具有特殊粒径分布的填充材料的卷烟纸 |
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| 申请号 | CN201380050741.4 | 申请日 | 2013-10-08 | 公开(公告)号 | CN104685124B | 公开(公告)日 | 2016-09-28 |
| 申请人 | 德尔福特集团有限公司; | 发明人 | 迪特尔·默灵; 罗兰·兹图里; 卡尼卡·帕森多弗; 迪特马尔·沃尔格尔; | ||||
| 摘要 | 公开了包含纸浆 纤维 和填充材料颗粒的 卷烟 纸，其中至少50wt％、优选至少70wt％且特别是至少90wt％的填充材料具有根据ISO 13320测得的粒径分布，其中分布参数p＝d10+2·d30+2·d70‑d90符合：p≤5.0μm，优选p≤4.0μm并且特别优选p≤3.5μm，以及p≥‑1.0μm，优选p≥0.0μm并且特别优选p≥1.0μm。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 包含纸浆纤维和填充材料颗粒的卷烟纸，其中至少90wt%的所述填充材料具有根据 ISO 13320测量并经用于方解石的米氏修正的粒径分布，其中分布参数p = di〇+2 . d3〇+2 . d7〇-d9Q 符合： p刮·0μπι，1^及 ρ^-1 ·0μπι， 其中基重为lOg/m2至60g/m2,并且其中所述卷烟纸具有X CU的透气性和C〇2的扩散性能 馬，其中1>;'>/冻''、，文含1.8〇識/8。 |
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| 说明书全文 | 具有特殊粒径分布的填充材料的卷烟纸 发明领域[0001] 本发明设及含有纸浆纤维和填充材料颗粒的卷烟纸。本文中，术语"包含"不排除 该卷烟纸包含其它组分。具体地，其设及使香烟烟雾中一氧化碳的量减少的卷烟纸，并且设 及相应的香烟。背景技术 [0002] 及现有技术 [0003] 通常所知，香烟烟雾含有多种有害物质，其中包括一氧化碳。因此，在行业中对生 产下述香烟存在着浓厚的兴趣，来自所述香烟的烟雾含有显著更少的有害物质。为了减少 此类物质的量，香烟通常配备有一般由醋酸纤维素制成的过滤嘴。然而，运些过滤嘴不适合 用于减少来自香烟的烟雾中的一氧化碳含量，因为醋酸纤维素不能吸收一氧化碳。在过滤 嘴中渗入催化剂的多种提议迄今尚未成功，一部分是出于功能原因而一部分是出于经济原 因。 [0004] 还已知用流经接装纸中的孔隙的空气流稀释香烟中产生的烟雾。在运点上，虽然 香烟烟雾的一氧化碳含量的确可W减少，但是代价是决定香烟味道的物质被稀释了，因此 对香烟的味觉W及消费者的接受度产生了负面影响。 [0005] 香烟烟雾中的物质是通过其中根据标准化方案进行吸烟的方法而测定的。例如在 ISO 4387中描述了运样的方法。在运点上，在开始第一次抽吸时首先点燃香烟，然后W2秒 的持续时间和35cm3的体积，在香烟的嘴端每分钟抽吸一次，遵循正弦抽吸曲线。重复抽吸， 直到香烟的长度低于在标准中定义的长度。在抽吸过程中从香烟的嘴端流出的烟雾被收集 在剑桥滤板(Cambridge Filter化d)中，随后化学分析该滤板的各种物质(例如烟碱)的含 量。在抽吸过程中从香烟的嘴端流出且通过剑桥滤板的气相被收集并且也被化学分析，例 如，W测定在香烟烟雾中的一氧化碳含量。 [0006] 在标准化抽烟过程中，香烟由此处于两种不同状态的流动中。在抽吸过程中，在面 向烟草的内侧与卷烟纸的外侧之间存在相当大的压力差，通常为200化至1000化。该压力差 导致空气流经卷烟纸进入香烟的烟草部分并且稀释抽吸过程中产生的烟雾。在运种每次抽 吸持续2秒的阶段中，香烟烟雾的稀释程度通过纸的透气性来确定。透气性是根据ISO 2965 而测定的，并且表示在每单位时间、每单位面积和每压力差下流经卷烟纸的空气量，因此具 有量纲cm2/(min cm2kF*a)。其也被称为C0RESTA单位(CU，1CU= lcmV(min cm2kPa))。通过该 值来控制香烟的烟杆通气性(rod ventilation)，即，在对香烟抽吸过程中流经卷烟纸进入 香烟的气流。通常情况下，卷烟纸的透气性为0CU至200CU，其中通常优选20CU至120CU。 [0007] 在抽吸之间的时间段里，在香烟的烟草部分的内部与周围环境之间没有任何明显 的压力差的情况下，香烟闷燃，因此气体输送是由烟草部分与周围环境之间的气体浓度之 差来决定的。在运点上，一氧化碳也可通过卷烟纸扩散至烟草部分之外并进入周围空气中。 在运种根据ISO 4387所述的方法持续58秒的阶段中，卷烟纸的扩散性能是减少一氧化碳的 相关参数。[000引扩散性能是传递系数，并且描述了卷烟纸对由浓度差驱动的气流的渗透性。更精 确地说，它表示在每单位时间、每单位面积和每浓度差下通过纸的气体体积的扩散能力，因 此具有单位cm^ (s . cm2) = cm/s。C化的卷烟纸扩散性能可W例如用Sodim公司的C02扩散测 试仪测定并且与CO的卷烟纸扩散性能密切相关。 [0009] 上述考虑可W看出，香烟的扩散性能对于香烟烟雾中的一氧化碳含量具有独立、 重要的意义，并且在香烟烟雾中的一氧化碳的水平可W通过增加扩散性能而降低。运对于 现有技术已知的自焰香烟具有特别的相关性，对于该香烟，观测到相对高的一氧化碳值。在 运样的香烟中，阻燃条（burn-retardant stripes)被施用到卷烟纸上，W在标准化试验 (ISO 12863)中实现自焰。该测试或类似的测试是例如美国、加拿大、澳大利亚和欧盟的法 律要求的一部分。一氧化碳值的增加是W下事实导致的：一氧化碳可W仅W非常小的程度 来通过阻燃条扩散至香烟之外。因此，提供可W补偿运种不希望的副作用的卷烟纸会具有 很大的优势。 [0010] 然而，实际上，事实证明在纸生产过程中独立于纸的透气性来调整扩散性能是极 其困难的。然而，在多数情况下，透气性本身是香烟制造商必须遵守的纸规格的主题，从而 根据该要求，扩散性能是从纸生产过程中获得的，并且只能在很小范围内变化（还对照 B.E.:The influence of the pore size distribution of cig曰rette p曰per on its diffusion constant and air permeability ,SSPT17,2005,CORESTA meeting， Stratf ord-upon-Avon，UK)。透气性W及扩散性能由卷烟纸的多孔结构决定，因此在运些参 数之间存在着近似地由D*~Ζ^2)给出的关系，其中D*为扩散性能并且Z为透气性。运种关系 首先符合良好的近似性，条件是纸的透气性主要通过精制纸浆纤维来调节。 [0011] 从现有技术中，已知通过加入热不稳定物质(W0 2012013334)或通过选择填充材 料颗粒的平均尺寸化Ρ 1450632，ΕΡ 1809128)来增加卷烟纸的扩散常数的多种方法。尽管 有运些测试，但对于给定的透气性仍缺乏显著增加扩散性能的可能性。 发明内容[0012] 本发明的目的是提供卷烟纸，其在给定的透气性下选择性降低香烟烟雾中的一氧 化碳含量。 [0014] 根据本发明，卷烟纸含有纸浆纤维和填充材料，其中至少50wt%，优选至少70wt% 并且特别优选至少90wt%的填充材料具有根据IS013320测量并经用于方解石的米氏修正 (Mie-correction)的粒径分布，其中分布参数p = dio+2 · d3〇+2 · d7〇-d9〇符合:ρ《5.0μηι，优 选ρ《4.0皿并且特别优选ρ《3.5μπι，W及ρ>-1. Ομπι，优选ρ>0.0皿并且特别优选ρ> 1.0μ ΓΠ ο [0015] 粒径分布限定了颗粒集合体的粒度测定条件并且描述了颗粒集合体中的粒径的 概率分布。根据ISO 13320,粒径从激光束的衍射图案来测定。为了从衍射图案来计算粒径， 采用例如根据弗劳恩霍夫(Fraunhofer)或根据米氏的多种模型。对于本文中有关的粒径， 使用了根据米氏的具有方解石的材料参数的模型。从W运种方式测得的粒径分布，能够辨 别例如哪种颗粒体积分数低于预设的尺寸。该部分可W例如形式给出，其中X代表0 至100的数值并且d是粒径的量度。作为一个实例，dio = 0.5Mi意味着在该集合体中10体积％ 的颗粒小于0.5皿。 [0016] 因此，粒径"d"对应于球形颗粒的直径。对于不是球形的颗粒，其对应于根据ISO 13320测量的球形颗粒的直径，得到与非球形状的颗粒相同的结果。 [0017] 因此，根据上面提到的粒径分布而分布的颗粒可W在大多数情况下是片状或非片 状的，并且优选由白聖组成。