具有生物可降解过滤材料的气溶胶生成制品的制作方法

1.本发明涉及一种气溶胶生成制品，该气溶胶生成制品包括具有由生物可降解过滤材料形成的至少一个段的过滤嘴。


背景技术：

2.诸如过滤嘴香烟之类的常规气溶胶生成制品通常包括被纸质包装纸围绕的烟草切丝填料的圆柱形棒以及与包裹的烟草棒轴向地对准、最经常处于首尾相接关系中的圆柱形过滤嘴。圆柱形过滤嘴通常包括由纸质滤嘴段包装限定的诸如醋酸纤维素丝束之类的纤维状过滤材料的一个或多个滤嘴段。常规地，包裹的烟草棒和过滤嘴被接装包装纸带接合，该接装包装纸带通常由不透明的纸质材料制成，该不透明纸质材料围绕过滤嘴的整个长度和包裹的烟草棒的相邻部分。
3.在本领域中还已提出了烟草被加热而非燃烧的许多气溶胶生成制品。在加热式气溶胶生成制品中，通过加热诸如烟草之类的气溶胶生成基材来生成气溶胶。已知的加热式气溶胶生成制品包括例如如下吸烟制品，其中通过电加热来生成气溶胶或通过将热量从可燃燃料元件或热源传递到气溶胶形成基材来生成气溶胶。在抽吸期间，挥发性化合物通过来自热源的热转移从气溶胶形成基材释放，并且夹带在被抽吸穿过吸烟制品的空气中。当所释放化合物冷却时，所述化合物冷凝以形成由消费者吸入的气溶胶。许多已知的加热式吸烟制品包括诸如醋酸纤维素之类的纤维状过滤材料的一个或多个滤嘴段。
4.在气溶胶生成制品已被抽吸和丢弃之后，期望过滤嘴部分尽可能快地分解。醋酸纤维素即最常用的过滤材料不是生物可降解的，所以已提出各式各样的可分散和可降解材料以用作气溶胶生成制品的过滤材料。
5.然而，在许多情况下，已发现此类替代过滤材料不能为消费者提供可接受的过滤效率和吸烟体验。此外，在许多情况下已发现可分散和可降解材料不适合于在现有制造工艺中使用，并且将要求对现有方法和装备进行太大的修改以使其使用变得在商业上可行。
6.因此，将期望提供一种气溶胶生成制品，该气溶胶生成制品具有这样的过滤嘴，该过滤嘴至少部分地由具有提高的生物降解性的过滤材料形成，但是提供与醋酸纤维素丝束的过滤效率相当的过滤效率。此外，将期望提供这样的气溶胶生成制品，其为消费者提供可接受的感官体验。另外，将期望提供这样的气溶胶生成制品，其能够使用仅要求最小修改的现有高速技术和设备来容易地制造。


技术实现要素：

7.根据本发明的一个方面，提供了一种气溶胶生成制品，其包括：气溶胶生成基材；与所述气溶胶生成基材轴向对准的过滤嘴，所述过滤嘴包括由纤维状类纸材料的一个或多个片材形成的至少一个过滤材料段，其中所述纤维状类纸材料包括疏水性纤维和亲水性纤维的组合，使得所述纤维状类纸材料的按照tappi/ansi t 558om
‑
15所测量的水接触角大于90度，并且其中所述纤维状类纸材料在水性介质中的按照iso
‑
14851(2005)所测试的生
物降解性为纤维素参考物品在56天的测试内的最大降解的至少90％。
8.根据本发明的另一个方面，提供了一种用于气溶胶生成制品的过滤材料，所述过滤材料包括纤维状类纸材料的片材，其中所述纤维状类纸材料包括疏水性纤维和亲水性纤维的组合，使得所述纤维状类纸材料的按照tappi/ansi t 558om
‑
15所测量的水接触角大于90度，并且其中所述纤维状类纸材料在水性介质中的按照iso
‑
14851(2005)所测试的生物降解性为纤维素参考物品在56天的测试内的最大降解的至少90％。
9.应当认识到，参考本发明的一个方面所描述的任何特征等同地适用于本发明的任何其它方面。
10.术语“气溶胶生成制品”在本文中用于表示两种制品，即其中气溶胶生成基质被加热的制品和其中气溶胶生成基质被燃烧的制品，诸如常规香烟。如本文所用，术语“气溶胶生成基质”表示能够在加热时释放挥发性化合物以生成气溶胶的基质。
11.当使用者向香烟的一个端部施加火焰并且通过另一个端部抽吸空气时，传统吸烟被点燃。由火焰和通过香烟抽吸的空气中的氧气提供的局部热使得香烟的端部被点燃，且所形成的燃烧产生可吸入烟气。
12.在加热式气溶胶生成制品中，通过加热例如烟草等香味生成基质来生成气溶胶。已知加热式气溶胶生成制品包含例如电加热式气溶胶生成制品，以及其中通过从可燃燃料元件或热源到物理上独立的气溶胶形成材料的热传递而生成气溶胶的气溶胶生成制品。例如，根据本发明的气溶胶生成制品在气溶胶生成系统中找到特定应用，这些气溶胶生成系统包括电加热式气溶胶生成装置，该电加热式气溶胶生成装置具有内部加热器叶片，该内部加热器叶片适于插入到气溶胶生成基质的杆中。在现有技术中(例如，在欧洲专利申请ep 0822670中)描述了这种类型的气溶胶生成制品。
13.如本文所用，术语“气溶胶生成装置”是指包括加热器元件的装置，该加热器元件与气溶胶生成制品的气溶胶生成基质相互作用以生成气溶胶。根据本发明的气溶胶生成制品可包括用于在使用过程中加热气溶胶生成基质的可燃碳热源。在现有技术中(例如，在wo 2009/022232中)描述了这种类型的气溶胶生成制品。还已知如下气溶胶生成制品，其中含尼古丁气溶胶是从烟草材料、烟草提取物或其它尼古丁源生成，而无需燃烧，并且在一些情况下无需加热，例如通过化学反应加热。在吸烟期间，挥发性化合物通过来自燃料元件的热传递而从气溶胶形成基质释放且夹带在抽吸通过气溶胶生成制品的空气中。当所释放化合物冷却时，所述化合物冷凝以形成由消费者吸入的气溶胶。
