Результат интеллектуальной деятельности: УСИЛЕННОЕ ПОЛОТНО ВОССТАНОВЛЕННОГО ТАБАКА

Настоящее описание относится к полотну восстановленного табака, содержащего средство усиления, и способу получения такого полотна восстановленного табака. Описание, в частности, относится к непрерывному полотну восстановленного табака, имеющего композицию, подходящую для применения в качестве субстрата, образующего аэрозоль, нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль.

Хорошо известны способы получения полотен и листов восстановленного табачного материала. В одном способе частицы табака, такие как мелкие частицы табака, пыль и части стеблей и средних жилок измельчают и объединяют со связующим перед формованием в непрерывное полотно. Непрерывное полотно сушат для образования полотна из восстановленного табака, которое можно скрутить в бобину или порезать на листы или измельчить для применения в качестве наполнителя в традиционных сигаретах.

При обращении с полотном восстановленного табака следует проявить осторожность во избежание прикладывания излишней нагрузки во время перемещения, натягивания, скручивания и раскручивания полотна. С целью улучшения достаточной прочности волокна для обращения с полотном при приемлемых скоростях обработки принятым является включение связующих и волокон для повышения прочности полотна восстановленного табака. Даже при этом скорость, при которой полотно можно подавать через устройство для обработки без риска разрыва полотна, является относительно низкой. Было бы желательно иметь возможность повысить скорость, при которой можно обрабатывать полотна восстановленного табака, и снизить риск возникновения разрыва таких полотен во время обработки.

Восстановленный табачный материал, который предназначен для применения в качестве субстрата, образующего аэрозоль, нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, обычно имеет различную композицию для восстановленного табака, предназначенного для применения в качестве наполнителя в традиционных сигаретах. В нагреваемом изделии, генерирующем аэрозоль, субстрат, образующий аэрозоль, нагревают до относительно низкой температуры, например, приблизительно 350° Цельсия с целью образования вдыхаемого аэрозоля. С целью возможности образования аэрозоля восстановленный табачный материал предпочтительно содержит высокие доли веществ для образования аэрозоля и увлажнителей, таких как глицерин или пропиленгликоль. Необходимость высоких долей веществ для образования аэрозоля и увлажнителей приводит в результате к значительной потере механической прочности в гомогенизированном табаке. Таким образом, листы или полотна гомогенизированного табака, предназначенного для применения в качестве субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, имеют намного большую склонность к разрыву или надрыву при воздействии тяговых сил, например, испытываемых во время наматывания и разматывания катушек табачного материала. Таким образом, скорости производственной линии таких материалов являются значительно низкими, и во время производства происходят постоянные остановки вследствие разрывов. Это негативно влияет на получение продукта и увеличивает процент брака. Таким образом, особенно предпочтительным может быть увеличение прочности при натягивании полотна из восстановленного табака, предназначенного для применения в качестве субстрата, образующего аэрозоль изделия, генерирующего аэрозоль.

Может быть предусмотрено усиленное табачное полотно, причем полотно содержит непрерывное полотно восстановленного табака, имеющее ширину, определенную расстоянием между первой и второй по существу параллельными кромками. Первое непрерывное средство усиления включено в непрерывное полотно восстановленного табака на первой кромке и второе непрерывное средство усиления включено в непрерывное полотно восстановленного табака на второй кромке, в результате чего образуется усиленное табачное полотно. Как первое непрерывное средство усиления, так и второе непрерывное средство усиления не имеют ширину более 15% ширины непрерывного полотна восстановленного табака. Присутствие средства усиления на каждой боковой кромке волокна восстановленного табака обеспечивает увеличение прочности при натягивании полотна. Таким образом, к полотну можно прикладывать большую силу путем натяжки на кромках полотна, которое содержит средства усиления, и можно значительно повысить скорость, при которой полотно можно перемещать, натягивать, наматывать и разматывать. Непрерывное полотно из материала, такого как усиленный табак или восстановленный табак, имеет измеряемые ширину и толщину, но не имеет определенную длину. Непрерывное полотно усиленного табачного материала может быть скручено в рулон или намотано на бобину, а затем разрезано для транспортировки в виде рулона или бобины. Полотно усиленного табака можно разрезать на отрезки. Непрерывное полотно усиленного табака можно также описать как непрерывный лист усиленного табака.

