具有方向性擴(kuò)散能力的吸煙制品的包裝材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于吸煙制品的包裝材料，其具有在兩個(gè)相互正交的空間方向X和Y上比在與空間方向X和Y正交的第三空間方向Z上更遠(yuǎn)地延伸的層狀形狀。所述包裝材料的至少部分區(qū)域在+Z方向和–Z方向分別具有對(duì)于CO2擴(kuò)散通過所述包裝材料的第一擴(kuò)散能力D1和第二擴(kuò)散能力D2，其中對(duì)于各自為10個(gè)數(shù)值的平均值的所述第一擴(kuò)散能力D1和第二擴(kuò)散能力D2，以下關(guān)系式(i)和(ii)中的一個(gè)或者兩個(gè)成立：(i)|D1?D2|≥0.03cm/s，顯著性水平為99％；(ii)
【專利說明】具有方向性擴(kuò)散能力的吸煙制品的包裝材料
[0001] 本發(fā)明涉及吸煙制品的包裝材料。特別是涉及表現(xiàn)出方向性擴(kuò)散能力并且由此提 供具有特殊性能的吸煙制品的包裝材料。此外，本發(fā)明涉及包含這種包裝材料的吸煙制品。
[0002] 發(fā)明背景及現(xiàn)有技術(shù)
[0003] 通常已知吸煙制品中的煙草燃燒過程中，產(chǎn)生許多有害物質(zhì)。因此，在本行業(yè)中對(duì) 生產(chǎn)其煙霧包含相當(dāng)少的有害物質(zhì)的吸煙制品存在興趣。
[0004] 吸煙制品（通常為香煙)包含至少一個(gè)被包裝材料包裹的煙草柱。在許多情況下， 吸煙制品還配備有過濾嘴以影響煙霧中物質(zhì)的類型和量。此類過濾嘴(主要由醋酸纖維素 或者紙制成)可以降低煙霧的顆粒部分。過濾嘴還可以包含其它物質(zhì)，例如活性炭或者調(diào)味 物。
[0005] 在吸煙制品的抽吸期間產(chǎn)生的物質(zhì)的量和類型由在標(biāo)準(zhǔn)化條件下對(duì)吸煙制品進(jìn) 行抽吸的方法來測(cè)定。例如，此類方法描述于ISO 4387中。在該方法中，首先點(diǎn)燃吸煙制品 開始第一次抽吸，然后使用正弦抽吸曲線以2秒的持續(xù)時(shí)間和35cm3的體積，在吸煙制品的 嘴端每分鐘抽吸一次。重復(fù)抽吸，直到吸煙制品的長(zhǎng)度低于在標(biāo)準(zhǔn)中預(yù)先定義的長(zhǎng)度。在抽 吸過程中從吸煙制品的嘴端冒出的煙霧被收集在劍橋?yàn)V板(Cambridge Filter Pad)中。然 后，化學(xué)分析劍橋?yàn)V板的各種物質(zhì)（例如尼古?。┑暮俊?duì)在抽吸過程中從吸煙制品的嘴 端冒出且通過濾板的氣相進(jìn)行收集并且也進(jìn)行化學(xué)分析，例如用于測(cè)定一氧化碳含量。
[0006] 在標(biāo)準(zhǔn)化抽煙過程中，吸煙制品存在兩種不同的流動(dòng)狀態(tài)。在抽吸過程中，在包裝 材料的內(nèi)表面(面向煙草)與外表面之間產(chǎn)生顯著的壓力差，通常為200Pa至lOOOPa。由于該 壓力差，空氣流經(jīng)包裝材料進(jìn)入吸煙制品的煙草部分并且稀釋抽吸過程中產(chǎn)生的煙霧。在 這個(gè)階段(每次抽吸持續(xù)2秒）中，煙霧的稀釋程度主要由包裝材料的透氣性來決定。
[0007] 然而，在抽吸之間的時(shí)間段里，香煙陰燃，煙草柱內(nèi)部與周圍環(huán)境之間不存在任何 顯著的壓力差，因此煙草柱與周圍環(huán)境之間的氣體輸送由氣體濃度差所決定。因此，一氧化 碳可以經(jīng)過包裝材料擴(kuò)散進(jìn)入周圍空氣中，并且氧氣可以從周圍空氣經(jīng)過包裝材料擴(kuò)散進(jìn) 入煙草柱。在這個(gè)階段中（根據(jù)ISO 4387所述的方法每次抽吸持續(xù)58秒），包裝材料的擴(kuò)散 能力是氣體輸送的相關(guān)參數(shù)。
[0008] 除了吸煙制品的煙霧中的一氧化碳含量以外，擴(kuò)散能力對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中已知的自 媳性吸煙制品也具有重要意義。在此類吸煙制品中，將阻燃條(burn-retardant stripes) 應(yīng)用于包裝材料，以便在標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試(ISO 12863)中獲得自熄性。該測(cè)試或類似的測(cè)試是例 如美國(guó)、加拿大、澳大利亞和歐盟的法律規(guī)定的一部分。自熄性能是由于包裝材料在條狀物 的區(qū)域具有比在這些條狀物的外部基本上更低的擴(kuò)散能力的事實(shí)造成的。因此，使氧氣從 周圍環(huán)境經(jīng)過包裝材料至香煙的灼熱錐體(glowing cone)的擴(kuò)散降低，以使在某些條件下 發(fā)生自熄?？梢酝ㄟ^在圓周方向上印刷由例如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的淀粉、藻酸鹽、瓜爾豆或 者類似材料制成的條狀物來降低吸煙制品的包裝材料的擴(kuò)散能力?？蛇x地，可以生產(chǎn)由于 其組分而已經(jīng)表現(xiàn)出固有的低擴(kuò)散能力的包裝材料。擴(kuò)散能力降低的區(qū)域不需要以條狀物 存在，相反，它們可以具有與任何合法需要的自熄性能相容的任何其它幾何結(jié)構(gòu)。
[0009] 擴(kuò)散能力是吸煙制品的包裝材料的特性。其描述了材料對(duì)于由濃度差造成的氣流 的通透性。因此，它表示在每單位時(shí)間、每單位面積和每濃度差下通過包裝材料的氣體體 積，因此其單位為cm3/(cm2s) = cm/s。二氧化碳(C〇2)的擴(kuò)散能力可以用例如Borgwaldt KC 公司(擴(kuò)散率測(cè)試儀)或者Sodim公司(C02擴(kuò)散率表)的擴(kuò)散能力測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量。
[0010]可以根據(jù)由煙草科學(xué)研究合作中心(C0RESTA)發(fā)行的第77號(hào)推薦方法進(jìn)行擴(kuò)散能 力的測(cè)量。在這方面，根據(jù)ISO 187準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)臉悠凡⒃O(shè)定條件后，將包裝材料的樣品固定 在測(cè)量室中，其中所述樣品將測(cè)量室分成兩半的名義上相同的幾何結(jié)構(gòu)，該兩半的幾何結(jié) 構(gòu)僅由包裝材料隔開。將二氧化碳送入兩個(gè)半室中的第一部分，而將氮?dú)馑腿氲诙胧?。?種氣體應(yīng)當(dāng)以相同速度平行于包裝材料的表面流經(jīng)所述室，并且進(jìn)行技術(shù)測(cè)量以確保包裝 材料的兩個(gè)面之間不存在明顯的壓力差。由于濃度差，二氧化碳從測(cè)量室的第一半室經(jīng)過 包裝材料擴(kuò)散進(jìn)入第二半室，而同時(shí)，氮?dú)鈴臏y(cè)量室的第二半室經(jīng)過包裝材料擴(kuò)散進(jìn)入測(cè) 量室的第一半室。在達(dá)到平穩(wěn)值后，在第二半室的出口測(cè)量氮?dú)饬髦卸趸嫉捏w積濃度。 可以由二氧化碳的體積濃度計(jì)算擴(kuò)散能力。
