尼古丁递送产品的结构化过滤材料的制作方法

本技术涉及尼古丁递送产品的过滤材料、由其制造的吸烟制品的部分或由其制造的经口尼古丁递送产品，其中所述过滤材料具有为尼古丁递送产品提供有利特性的结构，例如相对于硬度、吸阻、过滤效率、光学外观或生物降解性。由此，过滤材料的结构特征在于其透明度。

背景技术：

1、尼古丁递送产品可以是吸烟制品。吸烟制品通常是杆形物品，其有彼此靠近布置的至少两个杆形部分组成。一个部分含有在加热后能够形成气溶胶的材料，且至少一个其他部分含有用于影响气溶胶的特性的材料。

2、吸烟制品可以是过滤嘴香烟，其中第一部分含有形成气溶胶的材料，特别是烟叶，以及作为过滤器形成并用于过滤气溶胶的其他部分。这里通过燃烧形成气溶胶的材料来产生气溶胶，并且过滤器用于过滤气溶胶并为过滤嘴香烟提供定义的吸阻。

3、吸烟制品也可以是所谓的加热烟叶产品，其中形成气溶胶的材料仅被加热而不燃烧。从而减少了气溶胶中有害物质的数量和量。这种吸烟制品也由至少两个部分，但通常更多，特别是四个部分组成。一个部分含有形成气溶胶的材料，其通常包括烟叶、再造烟叶、通过其他方法处理的烟叶或尼古丁和甘油或丙二醇。此外，在一些情况下，加热的烟叶产品中的任选部分用于转移气溶胶、冷却气溶胶或过滤气溶胶。

4、部分通常包裹有包裹材料。通常将纸用作包裹材料。

5、在下文中，除非另有明确说明或可直接从上下文中得出，否则术语“部分”应理解为吸烟制品的不含有形成气溶胶的材料，但例如用于转移、冷却或过滤气溶胶的部分。

6、在现有技术中，已知从醋酸纤维素或聚乳酸形成这样的部分。由于醋酸纤维素和聚乳酸在环境中仅非常缓慢地生物降解，行业有兴趣从其他生物降解更好的材料制造吸烟制品的部分。在现有技术中，已知从纸制造吸烟制品的部分，特别是过滤部分。通常，这些部分的生物降解性很好，但也存在一些缺点。例如，从纸产生的过滤部分通常具有高过滤效率，并因此导致干燥的气溶胶，与具有从醋酸纤维素产生的常规过滤部分的香烟相比，这损害了气溶胶的味道。此外，相比醋酸纤维素，它们对苯酚通常具有更低的过滤效率。另外，已表明，就吸阻、过滤效率和硬度的组合而言，由纸制造消费者可接受的部分是困难的。为了降低过滤效率，经常使用较少的纸，并且部分变得柔软并且具有低的吸阻。

7、然而，来自纸的过滤部分尚未得到广泛使用的另一个原因在于它们的光学外观。在吸烟制品的口端，位于口端处的部分的切割面通常是可见的，并且对于从醋酸纤维素生产的常规部分，消费者习惯于均匀的白色表面，其中单个切割纤维几乎无法识别。然而，来自纸的部分具有粗糙的结构，这显然给消费者传达了质量较低的印象。因此，在由数个部分组成的过滤器中，来自纸的部分通常仅用作一个部分，因此消费者无法看到切割面。因此，位于口端处的部分仍然经常从醋酸纤维素产生。由于这些光学缺陷，无法充分利用来自纸的部分的生物降解性优势。

8、尼古丁递送产品也可以是经口尼古丁递送产品。经口尼古丁递送产品通常是由含有包含尼古丁的材料，例如烟叶的非编织物形成的小袋。在使用过程中，消费者将小袋储存在其嘴里一段时间，然后物质，特别是尼古丁，可以从含有尼古丁的材料中释放出来。然而，形成小袋的非编织物大多含有塑料，并因此不可生物降解。经口尼古丁递送产品的实例是装在小袋中的产品，如瑞典唇烟(swedish snus)、白唇烟(white snus)或其他无烟的烟叶产品。不含烟叶的经口尼古丁递送产品也是已知的。

