專利名稱：用于帶圖案的包裝紙的印刷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括而言，本發(fā)明涉及一種用于制造香煙包裝紙的方法，所述包 裝紙具有施布的附加材料圖案。更具體而言，本發(fā)明涉及一種采用專 門配制的氧化淀粉材料來制造香煙包裝紙的方法。

發(fā)明內(nèi)容
香煙用的包裝紙可制作成具有附加材料圖案，以降低釆用所述包 裝紙制作的發(fā)煙制品的引燃傾向特性。所降低的引燃傾向特性反映了 當(dāng)陰燃的發(fā)煙制品被疏忽地留在墊托物上無人注意時(shí)發(fā)煙制品引起所 述墊托物著火的能力降低。
依據(jù)本發(fā)明，包含水性淀粉溶液的附加材料的預(yù)定圖案可被施布 到包裝紙的原紙幅上。預(yù)定圖案可包括多個(gè)橫向條帶、多個(gè)縱向條帶、 二維陣列的處理區(qū)域或任何其它合適的圖案。優(yōu)選地，預(yù)定圖案可采 用印刷技術(shù)來施布，例如凹版印刷、膠版印刷、噴墨印刷、噴涂、壓
才莫印刷(die printing )等。最優(yōu)選地，可采用凹版印刷。
為了改善由包裝紙制作的發(fā)煙制品的引燃傾向特性，圖案優(yōu)選地 采用含氧化淀粉的印刷溶液來施布?？刹捎萌缦碌乃缘矸廴芤簛慝@ 得優(yōu)選的印刷特性，所述水性淀粉溶液具有不大于約50mPa.s (厘泊，' cP)的室溫粘度，并且所述水性淀粉溶液由在干的時(shí)候尺寸處于約4 微米至約40微米范圍內(nèi)而在濕的時(shí)候約90%尺寸處于約IO微米至約 100微米范圍內(nèi)的顆粒來制備。此外，還合乎需要的是，淀粉溶液具 有pH處于約6至約6.5范圍內(nèi)的弱酸性。印刷溶液采用的淀粉優(yōu)選 地可與水混合，以形成具有約20%至約24% (按重量)淀粉濃度的印 刷溶液。印刷溶液的另一合乎需要的特性是比較高的表面張力，例如 處于6.5xlO-2NnT1 (65達(dá)因/厘米)或更高量級。如果需要，印刷溶液可以兩個(gè)或更多個(gè)層施布到原紙幅上。這些 層可豎向彼此對齊、彼此偏移、具有彼此間隔的多個(gè)部分等等。此外， 按照需要，常規(guī)的填充材料(例如碳酸鈣)可包含于層中的一個(gè)或更 多個(gè)層中。


對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀本說明書時(shí)， 本發(fā)明的諸多目的和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚明了，在附圖中相同的附圖標(biāo)記
適用于相同的部件，而且在附圖中 圖l是凹版印刷方法的示意圖； 圖2是一種具有橫向印刷區(qū)域的包裝紙的示意圖； 圖3是一種具有縱向印刷區(qū)域的包裝紙的示意圖； 圖4是一種具有二維圖案的包裝紙的示意圖； 圖5是一種多層印刷區(qū)域的剖視圖；以及
圖6是一種具有煙絲條的發(fā)煙制品的立體圖，煙絲條由在此披露 的包裝紙構(gòu)造。
具體實(shí)施例方式
一般而言，附加材料的預(yù)定圖案可被施布到包裝紙的原紙幅上， 以獲得改善的引燃傾向("IP")特性，并還獲得改善的自熄("SE") 特性。引燃傾向是按照ASTM E2187-04 "Standard Test Method for Measuring the Ignition Strength of Smoking articles"("測量發(fā)煙制品 點(diǎn)燃強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測試方法")所述進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)測試，其在此全文引入作 為參考。引燃傾向測量了發(fā)煙制品在陰燃并放置于墊托物上時(shí)將產(chǎn)生 足夠的熱來保持煙絲條靜態(tài)燃燒的可能性。低值IP是合乎要求的，因 為這種值關(guān)系到陰燃的發(fā)煙制品將引起下面的塾托物發(fā)生燃燒的可能 性的減少。
此外，附加材料的預(yù)定圖案通常被施布于原紙幅上，所述原紙幅 具有處于約20 CORESTA單位至約80 CORESTA單位范圍內(nèi)的透氣度。附加材料在干的時(shí)候往往在原紙幅上形成薄膜，薄膜可有效地局
部將透氣度降低到處于0 CORESTA單位至約10 CORESTA單位范圍 內(nèi)的值。在一些應(yīng)用中，附加材料作為含淀粉的水性溶液來施布。