[0011] 對(duì)于吸煙制品并且特別是對(duì)于應(yīng)當(dāng)自熄的吸煙制品，通常希望找到其中一氧化碳 可以輕易地從吸煙制品的內(nèi)部經(jīng)過包裝材料擴(kuò)散進(jìn)入周圍環(huán)境的包裝材料，以使從嘴端流 出的煙霧中的一氧化碳含量低。這表示包裝材料對(duì)于氣體具有比較高的擴(kuò)散能力。相反地， 還通常希望氧氣應(yīng)當(dāng)難以僅從周圍空氣經(jīng)過包裝材料擴(kuò)散進(jìn)入吸煙制品，以根據(jù)法律要求 確保吸煙制品的自熄性。因此，對(duì)于包裝材料的選擇或者設(shè)計(jì)與其擴(kuò)散能力的目標(biāo)存在一 定的沖突。
[0012] 在一些情況下，相反的情形，即諸如一氧化碳的有害氣體應(yīng)當(dāng)保留在吸煙制品的 煙草柱中并且難以僅經(jīng)過包裝材料擴(kuò)散進(jìn)入周圍環(huán)境，可意在減輕被動(dòng)吸煙的有害影響， 而來自周圍環(huán)境的氧氣應(yīng)當(dāng)能夠相當(dāng)容易地經(jīng)過包裝材料進(jìn)行擴(kuò)散，以確保吸煙制品持續(xù) 陰燃并且通過增加氧氣的利用率而降低一氧化碳的產(chǎn)生率。同樣在這種情況下，結(jié)果可能 是如以上所述的目標(biāo)沖突，但是情形相反。
[0013] 發(fā)明概述
[0014] 本發(fā)明的目標(biāo)在于提供用于吸煙制品的包裝材料，所述包裝材料有助于在C0從吸 煙制品的內(nèi)部至外部的擴(kuò)散與氧氣從外部進(jìn)入吸煙制品的擴(kuò)散之間實(shí)現(xiàn)最佳折衷。
[0015] 根據(jù)權(quán)利要求1的包裝材料以及根據(jù)權(quán)利要求28的吸煙制品實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)。在 從屬權(quán)利要求中公開了有利的其它實(shí)施方案。
[0016] 本發(fā)明的包裝材料具有層狀形狀，其在兩個(gè)相互正交的空間方向X和Y比在與空間 方向X和Y正交的第三空間方向Z更加遠(yuǎn)地延伸。就此而言，空間Z方向可以理解為常見方式 的"厚度方向"。包裝材料在+Z方向和-z方向?qū)τ赾〇2經(jīng)過包裝材料的擴(kuò)散分別表現(xiàn)出（至少 部分地)第一擴(kuò)散能力以和第二擴(kuò)散能力D2。在這方面，根據(jù)第77號(hào)C0RESTA推薦方法測(cè)定擴(kuò) 散能力DjPD2的值。對(duì)于本發(fā)明的包裝材料，以下關(guān)系式（i)和（ii)中的一個(gè)或者兩個(gè)均適 用于第一擴(kuò)散能力D4P第二擴(kuò)散能力D2(各自為10個(gè)數(shù)值的平均值）：
[0017] (i) ID1-D2I >0.03cm/s
[0018] 顯著性水平為99 %
[0019]
[0020] 在特征（i)中的術(shù)語"顯著性水平為99%"意指擴(kuò)散能力的差值小于絕對(duì)數(shù) 0.03cm/s的概率小于1%。在優(yōu)選實(shí)施方案的描述中公開了計(jì)算顯著性水平的計(jì)算規(guī)則。
[0021] 因此，本發(fā)明的包裝材料在Z方向（即厚度方向）上具有方向性擴(kuò)散能力。表征包裝 材料的擴(kuò)散性能的DdPD2的值涉及例如C02的擴(kuò)散能力，特別是用于測(cè)量這種氣體的擴(kuò)散能 力，將標(biāo)準(zhǔn)化方法提出為第77號(hào)C0RESTA推薦方法，其提供了高度可重復(fù)的結(jié)果?，F(xiàn)在完善 制定出第77號(hào)C0RESTA推薦方法的最終版，并且由于參與C0RESTA的物理測(cè)試方法亞組而對(duì) 于
【申請(qǐng)人】以及其他香煙紙制造商來說是已知的；其即將被公開。然而，應(yīng)當(dāng)理解，C02擴(kuò)散能 力還說明了其它氣體的擴(kuò)散能力，特別是〇2和C0,正如C02的擴(kuò)散能力越高表明C0和0 2的擴(kuò) 散能力越高，并且反之亦然。
[0022] 本發(fā)明是基于可以產(chǎn)生出其中擴(kuò)散能力在Z方向或厚度方向是方向性的吸煙制品 的包裝材料這個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)。這對(duì)于吸煙制品的包裝材料來說是驚人的性能，并且與技術(shù) 人員的預(yù)期相矛盾。相反，對(duì)于吸煙制品的常規(guī)包裝材料，例如對(duì)于商業(yè)的香煙紙，技術(shù)人 員將預(yù)期由菲克第一定律適當(dāng)描述的擴(kuò)散行為：
[0023]
[0024] 其中J為質(zhì)量流量(111〇1.1^2.一），〇為摩爾濃度，0為擴(kuò)散系數(shù)(1112.一)并且2(111)為2 方向的坐標(biāo)。由菲克第一定律可立即明顯看出，使?jié)舛忍荻鹊姆较蚍崔D(zhuǎn)也意味著質(zhì)量流量 的方向?qū)⒎崔D(zhuǎn)，但是絕對(duì)質(zhì)量流量保持不變。
[0025] 本發(fā)明提出了吸煙制品的新型包裝材料，菲克擴(kuò)散模型對(duì)此不再直接適用，但是 相反地該新型包裝材料表現(xiàn)出方向性擴(kuò)散能力。盡管這種效果的由來還未完全清楚，但是 可以公開有望具有此類行為的包裝材料的一般結(jié)構(gòu)。下文詳細(xì)呈現(xiàn)的模擬和特定的示例性 實(shí)施方案確認(rèn)了發(fā)明人對(duì)于適當(dāng)結(jié)構(gòu)的理解是正確的，并且方向性擴(kuò)散能力的作用并不僅 僅是理論性質(zhì)，而是事實(shí)上對(duì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了基本上實(shí)用的貢獻(xiàn)。
[0026] 如最初所述，用于吸煙制品的本發(fā)明的包裝材料為層狀材料，因此在兩個(gè)不同的 空間方向X和Y上比在與另兩個(gè)空間方向正交的第三方向Z上基本上更遠(yuǎn)地延伸。該第三方 向被稱為厚度方向或者Z方向，并且材料在一個(gè)位置的厚度為其在該位置沿厚度方向的延 伸。包裝材料具有兩個(gè)大約平行的側(cè)面，所述側(cè)面可以被任意地稱為上表面和下表面?？梢?用兩個(gè)虛擬的中間面AdPA2將該材料分成三個(gè)虛擬層。中間面^和知在兩個(gè)側(cè)面之間的材 料內(nèi)延伸，并且在各個(gè)點(diǎn)均與上表面和下表面間隔了該點(diǎn)處的材料厚度的至少十分之一。 因此，中間面六:在各個(gè)點(diǎn)比中間面A2位于更接近上表面的位置，并且類似地，中間面知在各 個(gè)點(diǎn)比中間面Ai位于更接近下表面的位置。兩個(gè)虛擬中間面^和如在各個(gè)點(diǎn)彼此間隔了該 點(diǎn)處的材料厚度的至少十分之一。
[0027] 位于上表面與虛擬中間面Μ之間的包裝材料的部分限定了上虛擬層，而位于下表 面與中間面Α2之間的包裝材料的部分限定了下虛擬層。類似地，由位于中間面心與知之間的 包裝材料的部分限定了中間虛擬層。
[0028]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果上虛擬層具有比下虛擬層更低的擴(kuò)散系數(shù)，并且中間虛擬層的 擴(kuò)散系數(shù)基本上不超過下虛擬層的擴(kuò)散系數(shù)以及基本上不低于上虛擬層的擴(kuò)散系數(shù)，則可 以獲得在厚度方向上的所述方向性擴(kuò)散能力。
[0029]正如示例性實(shí)施方案所示，此類材料對(duì)于氮?dú)庵械亩趸紡南卤砻嬷辽媳砻娴?擴(kuò)散能力比相反方向的擴(kuò)散能力更高。因此擴(kuò)散能力在Ζ方向是方向性的。就此而言，任意 選擇術(shù)語"上"和"上表面"以及"下"和"下表面"，并且僅為了更易于□頭描述的目的，將具 有較低擴(kuò)散系數(shù)的虛擬層稱為"上虛擬層"。
