DE60130153T2 - Verfahren zur herstellung von papier für selbstlöschende zigaretten - Google Patents
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Classifications
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Description
- Gegenstand der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papier für selbstverlöschende Zigaretten, welches grundlegende neue Merkmale und wichtige Vorteile im Hinblick auf diejenigen Verfahren bereitstellt, welche aus dem derzeitigen Stand der Technik bekannt sind und für dieselben Zwecke verwendet werden.
- Konkreter entwickelt das Verfahren der Erfindung ein Verfahren weiter, mittels welchem ein Zigarettenpapier unter Verwendung von Drucktechniken vorzugsweise auf seiner Innenseite oder seiner den Tabak berührenden Seite bereichsweise oder durchgehend mit einer geeigneten Beschichtung versehen wird, die aus einer Lösung erhalten wird, welche aus Gummi Arabicum oder Akaziengummi, allein oder, wenn es günstig ist, in Kombination mit einem Zusatzstoff, hergestellt wird, und mit welcher die Luftdurchlässigkeit des Papiers derart verändert wird, dass die Eigenschaft des Selbstverlöschens geschaffen wird.
- Das Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung umfasst denjenigen Industriezweig, welcher sich mit der Herstellung von Rauchwaren und insbesondere von Zigarettenpapier beschäftigt.
- Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
- Im derzeitigen Stand der Technik sind viele Dokumente und Verfahren bekannt, welche die Herstellung von selbstverlöschenden Zigaretten betreffen. Üblicherweise wird die Ausstattung einer Zigarette mit dieser Eigenschaft erhalten, indem eine gewisse Art einer Beschichtung mit der Absicht auf das Zigarettenpapier aufgetragen wird, die Luftdurchlässigkeit des Papiers zu verändern, wobei sowohl die Art der aufgetragenen Beschichtung als auch deren Viskosität eine wichtige Rolle für das erhaltene Ergebnis spielen.
- Um die oben genannten Ziele zu erreichen, sind zwei Verfahren zur Behandlung von Zigarettenpapier bekannt, wie nachstehend angegeben:
- 1) Das erste Verfahren besteht darin, die Beschichtung einheitlich auf die gesamte Oberfläche des Zigarettenpapiers aufzutragen, derart, dass das gesamte Papier eine verringerte Tendenz hat, zu verbrennen;
- 2) das zweite Verfahren besteht darin, die Beschichtung lediglich innerhalb vorher festgelegter Bereiche auf die Oberfläche des Zigarettenpapiers aufzutragen, d.h. Bereiche mit einer verringerten Fähigkeit zur Verbrennung zu erzeugen, welche sich mit anderen Bereichen abwechseln, die eine normale Tendenz zur Verbrennung haben.
- Im Rahmen jedes der oben genannten Behandlungsverfahren zum Erhalt eines Papiers, welches an eine selbstverlöschende Zigarette angepasst ist, können verschiedene Verfahren in Betracht kommen, um die vorgeschlagenen Ziele zu erreichen.
- Das erste Verfahren (welches sich auf ein einheitlich beschichtetes Zigarettenpapier bezieht, d.h. mit einer geringen Entzündungstendenz über seine gesamte Erstreckung hinweg) weist den Nachteil auf, dass die Luftdurchlässigkeit des Papiers gering ist, so dass der Anteil von toxischen Substanzen im Rauch hoch ist. Darüber hinaus besteht ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens darin, dass die Verbrennung derartig hergestellter Zigaretten unzureichend ist: zum Beispiel wird sowohl schwarze Asche als auch ein ungleichmäßiger und im Allgemeinen dickerer Verbrennungsring erzeugt als erwünscht.
- Im Hinblick auf das zweite Verfahren bestehen dessen Hauptziele darin, die Luftdurchlässigkeit des Papiers lediglich innerhalb bestimmter Bereiche zu verringern, so dass die Verbrennung in diesen Bereichen erheblich reduziert ist. Diese Wirkung kann durch verschiedene Verfahren erzielt werden, wie z.B. durch den Einsatz starken Kalandrierens, durch das Auftragen besonders behandelter Cellulosefasern, oder mit Substanzen, die bei hohen Temperaturen schmelzen, durch die Verwendung bestimmter wasserlöslicher oder fettlöslicher Polymere, etc.
- Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Zigarettenpapier zu erhalten, welches an die Anforderungen einer selbstverlöschenden Zigarette angepasst ist, indem Komponenten verwendet werden, welche den Geschmack nicht negativ beeinflussen und welche außerdem die Wahrscheinlichkeit der Entzündung der brennbaren Materialien verringern, welche in Kontakt mit diesen kommen können.
- Diese Aufgabe wurde vollständig mit einem Zigarettenpapier gelöst, welches mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erhalten wird und mittels welchem Verfahren das Papier vorzugsweise auf seiner Innenseite, durchgehend oder bereichsweise, je nachdem was günstig ist, mit einer geeigneten Beschichtung versehen hergestellt wird, wobei Druckverfahren verwendet werden, bei denen die Druck-"Tinte" – wie es sich als äußerst vorteilhaft und gegensätzlich zu den Erfahrungen im früheren Stand der Technik herausgestellt hat – aus einer Lösung besteht, die aus Gummi Arabicum oder Akaziengummi gelöst in Wasser, mit oder ohne hinzugefügten Zusatzstoffen, erhalten wird,.
- Andererseits wurde herausgefunden, dass die Zugabe von flammhemmenden Zusatzstoffen zu der Zusammensetzung dabei hilft, die Luftdurchlässigkeit des Papiers zu verringern, ohne ihre Viskosität übermäßig, zu beeinflussen, wobei die am stärksten bevorzugten flammhemmenden Zusatzstoffe solche sind, die aus der Gruppe aus Aluminiumhydroxid, Calciumsulfat oder Magnesiumhydroxid stammen.
- Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
- Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren, welches die Herstellung eines Papiers für selbstverlöschende Zigaretten ermöglicht, verschiedene Schritte, wie sie nachstehend erläutert werden.
- Der erste Schritt des Verfahrens besteht in der Herstellung der Zusammensetzung, welche als Beschichtung verwendet wird, die durchgehend oder bereichsweise, vorzugsweise auf die Seite des Papiers, welche den Tabak kontaktiert, aufgetragen wird. Die Zusammensetzung wird dadurch erhalten, dass eine vorgegebene Menge von Gummi Arabicum oder Akaziengummi in Konzentrationen in Wasser gelöst wird, welche zwischen 0,15% und 60%, bevorzugt zwischen 0,5% und 55% oder noch besser zwischen 0,65% und 50% variieren. In der Praxis liegt die bevorzugte Konzentration von Akaziengummi in der Zusammensetzung bei etwa 15% bis 30%.
- Wenn diese Zusammensetzung irgend einen beliebigen flammhemmenden Zusatzstoff umfasst, wird dieses Material im zweiten Schritt des Verfahrens hinzugefügt, wobei seine konkrete Menge von seiner Art abhängt. Demgemäß sind geeignete Mengen von Zusatzstoffen etwa 10% Aluminiumhydroxid, wobei der Rest der Zusammensetzung so viel Wasser aufweist, bis 100% erreicht sind.
- Es gibt jedoch andere Produkte, welche vorteilhaft mit Gummi Arabicum oder Akaziengummi kombiniert werden können, ohne dass sie deren Viskosität übermäßig beeinflussen. Dies liegt an deren flammhemmenden Eigenschaften und deren Fähigkeit, das Luftdurchlässigkeits-Vermögen des Papiers zu verringern, mit einer nachfolgenden Verstärkung der Eigenschaft der Selbstverlöschung der Zigarette. Insbesondere können diese weiteren bevorzugten Erzeugnisse aus Magnesiumhydroxid oder Calciumsulfat in Konzentrationen bestehen, welche den Bereich von 0,25% bis 50%, bevorzugt von 2% bis 40% und am stärksten bevorzugt von 3% bis 35% umfassen.