14.术语“类纸”在本文中用于表示诸如能够通过造纸领域中已知的方法和装备来制造的片材形式的材料。在一种这样的材料的制造中，纤维状起始材料通常均匀地分布在水性介质中以获得稀释的悬浮液。为了帮助纤维分布在水性悬浮液中，可以附加地使用分散剂。通过将悬浮液通过筛状筛网排干，铺设无规交织纤维垫。通常通过任选地借助于抽吸或热源来压制从这种垫中去除过量的水。在干燥步骤之后，实现通常平坦且均匀的片材。
15.如本说明书中所使用的，术语“疏水性”是指表现出防水性能的材料或表面。如将在下面更详细地描述的，一种测定这个的有用方式是测量水接触角。“水接触角”是当液体/蒸汽界面遇到固体表面时，照常规测量的穿过液体的角度。此角度基本上如由杨氏方程所描述的那样量化固体表面被液体的湿润性。
16.相比之下，在本说明书中术语“亲水性”用于表示对水表现出强亲和力的材料或表
面，例如表现出与水混合、溶于水中或者被水湿润的趋势的材料或表面。
17.术语“疏水性纤维”用于表示具有疏水性性能的纤维。在纤维的情况下，还可以通过下沉测试来评估疏水性性能。在一个这样的测试中，测量纤维沉入预定量的水中所需要的时间。对于不具有疏水性性能的粘胶纤维，下沉时间通常小于5秒。对于疏水性粘胶纤维，下沉时间通常大于24小时。
18.例如在us 2015/0329707中描述了疏水性粘胶纤维。更详细地，us 2015/0329707将疏水性粘胶纤维公开为通常是粘胶纤维和选自由以下各项构成的组的疏水性物质的所得混合物：烷基烯酮二聚体、烯基烯酮二聚体、烷基琥珀酸酐、烯基琥珀酸酐、烷基戊二酸酐、烯基戊二酸酐、烷基异氰酸酯、烯基异氰酸酯、脂肪酸酐和它们的混合物。疏水性物质的含量为基于粘胶纤维的约0.1重量％至基于粘胶纤维的约13重量％，并且优选地为基于粘胶纤维的约1重量％至基于粘胶纤维的约7.5重量％。合适的疏水性粘胶纤维的实施例是kelheim fibers gmbh的粘胶纤维。
19.术语“纤维素纤维”在本文中用于标识通过化学、机械或热机械制浆工艺获得的漂白或未漂白纤维素植物纤维，诸如软木纤维、木纸浆或诸如例如亚麻或烟草之类的一年生植物的纸浆。进一步地，术语“纤维素纤维”可以是指这些漂白或未漂白纤维素植物纤维中的两种或更多种的混合物。
20.如本文所使用的，术语“纵向”是指与在气溶胶生成制品的上游端和下游端之间延伸的气溶胶生成制品的主纵向轴线相对应的方向。在使用过程中，空气在纵向方向上被抽吸穿过气溶胶生成制品。术语“横向”是指垂直于纵向轴线的方向。
21.除非另有说明，否则对气溶胶生成制品或气溶胶生成制品的部件的“横截面”的任何提及均指横向横截面。如本文所使用的，术语“长度”是指部件在纵向方向上的尺寸，并且术语“宽度”是指部件在横向方向上的尺寸。术语“最大宽度”是指部件的最大横截面尺寸。例如，在具有圆形横截面的段的情况下，最大宽度对应于圆的直径。
22.当相对于从片材材料切或切碎的细条或条使用时，术语“宽度”是指细条或条在平放时的较小尺寸，而不管细条或条在气溶胶生成制品内的空间定向如何。当相对于由片材材料形成的细条或条使用时，术语“长度”是指细条或条在平放时的较大尺寸，而不管细条或条在气溶胶生成制品内的空间定向如何。
23.如本文所使用的，术语“上游”和“下游”描述气溶胶生成制品的各段或元件或各段或元件的各部分相对于在使用期间通过气溶胶生成制品来输送气溶胶的方向的相对位置。
24.依照本发明的气溶胶生成制品包括气溶胶生成基材和与该气溶胶生成基材轴向对准的过滤嘴。过滤嘴通常被布置在气溶胶生成基材下游。过滤嘴包括由纤维状类纸材料的一个或多个片材形成的至少一个过滤材料段。
25.和现有气溶胶生成制品对比，依照本发明纤维状类纸材料包括疏水性纤维和亲水性纤维的组合，使得纤维状类纸材料的按照tappi/ansi t 558om
‑
15所测量的水接触角大于90度。在实践中，纤维状类纸材料中的疏水性纤维与亲水性纤维的比率有利地平衡，使得纤维状类纸材料的片材表现为整体疏水性材料，然而同时保持足够量的亲水性纤维以使得有可能在造纸工艺中形成片材。
26.进一步地，纤维状类纸材料在水性介质中的按照iso
‑
14851(2005)所测试的生物降解性为纤维素参考物品在56天的测试内的最大降解的至少90％。通过将生物可降解纤维
用于纤维状类纸材料的疏水性元件和亲水性元件，可有利地实现高水平的生物降解性。
