СИГАРЕТНАЯ БУМАГА С НИЗКОЙ ВОЗГОРАЕМОСТЬЮ
LOW-FLAMMABILITY CIGARETTE PAPER

Настоящее изобретение относится к сигаретной бумаге с низкой возгораемостью.
Была предложена сигаретная бумага с пониженным уровнем воздухопроницаемости основы сигаретной бумаги, достигнутым посредством нанесения соли альгиновой кислоты, по меньшей мере, на часть основы сигаретной бумаги, чтобы горящий окурок сигареты, упавший, например, на пол, не вызывал возгорания пола, если он упал, например, из-за невнимательности курильщика (см. опубликованную заявку Японии № 7-300795).
В опубликованной заявке Японии № 7-300795 указано, что определяли воздухопроницаемость сигаретной бумаги, покрытой солью альгиновой кислоты. Однако не определяли действительную способность сигаретной бумаги к возгоранию.
Авторы настоящего изобретения исследовали влияние альгината натрия (одной из солей альгиновой кислоты) на действительную способность к возгоранию сигаретной бумаги и, в результате, установили, что покрытие, необходимое для обеспечения определенной способности к возгоранию, зависит от степени полимеризации или от вязкости альгината натрия.
Конкретно, задачей настоящего изобретения является создание сигаретной бумаги, имеющей значительно сниженную возгораемость, при использовании относительно небольшого количества покрывающего вещества.
2
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается сигаретная бумага с низкой возгораемостью, содержащая основу с поверхностной плотностью выше 22 г/м, и множество областей, ограничивающих горение, разнесенных на одной поверхности основы сигаретной бумаги, причем области, ограничивающие горение, образованы посредством нанесения альгината натрия, имеющего степень полимеризации от около 500 до около 900.
2
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается сигаретная бумага с низкой возгораемостью, содержащая основу с поверхностной плотностью выше 22 г/м, и множество областей, ограничивающих горение, разнесенных на одной поверхности основы, причем каждая из областей, ограничивающих горение, образована посредством нанесения альгината натрия, 3 вес.% водный раствор которого имеет вязкость 19000 сП или более при температуре 25°C.
2
2
2
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается сигаретная бумага с низкой возгораемостью, содержащая основу с наполнителем в количестве 2 г/мили более, с поверхностной плотностью выше 22 г/м, и воздухопроницаемостью от 30 до 60 единиц CORESTA, и множество областей, ограничивающих горение, разнесенных на одной поверхности основы сигаретной бумаги, причем области, ограничивающие горение, каждая, образована посредством нанесения альгината натрия в количестве менее 3 г/м; и причем эта сигаретная бумага обеспечивает сигарету, в которой процентная доля длины полного сгорания (ПДПС) составляет от 0% до 10% при измерении по ASTM E-2187-04 (ASTM - Американское общество по испытанию материалов).
На чертеже схематично представлен вид в перспективе с частичным вырезом примерной сигареты, обернутой в сигаретную бумагу согласно варианту выполнения изобретения.
Настоящее изобретение ниже поясняется более подробно.
Сигаретная бумага по изобретению представляет собой бумагу, в которой образовано множество отдаленных друг от друга областей, ограничивающих горение, в которых на основу сигаретной бумаги нанесен агент, ограничивающий горение, состоящий из альгината натрия.
2
2
2
2
2
2
2
Основой сигаретной бумаги является обычная бумага, пригодная для сигарет, для производства которой используют обычную бумажную массу, например, льняную бумажную массу. Такая бумажная основа может содержать обычно используемый наполнитель, включающий карбонат, например карбонат кальция или карбонат калия, и гидроксид, например гидроксид кальция или гидроксид магния, в количестве 2 г/мили более. Наполнитель в основе сигаретной бумаге может содержаться в количестве от 2 г/мдо 8 г/м. Основа сигаретной бумаги обычно обладает поверхностной плотностью выше 22 г/м. Поверхностная плотность обычно составляет 80 г/мили менее, а предпочтительно - более 20 г/м, до 28 г/м или менее. Воздухопроницаемость основы сигаретной бумаги обычно составляет от 30 до 60 единиц CORESTA.
