Сигарета
Иллюстрации
Реферат
Использование: в курительных изделиях , которые при курении выделяют низкий уровень продуктов неполного сгорания, количество дегтя и запаха побочного потока и способны поддерживать тление во время условий курения FTC. Курительный наполнительный материал включает в себя аэрозольобразующий материал (например, глицерин) и связующий компонент. Табачные экстракты и/или кусочки табачных листьев могут включаться в курительный наполнительный материал и/или куритель ный наполнительный материал может смешиваться с табачным нарезанным наполнителем. Количество зэрозольрбразующего материала в курительном наполнительном материале составляет не менее 20% в пересчете на вес этого курительного наполнительного материала. Сигареты изготавливают путам обертывания курительного наполнительного материала бумажным оберточным материалом. Типичный бумажный оберточный материал имеет пористость не более 5 единиц KOFcCTA (CORESTA). 9 з.п. ф-лы, 4 ил, (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)ю А 24 0 1/18
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4831201/13 (22) 28,09.90 (46) 30.07,93. Бюл. ¹ 28 (31) 414833 (32) 29.09.89 (33) US (71) P.Äæ. Рейнольдс Тобакко Компани(03) (72) Стивен B.Äæàêoá, Майкл Дэвид Шеннон, Оливия Дон Фьюрин, Пол Фишер Бернасек, Ричард Ли Блэкли, Джонни Ли Брукс, Карен Мари Уомбл, Гари Роджер Шелар, Джеймс Ли Рес», Джеффри Скотт Джентри, Ричард Лонг Леман, Ро -;да Фей Хейден, Алан Бенсон Норман и Томас Алберт Перфетти (US) (56) Патент США ¹ 4119104, кл. А 24 0 1/ 8, 1978. (54) СИГАРЕТА (57) Использование: в курительных изделиях, которые при курении выделяют низкий уровень продуктов неполного сгорания, коИзобретение касается сигарет и других курительных изделий, в частности сигарет, которые при курении выделяют относительно низкие уровни продуктов неполного сгорания, образуют низкие количества "дегтя" и запаха побочного потока и способны поддерживать тление во время условий курения
FTr, Цель изобретения — создать хорошую вкусовую сигарету, которая обеспечивает хорошее курительное удовлетворение, относительно низкие выделения. газовой фазы основного потока, относительно низкие уровни продуктов неполного сгорания, коЫ2 18313ОО АЗ личество дегтя и запаха побочного потока и способны поддерживать тление во время условий курения FTC, Курительный напалнительный материал включает в себя азрозольобраэующий материал (например, глицерин) и связующий компонент. Табачные экстракты и/или кусочки табачных листьев могут включаться в курительный наполнительный материал и/или курителЬ ный йаполнительный материал может смешиваться с табачным нарезанным наполнителем, Количество аэроэольобразующего материала в курительном наполнительном материале составляет не менее
20% е пересчете на вес этого курительного наполнительного материала, Сигареты изготавливают путем обертывания курительного наполнительного материала бумажным оберточным материалом, Типичный бумажный оберточный материал имеет пористость не более 5 единиц КОРЕСТИ (CORESTA). 9 а.п, ф-лы, 4 ил, торая способна поддерживать тление в течение условий курения FTC, образует золу с требуемыми физическими характеристиками, и образует низкие уровни "деггя" побочного потока и тем самым низкие уровни видимого дыма побочного потока.
Изобретение касается курительных изделий, содержащих табак в форме нарезанного наполнителя и/или в обработанной форме, Предпочитаемые курительные изделия имеют форму сигареты, состоящую из двух основных компонентов: валика или заправки курительного материала, и наружного оберточного материала (например, 1831300 бумажной обертки), опоясывающего валик курительного материала.
Предлагаемые сигареты содержат курительный наполнительный материал (описываемый здесь подробно ниже) по крайней мере как часть курительного материала ее.
Предпочитаемый оберточный материал, который окружает валик курительного материала, образуя тем самым "курительный стержень", является оберткой из папиросной бумаги с низкой воздушной проницаемостью. Высоко предпочитаемые обертки, имеющие низкую воздушную проницаемость или низкую пористость, показывают пористость ниже 5 единиц КОРЕСТА. Единица КОРЕСТА является мерой линейной скорости воздуха, который проходит через площадь обертки 1 см при постоянном давлении 1 сантибар.
