CH663633A5

CH663633A5 - Cigarettenpapier.

Info

Publication number: CH663633A5
Application number: CH5852/83A
Authority: CH
Inventors: Werner Dr Schneider; Dirk Dr Pangritz; Walter Riedesser
Original assignee: Bat Cigarettenfab Gmbh
Priority date: 1982-10-30
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1987-12-31
Also published as: NO833933L; GB2129460B; DE3240253A1; GB2129460A; FI72773B; ZA838045B; AU2045183A; DE3240253C2; BE898122A; CA1195202A; FI833845A0; SE460126B; GB8328091D0; AU555527B2; US4548677A; NO163145B; FI72773C; SE8305791L; SE8305791D0; NO163145C

Description

Die Erfindung betrifft ein Zigarettenpapier der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Aus der DE-AS 1 127 199 ist ein Zigarettenpapier bekannt, das aus Zellstoff, Celluloseregenerat, Füllstoffen und Glimmsalzen hergestellt worden ist; dieses feinporige Zigarettenpapier hat eine relativ grosse mechanische Festigkeit.

Aus der DE-PS 873 651 geht einVerfahren zum Reinigen von zur Herstellung von Zigarettenpapier geeigneten Zellstoffen hervor; dabei wird daraufhingewiesen, dass als Rohmaterial für die Herstellung von Zigarettenpapier vielfach Flachsund Hanfabfälle aus Spinnereien verwendet werden.

In der DE-OS 2 037 462 wird ein Zigarettenpapier auf der Basis von Bast- und Celluloseregeneratfasern beschrieben, während die DE-OS 1 546 469 sich mit einem Zigarettenpapier auf der Basis von Holzzellstoff und Celluloseregeneratfasern bzw. Flachzellstoff und Celluloseregeneratfasern beschäftigt. Wie sich aus dem Beispiel auf Seite 9 der Offenlegungsschrift ergibt, machen der verwendete Kiefernzellstoff und die Celluloseregeneratfasern etwa 92% der Gesamtmasse aus.

In der GB-OS 2 018 849 wird das Problem angesprochen, die relativ kostspieligen Papiere, auch Zigarettenpapiere, auf der Basis von Flachs und/oder Hanffasern durch einen billigeren Austauschstoff zu ersetzen, nämlich Fasern auf der Basis von Holzzellstoff. Dabei werden feine Fibrillen dieses Austauschstoffes sowie ein Mahlgrad von 92° SR erwähnt.

Ein ähnliches Zigarettenpapier geht aus der DD-PS 145 863 hervor, das aus Fasern mit einer extrem feinen Fibrillierang und mit einem Mahlgrad von etwa 90° SR sowie den üblichen Glimmsalzen und Füllstoffen besteht.

Der beim Rauchen einer Zigarette entstehende Zigarettenrauch ist ein Aerosol, besteht aus einer Gasphase und einer Partikelphase. Während die Partikelphase weitgehend den Geschmack des Zigarettenrauches bestimmt, also für den Rauchgenuss wesentlich ist, ist die Gasphase, insbesondere wegen ihres Kohlenmonoxid-Gehaltes, unerwünscht. Eine Reduzierung der Gasphase, beispielsweise durch gezielte Veränderung der Eigenschaften des Zigarettenpapiers, hat bisher jedoch immer eine Verminderung der Partikelphase und damit eine Beeinflussung des Geschmacks der Zigarette zur Folge. Als Beispiele für solche gezielten, mit einer Beeinflussung des Geschmacks der Zigarette verbundenen Änderungen der Eigenschaften des Zigarettenpapiers soll eine Erhöhung seiner Luftdurchlässigkeit oder die Verwendung von Glimmsalzen genannt werden.

Da die üblicherweise verwendeten Zigarettenpapiere eine poröse Struktur haben, strömt während der Zugphase Luft durch das Zigarettenpapier in das Innere der Zigarette, wodurch sich eine Verdünnung des Zigarettenrauches und damit eine Verminderung der Rauchkonzentration ergibt. Gleichzeitig wird die Gasphase dadurch verringert, dass die Gasmoleküle durch das Zigarettenpapier nach aussen diffundieren.

Für die marktüblichen Zigarettenpapiere besteht eine ungefähre Beziehung zwischen Luftdurchlässigkeit und Diffusionskoeffizient in der Weise, dass das Quadrat des Diffusionskoeffizienten proportional zur Luftdurchlässigkeit ist (Beiträge zur Tabakforschung, Band 9, Heft 3, Oktober 1977, S. 131 ff.).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zigarettenpapier der angegebenen Gattung zu schaffen, das ohne merkliche Beeinflussung der Partikelphase die Diffusion grösserer Kohlenmonoxidmengen aus der Zigarette ermöglicht.