- Sobald die gewünschte Zusammensetzung oder "Tinte" hergestellt wurde, welche dazu geeignet ist, auf das Zigarettenpapier aufgetragen zu werden, wird diese auf die Innenseite des Papiers über deren gesamte Oberflächenerstreckung entweder bereichsweise oder durchgehend aufgetragen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die als "Tinte" verwendbare Zusammensetzung mittels Techniken wie Siebdruck, Tiefdruck, Flexographie oder Offsetdruck auf das Zigarettenpapier aufgetragen werden, obwohl es bevorzugt ist, die Flexographie durchgehend oder in Streifen zu verwenden, wobei eine Farbhebewalze benutzt wird, die für eine einwandfreie Übertragung der "Tinte" auf das Zigarettenpapier ausgestaltet ist. Erfindungsgemäß kann diese "Tinte" in Konzentrationen von 0,5 g/m2 bis 10 g/m2 Papier, bevorzugt von 1,5 g/m2 bis 9 g/m2 Papier und bevorzugter von 3 g/m2 bis 7 g/m2 Papier auf das Papier aufgetragen werden.
- Es gibt bestimmte Faktoren, welche die Eigenschaften des selbstverlöschenden Papiers, welches unter Anwendung der zuvor genannten Verfahren erhalten wird, entscheidend beeinflussen, wie die dem verwendeten Grundpapier innewohnenden Eigenschaften, die Art der auf dieses aufgetragenen Materialien und die tatsächlich darauf aufgetragene Menge.
- Ein sehr wichtiger Parameter, der beim Bedrucken von Papier mittels beliebiger Verfahren berücksichtigt werden muss, ist die Viskosität der Tinte. Beim Tiefdruck und der Flexographie gibt es eine Viskositätsgrenze, oberhalb welcher die Übertragung der Tinte auf das Kontaktraster behindert ist. Darüber hinaus verursacht eine Tinte mit hoher Viskosität den Verlust der scharfen Begrenzung von Texten und kleinen Zeichnungen. Daher sollte bei der Auswahl eines Bindemittels neben seiner spezifischen Wirkung auf die Verringerung der Luftdurchlässigkeit des Papiers, seinem Entzündungsvermögens und seinem Einfluss auf den Geschmack der Zigarette auch die entsprechende Viskositätsgrenze berücksichtigt werden. Da es einen direkten Zusammenhang zwischen dem Feststoffanteil einer Lösung und ihrer Viskosität gibt, wird die Viskositätsgrenze als Grenzwert für Feststoffe innerhalb der Tinte verstanden und daher als Grenzwert im Hinblick auf die Menge des auf das Papier aufgetragenen Materials.
- Für die vorliegende Erfindung geeignete Materialien sind Gummi Arabicum oder Akaziengummi.
- Zum Zwecke des Vergleichs wurde Nitrocellulose mit Triacetin als Weichmacher kombiniert mit kalziniertem Kaolin untersucht.
- Das System zum Auftragen der Tinte umfasst die Verwendung von Stäben, wobei unterschiedliche Konzentrationen von Tinte aufgetragen werden. Diese Stäben tragen die Tinte auf die Drahtseite des Papiers auf, womit diejenige Seite des Papiers gemeint ist, welche den Draht der Papiermaschine während seiner Herstellung berühren soll und welches diejenige Seite ist, welche den Tabak berührt, wenn die Zigarette hergestellt ist.