27.在实践中，依照本发明的气溶胶生成制品的过滤嘴段提供如在常规醋酸纤维素过滤嘴段情况下发现的疏水性和亲水性的类似平衡，但是具有明显地提高的生物降解性的优点。亲水性纤维的包括使得能够使用传统上用于造纸的技术来形成类纸幅材材料，然而同时疏水性纤维的添加导致提供整体疏水性片材，使得最终获得与常规(非生物可降解的)醋酸纤维素材料的性能类似的性能。能够通过本领域中公知的纸显微照片分析来测定材料中的疏水性纤维和亲水性纤维的存在。在纤维状类纸材料的片材中，亲水性纤维和疏水性纤维表示纤维状类纸材料的干物质的重量的至少50％、至少60％、至少70％或至少80％。
28.因此，由依照本发明的气溶胶生成制品的过滤嘴段提供的整体感官体验有效地与常规醋酸纤维素丝束过滤嘴段的整体感官体验相当，但是具有明显地改进的环境影响。
29.依照本发明的气溶胶生成制品的制造不要求对现有装备和工艺进行任何重大修改。片材材料能够使用常规造纸技术容易地制造并且能够使用现有过滤嘴制造设备被形成为过滤嘴棒，这使材料的使用变得在商业上可行。斜线工艺特别优选用于形成片材，因为它有助于形成高度多孔且蓬松的网结构。
30.如以上简要地描述的，在依照本发明的气溶胶生成基材中，过滤嘴包括由纤维状类纸材料的一个或多个片材形成的至少一个过滤材料段，其中纤维状类纸材料包括疏水性纤维和亲水性纤维的组合。通过调节并入到纤维状类纸材料中的疏水性纤维的类型和量，可以控制材料的疏水性性能。
31.依照tappi/ansi t 558om
‑
15中描述的测试来测定纤维状类纸材料的疏水性，并且作为用“度”测量的接触角而呈现的结果能够从接近零度到接近180度变动。更详细地，根据tappi/ansi t 558om
‑
15中描述的测试，使用指定沉积参数来将指定体积的水液滴施加到纤维状类纸材料的表面。在沉积之后，由摄像机以指定时间间隔捕获与片材接触的液滴的图像。水接触角即由纤维状类纸材料片材形成的角度以及与片材接触的水液滴的表面的切线是在所捕获的图像上通过图像分析技术测定的。在指定时间的水接触角、接触角的变化率、液滴高度和直径的变化还能够被分析并且可以提供关于被测试材料的附加信息。
32.根据本发明，纤维状类纸材料具有大于90度的水接触角。因此，纤维状类纸材料的片材有效地表现为整体疏水性材料。
33.优选地，纤维状类纸材料具有大于95度的水接触角。更优选地，纤维状类纸材料具有大于100度的水接触角。
34.另外，或者作为替代方案，纤维状类纸材料具有小于110度的水接触角。在优选的实施方案中，纤维状类纸材料具有80度至120度的水接触角。更优选地，纤维状类纸材料具有95度至110度的水接触角。
35.相比之下，常规醋酸纤维素和纸质(纤维素)片材全部具有低于约40度的水接触角。换句话说，它们全部表现为整体亲水性材料。
36.在依照本发明的气溶胶生成制品中，生物可降解纤维被用于形成类纸材料的纤维的疏水性部分和亲水部分两者。如以上简要地描述的，纤维状类纸材料在水性介质中的生物降解性是纤维素参考物品在56天的测试内的最大降解的至少90％。
37.纤维状类纸材料的水性生物降解性性能是依照iso 14851水性介质中塑料材料的最终需氧生物降解性测定—在封闭呼吸器中测量需氧量的方法(2005)中描述的测试而测
定的。测试材料被带入基本上不含其他有机碳源并且掺加有微生物的化学成分确知的液体介质中。在水性介质中的有机材料的需氧生物降解期间，消耗氧气并且碳被转化成形式为二氧化碳的气态矿物碳。有机材料的一部分被吸收以供细胞生长。koh溶液被用于俘获释放的二氧化碳，并且由此引发的压降与所消耗的氧气直接有关，因此提供了对测试材料的生物降解的间接测量。基于耗氧量的生物降解量被表达为测试材料的生化需氧量(bod，被校正以供对照)与理论需氧量(thod)或化学需氧量(cod)的比率。基于二氧化碳产量的生物降解被计算出为测试材料的已转化为形式为二氧化碳的气态矿物碳的固体碳的百分比。
38.根据欧洲标准en 14987塑料
–
废水处理厂处置能力评估
–
最终验收测试方案和规范(2006)，只有当生物降解的百分比合计为至少90％或者为合适的参考物品在56天的测试内的最大降解的90％时，才可将材料称作生物可降解的。在实践中，将针对测试材料测定的生物降解量与针对具有指定特性的纤维素参考物品测定的生物降解量进行比较。
39.在实验开始时，用相同量的矿物介质和预定量的微生物源(接种物)填充反应器以获得具有指定浓度的悬浮固体/升的测试介质。将纤维素参考物品和测试材料添加到反应器，并且将反应器在受控环境室温下在黑暗中培育至少28天。在培育时段期间，不断记录耗氧量，然而以规则时间间隔用三滴定法测定在koh溶液中产生和捕获的二氧化碳量。如果满足以上陈述的条件，则能够将测试材料认为是生物可降解的。
40.优选地，纤维状类纸材料在土壤介质中的按照is 17556(2012)所测试的生物降解性为纤维素参考物品在120天的测试内的最大降解的至少80％。更优选地，纤维状类纸材料在土壤介质中的按照is 17556(2012)所测试的生物降解性为纤维素参考物品在90天的测试内的最大降解的至少80％。甚至更优选地，纤维状类纸材料在土壤介质中的按照is 17556(2012)所测试的生物降解性为纤维素参考物品在60天的测试内的最大降解的至少80％。