Одной формой курительного материала я вляется табакосодержащий курительный наполнительный материал, Курительный наполнительный материал согласно изобретению содержит тщательно перемешанную смесь табака (например, мелко нарезанных табачных листьев, кусочков табачных стеблей, табачных мелких частиц, табачной пыли, или табачного экстракта, а также другие формы обработанного табака), и факультативно copержит относительно высокий уровень а .роэольобраэующего материала(например, полиол, такой как глицерин и/или пропиленгликоль).
Курительный наполнительный материал содержит связующий компонент, чтобы удерживать вместе компоненты курительного наполнительного материала. Особо предпочтительным связующим компонентом является альгинат, такой как альгинат аммония, Табакосодержащий курительный наполнительный материал также содержит некоторые ароматизирующие компоненты (например, какао, солодовый корень, органические кислоты, ментол, и тому подобноа) в есном контакте с ним, Табакосодержащий курительный материал может формоваться путем разливки как лист из водного шлама или изготавливаться способом экструдирования. Такой табакосодержащий курительный наполнительный материал может быть в форме восстановленного табака, и может использоваться индивидуально как единственный курительный материал сигареты. Альтернативно такой табакосодержащий курительный наполнительный материал может физически смешиваться (т.е, образовывать смеси) или иначе использоваться с другими курительными материалами, таким как та5
20 бачный нарезанный наполнитель, т.е. наполнитель из нарезанного табака.
Другая форма курительного наполнительного материала согласно настоящему изобретению содержит относительно высокий уровень аэрозольобраэующего материала. Курительный наполнительный материал содержит связующий компонент, чтобы удерживать вместе компоненты курительного исполнительного материала. Особо предпочитаемым связующим агентом является эльгинат, такой как альгинат аммония, Такой курительный наполнительный материал также может содержать некоторые ароматизирующие компоненты в тесном контакте с ними. Курительный наполнительный материал может формоваться путем разливки как лист из водного шлама, или изготавливаться способом экструдирования. Такой курительный наполнительный материал может быть физически смешан или использоваться иначе с табакосодержащими курительными материалами и/или табачным нарезанным наполните25 лем, На фиг.1-4 показаны виды в продольНоМ сечении курительных изделий согласно настоящему изобретению.
Сигарета 10 содержит цилиндрический
30 стержень 15, включающий валик 20 курительного материала, обернутый по крайней мере одним. слоем опоясывающего наружного оберточного материала 25 (например, бумагой). Стержень 15 именуется как "кури35 тельный стержень". Концы курительного стержня открыты, обнажая курительный материал, Курительный стержень используется путем зажигания одного конца его, и аэрозоль (например, дым) образуется в результате сгорания горючего курительного материала. Таким образом, курительный, стержень ог зажженного конца его в направлении своего противоположного конца.
Сигарета 10 также содержит фильтрую45 щий элемент ЗО, расположенный смежно с одним концом курительного стержня 15, так что куоительный стержень и фильтрующий элемент располагаются соосно Bblp88ненными в положении концом к концу, предпочтительно упираясь друг В друга, Фильтру ощий элемент 30 имеет вообще цилиндрическую форму, и диаметр его по су.цеству равен диаметру курительного стержня, Концы фильтрующего элемента открыты для возможности прохода воздуха и дыма через него, Предпочитаемый фильтрующий элемент имеет по крайней мере два фил ьтрующих сегмента.
Как показано на фиг.1, первый фильтрующий сегмент расположен смежно с кури1831300
45
55 тельным стержнем, и предпочтительно содержит углеродистый фильтрующий материал 35, опоясанный оберточным материалом 37, в то время как второй фильтрующий сегмент расположен нэ стороне мундштучного (т.е. обращенного ко рту курильщика) конца сигареты, и предпочтительно содержит фильтрующий материал
40, такой как скомпоновэнное нетканое полипропиленовое полотно или ацетилцеллюлозная пакля, опоясанные оберточным материалом 45. Фильтрующий материал 40 сегмента предпочтительно является материалом, который придает эстетически приятный белый внешний вид.