- Nachstehend ist eine Tabelle angegeben, welche die Ergebnisse der Auftragung der oben angegebenen Tinte auf das Zigarettenpapier zeigt, wobei die Luftdurchlässigkeit des Papiers vor und nach dem Auftragen der Tinte gemessen wurde. Die freie Verbrennung der Zigaretten wurde mit Standardtabak durchgeführt und die Verbrennung dieser Zigaretten wurde gemessen, wenn sie in Kontakt mit zehn Blättern Laboratoriums-Filterpapier (aschefreies Filterpapier, La Papelera de Besós, Ref. 438, 15 cm Durchmesser) standen. Die Ergebnisse sind folgende: Tabelle
Produkt Konzentration % Aufgebrachte Flüssigkeitsmenge g/m2 Ausgangs-Papier-Durchlässigkeit UC End-Papier-Durchlässigkeit UC Abbrennen der freiliegenden Zigarette Abbrennen der Zigarette auf Filterpapier Referenz 1: Nitrocellulose + kalziniertes Kaolin (Ansilex, Engelhart) 10 + 30 7 33 11 Ja Ja Referenz 2: Nitro-Cellulose 32 7 32 3 Ja Ja Starke (Perfectamyl P255, Avebe) 4 11 35 28 Ja Ja Guaran (Meyprofilm 100, Meyhall) 2 11 32 22 Ja Ja Stärke + Natriumalginat (Perfectamyl P255, Avebe + Satialgine S60, SKW Biosystems) 3,5 + 0,5 11 35 27 Ja Ja Hydroxypropylmethylcellulose (Methofas 65HPM450, ICI) 1 11 32 14 Ja Ja Hydroxypropylmethylcellulose (Methofas 65HPM450, ICI) 2 11 33 9 Ja Ja Natriumcarboxymethylcellulose (Finnfix 1500, Noviant) 2 11 34 14 Ja Ja Produkt Konzentration % Aufgebrachte Flüssigkeitsmenge g/m2 Ausgangs-Papier-Durchlässigkeit UC End- Papier-Durchlässigkeit UC Abbrennen der freiliegenden Zigarette Abbrennen der Zigarette auf Filterpapier Natriumcarboxymethylcellulose (Wallocel MW50, Wolff Walsrode). Sehr hohe Viskosität. 6 7 31 0 Ja Nein Natriumcarboxymethylcellulose (Blanose 7ULC, Hercules). Sehr hohe Viskosität. 10 11 35 22 Ja Ja Natriumcarboxymethylcellulose (Blanose 7ULC, Hercules). Sehr hohe Viskosität. 15 11 35 8 Nein Nein Natriumcarboxymethylcellulose (Blanose 7ULC, Hercules) + Aluminiumhydroxid (Martinfin OL 107, Martinswerk). Hohe Viskosität. 7,5 + 7,5 11 34 14 Ja Ja Produkt Bonzentration % Aufgebrachte Flüssigkeitsmenge g/m2 Ausgangs-Papier-Durchlässigkeit UC End-Papier-Durchlässigkeit UC Abbrennen der freiliegenden Zigarette Abbrennen der Zigarette auf Filterpapier Natriumcarboxymethylcellulose (Blanose 7ULC, Hercules) + Aluminiumhydroxid (Martinfin OL 107 Martinswerk). Hohe Viskosität. 10 + 10 11 35 6 Ja Nein Natriumcarboxymethylcellulose (Blanose 7ULC, Hercules) + Aluminiumhydroxid (Martinfin OL 107, Martinswerk). Sehr hohe Viskosität. 15 + 10 11 32 9 Ja Nein Natriumcarboxymethylcellulose (Blanose 7ULC, Hercules) + Magnesiumhydroxid. Hohe Viskosität. 10 + 10 11 35 11 Ja Nein Produkt Konzentration % Aufgebrachte Flüssigkeitsmenge g/m2 Ausgangs-Papier-Durchlässigkeit UC End-Papier-Durchlässigkeit UC Abbrennen der freiliegenden Zigarette Abbrennen der Zigarette auf Filterpapier Natriumcarboxymethylcellulose (Blanose 7ULC, Hercules) + Magnesiumhydroxid. Hohe Viskosität. 10 + 10 11 54 14 Ja Ja Methylcellulose (Methocel A15 FG, The Dow Chemical Co.) 2 11 37 11 Ja Ja Methylcellulose (Methocel A15 FG, The Dow Chemical Co.) 3,7 11 31 7 Ja Ja Methylcellulose (Methocel A15 FG, The Dow Chemical Co.) 3,7 20 32 2 Ja Ja Methylcellulose + Aluminiumhydroxid (Methocel A15 FG, The Dow Chemical Co. + Martinfin OL 107, Martinswerk) 3,7 + 3,7 7 32 4 Ja Ja Produkt Konzentration % Aufgebrachte Flüssigkeitsmenge g/m2 Ausgangs-Papier-Durchlässigkeit UC End-Papier-Durchlässigkeit UC Abbrennen der freiliegenden Zigarette Abbrennen der Zigarette auf Filterpapier Methylcellulose + Aluminiumhydroxid (Methocel A15 FG, The Dow Chemical Co. + Martinfin OL 107, Martinswerk) 3,7 + 3,7 11 32 4 Ja Ja Methylcellulose + Aluminiumhydroxid (Methocel A15 FG, The Dow Chemical Co. + Martinfin OL 107, Martinswerk) 3,7 + 3,7 20 33 2 Ja Ja Akaziengummi. Spray Gum GD 25,5 11 38 11 Nein Nein Akaziengummi. Spray Gum GD 25,5 11 54 22 Ja Nein Akaziengummi Spray Gum GD + Aluminiumhydroxid (Martinfin OL 107, Martinswerk) 20 + 10 11 54 6 Nein Nein - Wie es oben erläutert wurde, beeinträchtigen Tinten mit hoher oder sehr hoher Viskosität die Verwendung der genannten Zusatzstoffe aus praktischen Gründen.