41.纤维状类纸材料的水性生物降解性性能是依照iso 17556通过测量呼吸器中需氧量或释放的二氧化碳量来测定土壤中最终需氧生物降解性(2012)中描述的测试而测定的。将测试材料与土壤混合并且在环境室温下在黑暗中培育。在通过微生物活动的生物降解期间，产生气体主要为二氧化碳和水的混合物。二氧化碳被捕获在koh溶液中并且通过滴定周期性地测定，这允许一个人测定累积二氧化碳产量。能够将生物降解的百分比计算出为测试材料的已转化为形式为二氧化碳的气态碳的固体碳的百分比。
42.鉴于实现的生物可降解土壤合格标记，在测试材料和参考物品两者已达到平稳状态之后，测试材料的生物降解的百分比需要合计为至少90％或者为合适的参考物品的最大降解的90％。在实践中，在持续120天的测试结束时，将针对测试材料测定的生物降解量与针对具有指定特性的纤维素参考物品测定的生物降解量进行比较。如果满足以上陈述的条件，则能够将测试材料认为是生物可降解的。
43.相比之下，常规醋酸纤维素片材材料在水性介质中的生物降解为纤维素参考物品的最大降解的约20％至25％。另一方面，通常用于制造气溶胶生成材料的过滤嘴和其他部件的纤维素基材料，诸如纸质包装纸和拼装纸，在水性介质中的生物降解可以为参考物品的最大降解的90％或以上。
44.通过调节纤维状类纸材料中的亲水性纤维与疏水性纤维的比率，还可以有利地控制片材的其他性能。通常，亲水性纤维的存在是所希望的，因为它帮助在造纸工艺中形成纤
维状材料的片材。
45.优选地，按照tappi t 432cm
‑
09所测量的纤维状纸质材料的吸水性为至少180秒。
46.吸水基材按照本发明的过滤嘴的纤维状类纸材料的吸水性是依照tappi t 432cm
‑
09中描述的测试而测定的。此测试程序测定未上浆且能吸收的类纸材料完全吸收指定量的水所需要的时间。为此目的，在受控气氛下调节和测试纤维状类纸材料的十个样品，每个样品为大约100x100毫米。将测试样品放置在水平支架上并且允许预定量的蒸馏水或去离子水在给定时间段内流到试样上。水一接触试样就启动定时器，并且测量需要完全吸收水的时间，如在视觉上通过有光泽或发光的区域从湿斑消失所指示的那样。对所有十个试样重复测试，并且取以秒为单位的平均吸收时间作为测试材料的吸水性。
47.相比之下，100％纤维素纸的按照tappi t 432cm
‑
09所测量的吸水性为2秒或更短。在用于气溶胶生成制品的过滤嘴中照惯例使用的类型的醋酸纤维素的按照tappi t 432cm
‑
09所测量的吸水性通常为180秒或更长。纤维状类纸材料可以包括基于干重约10％至约90％的亲水性纤维和基于干重约90％至约10％的疏水性纤维。亲水性纤维和疏水性纤维当作为一个整体来看时，可以表示纤维状类纸材料的基于干重至少50％。
48.优选地，纤维状类纸材料包括基于干重至少40重量％的疏水性纤维，同时剩余部分为亲水性纤维。更优选地，纤维状类纸材料包括基于干重至少45重量％的疏水性纤维。甚至更优选地，纤维状类纸材料包括基于干重至少50重量％的疏水性纤维。
49.能够调节纤维状类纸材料中的疏水性纤维与亲水性纤维的比率以控制形成过滤嘴的一个或多个片材的疏水性。优选地，过滤嘴中的疏水性纤维与亲水性纤维的比率介于约2:3与3:2之间。在特别优选的实施方案中，过滤嘴中的疏水性纤维与亲水性纤维的比率为约1∶1，其中约50％的疏水性纤维和50％的亲水性纤维。
50.亲水纤维优选地包括纤维素纤维。更优选地，亲水性纤维由纤维素纤维构成。合适的替代亲水性纤维包括棉、羊毛、亲水性粘胶。另外合适的替代亲水性纤维将为技术人员已知。作为实施例，能够使用硬木(桉树、桦木、山毛榉)、软木(松树、冷杉)和非树木(竹子)源。可以使用化学方法和漂白来将木片加工成纸浆级片材。然后可以通过将纸浆片材加工和溶解成浓液并且通过将浓液纺成纤维来形成纤维。一种这样的工艺的输出可以形式为短纤维(被切和捆)或者形式为长丝纱。
51.在一些实施方案中，亲水性纤维包括精制纤维素纤维。精制纤维素纤维的shopper
‑
riegler度(sr度)通常可以为9度sr至90度sr，优选地为10度sr至40度sr，更优选地为15度sr至25度sr。sr度在以上陈述的范围内的精制纤维素纤维可以有利地帮助向纤维状类纸材料片材赋予改进的拉伸强度。sr度是依照iso 5267
‑
1(2000年7月)测量的。
52.通常疏水性纤维的直径为0.015毫米至0.045毫米，优选地为0.02毫米至0.04毫米。
53.通常，亲水性纤维的长度小于20毫米，优选地为1毫米至12毫米，甚至更优选地为2毫米至5毫米。长度在这些范围内的纤维有利地使制造纤维状类纸材料的片材变得更容易。
54.疏水性纤维优选地包括疏水性粘胶纤维。更优选地，疏水性纤维由疏水性粘胶纤维构成。合适的替代疏水性纤维将为技术人员已知并且可以包括聚酯纤维和丙烯酸纤维。
