DE2311059A1 - Verfahren zum herstellen einer papierhuelle fuer zigaretten und mit diesem papier hergestellte zigarette - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE ^

Dlpl.-Ing. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK Dfpl.-lng. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

281134 β FRANKFURT AM MAIN

^E ' 287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE 3B

Case 1130-143 5. März 1973

HL 34883 ^Da/Pi·

BRITISH-AMERICAN TABACCO COMPANY LIMITED, London S.W.1, England

Verfahren zum Herstellen einer Papierhülle für Zigaretten und mit diesem Papier hergestellte Zigarette

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung bei der Herstellung von Zigaretten. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Herstellen einer Papierhülle für eine Zigarette, ua die Brenncharakteristiken der Zigarette zu verbessern sowie ihre Haltbarkeit im Falle ihrer Lagerung unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit. Die Erfindung betrifft weiter eine mit einer solchen Papierhülle versehene Zigarette.

Es ist bereits eine Zigarettenhülle bekannt, die mit einem Zusatz zum Steuern der Verbrennung versehen ist. Eine Zigarettenhülle dieser Art ist In der US-PS 3 667 479 offenbart, welche aufgrund einer Übertragung seitens der Erfinder der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung zusteht.

Vie aus dieser Patentschrift hervorgeht, kann der die Verbrennung steuernde jUföfc JPVfa Verändern der Hülle gewählt

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werden aus Natriumchlorat, Kaliumchlorat, Perchlorat der Alkalimetalle und Erdalkalimetalle, Natriumbromat, Natriumnitrit und Kaliumnitrit, zusammen mit Salpetersäure. Diese Zusätze werden an vorbestimmten Bereichen der Hülle angebracht und bewirken, daß dieser Teil der Hülle rascher brennt als die angrenzenden, nicht behandelten Teile der Hülle, wenn die glimmende Masse sich nähert. Durch diese Behandlung wird die Gesamtabgabe einschl. der gesamten festen Partikeln und des Kohlenmonoxyds deutlich verringert. Ferner wird diese Abgabe über die ganze Länge der Zigarette gleichmäßiger und ist daher bei Jedem Zug etwa die gleiche wie bei einem anderen Zug.

Während das beschriebene bekannte Verfahren durchaus zweckmäßig ist und die beschriebenen Ergebnisse zeitigt, kann eine Schwierigkeit auftreten, wenn Zigaretten mit nach der oben erwähnten Patentschrift behandelter Hülle unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit gelagert werden. Unter diesen Bedingungen können insbesondere mit Natriumchlorat behandelte Zigaretten weniger wirksam werden. Die verminderte Wirksamkeit ist eine Folge der Wanderung des zur Behandlung verwendeten Natriumchlorats, die durch Adsorption von Feuchtigkeit aus der Umgebung beeinflußt wird. Unter schwierigen Bedingungen kann das in vorbestimmten Bereichen verwendete Natriumchlorat derart wandern, daß diese Bereiche verwaschen oder gänzlich zerstört werden.

Es wurde nun gefunden, daß eine bestimmte Kombination von Kaliumchlorat und Natriumchlorat in einem kritischen Verhältnis die Herstellung einer Zigarette ermöglicht, welche die Vorteile gemäß der o.g. Patentschrift aufweist und den zusätzlichen Vorteil hoher Lagerfähigkeit selbst unter Bedingungen extrem hoher Feuchtigkeit. Es wurde

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gefunden, daß dieses kritische Verhältnis erfordert, daß Kaliumchlorat und Natriumchlorat in einem molaren Verhältnis zwischen 2,6 : 1 und 1,0 : 1 angewendet v/erden. Ein solches Verhältnis ergibt die gewünschte Stabilität und das Fortschreiten der Verbrennung der Hülle in den behandelten Bereichen.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist,dass genügend Chloratanionen vorhanden sind, so daß der behandelte Bereich der Hülle in geeigneter Weise der glimmenden Tabaksubstanz vorausgehend verbrennt. Es wurde gefunden, daß der Gehalt an Chloratanionen wenigstens 0,7 mg je qcm in den behandelten Bereichen betragen sollte.

Wegen der geringen Löslichkeit von Kaliumchlorat bei Raumtemperatur ist es gemäß einer bevorzugten Verwendung des Verfahrens zweckmäßig, daß die Lösung aus Kaliumchlorat und Natriumchlorat bei erhöhter Temperatur angewendet wird. Vorzugsweise liegt diese Temperatur im Bereich von etwa 85 bis 100⁰C, insbesondere zwischen 90 und 95⁰C. Falls gewünscht, können verschiedene Substanzen dieser Lösung zugefügt werden, um deren Viskosität zu steigern und ihr Anbringen auf der Hülle nach bestimmten Mustern zu erleichtern.