[0030] 由上述菲克定律，本文的"擴(kuò)散系數(shù)"應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為涉及擴(kuò)散系數(shù)D，其是對(duì)材料中顆 粒的迀移率(即特定的材料性能）的測(cè)量，并且其給定單位為m2/s。與此相比，通常在本領(lǐng)域 中通過擴(kuò)散能力來描述吸煙制品的包裝材料的擴(kuò)散性能，所述擴(kuò)散能力描述了在每單位時(shí) 間、每單位面積和每濃度差下通過的氣體體積，因此單位為m/s或者cm/s。然而，應(yīng)當(dāng)理解， 對(duì)于給定厚度的包裝材料，擴(kuò)散能力越高，則材料的擴(kuò)散系數(shù)越高。
[0031] 本發(fā)明的方向性擴(kuò)散能力可以根據(jù)第77號(hào)C0RESTA推薦方法通過對(duì)整個(gè)包裝材料 的擴(kuò)散能力測(cè)量?jī)纱蝸磉M(jìn)行測(cè)定，一次測(cè)量是材料的下表面朝向二氧化碳進(jìn)入的半室，由 此獲得擴(kuò)散能力的〇:值，并且一次測(cè)量是上表面朝向二氧化碳進(jìn)入的半室，由此獲得擴(kuò)散 能力的D2值。據(jù)發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)散能力的差值（ADzDi-Ds)總是正的，并且在統(tǒng)計(jì)學(xué)上高度顯著地 不同于零。為了統(tǒng)計(jì)學(xué)驗(yàn)證，將在各個(gè)面上不同位置重復(fù)進(jìn)行測(cè)量數(shù)次，通常為十次。
[0032] 如以上所述的虛擬層模型應(yīng)當(dāng)主要被認(rèn)為是描述了包裝材料的一般結(jié)構(gòu)，其中可 以預(yù)期本發(fā)明的包裝材料的方向性擴(kuò)散能力。在本公開內(nèi)容中，公開了具體生產(chǎn)此類包裝 材料的四種方法，并且支持所有四種方法的概念指向于以上所述的虛擬層模型。同時(shí)，虛擬 層的模型為技術(shù)人員提供了其它選擇的發(fā)展的指導(dǎo)方針，以產(chǎn)生本發(fā)明的包裝材料。然而， 本發(fā)明并不限于生產(chǎn)本文具體所述的本發(fā)明的包裝材料的方法。以上的虛擬層模型還主要 用作對(duì)本發(fā)明的包裝材料的基底結(jié)構(gòu)的解釋，正如向技術(shù)人員指明可以如何以不同于本文 具體描述的方式生產(chǎn)本發(fā)明的包裝材料。然而，其不用于描述尋求保護(hù)的對(duì)象，因?yàn)樘摂M層 一般為材料內(nèi)的非物理層，并且各個(gè)虛擬層的擴(kuò)散系數(shù)幾乎無法在最終的包裝材料中進(jìn)行 可靠測(cè)定。相反，本發(fā)明涉及吸煙制品的所有包裝材料，其中擴(kuò)散能力〇:和擴(kuò)散能力D2以上 文限定的方式在+Z方向和-Z方向存在差異。
[0033]如最初所述，本發(fā)明的包裝材料的擴(kuò)散能力Di與擴(kuò)散能力D2的差值應(yīng)當(dāng)為至少 0.03cm/s，但是優(yōu)選為至少0.05cm/s，特別優(yōu)選為至少0.07cm/s以及尤其優(yōu)選為至少 O.lcm/s。擴(kuò)散能力0:與擴(kuò)散能力D2的差值越大，正面效應(yīng)將越大?？蛇x地，擴(kuò)散能力的絕對(duì) 差Δ D = | DrDs |應(yīng)當(dāng)為平均擴(kuò)散能力(D4D2)/2的至少3.0 %，優(yōu)選為平均擴(kuò)散能力的至少 5.0%以及特別優(yōu)選為平均擴(kuò)散能力的至少8.0%。所述兩個(gè)擴(kuò)散能力DjPD2以及它們的平 均值(Di+Dd/〗可以在吸煙制品的包裝材料的常規(guī)范圍中，并且為至少0.005cm/s，優(yōu)選為至 少0.05cm/s，特別優(yōu)選為至少0. lcm/s和/或?yàn)橹炼?. Ocm/s，優(yōu)選為至多6. Ocm/s以及特別 優(yōu)選為至多5 · Ocm/s 〇
[0034] 在應(yīng)當(dāng)用于自熄性吸煙制品的包裝材料的區(qū)域中，擴(kuò)散能力Di和擴(kuò)散能力D2的平 均值(Di+Dd/^應(yīng)當(dāng)為至少0.005cm/s且至多0.5cm/s，然而在不具有這種功能的區(qū)域中，擴(kuò) 散能力可以高至8 .Ocm/s 〇
[0035] 其中根據(jù)本發(fā)明在Z方向上方向性擴(kuò)散能力的效應(yīng)存在的區(qū)域不必延伸經(jīng)過包裝 材料的整個(gè)表面;相反，它們可以僅包含部分。優(yōu)選地，具有方向性擴(kuò)散能力的包裝材料的 整個(gè)表面的部分為整個(gè)表面積的至少5%，優(yōu)選為整個(gè)表面積的至少10%以及特別優(yōu)選為 整個(gè)表面積的至少25 %。
[0036] 在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，擴(kuò)散能力在所應(yīng)用的那些區(qū)域是方向性的，以便成為 根據(jù)ISO 12863所測(cè)量的自熄性。擴(kuò)散能力為方向性的區(qū)域部分可以為總表面積的20%至 40% 〇
[0037] 術(shù)語總表面積應(yīng)當(dāng)理解為意指一卷包裝材料的代表性樣品的總面積，以及還意指 取自吸煙制品的包裝材料的面積，并且被用于測(cè)定擴(kuò)散能力。因此，例如排除了其中包裝材 料與自身粘貼或與其它材料粘貼的區(qū)域。
[0038] 包裝材料的厚度應(yīng)當(dāng)為至少5μπι，因?yàn)樵谳^低的厚度時(shí)，通過包裝材料的擴(kuò)散將受 到邊緣效應(yīng)的強(qiáng)烈影響，并且至足夠的程度時(shí)本發(fā)明的該效應(yīng)不再發(fā)生。優(yōu)選地，包裝材料 的厚度為至少ΙΟμL?，特別優(yōu)選為至少20μπι以及尤其優(yōu)選為至少30μπι。包裝材料不應(yīng)當(dāng)太厚， 否則通過包裝材料的擴(kuò)散路徑太長(zhǎng)而無法確保所需的快速氣體交換。因此，厚度應(yīng)當(dāng)為至 多300μηι，優(yōu)選為至多150μηι，特別優(yōu)選為至多100μπι以及尤其優(yōu)選為至多80μηι。
[0039] 包裝材料的基重優(yōu)選為至少10g/m2,優(yōu)選為至少15g/m2,特別優(yōu)選為至少20g/m 2和/或至多200g/m2,優(yōu)選為至多100g/m2以及特別優(yōu)選為至多80g/m 2。
[0040] 在優(yōu)選實(shí)施方案中，包裝材料包含至少兩個(gè)以緊密的物理接觸而連接的板層。由 此，根據(jù)本公開內(nèi)容的常規(guī)選擇，最上板層的擴(kuò)散能力低于最下板層的擴(kuò)散能力。
[0041]然而上述包裝材料的"虛擬層"僅指材料的幾何形狀區(qū)域，并且可以是完全虛擬 的，"板層"指包裝材料的分別生產(chǎn)的組件，其可以彼此堆疊。在本文中的"分別生產(chǎn)的"可以 意指板層完全彼此分開生產(chǎn)，即例如，在相同的造紙機(jī)甚至在不同的造紙機(jī)上一個(gè)接一個(gè) 地進(jìn)行紙板層生產(chǎn)的過程。然而，在包裝材料的生產(chǎn)過程中在單獨(dú)的加工步驟中形成的板 層的形成也可以解釋為"分別"生產(chǎn)，將如以下進(jìn)行解釋。