Термин «восстановленный табак» охватывает любой табачный материал, образованный путем агломерации частиц табачного материала. Восстановленный табак можно описать как гомогенизированный табак. Листы или полотна восстановленного табака можно образовать путем агломерации табака в форме частиц, полученного путем размалывания или иного измельчения либо листовой пластины табака или черешков табачного листа, либо того и другого. В качестве альтернативы или дополнения, листы восстановленного табака могут содержать одно или несколько из табачной пыли, мелких частиц табака и других побочных продуктов в форме частиц табака, образующихся во время обработки, обращения и отгрузки табака.

Восстановленный табачный материал может содержать одно или несколько внутренних связующих, одно или несколько внешних связующих или их комбинацию для поддержки агломерации частиц табака. Восстановленный табак может содержать другие добавки, включая, помимо прочего, табачные и нетабачные волокна, вещества для образования аэрозоля, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их комбинации.

Если он предназначен для применения в качестве субстрата, образующего аэрозоль, нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, предпочтительным может быть то, что восстановленный табак характеризуется содержанием вещества для образования аэрозоля более 5% по сухому весу. Предпочтительно восстановленный табак для применения в нагреваемых изделиях, генерирующих аэрозоль, может характеризоваться содержанием вещества для образования аэрозоля в диапазоне от 5% до 30% по весу, причем в пересчете на сухой вес.

Восстановленный табак может представлять собой формованный листовой табак. Термин «формованный листовой табак» применяют для формы восстановленного табака, который образован из суспензии, включающей частицы табака, частицы волокон, вещества для образования аэрозоля, ароматизаторы и связующие. Частицы табака могут иметь форму табачной пыли, имеющей частицы с размером порядка 30-80 микрон или 100-250 микрон, в зависимости от желаемой толщины листа и промежутка формования. Частицы волокна могут включать материалы черешков табака, стебли или другой табачный растительный материал и другие волокна на основе целлюлозы, такие как древесные волокна, характеризующиеся низким содержанием лигнина. Частицы волокна могут быть выбраны на основании необходимости в создании достаточной прочности на разрыв для формованного листа по отношению к низкой доле включения, например, доле, составляющей приблизительно 2-15%. Альтернативно, волокна, такие как растительные волокна, могут быть использованы либо с вышеуказанными волокнами, либо, в качестве альтернативы, включая пеньку и бамбук.

Вещества для образования аэрозоля, включаемые в суспензию, которая образует формованный лист, могут быть выбраны на основании одного или нескольких признаков. Функционально вещество для образования аэрозоля предусматривает механизм, которой позволяет ему испаряться и доставлять никотин и/или ароматизатор в аэрозоль при нагревании выше конкретной температуры испарения вещества для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее соединение или смесь соединений, которые при применении способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и при рабочей температуре нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, по существу обладают стойкостью к термической деградации. Различные вещества для образования аэрозоля испаряются при различных температурах, так что вещество для образования аэрозоля может быть выбрано на основании его способности, например, оставаться устойчивым при комнатной температуре или около того, но быть способным испаряться при более высокой температуре, например, 40-450^oC.

Вещество для образования аэрозоля также может иметь свойства типа увлажнителя, которые помогают поддерживать желаемый уровень влажности в субстрате, образующем аэрозоль, когда субстрат состоит из продукта на табачной основе, включающем частицы табака. В частности, некоторые вещества для образования аэрозоля представляют собой гигроскопический материал, который функционирует как увлажнитель, т. е. материал, который помогает поддерживать субстрат, содержащий увлажнитель, влажным.

Одно или несколько веществ для образования аэрозоля могут быть объединены, чтобы получать преимущество одного или нескольких свойств объединенных веществ для образования аэрозоля. Например, триацетин может быть объединен с глицерином и водой, чтобы получить преимущество способности триацетина передавать активные компоненты и увлажняющие свойства глицерина.