出乎意料的是，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)帶圖案的原紙幅形成發(fā)煙制品時(shí)，淀 粉材料的某些特性能導(dǎo)致預(yù)定圖案產(chǎn)生非常低的引燃傾向值。甚至更 令人驚訝的是，已認(rèn)識到，在一些公知淀粉材料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格內(nèi)，不同 批次的材料屬性的差異能影響所得到的發(fā)煙制品的引燃傾向。舉例來 說，商業(yè)上由國家淀粉及化學(xué)品公司(National Starch & Chemical Co.)以Flo-Max 8提供的氧化木薯淀粉的規(guī)格表明1%溶液中的pH 處于4.5至6.5的范圍內(nèi)，其中顆粒的分子量大于10,000。令人驚訝地， 當(dāng)利用 一批次pH處于約6至約6.5范圍內(nèi)的Flo-Max 8將預(yù)定圖案施 布到原紙幅上時(shí)，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)與其它批次pH小于約6但依然處于制 造商的規(guī)格內(nèi)的Flo-Max 8相比時(shí)，點(diǎn)燃傾向有了很大的改善。
在選擇用于將薄膜施布到包裝紙上的淀粉參數(shù)中，需要作出各種 權(quán)衡或折衷。例如，盡管高分子量淀粉可導(dǎo)致透氣度有效減少，這種 高分子量淀粉必須在低濃度下使用，這導(dǎo)致溶液具有相當(dāng)高的水含量。 但是，高水含量薄膜在多孔包裝紙上極其難于有效地干燥。此外，已 發(fā)現(xiàn)，淀粉溶液的表面張力影響小空氣氣泡的保持一一低表面張力容 許更小的氣泡保留在溶液中，而高表面張力引起氣泡聚結(jié)并從溶液中 脫離出來，從而產(chǎn)生更均勻一致的材料來用于施布到包裝紙上。
盡管未完全了解，但是相信，與更酸性(即更低的pH)淀粉相 比，氧化淀粉的優(yōu)選pH范圍表現(xiàn)出淀粉聚合物鏈的較低程度的(或 更不完全的)氧化從而產(chǎn)生更多更長的聚合物鏈。
此外，更長的聚合物鏈導(dǎo)致溶液具有更高的粘度。在印刷過程中 施布到包裝紙上時(shí)，粘度越高的淀粉溶液將變得越容易控制。
基于這些理解，已發(fā)現(xiàn)，因?yàn)榈矸廴芤壕哂刑厥獾那腋纳频奶匦裕?所以使得帶圖案的包裝紙的引燃傾向的顯著改善。含氧化淀粉的水性 溶液的那些特性包括pH，處于約6至約6.5范圍內(nèi)；表面張力，至 少約6.5xlO-2NnT1 (65達(dá)因/厘米)；室溫粘度，不大于50mPa.s;以及顆粒大小分布，對于干顆粒則處于約4微米至約40微米范圍，而顆 粒在濕的時(shí)候約90%處于約IO微米至約IOO微米的范圍內(nèi)。此外， 顆粒優(yōu)選地具有的分子量使得溶液可具有處于約20%至約24%范圍 內(nèi)的淀粉濃度。優(yōu)選地，淀粉包括氧化木薯淀粉。
用于施布到原紙幅或包裝紙上的水性淀粉溶液通常通過以下過程 來制備通過首先將所需重量的干淀粉粉末與所需重量的室溫下(即 在約15。C至約25。C下)的水混合來獲得具有預(yù)定濃度的淀粉/水溶液^ 而制造淀粉/水的混合物。例如，為了制備預(yù)定濃度為20%的淀粉/水 溶液，將20份重量的淀粉與80份重量的水混合。隨后，將淀粉/水溶 液加熱至在90。C至約95。C范圍內(nèi)的低于沸點(diǎn)的高溫(即低于沸點(diǎn)溫 度)。在該高溫下保持淀粉/水溶液約20分鐘至約30分鐘，以便熱浸 泡(thermal soaking)。隨后， <吏淀粉/水溶液冷卻至室溫。該冷卻步 驟可以被動(dòng)發(fā)生，例如，通過自然發(fā)生的熱傳遞過程；或者冷卻步驟 可以主動(dòng)(或強(qiáng)制地)發(fā)生，例如通過浸入到冷卻槽或者通過采用常 規(guī)機(jī)械冷卻系統(tǒng)。在整個(gè)混合步驟、加熱步驟、熱浸泡步驟以及冷卻 步驟中，攪拌淀粉/水混合物。攪拌可以是連續(xù)的或基本連續(xù)的。如果 另外的成分(例如碳酸鉀)將要結(jié)合到淀粉/水溶液中，則應(yīng)在緊隨熱 浸泡步驟的淀粉/水溶液恢復(fù)至室溫之后，再添加這些成分。
可采用眾多印刷技術(shù)中的任意一種技術(shù)，將具有上述規(guī)定特性并 以上述方式制備的水性淀粉溶液施布到原紙幅上，例如，所述印刷技 術(shù)包括但不限制于凹版印刷、膠版印刷、噴墨印刷、噴涂以及壓模 印刷。其它印刷方法也可以是合適的且將處于本說明書的教導(dǎo)之內(nèi)。 然而，優(yōu)選地，可采用凹版印刷將淀粉溶液施布到原紙幅上，以獲得 帶圖案的包裝紙。