Dies wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist also die Erfüllung der folgenden drei Bedingungen erforderlich:

a) Der Gehalt an Flachs- und/oder Hanffasern muss im Bereich von 20 bis 50 Gew.-% liegen;

b) die Flachs- und/oder Hanffasern müssen einen Mahlgrad von mindestens 92° SR haben, und c) die Faserfraktion Ri6 muss im Bereich von 35 bis 45% der Ausgangseintragsmasse liegen.

Insbesondere das Merkmal c), also ein genau definierter, enger Bereich der Faserfraktion Ris, hat sich als kritisch herausgestellt, da die Erzielung von reproduzierbaren Ergebnissen im wesentlichen auf der Einhaltung dieses Bereiches der Faserfraktion Ri6 beruht.

Flachs- und/oder Hanffasern haben fasermorphologisch besondere Eigenschaften, die die Diffusion des Kohlenmon-oxids günstig beeinflussen. Ausserdem wird die Geschmeidigkeit dieser Fasern beim Mahlprozess, der die spätere Strukturbildung des Zigarettenpapiers entscheidend bestimmt, zu einer guten Fibrillierang benutzt, d.h., zu einer optimalen Auflösung in die feinen Einzelfasern. Hierzu muss ein Mahlgrad von mindestens 92° SR eingehalten werden.

Die Fibrillierang wird durch mikroskopische subjektive Beurteilung mit Vergleichspräparaten ermittelt. Messtechnisch wird diese Beurteilung durch entsprechende Messverfahren unterstützt, die auf der Basis von Entwässerungsverhalten, wie beispielsweise Mahlgrad SR, arbeiten.

Die extrem feine Fibrillierang vergrössert die aktive Oberfläche der Fasern, da die einzelnen Fasern dichter aneinander lagern und die gegenseitige Verschlingung begünstigt wird; dadurch entsteht wiederum eine grössere Zahl von kleineren Poren, wodurch der Diffusionskoeffizient der relativ kleinen Kohlenmonoxid-Moleküle erhöht wird, während die Diffusionskoeffizienten der anderen Bestandteile der Gasphase nur unwesentlich beeinflusst werden.

Durch Untersuchungen wurde festgestellt, dass die Ziga-rettenpapierstruktur, insbesondere die erwähnte Porenstruktur, bei Zigaretten mit Filterventilation die Kohlenmonoxid-reduzierang stärker beeinflusst als bei Zigaretten ohne Filterventilation.

Der erwähnte Gehalt von 20 bis 50 Gew.-% Flachs- und/ oder Hanffasern ist auf eine Luftdurchlässigkeit von bis zu 100 cm3/min-cm2-kPa abgestimmt, wobei mit zunehmendem Gehalt an Flachs- und/oder Hanffasern der Diffusionskoeffizient ansteigt, wie durch Versuche festgestellt wurde. Diese Tatsache ist sowohl technologisch als auch wirtschaftlich von Bedeutung.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

663 633

Um die Porenstruktur, das feine Blattgefüge und das entsprechende Porenvolumen zu gewährleisten, muss weiterhin ein bestimmtes Längenverhältnis der gemahlenen Bastfasern eingehalten werden. Das Faserlängenverhältnis wird ermittelt über die Bestimmung der sogenannten «Faserfraktion Rie», das heisst, der auf einem Sieb mit 16 Maschen pro 1 cm (Sieb DIN-Nr. 16) verbleibenden Fasermenge, erfasst als Differenz zwischen dem eingetragenen Fasergewicht, absolut trocken, einerseits und dem Rückstand auf dem Sieb DIN-Nr. 16, absolut trocken, andererseits, wobei die Differenz in Prozenten ausgedrückt wird. Bei dem erfindungsgemässen Zigarettenpapier muss der Faserrückstand im Bereich von 35 bis 45% der Ausgangseintragsmasse, die mit 100% angesetzt ist, liegen, um die angestrebte Porenstruktur zu erreichen.

Wie noch durch Versuchsergebnisse belegt werden soll, lässt sich durch die angegebenen Parameter der Kohlenmon-oxid-Gehalt im Hauptrauch der Zigarette bei gleichbleibender Luftdurchlässigkeit und anderen konstanten Eigenschaften des Zigarettenpapiers, wie beispielsweise Asche, Additive und Combustibilität, beeinflussen, nämlich aufgrund der Verbesserung der Diffusion des Kohlenmonoxids aus der Zigarette heraus verringern.