Die beigefügte Zeichnung zeigt ein Muster, das für das kombinierte Mittel zum Fördern der Verbrennung gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Eine für eine Zigarette geeignete Hülle.10 ist gezeigt. Die Spitze bzw. das zum Mundstück hin gelegene Ende 1st mit 11 bezeichnet. Auf die Hülle 10 aufgedruckt oder in anderer Weise angebracht, ist das kombinierte MIttel zum Fördern der Verbrennung gemäß der Erfindung in einer Vielzahl von Rechtecken bzw. Quadraten 12a bis 12j. Wie ersichtlich, sind die nächst dem Ende 11 gelegenen Quadrate 12a größer als die Quadrate 12j,

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die am weitesten vom Mundstück entfernt sind, und die Größe der Quadrate nimmt fortschreitend von 12a nach 12 j ab. Alle Quadrate innerhalb einer gegebenen Reihe, z.B. 12a, 12e, sind von gleicher Größe. Der Zweck der Steigerung der Quadratgröße mit Annäherung an das Mundstück ist eine zusätzliche Verdünnung des Rauchs durch Luft in diesem Bereich, wie es im einzelnen in der erwähnten US-PS 3 667 479 näher erläutert ist. Natürlich kann außer dem in der Zeichnung gezeigten Muster auch jedes andere der in der genannten Patentschrift gezeigten Muster verwendet werden.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist die Verwendung einer Beschichtung bzw. Imprägnierung mit einer Kombination aus Kaliumchlorat und Natriumchlorat. Um zu gewährleisten, daß genügend Chloratanionen für den der glimmenden Tabakmasse voraufgehenden Beginn der bedruckten Bereiche vorhanden sind, sollten mindestens 0,7 mg je qcm in den behandelten Bereichen, d.h. 12a bis 12j, vorhanden sein. Die gesamte verwendete Chloratmenge ist nur durch die Sättigung des Papiers bzw. der Plülle durch die Behandlungslösung in den betreffenden Bereichen begrenzt. Im allgemeinen werden jedoch nicht mehr als 1,0 mg je qcm Chloratanionen aufgebracht .

Wichtig und im Rahmen der Erfindung kritisch ist das Verhältnis in dem Kaliumchlorat und Natriumchlorat angewendet werden. Dieses Verhältnis von Kaliumchlorat zu Natriumchlorat sollte auf molarer Basis zwischen 2,6 : 1 und 1,0 : 1 liegen. Diese Mischung gewährleistet die Stabilität des Erzeugnisses auch unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit in der Umgebung, aber gewährleistet auch einen regelmäßigen Verbrennungsvorgang, der behandelten Bereiche mit einem scharf begrenzten Muster.

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Die vorteilhafteste Weise für das Anbringen der Mischung aus Kaliumchlorat und Natriumchlorat ist über eine Gravierwalze, die für das gewünschte Muster geätzt ist, beispielsweise das Muster nach der beigefügten Zeichnung, wobei eine wässrige Lösung verwendet wird. Kaliumchlorat hat jedoch eine geringe Löslichkeit bei Raumtemperatur, so daß die Lösung erhitzt werden sollte, um das Kaliumchlorat in Lösung zu halten. Vorzugsweise wird die Lösung auf einer Temperatur zwischen 85 und 1OO°C, insbesondere zwischen 90 und 95°C, gehalten.

Die Mengen an Kaliumchlorat und Natriumchlorat in der Lösung sind begrenzt, nicht nur durch die Löslichkeit, sondern auch durch das Erfordernis, die gewünschten Verhältnisse und die gewünschte Menge an Chioratanionen auf dem behandelten Zigarettenpapier zu erhalten. Daher sollte die Menge an Kaliumchlorat in der Größenordnung von 27 bis 19g je 100 g Lösung und an Natriumchlorat in der Größenordnung von 9 bis , 14 g je 100g Lösung liegen.

Zusätzlich zu dem erforderlichen Kalium- und Natriumchlorat kann die Lösung weiterer Substanzen, insbesondere die Viskosität steigernde Zusätze enthalten. Durch letztere wird das gute Aussehen des Aufdrucks unterstützt, insbesondere hinsichtlich scharf begrenzter Muster. Der Grund hierfür ist in der Begrenzung der seitlichen Wanderung von Natriumchlorat zu sehen. Natürlich wird dadurch auch das Eindringen vermindert, aber es wurde gefunden, daß Mengen von die Viskosität steigernden Substanzen bis zu etwa 0,5% die seitliche Wanderung vermindern, ohne das Eindringen ungünstig zu beeinflussen. Zum Steigern der Viskosität haben sich insbesondere Johannisbrotgum und Xanthangum (Lebensmittelreinheit "food grade xanthan gum.") als vorteilhaft er-

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wiesen.

