JP3958685B2 - 着火性の低下した特性を有する喫煙用品の製造方法およびその方法により作製された製品 - Google Patents
着火性の低下した特性を有する喫煙用品の製造方法およびその方法により作製された製品 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０００年１１月１３日に出願され、米国特許出願Ｎｏ．６０／２４８，０６１を有する仮出願に基づく。
【０００２】
（発明の背景）
タバコ産業には、喫煙用品の着火性向、または火を付けられた喫煙用品と接触する表面に着火する、喫煙用品の傾向を低下させる巻き紙を有する紙巻タバコを製造することに常に関心がある。燃焼性の物質と接触する、燃えている紙巻タバコに起因する火災の報告がなされている。この産業には、紙巻タバコ、または他の喫煙用品が、接触して、家具、寝具などに用いられる表面および材料に着火する傾向を低下させることに当然の関心がある。
【０００３】
したがって、喫煙用品、特に紙巻タバコの望ましい特徴は、それらが、自由燃焼状態で、燃焼性の物質上に落とされたかまたは放置された際に自己消火するということである。
【０００４】
タバコ産業では、紙巻タバコの巻き紙は、紙巻タバコの燻り特性にかなりの影響があるということが長い間認められていた。この点で、当技術分野では、紙巻タバコに自己消火する望ましい傾向をもたせるため、あるいは別の言い方をすると、紙巻タバコの着火性向特性を低下させるために、紙巻タバコの巻き紙を変えるかまたは性質を変更する様々な試みがなされてきた。
【０００５】
先行技術は、フィルム形成溶液を紙巻タバコの紙に塗布することにより、紙の透過率を低下させ、燃焼速度を抑制することを記載している。これらの材料が紙巻タバコの長さ方向に沿って互いに離れた区域に塗布されたとき、その紙巻タバコは、基材を着火させる傾向の低下を示し、自己消火する傾向があり、そしてより大きなパフカウント（ｐｕｆｆ ｃｏｕｎｔ）をもつということが示された。
【０００６】
例えば、Ｐｅｔｅｒｓｏｎの米国特許第５，８７８，７５３号−参照により本明細書に組み込まれる−は、透過率を下げるために、フィルム形成水溶液で処理されている喫煙用品巻き紙を記載する。Ｐｅｔｅｒｓｏｎの米国特許第５，８７８，７５４号−参照によりやはり本明細書に組み込まれる−は、透過率を下げるために、非水溶液に溶解された溶剤可溶性ポリマーの非水溶液で処理されている喫煙用品巻き紙を記載する。
【０００７】
いくつかの場合において、溶液を巻き紙に塗布して乾燥させると、紙は不均一な寸法変化を起こす傾向がある。特に、コーティングをバンド状に付けると、無コートの紙に対するバンドの収縮が起きて、無コート区域が外に向かって膨れ出たようになる。
【０００８】
当技術分野においていくつかの改良がなされてきたが、着火性向特性が低い紙巻タバコ巻き紙を製造するための改良された方法が依然として求められている。特に、巻き紙に不均一な寸法変化を生じないか、さもなければ巻き紙の外観に悪影響を与えることなく、巻き紙の透過率を低下させるために、巻き紙の互いに離れた区域にフィルム形成溶液を塗布する、改良された方法が求められている。
【０００９】
（発明の概要）
本発明は一般に、着火性向を低くした喫煙用品用の巻き紙およびその巻き紙の製造方法を対象とする。例えば、一実施形態において、前記方法は、ペーパーウェブから製造された巻き紙を提供する工程を含む。例えば、巻き紙は、アマ繊維、軟材繊維、硬材繊維およびこれらの混合物を含むことができる。巻き紙はまた、約１０重量％から約４０重量％の量で、炭酸カルシウムのようなフィラーを含むこともできる。
【００１０】
本発明によれば、フィルム形成用組成物の複数の層が、特定の位置で巻き紙に塗布される。フィルム形成用組成物の複数の層は、巻き紙上に互いに離れた処理区域を形成する。この互いに離れた区域は無処理区域により隔てられている。互いに離れた処理区域は、着火性向を低下させるのに十分な、所定の範囲内の透過率をもつ。例えば、処理区域は、燃えさし（ｃｏａｌ）が燃え、処理区域に進んだとき、喫煙用品の燻っている燃えさしに対して酸素を減少させることにより、着火性向を低下させることができる。
【００１１】
本発明の一実施形態においては、フィルム形成用組成物の各層の塗布の間に、巻き紙は乾燥される。高温ガス流と接触させることにより、蒸気缶（ｓｔｅａｍ ｃａｎ）と接触させることにより、赤外線を用いることにより、巻き紙を乾燥させることができ、または、単に空気で乾燥させることもできる。
【００１２】
様々な方法に従って巻き紙にフィルム形成用組成物を塗布することができる。例えば、複数の層を、例えばフレキソ印刷、ダイレクトグラビア印刷、およびオフセットグラビア印刷を用いて紙上に印刷することができる。
【００１３】
一実施形態においては、フィルム形成用組成物により形成された互いに離れた区域は、喫煙用品に沿って長手方向に配置された外周バンドの形状である。バンドの幅は、約４ｍｍより大きく、例えば約５ｍｍから約１０ｍｍでありうる。約５ｍｍから約３０ｍｍ、特に約５ｍｍから約２０ｍｍの距離で、バンドを互いに隔てて配置することができる。
【００１４】
望ましい燃焼特性を与える、任意の適切な材料から、フィルム形成用組成物をつくることができる。用いることができるフィルム形成用組成物の例には、アルギネート溶液、ペクチン溶液、シリケート溶液、デンプン溶液、カルボキシメチルセルロース溶液、他のセルロース誘導体溶液、ガーゴム溶液、およびこれらの混合物が含まれる。望ましければ、フィルム形成用組成物は、チョーク、クレー、金属酸化物、炭酸カルシウム、またはこれらの混合物のようなフィラーを含むことができる。
【００１５】
巻き紙に塗布されるフィルム形成用組成物の量は、特定の用途と様々な要因に依存する。互いに離れた処理区域の各層を形成するために塗布される量はまた、特定の用途に応じて変わりうる。例えば、一実施形態においては、比較的軽い層を最初に形成するために、フィルム形成用組成物を塗布することができる。続いて、組成物のより重い層を形成することができる。
【００１６】
別法として、最初に比較的重い層として、フィルム形成用組成物を塗布することができる。次に、より重い層の上により軽い層を置くことができる。
【００１７】
本発明のさらに別の実施形態において、着火性向特性が低い巻き紙は、比較的透過率が大きい巻取り紙から形成される。例えば、巻取り紙の透過率は、約６０コレスタより大きく、例えば約６０から約１１０コレスタ、より特定すると約６０から約９０コレスタでありうる。次に、着火性向が低い互いに離れた処理区域を形成するために、この巻取り紙にフィルム形成用組成物を塗布することができる。フィルム形成用組成物の複数の層で、互いに離れた処理区域を形成することができる。
【００１８】
紙の透過率を低下させる方法を対象とする以外に、本発明はまた、巻き紙自体およびその巻き紙で作成された喫煙用品も対象とする。例えば、喫煙用品には巻き紙で囲まれたタバコ柱（ｃｏｌｕｍｎ）を含めることができる。すでに記載されたように、ペーパーウェブから巻き紙を製造することができる。
【００１９】
本発明によれば、巻き紙は、無処理区域により隔てられた、互いに離れた処理区域を含むことができる。この互いに離れた処理区域は多層フィルムから作製でき、物品の着火性向特性を低下させるのに十分な、所定の範囲内の透過率をもつことができる。例えば、処理された区域は、約２５コレスタ単位より小さく、特に１５コレスタ単位より小さく、またより特定すると約２コレスタ単位から約１０コレスタ単位の透過率をもつことができる。
【００２０】
前記の方法に従って、巻き紙に塗布された多層フィルムを作製することができる。フィルムを作製するのに用いられる層の数は特定の用途に依存して変わりうる。ほとんどの用途で、フィルムは少なくとも２層、また特に約３から約８層を含む。
【００２１】
本発明の他の特徴と側面は以下により詳細に記載される。
【００２２】
当分野の技術者にとってのその最良の形態を含む、本発明の完全で利用可能な開示が、添付図への参照を含めて、本明細書の残りの部分でより具体的に記載される。
【００２３】
本明細書および図における参照記号の繰り返しての使用は、本発明の同一もしくは類似の特徴または要素を表そうとするものである。
【００２４】
（詳細な説明）
これから、本発明の実施形態、以下に述べる１つまたは複数の例が詳細に参照されるであろう。それぞれの例は本発明の説明のために記載されるのであって、本発明の限定のためではない。事実、当業者には、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本発明に様々な変更および変形をなしうるということが明らかであろう。例えば、一実施形態の一部分として例示されるかまたは説明された特徴を、さらなる実施形態を生み出すために別の実施形態で用いることができる。このように、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるものとして、このような変更および変形を含むことが想定されている。
【００２５】
本発明の説明のために、本発明の実施形態および原理が紙巻タバコに関して論じられるであろう。しかし、これは、本発明の説明のためであるにすぎず、本発明を紙巻タバコにのみ限定しようとするものではない。喫煙用品の如何なる様式も本発明の範囲と精神の範囲内にある。