9、因此，行业有兴趣获得过滤材料，其允许制造吸烟制品的部分，所述部分具有过滤效率、吸阻、硬度和光学外观的有利组合，或者允许制造具有良好生物降解性的尼古丁递送产品。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供吸烟制品的过滤材料，其使得能够制造在硬度、吸阻、过滤效率和光学外观方面尽可能类似于从醋酸纤维素产生的常规部分的部分，但其也能很好地生物降解。

2、本技术的另一目的是提供过滤材料，从该过滤材料可以制造经口尼古丁递送产品，并且其具有更好的生物降解性。

3、这些目的通过权利要求1所述的过滤材料、权利要求27所述的用于制造过滤材料的方法、权利要求15所述的吸烟制品的部分、权利要求21所述的吸烟制品和权利要求26所述的经口尼古丁递送产品的方式得以实现。在从属权利要求中限定了有利的实施方案。

4、本发明人已经发现这些目的可以通过过滤材料来实现，其中所述过滤材料被水刺，并且相对于过滤材料的质量含有至少50％且至多100％的纤维素纤维，并且其中所述过滤材料具有至少25g/m2且至多60g/m2的基准重量，并且其中所述过滤材料具有的结构特征在于其为过滤材料提供了根据din 53147:1993-01测量的至少45％且至多70％的透明度。

5、根据本发明，过滤材料通过水刺制造。这种制造方法为过滤材料提供了特征性特性，这使其区别于其他过滤材料，且特别是区别于纸，并且其不能通过其他制造方法以相同的方式获得。与例如其中强度主要是由于氢键，并且纤维主要布置在纸的平面中的纸相比，水刺非编织物的强度是通过纤维的缠结来实现的，并因此相当大比例的纤维也在非编织物的厚度方向上定向。纤维的这种布置尤其必要，使得由其制造的部分在吸阻、过滤效率和硬度方面具有有利的特性。

6、本发明人已经发现，从根据本发明的组合物的水刺过滤材料产生的部分通常比从纸制造的部分具有更好的特性，但仍有可能进一步优化这些特性，并使它们甚至更接近来自醋酸纤维素的部分。以类似于从纸产生的部分的方式，但在较小程度上，出现了问题，因为为了获得良好的过滤效率，可以只使用少量的过滤材料，并因此部分的吸阻，且特别是硬度不能完全满足消费者的期望。根据本发明人的发现，过滤材料的特殊结构可以解决这一问题。本发明人已经认识到，过滤材料不具有类似纸张或塑料薄膜的近似均匀的表面，而是在整个表面上分布的厚度或基准重量方面具有多种不规则性是有利的。这些不规则性例如可以是规则或不规则地布置在过滤材料上的孔或较薄的斑点。在这方面，根据本发明人的发现，孔或较薄的斑点不是通过去除材料而产生，而是完全或部分地通过纤维在过滤材料中的重新分布和布置的改变而产生是有利的。这可以通过下文解释的根据本发明的制造方法来实现。

7、在这方面，不规则性的精确形状和布置并不重要，但它们必须在表面上近似均匀地分布，并且必须超过某一尺寸。为了表征这些不规则性，且特别是它们的尺寸，发明人已经考虑了各种参数，例如厚度、基准重量或透气性。然而，发现这些参数不能以足够低的空间分辨率来测量，以捕捉不规则性。

8、然而，发明人已经认识到，过滤材料的透明度通过纤维的重新分布而改变。换言之，区别于根据本发明的过滤材料的特殊结构为过滤材料提供了更高透明度的特征，通过该特征，过滤材料区别于相同基准重量和相似组成但常规结构的过滤材料。在这方面，透明度是一项合适的、明确可测量的参数，其可用于表征过滤材料的期望结构。

9、在这方面，观察到的具有所需结构的过滤材料的透明度的增加是令人惊讶的，因为纤维的重新分布确实预期会使孔或薄斑点更透明，但其中因此会存在更多纤维的孔和薄斑点之间的区域将变得不那么透明，因此总的来说，平均而言，对透明度影响很小或没有影响。然而，事实上，实验表明，具有常规结构的过滤材料，即使在根据本发明的25g/m2的最低基准重量的情况下，也具有根据din 53147:1993-01的不超过40％的值的透明度。只有纤维的重新分布才能实现更高的透明度，并且这与源自纤维，即过滤材料的结构的重新分布的孔和薄斑点直接相关；这也带来了根据本发明的在从其制造的部分的硬度和吸阻方面的优点。

