Обертывающий материал для табачных изделий, обладающий контролируемыми свойствами горения

Обертывающий материал для табачных изделий, обладающий контролируемыми свойствами горения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к обертывающему материалу для табачных изделий, содержащему композитные частицы на основе минеральных частиц, к способу производства такого материала, и к его применению в табачных изделиях. Основной упор в настоящем изобретении сделан на табачных изделиях с контролируемыми свойствами горения.

Сигареты с фильтром обычно состоят из цилиндрического, круглого или овального табачного стержня, обернутого сигаретной бумагой; пробки фильтра аналогичной формы, обернутой оберточной бумагой для фильтров; и ободковой бумаги (бумага-основа для покрытия мундштука), которая обычно приклеивается к обертывающей весь фильтр бумаге и к части сигаретной бумаги, окружающей табачный стержень и, таким образом, соединяет фильтр с табачным стержнем. Все эти виды бумаги обозначаются далее вместе как «обертывающие материалы для табачных изделий».

Обертывающие материалы для табачных изделий обычно содержат наполнители. Также могут присутствовать другие добавки для получения специальных свойств; такие добавки включают влагопрочные вещества, вещества, замедляющие скорость горения, и/или ускоряющие скорость горения.

Такие вещества, как карбонат кальция, диоксид титана, гидроксид алюминия, гидроксид магния, каолин, кальцинированный каолин, тальк и их смеси, обычно включаются в качестве наполнителей в обертывающие материалы для табачных изделий, в которых посредством подходящего выбора вида и количества наполнителей могут контролировать как оптические свойства, так и свойства горения. Обертывающие материалы для табачных изделий, которые не содержат наполнителей или содержат лишь небольшое их количество, могут придавать табачным изделиям сильный эффект самозатухания, но обертывающие материалы для табачных изделий данного типа не обладают желаемыми оптическими свойствами, такими как высокая степень белизны и высокая степень непрозрачности.

Кроме того, в отношении обертывающих материалов для табачных изделий существуют также ограничения по наполнителям, разрешенным для использования в соответствии с различными нормативными требованиями. Согласно нормативным требованиям, карбонат кальция может использоваться без ограничений во всех видах обертывающих материалов для табачных изделий. Однако известно, что некоторые фильтры страдают недостатками в том, что касается оптических свойств и свойств горения. Также известно, что обертывающие материалы для табачных изделий, содержащие большое количество наполнителей, и которые также демонстрируют контролируемые свойства горения и желаемый характер самозатухания, при их использовании в табачных изделиях требуют в дополнение к карбонату кальция значительной доли присутствия других наполнителей или смесей других наполнителей, а также, возможно, дополнительных веществ, которые могут вноситься в обертывающие материалы для табачных изделий, например, таких, которые замедляют скорость горения.

Также специалистам в соответствующей области техники известно, что такие вещества, как полимеры, силикаты, полисахариды и их производные в водных и неводных растворах и суспензиях могут вноситься в достаточном количестве и с подходящим геометрическим распределением в обертывающие материалы для табачных изделий, предпочтительно в сигаретную бумагу, с целью воздействия на свойства горения обертывающих материалов для табачных изделий.

В последние годы приняты дополнительные нормативные требования в отношении табачных изделий, например, сигарет. Так, недавно было принято требование о том, чтобы табачное изделие, которое продолжает гореть без самозатухания при его курении в нормальных условиях, должно самозатухать при помещении такого табачного изделия на горючий материал с целью предотвращения возникновения пожара из-за воспламенения горючего материала. Другими словами, желательным является контролируемый характер горения, при котором табачное изделие беспрепятственно и полностью сгорает вдоль обертывающего материала для табачных изделий при свободном доступе воздуха, а при размещении на субстратах, которые сами по себе являются горючими, такое табачное изделие при контакте с этими субстратами должно самозатухать.

Патентная заявка Японии №11-151082 A раскрывает сигарету с контролируемыми свойствами горения, в которой на определенном расстоянии вдоль оси сигареты располагается некоторое количество кольцеобразных областей (областей контроля горючести). В свою очередь, эти кольцеобразные области покрыты суспензией, содержащей неорганический наполнитель, такой как мел, глина или оксид титана в целлюлозном полимере.