[0042]最下板層的擴(kuò)散能力與最上板層的擴(kuò)散能力的差值應(yīng)當(dāng)為至少0.05cm/s，優(yōu)選為 至少0 . lcm/s，特別優(yōu)選為至少0.5cm/s以及尤其優(yōu)選為至少1.0cm/s。差值應(yīng)當(dāng)為至多 6.0cm/s，優(yōu)選為至多5.0cm/s以及特別優(yōu)選為至多4.0cm/s。通常，根據(jù)本發(fā)明，最下板層的 擴(kuò)散能力與最上板層的擴(kuò)散能力之間的大的差值對(duì)在Z方向的方向性擴(kuò)散能力的作用是有 益的。在本文應(yīng)當(dāng)認(rèn)為各個(gè)板層的擴(kuò)散性能是以常規(guī)方式通過各自的擴(kuò)散能力來進(jìn)行描述 的。然而，不言而喻，這也定性地應(yīng)用于相應(yīng)的擴(kuò)散系數(shù)，即對(duì)于相當(dāng)?shù)暮穸龋哂休^高擴(kuò)散 能力的板層也具有較高的擴(kuò)散系數(shù)。
[0043]可選地，最上板層的擴(kuò)散能力應(yīng)當(dāng)為最下板層的擴(kuò)散能力的至少1%，優(yōu)選為最下 板層的擴(kuò)散能力的至少5%，特別優(yōu)選為最下板層的擴(kuò)散能力的至少10%和/或?yàn)樽钕掳鍖?的擴(kuò)散能力的至多95%，優(yōu)選為最下板層的擴(kuò)散能力的至多80%以及特別優(yōu)選為最下板層 的擴(kuò)散能力的至多50%。不同板層的使用是形成具有以上所述的不同擴(kuò)散系數(shù)的虛擬層的 優(yōu)選方式，并且由此其自身源于以上所述的一般結(jié)構(gòu)，其中可以預(yù)期方向性擴(kuò)散能力。 [0044]位于包裝材料的最下板層與最上板層之間的板層(如果存在)可以具有任何擴(kuò)散 能力，但是擴(kuò)散能力可能不會(huì)高至由這種中間板層的多孔性而形成大量的死體積，并且也 可能不會(huì)低至完全不可能通過包裝材料擴(kuò)散。優(yōu)選地，中間板層的擴(kuò)散能力應(yīng)當(dāng)為最上板 層的擴(kuò)散能力的至少50%且為最下板層的擴(kuò)散能力的至多200%，并且特別優(yōu)選地，中間板 層的擴(kuò)散能力應(yīng)當(dāng)至少為最上板層的擴(kuò)散能力且至多為最下板層的擴(kuò)散能力。
[0045] 如果包裝材料由多于一個(gè)板層組成，則各個(gè)板層的擴(kuò)散系數(shù)不必在Z方向是方向 性的。相反，由數(shù)個(gè)板層的復(fù)合而產(chǎn)生方向性。然而，如果各個(gè)板層在Z方向存在方向性，則 板層的擴(kuò)散能力的值將被理解為兩個(gè)方向的擴(kuò)散能力的平均值。
[0046] 板層之間的緊密的物理接觸很重要，以使在板層之間不存在死體積，尤其是如果 未達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其中所述死體積可以作為儲(chǔ)存器并且減緩擴(kuò)散?？梢酝ㄟ^向板層應(yīng)用 機(jī)械壓力，任選地應(yīng)用高溫，從而產(chǎn)生這種緊密的物理接觸。應(yīng)當(dāng)根據(jù)材料來選擇壓力和溫 度。
[0047] 將兩個(gè)或者更多個(gè)具有不同擴(kuò)散能力的板層層疊于彼此之上并伴有緊密的物理 接觸以便避免死體積，從而構(gòu)成用于形成本發(fā)明的包裝材料的第一方式。
[0048] 從概念上講與第一種變型有關(guān)的第二種變型具體涉及由紙形成的包裝材料。根據(jù) 這種變型，將兩個(gè)頭箱(head box)用于產(chǎn)生紙，其中在造紙機(jī)的網(wǎng)部上將不同的紙漿懸浮 液應(yīng)用于彼此之上。紙漿懸浮液在紙漿類型性能、精煉程度、填充劑和/或填充劑的含量中 的一種或者多種上存在差異，這種方式將產(chǎn)生不同的擴(kuò)散系數(shù)，或者對(duì)于相同的厚度，產(chǎn)生 不同的擴(kuò)散能力。例如，高的精煉程度和低的填充劑含量分別產(chǎn)生具有相當(dāng)?shù)偷臄U(kuò)散系數(shù) 的紙或者紙板層。
[0049] 同樣在這種實(shí)施方案中，"分別地"形成板層，即，是在分開的或者可區(qū)分的加工步 驟中，即使它們同時(shí)進(jìn)行。
[0050] 在另一實(shí)施方案中，將包裝材料的至少一個(gè)板層進(jìn)行穿孔。穿孔的選擇性使用提 供了形成本發(fā)明的包裝材料的第三種方式?？梢允褂矛F(xiàn)有技術(shù)中已知的各種方法進(jìn)行穿 孔。例如，可以利用機(jī)械穿孔、靜電穿孔或者激光穿孔。穿孔用于增加包裝材料的孔隙率并 且因此增加其擴(kuò)散能力。
[0051 ]然后可以以各種方法實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散能力的方向性。
[0052]在其中由至少兩個(gè)板層產(chǎn)生包裝材料以及至少一個(gè)板層被穿孔的實(shí)施方案中，通 過對(duì)至少最下板層進(jìn)行穿孔，以增加其孔隙率和擴(kuò)散能力，從而可以獲得方向性擴(kuò)散能力。 也可以將最上板層進(jìn)行穿孔，但是至多使其擴(kuò)散能力不超過最下板層的擴(kuò)散能力，并且要 符合上述對(duì)擴(kuò)散能力及其差值的限制。尤其對(duì)于視覺原因來說，在許多情況下對(duì)最上板層 穿孔并不是優(yōu)選的，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，穿孔將位于吸煙制品的外部，且大多數(shù)情況下較 高的擴(kuò)散能力是針對(duì)將氣體從吸煙制品的內(nèi)部傳送至外部而不是相反方向。位于最下板層 與最上板層之間的板層(如果存在)可以進(jìn)行穿孔，但是也應(yīng)當(dāng)符合本文上述的對(duì)擴(kuò)散能力 的限制。
[0053]在包裝材料由多個(gè)板層組成的情況中，一般而言任何常規(guī)的穿孔方法都是適當(dāng) 的，但是那些優(yōu)選的方法為那些可以產(chǎn)生出多于大孔洞的小孔洞的方法。因此，優(yōu)選靜電穿 孔和激光穿孔，特別優(yōu)選靜電穿孔。
[0054]在包裝材料僅由單個(gè)板層組成的情況中，方向性擴(kuò)散能力可以通過可產(chǎn)生穿孔孔 洞的穿孔方法來實(shí)現(xiàn)，其中穿孔孔洞的橫截面積沿著包裝材料的厚度發(fā)生變化。特別地，在 下表面上的穿孔孔洞的平均橫截面積應(yīng)當(dāng)比上表面的穿孔孔洞的橫截面積大至少30%，優(yōu) 選比上表面的穿孔孔洞的橫截面積大至少40%。
[0055]優(yōu)選利用激光穿孔或者機(jī)械穿孔，特別優(yōu)選利用激光穿孔來產(chǎn)生此類穿孔孔洞， 因?yàn)橛迷摲椒梢援a(chǎn)生較小的孔。在用機(jī)械穿孔的情況下，例如可以使用圓錐形穿孔工具 (偏離常規(guī)形狀)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的穿孔，而對(duì)于激光穿孔，可以通過適當(dāng)?shù)耐哥R將激光束聚 焦成足夠的圓錐形而不是常規(guī)的平行形狀，以使以這種方式穿孔形成的孔洞也具有圓錐 形，并且各個(gè)此種穿孔孔洞的橫截面積從下表面至上表面降低?？梢钥闯?，獲得本文所述的 方向性擴(kuò)散能力的所有方式均與具有不同擴(kuò)散系數(shù)的虛擬層的上述一般結(jié)構(gòu)有關(guān)。