10、根据本发明人的发现，纤维素纤维是必要的，以便为过滤材料提供足够的强度，使得其可以被加工到部分中。根据本发明，过滤材料中纤维素纤维的比例为过滤材料质量的至少50％且至多100％，然而，相对于过滤材料的质量，优选地为至少60％且至多100％，且特别优选地为至少70％且至多95％。

11、纤维素纤维可以是浆纤维或来自再生纤维素的纤维或以上的混合物。

12、浆纤维优选地来源于针叶木、落叶木或其他植物，如亚麻、黄麻、苎麻、洋麻、木棉、椰子、马尼拉麻(abacá)、剑麻、竹、棉或西班牙草。另外，来自各种来源的浆纤维的混合物可用于制造水刺过滤材料。特别优选地，浆纤维来源于针叶木，因为即使在更小的比例下，这样的纤维也能为过滤材料提供良好的强度。

13、根据本发明的过滤材料可含有来自再生纤维素的纤维。优选地，来自再生纤维素的纤维的比例为相对于过滤材料的质量至少5％且至多50％，特别优选地为至少10％且至多45％，且特别是至少15％且至多40％。

14、来自再生的纤维素的纤维优选地为粘胶纤维、莫代尔纤维、或以上的混合物。这些纤维具有良好的生物降解性，并且可用于优化过滤材料的强度，并调节从其制造的部分对吸烟制品的过滤效率。由于它们的生产方法，它们比来源于天然来源的浆纤维变化更小，并因此与仅使用浆纤维的情况下相比，有助于从过滤材料制造的部分的特性变化更小。

15、根据本发明，过滤材料的基准重量为至少25g/m2且至多60g/m2，优选地为至少28g/m2且至多55g/m2，并且特别优选地为至少30g/m2且至多55g/m2。基准重量影响过滤材料的抗张强度，其中更高的基准重量可引起更高的强度。该值涉及根据iso 536:2012测量的基准重量。

16、根据本发明，根据din 53147:1993-01测量的过滤材料的透明度为至少45％且至多70％，优选地为至少50％且至多66％。除了由纤维的重新分布引起的至少45％的透明度之外，还表现出对于从过滤材料制造的部分的硬度和吸阻的积极影响。然而，透明度不应该太高，因为这样薄斑点和孔占主导地位，其程度使得过滤材料的强度不再适合由其制造部分。

17、事实上，不规则性的形状和大小不能精确地指定，因为它们不能与周围的过滤材料精确地界定；然而，很明显，每种单独的不规则性都必须比制造部分所需的过滤材料的面积小得多。因为过滤材料的特殊结构也由孔形成，所以大多数孔的面积，例如，超过90％的孔的面积优选地小于10mm2。在这些尺度上，透明度特别适合作为表征过滤材料结构的参数，因为根据din 53147:1993-01测量透明度的测量面积约为2.5cm2，并因此通常典型地包括孔或薄斑点以及周围区域。说明这些不规则性的实施方案通过实例的方式显示在图2中，并在下文进行了解释。然而，本发明并不局限于具有图2中所示的几何结构的不规则形。

18、对于具体特性的调节，根据本发明的过滤材料可含有添加剂如烷基烯酮二聚物(akd)、烯基琥珀酸酐(asa)、脂肪酸、淀粉、淀粉衍生物、羧甲基纤维素、藻酸盐、湿强剂或用于调节ph的物质，诸如例如有机或无机酸或碱。作为添加剂，根据本发明的过滤材料还可含有一种或多种燃烧添加剂，其选自柠檬酸盐、苹果酸盐、酒石酸盐、醋酸盐、硝酸盐、琥珀酸盐、延胡索酸盐、葡糖酸盐、乙醇酸盐、乳酸盐、草酸盐、水杨酸盐、α-羟基辛酸盐、磷酸盐、多聚磷酸盐、氯化物和碳酸氢盐，以及以上的混合物，并且特别优选地选自柠檬酸三钠、柠檬酸三钾和以上的混合物。

19、技术人员将能够根据他的经验来确定此类添加剂的类型和量。

20、根据本发明的过滤材料也可含有其他物质，其使过滤材料的过滤效率比醋酸纤维素更好。在根据本发明的过滤材料的优选实施方案中，过滤材料包括选自三乙酸甘油酯、丙二醇、山梨醇、甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇和柠檬酸三乙酯，或以上的混合物的物质。