【００２６】
本発明は、着火性向制御特性が向上した、喫煙用品、および喫煙用品のための巻き紙に関する。「着火性向」は、燃えている紙巻タバコが、可燃性の基材に落とされるか、さもなければ放置された場合に、喫煙用品または紙巻タバコが可燃性の下地を発火させる傾向の尺度である。紙巻タバコの着火性向の試験は、ＮＩＳＴ（米国立標準技術研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ））により確立されており、一般に「モックアップ着火試験（Ｍｏｃｋ−Ｕｐ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ）」と呼ばれている。この試験は、燻っている紙巻タバコを可燃性試験ファブリック上に置き、そして紙巻タバコが、試験ファブリックに着火するか、試験ファブリックをそのファブリックの通常のチャーラインを越えて燃焼させるか、ファブリックに着火することなくその全長が燃焼するか、または、試験ファブリックに着火するか若しくはその全長が燃焼する前に自己消火するかのいずれかの傾向を記録することを含む。
【００２７】
着火性向の別の試験は、「紙巻タバコ消火試験（Ｃｉｇａｒｅｔｔｅ Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ）」と呼ばれる。紙巻タバコ消火試験では、火をつけられた紙巻タバコが１層または複数層の濾紙の上に置かれる。その紙巻タバコが自己消火すれば、紙巻タバコは試験に合格する。しかし、紙巻タバコが濾紙上でその端まで完全に燃えた場合、その紙巻タバコは不合格である。これらの試験の一方あるいは両方に合格するように、本発明に従って作成された喫煙用品をデザインすることができる。
【００２８】
一般に、着火性向が低い喫煙用品は、本発明に従って、多重塗布方法で、フィルム形成用組成物のような組成物をラップ用紙に互いに離れた区域として塗布することにより製造される。詳細には、その組成物は、紙の上に着火性向の低い区域を形成するために、相次ぐ工程でラップ用紙に塗布される。本発明の一実施形態において、ラップ用紙は、紙に組成物を塗布する、相次ぐ各工程の間で乾燥される。複数の工程で組成物を塗布することにより、そして各工程の間で乾燥することにより、紙に不均一な寸法の変化を引き起こすことなく、且つ紙の外観に悪影響を及ぼすことなく、着火性向が低い区域をラップ用紙上に形成することができると考えられる。
【００２９】
本発明の別の実施形態において、ラップ用紙に塗布される組成物の量は組成物の逐次的な各塗布中に変えられる。例えば、ある用途では、最初、比較的多くの量の組成物がラップ用紙に塗布される。引き続く工程では、その紙に塗布される組成物の量は減らされる。しかし、別の用途では、最初に、組成物はラップ用紙に少量塗布される。最初の塗布の後、次に、より多くの量の組成物がその紙に塗布される。各工程中にラップ用紙に塗布される量を変えることにより、特性を制御して、着火性向の低い区域を巻き紙上に形成することができる。
【００３０】
複数の塗布工程で巻き紙に組成物を塗布することにより、着火性向の低い区域を、少なくとも６０コレスタ単位の透過率をもつ巻き紙上のような、比較的透過率特性が高い巻き紙上に形成することもできる。本発明によれば、喫煙用品へ形成されたとき、モックアップ着火試験および紙巻タバコ消火試験の両方に合格できる低下した着火性向特性をもつ、高多孔性の巻き紙が可能である。
【００３１】
本発明を記載し説明する助けとするために、本発明の一実施形態が概略として図１および２に例示されている。着火性向特性が改善された喫煙用品（紙巻タバコ）、概略としての１０は、巻き紙１４内にタバコ柱１２を含む。物品１０はフィルター２６を含んでいてもよい。巻き紙１４には、任意の様式の市販紙巻タバコ巻き紙が含まれうる。
【００３２】
一般に、例えばアマ、軟材もしくは硬材から得られるセルロース性繊維で、ラップ用紙を製造することができる。望ましいように紙の性質を変えるために、セルロース性繊維の様々な混合物を用いることができる。繊維の精製の度合いもまた変えることができる。
【００３３】
ほとんどの用途で、巻き紙はフィラーを含むであろう。このフィラーは、例えば、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、または任意の適切な他の材料でありうる。巻き紙に添加されるフィラーの全充填量は、約１０重量％から約４０重量％の間でありうる。
【００３４】
本発明に従って作成される喫煙用品用の巻き紙の透過率は一般に、約１０コレスタ単位から約２００コレスタ単位でありうる。ある用途では、透過率は、約１５コレスタ単位から約５５コレスタ単位の間でありうる。しかし、本発明の一実施形態において、巻き紙の初期透過率は比較的大きい。例えば、一実施形態において、巻き紙の透過率は、約６０コレスタ単位から約１１０コレスタ単位、特に約６０コレスタ単位から約９０コレスタ単位でありうる。前記のように、本発明の方法は、特定の用途にとって望ましければ、透過率が比較的大きい巻き紙で用いるのに特に適している。
【００３５】
紙巻タバコラップ用紙の坪量は通常、約１８ｇｓｍから約６０ｇｓｍの間、より特定すると約１５ｇｓｍから約４０ｇｓｍの間である。本発明によるラップ用紙をこれらの範囲の何れかに収めて製造することができる。
【００３６】
アッシュコンディショナ（ａｓｈ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）としても役立ちうる燃焼制御剤で、ラップ用紙を処理してもよい。このような燃焼制御剤には、例えばアルカリ金属塩、アセテート、リン酸塩またはこれらの混合物が含まれる。特に好ましい燃焼制御剤は、クエン酸カリウムとクエン酸ナトリウムの混合物である。約０．３重量％から約５重量％、より特定すれば約０．３重量％から約２．５重量％の量で、燃焼制御剤を紙に添加することができる。
【００３７】
ペーパーウェブ１４は、タバコ柱１２の回りにラップされたとき、外周表面１６を定める。外周表面１６の互いに離れた区域１８は組成物で処理されている。用いることができるいくつかの水性組成物には、アルギネート、ペクチン、シリケート、カルボキシメチルセルロース、他のセルロース誘導体、ガーゴム、デンプン、改質デンプン、ポリ酢酸ビニル、およびポリビニルアルコール組成物が含まれる。水性組成物以外に、非水組成物もまた本発明において用いることができる。例えば、一実施形態においては、アルコール、酢酸エステル、あるいは双方の混合物などの非水溶剤中に、エチルセルロースのようなセルロースポリマーが含まれうる。例えば、一実施形態において、イソプロピルアルコールと酢酸エチルの混合物である溶剤中に、エチルセルロースが含まれうる。
【００３８】
組成物はまた、後により完全に議論されるように、組成物に分散されるか、または懸濁される微粒子状の非反応性無機フィラーを含むことができる。また、巻き紙１４の内側表面に処理区域１８を配置することもできるであろうということが理解されるべきである。別の言い方をすると、処理区域１８がタバコに隣接するようにして、タバコ柱１２の回りに巻き紙１４を巻くこともできるであろう。
【００３９】
図１および２に例示される実施形態において、処理区域１８は横方向外周バンド２４として定められている。バンド２４は紙巻タバコ１０の長さに沿って長手方向に互いに離れて間隔を置いている。バンド２４は図２で仮に見えるように（ｉｎ ｐｈａｎｔｏｍ）示されている。しかし、形作られた紙巻タバコでは、図１に示されるように、処理区域は本質的に目に見えないということを理解すべきである。別の言い方をすると、喫煙者は、巻き紙１４が互いに離れた区域１８で処理されているという如何なる外部のしるしも認めないかもしれない。この点で、処理区域１８は、無処理区域２８と本質的に同じ滑らかで平坦な表面の感じをもっている。
【００４０】
バンド２４の幅と間隔は、巻き紙１４の初期透過率、タバコ柱１２の密度などのような多くのの変数に依存している。バンド２４は、好ましくは、燃えさしを消すのに十分な時間の長さまたは期間にわたって、酸素が燃えている燃えさしに対して制限されるような幅をもつ。別の言い方をすると、バンド２４が狭すぎると、燃えている燃えさしは、自己消火する前にバンド２４を通り越して燃えるであろう。ほとんどの用途で、３ｍｍの最小バンド幅が望ましい。例えば、バンド幅は約５ｍｍから約１０ｍｍでありうる。
【００４１】
バンド２４の間の間隔もまた、多くの変数のファクタである。間隔は、燃えさしがずっと燃え続けて処理区域１８に入る前に、基材に着火するのに十分な長さの時間にわたって、紙巻タバコが燃えている程大きくてはいけない。バンド２４の間の間隔はまた、燃えている燃えさしの熱慣性、または燃えさしが自己消火することなく処理バンド２４を通り過ぎて燃える力に影響を与える。試験された紙巻タバコで、出願人は、１から３０ｍｍの間、特に約１０ｍｍから２５ｍｍの間のバンド間隔が適切であるということを見出した。しかし、バンド間隔は、任意の数の変数により予め決められる、任意の適切な幅でありうるということを理解すべきである。ほとんどの用途で、喫煙用品は、前記の間隔を用いる１から約３バンドを含みうる。
【００４２】
