<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zigarette mit erhöhter Selbstverlöschungstendenz, wobei das Zigarettenpapier ringförmige Zonen aufweist, deren Porosität durch die Gegenwart eines Polymers erniedrigt ist.
In den letzten Jahren wurde insbesondere in den USA zunehmend die Forderung aufgestellt, dass ungelöscht liegengelassene Zigaretten brennbare Materialien und hier insbesondere Textilien (Teppiche) nicht in Brand setzen dürften. Obwohl objektiv die Gefahr entsprechender Unfälle nicht sehr hoch ist, wurde eine Reihe von Vorschlägen gemacht, wie brennend liegengelassene Zigaretten zum raschen Verlöschen gebracht werden könnten.
Als typisch für den Stand der Technik kann der Vorschlag nach EP 0 864 259 angesehen werden. Hier wird ein Cellulosepolymer in nichtwässriger Lösung in Form voneinander distanzierter Ringe auf das Zigarettenpapier aufgebracht. Im Bereich dieser Ringe weist das Papier verringerte Porosität auf und die Zigarette erlischt, wenn der Abbrand bis zu diesem Ring vorgeschritten ist. Für die Selbstverlöschungstendenz von Zigaretten gibt es einen anerkannten Standard, nämlich den NIST-Test (NIST Technical Note 1436 App.D). Aufgabe der Erfindung ist es einerseits, die Anforderungen dieses Tests zu erfüllen, andererseits die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
Diese werden vor allem darin gesehen, dass die auf das Papier aufgebrachten Cellulosederivate, Füllstoffe bzw. hochvermahlenen Fasern an der Oberfläche der Zigarette einen Film bilden, in dessen Bereich die Dicke des beschichteten Papiers deutlich erhöht ist. Gesucht wird demgegenüber nach einem Material, bei welchem die gewünschte Selbstverloschungstendenz nicht durch einen äusseren Film erzielt wird, sondern durch Veränderung der Papierstruktur im bedruckten Bereich. An sich war nicht anzunehmen, dass die eigentlich hydrophoben Polymere in das hydrophile Papier eindringen. Es stellt sich jedoch heraus, dass dann, wenn die Grenzflächenspannung der verwendeten Polymere in der Nähe derjenigen von regeneriertem Cellulose liegt, das Polymer in die Hohlraumstruktur des Papiers eindringt, ohne dass an der Oberfläche eine gewünschte Filmbildung auftritt.
Vorteilhaft ist es dabei, wenn der polare Anteil der Grenzflächenenergie möglichst hoch ist. Für die Erfindung wesentlich ist somit, dass die Grenzflächenspannung des Polymers über 33 mJ/m2 beträgt.
Als besonders geeignet haben sich unter anderem Polyvinylacetat, teilhydrolysiertes Polyvinylacetat oder Polyvinylalkohol gezeigt. Polyvinylacetat ist polar und seine Grenzflächenspannung beträgt 36,5 mJ/m2. Die nichtpolare Ethylcellulose mit 32 mJ/m2 ist hingegen wie besprochen filmbildend und im Rahmen der Erfindung unbrauchbar. (Alle Zahlen aus : Data Handbook, 1999, Oxford University Press Inc )
<Desc/Clms Page number 2>
Selbstverständlich ist es notwendig, das gewählte Polymer in hinreichender Menge und in geeigneter geometrischer Verteilung aufzutragen, um die Kriterien des NIST-Tests zu erfüllen. Was die Verteilung der Bänder angeht, so ist eine Breite von mehr als 4 mm günstig, wenn auch nicht kritisch.
Die Bänder, welche das Abbrennen stoppen, dürfen natürlich auch nicht in allzu grossen Abständen angebracht sein, weshalb diese Abstände vorzugsweise unter 20 mm liegen.
Was die aufgetragene Menge des Polymers angeht, so ist durch einfache Versuche festzustellen, ab welchen Werten die Selbstverlöschungstendenz ausreicht. Zu beachten ist dazu die überraschend festgestellte Tatsache, dass eine starke Absenkung der Porosität noch nicht automatisch zu einer wesentlich verbesserten Selbstverlöschungstendenz führt.