21、根据iso 534:2011测量的过滤材料的厚度为至少70μm且至多1000μm，优选地为至少100μm且至多800μm，并且特别优选地为至少150μm且至多750μm。厚度影响可装入吸烟制品的部分中的过滤材料的量，并因此影响部分的吸阻和过滤效率，以及过滤材料的可加工性，因为为了制造吸烟制品的部分，过滤材料经常被卷曲或折叠。对于这样的方法步骤，过大的厚度是不利的，并且采用优选和特别优选的间隔的厚度使得能够获得根据本发明的过滤材料的特别好的可加工性，以便形成吸烟制品的部分。

22、过滤材料的机械特性对于将根据本发明的过滤材料加工成尼古丁递送产品很重要。特别地，孔或薄斑点不应过多地降低过滤材料的强度。根据iso 1924-2:2008测量的相对于过滤材料的宽度的抗张强度优选地为至少0.05kn/m且至多5kn/m，特别优选地为至少0.07kn/m且至多4kn/m。

23、过滤材料的断裂伸长率很重要，因为在将根据本发明的过滤材料加工成尼古丁递送产品期间，过滤材料通常在运行方向上被拉伸或受压，并因此特别高的断裂伸长率是有益的。因此，根据iso 1924-2:2008测量的过滤材料的断裂伸长率优选地为至少1％且至多50％，并且特别优选地为至少3％且至多40％。

24、抗张强度和断裂伸长率可以取决于从过滤材料中采集的用于测量的样本的方向。当抗张强度或断裂伸长率在至少一个方向上以优选或特别优选的间隔定位时，过滤材料的所述特征分别得到满足。

25、可以使用本领域已知的方法，从本发明的过滤材料制造吸烟制品的部分。这些方法例如包括卷曲或折叠过滤材料，从卷曲或折叠的过滤材料形成连续的杆，用包裹材料包裹连续的杆，并将包裹的杆切割成限定长度的单个杆。在许多情况下，这种杆的长度是随后将在根据本发明的吸烟制品中使用的部分的长度的整数倍，并因此然后在制造吸烟制品之前或期间将杆切割成期望长度的部分。

26、根据本发明的吸烟制品的部分包括根据本发明的过滤材料和包裹材料。

27、在根据本发明的部分的优选实施方案中，部分是圆柱形的，其直径为至少3mm且至多10mm，特别优选地为至少4mm且至多9mm，且更特别优选地为至少5mm且至多8mm。这些直径对于根据本发明的部分在吸烟制品中的应用是有益的。

28、在根据本发明的部分的优选实施方案中，部分具有至少4mm且至多40mm，特别优选地至少6mm且至多35mm，且特别是至少10mm且至多28mm的长度。

29、部分的吸阻尤其决定了吸烟者在吸烟制品的消费过程中必须施加以便通过吸烟制品抽吸一定的体积流量的压力差，并因此它本质上影响吸烟者对吸烟制品的接受度。部分的吸阻可根据iso 6565:2015进行测量，并且以毫米水标(mmwg)给出。作为一个非常好的近似，部分的吸阻与吸阻的长度成比例，因此吸阻的测量也可以在与部分仅在其长度方面不同的杆上进行。由此可以容易地计算出部分的吸阻。

30、每单位部分长度的部分吸阻优选地为至少1mmwg/mm且至多12mmwg/mm，并且特别优选地为至少2mmwg/mm且至多10mmwg/mm。

31、根据本发明的部分的包裹材料优选地为纸或薄膜。

32、根据本发明的部分的包裹材料优选地具有至少20g/m2且至多150g/m2，特别优选地至少30g/m2且至多130g/m2的基准重量。具有该优选的或特别优选的基准重量的包裹材料为由此包裹的根据本发明的部分提供了特别有利的硬度。这意味着吸烟者不能意外地压缩位于吸烟制品内部的部分。

