Гидрофобная бумага
Изобретение относится к бумаге, применяемой в курительных изделиях, таких как сигаретная обертка, при этом бумага содержит гидрофобную поверхность. Курительное изделие содержит субстрат табака; обертку, расположенную вокруг субстрата табака, при этом по меньшей мере внутренняя или внешняя поверхность обертки является гидрофобной за счет гидрофобных групп, химически связанных с оберткой, при этом обертка обладает проницаемостью, составляющей по меньшей мере приблизительно 15 единиц CORESTA. Техническими результатами изобретения являются наделение обертки гидрофобными свойствами и задание минимального значения пористости. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.
Настоящее изобретение относится к бумаге, применяемой в курительных изделиях, таких как сигаретная обертка, при этом бумага содержит гидрофобную поверхность.
Сгораемые курительные изделия, такие как сигареты, как правило, содержат измельченный табак (такой как наполнитель из резаного табака), окруженный бумажной оберткой, образующей табачный стержень. Для использования сигареты потребитель поджигает один ее конец, и стержень резаного табака начинает гореть. Затем курильщик принимает вдыхаемый дым в свой рот, затягиваясь на конце сигареты, подносимом ко рту, или конце, содержащем фильтр, сигареты.
Известен ряд курительных изделий, в которых табак нагревается, а не сгорает. Считается, что такие нагреваемые курительные изделия уменьшают содержание известных вредных составляющих дыма, которые образуются в результате сгорания и пиролитической деградации табака в обычных сигаретах. Обычно в этих нагреваемых курительных изделиях аэрозоль образуется путем передачи тепла от источника тепла к материалу на основе табака, генерирующему аэрозоль, который может быть расположен внутри источника тепла или отдельно от него. При использовании источник тепла нагреваемого курительного изделия активируется, и летучие соединения выделяются из материала на основе табака, генерирующего аэрозоль, за счет передачи тепла от источника тепла. Эти летучие соединения увлекаются воздухом, втягиваемым сквозь нагреваемое курительное изделие. По мере охлаждения выделенных соединений они конденсируются с образованием аэрозоля, вдыхаемого пользователем.
Многие курительные изделия обычно содержат фильтр, выровненный впритык относительно табачного стержня. Некоторые курительные изделия включают сегмент фильтра с функциональными материалами, улавливающими или преобразующими компоненты вдыхаемого дыма или аэрозоля по мере втягивания вдыхаемого дыма или аэрозоля через фильтр. Такие функциональные материалы являются известными и включают, например, сорбенты, катализаторы и ароматизирующие материалы.
Концентрация окиси углерода (“CO”) во вдыхаемом дыме может зависеть по меньшей мере частично от пористости обертки, окружающей измельченный табак. Пористость этой обертки может влиять на количество разбавляющего воздуха, поступающего в табачный стержень через сигаретную обертку, или пористость может влиять на величину рассеивания CO из табачного стержня через обертку, или она может влиять на некоторое сочетание разбавления и рассеивания.
Концентрация CO в каждой затяжке сигаретного вдыхаемого дыма обычно увеличивается с каждым постепенно увеличивающимся числом затяжек. Это может быть вызвано, по меньшей мере частично, уменьшением оставшейся площади поверхности сигаретной обертки для вышеописанного разбавления и рассеивания.
Было бы желательно предоставить курительное изделие, уменьшающее количество CO во вдыхаемом дыме. Также было бы желательно поддерживать наивысшую возможную скорость рассеивания CO или скорость разбавления воздухом через сигаретную обертку по мере расхода субстрата табака.
Бумага, содержащаяся в курительных изделиях, может впитывать воду вместе с другими соединениями, содержащимися во вдыхаемом дыме или аэрозоле, проходящем сквозь курительное изделие, или поглощать влажность или сырость, окружающую бумагу. Эта впитанная вода и другие соединения могут оставлять пятна или ослаблять бумагу и оказывать отрицательное воздействие на курительное изделие.
Было бы желательно предоставить курительное изделие, содержащее бумагу, плохо впитывающую воду или соединения, содержащиеся во вдыхаемом дыме или аэрозоле, проходящем сквозь курительное изделие, или содержащиеся в среде, окружающей бумагу. Также было бы желательно, чтобы эта гидрофобная бумага не влияла на вкус дыма или аэрозоля, генерируемого курительным изделием.
Согласно первому аспекту изобретения курительное изделие включает субстрат табака и обертку, расположенную вокруг субстрата табака. По меньшей мере, внутренняя или внешняя поверхность обертки является гидрофобной за счет гидрофобных групп, химически присоединенных к обертке. Обертка обладает проницаемостью, составляющей по меньшей мере приблизительно 15 единиц CORESTA. Изобретение также включает курительное изделие, содержащее обертку, при этом внутренняя и внешняя поверхности демонстрируют гидрофобные свойства и проницаемость, составляющую по меньшей мере 15 единиц CORESTA.
Курительные изделия, содержащие проницаемую обертку с гидрофобной поверхностью (предпочтительно внутренняя поверхность является гидрофобной), могут лучше поддерживать скорость рассеивания CO или скорость разбавления воздухом через обертку по мере расхода субстрата табака. В результате может быть уменьшено общее количество CO во вдыхаемом дыме.
Курительные изделия, содержащие проницаемую гидрофобную обертку, могут противостоять впитыванию воды в часть обертки курительных изделий. В результате может быть уменьшено видимое загрязнение пятнами и физическое ослабление части обертки курительного изделия.
Сгораемые курительные изделия, такие как сигареты, содержат субстрат табака, завернутый в обертку. Субстрат табака включает табачный стержень, изготовленный из табака, измельченного табака или наполнителя из резаного табака или их комбинации. Субстрат табака образует вдыхаемый дым, когда табачный стержень сгорает или расходуется другим образом.