処理区域１８は、紙巻タバコ１０に作り上げられると、着火性向特性を改善するとして知られている範囲内の透過率をもつ。紙巻タバコ１０の燃えさしは燃えて処理区域１８へ入るので、燃えさしを燃焼させるために利用できる酸素は、巻き紙１４の処理区域における低下した透過率のために、実質的に減少する。酸素のこの減少により、好ましくは、紙巻タバコは、基材と接触しているとき、処理区域１８で自己消火するようになる。出願人は、好ましい透過率は、２０ｍｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2（コレスタ（ＣＯＲＥＳＴＡ））未満、特に１２ｍｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2未満、また通常２から８ｍｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2の範囲内であるということを決定した。出願人は、紙巻タバコの燃えさしが燃えて処理区域に入るとき、この範囲が望ましい自己消化性の結果を生じるということを見出した。
【００４３】
透過率以外に、着火性向特性が低下したことを示すために利用できる別の測定法は、燃焼モード指数（Ｂｕｒｎ Ｍｏｄｅ Ｉｎｄｅｘ）である。事実、巻き紙の燃焼モード指数は、紙の透過率を単に測定することとは対照的に、紙の燃焼特性を示す上でより正確でありうる。燃焼モード指数を求める試験は、Ｈａｍｐｌの米国特許第４，７３９，７７５号に説明されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【００４４】
低下した着火性向特性を示すためには、処理区域１８の燃焼モード指数（「ＢＭＩ」）は、一般に約８ｃｍ-1未満、特に約１ｃｍ-1から約５ｃｍ-1でありうる。例えば、一実施形態においては、処理区域１８の燃焼モード指数は約１ｃｍ-1から約３ｃｍ-1でありうる。
【００４５】
処理区域１８において巻き紙１４に塗布される組成物は、処理区域の透過率を低下させる。出願人は、組成物中に懸濁される微粒紙状非反応性無機フィラーを含んでいてもよい水性もしくは溶剤組成物を用いることができるということを見出した。塗布の方法により、後により詳細に記載されるように、この組成物は、溶剤を乾燥させたとき、巻取り紙にシワもしくは縮みを生じさせない。このために、巻き紙１４は滑らかで美しい外観をもつことができる。
【００４６】
出願人は、特によく適する水性組成物は、米国特許第５，８２０，９９８号−参照により本明細書に組み込まれる−に開示されるような、アルギネートを含むものであるということを見出した。このアルギネートは、例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、アルギン酸プロピレングリコール、あるいはこれらの混合物でありうる。
【００４７】
アルギネート組成物が酸性の場合（７より小さいｐＨ）、この組成物は紙に含まれるフィラーと架橋することができ、効果的に紙の多孔度を低下させ、喫煙用品の燃焼速度および着火性向を低下させる耐久性のある表面コーティングを形成することができる。例えば、一実施形態において、アルギネート組成物は、組成物のｐＨを約３から約７に調節するために、酸を含むことができる。本発明の一実施形態では、酢酸のような弱酸を用いることが本発明の方法に特によく適するということが見出された。例えば、ｐＨを約４から約６．５の範囲に調節するために、組成物に酢酸を添加することができる。
【００４８】
一実施形態においては、組成物に微粒子フィラーを添加することができる。特に、非反応性無機フィラーを用いることができる。出願人は、燃えている燃えさしを自己消火させる処理区域１８の能力を、フィラーがかなり改善しうるということを見出した。フィラーを含む組成物は、処理区域１８における巻取り紙の透過率を低下させるのに、より効果的でありうる。出願人はまた、無機フィラー粒子を含む組成物は、燃えている紙巻タバコの熱により影響を受けにくいので、コーティングが、燃えている燃えさしに対して酸素を制限するのに有効であるように確実にそのまま残るようにすると考えている。例えば、チョーク、クレー、炭酸カルシウムおよび二酸化チタンが特によく適するフィラーである。
【００４９】
紙に加えられる組成物の量は、用いられる組成物のタイプおよび望まれる結果を含む様々な要因に依存するであろう。ほとんどの応用で、特にフィルム形成用組成物を用いる場合、バンドが形作られ乾燥された後、バンド区域内の紙の約１重量％から５０重量％、また特にバンド区域内の紙の約１重量％から約２０重量％の量で、組成物を紙に添加することができる。常にではないが、一般に、紙に塗布される組成物の量は通常、紙の透過率が大きくなるにつれて多くなるであろう。例えば、透過率が約３０コレスタ単位未満のラップ用紙では、組成物を紙に、約１重量％から約９重量％の量で塗布することができる。他方、透過率が約６０コレスタ単位より大きいラップ用紙では、組成物を紙に、約１０重量％から約２０重量％の量で塗布することができる。
【００５０】
本発明は、本質的にはすでに記載された、喫煙用品で使用するための、喫煙用品巻き紙、ならびに喫煙用品巻き紙を製造する方法に関する。特に、本発明者等は、巻き紙を歪めることなく、さもなければ悪影響を与えることなく巻き紙に組成物を塗布する方法を見出した。特に、本発明の方法は、例えば多段印刷機を用いる複数の工程で、巻き紙に組成物を塗布することを対象とする。
【００５１】
着火性向特性が改善された喫煙用品巻き紙を製造する本発明の方法は、喫煙用品用紙の、前記のバンド２４のような互いに離れた処理区域１８に、組成物を逐次的に塗布することを含む。相次ぐ各塗布の後で、処理区域は乾燥され、紙の上の処理された区域１８にフィルムを残す。複数回この手順を繰り返して、複数層のフィルムが巻き紙上に積み上げられ、形成される。
【００５２】
巻き紙の互いに離れた区域に塗布される組成物の層の数は、個々の状況に応じて変わりうる。例えば、本発明による巻き紙に、約２層から約１０層を塗布することができる。ほとんどの応用で、一般に約２層から約６層が巻き紙に塗布されるであろうが、いくつかの応用では、６から８の異なる層が好ましいこともありうると考えられる。
【００５３】
例示のために、図３は、３つの異なる層からなる互いに離れた区域１８を備える巻き紙１４を示す。図３に示されるように、層３１、３３、および３５がペーパーウェブ上に形成されている。始めに、層３１が塗布され乾燥される。層３１が乾燥された後、層３３が塗布され乾燥される。最後に、層３５が塗布され乾燥される。相次ぐ層の各々は、各々の前の層を覆って印刷あるいは塗布される。各層の形成中、巻き紙１４に塗布される組成物の量は、用いられる組成物のタイプ、ラップ用紙の初期透過率、必要とされる透過率の低下量などを含む様々な要因に依存しうる。しかし、ほとんどの用途で、パス毎に、巻き紙の重量に基づいて約０．２５重量％から約２０重量％の量で、組成物を巻き紙に塗布することができる。より具体的には、一実施形態において、巻き紙の約１重量％から約１５重量％の量で、組成物を巻き紙に塗布することができる。
【００５４】
ペーパーウェブに塗布される各層は、同じ割合で塗布することができる。しかし、別の実施形態では、巻き紙に塗布される組成物の量は、引き続く各工程の間で変わりうる。例えば、一実施形態において、ウェブ上に、最初軽い層を形成してもよく、後で、より重い層を塗布することができる。この実施形態では、後のより重い層に対する下地もしくは土台を形成するために、最初に軽い層をウェブに塗布することができる。いくつかの応用では、この方法は、処理区域の形成中に巻き紙が歪むことをさらに防止しうる。
【００５５】
軽い層を最初に、続けてより重い層を形成すること以外に、本発明の別の実施形態において、最初により多量の組成物を、続けてより少量を巻き紙に加えることが望ましいこともある。この実施形態では、その方法は、巻き紙に塗布される組成物の量を微調整するのによく適していることがある。例えば、バンドを形成するために、比較的大量に組成物を巻き紙に塗布することができる。次に、特定の透過率範囲または特定の燃焼モード指数に達するように、より軽い層を処理区域に塗布することができる。後でより軽い層を塗布することにより、処理区域に生成する性質をよりよく制御することが可能なこともある。
【００５６】
すでに記載したように、何れかの１つの塗布工程中に塗布される組成物の量は、数多くの要因に依存しうる。しかし、本発明により比較的軽い層を塗布するとき、ウェブの重量に基づいて約０．２５重量％から約１０重量％の量でウェブに組成物を塗布することができる。他方、ウェブに塗布される比較的多量の組成物は、ウェブの重量に基づいて約１重量％から約２０重量％の範囲でありうる。異なる層を塗布するとき、軽い層と重い層の間の量の違いは、例えば、塗布量で１重量％より大きく、特に塗布量で３重量％より大きく、いくつかの応用では、塗布量で５重量％より大きいこともありうる。
【００５７】
巻き紙上に処理区域を形成するとき、軽い層および重い層を望ましい何れかの順序で巻き紙塗布できることが理解されるべきである。例えば、軽い層の後に重い層がきて、次に軽い層をもってくることができる。組成物のそれぞれの塗布中に塗布される量は変わりうる。例えば、次にあるのは、３層のフィルム形成用組成物から、本発明に従って処理区域を形成する一実施形態である。