Европейская патентная заявка EP 1321048 A1 описывает табачное изделие с контролируемыми свойствами горения, содержащее сигаретную бумагу с веществом, контролирующим горение, которое, как заявляется, регулирует характер горения табачного изделия. В качестве примеров таких регулирующих горение веществ перечисляются белки, такие как желатины, казеин, альбумин и глютен; полисахаридные загустители, такие как крахмал, ксантан (Echo Gum), камедь рожкового дерева, гуаровая камедь (Guarpack), трагакантовая камедь, камедь тары, полисахариды семян тамаринда (glyloid), камедь карайи, аравийская камедь, пуллулан, декстрин, циклодекстрин (Oligoseven) и камедь гхатти; желатинизирующие полисахариды, такие как каррагенан, курдлан, агар, фурцеллеран, пектин, камедь "Jeram" и гель "Kelco"; липиды, такие как лецитин; производные природных высокомолекулярных соединений, такие как карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза и пропиленгликолевый альгинатный эфир; переработанные крахмалы, такие как фосфат крахмала; синтетические высокомолекулярные соединения, такие как полиакрилат натрия и различные высокомолекулярные эмульсификаторы; неорганические соли аммония, такие как хлорид аммония, фосфат аммония, гидрофосфат аммония, дигидрофосфат аммония, бромид аммония и сульфат аммония; неорганические гидроксиды, такие как гидроксид бария, гидроксид кальция и гидроксид алюминия; и замедлители горения из неорганических солей, таких как борат натрия, борная кислота, хлорид цинка, хлорид магния, хлорид кальция и сульфат натрия. EP 1321048 A1 описывает одно или несколько названных регулирующих горение веществ, которые могут быть использованы.

CN 101747909 B раскрывает замедляющую горение добавку, содержащую карбонат кальция и гидроксид магния, получаемые посредством приготовления раствора сульфата магния, добавления щелочной суспензии гидроксида кальция, добавления раствора хлорида кальция и отделения осажденного материала.

Недостатком описанной в данной публикации методики является то, что данный способ требует много времени и является сложным, содержащим в общей сложности 10 этапов, и при этом только 9-й этап занимает 2-3 дня. Кроме того, на этапе 4 требуется ультразвуковая обработка, которую очень сложно реализовать в промышленном масштабе.

Кроме того, полученный таким способом продукт не способен высвобождать значительных количеств воды, пока температура не превысит 200°C. Рентгеновские дифракционные спектры данных продуктов показывают, что они представляют собой смесь карбоната кальция и гидроксида магния.

В патентной заявке США 2006/0162884 A1 описываются минеральные пигменты, содержащие продукт, полученный in situ посредством реакции карбоната кальция со слабой или сильной кислотой, газообразным CO₂ и определенной солью. Применяемой солью может быть силикат алюминия; синтетический диоксид кремния; силикат кальция; силикат какой-либо одновалентной соли, такой как силикат натрия, силикат калия и/или силикат лития; гидроксид алюминия; алюминат натрия; и/или алюминат калия, где содержание одновалентных силикатных солей по отношению к сухой массы карбоната кальция должно быть ниже 0,1 масс. %. Указывается, что получаемые данным способом минеральные пигменты имеют уровень pH, измеренный при температуре 20°C, более 7,5.

Удельная поверхность минерального пигмента из данной публикации, определенная по методу Брунауэра-Эммета-Теллера (BET), предпочтительно находится в диапазоне 25-200 м²/г.

В конкретном примере 10 этой патентной заявки порошок гидроксида алюминия и затем силикат натрия добавляются в суспензию природного карбоната кальция в воде, и полученная в результате суспензия обрабатывается фосфорной кислотой.

Однако нигде в данной публикации не упоминается о добавлении в суспензию карбоната кальция такой соли металла, которая при температуре 20°C имеет растворимость в суспензии выше 9,0 мг/л.

Кроме того, эта заявка не касается области техники, к которой относится настоящее изобретение, а именно не касается получения табачных изделий с контролируемыми свойствами горения; напротив, она касается получения наполнителей для предназначенной для струйной печати бумаги, и, в частности, ее задачей является улучшение пригодности для печати обычной бумаги с покрытием или без покрытия.

Наконец, имеются вещества, которые не могут применяться для целей настоящего изобретения, а именно те, в которых образуются силикаты кальция в качестве первичного и вторичного продукта, поскольку в соответствии с действующими в данной области нормативными правилами силикаты не разрешены к использованию в сигаретной бумаге.