Нагреваемые курительные изделия содержат субстрат табака, также окруженный оберткой. Субстрат табака содержит табачный стержень, изготовленный из табака, измельченного табака или наполнителя из резаного табака или их комбинации, и источник тепла. Субстрат табака образует аэрозоль летучих соединений, выделяемых из нагретого субстрата табака при использовании нагреваемого курительного изделия.
Субстрат табака включает табачный стержень, изготовленный из измельченного табака или наполнителя из резаного табака, подобно сигаретам, или он может содержать восстановленный табак или формованный листовой табак, или смесь обоих. Термин “восстановленный табак” относится к материалу, напоминающему бумагу, который может быть изготовлен из табачных отходов, таких как мелкие частицы табака, табачная пыль, стебли табака или смесь вышеперечисленного. Восстановленный табак может быть изготовлен путем экстрагирования растворимых химических веществ из табачных отходов, переработки оставшихся после экстракции табачных волокон в бумагу и последующего повторного нанесения экстрагированных материалов в концентрированной форме на бумагу. Термин “формованный листовой табак” используется здесь для обозначения продукта, полученного в результате процесса, хорошо известного в данной области техники, основу которого составляет отливка суспензии, содержащей измельченные частицы табака и связующее (например, гуар) на опорную поверхность, такую как конвейерная лента, высушивание суспензии и удаление высушенного листа с опорной поверхности. Примерные способы изготовления этих типов субстрата табака или субстратов, генерирующих аэрозоль, описаны в US 5,724,998; US 5,584,306; US 4,341,228; US 5,584,306 и US 6,216,706. Следовательно, термин "субстрат табака" в контексте настоящей заявки относится к различным типам табачных продуктов, включая, без ограничения, измельченный табак, резаный наполнитель, восстановленный табак и формованный листовой табак.
Настоящее изобретение предоставляет обертку, содержащую лишь гидрофобную внутреннюю поверхность или по меньшей мере гидрофобную внутреннюю поверхность; обертку, содержащую лишь гидрофобную внешнюю поверхность или по меньшей мере гидрофобную внешнюю поверхность; или обертку, содержащую как гидрофобную внутреннюю поверхность, так и гидрофобную внешнюю поверхность. Не ограничиваясь какой-либо конкретной теорией, считается, что твердые частицы (смола) образуют отложения на внутренней поверхности сигаретной обертки, и что это отложение смолы на внутренней поверхности уменьшает пористость бумаги по мере сгорания и расхода табака внутри сигаретной обертки. Считается, что гидрофобная внутренняя поверхность сигаретной обертки подавляет отложение смолы для сохранения проницаемости сигаретной обертки в процессе курения. Поскольку проницаемость сохраняется на более высоком уровне, скорость рассеивания CO или скорость разбавления воздухом через сигаретную обертку сохраняется на более высоком уровне в процессе курения, что в свою очередь может уменьшить количество CO во вдыхаемом дыме.
Также предусмотрено, что гидрофобная внутренняя поверхность или по меньшей мере гидрофобная внутренняя поверхность или гидрофобная внутренняя поверхность и гидрофобная внешняя поверхность обертки уменьшает и предотвращает образование пятен на курительном изделии, видимых потребителю. Было замечено, что пятна появляются на курительном изделии при хранении, если субстрат табака подвергается воздействию влажной среды или сырости. Причиной появления пятен является впитывание воды, включая любые окрашенные вещества, находящиеся во взвешенном или растворенном состоянии, в полотно целлюлозных волокон, составляющее бумажную обертку. Не ограничиваясь любой теорией, вода взаимодействует с целлюлозными волокнами бумаги и изменяет организацию волокон, приводя к местному изменению оптических свойств, таких как яркость, цвет и светонепроницаемость, и механических свойств, таких как прочность на разрыв, проницаемость бумажной обертки.
Обертка (или бумага) представляет собой часть курительного изделия, расположенную вокруг табачного стержня или табачного материала или резаного наполнителя для помощи в сохранении цилиндрической формы субстрата табака. Эта бумага может демонстрировать широкий диапазон проницаемости. Проницаемость сигаретной бумаги определена с помощью метода испытаний согласно международному стандарту ISO 2965:2009 и результат выражен в кубических сантиметрах в минуту на квадратный сантиметр и обозначен термином “единицы CORESTA”.
Проницаемость необработанной обертки (то есть, без гидрофобной обработки) может составлять приблизительно 15 единиц CORESTA или более, приблизительно 20 единиц CORESTA или более, предпочтительнее приблизительно 30 единиц CORESTA или более или наиболее предпочтительно приблизительно 40 единиц CORESTA или более. В некоторых конфигурациях проницаемость необработанной обертки находится в диапазоне от приблизительно 15 до приблизительно 100 единиц CORESTA, от приблизительно 20 до приблизительно 200 единиц CORESTA или от приблизительно 30 до приблизительно 130 единиц CORESTA или от приблизительно 40 до приблизительно 80 единиц CORESTA.
Обертка может быть выполнена из любого подходящего материала. Во многих вариантах осуществления обертка выполнена из материала, содержащего боковые гидроксильные группы. Материал, содержащий боковые гидроксильные группы, включает целлюлозный материал, такой как бумага. Обертка также может включать один или несколько наполнителей, например карбонат кальция. Термин “обертка” в контексте настоящей заявки включает “бумажную обертку”, “сигаретную обертку”, а также любую обертку, используемую для окружения и образования нагреваемого курительного изделия или сгораемого курительного изделия и, в частности, субстрата табака.