В основу сигаретной бумаги может быть добавлен агент, регулирующий горение, например, лимонная кислота или ее соль (натриевая соль, калийная соль). Обычно агент, регулирующий горение, если его добавляют, в основе бумаги составляет 2 вес.% или менее.
Множество областей, ограничивающих горение, которые образуют соответствующим образом посредством нанесения агента (альгината натрия), ограничивающего горение, располагают на расстоянии друг от друга на одной поверхности основы сигаретной бумаги. Когда табачный стержень обернут сигаретной бумагой, области, ограничивающие горение, продолжаются в продольном направлении табачного стержня таким образом, что они расположены в виде множества полосок, разнесенных друг от друга по окружности табачного стержня. В альтернативном варианте исполнения эти горящие области могут проходить по окружности табачного стержня таким образом, чтобы они были расположены в виде множества круглых поясков, разнесенных друг от друга вдоль табачного стержня.
Согласно изобретению в качестве агента, ограничивающего горение, используют альгинат натрия. Альгиновая кислота является полиуроновой кислотой, состоящей из двух типов мономеров, β-D-маннуроновой кислоты и α-L-гулуроновой кислоты. В варианте исполнения изобретения используют натриевую соль альгиновой кислоты, имеющую степенью полимеризации от 500 до 900. В другом варианте исполнения изобретения используют 3 вес.% альгинат натрия в водном растворе, имеющий вязкость 19000 сП или более при температуре 25°C. Степень полимеризации и вязкость альгиновой кислоты в некоторой степени коррелируют друг с другом. При использовании альгината натрия, имеющего такую высокую степень полимеризации или вязкости, может быть достигнут такой же уровень снижения способности к возгоранию даже при меньших количествах вещества покрытия, чем в случае использования другого альгината натрия. Упомянутая выше вязкость обычно составляет 40000 сП или менее.
2
2
2
Обычно общее количество вещества (сухой массы) покрытия - агента, ограничивающего горение, - альгината натрия составляет менее 3 г/мв области нанесения покрытия. Даже при очень малом количестве вещества покрытия, составляющем от 0,2 г/м до 2 г/м, может быть достигнуто значительное снижение способности к возгоранию. При использовании сигаретной бумаги по изобретению можно получить сигарету (сигарету, в которой табачный стержень обернут сигаретной бумагой), в которой процентная доля длины полного сгорания (ПДПС) составляет от 0% до 10% при измерении по ASTM E-2187-04.
2
2
2
Сигаретная бумага согласно одному варианту исполнения изобретения включает основу, содержащую наполнитель в количестве 2 г/м или более, имеющую поверхностную плотность выше 22 г/м, и воздухопроницаемость, составляющей от 30 до 60 единиц CORESTA, и содержащую множество областей, ограничивающих горение, разнесенных на одной поверхности основы сигаретной бумаги. Область, ограничивающую горение, образуют посредством нанесения альгината натрия в количестве менее 3 г/м. Сигарета, изготовленная путем обертывания табачного стержня данной сигаретной бумагой, проявляет процент длины полного сгорания (ПДПС), составляющий от 0% до 10%, при измерении по ASTM E-2187-04.
Сигаретную бумагу с низкой возгораемостью по изобретению можно использовать для заворачивания в нее табачного стержня, состоящего из табачной начинки, например из резаного табака, и обычно, поверхность, на которую нанесен агент, ограничивающий горение, вводят в контакт с табачным стержнем.
На чертеже показана сигарета, обернутая сигаретной бумагой, на которую нанесен агент, ограничивающий горение, в виде круглых поясков.
Сигарета 10 в форме столбика содержит табачный стержень 11, состоящий из табачной начинки 13, обернутый сигаретной бумагой 12. Табачный стержень 11 обычно имеет длину по окружности от 17 мм до 26 мм и длину от 49 мм до 90 мм. В соответствии с обычным способом изготовления сигарет к ближнему концу 11b табачного стержня 11 (т.е. к концу, расположенному ниже по потоку в направлении ее выкуривания) может быть прикреплен обычный фильтр 18 с помощью мундштучной бумаги 17.
На сигаретной бумаге 12 образовано множество областей 14 в виде круглых поясков, на которые нанесен агент (альгинат натрия), ограничивающий горение, и эти области, соответственно, представляют собой области, ограничивающие горение. Эти области 14 в виде круглых поясков, ограничивающие горение, образованы на расстоянии друг от друга в продольном направлении табачного стержня.