Вещества для образования аэрозоля могут быть выбраны из полиолов, гликолевых эфиров, сложного полиолового эфира, сложных эфиров и жирных кислот и могут включать одно или несколько из следующих соединений: глицерин, эритрит, 1,3-бутиленгликоль, тетраэтиленгликоль, триэтиленгликоль, триэтилцитрат, пропиленкарбонат, этиллаурат, триацетин, мезо-эритритол, смесь на основе диацетина, диэтилсуберат, триэтилцитрат, бензилбензоат, бензилфенилацетат, этилваниллат, трибутирин, лаурилацетат, лауриновая кислота, миристиновая кислота и пропиленгликоль.

Первое непрерывное средство усиления и второе непрерывное средство усиления могут представлять собой непрерывные элементы, выбранные из перечня, состоящего из полоски, нити, ленты, тесьмы, каната, кабеля и проволоки. Предпочтительно непрерывные средства усиления представляют собой тканевые тесьмы.

Предпочтительно как первое непрерывное средство усиления, так и второе непрерывное средство усиления не имеют ширину более 10% ширины непрерывного полотна восстановленного табака. Предпочтительно как первое непрерывное средство усиления, так и второе непрерывное средство усиления не имеют ширину более 5% ширины непрерывного полотна восстановленного табака. Может существовать необходимость в удалении первого и второго непрерывных средства усиления из восстановленного табачного материала перед обработкой восстановленного табачного материала в субстрат, образующий аэрозоль, или изделие, образующее аэрозоль. В таких случаях может быть удобным удаление первого и второго непрерывных средств усиления путем обрезки частей усиленного полотна, содержащего средства усиления. То есть может быть удобным удаление первого непрерывного средства усиления и второго непрерывного средства усиления из непрерывного полотна усиленного табака путем обрезки кромок непрерывного полотна. В таких случаях предпочтительным является то, что ширина непрерывных средств усиления составляет небольшую долю ширины усиленного табачного полотна во избежание брака восстановленного табачного материала.

Предпочтительно восстановленный табак представляет собой восстановленный табак для применения в образовании нагреваемого субстрата, образующего аэрозоль. Восстановленный табак предпочтительно характеризуется содержанием вещества для образования аэрозоля более 5% по сухому весу, предпочтительно более 10% или 15% по сухому весу. Содержание вещества для образования аэрозоля может включать одно или несколько веществ для образования аэрозоля, выбранных из перечня, состоящего из многоатомных спиртов, таких как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин, сложных эфиров многоатомных спиртов, таких как глицерол, моно-, ди- или триацетат; и алифатических сложных эфиров моно-, ди- или поликарбоновых кислот, таких как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат.

Предпочтительно усиленное табачное полотно характеризуется прочностью на разрыв, которая более чем на 50% больше, чем у неусиленного полотна восстановленного табака, имеющего ту же ширину и толщину. В частности, предпочтительно прочность на разрыв усиленного табачного полотна более чем на 100% больше или более чем на 200% больше, чем у неусиленного полотна восстановленного табачного материала, имеющего ту же ширину и толщину.

Может быть предусмотрен рулон усиленного табачного полотна, содержащий непрерывное полотно, как описано выше, намотанное на сердечник или скрученное в рулон. Например, рулон усиленного табачного полотна может содержать катушку или бобину восстановленного табака, имеющую первое непрерывное средство усиления, включенное в непрерывное полотно на первой кромке, и второе непрерывное средство усиления, включенное в непрерывное полотно на второй кромке.