在运方面，当长度1和宽度b小于厚度d的4倍、优选小于厚度d的 两倍时，颗粒被认为是非片状的，其中长度1、宽度b和厚度d分别对应于在Ξ个相互正交的 空间方向上的最大尺寸。对于近似长方体的几何形状的理想化概念，长度1、宽度b和厚度d 可W例如对应于长方体的侧面，即并不是必须使长度1对应于颗粒的最大尺寸，对于理想化 长方体而言，颗粒的最大尺寸会对应于体对角线。然而，通常长度1将大于或等于宽度b，并 且转而将与颗粒的最大空间尺寸相差2.5倍W下。 [0018] 本发明人已经发现，通过使用具有特殊粒径分布的填充材料，可特别有利的 方式影响卷烟纸的扩散性能。特别是，在给定的透气性下，可W实现相对高的扩散性能。[001 9 ]由此，粒径分布的形状的特征在于四个值dlQ、d3Q、山0和d9Q，并且由运四个值通过使 用P = dl0+2 · d30+2 · d70-d9冰计算出分布参数P。本发明人已经发现，如果该分布参数低于 约扣m，则获得卷烟纸扩散性能的意料不到且大幅的增加。此外，本发明人发现，如果分布参 数低于4.Ομπι的值，则可W预期出现平台，并且没有类似的扩散性能的大幅增加，相反地，扩 散性能保持在高水平。该关系示于图3。 [0020] 分布参数Ρ也可具有小于Own的值，并且通常选择粒径分布W使Ρ大于-Iwii。 [0021] 优选地，选择在纸中的全部填充材料的粒径分布W使分布参数P取如上限定的值。 然而，在本发明的上下文中，有可能将具有本发明的粒径分布的填充材料与具有其它粒径 分布的其它填充材料相结合，只要具有本发明的粒径分布的填充材料的分数足够高至提供 所述的技术效果。出于运个原因，如上所述，全部填料含量中具有本发明的粒径分布的填充 材料的分数是至少50wt%，优选至少70wt%并且特别优选至少90wt%。 [0023] 如最初所述，常规纸的扩散性能D*与CU单位的透气性的平方根成良好的近似比 例，即D*~Ζ(ι/2)。例如，在Z = 50CU的透气性下，C〇2的扩散性能的典型值为1.65cm/s。到现在 为止，相对于透气性Z独立地改变扩散性能D*，W在给定的透气性Z下，获得增大的扩散性能 D*，运在技术上是非常困难的。然而，通过使用具有本发明的粒径分布的本发明的填充材 料，对于其它方面相同且透气性Z = 50CU的纸，可W将C〇2的扩散性能D*增大至D*>1.80cm/ sW上。由于填料具有运种粒径分布，扩散性能D*的类似的相对增加也导致透气性偏离Z = 50CU。为了量化对于X CU的一般透气性的效果，通过使用关系D*~Ζ^2)，通过将其乘W因子 ，可W将C〇2的扩散性能D*归一化到预期的在50CU下的扩散性能，即 端-媒'V燕；λ/Ϊ。 [0024] 在本发明的有利的实施方案中，.¾ ν'50 /、/χ > 优选> 1.90cm/ s，特别>2.0cm/s，适用于具有X CU的透气性的卷烟纸的C〇2扩散性能运特别是下述情 况，透气性值X为20《x《120、优选30《x《100,并且至少针对于具有20wt%至40wt%的填 料含量的纸。 [0025] 发现对于本发明的效果，整个粒径分布基本上比单独的平均粒径更关键，即，所期 望的效果基本上可W独立于平均粒径而实现。在优选的实施方案中，根据ISO 13320测量并 经用于方解石的米氏修正的粒径分布的中值dso为0.2皿至4.0皿，优选为0.5皿至3.0皿。 [0026] 本发明的填充材料可常规方法加入到纸中，如纸生产领域的技术人员已知 的。此外，在制造纸时，在加入本发明的填充材料后不需要额外的特殊的措施。 [0027] 优选地，纸的总填充材料含量为lOwt%至45wt%，特别优选为20wt%至40wt%。另 夕h卷烟纸的基重优选为lOg/m2至60g/m2,特别优选为20g/m2至35g/m 2。 [0028] 在特别优选的实施方案中，纸的某些区域用阻燃材料处理，所述材料是适合于提 供由具有自焰性的纸制造的香烟。如最初所述，在两次连续抽吸之间该阻燃区抑制C0扩散 至香烟之外。运就是为什么通常运种自焰香烟被观测到C0值增加的原因。运是相当大的问 题，因为加大的防火措施不应增大香烟烟雾对健康的危害。用本发明的卷烟纸，由于阻燃区 域带来的香烟烟雾中C0含量的典型增加可W至少部分地由纸的未处理区域中的扩散性能 增加来补偿。因此，本发明提供与此类处理纸相关的特殊技术效果。 [0030] 图1示出的表格中给出了 18种不同类型的白聖的山〇、d30、山0、d90值。此夕h该表示出 了含有低量（18wt%)或高量(28wt%)的各种白聖的卷烟纸所得的透气性Z和扩散性能D*的 值。 [0031] 图2示出的表格包括与表1相同的白聖类型和纸的白聖含量和低白聖含量的 及其差的值。 [0032] 图3示出了作为图1的纸和白聖类型的粒径分布的分布参数p = dio+2 · d3〇+ 2 · d7〇-d9〇的函数的图示。 [0033] 优选实施例和比较实施例描述 [0034] 为了示范本发明的效果，对来自纸浆纤维的纸张进行了测试，所述纸浆纤维填充 了具有不同粒径分布的18种不同类型中的一种类型的白聖。在运方面，每种白聖类型制备2 张纸张，1张具有约18wt%的白聖含量（"低"白聖含量）而1张具有约28wt%的白聖含量 ("高"白聖含量）。运些百分比应理解为表示相对于纸张质量的重量百分比。 [0035] 对于每种白聖类型，粒径分布根据ISO 13320通过激光衍射来测定。在运方面，所 有的白聖类型是使用来自CILAS公司的命名为CILAS 1064(序号273)的仪器测量的，并且使 用叮he hdicle Expert% 6.15软件进行评价。对于基于计算机的评价，使用根据用于方 解石的米氏的模型。测量是通过湿法分散进行的，其中用集成在测量仪器中的超声波分散 器将样品分散在液体中。该超声波分散器在50瓦特的功率和38曲Z的频率下使用。所使用的 液体是蒸馈水。每次测量，总共将500ml水放置在测量仪器的分散单元内。样品量由约O.lg 的待研究的干态材料组成。每种样品进行6次测量，其中如果一次测量偏离，那么进行15次 测量的稳定性检验。所述测量是根据所用仪器的说明书并且根据ISO 13320进行的，除非另 外指明，其中选择仪器的标准设置。仪器对粒径分布的评估给出了dl0、d30、d70和d90的量，从 该量，由P = di日巧· d3〇+2 · d7〇-d9日计算分布参数P。 [0036] 由短纤维和长纤维的混合物组成的相同的纸浆纤维混合物用于所有的纸张，W使 结果仅取决于白聖的粒径分布和白聖含量。生产纸张之后，测量扩散性能和透气性。纸张的 扩散性能D*是根据ISO 187调整后用Sodim化per Diffusivity Meter，95X-2型（系列4,第 26号）测量的。纸张的透气性Z是根据ISO 2965测定的，其中使用了具有10 X 20mm矩形开口 的测量头。测量值的总结示于表1，在图1中给出。 [0037] 本发明的目标是当填充材料含量改变时，尽可能强地影响扩散性能并且尽可能小 地影响透气性。由于纸张都具有不同的透气性，必须W上述方式归一化该值使纸张具有标 准透气性(在运种情况下是50CU)。 [0038] 表2中的值示于图2,其中A投^表示50CU透气性的纸张在低白聖含量和高白聖含 量下扩散性能之间的差。 [0039] 如果填充材料的粒径分布的分布参数P与扩散性能的变化么汾^之间的关系被表 示在图中（如在图3)，则可W看出，可W获得扩散性能的特别大的变化，条件是分布参数P至 多5 . Ομπι，优选至多4. Ομπι并且特别优选至多3.5μπι，但同时至少-1. Ομπι，优选至少0 . Ομπι并且 特别优选至少1.0皿。 [0040] 因此，具有数值10和12-18的纸构成了本发明的实施方案，而其它纸表明使用具有 本发明范围之外的分布参数Ρ的粒径分布的填充材料，不能实现所期望的效果。 [0041] 假设按照Β*~，透气度Ζ和扩散能力D*表现出良好的近似，则Μς. -0,运 应意味着，实际上，不能独立于透气性设定扩散性能。另一方面，与此不同的值表示偏 离运种严格关系，运是在本发明的上下文中所利用的。对于具有分布参数P为5.Own至-Ι.Ομ m的粒径分布的填充材料，获得了的更大的值，正如本发明人能够证明的，其中分布参 数P的优选上限为4. Ομπι、优选3.5μπΐ，并且优选的下限为0 . Ομπι、优选1.0皿。 [0042] 还可W从表2看出，对于本发明的具有运样的填充材料粒径分布的纸，对于透气性 Ζ二50CU，可W获得扩散性能的相对高的绝对值;其大于1. SOcm/s，优选大于1.90cm/s 和尤其超过2 · Ocm/s D |
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