Обертка согласно изобретению, включающая все гидрофобные обработки, может иметь любой подходящий основной вес. Основной вес обертки может находиться в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 50 грамм на квадратный метр или от приблизительно 20 до приблизительно 40 грамм на квадратный метр. Обертка может иметь любую подходящую толщину. Толщина обертки может находиться в диапазоне от приблизительно 30 до приблизительно 80 микрометров или от приблизительно 30 до приблизительно 60 микрометров, или от приблизительно 40 до 50 микрометров.
Во многих вариантах осуществления толщина обертки позволяет гидрофобным группам или реагенту, нанесенному на одну поверхность, распространяться на противоположную поверхность, эффективно предоставляя подобные гидрофобные свойства обеим противоположным поверхностям. В примере, предоставленном ниже, толщина обертки составляла приблизительно 43 микрометра и обеим поверхностям была придана гидрофобность посредством процесса глубокой печати с использованием стеароилхлорида в качестве гидрофобного реагента, нанесенного на одну поверхность. Соответственно, хотя многие преимущества изобретения требуют, чтобы лишь одна из двух основных поверхностей, то есть либо внутренняя поверхность, либо внешняя поверхность, обладала гидрофобными свойствами, предусмотрено, что бумага, обладающая гидрофобными свойствами обеих основных поверхностей, также может использоваться подобным образом. Следовательно, изобретение включает различные применения, в которых обертка содержит по меньшей мере одну гидрофобную поверхность.
Не ограничиваясь какой-либо конкретной теорией, считается, что смолистый компонент вдыхаемого дыма образует отложения на поверхности и в порах обертки и уменьшает или подавляет проницаемость обертки при использовании курительных изделий. Таким образом, подавление отложения смолы на обертке может уменьшить концентрацию CO во вдыхаемом дыме путем сохранения рассеивания CO из курительного изделия через обертку или путем сохранения поступления разбавляющего воздуха в дым, вдыхаемый курильщиком, через обертку, или путем одновременного сохранения рассеивания CO из курительного изделия и поступления разбавляющего воздуха во вдыхаемый дым через обертку.
Гидрофобная поверхность может подавлять отложение смолы на обертке и помогать сохранять проницаемость обертки при расходовании или использовании курительного изделия. Гидрофобная поверхность предпочтительно представляет собой внутреннюю поверхность обертки, но в некоторых вариантах осуществления как внутренняя, так и внешняя поверхности обертки могут быть гидрофобными.
Гидрофобная поверхность обертки также может подавлять перемещение, впитывание и накопление воды и других веществ в обертке, что может привести к появлению видимых пятен на обертке курительных изделий. По сути, гидрофобная поверхность уменьшает или предотвращает загрязнение обертки водой и другими веществами.
Гидрофобная обертка также может подавлять перемещение, впитывание и накопление воды и загрязнение обертки, происходящее при хранении или использовании курительного изделия во влажной среде, в частности при очень высокой влажности (например, относительной влажности более 70%, 80%, 90%, 95%, 99%) или при длительном хранении курительного изделия, (например, в течение более трех недель, двух месяцев, трех месяцев, шести месяцев), или сочетании таких условий.
Гидрофобные свойства обертки также могут предотвратить или уменьшить возникновение деформации или распада табачного стержня курительного изделия при взаимодействии влаги с оберткой. Когда вода проникает в поверхность и впитывается, структура обертки ослабляется, эффективно уменьшая прочность на разрыв обертки и приводя к легкому разрыванию или смятию обертки или субстрата табака. Избыток влаги в окружающей среде включает хранение или использование курительного изделия в сырой среде или влажной среде с очень высокой влажностью (например, относительной влажностью более 70%, 80%, 90%, 95%, 99%). Сырая среда подразумевает высокий риск непосредственного контакта с водой. Например, путем использования обертки, содержащей по меньшей мере гидрофобную внешнюю поверхность, может быть уменьшена частота повреждения курительного изделия при его использовании под дождем, на пляже, на судне или корабле, или в условиях, приводящих к потоотделению у потребителя.
В некоторых вариантах осуществления материал или способ для создания гидрофобной поверхности по существу не уменьшает проницаемость обертки. Предпочтительно, реагент или способ для создания гидрофобной поверхности уменьшает проницаемость обертки (по сравнению с необработанным материалом обертки) на менее чем приблизительно 10% или менее чем приблизительно 5%.
Обертка с гидрофобной поверхностью обладает проницаемостью, составляющей приблизительно 15 единиц CORESTA, приблизительно 20 единиц CORESTA или более, приблизительно 30 единиц CORESTA или более, или приблизительно 40 единиц CORESTA или более. В некоторых конфигурациях проницаемость обертки с гидрофобной поверхностью находится в диапазоне от приблизительно 15 до 200 единиц CORESTA или от приблизительно 20 до 130 единиц CORESTA или от приблизительно 30 до 80 единиц CORESTA.
В различных вариантах осуществления гидрофобная поверхность обертки обладает величиной впитывания воды по способу Кобба (ISO535:1991) (за 60 секунд), составляющей менее чем приблизительно 30 г/м2, менее чем приблизительно 20 г/м2, менее чем приблизительно 15 г/м2 или менее чем приблизительно 10 г/м2.
В различных вариантах осуществления гидрофобная поверхность обертки имеет угол контакта с водой, составляющий по меньшей мере приблизительно 90 градусов, по меньшей мере приблизительно 95 градусов, по меньшей мере приблизительно 100 градусов, по меньшей мере приблизительно 110 градусов, по меньшей мере приблизительно 120 градусов, по меньшей мере приблизительно 130 градусов по меньшей мере приблизительно 140 градусов, по меньшей мере приблизительно 150 градусов, по меньшей мере приблизительно 160 градусов или по меньшей мере приблизительно 170 градусов. Гидрофобность определяется путем использования испытания TAPPI T558 om-97 и результат представлен в виде межплоскостного угла контакта и выражен в “градусах” и может варьироваться от нуля градусов до приблизительно 180 градусов. Если угол контакта не указан вместе с термином "гидрофобный", угол контакта с водой составляет по меньшей мере 90 градусов.