Der Gesamtbereich einer Zigarettenhülle,der mit dem Chloratgemisch zu behandeln bzw. zu bedrucken ist, sollte zwischen 3,0 und 4 qcm betragen und zwar unabhängig von dem verwendeten Muster. Im allgemeinen beträgt dieser Gesamtbereich 3,3 bis 3,5 qcm für King Size-Zigaretten und 3,6 bis 3,8 qcm für 100 mm-Zigaretten. Eine besonders vorteilhafte Art, diesen Gesamtbereich für die 75 mm Zigarettenpapier, wie sie bei einer 100 mm-Zigarette (25 mm Filter) Verwendung finden, zu verwirklichen, ist in der beigefügten Zeichnung gezeigt, wo die Seitenlängen der Quadrate die folgenden sind:

12a -	3,0
12b -	2,95
12c -	2,9
12d -	2,85
12e -	2,8
12f -	2,75
12g -	2,7
12h -	2,65
12i -	2,5
12:1 -	2,0

Bei 5 Quadraten in jeder Reihe ergibt sich damit der Gesamtbereich zu etwa 3,7 qcm. Die Gesamtmenge anChloratanionen innerhalb dieses Bereichs sollte von etwa 2,8 bis 3,8 mg variieren, vorzugsweise 3,0 bis 3,4 mg. Die Menge der Chloratanionen je qcm liegt dann zwischen etwa 0,7 und 1,3 mg.

Zur besonderen Verdeutlichung der mit der Erfindung erzielbaren vorteilhaften Ergebnisse sind nachstehend einige Beispiele aufgeführt, die jedoch nur als solche und nicht etwa die Erfindung in irgend einer Richtung beschränkend aufzufassen sind. Für jedes Beispiel, wo die Rauchabgabe

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GRIGiNAL HMSPECTED

gemessen wurde, wurden sowohl Zigaretten nach der Erfindung als auch Kontrollzigaretten auf einer bekannten Rauchmaschine geraucht. In jedem Falle nahm die Maschine einen Zug von 35 ml während einer Zeitspanne von 2 Sek. mit je einem Zug je Min.

Beispiel 1

Eine wässrige Lösung wurde aus 26 Gewichtsteilen Kaliumchlorat, 9 Gewichtsteilen Natriumchlorat und 65 Gewichtsteilen Wasser hergestellt. Die Lösung wurde auf 95⁰C gehalten und wurde auf die Hülle einer King Size-Zigarette durch Gravierdruck in einem Muster ähnlich dem in der beigefügten Zeichnung aufgebracht. Die behandelte Fläche
betrug 3,4 qcm. Diejenigen Teile der Hülle, die behandelt wurden, enthielten 0,8 mg je qcmChloratanionen, und das Verhältnis der Kaliumkationen zu Natriumkationen war
2,3:1. Es wurden dann Standardzigaretten mit einer Handformmaschine hergestellt, und beim Rauchen wurde gefunden, daß die Teerabgabe 30% weniger betrug als diejenige bei den Kontrollzigaretten, die in gleicher Weise, aber ohne Behandlung des Hüllpapiers hergestellt worden waren.

Beispiel 2

Eine wässrige Lösung wurde aus 20 Gewichtsteilen Kaliumchlorat und 14 Gewichtsteilen Natriumchlorat in 66 Gewichtsteilcn V/asser hergestellt und auf einer Temperatur von 95⁰C gehalten. Diese Lösung wurde, wie beim Beispiel 1 durch Gravierdruck auf ein Zigarettenpapier aufgebracht. Der so bebandelte Bereich des Papiers enthielt 0,9 mg je qcm Chloratanionen und hatte ein molares Verhältnis der Kaliumkationen zu Natriumkationen von 1,2 : 1. Zigaretten

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wurden in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt und geprüft,.wobei sich eine um 29% geringere Teerabgabe herausstellte als bei den Kontrollzigaretten. Die Abgabe an gesamten Partikelmaterial war im wesentlichen gleichförmig über die Länge der Zigarette auf Basis der einzelnen Züge.