Каждый фильтрующий сегмент изготавливается путем использования устройства для производства фильтровальных стержней. Два сегмента объединяются путем использования способов объединения с помощью укупорочной трубки, и удерживаются вместе, используя опоясывающую обертку 50, образуя фильтрующий элемент, Фильтрующий элемент 30 нормально крепится к курительному стержню 15 с помощью мундштучного материала 55, который опоясывает и всю длину фильтрующего элемента, и о-:ежный район рейки курительного стержня. Внутренняя поверхность мундштучного материала 55 прочно крепится к наружной поверхности укупорочной обертки 50 и наружной поверхности оберточного материала 25 курительного стержня, используя соответствующий адгезив, Сигарета 10 может изготавливаться, используя известные способы. и устройства для производства сигарет. Факультативно вентилированные или разбавленные воздухом сигареты изготавливаются со средством воздушного разбавления, такое как серия перфораций 65, которые проходят через мундштучный материал 55, укупорочную обертку 50 и оберточный материал 36.
Такое вентилирование может быть образовано на сигарете, используя известные способы, такие кэк способы лазерного перфорирования.
Другой предпочтительный вариант реализации сигареты и курительного наполнительного материала согласно настоящему изобретению показан на фиг.2. Сигарета 10 в целом аналогична сигарете, описанной со ссылкой на фиг,1, за исключением того, что курительный материал имеет форму смеси, которая изготовлена сегментным (послойным) способом, На одном конце курительного стержня 15 (т.е. на конце сигареты, который будет зажигаться) помещается первый сегмент 70 курительного материала. Нэ
35 другом конце курительного стержня (т.е. на конце курительного стержня смежного с фильтрующим элементом) помещается второй сегмент 75 курительного материала.
Каждый сегмент определяется или идентифицируется с точки зрения своего состава (т.е. состав каждого сегмента разный). Сегменты соосно выравниваются в положении концом к концу, упираясь друг в друга, однако может быть некоторая величина взаимного перемешивания курительных материалов в районе стыковки двух сегментов друг с другом. Длина, которую каждый сегмент курительного материала занимает вдоль курительного стержня. может изменяться. Однако относительная продольная длина первого сегмента по отношению ко второму сегменту нормально находится в диапазоне от 1:2 до 2:1, предпочтительно в отношении 1:1, Первый сегмент 70 (cM. фиг.2) содержит табак в курительной форме. Такая форма табака включает в себя табачный нарезанный наполнитель (например, табачные листья, обработанные табачные материалы, обьемно расширенные табачные наполнители, восстановленные табачные наполнительные материалы и тому подобное, а также их смеси),.и смеси их с другими курительными материалами.
Примерами обработанными табачных материалов являются депротеинеэированные (т.е. с удаленным белком) восстановленные табачные материалы, Предпочитаемые сигареты тэк:+ е имеют второй сегмент 75, который содержит курительный материал или смесь курительных материалов разных по композиции с композицией курительных материалов первого сегмента 70, Первый сегмент 70 и/или BTQрой сегмент 75 содержит по крайней мере одну форму курительного материала согласно настоящему изобретению.
Другой предпочтительный вариант реалиэации сигареты согласно настоящему изобретению показан на фиг.3. Сигарета 10 вообще аналогична сигарете, описанной со ссылкой на фиг.1 и 2 за исключением того, что курительный материал 20, который содержит курительный наполнительный материал согласно настоящему изобретению. обернут или заключен в обработанный табачный лист 80 или другой внутренний оберточный материал, Обработанный табачный лист 80 (т.е. лист, образованный из обработанного табака) нормально является восстановленным табачным листом, который изготавливается путем использования бумагоделэтельного способа, и один слой листа опоясывает курительный материал 20.
1831300
Курительный материал 20, обернутый в обработанный табачный лист 80, в свою очередь, обернут одним слоем опоясывающего наружного оберточного. материала 25 (например, папиросная бумага), Другой предпочтительный вариант реализации сигареты согласно настоящему изобретению показан на фиг,4. Сигарета 10 вообще аналогична сигарете. описанной со ссылками на фиг.1,2 и 3, за исключением гого, что фильтрующий элемент состоит из трех сегментов. Сегмент 85, расположенный между первым фильтрующим материалом 35 и фильтрующим материалом 40, предпочтительно образован из частицеобразного вещества, такого как гранулн активировзнного угля, гранулы силиката магния, частицы силикагеля и тому подобное.