В предпочтительных вариантах осуществления внутренняя поверхность сигаретной обертки имеет угол контакта с водой, составляющий по меньшей мере приблизительно 90 градусов, по меньшей мере приблизительно 95 градусов, по меньшей мере приблизительно 100 градусов, по меньшей мере приблизительно 110 градусов, по меньшей мере приблизительно 120 градусов, по меньшей мере приблизительно 130 градусов по меньшей мере приблизительно 140 градусов, по меньшей мере приблизительно 150 градусов, по меньшей мере приблизительно 160 градусов или по меньшей мере приблизительно 170 градусов. В некоторых вариантах осуществления внешняя поверхность сигаретной обертки имеет угол контакта с водой, который меньше (или менее гидрофобный), чем внутренняя поверхность, такой как по меньшей мере приблизительно на 20 градусов меньше, чем внутренняя поверхность или по меньшей мере приблизительно на 30 градусов меньше, чем внутренняя поверхность. В некоторых вариантах осуществления внешняя поверхность сигаретной обертки имеет угол контакта с водой, составляющий менее чем приблизительно 70 градусов, предпочтительнее менее чем приблизительно 60 градусов. Внешняя поверхность может быть менее гидрофобной, чем внутренняя поверхность, для облегчения последующей обработки внешней поверхности, например печати узоров на внешней поверхности, обработки посредством печати для уменьшения предрасположенности сигареты к воспламенению, или придания ей большей совместимости с определенными связующими.
В других вариантах осуществления внешняя поверхность имеет угол контакта с водой, по существу такой же, что и внутренняя поверхность, или в пределах приблизительно 20 градусов угла контакта внутренней поверхности. В некоторых вариантах осуществления обработана лишь внутренняя поверхность. В других вариантах осуществления гидрофобность придана лишь внутренней поверхности. Также в других вариантах осуществления внешняя поверхность имеет угол контакта с водой, который больше (или более гидрофобный), чем внутренняя поверхность, такой как по меньшей мере приблизительно на 20 градусов больше, чем внутренняя поверхность. В некоторых вариантах осуществления обработана лишь внешняя поверхность. В других вариантах осуществления гидрофобность придана лишь внешней поверхности.
Гидрофобная поверхность может быть равномерно расположена вдоль длины обертки. В некоторых конфигурациях гидрофобная поверхность расположена не равномерно вдоль длины обертки. Например, гидрофобная поверхность может предпочтительно присутствовать на части обертки рядом с фильтрующим элементом или мундштуком курительного изделия и отсутствовать на расположенной выше по потоку части обертки. Предпочтительно, гидрофобная поверхность отсутствует на расположенных выше всего по потоку 25% части обертки, и предпочтительнее отсутствует на расположенных выше всего по потоку 40% части обертки. В некоторых вариантах осуществления гидрофобная поверхность образует узор вдоль всей или части длины обертки.
Во многих вариантах осуществления гидрофобная поверхность может быть образована путем печатания реагирующего вещества вдоль длины обертки. Могут использоваться любые применимые способы печати. Реагирующее вещество может включать любые применимые гидрофобные группы, которые могут вступать в реакцию для образования химической связи с материалом обертки или боковыми группами материала обертки.
Гидрофобная поверхность может быть образована с помощью любого подходящего гидрофобного реагирующего вещества или гидрофобной группы. Гидрофобное реагирующее вещество предпочтительно образует химическую связь с оберткой или боковыми группами материала обертки. Во многих вариантах осуществления гидрофобное реагирующее вещество ковалентно связано с оберткой или боковыми группами материала обертки. Например, гидрофобное реагирующее вещество химически или ковалентно связано с боковыми группами целлюлозного материала, образующего обертку. В других вариантах осуществления гидрофобное реагирующее вещество образует ионную связь с оберткой или боковыми группами материала обертки. Химическая связь между оберткой и гидрофобным реагирующим веществом может образовывать гидрофобные группы, надежно прикрепленные к материалу обертки, вместо простого нанесения покрытия гидрофобного материала на поверхность обертки. В то же время образование химической связи с гидрофобным реагирующим веществом вместо предоставления покрытия из гидрофобного материала может позволить лучше сохранять проницаемость обертки, поскольку покрытие склонно закрывать или блокировать поры в обертке. Образование химической связи гидрофобных групп с оберткой может уменьшить количество материала, необходимого для придания гидрофобности поверхности обертки.
Гидрофобное реагирующее вещество может быть изготовлено из любого подходящего реагента. Реагент может представлять собой гидрофобное реагирующее вещество, включающее группу сложного жирного эфира или группу жирной кислоты или их смесь. Группа сложного жирного эфира или группа жирной кислоты, или их смесь могут быть насыщенными или не насыщенными, или смесью насыщенной и не насыщенной. Группа жирной кислоты (такая как галогенид жирной кислоты) может вступать в реакцию с боковыми гидроксильными группами целлюлозного материала для образования сложноэфирной связи, ковалентно связывающей жирную кислоту с целлюлозным материалом. По сути, эти реакции с боковыми гидроксильными группами могут этерифицировать целлюлозный материал.
Группа сложного жирного эфира или группа жирной кислоты предпочтительно включает C12-C30 алкил (алкильную группу, содержащую от 12 до 30 атомов углерода) или предпочтительнее C14-C24 алкил (алкильную группу, содержащую от 14 до 24 атомов углерода). В предпочтительных вариантах осуществления гидрофобное реагирующее вещество включает галогенид жирной кислоты, такой как хлорид жирной кислоты, включающий, например, пальмитоилхлорид, стеароилхлорид или бегеноилхлорид. Результатом реакции между хлоридом жирной кислоты и целлюлозой являются сложные эфиры целлюлозы жирной кислоты и хлористоводородная кислота.