Weiterhin wurde festgestellt, dass die Imprägnierung oder Beschichtung des Zigarettenpapiers mit den üblichen Verfahren und geeigneten Hilfsmittelbindern, wie beispielsweise Stärke, Carboxymethylcellulose, Algniaten, sowie die Pig-mentbeschichtung die Verringerung des Kohlenmonoxids durch die erläuterte Erhöhung der Diffusion nicht beeinträchtigt. Dabei liegen die Konzentrationen der aufgebrachten Bindemittel zweckmässigerweise im Bereich zwischen 1 und 20 Gew.-%, während die Pigmentbeschichtungen zwischen 4 und 35 Gew.-% liegen sollten; diese Angaben beziehen sich jeweils auf das Gesamtgewicht des Papiers.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von mehreren Beispielen für Rezepturen eines Zigarettenpapiers erläutert, bei dem durch Verbesserung der CO-Diffusion der CO-Anteil im Rauch verringert ist.

Die nachfolgenden Gewichtsangaben beziehen sich auf das Trockengewicht des Papiers.

Beispiel A

22,7 Gew.-% Bastfasern auf der Basis von Flachs

42.1 Gew.-% Kurzfasern aus der Basis von Eukalyptus- und/

oder Esparto-Zellstoff 34,0 Gew.-% Calciumcarbonat und/oder Magnesiumcarbo-nat

1,2 Gew.-% Glimmsalz Der Mahlgrad der Fasern lag bei etwa 95° SR, während der Faserrückstand der Faserfraktion Rie etwa 40% betrug. Das nach dieser Rezeptur hergestellte Zigarettenpapier hatte eine Luftdurchlässigkeit von 25 cmVmin-cm2-kPa.

Beispiel B

32,4 Gew.-% Bastfasern auf der Basis von Flachs 32,4 Gew.-% Kurzfasern auf der Basis von Esparto- und/

oder Eukalyptus-Zellstoff 34,0 Gew.-% Calciumcarbonat und/oder Magnesiumcarbo-nat

1,2 Gew.-% Glimmsalz Der Faserrückstand und der Mahlgrad lagen bei den für das Beispiel A angegebenen Werten. Das nach dieser Rezeptur hergestellte Zigarettenpapier hatte eine Luftdurchlässigkeit von 40 cmVmin • cm2 • kPa.

Beispiel C

23.2 Gew.-% Bastfasern auf der Basis von Baumwolle

26,6 Gew.-% Kiefersulfat-Zellstoff und/oder Celluloserege-nerat

13,0 Gew.-% Kurzfasern auf der Basis von Eukalyptus- und/

oder Esparto-Zellstoff :34,0 Gew.-% Calciumcarbonat und/oder Magesiumcarbonat l,2Gew.-% Glimmsalz 5 ' Der Faserrückstand und der Mahlgrad hatten etwa die gleichen Werte wie im Beispiel A. Die Luftdurchlässigkeit des nach dieser Rezeptur hergestellten Zigarettenpapiers betrug 25 cm3/min • cm2 • kPa.

io Beispiel D 21,25 Gew.-% Bastfasern auf der Basis von Flachs 21,25 Gew,-% Bastfasern auf der Basis von Baumwolle 22,3 Gew.-% Kurzfasern auf der Basis von Esparto- und/ oder Eukalyptuszellstoff 15 34,0 Gew.-% Calciumcarbonat und/oder Magnesiumcarbo-nat

1,2 Gew.-% Glimmsalz

Der Faserrückstand und der Mahlgrad lagen etwa bei den für das Beispiel A angegebenen Werten. Die Luftdurchlässig-20 keit des nach dieser Rezeptur hergestellten Zigarettenpapiers betrug 100 cmVmin • cm2-kPa.

Beispiel E

Ein Zigarettenpapier, das nach der Rezeptur gemäss Bei-25 spiel B hergestellt wurde, wurde mit einer 4%igen CMC-Lösung imprägniert.

