溶液中来提高纸印刷区的不透明度，这样它们在卷烟上变得不可见。典型地，选择平均粒度0.5-3 Mffl的白色惰性粉末用于此目的。首先，碳酸盐和氧化物已经被证明是有效的，特别常用的是碳酸钙(CaCO3),氢氧化铝(Al(OH)3)，氧化镁(MgO)和碳酸镁(MgCO3)。
该熄灭特性尤其取决于所处理的区域的图案和尺寸。但是，该自熄性尤其通过所施加的成膜物质的量来精细调整施加的材料越多，密封的孔越多。所处理区域的透气性的一种量度是扩散率，其是由浓度差驱动的气体传输通过纸的转移系数。而SE 和FB的值是最终卷烟的性能，扩散率是卷烟纸的性能。扩散率与SE和FB值直接相关 (Eitzinger, Bernhard 禾口 Harald Giener. The Effect of Thermal Decomposition of Banded Cigarette Paper on Ignition Strength Test Results. Prasentation C0RESTA Congress, Abstract SSPT23，中国上海，2008 年 11 月 2-7 日)。该施加量可以容易地通过提高成膜物质在印刷溶液中的含量来提高。作为结果， 印刷溶液粘度提高。粘度本身进而影响了能够施加到卷烟纸上的成膜物质的量，所以在印刷溶液中的成膜物质含量与施加量之间存在着复杂的关系。但是，首先，该印刷溶液的粘度明显地影响其在印刷方法过程中的可加工性。因此，该成膜物质的施加量不能容易地提高，除非视需要调整印刷装置。提高的固含量还意味着在印刷溶液中较少的溶剂，这样印刷装置的干燥能力也必须视需要调整。迄今已知的施加成膜物质的方法不允许精细调整自熄性，并且没有具体考虑施加方法和施加装置的特性。它也不太可能使得印刷溶液适应待印刷的纸的特性，而还不改变施加装置的设定。本发明的一个目标因此是提供一种印刷溶液，使用其能够生产具有期望特性的卷烟纸和卷烟，并且其使得适配施加方法的需要最小化。
发明内容
本发明的目标是通过用于施加至卷烟纸的成膜组合物来实现，该组合物包含溶剂和两种或者三种成膜剂，该成膜剂选自由成膜剂A、B和C组成的组，并且它们的分子量分布在统计学上是彼此明显不同的，其中对该组合物中每种成膜剂的量进行适宜地选择，使得该组合物中成膜剂的总含量是15-30重量％，优选22-27重量％，和该组合物的粘度是13-22 s，优选17. 5-19. 5 s，该粘度是使用DIN 4流杯在70°C测量的。在该成膜组合物的一种实施方案中，对该组合物中的每种成膜剂的量进行适宜地选择，使得卷烟纸的其中施加有该组合物的一个或多个离散区域中的扩散率是0. 08-0.5 cm/s，优选0. 2-0. 4 cm/s,更优选0. 25-0. 35 cm/s,该扩散率是在将所述纸加热到230°C的温度达30分钟之后测量的。在一种实施方案中，该成膜组合物包含两种成膜剂A和B或者A和C或者B和C。在一种实施方案中，该成膜组合物包含三种成膜剂A，B和C。在该成膜组合物的一种实施方案中，该成膜剂A的平均分子量是 200，000 士 50，000 g/Mol，优选 200，000 士 30，000 g/Mol，更优选 200，000 士 10，000 g/Mol。在该成膜组合物的一种实施方案中，该成膜剂B的平均分子量是 600，000士 150，000 g/Mol，优选600，000士90，000 g/Mol，更优选600，000士30，000 g/Mol。在该成膜组合物的一种实施方案中，该成膜剂C的平均分子量是 100，000士25，000 g/Mol，优选 100，000士 15，000 g/Mol，更优选 100，000士5，000 g/Mol。在该成膜组合物的一种实施方案中，成膜剂A的含量为至多25重量％，优选5-15 重量％。
