СИГАРЕТНАЯ БУМАГА С НИЗКИМ РАСПРОСТРАНЕНИЕМ ПЛАМЕНИ Российский патент 2009 года по МПК A24D1/02 A24C5/46 D21H27/00 

Настоящее изобретение относится к сигаретной бумаге с низким распространением пламени и, в частности, к сигаретной бумаге, обладающей как свойством низкого распространения пламени, так и низким отношением С/T (монооксида углерода/смолы).

Например, в японской патентной заявке (Jpn. Pat. Appln. KOKAI Publication No. 7-300795) предлагается сигаретная бумага, снабженная полосками из материала, замедляющего пламя, нанесенного на основную сигаретную бумагу для того, чтобы затруднить распространение пламени при воспламенении, например, пола, когда сигарета падает на пол, например, по неосторожности курильщика. Такой способ основан на том, что когда на сигаретной бумаге образованы области с высокой горючестью и области с низкой горючестью, то в области с высокой горючестью происходит обычное курение, а когда уголек контактирует с сигаретой в областях с низкой горючестью, то без затяжки сигарета погаснет.

Однако у сигарет с традиционной сигаретной бумагой с низким распространением пламени упомянутое выше отношение монооксида углерода/смолы (C/T) в сигарете является недостаточно низким.

Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в получении сигаретной бумаги со свойством низкого распространения пламени и обеспечивающей низкое отношение C/T.

Настоящее изобретение представляет сигаретную бумагу со свойством низкого распространения пламени, содержащую на одной поверхности основной сигаретной бумаги, содержащей наполнитель в количестве от 2 до 6 г/м² и имеющей плотность от 16 до 22 г/м², разнесенные друг от друга области, подавляющие горение, покрытые подавляющим горение средством, причем общее количество покрывающего подавляющего горение средства составляет от 0,2 до 1,8 г на м² покрываемого участка.

На чертеже приведен частичный вид в перспективе с разрывом, схематично показывающий структуру сигареты в обертке из сигаретной бумаги по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно.

В сигаретной бумаге по изобретению области, подавляющие горение, покрытые подавляющим горение средством, образованы независимо друг от друга на одной поверхности основной сигаретной бумаги.

Основная сигаретная бумага производится на основе обычной волокнистой массы, такой как льняная волокнистая масса, которую традиционно используют для изготовления сигаретной бумаги. В настоящем изобретении, однако, основная сигаретная бумага содержит наполнитель в количестве от 2 до 6 г/м² и имеет плотность от 16 до 22 г/м².

Используемый наполнитель может быть изготовлен из материалов, которые обычно используются, включая, например, карбонаты, такие как карбонат кальция и карбонат калия, и гидроксиды, такие как гидроксид кальция и гидроксид магния.

К сигаретной бумаге можно добавлять средство для регулирования горения, такое как лимонная кислота или ее соль (натриевая соль или калиевая соль). Такие подавляющие горение средства, в случае их добавления, можно использовать в основной сигаретной бумаге в количестве вплоть до 2% по массе.

Области, подавляющие горение, которые формируют путем нанесения подавляющего горение средства на одну из поверхностей основной сигаретной бумаги, создаются независимо друг от друга. Области, подавляющие горение, можно создавать в форме множества полосок так, что когда табачный стержень обернут сигаретной бумагой, они продолжаются в продольном направлении табачного стержня и разнесены друг от друга в направлении вокруг табачного стержня.

Альтернативно области, подавляющие горение, можно создавать в форме множества колец определенной ширины так, что они продолжаются в направлении вокруг табачного стержня и разнесены друг от друга в продольном направлении табачного стержня. В любом случае общее покрывающее количество подавляющего горение средства (по сухому веществу) составляет от 0,2 до 1,8 г/м² на м² покрываемой области.