Курительный материал, используемый в производстве курительного стержня, может изменяться, и наиболее предпочтительно имеет форму нарезанного наполнителя. Как здесь используется, термин "нарезанный наполнитель" B отношении курительных материалов означает включающим в себя курительные материалы, которые имеют форму, приемлемую для использования при изготовлении курительных стержнейдля сигарет. Как таковой, нарезанный наполнитель может содержать курительные материалы, которые смешиваются и находятся в форме готовой для производства сигарет. Курительные материалы нормально используются в форме прядей или полосок, как общепринято в сигаретном производстве. Например, нарезанный наполнитель может использоваться в форме прядей или полосок, нарезанных из листообразных или "полосовых" материалов. Такие полосовые материалы разрезаются на отрезки шириной в диапазоне от 1/5 дюйма до 1/60 дюйма предпочтительно от 1/25 дюйма до 1/35 дюйма, Пряди или полоски имеют длину, которая находится в диапазоне от 0,25 дюйма до 3 дюймов, Нарезанный наполнитель может также иметь экструдированную форму (например, экструдированные пряди) или другую физически обработанную форму, Курительные стержни сигарет согласно изобретению содержат курительный наполнительный материал согласно настоящему изобретению. Курительный наполнительннй материал может использоваться в форме нарезанного наполнителя.
Один предпочтительный тип курительного наполнительного материала согласно изобретению нормально содержит по крайней мере около 15, обычно по крайней мере около 20, часто по крайней мере около 25, 5
55 чаще по крайней мере около 30 и иногда по крайней мере около 40 мас. аэрозольобразующего материала, Типично курительный наполнительннй материал содержит до 70 и обычно до 60 мас.% аэрозольобразующего материала, Курительный наполнительный материал также типично содержит до 20, предпочтительно от 3 до 15 мас. . связующего компонента, и до 80 предпочтительно от 40 до 75 мас. наполнительного компонента. В частности наполнительный компонент может содержать неорганические наполнительные материалы (например, осажденный карбонат кальция) и/или органический наполнительный материал (например, табачная пыль или измельченные табачные листья). Количество ароматизирующего компонента, достаточное для достижения требуемых ароматных свойств у курительного наполнительного материала, может быть включено в курительный материал. При необходимости углеродистый материал (например, пиролизная альфацеллюлоза) может включаться в курительный материал, часто до 10 мас.7(в пересчете на общий сухой вес курительного материала, Однако такой углеродистый материал не является обязательным компонентом курительного материала, и курительный материал может не содержать такого углеродистого материала. Курительный наполнительный материал может быть горючим и может смешиваться с другими курительными материалами.
Одним предпочтительным типом курительного наполнительного материала согласно изобретению является восстановительный табак, включающий в себя некоторую форму табака и аэрозольобразующего материала, Такой курительный наполнительный материал типично содержит количество аэрозольобразующего материала по отношению к табаку примерно от
4;1 до 1:2, предпочтительно от 2;1 до 1:2 и часто от 1,5:1 до 1:1.5 в весовом исчислении.
Такой курительный наполнительный материал содержит количество аэрозольобразующего материала и табака с таким расчетом, что объединенный вес их в курительном наполнительном материале составляет по крайней мере 25, часто по крайней мере 30, чаще по крайней мере 35, обычно по крайней мере 40, предпочтительно по крайней мере 45 и более предпочтительно по крайней мере 50 мас,, курительного наполнительного материала, Обычно общий объединенный вес аэрозольобразующего материала и табака не превышает 95, часто не превышает 90 и чаще не превышает 85 процентов (вес) курительного наполнитель1831300
10
30
55 ного материала, Пример предпочитаемого курительного наполнительного материала включает в себя от 50 до 70 процентов аэрозольобразующего материала и табака в пересчете на общий вес курительного наполнительного материала. При необходимости ароматизирующие компоненты, неорганические наполнители и т.д. могут включаться в курительнь.й материал.