在该成膜组合物的一种实施方案中，成膜剂B含量为至多25重量％，优选15-22重量％。在该成膜组合物的一种实施方案中，成膜剂C含量为至多20重量％，优选2-15重量％，更优选2-8重量％。在该成膜组合物的一种实施方案中，该成膜剂A，B和/或C彼此独立地选自由淀粉和淀粉降解产物，藻酸盐，瓜尔胶，果胶，聚乙烯醇和纤维素以及其各自的衍生物组成的组。例如，在成膜组合物包含两种成膜剂A和B的情况中，成膜剂A可以是藻酸盐，成膜剂 B可以是淀粉或者淀粉降解产物。在该成膜组合物的一种实施方案中，该成膜剂A和B或者A和C或者B和C或者 A，B和C是相同的。例如，在成膜组合物包含两种成膜剂A和B或者A和C或者B和C的情况中，两种成膜剂是淀粉或者淀粉降解产物或者其衍生物。在成膜组合物包含三种成膜剂A，B和C的情况中，全部三种成膜剂可以是淀粉或者淀粉降解产物或者其衍生物。在该成膜组合物的一种实施方案中，该成膜剂A和/或B是土豆淀粉或者其衍生物，优选羧化的土豆淀粉或者其衍生物，并且该溶剂是含水溶剂或者水。在该成膜组合物的一种实施方案中，该成膜剂C是降解淀粉或者其衍生物，优选麦芽糊精或者其衍生物，和该溶剂是含水溶剂或者水。除了影响该组合物的粘度之外，降解淀粉或者麦芽糊精表现出改善成膜的优点。降解淀粉或者麦芽糊精的加入实现了膜甚至在强烈干燥之后也无裂纹。裂纹将促进氧气进入到阴燃锥芯中，因此是不利的。在一种实施方案中，该成膜组合物进一步包含至少一种或多种助剂 (Hilfsstoffe)，其选自碳酸盐和氧化物，优选选自碳酸钙，氢氧化铝，氧化镁和碳酸镁。在该成膜组合物的一种实施方案中，助剂的含量为至多15重量％，优选5-10重量％。在该成膜组合物的一种实施方案中，固体总量，包括该成膜剂和可选的至少一种助剂，是15-45重量％，优选22-37重量％。本发明的目标此外是通过一种卷烟纸来实现的，其包含一个或多个离散的区域， 在所述区域中施加有本发明的成膜组合物，其中该离散区域的扩散率是0.08-0. 5 cm/s，优选0. 2-0. 4 cm/s,更优选0. 25-0. 35 cm/s，其是在将所述纸加热到230°C的温度达30分钟之后测量的。在该卷烟纸的一种实施方案中，该成膜组合物的施加量是2. 5_6g/m2，优选 3-4. 5g/m2，更优选4g/m2。施加量的值(单位g/m2)基于该成膜组合物施加到其上的卷烟纸的面积。在该卷烟纸的一种实施方案中，其中没有施加成膜组合物的区域的扩散率是 0. 1-3 cm/s，其在室温测量。在该卷烟纸的一种实施方案中，其中没有施加成膜组合物的区域的空气渗透率是 10-200 Coresta单位，优选40-100 Coresta单位(1 Coresta单位=1 cm3/(cm2 min kPa))。在一种实施方案中，该卷烟纸进一步包含一种或多种燃烧盐(Brandsalze)，其选自由柠檬酸盐，苹果酸盐，酒石酸盐，乙酸盐，硝酸盐，琥珀酸盐，富马酸盐，葡萄糖酸盐，乙醇酸盐，乳酸盐，草酸盐，水杨酸盐，α -羟基辛酸盐和磷酸盐的组，优选选自由柠檬酸钠和柠檬酸三钾组成的组，其中该含量特别优选至多4重量％。
本发明的目标进一步通过包含本发明卷烟纸的卷烟来实现。在该卷烟的一种实施方案中，自熄性值大于75%，优选至少85%，和更优选至少 95%，和在自由燃烧测试中所测得的值大于50%，优选至少70%，更优选至少80%。本发明的目标进一步通过一种制造卷烟纸或者制造卷烟的方法来实现，所述的方法包含下面的步骤
(a).提供卷烟纸，该卷烟纸在室温所测得的扩散率是0.1-3cm/s，和/或空气渗透率是 10-200 Coresta 单位，优选 40-100 Coresta 单位；
(b).提供本发明的成膜组合物；
(c).将该成膜组合物依靠印刷方法，优选依靠凹版印刷或者柔性版印刷 (Flexodruck)施加到卷烟纸。措词“统计学上彼此明显不同的”被理解为含义如下如果X2 -均勻度测试施用到这些分子量分布上，则两种或者更多种材料具有统计学上明显不同的分子量分布，这表明它们是不同的，具有95%的显著水平。χ2-均勻度测试是统计学上的标准方法，其使得能够验证两种或者更多种分布是否相同这一假定。它是一种非参数测试，因此不需要关于分布类型的前提条件。如果材料在此是通过它的平均分子量来表述，具有或者不具有标准偏差，例如用 “平均分子量600，000士90，000 g/Mol”来表述，则假定了一种名义的分子量分布。本发明在于使用两种或者三种具有不同平均分子量的成膜物质的混合物，更精确地说，具有统计学上彼此明显不同的分子量分布。已知的是物质的分子量影响它的溶液的粘度，但是固含量和粘度之间的关系是复杂的，甚至在单种物质的情况中也是如此，并且在混合物情况下甚至更难以预测。