Может использоваться любой подходящий способ для образования химической связи между гидрофобным реагирующим веществом или группой и оберткой. В качестве одного примера, некоторое количество гидрофобного реагента (без растворителя) нанесено на поверхность бумаги при регулируемой температуре, например, капли реагентов, образующие круги диаметром 20 микрометров, расположенные с одинаковыми интервалами на поверхности. Управление давление пара реагента будет способствовать распространению реакции путем рассеивания с образованием сложноэфирных связей между жирной кислотой и целлюлозой, при этом непрерывно удаляя хлорангидрид. Этерификация целлюлозы в некоторых случаях основана на реакции спиртовых групп или боковых гидроксильных групп целлюлозы с ацилгалогенидным соединением, таким как хлорид жирной кислоты. Температура, которая может использоваться для нагревания гидрофобного реагирующего вещества, зависит от химических свойств реагирующего вещества, и для галогенидов жирной кислоты она находится в диапазоне от приблизительно 120°C до приблизительно 180°C.
Гидрофобное реагирующее вещество может быть нанесено на обертку в любом применимом количестве или основном весе. Во многих вариантах осуществления основной вес гидрофобного реагирующего вещества составляет менее чем приблизительно 3 грамма на квадратный метр, менее чем приблизительно 2 грамма на квадратный метр, или менее чем приблизительно 1 грамм на квадратный метр или в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 3 грамм на квадратный метр, от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 грамм на квадратный метр или от приблизительно 0,1 до приблизительно 1 грамма на квадратный метр. Гидрофобное реагирующее вещество может быть напечатано на поверхности обертки и образовывать однородный или неоднородный узор.
Предпочтительно гидрофобная обертка образована вступлением в реакцию группы сложного жирного эфира или группы жирной кислоты с боковыми гидроксильными группами на целлюлозном материале обертки для образования гидрофобной поверхности обертки. Этап реакции может быть выполнен путем печатания галогенида жирной кислоты (например, такого как хлорид), что предоставляет группу сложного жирного эфира или группу жирной кислоты для образования химической связи с боковыми гидроксильными группами на целлюлозном материале обертки для образования гидрофобной поверхности обертки. Этап печатания может размещать изолированные участки реагирующего вещества, образующие равномерный или не равномерный узор гидрофобных областей на поверхности обертки. Равномерный или не равномерный узор гидрофобных областей на обертке может состоять из по меньшей мере приблизительно 100 изолированных гидрофобных участков, по меньшей мере приблизительно 500 изолированных гидрофобных участков, по меньшей мере приблизительно 1000 изолированных гидрофобных участков или по меньшей мере приблизительно 5000 изолированных гидрофобных участков. Изолированные гидрофобные участки могут иметь любую применимую форму, такую как форму круга, прямоугольника или многоугольника. Изолированные гидрофобные участки могут иметь любой применимый средний горизонтальный размер. Во многих вариантах осуществления изолированные гидрофобные участки имеют средний горизонтальный размер в диапазоне от 5 до 100 микрометров или в диапазоне от 5 до 50 микрометров.
Предпочтительно, гидрофобная обертка расположена вокруг субстрата табака субстрата, образующего аэрозоль, для нагреваемого курительного изделия. Гидрофобная обертка может уменьшить впитывание соединений в обертку по мере втягивания воздуха сквозь нагреваемое курительное изделие.
Во многих вариантах осуществления общая длина курительного изделия составляет от приблизительно 70 мм до приблизительно 130 мм. В некоторых вариантах осуществления общая длина курительного изделия составляет приблизительно 85 мм. Наружный диаметр курительного изделия может составлять от приблизительно 5,0 мм до приблизительно 8,5 мм или от приблизительно 5,0 мм до приблизительно 7,1 мм для тонких курительных изделий или от приблизительно 7,1 мм до приблизительно 8,5 мм для курительных изделий обычного размера. Общая длина фильтра курительного изделия может составлять от приблизительно 18 мм до приблизительно 36 мм. В некоторых вариантах осуществления общая длина фильтра составляет приблизительно 27 мм.
Сопротивление втягиванию (RTD) курительных изделий и фильтров согласно настоящему изобретению может варьироваться. Во многих вариантах осуществления RTD курительного изделия с фильтром составляет от приблизительно 50 до 130 мм H2O. RTD курительного изделия с фильтром относится к разности статического давления между двумя концами образца во время прохождения сквозь него воздуха при неизменных условиях, в которых объемный поток составляет 17,5 миллилитров в секунду на выпускном конце. RTD образца может измеряться с помощью способа, изложенного в Стандарте ISO 6565:2002 с блокированием любой вентиляции.
В одном или нескольких вариантах осуществления курительные изделия согласно настоящему изобретению могут быть упакованы в контейнеры, например в мягкие пачки или в пачки с шарнирной крышкой, с внутренней облицовкой, покрытой одним или несколькими ароматизаторами.
Все научные и технические термины, используемые в данной заявке, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приводимые ниже определения предназначены для облегчения понимания некоторых терминов, часто используемых в данной заявке.
Термин “гидрофобная” относится к поверхности, демонстрирующей водоотталкивающие свойства. Одним применимым способом определения этого является измерение угла контакта с водой.
“Угол контакта с водой” представляет собой угол, обычно измеряемый посредством жидкости, где граница жидкости/пара встречается с твердой поверхностью. Он количественно обозначает смачиваемость твердой поверхности жидкостью посредством уравнения Юнга.