Табакосодержащие курительные наполнительные материалы согласно настоящему изобретению имеют некоторую форму табака, включенного в него во время производства. Табак, который используется для образования такого табакосодержащего курительного наполнительного материала, может иметь разнообразные формы, включая табачные экстракты, табачные частицы и пыль, мелко нарезанные табачные листья, . табачные стебли, объемно расширенные табачные наполнители и другие обработанные формы табака и их комбинации, Табачные экстракты являются обработанными формами табака и образуются путем экстрагирования табачного материала, используя такой растворитель, как вода, двуокись углерода, углеводород или галогенуглеводород, а также разные другие органические и неорганические растворители. Табачные экстракты могут включать в себя высушенные распылением экстракты, высушенные морозом экстракты, обработанные теплом экстракты.
Курительные наполнительные материалы согласно настоящему изобретению включают в себя связующий компонент.
Особо предпочтительными. связующими компонентами являются альгинаты, такие как альгинат аммония, альгинат пропиленгликоля, альгинат калия и альгинат натрия.
Альгинаты и, в частности, альгинаты высокой вязкости могут использоваться совместно с управляемыми уровнями свободных ионов кальция. Другие соответствующие связующие компоненты включают в себя гидроксипропилцеллюлозу, такую как Клюцель Н фирмы "Аквалон ко", гидроксипропилметилцеллюлозу, такую как Метоцель
К4М, фирмы "Дау кемикал ко"; гидроксиэтилцеллюлозу, такую как Натрозол 250
МРС, фирмы "Аквалон ко", микрокристаллическую целлюлозу, такую как Авицель фирмы "FMC", метилцеллюлозу, такую как
Метоцель А4М фирмы "Дау кемикал ко", и натрийкарбоксиметилцеллюлоэу, такую как
СМС 7HF и СМС 7H4F фирмы Теркулес инк". Другие связующие компоненты включают в себя крахмал (например, кукурузный крахмал), растительный клей хьюара, карраген, растительный клей рожкового дерева, пектины и растительный клей ксантана.
Комбинации или смеси связующих агентов (например, смесь растительного клея хьюара и растительного клея рожкового дерева) могут использоваться.
Курительные наполнительные материалы согласно настоящему изобретению могут иметь по крайней мере один аэрозольобразующий материал, включенный в них. Предпочитаемые аэроэольобразующие материалы включают в себя полиоли (например, глицерин, пропиленгликоль и триэтиленгликоль) и любые другие материалы, которые выделяют видимый аэрозоль, и их комбинации. Аэрозольобразующий материал может быть образован как часть связующего компонента (например, когда связующий компонент является альгинатом пропиленгликоля). Могут использоваться комбинации аэрозольобразующих материалов.
Курительные наполнительные материалы согласно настоящему изобретению могут иметь по крайней мере один ароматизирующий компонент, включенный в них. Ароматизирующие компоненты могут изменяться и включают в себя ментол, ванилин, лимонную кислоту, яблочную кислоту, какао, солодковый корень и тому подобное, а также их комбинации, При необходимости в курительные наполнительные материалы согласно настоящему изобретению могут включаться обогащающие материалы, Обогащающие материалы могут действовать для улучшения (1) целостности конуса золы и огня сигареты, (П) внешнего вида курительного наполнительного материала, и ((li) ароматных характеристик дыма основного потока сигареты, Обогащающий материал можетвключаться в курительный наполнительный материал во время изготовления материала и/или наноситься на поверхность этого материала (например, как порошок} после его изготовления. Нормальное количество обогащающего материала, которое используется для обработки конкретного курительного наполнительного материала, таково, что результирующий материал, который содержит обогащающий материал, включает в себя до
20 мас,ч. обогащающего материала и больше, чем 80 мас.ч курительного материала, который обрабатывается. Примеры соответствующих обогащающих материалов включают в себя сахар, такие как глюкоза, фруктоза и сахароза, а также такие композиции, как порошок Кароб под индексом
1739.