现在已经令人惊讶地发现，通过混合高分子量淀粉和低分子量淀粉以及可能的中分子量淀粉，能够生产这样的溶液，其的成膜物质总含量和其的粘度能够通过选择各个淀粉的份额而彼此独立地调整。因此在离散区域中所形成的膜的特性可以有针对性地调整，而不需改变该成膜组合物的粘度，施加量或者成膜剂在印刷溶液中的总含量。因此确保了通过施加装置的没有瑕疵的加工性，无需改变其设定。例如，使用预定的压印滚筒，可以通过印刷溶液组成的变化，来印刷具有期望结果的宽谱卷烟纸。如果期望降低卷烟纸印刷区域的扩散率，则根据本发明，有帮助的是增加高分子量成膜剂的份额和降低低分子量成膜剂的份额。因此如果期望从初始卷烟纸变成备选的纸，其中未印刷的区域在开始时具有比初始的纸更高的扩散率，则使用更高分子量的成膜物质。例如，如果该备选的卷烟纸具有更大的空气渗透率或者更大的填料成分含量，则这是这样的情况。此外，如果该备选的卷烟纸具有更大含量的燃烧盐，则这是这样的情况，因为它因此在热的作用下更快地分解。此外，如果该卷烟包含混合烟草(其阴燃得特别快和激烈)，则更大份额的高分子量成膜物质也是有帮助的。当然，这种原则反过来也成立，即，提高扩散率应当使用较少的高分子量成膜物质和更多的低分子量成膜物质。
具体实施例方式
图1表示了淀粉A和B的热重曲线。 实施例
本发明所基于的原理通过淀粉和淀粉衍生物的水溶液的实施例来描述，但是也可以转用于其它成膜剂，包括在非水溶液中的成膜剂。实施例1 印刷溶液组成和对扩散率以及SE和FB值的影响
通过印刷方法将不同的成膜组合物施加至卷烟纸。将下面的成膜物质用于印刷溶液 淀粉A平均分子量200，000 g/Mol
淀粉B平均分子量600，000 g/Mol
淀粉MD 平均分子量100，000 g/Mol
淀粉A和B是羧化的土豆淀粉粉末，淀粉MD是酶降解的土豆淀粉粉末(麦芽糊精)。 溶剂是水。该印刷溶液还包含碳酸钙，其通常加入来使得印刷带不太可见。该成膜组合物是以带的形式施加的。该印刷带宽6mm，并且一个带子的中间到接下来的一个带子的中间的距离是27mm。该带是以与纸幅移动方向垂直的角度排列的。该印刷是借助于凹版印刷单元来实现的。这是优选的、技术上最常实现的变型方案，但是也可以使用任何其它期望的印刷形状。使用具有如下特性的卷烟纸 纸A
面重洸g/m2
纤维亚麻浆
填料碳酸钙，29%
空气渗透率60CU (=cm3/(cm2 min kPa))
燃烧盐1. 0%，50 50的柠檬酸钠和柠檬酸三钾的混合物(基于整个纸
质量的百分比)。由这种卷烟纸生产的卷烟具有下面的特性 长度 84mm
周长6mm
总重920mg
烟草重量 650mg 混合烟草 American Blend
将该纸用表1的三种不同的印刷溶液印刷。然后测量该印刷区域的扩散常数，并且扩散率值来自于这些值。其后，由这些纸来制造卷烟，并且测试该卷烟。表 1
权利要求
1.用于施加至卷烟纸的成膜组合物，其包含溶剂和两种或者三种成膜剂，该成膜剂选自由成膜剂A、B和C组成的组，并且它们的分子量分布在统计学上是彼此明显不同的，其中对该组合物中每种成膜剂的含量进行适宜地选择以使得该组合物中所述成膜剂的总含量是15-30重量％，优选22-27重量％，且该组合物的粘度是13-22 s，优选17. 5-19. 5 s,该粘度是使用DIN 4流杯在70°C测量的。
2.根据权利要求1的成膜组合物，其中对该组合物中每种成膜剂的含量进行适宜地选择，以使得在该卷烟纸的其中施加有该组合物的一个或多个离散区域中，扩散率是 0. 08-0. 5 cm/s，优选0. 2-0. 4 cm/s,更优选0. 25-0. 35 cm/s,该扩散率是在所述纸加热到 230°C达30分钟之后测量的。
3.根据权利要求1或者2的成膜组合物，其包含两种成膜剂A和B或者A和C或者B 禾口 C0
4.根据权利要求1或者2的成膜组合物，其包含三种成膜剂A和B和C。
5.根据前述权利要求中任一项的成膜组合物，其中该成膜剂A的平均分子量是 200，000 士 50，000 g/Mol，优选 200，000 士 30，000 g/Mol，更优选 200，000 士 10，000 g/Mol, 该成膜剂B的平均分子量是600，000 士 150，000 g/Mol，优选600，000 士 90，000 g/Mol，更优选600，000士30，000 g/Mol，和该成膜剂C的平均分子量是100，000士25，000 g/Mol，优选 100，000士 15，000 g/Mol，更优选 100，000士5，000 g/Mol。