例如(參見圖1)，包裝紙10的原紙幅可從線軸12進(jìn)給到凹版 印刷系統(tǒng)14,在此將依據(jù)前述說明制備的淀粉溶液的預(yù)定圖案施布到 原紙幅10上。帶有新施布的預(yù)定圖案的原紙幅10被收集在收集線軸 16上。在其它常規(guī)步驟中，帶圖案包裝紙的線軸16可用于制作供制 造發(fā)煙制品(例如香煙)用的煙絲條。凹版印刷系統(tǒng)14可包括一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或更多的印刷機(jī)作業(yè) 14a、 14b、 14c。因?yàn)檫@些作業(yè)基本相同，所以描述其中一個(gè)的細(xì)節(jié)將 足以理解其它作業(yè)所具有的相應(yīng)細(xì)節(jié)。上面的淀粉溶液可供給到蓄集
器20，由此，將淀粉溶液從蓄集器中泵送或以其它方式供給到具有帶 圖案表面的凹版印刷輥22。該輥22在淀粉溶液的浴池(bath)中旋 轉(zhuǎn)。隨著凹版印刷輥22旋轉(zhuǎn)，刮刀組件23從輥表面上刮下淀粉溶液， 從而，隨著凹版輥22在凹版印刷輥22和彈性面對的支承輥24之間的 壓區(qū)處接觸原紙幅10，淀粉溶液以凹版印刷輥22的表面上的圖案被 轉(zhuǎn)印到原紙幅上。
在合適的干燥之后，原紙幅IO可前進(jìn)到一個(gè)或更多的其它印刷作 業(yè)14b、 14c，在這些地方可將一個(gè)或更多的另外的淀粉材料層以相同 或不同的預(yù)定圖案施布到原紙幅10上。如果需要，在其它印刷作業(yè)中， 淀粉可包含其它成分，例如碳酸鈣。此外，如果需要，具有碳酸鈣的 淀粉可在第一印刷作業(yè)14a中進(jìn)行施布，而不含碳酸鈣的淀粉溶液可 在第二或接續(xù)的印刷作業(yè)14b、 14c中施布。
原紙幅10 (參見圖2)通常具有橫向或橫紙幅方向(如箭頭30 所示)以及縱向(如箭頭32所示)。附加材料的預(yù)定圖案可包括多個(gè) 橫向定向、基本平行的區(qū)域或條帶34。這些條帶可沿原紙幅10的長 度均勻地間隔開，或者這些條帶可以以與煙絲條長度和成品香煙制造 相關(guān)的周期性間隔圖案來布置。
可替代地，原紙幅10可包括例如附加材料的一個(gè)或更多個(gè)縱向延 伸區(qū)域或條紋36 (參見圖3)的預(yù)定圖案。如果需要，預(yù)定圖案也可 包括附加材料的沿著原紙幅10和/或沿原紙幅IO橫向間隔開的二維陣 列區(qū)域38 (參見圖4)。
此外，如上所述，附加材料可以兩個(gè)或更多個(gè)層40、 42來施布(參 見圖5 )。如果需要，這些層可彼此完全對齊并共同延伸(co-extensive )。 可替代地，上層42可分成或切成兩個(gè)部分42a、 42b，這兩個(gè)部分42a、 42b中每個(gè)部分均疊置在第一或下層40上，從而在兩個(gè)部分42a、 42b 之間存在著空間。該空間可以在原紙幅IO上縱向或橫向延伸。在另一可替代實(shí)施例中，上層42可疊置在下層40上，但不與其共同延伸。
一種發(fā)煙制品(參見圖6)包括煙絲條205和濾嘴207，煙絲條 205和濾嘴207通過接裝紙209而彼此連接。煙絲條205包括依據(jù)在 此的教導(dǎo)所構(gòu)造的包裝紙210。
當(dāng)在本說明書中針對數(shù)值采用"約"一詞時(shí)，意欲指相關(guān)的數(shù)值包 含數(shù)值周圍的±10%的偏差。此外，當(dāng)在本說明書中提到百分?jǐn)?shù)時(shí)，意 欲指那些百分?jǐn)?shù)是以重量為基礎(chǔ)，即重量百分比。
現(xiàn)在將清楚的是，通過足以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的細(xì)節(jié)描 述，本說明書中已說明了一種新的、改進(jìn)的且非顯而易見的用于制造 帶圖案的包裝紙的方法。而且，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還清楚的是， 針對本發(fā)明的特征，存在著諸多修改、變形、替代、以及等同方案， 它們均未實(shí)質(zhì)性地脫離本發(fā)明的精神和范圍。相應(yīng)地，在此明確指出， 后附權(quán)利要求涵蓋落入在后附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范風(fēng) 內(nèi)的所有這些修改、變型、替代、以及等同方案。
權(quán)利要求