1831300
Курительные наполнительные материалы согласно изобретению могут быть поверхностно обработанными некоторыми веществами. Например, курительные наполнительные материалы могут иметь порошковые вещества, нанесенные на их поверхность. Примеры веществ включают в себя порошок какао, порошок солодкового корня, порошковые неорганические материалы (например, карбонат калия или окись железа), табачную пыль. мелко измельченные табачные листья и тому подобное, а также их смеси. Поверхностная обработка курительных наполнительных материалов может придавать этим материалам улучшенный цвет и внешний вид, улучшенные зольные характеристики и улучшенные ароматные характеристики.
Неорганические материалы могут быть включены как наполнители в курительные наполнительные материалы согласно настоящему изобретению. Такие неорганические материалы часто имеют форму волокнист. ых, хлопьевидных, кристаллических, аморфных или полых частиц. Примеры неорганических наполнительных материалов включают в себя карбонат кальция, частицы сульфата кальция, окись магния, гидроокись магния, нерлит, синтетическую слюду, вермикупит, глины, термально стабильные углеродистые волокна, окись цинка, давсонит, низкой плотности полые сферы, карбоната кальция, стеклянные сферы, стеклянныЕ пузырьки, термально стабильные углеродные сферы, волокна сульфата натрия, полые керамические микросферы, глинозем, карбонат кальция агломерированный с помощью углеродистого компонентз, карбонат кальция, агломерированный с помощью органического материала, низкой плотности обработанный карбонат кальция и тому подобное.
Курительный наполнительный материал согласно настоящему изобретению может включать в себя агломерированную матрицу-наполнитель иэ неорганического компонента и углеродистого компонента.
Неорганический компонен может включать частицы карбоната кальция, сульфат кальция, окись магния и тому подобное.
Конкретно предпочитаемой агломерированной матрицей-наполнителем является агломерированный карбонат кальция, и наиболее предпочтительно-агломерированный осажденный карбонат кальция. Такая агломерированная матрица-наполнитель может быть изготовлена путем сбрасывания водного шлама частиц карбоната кальция и связующего материала, и сушки шлама для образования агломерированной матрицы
55 карбоната кальция (т.е, матрицы из множества частиц карбоната кальция, разнесенных в непрерывной или полунепрерывной фазе связующего материала, При необходимости шлам может быть объемно расширен путем включения в него пенообразователя. Примеры соответствующих пенообразователей включают в себя линейные натрийбензолсульфонаты, линейные алкилсульфонаты и линейные алкилэтоксисульфонаты. Частицы карбоната кальция, которые используются для образования агломерированной матрицы, типично показывают поверхностную площадь меньше, чем около 20 м /r, часто меньше, чем около 10 м /r и иногда меньше, чем
2 около 1 м2/г.
Типичные связующие материалы являются органическими материалами, такие как производные целлюлозы (например, натрийкарбоксиметилцеллюлоза), и предпочтительно сахаросодержащие материалы, такие как патока, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы или порошок
Кароб под индексом 1739 производства фирмы "M,Ф,Нил инк", Другие органические материалы, такие как пектины и альгинаты, также могут использоваться.
Предпочтительно водный шлам с высоким содержанием твердых частиц (например, от 40 до 55 мас, g содержания твердых частиц в шламе) карбоната кальция и связующего материала высушивается распылением для образования агломерированных частиц (например, нормально сферических частиц) частиц карбоната кальция и связующего материала, Альтернативно шлам может сушиться путем применения тепла для образования твердой массы агломерированного кзрбоната кальция и связующего материала, и твердзя масса может быть измельчена для получения частиц требуемого размера, Предпочтительно количество карбоната кальция относительно связующего материала находится в диапазоне от 20:1 до
2:1, более предпочтительно от 15:1 до 4:1 в пересчете на сухой вес, Нормально неорганические частицы, агломерированные с помощью сахаридных и полисэхаридных материалов, имеют тенденцию терять свое агломерирующее свойство при контакте с водой при окружающих условиях, как результат склонности сахаридных и полисахаридных материалов растворяться в воде, Агломерированная матрица неорганического компонента и органического связующего материала подвергается тепловой обработке. Как таковые летучие компоненты улетучиваются из органического связующего материала, и органический связующий
1831300
14 материал кальцинируется в форме по существу водонерастворимого чистого горючего углеродистого компонента. Нормально тепловая обработка агломерированной матрицы-наполнителя проводится в управляемой атмосфере, чтобы свести до минимума или предотвратить окисление связующего материала. Предпочтительно тепловая обработка образует связующий материал, который в форме углеродистого материала, и в свою очередь, образует средство для агломерирования частиц компонента неорганического наполнителя в матричной форме. В частности частицы агломерированного карбоната кальция и связующего материала могут термически обрабатываться (например, при температуре около 625 и обычно 600 С), используя печь, псевдоожиженный слой, вращающуюся печь, печь с ленточным конвейером и тому подобное. Например, частицы высушенных распылением частиц карбоната кальция, агломерированные с помощью мелассы, могут нагреваться в псевдоожиженном слое с протекающим газообразным азотом через него, нагреваться при температурах, достаточных для нагревания частиц до примерно от 300 до
425ОС, протекая через него, и собираться.