【００５８】
【表１】
【００５９】
上の表に含まれる重量％での塗布量は各パスの後のバンドの総重量を表す。したがって、上に示されるように、最初に比較的軽い層が巻き紙に塗布され、次により重い層が続く。より重い層の後、次に比較的軽い層が塗布される。
【００６０】
組成物が巻き紙に塗布される方法もまた変わりうる。例えば、巻き紙上に組成物をスプレーまたは印刷することができる。しかし、印刷法が組成物の配置についてよりよく制御できるであろうと考えられる。一般に、本発明においては、適切な何らかの印刷方法を用いることができる。出願人は、適切な印刷法には、グラビア印刷、あるいはフレキソ印刷が含まれるということを見出した。一実施形態においては、図４に例示されるように、紙の層１４が供給ロール４０から解かれ、それに付随する矢印により示される方向に移動する。別法として、１つまたは複数の紙製造法により紙の層１４を形成し、供給ロール４０に最初に保存することなく、直接プロセス５０に通してもよい。
【００６１】
図４に示されるように、紙の層１４は、逆Ｓ形経路においてＳ形ロール機構４２のニップを通過する。Ｓ形ロール機構４２から、紙の層１４はグラビア印刷機構４４へと入る。グラビア印刷法はダイレクト印刷プロセスであっても、またはオフセット印刷機を用いることによるようなインダイレクト印刷プロセスであってもよい。図４はインダイレクト印刷プロセスを描いている。ダイレクト印刷プロセスは、（例えば）大量の材料を紙の層に塗布しようとする場合に望ましいことがある。
【００６２】
グラビア印刷機構は、組成物タンク４６ならびに組成物５２をグラビアロール５４に塗布するのに用いられるドクターブレード４８を含む。
【００６３】
グラビアロール５４は、ロールの幅に渡って平行なバンド状に配置され、各バンドの間に彫刻されていない区域をもつ通常の連続セルパターン（例えば四角形セルパターン）で彫刻されていてよい。各グラビアセルは、ゴムのアプリケータロール５６上にパターンで放出される少量の組成物を保持する。紙の層１４は、ゴムアプリケータロール５６および連動するバックアップロール５８の間のニップを通過する。組成物がアプリケータロール５６から紙の層１４の表面に転写されて、コートされた紙６０が形成される。グラビアロール５４とアプリケータロール５８の速度は、それらが同じとなるように、または組成物の塗布に影響を及ぼす僅かな量までこれらが異なるように、制御することができる。ひとたび組成物が紙の層１４に塗布されると、所望であれば、紙の層を乾燥させることができる。
【００６４】
例えば、図４に示されるように、グラビア印刷機構４４を出た後、ペーパーウェブ１４は乾燥工程６２に通される。乾燥工程６２の間に、様々な装置および方法を用いて、処理された紙を乾燥させることができる。例えば、一実施形態において、乾燥工程６２は、ペーパーウェブ上に空気のような高温ガスを通す乾燥装置を含む。空気の温度は、１００°Ｆ（約３８℃）から６００°Ｆ（約３１６℃）の範囲でありうる。別の実施形態において、乾燥装置は蒸気缶でありうる。グラビア印刷装置により組成物で処理された後、組成物を乾燥させるために、ペーパーウェブを蒸気缶と接触させることができる。
【００６５】
高温ガス流で、または蒸気缶で紙を乾燥させること以外に、本発明の別の実施形態では、紙を赤外線と接触させることにより紙を乾燥させることができる。例えば、一実施形態において、赤外加熱ランプのもとに紙を通すことができる。
【００６６】
本発明のさらに別の実施形態においては、乾燥工程６２の間に、単に空気でペーパーウェブ１４を乾燥させることができる。
【００６７】
次に、図４に示されるように、ペーパーウェブに組成物を塗布して乾燥させる前記方法は、本発明による多層フィルムを得るために複数回繰り返される。具体的には、図４に示されるように、紙の層１４は、グラビア印刷機構４４に３回通され、３回乾燥される。各グラビア印刷部位で、類似または同じ要素を表すために、同じ参照数字が用いられている。最初、比較的少量の組成物が塗布され乾燥される。追加の少量の組成物が同じ区域で塗布され、乾燥される。これらの追加の塗布は、表面でフィルムを形成することにより、紙の多孔度をさらに低下させる。
【００６８】
図４に例示される方法は、巻き紙に組成物を複数回塗布するための一実施形態を表すにすぎないということが理解されるべきである。例えば、任意の位置に、より多くの、またはより少ない印刷部位を含むことができる。
【００６９】
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明のこれらおよび他の変更および変形が、当業者により実施されうる。さらに、様々な実施形態の側面は、全体としてもまたは部分的にも交換しうるということが理解されるべきである。さらに、当業者は、前記の説明が例示のみのためであって、本発明を限定しようとするものではないということを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従って作製された喫煙用品の斜視図である。
【図２】 図１に示される喫煙用品の分解組立図である。
【図３】 本発明に従って作製された巻き紙の横断面図である。
【図４】 本発明による巻き紙を処理するためのシステムの概略図である。
（関連出願）
本出願は、２０００年１１月１３日に出願され、米国特許出願Ｎｏ．６０／２４８，０６１を有する仮出願に基づく。
【０００２】
（発明の背景）
タバコ産業には、喫煙用品の着火性向、または火を付けられた喫煙用品と接触する表面に着火する、喫煙用品の傾向を低下させる巻き紙を有する紙巻タバコを製造することに常に関心がある。燃焼性の物質と接触する、燃えている紙巻タバコに起因する火災の報告がなされている。この産業には、紙巻タバコ、または他の喫煙用品が、接触して、家具、寝具などに用いられる表面および材料に着火する傾向を低下させることに当然の関心がある。
【０００３】
したがって、喫煙用品、特に紙巻タバコの望ましい特徴は、それらが、自由燃焼状態で、燃焼性の物質上に落とされたかまたは放置された際に自己消火するということである。
【０００４】
タバコ産業では、紙巻タバコの巻き紙は、紙巻タバコの燻り特性にかなりの影響があるということが長い間認められていた。この点で、当技術分野では、紙巻タバコに自己消火する望ましい傾向をもたせるため、あるいは別の言い方をすると、紙巻タバコの着火性向特性を低下させるために、紙巻タバコの巻き紙を変えるかまたは性質を変更する様々な試みがなされてきた。
【０００５】
先行技術は、フィルム形成溶液を紙巻タバコの紙に塗布することにより、紙の透過率を低下させ、燃焼速度を抑制することを記載している。これらの材料が紙巻タバコの長さ方向に沿って互いに離れた区域に塗布されたとき、その紙巻タバコは、基材を着火させる傾向の低下を示し、自己消火する傾向があり、そしてより大きなパフカウント（ｐｕｆｆ ｃｏｕｎｔ）をもつということが示された。
【０００６】
例えば、Ｐｅｔｅｒｓｏｎの米国特許第５，８７８，７５３号−参照により本明細書に組み込まれる−は、透過率を下げるために、フィルム形成水溶液で処理されている喫煙用品巻き紙を記載する。Ｐｅｔｅｒｓｏｎの米国特許第５，８７８，７５４号−参照によりやはり本明細書に組み込まれる−は、透過率を下げるために、非水溶液に溶解された溶剤可溶性ポリマーの非水溶液で処理されている喫煙用品巻き紙を記載する。
【０００７】
いくつかの場合において、溶液を巻き紙に塗布して乾燥させると、紙は不均一な寸法変化を起こす傾向がある。特に、コーティングをバンド状に付けると、無コートの紙に対するバンドの収縮が起きて、無コート区域が外に向かって膨れ出たようになる。
【０００８】
当技術分野においていくつかの改良がなされてきたが、着火性向特性が低い紙巻タバコ巻き紙を製造するための改良された方法が依然として求められている。特に、巻き紙に不均一な寸法変化を生じないか、さもなければ巻き紙の外観に悪影響を与えることなく、巻き紙の透過率を低下させるために、巻き紙の互いに離れた区域にフィルム形成溶液を塗布する、改良された方法が求められている。
【０００９】
（発明の概要）
本発明は一般に、着火性向を低くした喫煙用品用の巻き紙およびその巻き紙の製造方法を対象とする。例えば、一実施形態において、前記方法は、ペーパーウェブから製造された巻き紙を提供する工程を含む。例えば、巻き紙は、アマ繊維、軟材繊維、硬材繊維およびこれらの混合物を含むことができる。巻き紙はまた、約１０重量％から約４０重量％の量で、炭酸カルシウムのようなフィラーを含むこともできる。
【００１０】
本発明によれば、フィルム形成用組成物の複数の層が、特定の位置で巻き紙に塗布される。フィルム形成用組成物の複数の層は、巻き紙上に互いに離れた処理区域を形成する。この互いに離れた区域は無処理区域により隔てられている。互いに離れた処理区域は、着火性向を低下させるのに十分な、所定の範囲内の透過率をもつ。例えば、処理区域は、燃えさし（ｃｏａｌ）が燃え、処理区域に進んだとき、喫煙用品の燻っている燃えさしに対して酸素を減少させることにより、着火性向を低下させることができる。
【００１１】
本発明の一実施形態においては、フィルム形成用組成物の各層の塗布の間に、巻き紙は乾燥される。高温ガス流と接触させることにより、蒸気缶（ｓｔｅａｍ ｃａｎ）と接触させることにより、赤外線を用いることにより、巻き紙を乾燥させることができ、または、単に空気で乾燥させることもできる。