Erst eine weitere Einführung von Material in das Papier führt zu einer fast sprunghaften Erhöhung der Selbstverlöschungstendenz. Im einzelnen wird in diesem Zusammenhang auf die anschliessend wiedergegebenen Beispiele verwiesen.
Die Art der Einbringung des Polymers in das Papier ist nicht kritisch, bewährt hat sich jedoch die Tiefdrucktechnik. Aufgrund der Tiefdrucktechnik haben die Banden eine hohe Randschärfe, eine stetige Zunahme der Auflage vom Rand zur Mitte ist nicht feststellbar. Die Auftragsmenge wird durch die Ätztiefe, das Raster, die Konzentration und die Viskosität der Drucklösung eingestellt.
Zur Verbesserung der Opazität des Papiers können Füllstoffe wie Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid oder Titanoxid in der Drucklösung verwendet werden. Auf die Selbstverlöschungstendenz von Zigaretten haben diese Füllstoffe jedoch keinen messbaren Einfluss.
Anschliessend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1 Zigarettenpapier mit einer Ausgangsporosität von 38 CU werden mittels Tiefdruck mit einer Lösung von 35 % Polyvinylacetat in Ethylacetat (Auslaufviskosität 4mm = 18s) 6 mm breite Bänder mit einem Abstand von 19 mm aufgedruckt.
Beispiel 2
<Desc/Clms Page number 3>
Zigarettenpapier mit einer Ausgangsporosität von 38 CU werden mittels Tiefdruck mit einer Lösung von 35 % Polyvinylacetat in Ethylacetat (Auslaufviskosität 4mm = 1 8 s) 7 mm breite Bänder mit einem Abstand von 20 mm aufgedruckt.
Beispiel 3 Zigarettenpapier mit einer Ausgangsporosität von 38 CU werden mittels Tiefdruck mit einer Lösung von 35 % Polyvinylacetat in Ethanol (Auslaufviskosität 4mm = 20 s) 6 mm breite Bänder mit einem Abstand von 19 mm aufgedruckt.
Beispiel 4 Zigarettenpapier mit einer Ausgangsporosität von 50 CU werden mittels Tiefdruck mit einer Lösung von 35 % Polyvvinylacetat in Ethylacetat (Auslaufviskosität 4mm = 18 s) 6 mm breite Bänder mit einem Abstand von 19 mm aufgedruckt.
Beispiel 5 Zigarettenpapier mit einer Ausgangsporosität von 38 CU werden mittels Tiefdruck mit einer Lösung von 31 % Polyvinylacetat und 7 % Aluminiumhydroxid in Ethylacetat (Auslaufviskosität 4mm = 21 s) 6 mm breite Bänder mit einem Abstand von 19 mm aufgedruckt.
Beispiel 6 Zigarettenpapier mit einer Ausgangsporosität von 38 CU werden mittels Tiefdruck mit einer Lösung von 23 % Polyvinylacetat in Ethylacetat (Auslaufviskosität 4mm = 23 s) 6 mm breite Bänder mit einem Abstand von 15 mm aufgedruckt.
Beispiel 7 Zigarettenpapier mit einer Ausgangsporosität von 38 CU werden mittels Tiefdruck mit einer Lösung von 20 % Polyvinylacetat und 8 % Aluminiumhydroxid in Ethylacetat (Auslaufviskosität 4mm = 25 s) 6 mm breite Bänder mit einem Abstand von 15 mm aufgedruckt.
Ergebnisse: Das Papier wird in 27 mm breite Bobinen geschnitten. Aus diesen werden Kingsize Filterzigaretten gefertigt.