Агломерированная матрица неорганического компонента и органического связующего материала может подвергаться тепловой обработке достаточной для кальцинирования связующего материала путем подвергания агломерированной матрицы тем же .высоким температурам (например, до примерно 900 С) на короткий период времени и в условиях, достаточных для предотвращения разложения неорганического компонента (например, когда неорганический компонент является карбонатом кальция). Однако если неорганический компонент является карбонатом кальция, и карбонат подвергается некоторому (частичному) разложению во время стадии кальцинирования, агломерированный материал может рекарбонизироваться путем.(1) подвергания этого материала воздействию углекислого газа или (11) диспергирования этого материала в воде и барботирования углекислого газа в дисперсии.
После процесса кальцинирования агломерированные частицы карбоната кальция нормально имеют содержание карбоната кальция больше, чем 80, часто больше, чем
90 мас., и содержание углерода больше, чем около 3 процентов (вес), Нормально результирующие агломерированные частицы просеиваются до размеров около -50 (+325 меш США, и часто около-80)+ 200 меш США.
П редпочитаемые агломерированные части25
55 быть снижена путем обработки любой части неорганического компонента подкислителем, Например, кальцинированный агломерированн ый материал может быть диспергирован в воде, и водный раствор соляной кислоты может быть добавлен в результирующий шлам при его помешивании.
Кислота реагирует с карбонатом кальция, и по существу нереагирует с углеродистым компонентом. Таким образом, углеродистый компонент действует для удерживания вместе остального карбоната кальция, в то время как часть карбоната кальция реагирует для образования углекислого газа и водорастворимого хлористого кальция.
Другой тип наполнителя, который может быть включен в курительные наполнительные материалы согласно настоящему изобретению, это неорганический наполнитель низкой плотности. Такой наполнитель изготавливается путем образования частиц соли кальция, разложения аниона соли и контактирование частиц с углекислым гаэом. Примеры соответствующих солей включают в себя кальцевый пропионат, сукцинат, тартрат, стеарат, салисцилат. пальмитат, олеат, лактат, глюконат, цитрат, аскорат, ацетилсалицилат и бенэоат. Другие соответствующие соли включают в себя кальцевые соли сахаридов и полисахаридов. Такие соли подвергаются условиям, достаточным для разложения их анионов, что обычно связано с нагреванием соли в атмосфере углекислого газа.
Один способ изготовления неорганического наполнителя низкой плотности включает в себя нагревание частиц лактата цы карбоната кальция, которые были кальцинированы, являются по существу нерастворимыми в воде, имеют сферическую форму, являются свободно текучими (сыпу5 чими) и показывают объемную плотность от
0,1 до 1,1 г/см, часто от 0.3 до 1 г/см, используя способы интрузии ртути. Как таковые, кальцинированные агломерированные частицы карбоната кальция образуют уО неорганический материал, имеющий обь1мную плотность менее, чем около 2 г см и предпочтительно меньше, чем 1 г/см, которые включают в себя неорганический компонент, имеющий объемную плотность
15 больше, чем 2,5 г/см . Нормально такие агломерированные кальцинированные частицы карбоната кальция показывают поверхностную площадь меньше, чем около
30м /гичастоот10м /гдо25м /гсогласно
20 определению по методу БЭТ.