Используемое подавляющее горение средство можно предпочтительно изготавливать, например, из белков, таких как желатин, казеин, альбумин и глютен; полисахаридов, обладающих способностью повышать вязкость, таких как крахмал, ксантановая камедь (эхо камедь), смола плодов рожкового дерева, гуаровая камедь (гуаровый концентрат), трагакантовая камедь, полисахарид из семян тамаринда (глироид), камедь карайи, аравийская камедь, пуллулан, декстрин, циклодекстрин (олигосахарид, содержащий семь остатков глюкозы) и гуттаперча; полисахаридов, обладающих гелеобразующим свойством, таких как каррагенан, курдлан, агар-агар, желатин, фарсельран, пектин, гурановая камедь и гель торговой марки Kelco Gel; липида, такого как лецитин; производных природных полимеров, таких как альгинат натрия, карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, сложный альгинатный эфир пропиленгликоля и обработанный крахмал (такой как фосфорнокислый крахмал); синтетических полимерных соединений, таких как полиакрилат натрия и различные полимерные эмульгаторы; неорганических солей аммония, таких как хлорид аммония, фосфат аммония, гидрофосфат аммония, дигидрофосфат аммония, бромид аммония и сульфат аммония; неорганических гидроксидов, таких как гидроксид бария, гидроксид кальция и гидроксид алюминия; ингибиторов горения на основе неорганических солей, таких как борат натрия, борная кислота, хлорид цинка, хлорид магния, хлорид кальция и сульфат натрия. Аналогичными эффектами также обладает мелкораспыленная целлюлоза, микрокристаллическая целлюлоза, льняная волокнистая масса и древесная целлюлоза. Такие подавляющего горение средства можно использовать сами по себе или в сочетании двух или более из перечисленных. Альгинаты натрия с различными степенями полимеризации коммерчески доступны. В настоящем изобретении предпочтительным является альгинат натрия со степенью полимеризации от 500 до 900. Альгинат натрия с такой высокой степенью полимеризации обладает высокой способностью подавлять горение даже в случае применения его в небольшом количестве.

В настоящем изобретении свойство низкого распространения пламени и низкое отношение C/T могут проявляться одновременно путем регулирования количества наполнителя в основной сигаретной бумаге, плотности основной сигаретной бумаги и общего количества подавляющего горение средства, нанесенного в описанных выше диапазонах.

Сигаретная бумага с низким распространением пламени по изобретению используется для обертки табачного стержня, формируемого, например, из табачной мешки, и обычно поверхность, на которую наносится подавляющее горение средство, контактирует с табачным стержнем.

На чертеже показана сигарета с оберткой из сигаретной бумаги, на которую нанесено средство, подавляющее горение в форме колец определенной ширины.

Приведенная на чертеже сигарета 10 содержит табачный стержень 11, состоящий из табачного наполнителя 13 в форме штранга, который обернут основной сигаретной бумагой 12. Основная сигаретная бумага 12 может иметь собственную воздухопроницаемость от около 10 до около 100 единиц CORESTA. В общем случае табачный стержень 11 имеет длину окружности от 17 до 26 мм и длину от 49 до 90 мм. Обычный фильтр 18 можно прикреплять непосредственно к концу (то есть, крайнему участку на выходе в направлении затяжки) табачного стержня 11, используя тонкую бумажную полоску 17 согласно традиционному способу.

На основной сигаретной бумаге 12 образуют кольцевидную область 14, покрытую подавляющим горение средством и определяющую область, подавляющую горение. Как проиллюстрировано на чертеже, когда образуют множество кольцевидных областей 14, подавляющих горение, такие кольцевидные области 14 образуют независимо друг от друга в продольном направлении табачного стержня.

Между соседними кольцевидными областями 14, подавляющими горение, образуется область 15 обычной горючести, которая не покрывается подавляющим горение средством. Так как область 15 образована частью основной сигаретной бумаги 12, она может гореть при обычном состоянии курения подобно основной сигаретной бумаге 12 как таковой. Отсюда следует, что область 15 служит в качестве области обычной горючести. Например, на ней можно формировать от 1 до 3 кольцевидных областей 14, подавляющих горение. Кольцевидная область 14, подавляющая горение, может иметь ширину от 4 до 7 мм в продольном направлении и обычно имеет толщину от 0,1 до 5 мкм. Когда образуют множество областей 14, подавляющих горение, промежуток между соседними областями 14, подавляющими горение, предпочтительно составляет от 18 до 25 мм.

В сигарете, показанной на чертеже, на область 16, занимающую промежуток d от конца, подавляющее горение средство не наносится. Такая часть на концевом участке, на которую не наносится подавляющее горение средство, также представляет собой область обычной горючести и может соответствовать области, которая разгорается в обычной сигарете от одной затяжки или двух затяжек. В частности, когда образуют множество областей 14, подавляющих горение, область 16 обычной горючести можно не формировать (d=0). Однако когда образуют одну область 14, подавляющую горение, промежуток d на конце 11a табачного стержня может составлять от 10 до 25 мм. В частности, нет необходимости формировать область 14, подавляющую горение, на внутренней поверхности сигаретной бумаги, соответствующей тому участку сигаретной бумаги 12, который покрыт тонкой бумажной полоской 17.