33、可以使用本领域已知的方法，从根据本发明的部分制造根据本发明的吸烟制品。

34、根据本发明的吸烟制品包括含有形成气溶胶的材料的部分和包括根据本发明的过滤材料和包裹材料的部分。

35、由于根据本发明的部分的切割面通常与来自醋酸纤维素的部分非常相似，在优选的实施方案中，位于口端旁边的吸烟制品的部分是根据本发明的部分。

36、在优选的实施方案中，吸烟制品是过滤嘴香烟，并且产生气溶胶的材料包括烟叶。

37、在优选的实施方案中，吸烟制品是这样的吸烟制品，其中在预期用途期间，形成气溶胶的材料仅被加热但未燃烧，并且产生气溶胶的材料包括烟叶、再造烟叶、尼古丁、甘油、丙二醇或以上的混合物。

38、由过滤材料的特殊结构引起的透明度允许进一步的优点。一些吸烟物品的构造使得吸烟者可以看到吸烟物品的内部。对于这样的吸烟制品，包裹材料是部分透明的，或者提供允许直接观察过滤材料的孔。然而，由于它们的低透明度，不可能进一步了解本领域已知的过滤器。如果根据本发明的过滤器材料具有超过50％的透明度，则例如，可能识别填充有位于过滤器中的香料的易碎胶囊。在吸烟制品的特别优选的实施方案中，吸烟制品因此包括含有形成气溶胶的材料的部分和包括本发明的过滤材料和包裹材料的部分，其中包裹材料至少部分透明或具有孔，并且过滤材料具有根据din 53147:1993-01测量的至少50％的透明度。

39、本发明人出乎意料地发现，过滤材料也适用于经口尼古丁递送产品。本发明人已经发现，根据本发明的过滤材料由于其组成和由于特殊结构而具有良好的生物降解性，其特征在于透明度，在使用过程中，它还具有从经口尼古丁递送产品的含尼古丁材料释放的物质的良好渗透性，因此它特别适合用于尼古丁递送产品。

40、根据本发明的经口尼古丁递送产品因此包括由根据本发明的过滤材料形成并含有包含尼古丁的材料的小袋。优选地，过滤材料具有根据din 53147:1993-01测量的至少50％且至多70％的透明度。

41、含有尼古丁的材料可以优选地是烟叶。

42、可以根据本发明的以下方法制造根据本发明的过滤材料，其包括步骤a至d。

43、a–提供包括纤维素纤维的纤维网，

44、b–通过定向到纤维网上的至少一束水射流对纤维网进行水刺，以便产生水刺纤维网，

45、c–在水刺纤维网中产生结构，

46、d–干燥水刺纤维网，

47、其中选择步骤a中纤维素纤维的量，使得在步骤d中的干燥之后，过滤材料相对于过滤材料的质量含有至少50％且至多100％的纤维素纤维，并且

48、在步骤d中的干燥之后，过滤材料具有至少25g/m2且至多60g/m2的基准重量，并且

49、在步骤d中的干燥之后，过滤材料具有的结构特征在于其为过滤材料提供根据din53147:1993-01测量的至少45％且至多70％的透明度，并且

50、通过将至少一束水射流定向到纤维网上，同时通过具有多个突起的表面支撑纤维网，来进行步骤c中结构的产生。

51、在步骤c中被定向到纤维网上的至少一束水射流引起纤维的重新分布，使得它们自身围绕突起布置并且被突起移位。因此，突起会产生孔或薄斑点，这取决于水射流的压力和最初存在于突起区域中的纤维量。该结构为过滤材料提供了最初描述的特征性增加的透明度。然而，通常，突起的形状只是不精确地转移到纤维网上，因此，即使所有突起都具有相同的形状，纤维网和过滤材料中的孔或薄斑点在其形状和大小方面也是不规则的。然而，透明度的增加是可以可靠地证明的。较薄的斑点且特别是孔基本上也可以通过压花或模切产生，但在那方面，纤维被压缩或切割，并且未不同地布置。然而，通过本文所述的根据本发明的方法，纤维被布置在孔或薄斑点周围，并从而产生网状结构。与具有近似均匀表面的过滤材料或通过压花或模切产生的过滤材料相比，这种网状结构使得从其制造的部分的硬度更高，并且对于给定材料的吸阻更低。