Кроме того, полученный таким способом продуктов способен высвобождать значительные количества воды, пока температура не превысит 200°C. Рентгеновские дифракционные спектры данных продуктов показывают, что они представляют собой смесь карбоната кальция и гидроксида магния.

WO 03/034845 A описывает сигареты с повышенной тенденцией к самозатуханию, сигаретная бумага которых содержит кольцеобразные зоны и воздухопроницаемость которых снижается посредством введения полимера. Рассматриваемыми полимерами, в частности, являются поливинилацетат, частично гидролизованный поливинилацетат и поливиниловый спирт.

EP 1933651 A1 описывает обертывающий материал для табачных изделий, включающий основной обертывающий материал, на который по меньшей мере в некоторых зонах, наносится композиция, содержащая механически измельченный химически сшитый полисахарид с размером частиц (средневзвешенный размер частиц) сухого полисахаридного продукта в диапазоне 1-1000 мкм.

Таким образом, наполнители, которые обычно используются в обертывающих материалах для табачных изделий, имеют свои ограничения и недостатки, особенно вследствие невозможности достижения эффективного контроля характера горения обертывающих материалов для табачных изделий. При этом было бы желательным иметь содержащий наполнители обертывающий материал для табачных изделий, в которых характер горения обертывающего материала для табачных изделий можно было бы эффективно контролировать посредством этого наполнителя.

С учетом этого, имеется потребность в улучшенных вариантах снижения воспламеняемости горючих изделий. В частности, желательны лучшие решения для контроля свойств горения и самозатухания табачных изделий, в первую очередь лучшие решения для такого контроля свойств горения табачных изделий, чтобы табачные изделия до максимально возможной степени сгорали без самозатухания в нормальных условиях курения, но чтобы они самостоятельно гасли при контакте с другими горючими материалами, воспламенение которых необходимо предотвратить настолько эффективно, насколько это возможно; то есть настоящие табачные изделия должны беспрепятственно сгорать на открытом воздухе, но не должны поддерживать горение на субстратах, которые являются горючими сами по себе. Реализовать данное изобретательное решение желательно наиболее простым способом и при наименьших затратах, также это решение должно быть настолько универсальным, насколько это является возможным.

Эта и другие цели, которые могут быть напрямую определены из закономерностей, обсуждаемых в описании настоящего изобретения, достигаются посредством обертывающего материала для табачных изделий, обладающего всеми признаками, представленными в п. 1 настоящей формулы изобретения. В пунктах, зависящих от п. 1, описываются предпочтительные воплощения обертывающего материала для табачных изделий согласно данному изобретению. В остальных пунктах формулы изобретения защищаются особенно предпочтительные способы производства обертывающего материала для табачных изделий согласно настоящему изобретению, применение обертывающего материала для табачных изделий согласно настоящему изобретению и табачные изделия, изготавливаемые с применением обертывающего материала для табачных изделий согласно настоящему изобретению.

На основе композитных частиц, применяемых согласно настоящему изобретению, т.е. частиц, получаемых согласно способу, в котором:

(a) готовится водная суспензия, содержащая частицы карбоната кальция, и

(b) добавляется соль металла, содержащая катион алюминия,

где соль металла

(i) способна образовывать основной компонент алюминия в суспензии и

(ii) имеет показатель растворимости в воде, измеренный при pH приготовленной суспензии и температуре 20°C, выше 9,0 мг/л,

может быть получена добавка, которая не могла быть предсказана на основании уровня техники, то есть добавка, с помощью которой могут эффективно контролироваться воспламеняемость, свойства горения и характер самозатухания обертывающего материала для табачных изделий. Применение композитных частиц, используемых в соответствии с настоящим изобретением, дает возможность, в частности, превосходно контролировать свойства горения табачных изделий, когда табачные изделия, выкуриваемые в обычных условиях, без самозатухания сгорают до предусмотренной степени, но самопроизвольно гаснут при контакте с другими горючими материалами, воспламенение которых необходимо предотвратить настолько эффективно, насколько это возможно; то есть, настоящее изобретение обеспечивает табачные изделия, которые могут беспрепятственно сгорать на открытом воздухе, но не поддерживают горение на субстратах, которые являются горючими сами по себе Настоящее изобретательское решение может быть реализовано простейшим возможным способом при крайне низких затратах и является универсально применимым.