Обычная горящая область 15, на которую не был нанесен агент, регулирующий горение, расположена между соседними областями 14 в виде круглых поясков, ограничивающие горение. Так как эта область 15 состоит из части сигаретной бумаги 12, то она может гореть при обычных условиях курения, как сама сигаретная бумага 12. Таким образом, область 15 действует как обычная горящая область. Сигаретная бумага 12 может быть снабжена, например, двумя или тремя областями 14 в виде круглых поясков, ограничивающими горение. Область 14 в виде круглого пояска, ограничивающая горение, может иметь ширину от 4 мм до 7 мм в продольном направлении, а ее толщина может обычно составлять от 0,1 мкм до 5 мкм. Расстояние между соседними областями 14, ограничивающими горение, предпочтительно составляет от 18 мм до 25 мм.
В сигарете, показанной на чертеже, агент, ограничивающий горение, не нанесен в области 16 на расстоянии d от отдаленного конца сигареты. Концевая часть, на которую не нанесен агент, ограничивающий горение, представляет собой обычную горючую область 16, и она может соответствовать области, которая сгорает за одну или две затяжки при курении обычной сигареты. Расстояние d может составлять от 10 мм до 25 мм от отдаленного конца 11a табачного стержня. Нет особой необходимости в образовании области 14, ограничивающей горение, на внутренней поверхности сигаретной бумаги, соответствующей части сигаретной бумаги 12, покрываемой мундштучной бумагой 17.
Теперь, после зажигания отдаленного конца 11a сигаретого стержня 11 сигареты 10 и во время курения ее, при котором происходит сгорание сигареты, сигару можно сжигать как обычную сигарету в обычных горящих областях 15, вкушая удовольствие от курения. Однако в случае попадания сигареты 10 в горящем состоянии на легковоспламеняющиеся объекты, например ковер, татами, деревянные покрытия, ткани и одежду, огонь гасится благодаря поглощению тепла областью 14, ограничивающей горение, в направлении горения и легковоспламеняющимися объектами в комбинации с частицами табака, содержащимися в табачном стержне, что препятствует возгоранию легковоспламеняющихся объектов от непогашенного окурка.
Настоящее изобретение ниже поясняется примерами, которые, однако, не предназначены для ограничения объема изобретения.
Примеры 1-6 и сравнительные примеры 1-9.
Во-первых, степень полимеризации и вязкость альгината натрия, который использовали в примерах и сравнительных примерах, представлены в Таблице 1. Все использованные альгинаты натрия произведены фирмой KIMIKA, а альгинаты натрия, обозначенные как ALG-1, ALG-2, ALG-3, ALG-4 и ALG-5, доступны под названиями ULV, IL-2, I-1, I-5 и I-S, соответственно.
Значения вязкости, представленные в Таблице 1, были получены в результате введения 200 г 3 вес.% водного раствора альгината натрия в химический стакан емкостью 200 мл или 300 мл, который затем был помещен в водяную баню с постоянной температурой, где водный раствор выдерживали при 25°C±0,5°C; раствор медленно перемешивали стеклянным стержнем в течение приблизительно одной минуты таким образом, чтобы в нем не образовывались воздушные пузырьки, а затем давали отстояться в течение 10 минут, после чего определяли вязкость раствора вискозиметром B-типа.
2
2
2
3 вес.% водный раствор альгината натрия наносили (методом печати) на основу сигаретной бумаги (ширина - 27 мм, длина - 1500 мм) с характеристиками, представленными в Таблице 2, таким образом, чтобы получать фиксированную ширину 7 мм в продольном направлении в виде полоски с фиксированными интервалами в 20 мм путем использования системы прямой глубокой печати, таким образом образуя в общем 56 областей, покрытых агентом, ограничивающим горение. Что касается полученной сигаретной бумаги, то общее количество вещества покрытия - альгината натрия - определяли, используя следующий способ. Результаты также представлены в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, виды сигаретной бумаги, полученные в Примерах 1-6, содержали вещество покрытия - агент, ограничивающий горение, - в количестве на м области, на которую наносили агент, ограничивающий горение (альгинат натрия), составлявшем 1,5-2,0 г. При пересчете количества вещества покрытия - агента, ограничивающего горение, приходящегося на одну область сигаретной бумаги, получали значения от 0,39 г/м до 0,52 г/м, так как количество вещества покрытия следовало умножить на 7/27.