【００１２】
様々な方法に従って巻き紙にフィルム形成用組成物を塗布することができる。例えば、複数の層を、例えばフレキソ印刷、ダイレクトグラビア印刷、およびオフセットグラビア印刷を用いて紙上に印刷することができる。
【００１３】
一実施形態においては、フィルム形成用組成物により形成された互いに離れた区域は、喫煙用品に沿って長手方向に配置された外周バンドの形状である。バンドの幅は、約４ｍｍより大きく、例えば約５ｍｍから約１０ｍｍでありうる。約５ｍｍから約３０ｍｍ、特に約５ｍｍから約２０ｍｍの距離で、バンドを互いに隔てて配置することができる。
【００１４】
望ましい燃焼特性を与える、任意の適切な材料から、フィルム形成用組成物をつくることができる。用いることができるフィルム形成用組成物の例には、アルギネート溶液、ペクチン溶液、シリケート溶液、デンプン溶液、カルボキシメチルセルロース溶液、他のセルロース誘導体溶液、ガーゴム溶液、およびこれらの混合物が含まれる。望ましければ、フィルム形成用組成物は、チョーク、クレー、金属酸化物、炭酸カルシウム、またはこれらの混合物のようなフィラーを含むことができる。
【００１５】
巻き紙に塗布されるフィルム形成用組成物の量は、特定の用途と様々な要因に依存する。互いに離れた処理区域の各層を形成するために塗布される量はまた、特定の用途に応じて変わりうる。例えば、一実施形態においては、比較的軽い層を最初に形成するために、フィルム形成用組成物を塗布することができる。続いて、組成物のより重い層を形成することができる。
【００１６】
別法として、最初に比較的重い層として、フィルム形成用組成物を塗布することができる。次に、より重い層の上により軽い層を置くことができる。
【００１７】
本発明のさらに別の実施形態において、着火性向特性が低い巻き紙は、比較的透過率が大きい巻取り紙から形成される。例えば、巻取り紙の透過率は、約６０コレスタより大きく、例えば約６０から約１１０コレスタ、より特定すると約６０から約９０コレスタでありうる。次に、着火性向が低い互いに離れた処理区域を形成するために、この巻取り紙にフィルム形成用組成物を塗布することができる。フィルム形成用組成物の複数の層で、互いに離れた処理区域を形成することができる。
【００１８】
紙の透過率を低下させる方法を対象とする以外に、本発明はまた、巻き紙自体およびその巻き紙で作成された喫煙用品も対象とする。例えば、喫煙用品には巻き紙で囲まれたタバコ柱（ｃｏｌｕｍｎ）を含めることができる。すでに記載されたように、ペーパーウェブから巻き紙を製造することができる。
【００１９】
本発明によれば、巻き紙は、無処理区域により隔てられた、互いに離れた処理区域を含むことができる。この互いに離れた処理区域は多層フィルムから作製でき、物品の着火性向特性を低下させるのに十分な、所定の範囲内の透過率をもつことができる。例えば、処理された区域は、約２５コレスタ単位より小さく、特に１５コレスタ単位より小さく、またより特定すると約２コレスタ単位から約１０コレスタ単位の透過率をもつことができる。
【００２０】
前記の方法に従って、巻き紙に塗布された多層フィルムを作製することができる。フィルムを作製するのに用いられる層の数は特定の用途に依存して変わりうる。ほとんどの用途で、フィルムは少なくとも２層、また特に約３から約８層を含む。
【００２１】
本発明の他の特徴と側面は以下により詳細に記載される。
【００２２】
当分野の技術者にとってのその最良の形態を含む、本発明の完全で利用可能な開示が、添付図への参照を含めて、本明細書の残りの部分でより具体的に記載される。
【００２３】
本明細書および図における参照記号の繰り返しての使用は、本発明の同一もしくは類似の特徴または要素を表そうとするものである。
【００２４】
（詳細な説明）
これから、本発明の実施形態、以下に述べる１つまたは複数の例が詳細に参照されるであろう。それぞれの例は本発明の説明のために記載されるのであって、本発明の限定のためではない。事実、当業者には、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本発明に様々な変更および変形をなしうるということが明らかであろう。例えば、一実施形態の一部分として例示されるかまたは説明された特徴を、さらなる実施形態を生み出すために別の実施形態で用いることができる。このように、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるものとして、このような変更および変形を含むことが想定されている。
【００２５】
本発明の説明のために、本発明の実施形態および原理が紙巻タバコに関して論じられるであろう。しかし、これは、本発明の説明のためであるにすぎず、本発明を紙巻タバコにのみ限定しようとするものではない。喫煙用品の如何なる様式も本発明の範囲と精神の範囲内にある。
【００２６】
本発明は、着火性向制御特性が向上した、喫煙用品、および喫煙用品のための巻き紙に関する。「着火性向」は、燃えている紙巻タバコが、可燃性の基材に落とされるか、さもなければ放置された場合に、喫煙用品または紙巻タバコが可燃性の下地を発火させる傾向の尺度である。紙巻タバコの着火性向の試験は、ＮＩＳＴ（米国立標準技術研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ））により確立されており、一般に「モックアップ着火試験（Ｍｏｃｋ−Ｕｐ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ）」と呼ばれている。この試験は、燻っている紙巻タバコを可燃性試験ファブリック上に置き、そして紙巻タバコが、試験ファブリックに着火するか、試験ファブリックをそのファブリックの通常のチャーラインを越えて燃焼させるか、ファブリックに着火することなくその全長が燃焼するか、または、試験ファブリックに着火するか若しくはその全長が燃焼する前に自己消火するかのいずれかの傾向を記録することを含む。
【００２７】
着火性向の別の試験は、「紙巻タバコ消火試験（Ｃｉｇａｒｅｔｔｅ Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ）」と呼ばれる。紙巻タバコ消火試験では、火をつけられた紙巻タバコが１層または複数層の濾紙の上に置かれる。その紙巻タバコが自己消火すれば、紙巻タバコは試験に合格する。しかし、紙巻タバコが濾紙上でその端まで完全に燃えた場合、その紙巻タバコは不合格である。これらの試験の一方あるいは両方に合格するように、本発明に従って作成された喫煙用品をデザインすることができる。
【００２８】
一般に、着火性向が低い喫煙用品は、本発明に従って、多重塗布方法で、フィルム形成用組成物のような組成物をラップ用紙に互いに離れた区域として塗布することにより製造される。詳細には、その組成物は、紙の上に着火性向の低い区域を形成するために、相次ぐ工程でラップ用紙に塗布される。本発明の一実施形態において、ラップ用紙は、紙に組成物を塗布する、相次ぐ各工程の間で乾燥される。複数の工程で組成物を塗布することにより、そして各工程の間で乾燥することにより、紙に不均一な寸法の変化を引き起こすことなく、且つ紙の外観に悪影響を及ぼすことなく、着火性向が低い区域をラップ用紙上に形成することができると考えられる。
【００２９】
本発明の別の実施形態において、ラップ用紙に塗布される組成物の量は組成物の逐次的な各塗布中に変えられる。例えば、ある用途では、最初、比較的多くの量の組成物がラップ用紙に塗布される。引き続く工程では、その紙に塗布される組成物の量は減らされる。しかし、別の用途では、最初に、組成物はラップ用紙に少量塗布される。最初の塗布の後、次に、より多くの量の組成物がその紙に塗布される。各工程中にラップ用紙に塗布される量を変えることにより、特性を制御して、着火性向の低い区域を巻き紙上に形成することができる。
【００３０】
複数の塗布工程で巻き紙に組成物を塗布することにより、着火性向の低い区域を、少なくとも６０コレスタ単位の透過率をもつ巻き紙上のような、比較的透過率特性が高い巻き紙上に形成することもできる。本発明によれば、喫煙用品へ形成されたとき、モックアップ着火試験および紙巻タバコ消火試験の両方に合格できる低下した着火性向特性をもつ、高多孔性の巻き紙が可能である。
【００３１】
本発明を記載し説明する助けとするために、本発明の一実施形態が概略として図１および２に例示されている。着火性向特性が改善された喫煙用品（紙巻タバコ）、概略としての１０は、巻き紙１４内にタバコ柱１２を含む。物品１０はフィルター２６を含んでいてもよい。巻き紙１４には、任意の様式の市販紙巻タバコ巻き紙が含まれうる。
【００３２】
一般に、例えばアマ、軟材もしくは硬材から得られるセルロース性繊維で、ラップ用紙を製造することができる。望ましいように紙の性質を変えるために、セルロース性繊維の様々な混合物を用いることができる。繊維の精製の度合いもまた変えることができる。
【００３３】
ほとんどの用途で、巻き紙はフィラーを含むであろう。このフィラーは、例えば、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、または任意の適切な他の材料でありうる。巻き紙に添加されるフィラーの全充填量は、約１０重量％から約４０重量％の間でありうる。