6.根据前述权利要求中任一项的成膜组合物，其中成膜剂A的含量为至多25重量％， 优选5-15重量％，成膜剂B的含量为至多25重量％，优选15-22重量％，和成膜剂C的含量为至多20重量％，优选2-15重量％，更优选2-8重量％。
7.根据前述权利要求中任一项的成膜组合物，其中该成膜剂A、B和/或C彼此独立地选自由淀粉和淀粉降解产物，藻酸盐，瓜尔胶，果胶，聚乙烯醇，纤维素及其各自的衍生物组成的组。
8.根据权利要求7的成膜组合物，其中该成膜剂A和/或B是土豆淀粉或者其衍生物， 优选羧化的土豆淀粉或者其衍生物，和该溶剂是含水溶剂或者水。
9.根据权利要求7的成膜组合物，其中该成膜剂C是降解的淀粉或者其衍生物，优选麦芽糊精或者其衍生物，和该溶剂是含水溶剂或者水。
10.根据前述权利要求中任一项的成膜组合物，其进一步包含选自由碳酸盐和氧化物组成的组，优选选自由碳酸钙，氢氧化铝，氧化镁和碳酸镁组成的组的至少一种或多种助剂。
11.根据权利要求10的成膜组合物，其中该助剂的含量为至多15重量％，优选5-10重量％。
12.根据前述权利要求中任一项的成膜组合物，其中总固体含量，包括该成膜剂和可选的至少一种助剂，是15-45重量％，优选22-37重量％。
13.卷烟纸，其包含一个或多个离散区域，在其中施加有根据权利要求1-12任一项的成膜组合物，其中该离散区域的扩散率是0.08-0. 5 _/8，优选0.2-0.4 cm/s，更优选 0. 25-0. 35 cm/s，该扩散率是将所述纸加热到230°C达30分钟之后测量的。
14.根据权利要求13的卷烟纸，其中该成膜组合物的施加量是2.5-6g/m2，优选 3-4. 5g/m2，更优选 4g/m2。
15.根据权利要求13或14的卷烟纸，其中未施加权利要求1-12中任一项的成膜组合物的区域的扩散率是0. 1-3 cm/s，该扩散率是在室温测量的。
16.根据权利要求13-15中任一项的卷烟纸，其中未施加权利要求1-12中任一项的成膜组合物的区域的空气渗透率是10-200 Coresta单位，优选40-100 Coresta单位。
17.根据权利要求13-16中任一项的卷烟纸，其进一步包含选自由下面组成的组的一种或多种燃烧盐柠檬酸盐，苹果酸盐，酒石酸盐，乙酸盐，硝酸盐，琥珀酸盐，富马酸盐，葡萄糖酸盐，乙醇酸盐，乳酸盐，草酸盐，水杨酸盐，α -羟基辛酸盐和磷酸盐，优选选自由柠檬酸钠和柠檬酸三钾组成的组，其中该含量特别优选是至多4重量％。
18.卷烟，其包含根据权利要求13-17中任一项的卷烟纸。
19.根据权利要求18的卷烟，其中该自熄性值大于75%，优选为至少85%，更优选至少 95%，并且在自由燃烧测试中所测得的值大于60%，优选为至少70%，更优选至少80%。
20.制造根据权利要求13-17中任一项的卷烟纸的方法，或者制造根据权利要求18或者19的卷烟的方法，其包含下面的步骤(a).提供卷烟纸，该卷烟纸在室温所测得的扩散率是0.1-3cm/s，和/或空气渗透率是 10-200 Coresta 单位，优选 40-100 Coresta 单位；(b).提供根据权利要求1-12中任一项的成膜组合物；(c).将该成膜组合物依靠印刷方法，优选依靠凹版印刷或者柔性版印刷，施加到该卷烟纸上。
全文摘要
本发明涉及一种用于施加至卷烟纸的组合物，其具有两种或者三种成膜剂，其中该成膜剂的分子量分布在统计上是彼此明显不同的。本发明进一步涉及一种卷烟纸，该组合物在离散的区域施加到其上，其中所述区域通过扩散率值来表征，以及涉及一种卷烟，其包含该卷烟纸，并且其是通过自熄性值来表征的。本发明还涉及一种制造该卷烟纸和该卷烟的方法。
文档编号A24D1/02GK102458163SQ201080027940
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月23日 优先权日2009年6月25日
发明者福尔格 D. 申请人:德尔福特集团股份公司