55.在一个特别优选的实施方案中，纤维状类纸材料由包括50％的纤维素纤维和50％的疏水性粘胶纤维的混合物形成。
56.优选地，疏水性纤维的纤度为0.5dtex至40dtex。更优选地，疏水性纤维的纤度为1dtex至6dtex。甚至更优选地，疏水性纤维的纤度为1.7dtex至3.3dtex。另外，或者作为替代方案，疏水性纤维的纤度优选地小于约5dtex。更优选地，疏水性纤维的纤度小于约3dtex。
57.通常，疏水性纤维的长度小于20毫米，优选地为1毫米至12毫米，甚至更优选地为2毫米至5毫米。长度在这些范围内的纤维有利地使制造纤维状类纸材料的片材变得更容易。
58.纤维状类纸材料的基重可以为约15克/平方米至约60克/平方米。在优选的实施方案中，纤维状类纸材料的基重为至少约20克/平方米。甚至更优选地，纤维状类纸材料的基重为至少25克/平方米。另外，或者作为替代方案，纤维状类纸材料的基重优选地小于约50克/平方米。更优选地，纤维状类纸材料的基重小于约40克/平方米。在特别优选的实施方案中，纤维状类纸材料的片材基重为约20克/平方米至约50克/平方米，更优选地为约25克/平方米至约40克/平方米。
59.纤维状类纸材料的片材的厚度可以为约0.025毫米至约0.2毫米。在优选的实施方案中，纤维状类纸材料的片材的厚度为至少约0.05毫米，更优选地为至少0.07毫米。另外，或者作为替代方案，纤维状类纸材料的片材的厚度优选地小于0.175毫米，更优选地小于约0.16毫米。在特别优选的实施方案中，纤维状类纸材料的片材的厚度为约0.05毫米至约0.175毫米，更优选地为约0.07毫米至约0.16毫米。
60.纤维状类纸材料的片材的孔隙率可以为约1000个coresta单位至约50000个coresta单位。在优选的实施方案中，纤维状类纸材料的片材的孔隙率为至少约5000个coresta单位，更优选地为至少10000个coresta单位。另外，或者作为替代方案，纤维状类纸材料的片材的孔隙率优选地小于40000个coresta单位，更优选地小于35000个coresta单位。在特别优选的实施方案中，纤维状类纸材料的片材的孔隙率优选地为约5000个coresta单位至约40000个coresta单位，更优选地为约10000个coresta单位至约35000个coresta单位。片材的孔隙率是依照is 2965:2009测量的。
61.纤维状类纸材料的片材的拉伸强度md(沿机器方向)通常可以为至少约1500cn/30毫米。优选地，纤维状类纸材料的片材的拉伸强度md为至少约2000cn/30毫米，更优选地为至少约2510cn/30毫米。另外，或者作为替代方案，纤维状类纸材料的片材的拉伸强度md优选地小于3500cn/30毫米，更优选地小于约3200cn/30毫米。在特别优选的实施方案中，纤维状类纸材料的片材的拉伸强度md为约2000cn/30毫米至约3500cn/30毫米，更优选地为约2510cn/30毫米至约3200cn/30毫米。
62.纤维状类纸材料的片材的拉伸强度cd(沿跨越机器方向)通常可以为至少约100cn/30毫米。优选地，纤维状类纸材料的片材的拉伸强度cd为至少约500cn/30毫米，更优选地为至少约900cn/30毫米。另外，或者作为替代方案，纤维状类纸材料的片材的拉伸强度cd优选地小于2000cn/30毫米，更优选地小于约1750cn/30毫米。在特别优选的实施方案中，纤维状类纸材料的片材的拉伸强度cd为约500cn/30毫米至约2000cn/30毫米，更优选地为约900cn/30毫米至约1750cn/30毫米。
63.拉伸强度是依照iso 1924
‑
2(2008年12月)测量的，不同之处在于：速度为10毫米/分钟(以md为单位)和30毫米/分钟(以cd为单位)，而不是20毫米/分钟；测试样品的宽度为30毫米而不是15毫米。
64.在一些实施方案中，纤维状类纸材料包括选自上浆剂、湿润剂、选择性过滤剂和它们的混合物的一种添加剂。
65.上浆剂可以是烷基烯酮二聚体、烯基烯酮二聚体、烯基琥珀酸酐、松香和它们的混合物中的一种。上浆剂可以有利地改进纤维状类纸材料的片材的疏水性、表面强度和可印刷性。
66.湿润剂可以是聚醚，诸如平均分子量为至少约500克/摩尔的聚亚烷基二醇。合适的湿润剂的其他实施例包括单丙二醇、山梨糖醇、甘油、三醋精和它们的混合物。
67.选择性过滤剂可以是氨基酸或氨基酸盐，特别是碱性氨基酸或碱性氨基酸盐，或它们的组合。
68.通常，纤维状类纸材料包括按干重计小于45％的添加剂。优选地，纤维状类纸材料包括按重量计小于约30％的添加剂。添加剂可以有利地加速纤维状类纸材料的生物降解动力学。
69.在一些实施方案中，纤维状类纸材料包括结合剂。结合剂可以选自由以下各项构成的组：聚乙烯醇(pvoh)、乙烯乙烯醇(evoh)、聚乙酸乙烯酯(pva)、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、醋酸纤维素、纤维素酯、烷基琥珀酸酐、松香、诸如苯乙烯丙烯酸共聚物之类的丙烯酸共聚物、改性淀粉、诸如明胶之类的水胶体和它们的混合物。