【００３４】
本発明に従って作成される喫煙用品用の巻き紙の透過率は一般に、約１０コレスタ単位から約２００コレスタ単位でありうる。ある用途では、透過率は、約１５コレスタ単位から約５５コレスタ単位の間でありうる。しかし、本発明の一実施形態において、巻き紙の初期透過率は比較的大きい。例えば、一実施形態において、巻き紙の透過率は、約６０コレスタ単位から約１１０コレスタ単位、特に約６０コレスタ単位から約９０コレスタ単位でありうる。前記のように、本発明の方法は、特定の用途にとって望ましければ、透過率が比較的大きい巻き紙で用いるのに特に適している。
【００３５】
紙巻タバコラップ用紙の坪量は通常、約１８ｇｓｍから約６０ｇｓｍの間、より特定すると約１５ｇｓｍから約４０ｇｓｍの間である。本発明によるラップ用紙をこれらの範囲の何れかに収めて製造することができる。
【００３６】
アッシュコンディショナ（ａｓｈ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）としても役立ちうる燃焼制御剤で、ラップ用紙を処理してもよい。このような燃焼制御剤には、例えばアルカリ金属塩、アセテート、リン酸塩またはこれらの混合物が含まれる。特に好ましい燃焼制御剤は、クエン酸カリウムとクエン酸ナトリウムの混合物である。約０．３重量％から約５重量％、より特定すれば約０．３重量％から約２．５重量％の量で、燃焼制御剤を紙に添加することができる。
【００３７】
ペーパーウェブ１４は、タバコ柱１２の回りにラップされたとき、外周表面１６を定める。外周表面１６の互いに離れた区域１８は組成物で処理されている。用いることができるいくつかの水性組成物には、アルギネート、ペクチン、シリケート、カルボキシメチルセルロース、他のセルロース誘導体、ガーゴム、デンプン、改質デンプン、ポリ酢酸ビニル、およびポリビニルアルコール組成物が含まれる。水性組成物以外に、非水組成物もまた本発明において用いることができる。例えば、一実施形態においては、アルコール、酢酸エステル、あるいは双方の混合物などの非水溶剤中に、エチルセルロースのようなセルロースポリマーが含まれうる。例えば、一実施形態において、イソプロピルアルコールと酢酸エチルの混合物である溶剤中に、エチルセルロースが含まれうる。
【００３８】
組成物はまた、後により完全に議論されるように、組成物に分散されるか、または懸濁される微粒子状の非反応性無機フィラーを含むことができる。また、巻き紙１４の内側表面に処理区域１８を配置することもできるであろうということが理解されるべきである。別の言い方をすると、処理区域１８がタバコに隣接するようにして、タバコ柱１２の回りに巻き紙１４を巻くこともできるであろう。
【００３９】
図１および２に例示される実施形態において、処理区域１８は横方向外周バンド２４として定められている。バンド２４は紙巻タバコ１０の長さに沿って長手方向に互いに離れて間隔を置いている。バンド２４は図２で仮に見えるように（ｉｎ ｐｈａｎｔｏｍ）示されている。しかし、形作られた紙巻タバコでは、図１に示されるように、処理区域は本質的に目に見えないということを理解すべきである。別の言い方をすると、喫煙者は、巻き紙１４が互いに離れた区域１８で処理されているという如何なる外部のしるしも認めないかもしれない。この点で、処理区域１８は、無処理区域２８と本質的に同じ滑らかで平坦な表面の感じをもっている。
【００４０】
バンド２４の幅と間隔は、巻き紙１４の初期透過率、タバコ柱１２の密度などのような多くのの変数に依存している。バンド２４は、好ましくは、燃えさしを消すのに十分な時間の長さまたは期間にわたって、酸素が燃えている燃えさしに対して制限されるような幅をもつ。別の言い方をすると、バンド２４が狭すぎると、燃えている燃えさしは、自己消火する前にバンド２４を通り越して燃えるであろう。ほとんどの用途で、３ｍｍの最小バンド幅が望ましい。例えば、バンド幅は約５ｍｍから約１０ｍｍでありうる。
【００４１】
バンド２４の間の間隔もまた、多くの変数のファクタである。間隔は、燃えさしがずっと燃え続けて処理区域１８に入る前に、基材に着火するのに十分な長さの時間にわたって、紙巻タバコが燃えている程大きくてはいけない。バンド２４の間の間隔はまた、燃えている燃えさしの熱慣性、または燃えさしが自己消火することなく処理バンド２４を通り過ぎて燃える力に影響を与える。試験された紙巻タバコで、出願人は、１から３０ｍｍの間、特に約１０ｍｍから２５ｍｍの間のバンド間隔が適切であるということを見出した。しかし、バンド間隔は、任意の数の変数により予め決められる、任意の適切な幅でありうるということを理解すべきである。ほとんどの用途で、喫煙用品は、前記の間隔を用いる１から約３バンドを含みうる。
【００４２】
処理区域１８は、紙巻タバコ１０に作り上げられると、着火性向特性を改善するとして知られている範囲内の透過率をもつ。紙巻タバコ１０の燃えさしは燃えて処理区域１８へ入るので、燃えさしを燃焼させるために利用できる酸素は、巻き紙１４の処理区域における低下した透過率のために、実質的に減少する。酸素のこの減少により、好ましくは、紙巻タバコは、基材と接触しているとき、処理区域１８で自己消火するようになる。出願人は、好ましい透過率は、２０ｍｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2（コレスタ（ＣＯＲＥＳＴＡ））未満、特に１２ｍｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2未満、また通常２から８ｍｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2の範囲内であるということを決定した。出願人は、紙巻タバコの燃えさしが燃えて処理区域に入るとき、この範囲が望ましい自己消化性の結果を生じるということを見出した。
【００４３】
透過率以外に、着火性向特性が低下したことを示すために利用できる別の測定法は、燃焼モード指数（Ｂｕｒｎ Ｍｏｄｅ Ｉｎｄｅｘ）である。事実、巻き紙の燃焼モード指数は、紙の透過率を単に測定することとは対照的に、紙の燃焼特性を示す上でより正確でありうる。燃焼モード指数を求める試験は、Ｈａｍｐｌの米国特許第４，７３９，７７５号に説明されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【００４４】
低下した着火性向特性を示すためには、処理区域１８の燃焼モード指数（「ＢＭＩ」）は、一般に約８ｃｍ-1未満、特に約１ｃｍ-1から約５ｃｍ-1でありうる。例えば、一実施形態においては、処理区域１８の燃焼モード指数は約１ｃｍ-1から約３ｃｍ-1でありうる。
【００４５】
処理区域１８において巻き紙１４に塗布される組成物は、処理区域の透過率を低下させる。出願人は、組成物中に懸濁される微粒紙状非反応性無機フィラーを含んでいてもよい水性もしくは溶剤組成物を用いることができるということを見出した。塗布の方法により、後により詳細に記載されるように、この組成物は、溶剤を乾燥させたとき、巻取り紙にシワもしくは縮みを生じさせない。このために、巻き紙１４は滑らかで美しい外観をもつことができる。
【００４６】
出願人は、特によく適する水性組成物は、米国特許第５，８２０，９９８号−参照により本明細書に組み込まれる−に開示されるような、アルギネートを含むものであるということを見出した。このアルギネートは、例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、アルギン酸プロピレングリコール、あるいはこれらの混合物でありうる。
【００４７】
アルギネート組成物が酸性の場合（７より小さいｐＨ）、この組成物は紙に含まれるフィラーと架橋することができ、効果的に紙の多孔度を低下させ、喫煙用品の燃焼速度および着火性向を低下させる耐久性のある表面コーティングを形成することができる。例えば、一実施形態において、アルギネート組成物は、組成物のｐＨを約３から約７に調節するために、酸を含むことができる。本発明の一実施形態では、酢酸のような弱酸を用いることが本発明の方法に特によく適するということが見出された。例えば、ｐＨを約４から約６．５の範囲に調節するために、組成物に酢酸を添加することができる。
【００４８】
一実施形態においては、組成物に微粒子フィラーを添加することができる。特に、非反応性無機フィラーを用いることができる。出願人は、燃えている燃えさしを自己消火させる処理区域１８の能力を、フィラーがかなり改善しうるということを見出した。フィラーを含む組成物は、処理区域１８における巻取り紙の透過率を低下させるのに、より効果的でありうる。出願人はまた、無機フィラー粒子を含む組成物は、燃えている紙巻タバコの熱により影響を受けにくいので、コーティングが、燃えている燃えさしに対して酸素を制限するのに有効であるように確実にそのまま残るようにすると考えている。例えば、チョーク、クレー、炭酸カルシウムおよび二酸化チタンが特によく適するフィラーである。
【００４９】