Термин “курительное изделие” используется в контексте настоящей заявки для обозначения сигарет, сигар, сигарилл и других изделий, в которых курительный материал, такой как табак, поджигается и сгорает для образования дыма. Термин “курительное изделие” также включает изделие, генерирующее аэрозоль, в котором аэрозоль, содержащий никотин, генерируется за счет тепла без сгорания субстрата, образующего аэрозоль, такого как субстрат табака.
Термин “изделие, генерирующее аэрозоль” используется в контексте настоящей заявки для обозначения курительных изделий, не являющихся сигаретами, сигарами, сигариллами или изделиями, в которых субстрат табака сгорает для образования дыма. Курительные изделия согласно изобретению могут представлять собой целые, собранные курительные устройства или компоненты курительных устройств, скомбинированные с одним или несколькими другими компонентами для предоставления собранного устройства для образования аэрозоля, такого как, например, расходуемая часть нагреваемого курительного устройства.
Обычно, изделие, генерирующее аэрозоль, содержит: источник тепла; субстрат, образующий аэрозоль (такой как субстрат табака); по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха, расположенное ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль; и канал для потока воздуха, проходящий между по меньшей мере одним впускным отверстием для воздуха и концом, подносимом ко рту, изделия. В различных вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, канал для потока воздуха и/или мундштук могут быть окружены гидрофобной оберткой. Источник тепла предпочтительно находится выше по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль. Источник тепла может представлять собой горючий источник тепла, химический источник тепла, электрический источник тепла, теплоотвод или любую их комбинацию. Источник тепла может представлять собой электрический источник тепла, предпочтительно имеющий форму пластины, которая может быть вставлена в субстрат, образующий аэрозоль. В качестве альтернативы, источник тепла может быть выполнен таким образом, чтобы окружать субстрат, образующий аэрозоль, и поэтому может иметь форму полого цилиндра или любую другую подобную подходящую форму. В качестве альтернативы, источник тепла представляет собой горючий источник тепла. В контексте настоящей заявки, горючий источник тепла представляет собой источник тепла, который сгорает для выделения тепла при использовании, что, в отличие от сигареты, сигары или сигариллы, не подразумевает горения субстрата табака в курительном изделии. Предпочтительно, такой горючий источник тепла содержит углерод и средство воспламенения, такой как пероксид, супероксид или нитрат металла, где металл является щелочным металлом или щелочноземельным металлом.
Термин “субстрат табака” используется в контексте настоящей заявки для обозначения части курительного изделия, включающей табак или наполнитель из резаного табака. Субстрат табака может быть соединен с мундштуком или фильтром, располагаясь торцом к торцу, как подробнее описано ниже.
Термин “мундштук” используется в контексте настоящей заявки для обозначения части курительного изделия, предназначенной для контакта со ртом потребителя. Мундштук может представлять собой часть курительного изделия, включающую фильтр, или в некоторых случаях мундштук может определяться протяженностью ободковой бумаги. В других случаях мундштук может быть определен как часть курительного изделия, проходящая приблизительно на 40 мм от конца, подносимого ко рту, курительного изделия, или проходящая приблизительно на 30 мм от конца, подносимого ко рту, курительного изделия.
Термин “наполнитель из резаного табака” используется в контексте настоящей заявки для обозначения табачного материала, в основном состоящего из листовой пластины табачного листа. Термин “наполнитель из резаного табака” используется в контексте настоящей заявки для обозначения как одного вида, относящегося к роду Nicotiana, так и двух и более видов, относящихся к роду Nicotiana, образующих смесь наполнителя из резаного табака.
Термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» обозначают относительные положения элементов курительного изделия, описанные относительно направления вдыхаемого дыма, когда он втягивается из табачного стержня через фильтр и мундштук.
Термин “вдыхаемый дым” используется в контексте настоящей заявки для обозначения дыма, образуемого сгораемыми курительными изделиями, такими как сигареты, и аэрозолей, образуемых несгораемыми курительными изделиями, как описано выше. Дым, вдыхаемый курильщиком, течет сквозь курительное изделие и потребляется пользователем.
Термин “смола” используется для обозначения твердых частиц, составляющих часть вдыхаемого дыма.
Используемые в этом техническом описании и формуле изобретения формы единственного числа включают варианты осуществления, имеющие ссылки на множественное число, если из содержания явно не следует иное.
Используемый в этом техническом описании и формуле изобретения союз «или» обычно используется в значении, включающем «и/или», если из содержания явно не следует иное.
Используемые в данной заявке термины «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или тому подобное используются в своем широком смысле, и в целом означают «включая, но не ограничиваясь». Следует понимать, что термины «состоящий по существу из», «состоящий из» и т. п. относятся к категории «содержащий» и т. п.
Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам осуществления изобретения, которые могут дать определенные преимущества при определенных обстоятельствах. Тем не менее, другие варианты осуществления могут также быть предпочтительными при тех же или других обстоятельствах. Кроме того, перечисление одного или нескольких предпочтительных вариантов осуществления не подразумевает, что другие варианты осуществления не являются пригодными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема изобретения, включая формулу изобретения.
На фиг. 1 показан схематический вид в перспективе варианта осуществления частично развернутого курительного изделия с фильтром, отделенным от субстрата табака.
На фиг. 2 показан схематический вид в поперечном сечении границы обертки и субстрата табака, при этом подобные номера обозначают одинаковые или подобные компоненты, рассмотренные и описанные применительно к фиг. 1.
Курительные изделия, изображенные на фиг. 1-2, демонстрируют один или несколько вариантов осуществления курительных изделий или компонентов курительных изделий, описанных выше. Схематические графические материалы не обязательно выполнены в масштабе и представлены для целей иллюстрации, а не ограничения. На графических материалах изображен один или несколько аспектов, описанных в данном описании. Тем не менее, следует понимать, что другие аспекты, не изображенные на графических материалах, попадают в рамки объема и сущности настоящего изобретения.