Полученную сигаретную бумагу использовали для обертывания табачного стержня, изготовленного из Американской смеси резаного табака (количество смолы в случае отсутствия фильтра составляло 19-20 мг), и полученный табачный стержень разрезали таким образом, чтобы первая область с покрытием была расположена на расстоянии 5 мм (в виде пояска по окружности) от поджигаемого конца сигареты. Длина одной сигареты составляла 59 мм, и сигарета содержала две области с нанесенным покрытием - агентом, ограничивающим горение.
Полученные сигареты подвергали испытаниям на возгорание согласно стандарту ASTM E-2187-04 для определения значения ПДПС. Результаты представлены в Таблице 2.
Определение общего количества вещества покрытия - альгината натрия
Количество вещества покрытия - альгината натрия - определяли следующим образом согласно методике «Способ определения количественного содержания альгината натрия в пищевых продуктах», описанной в «Журнале по гигиене пищевых продуктов», том. 5, стр. 297-302 (1988), без выполнения обезжиривания, разбавления серной кислоты и депротеинизации.
Сигаретную бумагу (длина - 1500 мм, ширина - 27 мм, масса - около l,0 г), покрытую упомянутым выше агентом, ограничивающим горение, разрезали на квадратики со стороной 5 мм, добавляли 40 мл 1 вес.% водного раствора бикарбоната натрия, нагревали при температуре 60°C в горячей ванне в течение 5 минут и затем интенсивно перемешивали, после чего обрабатывали в центрифуге (3500 об/мин, 10 минут; так же, как и в последующих испытаниях) для получения надосадочной жидкости (экстракта). Осадок после экстракции снова экстрагировали при тех же условиях, которые были упомянуты выше, для получения надосадочной жидкости (экстракта) и также добавляли 20 мл 1 вес.% водного раствора бикарбоната натрия в осадок после экстракции, который затем интенсивно перемешивали для получения надосадочной жидкости (экстракта). Три полученных экстракта объединяли вместе и добавляли 1 вес.% водный раствор бикарбоната натрия в смешанный экстракт до получения 100 мл, которые использовали в качестве испытательного раствора.
2 мл раствора меднохлористоводородной кислоты (8,5 моля хлористоводородной кислоты, содержавшей 0,05 вес.% пентагидрата сульфата меди) и 1 мл раствора нафторизорцина (0,4 вес.% водного раствора 1,3-дигидроксинафтлина) добавляли в каждый 1 мл стандартого раствора альгината натрия (1 вес.% водного раствора бикарбоната натрия, содержавшего альгинат натрия с концентрацией 0,0-0,2 мг/мл) и 1 мл упомянутого выше испытательного раствора. Каждый раствор нагревали в бане с кипящей водой в течение 65 минут, а затем охлаждали в талой воде. 4 мл бутилацетата добавляли в раствор, который затем взбалтывали и обрабатывали в центрифуге.
1 мл верхнего слоя раствора после обработки в центрифуге собирали и разбавляли 3 мл бутилацетата, и проводили колориметрическое количественное определение при длине волны 566 нм, таким образом вычисляя общее количество вещества покрытия [см. Табл. 1].
Таблица 1
Идентификационное обозначение альгината натрия
Степень полимеризации альгиновой кислоты (количество мономеров)
Вязкость, сП
ALG-1
30-180
900
ALG-2
250-400
4700
ALG-3
550-580
19800
ALG-4
650-670
30000
2
При сравнении Сравнительных примеров 2 и 3 с Примерами 1 и 2 видно, что количество агента, ограничивающего горение (альгината натрия), требующегося для достижения такой же величины ПДПС (от 0 до 5), существенно меньше в случае Примеров 1 и 2. К тому же при сравнении Сравнительных примеров 6 и 7 с Примерами 5 и 6 видно, что в Примерах 5 и 6 величина ПДПС существенно ниже при использовании того же количества вещества покрытия (1,5 г/м).
Как описано выше, настоящим изобретением создана сигаретная бумага, обладающая существенно сниженной возгораемостью.