[0056] 任何材料可以用于構(gòu)成包裝材料的一個(gè)或多個(gè)板層，但是除了明顯的技術(shù)性能之 外，其通常還必須符合法律要求，因?yàn)槠渑c吸煙制品一起被抽吸，并且所述材料應(yīng)當(dāng)滿足消 費(fèi)者對(duì)其在吸煙制品上的性能的期望，例如關(guān)于陰燃速率、對(duì)味道的影響、顏色以及其它視 覺、觸覺或者嗅覺性能。
[0057] 如果包裝材料由多于一個(gè)板層組成，則該材料可以是相同種類的或者不同種類 的。預(yù)期了紙、再造煙草、煙葉或者煙草替代品。
[0058] 在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，包裝材料中的一個(gè)或者多個(gè)板層中的至少一個(gè)由紙形 成，優(yōu)選由已知的香煙紙或者濾棒包裝紙(plug wrap paper)(即當(dāng)用作單層紙時(shí)被設(shè)計(jì)為 香煙紙或者濾棒包裝紙的紙)形成。
[0059]基本上，除了香煙紙和濾棒包裝紙以外，可以考慮將已知的接裝紙或者具有適當(dāng) 性能的其它紙作為所述紙。
[0060] 為了本發(fā)明目的的適當(dāng)?shù)募堉辽侔垵{纖維，其可來源于例如木材、亞麻、大 麻、劍麻、馬尼拉麻、棉花、西班牙草或者其它原料。優(yōu)選來自木材、亞麻和大麻的紙漿纖維。 此外，可以使用不同紙漿纖維的混合物。
[0061] 除了紙漿纖維，還可以采用填充劑，通常是礦物填充劑，尤其是白堊，由此由于純 度而優(yōu)選沉淀白堊。填充劑在紙漿中的部分可以為紙漿的〇%至60%，優(yōu)選為紙漿的20%至 50%。填充劑的粒徑分布、晶體結(jié)構(gòu)以及形狀對(duì)于本發(fā)明的目的起次要作用，并且可以根據(jù) 現(xiàn)有技術(shù)已知的它們對(duì)擴(kuò)散能力的影響進(jìn)行選擇。
[0062] 紙可以包含燃燒添加劑，例如以影響吸煙制品的陰燃速率。檸檬酸三鈉和檸檬酸 三鉀以及它們的混合物是特別適合的。此外，燃燒添加劑(可以用其實(shí)現(xiàn)本發(fā)明）的群包括 檸檬酸鹽、蘋果酸鹽、酒石酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、琥珀酸鹽、富馬酸鹽、葡萄糖酸鹽、羥乙酸 鹽、乳酸鹽、草酸鹽(oxylates)、水楊酸鹽、α-羥基辛酸鹽、碳酸氫鹽、碳酸鹽和磷酸鹽以及 它們的混合物。
[0063] 燃燒添加劑優(yōu)選以相對(duì)于紙漿的0至7%，優(yōu)選為相對(duì)于紙漿的0至3%的部分包含 在紙中。
[0064] 對(duì)于紙的擴(kuò)散能力，如以上進(jìn)一步所述的相同限制應(yīng)用于包裝材料和形成包裝材 料的板層。
[0065] 紙的基重為至少10g/m2,優(yōu)選為至少15g/m2以及特別優(yōu)選為至少20g/m2。其應(yīng)當(dāng)為 至多100g/m2,優(yōu)選為至多80g/m2以及特別優(yōu)選為至多60g/m2。
[0066] 紙的厚度應(yīng)當(dāng)為至少ΙΟμπι，優(yōu)選為至少20μηι以及特別優(yōu)選為至少30μηι。紙的厚度 應(yīng)當(dāng)為至多200μηι，優(yōu)選為至多120μηι以及特別優(yōu)選為至多80μηι。
[0067] 用于包裝材料的一個(gè)或者多個(gè)板層的紙的使用可以結(jié)合以上所解釋的穿孔或者 區(qū)域的規(guī)定，以獲得自熄性。
[0068] 可以通過應(yīng)用壓力來制造數(shù)個(gè)紙板層的包裝材料，其中在板層之間不出現(xiàn)相關(guān)死 體積。例如，板層可以在2N/mm至1 ΟΝ/mm的線負(fù)載下通過兩個(gè)輥?zhàn)又g的輥隙。由此可以將 輥?zhàn)蛹訜嶂?0°C至120°C的溫度，并且可以使紙?jiān)谕ㄟ^輥?zhàn)又皾?rùn)濕。
[0069] 由于對(duì)包裝材料的擴(kuò)散能力產(chǎn)生相關(guān)的較大的影響，因此并不優(yōu)選諸如使板層呈 鋸齒狀或者將板層粘合的替代方法。此外，并不優(yōu)選將包裝材料的板層松散地簡(jiǎn)單堆疊在 彼此之上，因?yàn)橹笤谀承┣闆r下，板層之間的虛擬中間板層的擴(kuò)散能力可能太高或者形 成大量的死體積。
[0070]如果包裝材料僅由一個(gè)紙板層組成，則該紙?jiān)谠旒垯C(jī)上的生產(chǎn)也提供了在Z方向 產(chǎn)生方向性擴(kuò)散能力的可能性。這是第四種變型，以產(chǎn)生用于吸煙制品的本發(fā)明的包裝材 料。在常見的長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)上，水性紙漿懸浮液從頭箱輸送至造紙機(jī)的網(wǎng)部上。在網(wǎng)部上，懸 浮液通過重力脫水以及通過由所謂的吸水箱產(chǎn)生的低壓進(jìn)行脫水或者通過適當(dāng)?shù)漠愋蜗?進(jìn)行脫水，然后形成紙張。然后將紙送入壓力部和干燥部，以進(jìn)行進(jìn)一步干燥并且最終被卷 起。在網(wǎng)部通過重力和低壓進(jìn)行的脫水僅在一個(gè)方向發(fā)生并且產(chǎn)生兩面性的紙，即紙的兩 面的性能存在差異。這些差異涉及例如平滑度和填充劑含量，這兩者在遠(yuǎn)離網(wǎng)部的那一面 上都較高。通常，試圖限制這種兩面性，并且對(duì)于在現(xiàn)有技術(shù)中已知的機(jī)器設(shè)置，其還不足 以明顯地產(chǎn)生在擴(kuò)散能力上的可檢測(cè)的方向性。然而，可以改變與網(wǎng)部接觸的側(cè)面的多孔 結(jié)構(gòu)，例如通過吸水箱中的格外強(qiáng)的低壓或者通過箱的適當(dāng)?shù)臉~角，以使靠近網(wǎng)部的所 述紙的虛擬層的孔隙率以及由此產(chǎn)生的擴(kuò)散能力與遠(yuǎn)離網(wǎng)部的所述紙的虛擬層相比顯著 增加。
[0071]因此，這在Z方向引起方向性擴(kuò)散能力，并且通過適當(dāng)選擇工藝參數(shù)，產(chǎn)生本發(fā)明 的包裝材料。必須選擇高于造紙生產(chǎn)的常用值的低壓，并且其取決于造紙機(jī)的結(jié)構(gòu)。技術(shù)人 員通過實(shí)驗(yàn)將能夠易于發(fā)現(xiàn)所需的設(shè)置。
[0072] 可以將這種作用以特別有利的方式用于吸煙制品的包裝材料，因?yàn)樵诩埖纳a(chǎn)過 程中朝向網(wǎng)部的紙的側(cè)面通常在吸煙制品上朝向煙草。通過應(yīng)用本發(fā)明的方法，在從煙草 柱向周圍環(huán)境的方向上的擴(kuò)散能力大于相反方向的擴(kuò)散能力，由此，可以預(yù)期從吸煙制品 的嘴端流出的煙霧中一氧化碳含量的正效應(yīng)。
[0073] 在另一實(shí)施方案中，由包裝材料形成吸煙制品，所述吸煙制品包含由包裝材料包 裹的煙草柱。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，吸煙制品還包含過濾嘴，所述過濾嘴的前端與經(jīng)包裹 的煙草柱連接。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，吸煙制品為過濾嘴香煙。
[0074]根據(jù)將要促進(jìn)通過擴(kuò)散而進(jìn)行的氣體輸送的方向，將包裝材料布置在煙草柱周 圍。如果需要從吸煙制品的煙草柱向周圍環(huán)境進(jìn)行更好的氣體輸送，則包裝材料的下表面 將朝向煙草柱。相反，如果要促進(jìn)向煙草柱的氣體輸送，則包裝材料的上表面將朝向煙草 柱。