70.在一个实施方案中，结合剂可以形式为纤维。一种这样的结合剂可以选自由以下各项构成的组：聚乙烯醇(pvoh)纤维、聚乙酸乙烯酯(pva)纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、醋酸纤维素纤维、尼龙、纤维素酯纤维和它们的混合物。
71.通常，纤维状类纸材料可以包括按干重计20％或更小的结合剂。在优选的实施方案中，纤维状类纸材料包括按干重计约5％至按干重计15％的结合剂。
72.人们已发现，包括结合剂的本发明的纤维状类纸材料的实施方案显示提高的拉伸强度(在md和cd两者方面)。这有利地进一步有助于改进本发明的纤维状类纸材料的可加工性。另外，本发明的纤维状类纸材料通常具有更光滑的光洁度，这可以导致摩擦的减小。
73.在一个特别优选的实施方案中，类纸纤维状材料的片材包括按干重计37％至按干重计39％的精制纤维素纤维作为亲水性纤维、按干重计37％至按干重计39％的疏水性粘胶纤维、按干重计7％至按干重计8％的上浆剂以及按干重计15％至按干重计18％的湿润剂。
74.在另一特别优选的实施方案中，类纸纤维状材料的片材包括按干重计27％至按干重计29％的精制纤维素纤维作为亲水性纤维、按干重计27％至按干重计29％的疏水性粘胶纤维、按干重计15％至按干重计25％的结合剂、按干重计7％至按干重计8％的上浆剂以及按干重计15％至按干重计18％的湿润剂。
75.能够使用常规造纸工艺和装备来如以上所陈述的那样从疏水性纤维和亲水性纤维的组合产生用于在依照本发明的气溶胶生成制品的过滤嘴中使用的纤维状类纸材料的片材。因此，能够将纤维带入能够在例如长网造纸机上转化成类纸片材的水性悬浮液或浆料中。用于在本发明中使用的纤维状类纸材料的湿片材能够在斜线、平线或圆筒机上或者通过其他造纸手段制成。优选地使用斜线机。然后将由此形成的湿片材干燥以获得纤维状类纸材料的片材。
76.干燥操作可以通常在约60摄氏度至约175摄氏度、优选地约70摄氏度至约150摄氏度、甚至更优选约80摄氏度至130摄氏度的温度下进行。
77.如果类纸纤维材料的片材含以上提及的添加剂中的一种或多种，则可以在将疏水性纤维和亲水性纤维与水混合的相同步骤中或者在已形成含有纤维的悬浮液或浆料之后将添加剂添加到水性悬浮液或浆料。作为替代方案，可以在干燥操作之前将一种或多种添加剂添加到如形成的湿类纸片材。在另一个替代工艺中，可以在干燥操作已完成之后将一种或多种添加剂添加到类纸片材。
78.通常，使用浴上浆、使用上浆压机、通过溅射、通过使用平滑压机、通过使用门辊上浆压机、使用压光上浆、通过刮刀涂布等来将上浆剂添加到湿纸。当使用上浆压机来施加上浆剂时，能够使新形成的湿纸通过辊，这些辊将上浆剂压制到纸片材中并且任选地去除过量的添加剂或上浆剂。
79.使用上浆压机来施加上浆剂可以存在某些优点。例如，上浆剂能够使湿纸变得更具疏水性或者能够改进表面强度或耐水性或两者。因此，湿纸可能更容易脱水。
80.可以使用任何合适的技术来将湿润剂施加到纸。例如，可以通过上浆压机、溅射、刀涂布、迈尔棒涂布、撒粉、转移辊涂布机或者通过任何合适的印刷工艺来施加湿润剂。合适的印刷工艺包括橡皮版印刷、凹版印刷等。在一个实施方案中，湿润剂可以基本上覆盖类纸纤维状材料的片材的一面或两面的表面面积的100％。
81.在一个实施方案中，能够在类纸纤维状材料的片材的一面或两面上印刷湿润剂。因此，湿润剂用于涂布纸，同时仍然保持益处。作为实施例，可以将湿润剂施加到类纸纤维状材料的片材的一个表面以便覆盖类纸纤维状材料的片材的表面面积的10％至100％，优选地为类纸纤维状材料的片材的表面面积的20％至90％，更优选地为类纸纤维状材料的片材的表面面积的40％至60％。在一个替代实施方案中，或者另外，为了增加反应面积，能够将湿润剂分布在类纸纤维状材料的片材的厚度中。
82.选择性过滤剂可以例如与上浆剂或湿润剂组合并且与它们同时地施加。
83.如将在下面更详细地说明的，干燥操作后面可以是通过聚集、卷曲、凸印、起皱中的一种或多种来使已干燥的片材成形的另一个步骤。优选地，过滤材料段由纤维状类纸材料的一个或多个聚集片材形成。更优选地，在过滤材料段中纤维状类纸材料的一个或多个聚集片材由诸如常规(纸质)过滤嘴滤嘴段包装物之类的包装纸限定。
84.如本文所使用的，术语“聚集”表示纤维状类纸材料的片材基本上横向于过滤嘴段的圆柱轴线卷曲、折叠或以其他方式压缩或收缩。
85.纤维状类纸材料的聚集片材优选地沿着基本上过滤嘴段的整个长度并且跨基本上过滤嘴段的整个横向横截面区域延伸。