- Außerdem leitet sich aus dem Studium der Tabelle ab, dass sowohl die Art des auf das Zigarettenpapier aufgetragenen Materials als auch dessen Konzentration diejenigen Parameter sind, welche den größten Einfluss auf die Eigenschaft der Selbstverlöschung der Zigaretten haben.
- Polymere wie beispielsweise Carboxymethylcellulose, Methylcellulose oder Akaziengummi werden normalerweise bei Zigarettenpapier und in der Tabakindustrie als Bindemittel für Tabakblättchen und -papiere sowie in Heftchen für Zigarettenpapier verwendet, da ihre Auftragung einfach und ihr Einfluss auf den Geschmack der Zigarette gering ist.
- Im konkreten Fall von Gummi Arabicum oder Akaziengummi verstärkt die Mischung mit Aluminiumhydroxid sowohl eine zusätzliche Verringerung der Luftdurchlässigkeit des Papiers als auch eine Verringerung von dessen Brennvermögen, auch unter den Bedingungen der freien Verbrennung. Die Viskosität einer Wasserlösung aus 20% Akaziengummi und 10% Aluminiumhydroxid (gew./gew.), gemessen in einem Ford-Cup Nr. 4 bei Raumtemperatur, bewegt sich zwischen 40 und 60 Sekunden.
- Es ist zu erkennen, dass Fachleute auf dem vorliegenden Gebiet dazu fähig sein werden, verschiedene Variationen und Modifikationen der in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Ansätze in Betracht zu ziehen, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verändern.
Claims (4)
- Verfahren zur Herstellung von Papier für selbstverlöschende Zigaretten, bei welchem eine Beschichtung durchgehend oder bereichsweise auf das Zigarettenpapier, vorzugsweise auf seine Innenseite oder auf diejenige Seite, die den Tabak berühren soll, aufgebracht wird, wobei die Beschichtung aus einer die Luftdurchlässigkeit des Papiers verringernden Zusammensetzung beruht und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellen einer Zusammensetzung basierend auf Gummi Arabicum oder Akaziengummi gelöst in Wasser; b) Zugeben von Zusatzstoffen, welche einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Viskosität des Gummis haben und flammhemmende sowie die Luftdurchlässigkeit des Papiers verringernde Eigenschaften aufweisen, wobei die Zusatzstoffe aus der aus Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid und Calciumsulfat gebildeten Gruppe ausgewählt sind; und c) Auftragen der Zusammensetzung in vorher bestimmten Mengen unter Verwendung von Drucktechniken auf die ausgewählten Oberflächenbereiche, wobei die Konzentration von Gummi Arabicum oder Akaziengummi in der wässrigen Lösung zwischen 0,15% und 60%, bevorzugt zwischen 0,5% und 55% und bevorzugter zwischen 0,65% und 50%, bezogen auf das Gewicht, liegt.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, bei welchem die Menge der zu der wässrigen Lösung zugegebenen Zusatzstoffe zwischen 25% und 50%, bevorzugt zwischen 2% und 40% und bevorzugter zwischen 3% und 35%, bezogen auf das Gewicht, liegt.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Auftragen der vorher hergestellten wässrigen Lösung auf das Zigarettenpapier unter Verwendung von Drucktechniken wie Siebdruck, Flexographie, Tiefdruck oder Offsetdruck, kontinuierlich oder in Streifen, wobei Letzteres bevorzugt ist, durchgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, bei welchem die Menge der auf das Papier aufgebrachten wässrigen Lösung zwischen 0,5 g/m2 und 10 g/m2, bevorzugt zwischen 1,5 g/m2 und 9 g/m2 und bevorzugter zwischen 2 g/m2 und 7 g/m2 liegt.
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