[0075]可以考慮將現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法用于吸煙制品的生產(chǎn)。具體地，可以通過機(jī)器、 手工或者部分手工由包裝材料、煙草和其它任選組分生產(chǎn)吸煙制品。
[0076]以下示例性實(shí)施方案意在證明本發(fā)明的效果。
[0077] 附圖簡(jiǎn)述
[0078] 圖la示出了包裝材料的透視圖，其例示了包裝材料的幾何結(jié)構(gòu)。
[0079]圖1 b示出了圖1 a的包裝材料的剖視圖。
[0080] 圖2顯示了包裝材料的擴(kuò)散能力的方向性與構(gòu)成雙層包裝材料的兩個(gè)板層的擴(kuò)散 能力的差值之間的關(guān)系示意圖。
[0081] 優(yōu)選實(shí)施方案的描述
[0082] 首先，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的包裝材料的一般結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)參照?qǐng)Dla和圖lb進(jìn)行解 釋。
[0083]圖la和圖lb所示的包裝材料101為層壓結(jié)構(gòu)，因此其在標(biāo)記為102的方向X和標(biāo)記 為103的不同方向Y上比在標(biāo)記為104的第三方向Z上基本上更遠(yuǎn)地延伸，方向Z與X方向102 和Y方向103正交。包裝材料具有上表面105和下表面106,其中名稱可任意選擇，并且特別是 不需要與紙制造中已知術(shù)語的上側(cè)面相一致。Z方向104限定包裝材料的厚度107,并且通過 上表面105與下表面106之間的距離在各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行限定。
[0084] 在圖1 b中，還示出了標(biāo)記為108的虛擬中間面Ai，其與上表面105在各個(gè)點(diǎn)均間隔 了在該點(diǎn)處包裝材料的厚度的至少十分之一。圖lb還示出了標(biāo)記為109的另一虛擬中間面 A2,其與下表面106在各個(gè)點(diǎn)均間隔了在該點(diǎn)處包裝材料的厚度的至少十分之一。虛擬中間 面^(108)和A2(109)也在各個(gè)點(diǎn)彼此間隔了該包裝材料的厚度的至少十分之一，并且進(jìn)行 定位以使虛擬中間面AK108)在各個(gè)點(diǎn)比虛擬中間面A2(109)更接近于上表面105。
[0085] 上表面105和中間面六" 108)限定了位于這兩個(gè)面之間的包裝材料的虛擬上層 110。此外，在下表面106與中間面A2(109)之間限定了虛擬下層111。以類似的方式，通過位 于中間面^(108)與中間面A2(109)之間的包裝材料的部分而限定虛擬中間層112。
[0086]在本示例性實(shí)施方案中的包裝材料，其特征在于虛擬上層110的擴(kuò)散能力或者相 應(yīng)地在虛擬上層110中的材料的擴(kuò)散系數(shù)比虛擬下層111的更低，并且虛擬中層112的擴(kuò)散 能力或者相應(yīng)地?cái)U(kuò)散系數(shù)基本上不超過虛擬下層111的擴(kuò)散能力或者相應(yīng)地?cái)U(kuò)散系數(shù)，并 且基本上不會(huì)低于虛擬上層110的擴(kuò)散能力或者相應(yīng)地?cái)U(kuò)散系數(shù)。
[0087]因此，總之，包裝材料在Z方向產(chǎn)生具有方向性的擴(kuò)散能力。特別地，氮?dú)庵械亩?化碳從下表面至上表面的擴(kuò)散能力比反方向的更高。
[0088]盡管未完全解釋本發(fā)明的效應(yīng)的起源，但是在任何情況下確定的是，其無法根據(jù) 對(duì)于技術(shù)人員來說顯而易見的擴(kuò)散模型方程(即從以上所述的菲克定律)來辨別。
[0089]由此，其將遵循:通過使?jié)舛忍荻鹊姆较蚍崔D(zhuǎn)，從而也使質(zhì)量流量的方向反轉(zhuǎn)，但 是絕對(duì)質(zhì)量流量保持相同。這種形式的菲克定律僅對(duì)自由擴(kuò)散有效。然而，在多孔材料中擴(kuò) 散的模型方程通?；谶@個(gè)方程，但是使用與材料的孔隙率相應(yīng)的減小的擴(kuò)散系數(shù)。因此， 根據(jù)此類簡(jiǎn)單的模型，在多孔材料中對(duì)于濃度梯度的方向反轉(zhuǎn)，絕對(duì)質(zhì)量流量也是不變的。
[0090] 僅在當(dāng)多孔材料不再被認(rèn)為是連續(xù)體時(shí)，使用更復(fù)雜的模型描述經(jīng)過各個(gè)孔的擴(kuò) 散，例如在適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件下以逐步方式或者連續(xù)方式變窄的孔的相應(yīng)方程的數(shù)值解析， 可以看出，濃度梯度的方向反轉(zhuǎn)不僅引起質(zhì)量流量的方向反轉(zhuǎn)，而且還引起其絕對(duì)值的變 化。本發(fā)明的包裝材料利用了這種效應(yīng)。
[0091] 根據(jù)第77號(hào)⑶RESTA推薦方法在Borgwaldt KC公司的擴(kuò)散率測(cè)試儀A50上進(jìn)行擴(kuò) 散能力的所有測(cè)量。
[0092] 比較例
[0093] 為了進(jìn)行比較，使用現(xiàn)有技術(shù)的五份香煙紙和濾棒包裝紙，并且在第一步中，經(jīng)檢 驗(yàn)，命名為A至E的這些常規(guī)紙并未表現(xiàn)出本發(fā)明的效果。
[0094]在表1中，給出了常規(guī)紙A至E的厚度以及它們的基重。在不同的位置對(duì)各個(gè)紙A至E 的擴(kuò)散能力測(cè)量10次。將平均值(MW)和標(biāo)準(zhǔn)偏差(STD)用"測(cè)量Γ進(jìn)行標(biāo)注并且示于表1中。 在將紙翻轉(zhuǎn)之后，以使現(xiàn)在紙的另一面朝向測(cè)量?jī)x的包含二氧化碳的半室。再次地，在不同 位置進(jìn)行10次測(cè)量，并且將相應(yīng)的平均值(MW)和各自的標(biāo)準(zhǔn)偏差(STD)給出為表1中的"測(cè) 量2"。用于對(duì)比兩個(gè)樣品（其p值在表1中給出）的平均值的t-檢驗(yàn)顯示出在顯著性水平為 95%時(shí)，擴(kuò)散能力不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異，因此沒有可檢測(cè)的在Z方向的擴(kuò)散能力的方向 性。
[0095]
[0096] 表1:材料以及比較例的數(shù)據(jù) [0097]示例性實(shí)施方案
[0098] 現(xiàn)在以兩張紙的所有可能組合通過兩個(gè)輥?zhàn)又g的壓力用5N/mm的線負(fù)載將紙A- E結(jié)合在一起，其中將所述輥?zhàn)蛹訜嶂?0°C的溫度。這產(chǎn)生15種可能的雙層包裝材料。
[0099]再次測(cè)量這15種包裝材料中各自的擴(kuò)散能力。在第一測(cè)量系列中，對(duì)各個(gè)包裝材 料在不同的位置進(jìn)行10次測(cè)量，由此具有較高擴(kuò)散能力的板層朝向進(jìn)入二氧化碳的半室。 這一測(cè)量系列標(biāo)記為"測(cè)量3"并計(jì)算相應(yīng)的平均值(麗)和標(biāo)準(zhǔn)偏差(STD)并且示于表2中。 [0100]此后，將包裝材料翻轉(zhuǎn)，以使現(xiàn)在具有較低擴(kuò)散能力的板層朝向一氧化碳進(jìn)入的 半室。再次地，對(duì)各個(gè)包裝材料在不同位置進(jìn)行10次測(cè)量。該測(cè)量系列標(biāo)記為"測(cè)量4"并計(jì) 算相應(yīng)的平均值(MW)和標(biāo)準(zhǔn)偏差(STD)并且輸入表2中。