При необходимости объемная плотность кальцинированного агломерированного неорганического наполнителя может
1831300 кальция, просеивание до -80/+170 меш
США при 600 С а течение 8 ч при постоянном потоке 228 мл/мин углекислого газа, получая материал, который потерял 65 процентов веса, Около 20 мас.ч. материала.загружается в 80 весовых частей воды, и результирующий шлам контактируется с достаточным раствором соляной кислоты, чтобы понизить рН его до величины около 6 8.
Затем материал удаляется из воды, промывается водой, сушится и просеивается для получения размера частиц -80/+170 меш
США, Такой материал больше, чем 95 процентов (вес) карбоната кальция, и показывает объемную плотность около 0,4 г/см з согласно определению способами ртутной интрузии.
Агломерированная матрица-наполнитель может иметь форму неорганического компонента и органического компонента.
Другие неорганические компоненты включают в себя сульфат кальция, окись магния, и карбонат магния. Карбонат кальция, агломерированный с помощью альгината аммония, является примером агломерированной матрицы-наполнителя, имею.цей неорганический компонент в компоненте альгината, Такая агломерированная матрица-наполнитель может быть изготовлена путем образования водного шлама частиц карбоната кальция и гидрэтироаэнного альгината, аысушивания шлама для образования агломерированной матрицы карбоната кальция (т.е, матрицы множества частиц карбоната кальция, разнесенных в непрерывной или полунепрерывной фазе альгината), При необходимости шлам может быть объемно расширен путем включения в него пенообраэоаателя.
Примеры соответствующих пенообраэователей включают в себя линейные натрийбенэолсульфонаты, линейные алкилсульфонаты и линейные алкилзтоксисульфонаты. Прел,почтительно водный шлам карбоната кальция и альгината с высоким содержанием твердых частиц высушивается распылением для образования агломерированных частиц (например, нормально сферических частиц) альгинэта и частиц карбоната кальция, Альтернативно шлам может сушиться путем применения тепла для образования твердой массы агломерированных карбоната кальция и альгината, и твердая масса может измельчаться для получения частиц требуемого размера, Предпочтительно количество карбоната кальция относительно альгината занимает диапазон от 99:1 до 2:2, предпочтительно от 20:1 до 5:1 из расчета сухого веса, Типично частицы карбонэта кальция, агломерированные с помощью альгината, являются по существу нерастворимыми в воде. В частности, по
35 существу нерастворимое качество альгинэта в агломерированной матрице-наполнителе стремится ограничить в большой степени склонность агломерированной матрицы-наполнителя утрачивать свое агломерирующее свойство при контакте с водой при окружающих условиях. Агломерированная матрица-наполнитель становится нерастворимой благодаря взаимодействию альгинатэ с ионами кальция карбоната кальция. При необходимости агломерированная матрица-наполнитель может обрабатываться разбавленным раствором кислоты для разложения части карбоната кальция и освобождения ионов кальция, и результирующие ионы кальция могут действовать в направлении делать нерастворимым компонент альгината эгломерированной матри-. цы-на полн ителя.
Агломерировэнная матрица-нэполнитель, имеющая неорганический компонент и органический компонент, может содержать разнообразие других органических компонентов. Например, органический компонент может быть пектином, который имеет тенденцию становиться по существу водонерастворимым при взаимодействии с ионами кальция, Альтернативно агломерированная матрица-наполнитель, имеющая полисахаридный органический компонент„ может быть обработана даухвалентными ионами (например, ионами кальция, бария, кобальта, железа или марганца) или трехвалентными ионами (например, ионы железа или алюминия), чтобы сделать полисахариды по существу водонерастворимыми. Как еще один пример, шлам полисахаридного материала {например, зтилцеллюлозы) и частиц неорганического компонента может быть образован в неводном растворе (например, спирте) и сушиться, приводя к образованию агломерироаанной матрицы-наполнителя, которая по существу аодонерастаоримая.
Типично куритель .ые наполнительные материалы согласно настоящему изобретению изготавливаю ся путем образования водного шлама азроэольобразующего материала, связующего компонента и других компонентов этого курительного наполнительного материала, разливки шлама как листа и аысушивания разлитого шлама для образования относительно сухого рабочего листа. Способы и устройства для разливки шлама как листа очевидны для специалистов в этой области техники. Другие материалы, такие как ацетэ