52、根据该方法制造的过滤材料应适用于尼古丁输送产品。这意味着它尤其可以单独地或组合地具有以上结合过滤材料描述的并且在针对过滤材料的权利要求中限定的所有特征。

53、在根据本发明方法的优选实施方案中，在步骤a中提供纤维网包括对多根纤维素纤维进行纺纱，其中纤维素纤维由再生纤维素的长丝形成，并且其中，在步骤d中的干燥之后，过滤材料至少90％的质量由再生纤维素的长丝形成。在该方法的特别优选的实施方案中，再生纤维素的长丝是

54、在根据本发明方法的另一优选实施方案中，在步骤a中提供纤维网包括以下步骤a1至a4。

55、a1–产生包括纤维素纤维的水性悬浮液，

56、a2–将来自步骤a的悬浮液施加到运行线上，

57、a3–通过运行线(running wire)对悬浮液脱水，以便形成纤维网，

58、a4–将来自步骤a3的纤维网转移到支撑线(support wire)上。

59、在根据本发明方法的优选实施方案中，步骤a1中的水性悬浮液具有至多3.0％，特别优选地至多1.0％，且特别优选地至多0.2％，且特别是至多0.05％的固体含量。悬浮液特别低的固体含量使得能够在步骤a3中形成具有低密度的纤维网，这对从其制造的部分的过滤效率是有益的。

60、在根据本发明方法的优选实施方案中，步骤a2和a3中的运行线在纤维网的运行方向上相对于水平向上倾斜至少3°且至多40°的角度，特别优选地至少5°且至多30°的角度，且更特别优选地至少15°且至多25°的角度。

61、在优选实施方案中，方法包括其中在运行线的两侧之间产生压力差的步骤，以便支持步骤a3中悬浮液的脱水，其中特别优选地，通过真空箱或适当形状的翼产生压力差。

62、在根据本发明方法的优选实施方案中，多个水射流用于执行步骤b中的水刺，其中水射流相对于纤维网的运行方向横向布置于至少一行中。

63、在根据本发明方法的优选实施方案中，通过至少两个被定向到纤维网上的水射流来进行步骤b中的水刺，其中特别优选地，至少两个水射流作用在纤维网的不同侧上。

64、在根据本发明方法的优选实施方案中，步骤c中的纤维网由其表面上定位有多个突起的圆柱体支撑。

65、优选地，投射到支撑步骤c中的纤维网的表面上的每个突起的面积为至少0.1mm2且至多15mm2，特别优选地为至少0.25mm2且至多10mm2。

66、在根据本发明方法的优选实施方案中，方法包括其他步骤，其中一种或多种添加剂被施用到纤维网上。添加剂优选地选自：烷基烯酮二聚物(akd)、烯基琥珀酸酐(asa)、脂肪酸、淀粉、淀粉衍生物、羧甲基纤维素、藻酸盐、湿强剂、用于调节ph的物质，诸如例如有机或无机酸或碱，以及以上的混合物，或者添加剂是燃烧添加剂，其选自柠檬酸盐、苹果酸盐、酒石酸盐、醋酸盐、硝酸盐、琥珀酸盐、延胡索酸盐、葡糖酸盐、乙醇酸盐、乳酸盐、草酸盐、水杨酸盐、α-羟基辛酸盐、磷酸盐、多聚磷酸盐、氯化物和碳酸氢盐，以及以上的混合物。

67、在根据本发明方法的优选实施方案中，一种添加剂或多种添加剂的施用在根据本发明方法的步骤c和d之间进行。在根据本发明方法的另一优选实施方案中，一种添加剂或多种添加剂的施用在步骤d之后进行，随后是用于干燥纤维网的另一步骤。

68、在根据本发明方法的优选实施方案中，步骤d中的干燥至少部分通过与热空气接触、通过红外辐射或通过微波辐射来进行。通过与加热表面直接接触进行干燥也是可能的，但不优选，因为这样，可能减少水刺过滤材料的厚度。

69、在其他方法中，根据本发明的过滤材料也可以通过步骤a、b和d来制造。这里，省略了步骤c，使得方法不是根据本发明的。在步骤b中，为一些水射流选择高压，使得水射流在由支撑线支撑的纤维网中产生孔或薄斑点。对于通过该方法制造的过滤材料，不规则性可以在空间上延伸得小得多，使得因此只有在机器设置，例如水射流的压力被选择为使得过滤材料的透明度为至少45％且至多70％的情况下，过滤材料才是根据本发明的。