Когда сигарету 10 зажигают на конце 11a и затягиваются, подвергая ее горению, сигарета может гореть в области 15 обычной горючести подобно традиционной сигарете и дает возможность наслаждаться ее ароматом и вкусом. Если сигарета 10 в зажженном состоянии брошена на горючий материал, такой как ковер, циновка из соломы, деревянное изделие, одежда или обивка, область 14, подавляющая горение и тянущаяся в направлении горения, поглощение тепла горючим материалом и вспученная табачная мешка сообща способствуют тушению сигареты 10 и предохраняют горючий материал от воспламенения. Также сигарета, обернутая сигаретной бумагой по изобретению, имеет низкое отношение C/T в дыме, который вдыхает курильщик.

Ниже настоящее изобретение будет описано с помощью примеров. Однако настоящее изобретение не ограничивается приведенными примерами.

Примеры 1-13 и примеры для сравнения 1-12

С помощью способа глубокой печати на основную бумагу (шириной 27 мм; длиной 1,500 м) с техническими характеристиками, приведенными в таблице 1, в форме полосок наносили (печатали) водный раствор альгината натрия различных концентраций (от 0,5 до 20% по массе) при постоянной ширине 7 мм в продольном направлении и с постоянным промежутком 20 мм, формируя, в целом, 56 областей, покрытых средством, подавляющим горение. Для полученной таким образом сигаретной бумаги измеряли общее нанесенное количество альгината натрия согласно описанным ниже методикам. Результаты также приведены в таблице 1. Как видно из таблицы 1, в бумагах по примерам 1-13 общее количество подавляющего горение средства, нанесенное на м² области, покрытой подавляющим горение средством (альгинатом натрия), составляло от 0,2 до 1,8 г. С помощью умножения на 7/27 полученное нанесенное количество подавляющего горение средства можно преобразовать в количество подавляющего горение средства на единицу площади сигаретной бумаги, получая при этом значение от 0,05 до 0,47 г/м². В частности, альгинат натрия, используемый в каждом из примеров 5, 8 и 11, представлял собой I-S, производимый компанией KIMIKA (зарегистрированная торговая марка) (степень полимеризации: от 650 до 670; вязкость его 3%-ного по массе водного раствора при 25°C: 29976,9 сП); а альгинат натрия, используемый в каждом из других примеров, представлял собой IL-2, производимый компанией KIMIKA (зарегистрированная торговая марка) (степень полимеризации: от 30 до 180; вязкость его 3%-ного по массе водного раствора при 25°C: 907,2 сП).

Полученной выше сигаретной бумагой обертывали табачный стержень, состоящий из американской смеси табачной мешки (количество смолы без фильтра: от 19 до 20 мг), и нарезали так, что первая область с нанесенным покрытием была расположена на расстоянии 5 мм от поджигаемого конца сигареты. Каждая сигарета была длиной 59 мм и имела две области, покрытые средством, подавляющим горение.

Полученную таким образом сигарету подвергали испытанию на горение в соответствии с методикой ASTM E-2187-04 для того, чтобы измерить значение PFLB (процентное содержание наполнителя - длина горения). Также с помощью описанных ниже способов в образцах указанных сигарет измеряли количество CO в дыме, который вдыхает курильщик, число затяжек и количество смолы в каждом образце сигарет. Результаты приведены в таблице 2.

Измерение общего нанесенного количества альгината натрия

Измерение проводили следующим образом согласно методике "Quantitative Analytical Method of Sodium Alginate in Food" (Количественный аналитический метод определения альгината натрия в продуктах питания), описанной в журнале "Food Hygienics Magazine", т.5, стр.297-302 (1988), без проведения обезжиривания, обработки разбавленной серной кислотой и обработки с целью удаления белков.

Сигаретную бумагу с нанесенным подавляющим горение средством (1,5000 м; шириной 27 мм) (около 1,0 г) разрезали на куски, каждый размером 5 мм². Затем добавляли к ней 40 мл 1%-ного по массе водного раствора гидрокарбоната натрия и нагревали в течение 5 минут на теплой водяной бане при 60°C. Затем смесь в меру перемешивали, взбалтывали и подвергали центробежной сепарации (3500 оборотов, 10 минут; то же самое использовалось в дальнейшем), получая при этом надосадочную жидкость (жидкий экстракт). Остаток, полученный после экстракции, аналогичным образом снова подвергали экстракции, получая при этом надосадочную жидкость (жидкий экстракт). Кроме того, добавляли 20 мл 1%-ного по массе водного раствора гидрокарбоната натрия и в меру перемешивали с остатком, полученным после экстракции, получая при этом надосадочную жидкость (жидкий экстракт). Три полученных жидких экстракта объединяли, добавляли 1%-ный по массе водный раствор гидрокарбоната натрия до 100 мл и использовали в качестве испытуемого раствора.