[0101]對(duì)于由兩層相同的紙組成的包裝材料，即AA、BB、CC、DD和EE，兩個(gè)板層的擴(kuò)散能力 之間并不存在差異。因此，在測(cè)量系列3中的任意選擇的第一側(cè)面以及在測(cè)量系列4中的包 裝材料的第二側(cè)面朝向二氧化碳進(jìn)入的半室。
[0102] 正如可以期望從0.03cm/s的差值開始的技術(shù)上的相應(yīng)效果，進(jìn)行t-檢驗(yàn)以測(cè)試在 顯著性水平為99%下平均值的絕對(duì)差是否大于0.03cm/s。并且以如下常用方式進(jìn)行t-檢 驗(yàn)：
[0103] 假設(shè)cU, i和d2, i(其中i = 1，2，3，…，10)為N = 10時(shí)所測(cè)量的各個(gè)擴(kuò)散能力的值。然 后將擴(kuò)散能力的平均值〇1和出通過以下進(jìn)行估算：
[0104]
[0105]
[0106]
[0107]將各個(gè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差SjPS2通過以下進(jìn)行估算：
[0108]
[0109]
[0110] \ --.
[0111] 將平均值的絕對(duì)差A(yù) D通過以下進(jìn)行計(jì)算：
[0112] AD=|Di_D2
[0113] 平均值的差值大約為具有標(biāo)準(zhǔn)偏差s的正態(tài)分布，其中標(biāo)準(zhǔn)偏差s由以下給出：
[0114]
[0115] 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量t由以下測(cè)定：
[0116]
[0117] 由此，AD和s必須以cm/s給出。
[0118] 如果t>2.82，則誤差概率小于1 %時(shí)拒絕零假設(shè)Ho: Δ D〈0.03cm/s，并且平均擴(kuò)散 能力DjPDdg差大于0.03cm/s。誤差概率在表2中給出為"p值"。
[0119] 結(jié)果顯示出對(duì)于兩種不同材料的除了組合BC以外的所有組合，測(cè)量系列3和測(cè)量 系列4的擴(kuò)散能力的平均值在統(tǒng)計(jì)學(xué)上相差至少0.03cm/s，顯著性水平為99%。因此，所有 這些材料在Z方向顯示出方向性擴(kuò)散能力。
[0120]對(duì)于材料組合BC，板層B和板層C的擴(kuò)散能力的差值僅為0.02cm/s，這明顯不足以 在統(tǒng)計(jì)學(xué)上檢測(cè)本發(fā)明的效果。
[0121]在這種測(cè)試中，來自相同材料的所有五種材料組合在平均擴(kuò)散能力上都未顯示出 足夠大的絕對(duì)差，這證實(shí)擴(kuò)散能力的方向性由材料的選擇所引起，而不是由在板層結(jié)合過 程中的機(jī)械處理所引起。
[0122]
[0123]表2:示例性實(shí)施方案的數(shù)據(jù)
[0124] 數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析顯示出以下之間的關(guān)系：
[0125] -兩個(gè)板層的擴(kuò)散能力的差值
[0126] -擴(kuò)散能力的方向性的程度，特征在于測(cè)量系列3和測(cè)量系列4的擴(kuò)散能力的差值
[0127] 在圖2中，示出了表2的所有包裝材料的數(shù)據(jù)以及產(chǎn)生判定系數(shù)為0.9122的二次回 歸線。這表明在兩個(gè)參數(shù)之間存在相當(dāng)好的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，并且與以下預(yù)期一致:即板層之間的 擴(kuò)散能力的差值較大也導(dǎo)致包裝材料的擴(kuò)散能力的方向性較大。因此，該圖表明也可以將 本發(fā)明用于超出這些范圍的材料。
[0128] 為了證明適當(dāng)穿孔的作用，選擇厚度為70μπι并且基重為78g/m2的紙。這種紙的無 孔擴(kuò)散能力小于O.Olcm/s，由于此原因，未進(jìn)一步研究方向性。然后用適當(dāng)設(shè)置的激光沿6 條軌跡對(duì)該紙進(jìn)行穿孔。在平行延伸的軌跡之間，存在0.5mm的距離，并且在各條軌跡上每 厘米穿有50個(gè)孔。激光呈圓錐形聚焦，以使在紙的一個(gè)面上，孔洞具有約0.1mm的直徑，而在 另一面上，直徑通常為0.07mm。
[0129]用開口為3 X 20mm的測(cè)量頭測(cè)量擴(kuò)散能力，以使所有的6條軌跡定位于測(cè)量頭開口 下與測(cè)量頭的較長(zhǎng)的邊平行。在10個(gè)不同的位置進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量的第一系列中，具有較大 孔徑的面朝向包含二氧化碳的半室，并且在〇.〇12cm/s的標(biāo)準(zhǔn)偏差下產(chǎn)生0.163cm/s的平均 擴(kuò)散能力。此后，將紙翻轉(zhuǎn)，以使現(xiàn)在具有較小孔徑的面朝向包含二氧化碳的半室。再次地， 在10個(gè)不同的位置測(cè)定擴(kuò)散能力，并且這產(chǎn)生0.103cm/s的平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.011cm/s。 用以檢驗(yàn)平均值的絕對(duì)差是否超過0.03cm/s的值的t-檢驗(yàn)顯示出p值小于10-3,并且由此示 出在Ζ方向的方向性擴(kuò)散能力，顯著性水平為99%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 吸煙制品的包裝材料，其具有在兩個(gè)相互正交的空間方向X和Y上比在與所述兩個(gè)空 間方向X和Υ正交的空間方向Ζ上更遠(yuǎn)地延伸的層狀形狀， 由此，所述包裝材料的至少部分區(qū)域在+Ζ方向和-ζ方向分別具有對(duì)于c〇2擴(kuò)散通過所述 包裝材料的第一擴(kuò)散能力D4P第二擴(kuò)散能力D2,其中根據(jù)第77號(hào)煙草科學(xué)研究合作中心推 薦方法來測(cè)定所述擴(kuò)散能力Di和擴(kuò)散能力D 2,其特征在于對(duì)于各自為10個(gè)數(shù)值的平均值的 所述擴(kuò)散能力Di和擴(kuò)散能力D2,以下關(guān)系式(i)和(ii)中的一個(gè)或者兩個(gè)成立： (i) |Di-D2| > 0.03cm/s 顯著性水平為99 %2. 如權(quán)利要求1所述的包裝材料，其中對(duì)于所述第一擴(kuò)散能力0:和第二擴(kuò)散能力02，以 下關(guān)系式(iii)和(iv)中的一個(gè)或者兩個(gè)成立： (i i i) | D1-D21 2 0 · 05cm/s，優(yōu)選地 2 0 · 07cm/s3. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的包裝材料：優(yōu)選地2 0.05cm/s并且特別優(yōu)選地2 0. lcm/s，和/，優(yōu)選地< 6.Ocm/s并且特別優(yōu) 選地 < 5.0cm/s。4. 如權(quán)利要求3所述的包裝材料，其中在意于用于由所述包裝材料制造的吸煙制品的 自熄性的所述包裝材料部分中，下式成立5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中所述包裝材料的具有前述權(quán)利要求 中任一項(xiàng)所述的性能的所述部分區(qū)域，占所述包裝材料的總區(qū)域的至少5%，優(yōu)選至少10% 以及特別優(yōu)選至少25%。