86.由依照本发明的纤维状类纸材料的一个或多个聚集片材形成的过滤嘴段可以有利地表现出明显低的重量标准偏差。由一个或多个聚集片材形成并且具有特定长度的过滤嘴段的重量由被聚集以形成过滤嘴段的纤维状类纸材料的片材的密度、宽度和厚度测定。因此能够通过控制纤维状类纸材料的片材的密度和尺寸来调节此类过滤嘴段的重量。这有利地减少相同尺寸的根据本发明的过滤嘴段之间的重量不一致，并且如此导致重量落在选定接受范围之外的过滤嘴段的拒绝率降低。
87.进一步地，由依照本发明的纤维状类纸材料的一个或多个聚集片材形成的过滤嘴段可以比常规过滤嘴段有利地表现出更均匀的密度。
88.在优选的实施方式中，根据本发明的过滤嘴段由通过包装纸限定的纤维状类纸材
料的一个或多个聚集纹理化片材形成。纤维状类纸材料的纹理化片材的使用可以有利地促进纤维状类纸材料的片材的聚集以形成根据本发明的过滤嘴段。
89.如本文所使用的，术语“纹理化片材”表示已被卷曲、凸印、凹印、穿孔或以其他方式变形的片材。用于在本发明中使用的纤维状类纸材料的纹理化片材可以包括多个间隔开的压痕、突起、穿孔或它们的组合。在本发明的上下文中，术语“卷曲片材”旨在与术语“起皱片材”同义，并且表示具有多个基本上平行的脊或波纹的片材。
90.优选地，纤维状类纸材料的卷曲片材具有基本上平行于根据本发明的过滤嘴段和气溶胶生成制品的圆柱轴线的多个脊或波纹。这有利地促进纤维状类纸材料的卷曲片材的聚集以形成过滤嘴段。然而，应领会，用于在本发明中使用的纤维状类纸材料的卷曲片材可以替代地或另外具有以过滤嘴段的圆柱轴线成锐角或钝角设置的多个基本上平行的脊或波纹。
91.在某些实施方案中，用于在本发明中使用的纤维状类纸材料的片材可以在基本上其整个表面上方基本上均匀地纹理化。例如，用于在本发明中使用的纤维状类纸材料的卷曲片材可以包括跨片材的宽度基本上均匀地间隔开的多个基本上平行的脊或波纹。
92.作为通过如上所述聚集纤维状类纸材料的一个或多个片材来形成过滤材料段的替代方案，用于在依照本发明的气溶胶生成制品中使用的过滤嘴段可以由通过对纤维状类纸材料的片材执行切操作或切碎操作所获得的切丝或细条形成。作为实施例，可以将包括如以上所陈述的纤维的组合的纤维状类纸材料片材切成具有预定宽度的切丝或细条。可以将切丝或细条附加地切为诸如例如约10毫米至15毫米的预定长度。切丝或细条可以由诸如(纸质)过滤嘴滤嘴段包装的包装纸限定，以在类似于用于形成常规香烟的切丝填料的棒的工艺的工艺中形成过滤材料段。
93.用于在依照本发明的气溶胶生成制品中使用的过滤嘴通常可以具有约45％至约60％的过滤效率。优选地，用于在依照本发明的气溶胶生成制品中使用的过滤嘴具有约50％至约55％的过滤效率。过滤效率是依照is0 4387：2000
‑
04
‑
01(第三版)
–
香烟
–
使用例行分析吸烟机测定总和不含尼古丁的干粒状物而测量的。用于在依照本发明的气溶胶生成制品中使用的过滤嘴可以包括由上述纤维状类纸材料形成的一个或多个过滤嘴元件或段。
94.另外，或者作为替代方案，用于在依照本发明的气溶胶生成制品中使用的过滤嘴元件可以包括由替代性过滤材料形成的一个或多个段。
95.在一些实施方案中，如在常规香烟中一样，气溶胶生成基材可以形式为由纸质包装纸限定的烟草材料的随机定向的切丝、细条或条的棒。过滤嘴段或元件可以借助于拼装纸附接到棒。
96.在其他实施方案中，气溶胶生成基材可以形式为均质化烟草材料的聚集片材。这种类型的棒已在国际专利申请wo
‑
a
‑
2012/164009中进行了描述并且特别适合于加热式气溶胶生成制品。另一替代方案是从公开了用于由均质化烟草材料的细条形成的加热式气溶胶生成制品的棒的国际专利申请wo
‑
a
‑
2011/101164获知的，所述棒可以通过浇铸、滚制、压延或挤出包括粒状烟草和至少一种气溶胶形成剂的混合物以形成均质化烟草材料的片材而形成。
97.根据本发明的气溶胶生成制品优选地包括除了气溶胶生成基材的棒和过滤嘴之外的一个或多个元件，其中棒、过滤嘴和一个或多个元件被组装在基材包装纸内。例如，根
据本发明的气溶胶生成制品还可以包括以下中的至少一个：烟嘴、气溶胶冷却元件和支撑元件，诸如中空醋酸纤维素管。例如，在一个优选的实施例中，气溶胶生成制品包括以线性顺序布置的如上所述的气溶胶生成基质条、位于紧邻气溶胶生成基质下游的支撑元件、位于支撑元件下游的气溶胶冷却元件，以及限定所述条、所述支撑元件和所述气溶胶冷却元件的外包装材料。
附图说明
98.现在将参考以下实施例和附图进一步描述本发明，其中：
99.图1是依照本发明的气溶胶生成制品的示意性横截面侧视图；以及
100.图2是如以下实施例中所说明的那样示出在用于在依照本发明的气溶胶生成制品中使用的纤维状类纸材料的样品上进行的生物降解测试的结果的曲线图。
具体实施方式
101.在图1中图示了依照本发明的气溶胶生成制品10的实施方案。气溶胶生成制品10包括气溶胶生成基材的棒12和与该气溶胶生成基材轴向对准的烟嘴过滤嘴14。过滤嘴14被布置在气溶胶生成基材12下游。