По сравнению с существующим уровнем техники, в частности со способами контроля свойств горения обычных табачных изделий, описанными в заявках JP 11-151082 A и EP 1321048 A1, преимущества настоящего изобретения заключаются, в частности, в том, что композитные частицы, используемые согласно настоящему изобретению, могут заменить наполнитель, в любом случае используемый в обертывающем материале табачных изделий. В идеальном случае применяется только одна добавка, а именно используемые в настоящем изобретении композитные частицы, что ведет к преимуществам использования соответствующих технологических процессов.

По сравнению с порошками, содержащими физическую смесь карбоната кальция и компонента, представляющего основной металл, такого как гидроксид алюминия или гидроксид магния, композитные частицы, используемые согласно настоящему изобретению, предлагают ряд преимуществ. В частности, они позволяют достичь лучшего и более эффективного контроля свойств горения табачных изделий.

Что касается производства табачных изделий, то является преимуществом возможность применения того же самого наполнителя, а именно CaCO₃, который использовался и ранее, вследствие чего требуются лишь минимальные изменения уже существующих способов производства табачных изделий, если они требуются вообще. Композитные частицы, применяемые согласно настоящему изобретению, не представляют трудностей в обращении и демонстрируют очень хорошую совместимость и превосходную смешиваемость, особенно с длинноволокнистой целлюлозой.

Объектом настоящего изобретения поэтому являются обертывающие материалы табачных изделий, содержащие, согласно настоящему изобретению, композитные частицы, которые получаются способом, при котором:

(a) готовится водная суспензия, содержащая частицы карбоната кальция, и

(b) добавляется соль металла, содержащая катион алюминия.

В пределах объема настоящего изобретения частицы карбоната кальция представлены в водной суспензии.

Содержащая частицы карбоната кальция суспензия, приготовленная на этапе (a), предпочтительно имеет показатель pH в диапазоне 6,0-13,0, более предпочтительно в диапазоне 6,0-11,0 при измерении в каждом случае при температуре 20°C.

Помимо этого, содержащая частицы карбоната кальция суспензия, которая готовится на этапе (a), содержит предпочтительно по меньшей мере 1,0 масс. %, более предпочтительно по меньшей мере 5,0 масс. %, и особенно предпочтительно 8,0-22,0 масс. % карбоната кальция, в каждом случае по отношению к общей массе суспензии. Однако, после добавления подходящих улучшителей вязкости, которые известны сами по себе, также возможными оказываются значительно большие количества, вплоть до 75,0 масс. % карбоната кальция.

Настоящая суспензия может дополнительно содержать другие минеральные вещества, такие как тальк, каолин, диоксид титана и оксид магния, при том, что эти минеральные вещества подходящим образом являются инертными в суспензии при температурах в диапазоне 10-90°C и при показателях pH суспензии. Однако количества этих минеральных веществ в суспензии по отношению к общей массе суспензии предпочтительно составляют менее 25,0 масс. %, более предпочтительно менее 10,0 масс. % и еще более предпочтительно менее 5,0 масс. %, наиболее предпочтительно менее 1,0 масс. % и, в частности, менее 0,1 масс. %. В пределах объема особенно предпочтительного варианта воплощения настоящего изобретения суспензия не содержит минеральных веществ в дополнение к существенным компонентам, указанным в данной заявке. Согласно настоящему изобретению, «минеральные вещества» понимаются как химические элементы или химические соединения в форме кристаллизованных компонентов, содержащие крайне мелкие единицы, которые, несмотря на любые возможные кристаллические дефекты и нарушения, располагаются в виде трехмерной периодической структуры и образованы под влиянием геологических процессов.

Происхождение применяемого здесь кальция карбоната является для настоящего изобретения второстепенным фактором, и могут использоваться как природные частицы тонкодисперсного карбоната кальция (GCC), так и осажденные частицы карбоната кальция (PCC), хотя применение частиц осажденного карбоната кальция является особенно предпочтительным.