Восстановленный табачный материал для применения в качестве субстрата, образующего аэрозоль, в нагреваемом изделии, генерирующем аэрозоль, может иметь клейкую или липкую поверхность вследствие высокой доли веществ для образования аэрозоля и увлажнителей в композиции восстановленного табака. Такая клейкость может затруднить образование рулонов материала для хранения или транспортировки, поскольку клейкость между последовательными слоями материала, намотанных на рулон, может означать то, что восстановленный табачный материал трудно раскрутить или размотать без разрыва материала. Путем включения первого непрерывного средства усиления и второго непрерывного средства усиления в непрерывное полотно восстановленного табака при наматывании полотна на катушку или бобину для хранения или транспортировки непрерывные средства усиления можно применять для повышения усилий, которые можно прикладывать для разматывания рулона табака для последующей обработки, например, обработки для образования субстрата, образующего аэрозоль. Как результат, может появиться возможность разматывания рулона усиленного табачного полотна при большей скорости без разрыва, тем самым избегая остановок во время производства, снижая процент брака и повышая скорости получения продукта.

Может быть предусмотрен способ образования усиленного табачного полотна, причем усиленное табачное полотно имеет ширину, определенную расстоянием между первой и второй по существу параллельными кромками. Способ включает этапы образования суспензии, содержащей частицы табака, связующее и вещество для образования аэрозоля, расположения первого непрерывного средства усиления и второго непрерывного средства усиления на поверхности непрерывной ленты, причем первое и второе непрерывные средства усиления являются по существу параллельными и пространственно разделенными, формования суспензии на непрерывной ленте и сушки суспензии для образования непрерывного полотна, первое и второе непрерывные средства усиления включены в усиленное табачное полотно на первой и второй по существу параллельных кромках. Усиленное табачное полотно может представлять собой полотно, описанное выше.

Первое непрерывное средство усиления и второе непрерывное средство усиления могут быть включены в усиленное табачное полотно на постоянной основе, так что они не могут быть удалены также без удаления части восстановленного табака на первой кромке и второй кромке полотна. Альтернативно, первое непрерывное средство усиления и второе непрерывное средство усиления могут быть включены в усиленное табачное полотно таким образом, что они могут быть сняты с восстановленного табака на последней стадии в обработке, оставляя полотно восстановленного табака.

Далее будут описаны конкретные варианты осуществления изобретения со ссылкой на фигуры, на которых:

на фиг. 1 проиллюстрирован вид в плане снизу секции усиленного табачного полотна, показывающий первое и второе непрерывные средства усиления;

на фиг. 2 представлен вид в плане сверху секции усиленного табачного полотна согласно фиг. 1;

на фиг. 3A и фиг. 3B представлены схематические иллюстрации, показывающие структуры тканевой тесьмы для применения в качестве непрерывных средств усиления в усиленном табачном полотне согласно фиг. 1;

на фиг. 4 представлена схематическая иллюстрация части устройства для образования усиленного табачного полотна, как проиллюстрировано на фиг. 1;

на фиг. 5 представлен схематический вид в плане части устройства для разрезания первого и второго средств усилений из усиленного табачного полотна, как проиллюстрировано на фиг. 1; и

на фиг. 6 проиллюстрирована часть устройства для отрывания первого и второго непрерывных средств усиления из усиленного табачного полотна, как проиллюстрировано на фиг. 1.

Как проиллюстрировано на фиг. 1 и 2, усиленное табачное полотно 10 содержит лист или полотно восстановленного табака 20, имеющее первую кромку 21 и вторую кромку 22. Первая кромка 21 и вторая кромка 22 являются по существу параллельными. Лист восстановленного табака представляет собой непрерывный лист восстановленного табака, который имеет ширину 300 мм и толщину 150 микрометров. Лист 20 является эффективно бесконечным в отношении размера его длины.

Лист восстановленного табака 20 имеет нижнюю поверхность 24 и верхнюю поверхность 25. Первое непрерывное средство 31 усиления и второе непрерывное средство 32 усиления включены в нижнюю поверхность 24 листа восстановленного табака 20, тем самым образуя часть усиленного табачного полотна 10. Первое непрерывное средство 31 усиления расположено на первой кромке листа восстановленного табака 20 и второе непрерывное средство 32 усиления расположено на второй кромке 22 листа восстановленного табака. Таким образом, усиленное табачное полотно содержит восстановленный табак 20, а также первое 31 и второе 32 непрерывные средства усиления.