紙に加えられる組成物の量は、用いられる組成物のタイプおよび望まれる結果を含む様々な要因に依存するであろう。ほとんどの応用で、特にフィルム形成用組成物を用いる場合、バンドが形作られ乾燥された後、バンド区域内の紙の約１重量％から５０重量％、また特にバンド区域内の紙の約１重量％から約２０重量％の量で、組成物を紙に添加することができる。常にではないが、一般に、紙に塗布される組成物の量は通常、紙の透過率が大きくなるにつれて多くなるであろう。例えば、透過率が約３０コレスタ単位未満のラップ用紙では、組成物を紙に、約１重量％から約９重量％の量で塗布することができる。他方、透過率が約６０コレスタ単位より大きいラップ用紙では、組成物を紙に、約１０重量％から約２０重量％の量で塗布することができる。
【００５０】
本発明は、本質的にはすでに記載された、喫煙用品で使用するための、喫煙用品巻き紙、ならびに喫煙用品巻き紙を製造する方法に関する。特に、本発明者等は、巻き紙を歪めることなく、さもなければ悪影響を与えることなく巻き紙に組成物を塗布する方法を見出した。特に、本発明の方法は、例えば多段印刷機を用いる複数の工程で、巻き紙に組成物を塗布することを対象とする。
【００５１】
着火性向特性が改善された喫煙用品巻き紙を製造する本発明の方法は、喫煙用品用紙の、前記のバンド２４のような互いに離れた処理区域１８に、組成物を逐次的に塗布することを含む。相次ぐ各塗布の後で、処理区域は乾燥され、紙の上の処理された区域１８にフィルムを残す。複数回この手順を繰り返して、複数層のフィルムが巻き紙上に積み上げられ、形成される。
【００５２】
巻き紙の互いに離れた区域に塗布される組成物の層の数は、個々の状況に応じて変わりうる。例えば、本発明による巻き紙に、約２層から約１０層を塗布することができる。ほとんどの応用で、一般に約２層から約６層が巻き紙に塗布されるであろうが、いくつかの応用では、６から８の異なる層が好ましいこともありうると考えられる。
【００５３】
例示のために、図３は、３つの異なる層からなる互いに離れた区域１８を備える巻き紙１４を示す。図３に示されるように、層３１、３３、および３５がペーパーウェブ上に形成されている。始めに、層３１が塗布され乾燥される。層３１が乾燥された後、層３３が塗布され乾燥される。最後に、層３５が塗布され乾燥される。相次ぐ層の各々は、各々の前の層を覆って印刷あるいは塗布される。各層の形成中、巻き紙１４に塗布される組成物の量は、用いられる組成物のタイプ、ラップ用紙の初期透過率、必要とされる透過率の低下量などを含む様々な要因に依存しうる。しかし、ほとんどの用途で、パス毎に、巻き紙の重量に基づいて約０．２５重量％から約２０重量％の量で、組成物を巻き紙に塗布することができる。より具体的には、一実施形態において、巻き紙の約１重量％から約１５重量％の量で、組成物を巻き紙に塗布することができる。
【００５４】
ペーパーウェブに塗布される各層は、同じ割合で塗布することができる。しかし、別の実施形態では、巻き紙に塗布される組成物の量は、引き続く各工程の間で変わりうる。例えば、一実施形態において、ウェブ上に、最初軽い層を形成してもよく、後で、より重い層を塗布することができる。この実施形態では、後のより重い層に対する下地もしくは土台を形成するために、最初に軽い層をウェブに塗布することができる。いくつかの応用では、この方法は、処理区域の形成中に巻き紙が歪むことをさらに防止しうる。
【００５５】
軽い層を最初に、続けてより重い層を形成すること以外に、本発明の別の実施形態において、最初により多量の組成物を、続けてより少量を巻き紙に加えることが望ましいこともある。この実施形態では、その方法は、巻き紙に塗布される組成物の量を微調整するのによく適していることがある。例えば、バンドを形成するために、比較的大量に組成物を巻き紙に塗布することができる。次に、特定の透過率範囲または特定の燃焼モード指数に達するように、より軽い層を処理区域に塗布することができる。後でより軽い層を塗布することにより、処理区域に生成する性質をよりよく制御することが可能なこともある。
【００５６】
すでに記載したように、何れかの１つの塗布工程中に塗布される組成物の量は、数多くの要因に依存しうる。しかし、本発明により比較的軽い層を塗布するとき、ウェブの重量に基づいて約０．２５重量％から約１０重量％の量でウェブに組成物を塗布することができる。他方、ウェブに塗布される比較的多量の組成物は、ウェブの重量に基づいて約１重量％から約２０重量％の範囲でありうる。異なる層を塗布するとき、軽い層と重い層の間の量の違いは、例えば、塗布量で１重量％より大きく、特に塗布量で３重量％より大きく、いくつかの応用では、塗布量で５重量％より大きいこともありうる。
【００５７】
巻き紙上に処理区域を形成するとき、軽い層および重い層を望ましい何れかの順序で巻き紙塗布できることが理解されるべきである。例えば、軽い層の後に重い層がきて、次に軽い層をもってくることができる。組成物のそれぞれの塗布中に塗布される量は変わりうる。例えば、次にあるのは、３層のフィルム形成用組成物から、本発明に従って処理区域を形成する一実施形態である。
【００５８】
【表１】
上の表に含まれる重量％での塗布量は各パスの後のバンドの総重量を表す。したがって、上に示されるように、最初に比較的軽い層が巻き紙に塗布され、次により重い層が続く。より重い層の後、次に比較的軽い層が塗布される。
【００６０】
組成物が巻き紙に塗布される方法もまた変わりうる。例えば、巻き紙上に組成物をスプレーまたは印刷することができる。しかし、印刷法が組成物の配置についてよりよく制御できるであろうと考えられる。一般に、本発明においては、適切な何らかの印刷方法を用いることができる。出願人は、適切な印刷法には、グラビア印刷、あるいはフレキソ印刷が含まれるということを見出した。一実施形態においては、図４に例示されるように、紙の層１４が供給ロール４０から解かれ、それに付随する矢印により示される方向に移動する。別法として、１つまたは複数の紙製造法により紙の層１４を形成し、供給ロール４０に最初に保存することなく、直接プロセス５０に通してもよい。
【００６１】
図４に示されるように、紙の層１４は、逆Ｓ形経路においてＳ形ロール機構４２のニップを通過する。Ｓ形ロール機構４２から、紙の層１４はグラビア印刷機構４４へと入る。グラビア印刷法はダイレクト印刷プロセスであっても、またはオフセット印刷機を用いることによるようなインダイレクト印刷プロセスであってもよい。図４はインダイレクト印刷プロセスを描いている。ダイレクト印刷プロセスは、（例えば）大量の材料を紙の層に塗布しようとする場合に望ましいことがある。
【００６２】
グラビア印刷機構は、組成物タンク４６ならびに組成物５２をグラビアロール５４に塗布するのに用いられるドクターブレード４８を含む。
【００６３】
グラビアロール５４は、ロールの幅に渡って平行なバンド状に配置され、各バンドの間に彫刻されていない区域をもつ通常の連続セルパターン（例えば四角形セルパターン）で彫刻されていてよい。各グラビアセルは、ゴムのアプリケータロール５６上にパターンで放出される少量の組成物を保持する。紙の層１４は、ゴムアプリケータロール５６および連動するバックアップロール５８の間のニップを通過する。組成物がアプリケータロール５６から紙の層１４の表面に転写されて、コートされた紙６０が形成される。グラビアロール５４とアプリケータロール５８の速度は、それらが同じとなるように、または組成物の塗布に影響を及ぼす僅かな量までこれらが異なるように、制御することができる。ひとたび組成物が紙の層１４に塗布されると、所望であれば、紙の層を乾燥させることができる。
【００６４】
例えば、図４に示されるように、グラビア印刷機構４４を出た後、ペーパーウェブ１４は乾燥工程６２に通される。乾燥工程６２の間に、様々な装置および方法を用いて、処理された紙を乾燥させることができる。例えば、一実施形態において、乾燥工程６２は、ペーパーウェブ上に空気のような高温ガスを通す乾燥装置を含む。空気の温度は、１００°Ｆ（約３８℃）から６００°Ｆ（約３１６℃）の範囲でありうる。別の実施形態において、乾燥装置は蒸気缶でありうる。グラビア印刷装置により組成物で処理された後、組成物を乾燥させるために、ペーパーウェブを蒸気缶と接触させることができる。
【００６５】
高温ガス流で、または蒸気缶で紙を乾燥させること以外に、本発明の別の実施形態では、紙を赤外線と接触させることにより紙を乾燥させることができる。例えば、一実施形態において、赤外加熱ランプのもとに紙を通すことができる。
【００６６】
本発明のさらに別の実施形態においては、乾燥工程６２の間に、単に空気でペーパーウェブ１４を乾燥させることができる。
【００６７】
次に、図４に示されるように、ペーパーウェブに組成物を塗布して乾燥させる前記方法は、本発明による多層フィルムを得るために複数回繰り返される。具体的には、図４に示されるように、紙の層１４は、グラビア印刷機構４４に３回通され、３回乾燥される。各グラビア印刷部位で、類似または同じ要素を表すために、同じ参照数字が用いられている。最初、比較的少量の組成物が塗布され乾燥される。追加の少量の組成物が同じ区域で塗布され、乾燥される。これらの追加の塗布は、表面でフィルムを形成することにより、紙の多孔度をさらに低下させる。
【００６８】
図４に例示される方法は、巻き紙に組成物を複数回塗布するための一実施形態を表すにすぎないということが理解されるべきである。例えば、任意の位置に、より多くの、またはより少ない印刷部位を含むことができる。