Рассмотрим фиг. 1, на которой изображено курительное изделие 10, в данном случае сигарета. Курительное изделие 10 включает субстрат 20 табака, такой как табачный стержень, и фильтрующий сегмент 30 конца, подносимого ко рту, и поджигаемый конец 70. Фильтрующий сегмент 30 изображен отделенным от субстрата 20 табака, тем не менее, следует понимать, что фильтрующий сегмент 30 может примыкать к субстрату 20 табака в готовом курительном изделии 10. Изображенное курительное изделие 10 включает фицеллу 60, окружающую по меньшей мере часть фильтрующего сегмента 30, и обертку 40, окружающую по меньшей мере часть субстрата 20 табака. Ободковая бумага 50 или другая подходящая обертка окружает фицеллу 60 и часть обертки 40, что, в общем, известно в данной области техники. Обертка 40 включает гидрофобную поверхность.
На фиг. 2 изображена граница обертки 40 и субстрата 20 табака. Гидрофобное реагирующее вещество 80 образует гидрофобную поверхность (гидрофобных групп) на внутренней поверхности 42 обертки 40. Обертка 40 содержит внешнюю поверхность 44, расположенную напротив внутренней поверхности 42. Гидрофобные группы 80 подавляют отложение смолы или воды 22 для сохранения открытых пор 41 в обертке 40 и проницаемости сигаретной обертки 40. Это поддерживает рассеивание CO из обертки 40 или поступление разбавляющего воздуха в обертку 40 по мере расхода субстрата 20 табака и может уменьшить количество CO во вдыхаемом дыме.
ПРИМЕР
Необработанная бумажная обертка была предоставлена компанией Delfort в виде катушки с шириной полотна 30 см:
E1045 WOO 25.0g (торговое обозначение)
Проницаемость - 45 единиц CORESTA
Граммаж - 25 г/м2
Толщина – 43 микрон
Гидрофобная обработка была выполнена путем непосредственного нанесения рифленым валиком 3 разных концентраций стеароилхлорида (C18H35ClO – CAS 112-76-5) на одну катушку. Гидрофобное реагирующее вещество было временно нагрето до 150°C и напечатано на бумагу. Реагирующие вещества в форме точек или геометрических форм (в данном примере - кругов и шестиугольников) размером приблизительно от 20 до 25 микрометров перенесены на поверхность бумаги. Концентрации регулировались количеством точек или геометрических форм на единицу поверхности и глубиной выемок в рифленом ролике. Гидрофобное реагирующее вещество было нанесено в количестве 0,18 г/м2 и с плотностью 5 молей/м3. Время обработки составляло 1,05 секунды с глубиной проникания, равной 95 мкм.
Впитывание воды было определено с помощью стандартного способа Кобба (ISO535:1991). Этот способ определяет количество воды, поглощенное бумагой за определенное время (в течение 60 секунд). Чем больше величина по способу Кобба, тем выше способность бумаги впитывать воду (то есть выше сродство бумаги к воде). Испытание по способу Кобба дает надежные величины, если бумага не полностью пропитана водой. В этих случаях гидрофобная бумага демонстрирует измеренную величину по способу Кобба (60 сек.), составляющую менее чем 20 г/м2, и даже менее чем 10 г/м2.
Было обнаружено ничтожно малое количество C16 жирной кислоты, которое расценивается как загрязняющая примесь в стеароилхлориде.
| Единицы измерения | Контрольный образец | A | B | C | |
| Количество реагента | см3/м2 | 0 | 0,5 | 0,25 | 0,5 |
| Всего жирной кислоты | мг/м2 | 0,9 | 610,8 | 268,7 | 685,4 |
| C16 OOH | мг/м2 | 0,9 | 26,5 | 14,1 | 32,8 |
| C18 OOH | мг/м2 | 0 | 584,3 | 254,6 | 652,6 |
| Угол контакта (30 сек.) | ° | 27 | 122,3 | 120,4 | 121,7 |
| Измерение по способу Кобба | г/м2 | 39,8 | 8 | 9 | 7,9 |
Визуальный осмотр готовой сигареты с оберткой, обладающей углом контакта, составляющим приблизительно 120 градусов, демонстрирует почти полностью образованные капли, находящиеся на поверхности обертки.
ВНЕШНИЙ ВИД ОБЕРТКИ В ИССЛЕДОВАНИЯХ СТАРЕНИЯ
В ходе ускоренного исследования срока хранения образцы сигарет подвергались воздействию экстремальных условий. Экстремальные условия созданы в специальной камере для моделирования климата в следующем виде:
• Условия пустыни (43°C и относительная влажность 15%) в течение трех дней;
• Последующие условия джунглей (32°C и относительная влажность 85%) в течение четырех дней. На основании предыдущих исследований, этот цикл повторялся в течение 4 недель для моделирования 6 месяцев при температурных условиях естественного климата (22°C и относительная влажность 60%).
Ускоренное исследование срока хранения позволяет определять потенциальные изменения, которые могут происходить в образцах с течением времени: если с течением времени происходят некоторые изменения, можно предположить, что состояние изделия не будет неизменным в режиме реального времени. Если изменений не замечено, скорее всего состояние изделия будет неизменным в режиме реального времени.
Испытания проводились с сигаретами, помещенными в открытых упаковках, с фотографиями, снятыми после 2 недель ускоренного исследования срока хранения, моделирующего три месяца температурных условий естественного климата.