К каждой пробе, состоящей из 1 мл упомянутого выше испытуемого раствора и 1 мл стандартного раствора альгината натрия (1%-ный по массе водный раствор гидрокарбоната натрия, содержащий альгинат натрия в концентрации от 0 до 0,2 мг/мл), добавляли 2 мл раствора медьсодержащей хлористоводородной кислоты (8,5 M хлористоводородной кислоты, содержащей 0,05% по массе сульфата меди) и 1 мл нафторезорцинового раствора (0,4%-ный по массе водный раствор 1,3-дигидроксинафталина). Затем каждую смесь нагревали в течение 65 минут на кипящей водяной бане и затем охлаждали в ледяной воде, в которую добавляли 4 мл бутилацетата. Смесь взбалтывали и подвергали центробежной сепарации.

Из надосадочной жидкости после центробежной сепарации брали 1 мл, разбавляли, добавляя 3 мл бутилацетата, подвергали колориметрическому анализу при 566 нм и рассчитывали общее нанесенное количество.

Измерение количества CO и числа затяжек

Для измерения количества CO собирали табачный дым, используя 8-канальную линейную курительную машину (SM 342) производства компании FILTRONA Inc. Для горения сигареты осуществляли подсос 35 мл/2 секунды с интервалом 60 секунд согласно стандартам ISO и собирали в газовый мешок дым, проходящий через фильтр из стекловолокна. Подсос образца сигареты прекращали, когда образец достигал стандартной длины горения (51 мм от поджигаемого конца сигареты (на расстоянии 8 мм со стороны другого конца, если измерять от границы между сигаретной бумагой и тонкой бумажной полоской)). На данной стадии подсчитывали и регистрировали число затяжек. После горения удаляли сгоревший участок и затем трижды проводили холостое продувание для того, чтобы собрать оставшийся в сигарете газ. Газ из образца сигареты собирали в газовый мешок, а все аэрозольные частицы (TPM) собирали на фильтре из стекловолокна указанным способом.

Количество CO, приходящееся на образец сигареты, измеряли с помощью аппарата для измерения CO производства компании FILTRONA Inc., используя собранный в газовом мешке газ.

Измерение количества смолы

Взвешивали количество сырой смолы из аэрозольных компонентов, собранных при измерении количества CO на фильтре из стекловолокна, и затем фильтр вставляли в сывороточную бутылку и энергично встряхивали вместе с 10 мл 2-пропанола (степень чистоты GC, производства компании Wako Junyaku K.K.). Жидкий экстракт фильтровали и наливали в пробирку. Затем жидкий экстракт исследовали в хроматографе для того, чтобы измерить количество воды и количество никотина. Количественное определение выполняли с помощью метода внутреннего стандарта и получали количество смолы вычитанием количества воды и количества никотина из количества сырой смолы.

Таблица 1 Технические характеристики сигаретной бумаги Пример Основная сигаретная бумага Общее количество нанесенного подавляющего горение средства Наполнитель (г/м²) Плотность бумаги (г/м²) Средство для регулирования горения (% по массе)^y Воздухопроницаемость (CORESTA) Пример для сравнения 1 7,7 25 0,3 35 0 Пример для сравнения 2 5,2 21 0,3 45 0 Пример для сравнения 3 4,1 21 0,3 35 0 Пример для сравнения 4 2,5 20 0,3 37 0 Пример для сравнения 5 2,1 19 0,3 31 0 Пример для сравнения 6 7,7 26 0,3 35 1,8 Пример для сравнения 7 7,7 26 1,0 35 1,8 Пример для сравнения 8 7,7 26 0,3 35 2,2 Пример для сравнения 9 7,7 26 1,0 35 2,2 Пример для сравнения 10 2,1 19 0,3 31 2,3 Пример для сравнения 11 2,1 26 0,3 32 0,5 Пример для сравнения 12 5,2 21 0,3 45 2,0 Пример l 5,2 21 0,3 45 0,3 Пример 2 5,2 21 0,3 45 1,2 Пример 3 5,2 21 0,3 45 1,6 Пример 4 5,2 21 0,3 45 1,8 Пример 5 4,1 21 0,3 35 0,3 Пример 6 4,1 21 0,3 35 1,0 Пример 7 4,1 21 0,3 35 1,8 Пример 8 2,5 21 0,3 37 0,2 Пример 9 2,5 20 0,3 37 0,7 Пример 10 2,5 20 0,3 37 1,8 Пример 11 2,1 19 0,3 31 0,2 Пример 12 2,1 19 0,3 31 0,6 Пример 13 2,1 19 0,3 31 1,0