Beispiel F

Ein Zigarettenpapier, das aus der Rezeptur nach Beispiel 30 B hergestellt wurde, wurde mit einer Pigmentdispersion mit folgender Zusammensetzung beschichtet: 5 % Natriumalginat

7 % Calcium- und/oder Magnesiumcarbonat 0,1% Dispergator

35

Vergleichsbeispiel (normales Zigarettenpapier)

Als Vergleichsbeispiel wurde ein normales Zigarettenpapier auf der Basis folgender Rezeptur verwendet:

40 55% Laub- und Nadelholzzellstoffe 10% Bastfasern 5% Kurzfaserzellstoff 30% Calciumcarbonat Mahlgrad: 80 bis 90° SR

45

Für die Zigarettenpapiere nach den Rezepturen A und C wurden die Diffusionskoeffizienten bestimmt, und zwar nach dem Verfahren, wie es in dem Arteikel aus «Int. J. Heat Mass Transfer», Band 23, S. 127-134, beschrieben ist.

so Die Ergebnisse der Untersuchungen dieser Zigarettenpapiere sowie des Zigarettenpapiers nach dem Vergleichsbeispiel sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

STabelle

55

Es lässt sich erkennen, dass der Diffusionskoeffizient der nach der erfindungsgemässen Rezeptur hergestellten Zigarettenpapiere bei gleicher Luftdurchlässigkeit mehr als 200/o über dem Diffusionskoeffizient der Vergleichsprobe liegt, d.h., die 60 Diffusion der Gasmoleküle aus der Zigarette heraus ist bei dem erfindungsgemässen Zigarettenpapier sehr viel höher als bei herkömmlichem Zigarettenpapier.

Es wurde noch diese Verbesserung des Diffusionskoeffizienten anhand des Verhaltens eines bestimmten Gases, näm-65 lieh des Kohlenmonoxids, untersucht. Dazu wurden nach den Vorschriften für das Abrauchen von Zigaretten gemäss DIN 10240 Zigarettenpapier nach den Rezepturen entsprechend der Beispiele B und D sowie eine Vergleichsprobe mit der

663 633

4

herkömmlichen Rezeptur geprüft. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Tabelle 1

Luftdurchlässig

Diffusionskoeffi

keit in zient in

cmVmin • cm2 • kPa

10~3-cm2-s-1

Zigarettenpapier A

25

11,6

Zigarettenpapier B

25

10,9

Vergleich

24

8,6

Tabelle 2

Verwendetes Kondensat- CO in CO in

Abnahme zu Vergleich

Zigaretten- menge

Vol.-% ml in ml in %

papier in mg

Beispiel B 16,2 5,1 14,6 1,2 7,6

Beispiel D 16,2 4,9 14,4 1,4 8,9 Vergleichs-

beispiel 16,4 5,5 15,8 - -

Es lässt sich erkennen, dass die CO-Konzentration und die CO-Gesamtmenge im Hauptrauch stark verringert ist.

Ein Expertenpanel hat den Rauchgeschmack der aus dem erfindungsgemässen Zigarettenpapier hergestellten Zigaretten 5 beurteilt; es wurden keine negativen Einflüsse der getesteten Zigarettenpapiere erwähnt.

Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn entsprechend den Beispielen E und F Zigarettenpapiere nach den angegebenen Rezepturen imprägniert oder beschichtet wurden, io Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass mit den angegebenen Rezepturen hergestellte Zigarettenpapiere bei sonst unveränderter Zigarettenkonstruktion und Materialausstattung sowie vorgegebener Luftdurchlässigkeit des Zigarettenpapiers zu einer Verringerung der CO-Hauptrauchaus-15 beute bis zu 2,5 ml oder 15% führen. Dadurch wird es beispielsweise möglich, den Kohlenmonoxidgehalt im Hauptrauch trotz Verringerung der Luftdurchlässigkeit im Vergleich zu einem herkömmlichen Zigarettenpapier auszugleichen.

Claims

663 633

1. Zigarettenpapier aus a) Flachs- und/oder Hanffasern mit einer extrem feinen Fibrillierang und mit einem Mahlgrad von etwa 90° SR,

b) Glimmsalzen und c) Füllstoffen,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

d) ein Gehalt von, bezogen auf das Trockengewicht des Papiers, 20 bis 50 Gew.-% Flachs- und/oder Hanffasern mit einem Mahlgrad von mindestens 92° SR; und e) eine Faserfraktion Ru der gemahlenen Masse im Bereich von 35 bis 45% der Ausgangs-Eintragsmasse.

2. Zigarettenpapier nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Flächengewicht zwischen 16 und 40 g/m2, vorzugsweise 20 bis 30 g/m2.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Rauchbarer Artikel, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Papier nach Anspruch 1 enthält.

4. Rauchbarer Artikel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Papier nach Anspruch 2 enthält.