На форму предпочтительных для применения частиц карбоната кальция, особенно частиц осажденного карбоната кальция, согласно настоящему изобретению не накладывается никаких дополнительных ограничений, и форма может регулироваться так, чтобы соответствовать конкретной цели применения. Однако предпочтительным является применение скаленоэдрических, ромбоэдрических, иглообразных, пластинчатых или сферических частиц. В пределах объема наиболее предпочтительного воплощения настоящего изобретения используются иглообразные (предпочтительно арагонитовые), ромбоэдрические (предпочтительно кальцитовые) и/или скаленоэдрические (предпочтительно кальцитовые) частицы карбоната кальция, подходящими являются иглообразные (предпочтительно арагонитовые) и/или скаленоэдрические (предпочтительно кальцитовые) частицы карбоната кальция, особенно частицы осажденного карбоната кальция, при том, что использование скаленоэдрических (предпочтительно кальцитовых) частиц карбоната кальция, особенно скаленоэдрических (предпочтительно кальцитовых) частиц осажденного карбоната кальция является наиболее предпочтительным из всех.

Средний диаметр используемых частиц карбоната кальция, особенно частиц осажденного карбоната кальция, в принципе, может выбираться любым. Предпочтительно он находится в диапазоне 0,05-30,0 мкм и особенно в диапазоне 0,1-15,0 мкм.

В случае скаленоэдрических частиц карбоната кальция средний диаметр частиц карбоната кальция подходящим образом находится в диапазоне 0,05-5,0 мкм, предпочтительно менее 3,0 мкм, особенно предпочтительно менее 1,8 мкм и, в частности, менее 1,6 мкм. Кроме того, в данном случае является выгодным, чтобы средний диаметр частиц был больше 0,1 мкм, предпочтительно более 0,3 мкм, особенно предпочтительно более 0,6 мкм, более предпочтительно более 0,8 мкм и, в частности, более 1,0 мкм.

Указанные выше средние размеры (на основе массы) применяемых частиц карбоната кальция подходящим образом определяются в пределах объема настоящего изобретения методами седиментационного анализа, где особенно предпочтительным в этом отношении является использование устройства SediGraph 5100 (Micromeritics GmbH). Этот параметр измерений и все остальные упоминаемые в данной заявке параметры измерений предпочтительно определяются при температуре 20°C, если не указывается иного.

Водная суспензия может быть приготовлена известным способом, посредством смешивания компонентов. В качестве варианта, также является возможным приготовление суспензии in situ, например, посредством введения в водный известковый раствор содержащего CO₂ газа.

На этапе (b) в водную суспензию, предпочтительно в водную суспензию, содержащую карбонат кальция, добавляется соль металла, содержащая катион алюминия. Применяемая соль металла, помимо прочего, отличается своей способностью к образованию основного алюминиевого компонента in situ в суспензии.

В пределах объема настоящего изобретения соль металла, содержащая катион алюминия и способная образовывать основной металлический компонент, при pH приготовленной суспензии и температуре 20°C имеет растворимость в воде выше 9,0 мг/л, предпочтительно выше 100,0 г/л, более предпочтительно выше 500,0 г/л, еще более предпочтительно выше 1,0 г/л, особенно предпочтительно выше 5,0 г/л, еще более благоприятно выше 100,0 г/л и, в частности, выше 400 г/л. Вследствие этого далее она иногда упоминается как «растворимая в воде соль металла».

Эта соль металла, способная к образованию основного металлического компонента, также предпочтительно содержит менее 10,0 мол. %, предпочтительно менее 5,0 мол. %, более предпочтительно менее 1,0 мол. %, особенно предпочтительно менее 0,1 мол. % и, в частности не содержит, т.е. содержит 0,0 мол. %, анионов помимо гидроксида, способных образовывать соли с ионами Ca²⁺; и эти соли при измерениях в условиях pH приготовленной суспензии и при температуре 20°C имеют растворимость менее 5,0 г/л, предпочтительно менее 2,5 г/л, особенно предпочтительно менее 2,0 г/л и, в частности менее 1,0 г/л. Прежде всего, для целей настоящего изобретения доля солей металлов, содержащих ионы сульфата и/или силиката, должна быть настолько малой, насколько это является возможным.

Поэтому, исходя из показателей растворимости в воде нескольких солей, обобщенных в следующей таблице, для целей настоящего изобретения наиболее предпочтительным оказывается применение Al(NO₃)₃, в то время как использование Al(OH)₃ в качестве водорастворимой соли металла возможным не является.