Таблица 2 Результаты испытаний Пример PELB (%) количество смолы на сигарету (мг) количество СО на сигарету (мг) отношение С/Т число затяжек примечания Пример для сравнения 1 100 19,6 16,0 0,82 7,4   Пример для сравнения 2 81-95 21,0 15,2 0,72 7,6   Пример для сравнения 3 87-99 21,8 16,0 0,73 7,8   Пример для сравнения 4 81-95 23,2 16,2 0,70 8,1   Пример для сравнения 5 20-40 23,7 16,8 0,71 8,2   Пример для сравнения 6 20-40 21,1 18,4 0,87 8,2   Пример для сравнения 7 20-40 21,2 19,3 0,91 8,4   Пример для сравнения 8 0-5 21,6 19,0 0,88 8,4   Пример для сравнения 9 0-5 21,1 19,2 0,91 8,2   Пример для сравнения 10 0-5 - - - - невозможно измерить; сигарета гасла Пример для сравнения 11 0-5 22,9 20,6 0,90 8,5   Пример для сравнения 12 0-5 - - - - невозможно измерить; сигарета гасла Пример 1 0-5 21,4 15,6 0,73 7,8   Пример 2 0-5 22,3 16,5 0,74 8,2   Пример 3 0-5 22,8 17,0 0,75 8,4   Пример 4 0-5 23,0 17,2 0,75 8,5   Пример 5 0-5 22,0 16,3 0,74 7,9   Пример 6 0-5 23,0 17,4 0,76 8,4   Пример 7 0-5 23,5 17,9 0,76 8,6   Пример 8 0-5 23,4 16,4 0,70 8,2   Пример 9 0-5 23,8 16,8 0,71 8,4   Пример 10 0-5 25,1 18,1 0,72 9,0   Пример 11 0-5 25,0 17,8 0,71 8,7   Пример 12 0-5 25,3 18,2 0,72 8,9   Пример 13 0-5 25,9 18,8 0,73 9,1  

Из приведенных в таблице 2 результатов можно видеть, что сигаретные бумаги (примеры 1-13), в которых подавляющее горение средство с некоторыми промежутками друг от друга наносится на основную сигаретную бумагу, содержащую наполнитель в количестве от 2 до 6 г/м² и имеющую плотность бумаги от 16 до 22 г/м^2, так чтобы общее покрывающее количество составляло от 0,2 до 1,8 г/м², обладают свойством низкого распространения пламени и низким отношением C/T.

Как описано выше, в настоящем изобретении предлагается сигаретная бумага, которая обладает свойством низкого распространения пламени и обеспечивает низкое отношение C/T.

Сигаретная бумага предназначена для производства самозатухающих сигарет. Сигаретная бумага содержит наполнитель в количестве от 2 до 6 г/м² и имеет плотность от 16 до 22 г/м². При этом на одной поверхности сигаретной бумаги разнесены друг от друга области, подавляющие горение. Данные области покрыты подавляющим горение средством, которое составляет от 0,2 до 1,8 г/м² покрываемого участка. В качестве подавляющего горения средства используют альгинат натрия. Альгиновая кислота в альгинате натрия может иметь степень полимеризации от около 500 до около 900. Техническим результатом является получение сигаретной бумаги с низким распространением пламени за счет снижения отношения монооксида углерода к смоле (С/Т) в сигарете. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 1ил.

1. Сигаретная бумага со свойством низкого распространения пламени, содержащая на одной поверхности основной сигаретной бумаги, содержащей наполнитель в количестве от 2 до 6 г/м² и имеющей плотность от 16 до 22 г/м², разнесенные друг от друга области, подавляющие горение, покрытые подавляющим горение средством, причем общее покрывающее количество подавляющего горение средства составляет от 0,2 до 1,8 г/м² покрываемого участка.

2. Сигаретная бумага по п.1, в которой области, подавляющие горение, находятся в форме множества полосок так, что когда табачный стержень обернут сигаретной бумагой, они продолжаются в продольном направлении табачного стержня и разнесены друг от друга в направлении вокруг табачного стержня.

3. Сигаретная бумага по п.1, в которой области, подавляющие горение, находятся в форме множества колец определенной ширины так, что когда табачный стержень обернут сигаретной бумагой, они продолжаются в направлении вокруг табачного стержня и разнесены друг от друга в продольном направлении табачного стержня.

4. Сигаретная бумага по п.1, в которой подавляющее горение средство представляет собой альгинат натрия.

5. Сигаретная бумага по п.4, в которой альгиновая кислота имеет степень полимеризации от около 500 до около 900.