На фиг. 3A-3C показаны три изображения образца обертки, сфотографированные в нулевой момент отсчета времени. На фиг. 3A показан контрольный образец, где отсутствовало гидрофобное реагирующее вещество, связанное с оберткой. На фиг. 3B показан образец А, содержащий 0,610 г/м2 стеароилхлорида, связанного с оберткой. На фиг. 3C показан образец А, содержащий 0,270 г/м2 стеароилхлорида, связанного с оберткой.
На фиг. 4A-4C показаны три изображения образцов обертки, изображенных на фиг. 3A-3C, полученные через две недели (эквивалентные трем месяцам температурных условий естественного климата). Пятна, окрашенные в цвета от желтого до коричневого, которые ясно видны невооруженным глазом, появились на контрольном образце (фиг. 4A), в то время как на образце А (фиг. 4B) и образце B (фиг. 4B) почти отсутствуют видимые пятна. Пятна представляют неравномерные изменения яркости, непрозрачности, а также цвета в различных областях бумаги. Пятна были вызваны перемещением материалов из табака, происходившим в течение моделированных трех месяцев, при этом материалы проникли в бумагу и покрыли ее пятнами. Потребители скорее всего откажутся от сигарет с такими пятнами на сигаретной бумаге.
1. Курительное изделие, содержащее:
субстрат табака;
обертку, расположенную вокруг субстрата табака, при этом по меньшей мере внутренняя или внешняя поверхность обертки является гидрофобной за счет гидрофобных групп, химически связанных с оберткой, при этом обертка обладает проницаемостью, составляющей по меньшей мере приблизительно 15 единиц CORESTA.
2. Курительное изделие по п. 1, отличающееся тем, что обертка обладает проницаемостью, составляющей по меньшей мере 20 единиц CORESTA.
3. Курительное изделие по п. 1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность обертки, внешняя поверхность обертки или как внутренняя, так и внешняя поверхность обертки имеет угол контакта с водой, составляющий по меньшей мере приблизительно 100°.
4. Курительное изделие по п. 1, отличающееся тем, что обертка содержит целлюлозный материал и гидрофобное реагирующее вещество, ковалентно связанное с целлюлозным материалом.
5. Курительное изделие по п. 3, отличающееся тем, что обертка обладает основным весом в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 50 г/м2 и гидрофобное реагирующее вещество обладает основным весом в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 3 г/м2.
6. Курительное изделие по п. 4, отличающееся тем, что обертка обладает основным весом в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 50 г/м2, а гидрофобное реагирующее вещество обладает основным весом в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 3 г/м2.
7. Курительное изделие по п. 3, отличающееся тем, что гидрофобное реагирующее вещество содержит группу сложного жирного эфира или группу жирной кислоты.
8. Курительное изделие по п. 4, отличающееся тем, что гидрофобное реагирующее вещество содержит группу сложного жирного эфира или группу жирной кислоты.
9. Курительное изделие по п. 5, отличающееся тем, что гидрофобное реагирующее вещество содержит группу сложного жирного эфира или группу жирной кислоты.
10. Курительное изделие по п. 7, отличающееся тем, что группа сложного жирного эфира или группа жирной кислоты содержит алкильную группу, имеющую от приблизительно 12 до 30 атомов углерода.
11. Курительное изделие по п. 7, отличающееся тем, что группа сложного жирного эфира или группа жирной кислоты ковалентно связана с гидроксильной группой целлюлозы, образующей обертку.
12. Курительное изделие по п. 10, отличающееся тем, что группа сложного жирного эфира или группа жирной кислоты ковалентно связана с гидроксильной группой целлюлозы, образующей обертку.
13. Курительное изделие по п. 7, отличающееся тем, что группа сложного жирного эфира или группа жирной кислоты является производной хлорида жирной кислоты.
14. Курительное изделие по п. 10, отличающееся тем, что группа сложного жирного эфира или группа жирной кислоты является производной хлорида жирной кислоты.
15. Курительное изделие по п. 13, отличающееся тем, что хлорид жирной кислоты содержит пальмитоилхлорид, стеароилхлорид или бегеноилхлорид.
16. Курительное изделие по п. 7, отличающееся тем, что обертка демонстрирует измеренную по способу Кобба величину (60 с), составляющую менее чем 20 г/м2.
17. Курительное изделие по п. 10, отличающееся тем, что обертка демонстрирует измеренную по способу Кобба величину (60 с), составляющую менее чем 20 г/м2.
18. Курительное изделие по п. 15, отличающееся тем, что обертка демонстрирует измеренную по способу Кобба величину (60 с), составляющую менее чем 20 г/м2.
19. Курительное изделие по п. 7, отличающееся тем, что гидрофобное реагирующее вещество уменьшает проницаемость сигаретной обертки на менее чем приблизительно 10%.
20. Курительное изделие по п. 11, отличающееся тем, что гидрофобное реагирующее вещество уменьшает проницаемость сигаретной обертки на менее чем приблизительно 10%.
21. Курительное изделие по п. 13, отличающееся тем, что гидрофобное реагирующее вещество уменьшает проницаемость сигаретной обертки на менее чем приблизительно 10%.
22. Курительное изделие по п. 15, отличающееся тем, что гидрофобное реагирующее вещество уменьшает проницаемость сигаретной обертки на менее чем приблизительно 10%.
23. Курительное изделие по любому предшествующему пункту, отличающееся тем, что субстрат табака содержит субстрат, образующий аэрозоль, нагреваемого курительного изделия.
24. Способ образования курительного изделия по п. 1, включающий этап реагирования хлорида жирной кислоты с целлюлозным материалом обертки для образования гидрофобной поверхности обертки.
25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что указанный этап реагирования включает нанесение печатью хлорида жирной кислоты, предоставляющего группу сложного жирного эфира или группу жирной кислоты, которая связывается с боковыми гидроксильными группами на целлюлозном материале обертки для образования гидрофобной поверхности обертки.