В предпочтительном конкретном варианте осуществления усиленное табачное полотно содержит материал из формованного листового табака, подходящий для применения в качестве субстрата, образующего аэрозоль, в нагреваемом изделии, генерирующем аэрозоль. Таким образом, материал из формованного листового табака образован с низким содержанием волокон, высоким содержанием вещества для образования аэрозоля и относительно высоким содержанием влажности. Без средств усиления формованный листовой табак имеет низкую прочность при натягивании и с ним следует осторожно обращаться во избежание разрыва во время обработки. Включение первого и второго непрерывных средств усиления на боковые кромки материала из формованного листового табака обеспечивает натягивание, наматывание, разматывание и перемещение усиленного табачного полотна при более высоких скоростях без разрыва. Силы натягивания, наматывания и перемещения действуют на боковые кромки усиленного табачного полотна и передаются через первое и второе средства усиления. Данные первое и второе средства усиления эффективно поддерживают материал из формованного листового табака и предотвращают чрезмерные воздействия и деформации, возникающие на материале из формованного листового табака.

Первое и второе непрерывные средства усиления включают тканевую тесьму, имеющую ширину 10 мм. Волокна тесьмы входят в зацепление с материалом из формованного листового табака для обеспечения непосредственного контакта между материалом из формованного листового табака и тесьмой для усиления.

Материал для усиления может представлять собой непрерывный элемент, такой как полоска, нить, лента, канат, кабель или проволока. Предпочтительно непрерывное средство усиления представляет собой материал в виде тканевой тесьмы. Подходящая тканевая тесьма является легкодоступной и может иметь ряд различных ориентаций волокон. В предпочтительных вариантах осуществления использована тканевая тесьма, имеющая волокна, ориентированные главным образом в продольном направлении тесьмы. Такой рисунок тканевых волокон проиллюстрирован на фиг. 3A. По существу, продольное ориентирование волокон средств усиления предусматривает максимальную прочность тесьмы в продольном направлении. Тканевая тесьма может быть предусмотрена с другими конфигурациями волокон, например, как проиллюстрировано на фиг. 3B. На фиг. 3B показана тканевая тесьма, в которой преобладающее направление волокон средств усиления составляет 45 градусов к продольному направлению. Поскольку такие средства усиления могут быть преимущественными, такая конфигурация волокон тканевой тесьмы является менее предпочтительной, так как ткань может быть склонна к расширению в ее продольном направлении.

Из уровня техники известен ряд способов восстановления для получения листов восстановленных табачных материалов. Они включают, помимо прочего: способы изготовления бумаги, как описано, например, в US-A-3860012; способы литья или способы «литья листов», как описано, например, в US-A-5724998; способы восстановления тестообразной массы, как описано, например, в US-A-3894544; и способы экструзионного прессования, как описано, например, в GB-A-983928. Как правило, плотности листов гомогенизированного табачного материала, изготовленных с помощью способов экструзионного прессования и способов восстановления тестообразной массы, выше, чем плотности листов гомогенизированных табачных материалов, изготовленных с помощью способов литья.

Восстановленный табачный материал для применения в образовании усиленных табачных полотен предпочтительно формируют с помощью способа литья того типа, который, как правило, включает литье суспензии, содержащей табак в форме частиц и одно или несколько связующих, на конвейерной ленте или другой опорной поверхности, сушку отлитой суспензии для формирования листа гомогенизированного табачного материала и съем листа гомогенизированного табачного материала с опорной поверхности.