Дополнительные соли металлов, которые особенно подходят для целей настоящего изобретения, т.е. соли металлов, способные образовывать основной металлический компонент, включают хлорид алюминия, полиалюминийхлорид (полиоксихлорид алюминия), сульфат алюминия, нитрат-сульфат алюминия, нитрат-сульфат полиалюминия (Nicasol® от Sachtleben Wasserchemie), гидроксид-хлорид алюминия, гидроксид-хлорид-сульфат алюминия и гидроксид-нитрат-сульфат алюминия.

Было найдено, что алюминаты являются особенно подходящими в качестве солей металлов. Они представляют собой соли алюминиевой кислоты HAlO₂·H₂O, в которых алюминий образует комплексный анион [Al(OH)₄]^- с гидроксильными ионами в качестве лигандов, а также соли, в которых анион представлен в форме конденсированного алюминатного иона. Особенно предпочтительные алюминаты удовлетворяют общей формуле Met[Al(OH)₄], где Met представляет одновалентный катион, особенно алюминат натрия (NaAl(OH)₄) и алюминат кальция (KAl(OH)₄).

Было обнаружено, что для данного изобретения особенно благоприятным оказалось добавление соли алюминия.

Добавляемое количество водорастворимой соли металла предпочтительно выбирается таким образом, чтобы массовое соотношение алюминия из водорастворимой соли металла и минерала в частицах карбоната кальция находилось в диапазоне 0,01-25,0, предпочтительно в диапазоне 0,1-20,0, особенно предпочтительно в диапазоне 0,2-15,0 и, в частности, в диапазоне 2,0-7,5.

Реакция компонентов на этапе (b) предпочтительно выполняется при температуре в диапазоне 5-90°C и предпочтительно в диапазоне 15-30°C, это приводит предпочтительно к образованию in-situ применяемых в настоящем изобретении основных композитных частиц.

Используемые в настоящем изобретении композитные частицы осаждаются из реакционной смеси в описанных выше условиях и могут быть выделены из маточного раствора известным способом, например, посредством фильтрации или центрифугирования. Для последующей очистки эти композитные частицы могут быть, если необходимо, промыты водой, ацетоном и/или другими подходящими веществами.

В пределах объема другого предпочтительного варианта настоящего изобретения суспензия композитных частиц применяется непосредственно, без выделения композитных частиц, используемых согласно настоящему изобретению в процессе производства бумаги.

Также возможно добавление соли металла в ходе получения суспензии карбоната кальция из водной суспензии Ca(OH)₂ (известковое молоко) посредством введения CO₂. При этом предпочтительным является способ, при котором

(a) готовится водная суспензия Ca(OH)₂;

(b) в водную суспензию Ca(OH)₂ вводится первая порция газа, содержащего CO₂;

(c) добавляется соль металла, содержащая катион алюминия;

(d) в реакционную смесь вводится вторая порция содержащего CO₂ газа; и

(e) выделяются образующиеся композитные частицы.

Описанные выше способы приводят к внедрению основного металлического компонента, предпочтительно образующегося in situ, в приготовленные частицы карбоната кальция. Что касается чистых основных металлических компонентов, используемые согласно настоящему изобретению композитные частицы предпочтительно являются рентгеноаморфными; то есть протяженность дальнего порядка добавляемых основных металлических компонентов меньше длины когерентности используемого рентгеновского излучения, в частности, меньше длины когерентности излучения CuK_α (длина волны 154 пм).

Поэтому результаты исследования применяемых настоящему изобретению композитных частиц методом рентгеновской дифракции предпочтительно не демонстрируют чистыми основными металлическими компонентами отражений под углом Брэгга (особенно это справедливо для гидроксида алюминия), а, напротив, показывают (при наличии сигналов вообще) лишь так называемые горбы сигналов, которые соответствуют нормальному гауссовскому распределению средних межатомных расстояний чистого основного металлического компонента.

Соответственно, как правило, для того, чтобы отличить композитные частицы, используемые согласно настоящему изобретению, от обычных смесей минеральных частиц и основного металлического компонента, особенно обычных смесей основного металлического компонента и карбоната кальция, могут использоваться спектры рентгеновской дифракции.