【００６９】
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明のこれらおよび他の変更および変形が、当業者により実施されうる。さらに、様々な実施形態の側面は、全体としてもまたは部分的にも交換しうるということが理解されるべきである。さらに、当業者は、前記の説明が例示のみのためであって、本発明を限定しようとするものではないということを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従って作製された喫煙用品の斜視図である。
【図２】 図１に示される喫煙用品の分解組立図である。
【図３】 本発明に従って作製された巻き紙の横断面図である。
【図４】 本発明による巻き紙を処理するためのシステムの概略図である。
Claims (36)
- 喫煙用品に組み入れられたときに低下した着火性向特性を有する巻き紙を製造するための方法であって、
ペーパーウェブからなる巻き紙を提供する工程；
特定の箇所において前記巻き紙にフィルム形成用組成物の複数の層を塗布する工程；
を含み、前記フィルム形成用組成物の前記複数の層は、互いに離れた処理区域を前記巻き紙上に形成し、前記巻き紙は前記層の各々の塗布の後に乾燥され、前記の互いに離れた区域は無処理区域により隔てられており、前記の互いに離れた処理区域は、着火性向を低下させるのに十分な所定の範囲内の透過率を有し、前記処理区域は、燃えさしが燃え、前記処理区域に進んだとき、紙巻タバコの燻っている燃えさしに対して酸素を減少させることにより、着火性向を低下させることを特徴とする方法。 - 喫煙用品に組み入れられたとき、低下した着火性向特性を有する巻き紙を製造するための方法であって、
ペーパーウェブからなる巻き紙を提供する工程；
特定の箇所において前記巻き紙にフィルム形成用組成物の複数の層を塗布する工程；
を含み、前記複数の層は少なくとも第１の層と第２の層を含み、第２の層は前記第１の層の上に置かれ、第１の層は区域あたりの重量ベースで第１の量の前記組成物を含有し、前記第２の層は区域あたりの重量ベースで第２の量の前記組成物を含有し、前記第１の量は前記第２の量よりも選択的に多いかまたは少なく、前記フィルム形成用組成物の前記複数の層は前記巻き紙上に互いに離れた処理区域を形成し、前記の互いに離れた区域は無処理区域により隔てられており、前記の互いに離れた処理区域は、着火性向を低下させるのに十分な所定の範囲内の透過率を有し、前記処理区域は、燃えさしが燃え、前記処理区域に進んだとき、紙巻タバコの燻っている燃えさしに対して酸素を減少させることにより、着火性向を低下させることを特徴とする方法。 - 複数の層は前記紙の上に印刷されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
- 前記複数の層は、フレキソ印刷、ダイレクトグラビア印刷、およびオフセットグラビア印刷からなる群から選択される方法を用いて、巻き紙に塗布されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
- 前記処理区域は、前記喫煙用品に沿って長手方向に配置された、互いに離れた複数の外周バンドを含むことを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の方法。
- 前記バンドは４ｍｍより大きい幅を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
- 前記フィルム形成用組成物はアルギネート、ペクチン、シリケート、ポリビニルアルコール、デンプン、セルロース誘導体、またはポリ酢酸ビニルを含むことを特徴とする請求項１から６に記載の方法。
- 巻き紙は、前記フィルム形成用組成物を塗布する前、約６０コレスタから約９０コレスタの透過率を有することを特徴とする請求項１から７に記載の方法。
- 前記巻き紙は、互いに離れた処理区域内で、約２０コレスタ未満の透過率を有し、約１ｃｍ−１から約８ｃｍ−１のＢＭＩを有するすることを特徴とする請求項１から８に記載の方法。
- 請求項１から９に規定される巻き紙でタバコ柱を囲む工程を含むことを特徴とする喫煙用品製造方法。
- 約６０コレスタより大きい透過率を有するペーパーウェブ、および
前記ペーパーウェブにフィルム形成用組成物を塗布することによって形成された前記ペーパーウェブ上の互いに離れた処理区域を含む喫煙用品用巻き紙であって、
前記の互いに離れた区域は無処理区域により隔てられており、前記の互いに離れた処理区域は、約２５コレスタ未満の透過率および約５ｃｍ−１未満のＢＭＩを有し、前記処理区域は、前記巻き紙を取り込んだ喫煙用品の着火性向を低下させることを特徴とする喫煙用品用巻き紙。 - 前記の互いに離れた処理区域は、互いに離れた複数の外周バンドを含むことを特徴とする請求項１１に記載の巻き紙。
- 前記の互いに離れた処理区域は、前記巻き紙にフィルム形成用組成物の複数の層を塗布することによって形成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の巻き紙。
- 前記フィルム形成用組成物はアルギネートを含むことを特徴とする請求項１１から１３に記載の巻き紙。
- 前記フィルム形成用組成物はポリ酢酸ビニルを含むことを特徴とする請求項１１から１３に記載の巻き紙。
- 前記フィルム形成用組成物は、ポリビニルアルコール、デンプン、またはセルロース誘導体を含むことを特徴とする請求項１１から１３に記載の巻き紙。
- 前記ペーパーウェブに塗布されているフィルム形成用組成物の量は、少なくとも２つの層の間で、少なくとも１重量％まで異なることを特徴とする請求項１３に記載の巻き紙。
- 前記ペーパーウェブは、約８０コレスタより大きい透過率を有することを特徴とする請求項１１から１７に記載の巻き紙。
- 前記フィルム形成用組成物は、前記ペーパーウェブに塗布される前に、水性組成物を含むことを特徴とする請求項１１から１８に記載の巻き紙。
- 前記フィルム形成用組成物は、前記ペーパーウェブに塗布される前に、非水性組成物を含むことを特徴とする請求項１１から１８に記載の巻き紙。
- 前記フィルム形成用組成物は、前記ペーパーウェブに塗布される前に、アルコールを含有することを特徴とする請求項２０に記載の巻き紙。
- 前記ペーパーウェブは、約１８ｇｓｍから約６０ｇｓｍの坪量を有することを特徴とする請求項１１から２１に記載の巻き紙。
- ペーパーウェブに添加された燃焼制御添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１１から２２に記載の巻き紙。
- 前記燃焼制御添加剤がアルカリ金属塩であることを特徴とする請求項２３に記載の巻き紙。
- 前記アルカリ金属塩がクエン酸塩であることを特徴とする請求項２４に記載の巻き紙。
- 前記フィルム形成用組成物が微粒子状の無機フィラーを含有することを特徴とする請求項１１から２５に記載の巻き紙。
- 前記微粒子状の無機フィラーが非反応性フィラーを含むことを特徴とする請求項２６に記載の巻き紙。
- 前記微粒子状の無機フィラーが金属酸化物を含むことを特徴とする請求項２７に記載の巻き紙。
- 前記の互いに離れた処理区域は、使用者に本質的に見えないことを特徴とする請求項１１から２８に記載の巻き紙。
- 前記の互いに離れた処理区域は、隣接した基材上に置かれたとき、前記ペーパーウェブを取り込んだ喫煙用品を自己消火性させることを特徴とする請求項１１から２９に記載の巻き紙。
- 前記の互いに離れた処理区域の透過率は約１２コレスタ未満であることを特徴とする請求項１１から３０に記載の巻き紙。
- 前記の互いに離れた処理区域は、約１から約３ｃｍ−１のＢＭＩを有ることを特徴とする請求項１１から３１に記載の巻き紙。
- タバコを含む柱、および
請求項１１から３２に記載の前記柱を囲む巻き紙
を含む喫煙用品であって、前記処理区域は、喫煙用品が隣接した表面上に置かれたときに自己消化するという点で前記喫煙用品の着火性向を低下することを特徴とする喫煙用品。 - 喫煙可能なフィラーを囲むように設計されたペーパーウェブを含む低下した着火性向特性を有する喫煙用品を提供する喫煙用品用巻き紙であって、前記ペーパーウェブはフィルム形成用組成物で処理された互いに離れた処理区域を含み、前記処理区域は無処理区域により隔てられており、前記フィルム形成用組成物はフィルム形成材料および実質的に非反応性の無機フィラーを含有する水性組成物を含み、前記フィラーは、クレー、炭酸カルシウムまたは金属酸化物を含み、前記フィルム形成材料はアルギネート、ペクチン、シリケート、セルロース誘導体、ガーゴム、デンプン、加工デンプン、ポリ酢酸ビニルまたはポリビニルアルコールを含み、前記処理領域は巻き紙を取り込んだ喫煙容認の着火性向を低下することを特徴とする喫煙用品用巻き紙。
- 前記巻き紙が前記フィルム形成用組成物を塗布する前に、少なくとも約６０コレスタの透過率を有することを特徴とする請求項３４に記載の巻き紙。
- 低下した着火性向特性を有する喫煙用品であって、
タバコを含む柱、および
請求項３４または３５に記載の、タバコ柱を囲む巻き紙
を含むことを特徴とする喫煙用品。
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