На фиг. 4 проиллюстрировано устройство для образования усиленного табачного полотна, как проиллюстрировано на фиг. 1. Устройство 400 согласно фиг. 4 содержит непрерывную ленту 410 из нержавеющей стали, управляемую валиками 412. Бункер 420, содержащий жидкую табачную суспензию, связан с линией 422 подачи и литником 424 для нанесения жидкой табачной суспензии на поверхность ленты 410 из нержавеющей стали. Лента 410 из нержавеющей стали перемещает литую суспензию на своей поверхности через сушильные нагреватели 430 для выведения воды из суспензии и образования затверделого литого листа. Данный способ и схожие варианты данного способа являются хорошо известными. С целью нанесения первого и второго непрерывных средств усиления первую бобину материала 440 для усиления и вторую бобину материала (не показано) для усиления размещают для расположения первого непрерывного средства 31 усиления и второго непрерывного средства (не показано на фиг. 4) усиления на беспрерывную ленту 410 из нержавеющей стали. Первое и второе средства усиления расположены на беспрерывной ленте 410 в пространственно разделенном порядке, выше по потоку от точки, при которой устройство 424 для подачи суспензии накладывает жидкую суспензию на ленту 410. Таким образом, когда жидкую суспензию накладывают на ленту 410, материалы для первого и второго непрерывных средств усиления уже расположены на ленте и включены в непрерывное полотно восстановленного табака, тем самым образуя усиленное табачное полотно. После прохождения через секцию сушки устройства непрерывное полотно 10 перемещают из ленты 410 из нержавеющей стали для прохождения последующей обработки, или для разделения на отрезки, или скручивания в рулоны для хранения или транспортировки.

Один способ обработки непрерывного полотна восстановленного табака для образования субстрата, образующего аэрозоль, для нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, заключается в сборе полотна вместе и оборачивают его оберткой с образованием стержня. Затем такой стержень можно разрезать на отрезки для образования отдельных штрангов субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительным является удаление материалов для первого и второго непрерывных средств усиления из усиленного табачного полотна перед сбором полотна для образования субстрата, образующего аэрозоль. Однако, с целью облегчения обращения предпочтительным является удаление материала для усиления непосредственно перед сбором полотна материала для образования стержня. Это обеспечивает возможность обращения с материалом, например, перемещения, наматывания и разматывания, при этом полностью применяя материал для усиления для сведения к минимуму разрывов волокна и доведения до максимума скорости обработки.

В одном способе удаления первого и второго непрерывных средств усиления кромки усиленного табачного полотна можно отрезать. Устройство для осуществления данного способа схематически проиллюстрировано на фиг. 5. На фиг. 5 показан вид в плане усиленного табачного полотна 10, имеющего первое непрерывное средство 31 усиления и второе средство 32 усиления, объединенные с непрерывным листом формованного листового табака 20. Непрерывное полотно подают по направлению к устройству 500 для разрезания. Устройство 500 для разрезания содержит первое колесо 510 для разрезания и второе колесо 520 для разрезания, расположенные для отрезания кромок от усиленного табачного полотна 10 при его прохождении через устройство 500 для разрезания. Кромки волокна, в том числе первое и второе средства усиления, удаляют, оставляя непрерывное полотно формованного листового табака 520, которое можно непосредственно обработать, например, путем сбора и формирования в стержень. Поскольку непрерывное полотно формованного листового табака 520 можно непосредственно обрабатывать после удаления элементов усиления, неусиленное полотно требует незначительного обращения, и шансы повреждения полотна значительно снижены по сравнению с ситуацией, в которой полотно никогда не усиливали.

На фиг. 6 проиллюстрировано альтернативное устройство для удаления первого и второго непрерывных средств 31, 32 усиления. Усиленное табачное полотно, содержащее первое средство 31 усиления, второе средство 32 усиления и лист формованного листового табака 20, можно переместить посредством конвейерной ленты 610 в направлении средства обработки для сбора формованного листа в стержень. Набор валиков 630 натягивания, управляемых электродвигателем 640, снимает первое средство 31 усиления и второе средство 32 усиления с усиленного табачного полотна, оставляя непрерывное полотно формованного листового табака 620 для последующей обработки. Устройство содержит блок 650 управления скоростью для синхронизации скорости натягивания рулонов со скоростью конвейерной ленты 610. Данный способ может быть преимущественным, поскольку растрачивается меньше материала из формованного листового табака при удалении восстановленного табака из усиленного табачного полотна.