Beispiel 3

Wie schon vorher ausgeführt, ist das Hauptziel der Erfindung Zigaretten zu schaffen, die bei Gebrauch auch dann noch in der gewünschten Weise wirken, wenn sie unter Umgebung sbe dingungen hoher Feuchtigkeit gelagert waren. Es wurden daher Zigarettenhüllen mit einer Anzahl Lösungen für verschiedene Verhältnisse von Kalium zu Natrium bedruckt. Eine Gruppe dieser Zigaretten wurde sofort geraucht, um die Gesamtabgabe von Partikeln zu bestimmen, während eine weitere Gruppe in Töpfen bei etwa 32⁰C (90⁰F) verschlossen gelagert und erst danach zwecks Bestimmung der Teerabgabe untersucht wurden. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt:

Beispiel Nr.	Molares Verhältnis	Chlorat- anionen	Gesamte Partikel abgabe,mß ,je Zig.	14,3 13,9 15,4 18,4	Teeran stieg, mg
	von Kalium zu Natrium kationen	je Zig. mg	0 Wochen 6 V/och en	je Zig.
	Kaliumclorat 1,9:1 1,6:1 Natriumchlorat	2,6 2,9 2,9 2,8
1 nur 2 3 4 nur	14,8 13,0 13,2 12,7	-0,5 +0,9 +2,2 +5,7

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, zeigen die nur mit Natriumchlorat behandelten Zigaretten einen beachtlichen An stieg der Teerabgabe, nachdem sie für längere Zeit v/arm gelagert waren. Andererseits zeigen die Beispiele 2 und 3

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für nach der Erfindung ausgebildete Zigaretten keine wesentliche lÄnderung der Gesamtabgabe an Partikeln nach einer solchen Lagerung. Während eine nur mit Kaliurnchlorat behandelte Zigarette zwar eine Abnahme der gesamten Partikelabgabe nach der beschriebenen Lagerung zeigte, war das Muster des Einbrennens bei Annäherung des glimmenden Tabaks an die behandelten Bereiche sehr unregelmäßig und sowohl der ästhetische Eindruck als auch die Gleichförmigkeit von Partikelabgabe je Zug v/aren deutlich beeinträchtigt.

Die Erfindung vermittelt also eine Lehre, wie eine Zigarettenhülle zu behandeln ist, um eine unter Bedingungen hoher Temperatur und Feuchtigkeit stabile Zigarette zu erhalten. Selbst nach Lagerung unter solch ungünstigen bedingungen ergaben die so behandelten Zigaretten einen deutlich verminderten Gesamtanteil an Partikelmaterial, verglichen mit Kontrollzigaretten. Außerdem ist die Gesamtabgabe an Partikelmaterial über die Länge der Zigarette, je Zug berechnet, im wesentlichen konstant.

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Claims (9)

1. - ίο -

   Patentansprüche

   Verfahren zum Behandeln einer Papierhülle für eine Zigarette zwecks Verbesserung der Brenncharakteristiken der Zigarette, wobei bestimmte Bereiche der Hülle mit einem starken, verbrennungsfördernden Oxydationsmittel versehen werden,

   dadurch gekennzeichnet, daß als Oxydationsmittel eine Mischung von Kaliumchlorat und Natriumchlorat im molaren Verhältnis von 2,6 : 1 bis 1,0 : 1 verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Chloratanionen zwischen 0,7 und 1,3 mg je qcm der genannten Bereiche beträgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Mischung aus Kaliumchlorat und Natriumchlorat zur Anwendung auf einer Temperatur im Bereich von 85 - 100⁰C gehalten wird.
4. 4. Nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellte Papierhülle für Zigaretten, die in bestimmten getrennten Bereichen ein starkes verbrennungsforderndes Oxydationsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxydationsmittel aus einer Mischung von Kaliumchlorat und Natriumchlorat im molaren Verhältnis von 2,6 : 1 bis 1,0 : 1 besteht.

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   ORIGINAL INSPECTED

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5. 5. Papierhülle für Zigaretten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Menge der Chloratanionen in den betreffenden Bereichen 0,7 bis 1,3 mg je qcm beträgt.
6. 6. Papierhülle für Zigaretten nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte behandelte Fläche 3 bis 4 qcm ausmacht .
7. 7. Zigarette mit einer einheitlichen, nicht perforierten, eine Tabakstange umgebenden Papierhülle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle in bestimmten Bereichen mit einem starken verbrennungsfördernden Oxydationsmittel aus einer Mischung von Kaliumchlorat und Natriumchlorat im molaren Verhältnis von 2,6 : 1 bis 1,0 : 1 versehen ist.
8. 8. Zigarette nach Anspruch 7_t

   dadurch gekennzeichnet, daß die Menge dieser Mischung in der Nähe des Mundstücks der Zigarette am größten ist.
9. 9. Zigarette nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche der mit Gemisch behandelten Hülle 3 bis 4 qcm beträgt.

   Patentanwalt :

   ι .; / IJ 9 3 0

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