102.过滤嘴14包括由如将在下面更详细地描述的那样制备的依照本发明的纤维状类纸材料的一个或多个片材形成的过滤材料段。更详细地，在过滤材料段中纤维状类纸材料的一个或多个片材被聚集并且沿着基本上段的整个长度并且跨基本上段的整个横向横截面区域延伸。
103.另外，气溶胶生成制品10包括布置在棒12与过滤嘴14之间的中空醋酸纤维素管16和间隔件元件18，使得所有四个元件被顺序地布置并且同轴对准。所有四个元件由同一包装纸20限定以形成气溶胶生成制品。
104.气溶胶生成基材的杆12的长度为约12毫米，直径为约7毫米。杆12是圆柱形的并且具有基本圆形的横截面。过滤嘴14的形状基本上是圆柱形的并且具有基本上圆形的横截面，具有大约7毫米的长度和大约7毫米的直径。
105.实施例1
106.本发明的纤维状类纸材料的若干实施例是在实验室规模下制成的并且通过工业标准技术来测试。疏水性纤维是由kelheim fibers gmbh制造的danufil粘胶纤维。这些纤维具有1.7dtex(1.53den)至3.3dtex(2.97den)的纤度和5毫米的长度。使用各种类型的亲水性纤维，诸如漂白或未漂白软木纤维或全部具有15度sr的sr度的漂白纤维素纤维。为了制成纤维状类纸材料，将两种类型的纤维与水混合以获得浆料。然后将由此形成的水性浆料沉积到斜线造纸机的多孔形成表面上以形成湿纸。然后将湿纸在80摄氏度与100摄氏度之间的温度下干燥。
107.在下面示出了五个样品的组成和特性。
[0108][0109]
另外，样品5含有按干重计0.15％的烷基烯酮二聚物，即上浆剂。
[0110]
纸片材的毛细管作用上升是依照iso 8787:1986测量的。
[0111]
水液滴值对应于如通过1964年tappi t432所测量的要由纤维状类纸材料吸收的一滴水所必需的时间。
[0112]
为了比较，类似地制成和测试了含100重量％的非精制软木纤维的纤维状类纸材料。这种对照纸表现出96毫米/10分钟的毛细管作用上升值和小于2秒的水液滴值。
[0113]
实施例2
[0114]
由纤维状类纸材料制成的过滤嘴元件经受水性生物降解测试。遵循在iso 14851
–
测定水性介质中塑料材料的最终需氧生物降解性中描述的标准方法学。测试测定在实验室条件下由调质好的污泥所引起的测试物品的生物降解。更详细地，将测试材料带入基本上不含其他有机碳源并且掺加有微生物的化学成分确知的液体介质中。在水性介质中的有机材料的需氧生物降解期间，消耗氧气并且碳被转化为二氧化碳。以规则间隔通过吸收co2的koh溶液的滴定来测定所产生的co2的量。基于co2产量的生物降解被计算出为测试化合物的已化为形式为co2的气态矿物c的固体碳的百分比。
[0115]
测试了两个测试物品和一个参考标准。纤维素参考标准是适合于薄层色谱法(avicel，fmc)的微晶纤维素粉末。测试物品1是包括拼装纸以及在1.7dtex(1.53denn)和5毫米长度下由按干重计50％的漂白软木纤维和按干重计50％的danufil olea粘胶纤维制
成的本发明的26gsm纤维状状类纸过滤材料的抽吸香烟蒂。发现这种材料在物品1中的接触角大于95度。测试物品2是包括相同类型的拼装纸和作为过滤材料的常规非织造醋酸纤维素的抽吸香烟蒂。醋酸纤维素在物品2中的接触角为90度。物品1和物品2都具有类似的长度(27mm)和类似的直径(7.7mm)。在测试开始时将两种物品切成大小小于2毫米的小块。
[0116]
测试被执行三次。在测试开始时，用相同量的矿物介质和接种物填充12个反应器中的每一个以获得浓度为大约30毫克悬浮固体/升的测试介质。参考物品和测试物品被直接添加到反应器。还包括一组3个空白对照。微生物(接种物)的来源是从不同的废水处理厂获得的活化污泥的混合物。搅拌反应器并且在恒定温度(21摄氏度
±
1摄氏度)下在黑暗中温育56天的时段。
[0117]
在14、28、42和56天之后，通过测量在测试期间在koh溶液中捕获的co2的量来测定生物降解程度。参见图2。
[0118]
表1示出56天之后的结果。在测试结束时参考物品和测试物品的thco2(＝基于样品的％有机碳含量和输入的理论co2产量)、净co2产量和生物降解百分比。
[0119][0120][0121]
包括纤维状类纸材料的物品2的生物降解模式类似于参考标准纤维素的生物降解模式。在14天之后，达到了59.5％的生物降解。从那时起生物降解速率开始慢下来。在28天之后测量到78.0％
±
3.1％的绝对生物降解。在测试结束(56天)时，生物降解的稳定状态达到了82.7％
±
3.0％的水平。在相对基础上，与参考标准比较，计算出94.2％的生物降解。
[0122]
相比之下，含醋酸纤维素的物品1的生物降解几乎立即以中等速率开始，但是从14天开始趋于平稳。在56天之后，测量到29.8％
±
1.5％的绝对生物降解，或者与纯纤维素参考标准比较在相对基础上为33.9％。
[0123]
根据这些结果，可推断出包括本发明的纤维状类纸材料的测试物品1在56天的测试内实现了90％生物降解性要求。