Таким образом, рентгеновская дифрактограмма используемых согласно настоящему изобретению композитных частиц, особенно в случае содержащих алюминий композитных частиц, которые содержат карбонат кальция, покажет интенсивность сигнала при 2θ=18,3±1,0, предпочтительно при 2θ=18,3±0,5, особенно при 2θ=18,3, обычно менее 100%, предпочтительно менее 75,0%, более предпочтительно менее 50,0%, подходящим образом менее 25,0%, целесообразным образом менее 10,0%, еще более подходящим образом менее 5,0%, наиболее предпочтительно менее 1,0% и, в частности, менее 0,1%, где за 100% берется интенсивность сигналов на той же рентгеновской дифрактограмме при 2θ=29,5±1,0, особенно при 2θ=29,5±0,5 и особенно при 2θ=29,5.

В случае содержащих алюминий композитных частиц, которые содержат карбонат кальция, рентгеновская дифрактограмма используемых согласно настоящему изобретению композитных частиц покажет интенсивность сигнала при 2θ=18,3±1,0, предпочтительно при 2θ=18,3±0,5, особенно при 2θ=18,3 обычно менее 100%, предпочтительно менее 75,0%, более предпочтительно менее 50,0%, подходящим образом менее 25,0%, целесообразным образом менее 10,0%, еще более подходящим образом менее 5,0%, наиболее предпочтительно менее 1,0% и, в частности менее 0,1%, когда за 100% берется интенсивность сигналов на той же рентгеновской дифрактограмме при 2θ=26,2±1,0, особенно при 2θ=26,2±0,5 и особенно при 2θ=26,2.

Структурные различия между используемыми в соответствии с настоящим изобретением композитными частицами и обычными смесями минеральных частиц и основного металлического компонента, особенно между используемыми в соответствии с настоящим изобретением композитными частицами и обычными смесями частиц карбоната кальция и основного металлического компонента ведут, кроме того, к различиям в поведении между используемыми в соответствии с настоящим изобретением композитными частицами и обычными смесями минеральных частиц и основного металлического компонента, особенно обычными смесями частиц карбоната кальция и основного металлического компонента, в ходе термогравиметрических исследований. Используемые в соответствии с настоящим изобретением композитные частицы при их нагревании от комнатной температуры (20°C) до температуры более 200°C, предпочтительно более 300°C и особенно более 450°C непрерывно высвобождают воду, в то время как смеси минеральных частиц и Al(OH)₃, особенно частиц карбоната кальция (PCC) и Al(OH)₃, не высвобождают значимых количеств воды до тех пор, пока не достигнет минимальной температуры, превышающей 200°C.

В связи с этим термогравиметрические исследования предпочтительно выполняются в диапазоне температур 40-1000°C. Скорость нагревания предпочтительно составляет 20°C/мин. Используемые в соответствии с настоящим изобретением композитные частицы, которые предпочтительно имеют содержание влаги, измеренное при температуре 130°C, ниже 5%, предпочтительно ниже 4%, и особенно предпочтительно ниже 3%, при выполнении термогравиметрического анализа в диапазоне температур 40-200°C и скорости нагревания 20°C/мин предпочтительно демонстрируют потерю массы по меньшей мере 0,4%, предпочтительно по меньшей мере 5,0% и особенно предпочтительно по меньшей мере 10,0%.

Композиция композитных частиц, используемых в соответствии с настоящим изобретением, в принципе может быть выбрана любой и приспособлена в соответствии с конкретной целью применения. Однако, принимая во внимание цель настоящего изобретения, особенно подходящими оказались композитные частицы, которые во всех случаях по отношению к общей массе композитных частиц содержат

(a) по меньшей мере 23,2 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 30,3 масс. %, особенно предпочтительно по меньшей мере 34,8 масс. % и в частности по меньшей мере 37,3 масс. % кальция;

(b) по меньшей мере 34,8 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 45,4 масс. %, особенно предпочтительно по меньшей мере 52,0 масс. % и, в частности по меньшей мере 55,8 масс. % карбоната;

(c) по меньшей мере 0,1 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 0,5 масс. %, особенно предпочтительно по меньшей мере 1,0 масс. % и, в частности по меньшей мере 2,5 масс. % катиона алюминия; и

(d) по меньшей мере 0,1 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 0,7 масс. %, особенно предпочтительно по меньшей мере 1,3 масс. % и, в частности по меньшей мере 3,5 масс. % гидроксида.