1.一種用于制造帶圖案的包裝紙的方法，包括以下步驟制備至少包括水和氧化淀粉的印刷溶液，所述印刷溶液具有不大于約50厘泊(50mPa·s)的室溫粘度、在干的時(shí)候處于約4微米至約40微米范圍內(nèi)而在濕的時(shí)候約90％處于約10微米至約100微米的范圍內(nèi)的顆粒以及處于約6至約6.5的范圍內(nèi)的pH，所述淀粉還能形成具有約20％至約24％氧化淀粉含量的溶液，所述印刷溶液具有至少約65達(dá)因/厘米(6.5×10-2Nm-1)的表面張力；以及提供包裝紙的原紙幅；按預(yù)定圖案將所述印刷溶液施布到所述包裝紙上。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述原紙幅具有橫向，而且其中，所述預(yù)定圖案包括多個(gè)在所述原紙幅上基本上橫向延伸的條帶。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述多個(gè)條帶沿著所述原紙幅有規(guī)律地彼此間隔開。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述原紙幅具有縱向，而且其中，所述預(yù)定圖案包括至少一個(gè)縱向延伸的條紋。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其沖，所述原紙幅具有橫向和縱向，而且其中，所述預(yù)定圖案包括多個(gè)在所述原紙幅上橫向和縱向間隔開的區(qū)域。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述印刷方法選自凹版印刷、膠版印刷、噴墨印刷、噴涂、以及壓模印刷。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述印刷方蜂為凹版印刷。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述印刷溶液以兩個(gè)或更多個(gè)層施布于所述原紙幅上。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在所述層的一個(gè)層中的印刷溶液還包含碳酸4丐。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述印刷溶液還包含碳酸鈣。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，制備印刷溶液的步驟包括 將一預(yù)定量的干淀粉與一預(yù)定量的室溫下的水混合； 將淀粉和水的混合物加熱至低于沸點(diǎn)的溫度；在所述低于沸點(diǎn)的溫度下，保持淀粉和水的混合物約20分鐘至約 30分鐘范圍內(nèi)的時(shí)間段；使淀粉和水的混合物恢復(fù)至室溫；以及在制備步驟的過程中至少基本連續(xù)地?cái)嚢璧矸酆退幕旌衔铩?br> 12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述低于沸點(diǎn)的溫度為處 于約卯X:至95'C范圍內(nèi)的溫度。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，使淀粉和水的混合物恢復(fù) 到室溫的步驟包括主動(dòng)冷卻步驟。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，使淀粉和水的混合物恢復(fù) 到室溫的步驟包括被動(dòng)冷卻步驟。
15. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，還包括以下步驟 在混合物恢復(fù)至室溫之后，將至少一種另外的成分添加到淀粉和水的混合物中。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述另外的成分為碳酸鈣。
17. 如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述淀粉包 括氧化木薯淀粉。
18. —種發(fā)煙制品，包括煙絲條，所述煙絲條包括依據(jù)如權(quán)利要 求1至17中任一項(xiàng)所述的方法構(gòu)造的包裝紙。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制造帶圖案的包裝紙的方法，所述方法將氧化淀粉材料的水性溶液施布到紙的原紙幅(10)上。所述水性淀粉溶液具有至少約65達(dá)因/厘米的表面張力、處于約6至約6.5范圍內(nèi)的pH、不大于約50厘泊的室溫粘度，且所述水性淀粉溶液由在干的時(shí)候尺寸處于約4微米至約40微米而在濕的時(shí)候其約90％尺寸處于約10微米至約100微米范圍內(nèi)的顆粒來制備。所述淀粉顆粒能形成具有約20％至約24％氧化淀粉含量的溶液。任何合適的印刷技術(shù)可用于施布所述水性溶液。所述包裝紙的圖案可包括條帶(34)、條紋(36)、二維陣列等等。此外，所述圖案可以兩個(gè)或更多個(gè)層(40、42)來施布。本發(fā)明包括具有所述包裝紙的香煙。
文檔編號B41M3/00GK101677629SQ200880017397
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者D·E·邁澤, R·E·巴倫, R·K·加格, T·A·法恩, T·S·舍伍德, 平 李 申請人:菲利普莫里斯生產(chǎn)公司