6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中在意于獲得由所述包裝材料制造的 吸煙制品的自熄性的所述包裝材料的區(qū)域中，所述關(guān)系式（i)和（ii)中的一個(gè)或者兩個(gè)成 立，其中這些區(qū)域優(yōu)選地占所述包裝材料的總區(qū)域的20%至40%。7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其厚度d對(duì)以下成立:d 2 5μπι，優(yōu)選地2 ΙΟμπι，特別優(yōu)選地2 20μηι以及尤其地d 2 30μηι和/或d < 300μηι，優(yōu)選地d < 150μηι，特別優(yōu)選地 d < 100μπι以及尤其地cK 80μπι。8. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其基重為至少10g/m2,優(yōu)選為至少15g/ m2,特別優(yōu)選為至少20g/m2和/或至多200g/m2,優(yōu)選為至多100g/m 2以及特別優(yōu)選為至多 80g/m2。9. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其包含至少兩個(gè)板層，所述板層彼此緊 密地物理接觸或者與位于其間的中間板層緊密地物理接觸，其中所述兩個(gè)板層具有不同的 擴(kuò)散能力。10. 如權(quán)利要求9所述的包裝材料，其中所述包裝材料具有上表面和下表面，其中所述 兩個(gè)板層之一為與所述上表面鄰接的最上板層，并且一個(gè)板層為與所述材料的下表面鄰接 的最下板層。11. 如權(quán)利要求9或者10所述的包裝材料，其中所述兩個(gè)板層的擴(kuò)散能力的絕對(duì)差值為 至少0.05cm/s，優(yōu)選為至少0. lcm/s，特別優(yōu)選為至少0.5cm/s以及尤其為至少1. Ocm/s和/ 或?yàn)橹炼? · Ocm/s，優(yōu)選為至多5 · Ocm/s以及特別優(yōu)選為至多4 · Ocm/s 〇12. 如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中所述兩個(gè)板層的較低的擴(kuò)散能力 為所述兩個(gè)板層的較高的擴(kuò)散能力的至少1%，優(yōu)選為至少5%，特別優(yōu)選為至少10%和/或 至多95%，優(yōu)選為至多80%以及特別為至多50%。13. 如權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中所述最上板層的擴(kuò)散能力低于 所述最下板層的擴(kuò)散能力，并且其中中間板層位于所述最上層板與所述最下層板之間，所 述中間板層的擴(kuò)散能力為所述最下板層的擴(kuò)散能力的至多200%并且為所述最上板層的擴(kuò) 散能力的至少50%，優(yōu)選地至多為所述最下板層的擴(kuò)散能力并且至少為所述最上板層的擴(kuò) 散能力。14. 如權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中能夠通過在所述板層上的機(jī)械壓 力獲得所述緊密的物理接觸。15. 如權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中兩個(gè)板層由紙形成，所述紙包含 紙漿和任選的填充劑，并且其中所述板層在紙漿類型、所述紙漿的精煉程度、在如果存在的 情況下的填充劑和/或在如果存在的情況下的填充劑含量中的一個(gè)或者多個(gè)性質(zhì)方面存在 差異。16. 如權(quán)利要求9至15中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中至少將具有較高的擴(kuò)散能力的所 述板層進(jìn)行人工穿孔。17. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其具有上表面和下表面，由此與所述上 表面鄰接的虛擬層的擴(kuò)散系數(shù)低于與所述下表面鄰接的虛擬層的擴(kuò)散系數(shù)。18. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中所述包裝材料被穿孔，其中在與所 述包裝材料的所述上表面鄰接的虛擬層中的穿孔孔洞的平均橫截面低于在與所述下表面 鄰接的虛擬層中的穿孔孔洞的平均橫截面。19. 如權(quán)利要求18所述的包裝材料，其中在所述下表面上的所述穿孔孔洞的平均橫截 面積比在所述上表面上的所述穿孔孔洞的平均橫截面積大至少30%，優(yōu)選大至少40%。20. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中所述包裝材料或者所述包裝材料 的各個(gè)板層由紙、再造煙草、煙草葉或者煙草替代材料組成。21. 如權(quán)利要求20所述的包裝材料，其中所述紙包含紙漿纖維，特別是來源于木材、亞 麻、大麻、劍麻、馬尼拉麻、棉花或者西班牙草的紙衆(zhòng)纖維。22. 如權(quán)利要求21所述的包裝材料，其中所述紙包含至少一種礦物填充劑，特別是白 堊。23. 如權(quán)利要求22所述的包裝材料，其中相對(duì)于所述紙的質(zhì)量，所述填充劑的部分少于 總的紙漿的60%，優(yōu)選為20%至50%。24. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的包裝材料，其包含至少一種燃燒添加劑，由此所 述至少一種燃燒添加劑優(yōu)選地選自：檸檬酸三鈉、檸檬酸三鉀、蘋果酸鹽、酒石酸鹽、醋酸 鹽、硝酸鹽、琥珀酸鹽、富馬酸鹽、葡萄糖酸鹽、羥乙酸鹽、乳酸鹽、草酸鹽、水楊酸鹽、α-羥基 辛酸鹽、碳酸氫鹽、碳酸鹽和磷酸鹽以及它們的混合物。25. 如權(quán)利要求24所述的包裝材料，其中相對(duì)于所述包裝材料的質(zhì)量，所述燃燒添加劑 的部分少于7%，優(yōu)選為少于3%。26. 如權(quán)利要求20至25中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中所述紙的基重為至少10g/m2,優(yōu) 選為至少15g/m 2以及特別地為至少20g/m2和/或?yàn)橹炼?00g/m2,優(yōu)選為至多80g/m 2以及特 別地為至多60g/m2。27. 如權(quán)利要求20至26中任一項(xiàng)所述的包裝材料，其中所述紙的厚度為至少ΙΟμπι，優(yōu)選 為至少20μηι以及特別優(yōu)選為至少30μηι和/或?yàn)橹炼?00μηι，優(yōu)選為至多120μηι以及特別優(yōu)選 為至多80μηι。28. 吸煙制品，其包括煙草柱和包圍所述煙草柱的包裝材料，其中所述包裝材料由權(quán)利 要求1至27中任一項(xiàng)所述的包裝材料形成。29. 如權(quán)利要求28所述的吸煙制品，其中C02從所述煙草柱通過所述包裝材料朝向外部 的擴(kuò)散能力高于在相反方向的擴(kuò)散能力。30. 如權(quán)利要求28或者29所述的吸煙制品，在所述吸煙制品的末端提供過濾嘴。
【文檔編號(hào)】A24D1/02GK105828645SQ201480068266
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2014年10月29日
【發(fā)明人】伯恩哈德·帕姆莫
【申請(qǐng)人】德爾福特集團(tuán)有限公司