Соответствующие соотношения кальция, карбонат и катиона алюминия предпочтительно определяются методом рентгенофлюоресцентного анализа. Количество гидроксида предпочтительно определяется по разнице от 100 масс. %.

Для целей настоящего изобретения удельная площадь поверхности применяемых согласно настоящему изобретению композитных частиц, определяемая методом BET, предпочтительно находится в диапазоне 0,1-100 м²/г, предпочтительно в диапазоне от 1,0 м²/г до менее 25,0 м²/г, особенно предпочтительно в диапазоне от 2,5 м²/г до менее 20,0 м²/г и, в частности, в диапазоне 5,0-12,0 м²/г.

Удельная площадь поверхности (площадь поверхности BET) данных композитных частиц предпочтительно определяется методом BET по адсорбции азота. Особенно подходящим в этом отношении оказалось использование анализатора Micromeritics Gemini 2350. В соответствии с рекомендациями, перед измерением адсорбции образцы дегазировались при температуре 130°C в течение по меньшей мере 3 часов и особенно по меньшей мере 12 часов, при этом особенно предпочтительным является использование дегазатора FlowPrep 060.

Возможные области применения используемых согласно настоящему изобретению композитных частиц являются очевидными. Они, в частности, подходят в качестве добавок в горючие вещества для контроля их свойств горения. Поэтому они предпочтительно используются в качестве добавок для контроля свойств горения табачных изделий.

Кроме того, добавление композитных частиц, используемых в настоящем изобретении, обеспечивает сильный эффект самозатухания, поскольку используемые в соответствии с настоящим изобретением композитные частицы непрерывно высвобождают воду, и, таким образом, сами гасят тлеющие угольки.

В этой связи применение используемых в соответствии с настоящим изобретением композитных частиц является особенно предпочтительным в табачных изделиях, особенно в сигаретах.

Для сигаретной бумаги, ободковой бумаги и оберточной бумаги для фильтров количество добавляемых композитных частиц, которые используются в соответствии с настоящим изобретением, обычно выбирается в соответствии с содержанием обычно применяемых наполнителей, и для гарантирования эффективного контроля свойств горения добавляемые количества предпочтительно находятся в диапазоне 0,1-50,0 масс. % и особенно в диапазоне 0,2-45,0 масс. %.

В пределах объема одного воплощения настоящего изобретения используемые согласно настоящему изобретению композитные частицы применяются в обертывающих материалах табачных изделий. Здесь используемые согласно настоящему изобретению композитные частицы в дополнение к их функции наполнителя предпочтительно способны придавать обертывающим материалам для табачных изделий контролируемые свойства горения.

Для целей такого применения композитные частицы, используемые согласно настоящему изобретению, обычно имеют средний размер в диапазоне 0,1-10 мкм, предпочтительно 0,5-5 мкм и особенно 1-3 мкм.

Для данного применения площадь поверхности BET используемых согласно настоящему изобретению композитных частиц предпочтительно находится в диапазоне 0,1-100 м²/г, предпочтительно в диапазоне от 1,0 м²/г до менее 25,0 м²/г, особенно предпочтительно в диапазоне от 2,5 м²/г до менее 20,0 м²/г и, в частности в диапазоне 5,0-12,0 м²/г.

Общее содержание наполнителей обертывающего материала, используемого для табачных изделий согласно настоящему изобретению, как правило, находится в диапазоне 0,1-50 масс. %, обычно 0,2-45 масс. %, предпочтительно 10-45 масс. %, преимущественно 15-40 масс. % и, в частности 25-35 масс. % по отношению к общей массе обертывающего материала для табачных изделий.

В дополнение к используемым согласно настоящему изобретению композитным частицам, обертывающий материал для табачных изделий согласно настоящему изобретению может при необходимости содержать дополнительные наполнители, такие как карбонат кальция, диоксид титана, гидроксид алюминия, гидроксид магния, каолин, кальцинированный каолин и/или тальк. Однако доля этих дополнительных наполнителей по отношению к общей массе обертывающего материала для табачных изделий предпочтительно составляет менее 25,0 масс. %, более предпочтительно менее 10,0 масс. %, еще более предпочтительно менее 5,0 масс. %, подходящим образом менее 1,0 масс. %, и, в частности менее 0,1 масс. %.

Данный обертывающий материал для табачных изделий может быть сигаретной бумагой, которая окружает табачный стерж