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
<tb>
Nr <SEP> Auflage <SEP> mg/cm2 <SEP> Band <SEP> SE <SEP> % <SEP> (1'\IST <SEP> * <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> unbehandel <SEP> 0 <SEP> -) <SEP> ¯ <SEP> - <SEP> ¯ <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ,Beispiel <SEP> 0,73 <SEP> 4,3 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> 2 <SEP> 0,73 <SEP> 4,4 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> 3 <SEP> 0,73 <SEP> 8,1 <SEP> 60
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> 4 <SEP> 0,80 <SEP> 5,5 <SEP> 95
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> 5 <SEP> ] <SEP> 0,82 <SEP> 5,0 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> 6 <SEP> 0,17 <SEP> 3,2 <SEP> 10
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> 7 <SEP> 0,25 <SEP> 4,8
<tb>
) * Papierporosität 39,8 CU )** Selbstverlöschungstendenz gemäss NIST Test App.
D Die Beispiele 6 und 7 bestätigen die eingangs gemachten Aussage, dass eine Reduktion der Permeabilität gemessen in Coresta-Einheiten (CU) noch nicht die hinreichende Selbstverlöschungstendenz garantiert. Diese ist vielmehr direkt zu messen und die Auflagemenge so lange zu erhöhen, bis das gewünschte Resultat erreicht ist.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a cigarette with an increased self-extinguishing tendency, the cigarette paper having annular zones whose porosity is reduced by the presence of a polymer.
In recent years, particularly in the United States, there has been an increasing demand that cigarettes left un-extinguished should not set fire to flammable materials, particularly textiles (carpets). Although the risk of such accidents is objectively not very high, a number of suggestions have been made as to how cigarettes left on fire can be extinguished quickly.
The proposal according to EP 0 864 259 can be regarded as typical of the prior art. Here a cellulose polymer is applied to the cigarette paper in a non-aqueous solution in the form of rings spaced apart from one another. In the area of these rings, the paper has reduced porosity and the cigarette is extinguished when the burn has progressed to this ring. There is a recognized standard for the self-extinguishing tendency of cigarettes, namely the NIST test (NIST Technical Note 1436 App.D). The object of the invention is on the one hand to meet the requirements of this test, and on the other hand to avoid the disadvantages of the prior art.
These are seen primarily in the fact that the cellulose derivatives, fillers or highly milled fibers applied to the paper form a film on the surface of the cigarette, in the area of which the thickness of the coated paper is significantly increased. In contrast, we are looking for a material in which the desired self-extinguishing tendency is not achieved by an outer film, but by changing the paper structure in the printed area. As such, it was unlikely that the actually hydrophobic polymers would penetrate the hydrophilic paper. However, it turns out that when the interfacial tension of the polymers used is close to that of regenerated cellulose, the polymer penetrates into the void structure of the paper without any desired film formation on the surface.
It is advantageous if the polar fraction of the interfacial energy is as high as possible. It is therefore essential for the invention that the interfacial tension of the polymer is over 33 mJ / m2.
Polyvinyl acetate, partially hydrolyzed polyvinyl acetate or polyvinyl alcohol have been shown to be particularly suitable. Polyvinyl acetate is polar and its interfacial tension is 36.5 mJ / m2. The non-polar ethyl cellulose with 32 mJ / m2, however, is film-forming as discussed and unusable in the context of the invention. (All figures from: Data Handbook, 1999, Oxford University Press Inc)
<Desc / Clms Page number 2>
Of course, it is necessary to apply the chosen polymer in sufficient quantity and in a suitable geometric distribution in order to meet the criteria of the NIST test. As far as the distribution of the tapes is concerned, a width of more than 4 mm is favorable, although not critical.
The tapes that stop the burning must of course not be attached too far apart, which is why these distances are preferably less than 20 mm.
With regard to the amount of polymer applied, simple tests can be used to determine from which values the self-extinguishing tendency is sufficient. Note the surprising fact that a strong reduction in porosity does not automatically lead to a significantly improved tendency to self-extinguish.
Only a further introduction of material into the paper leads to an almost sudden increase in the tendency to self-extinguish. In this context, reference is made in detail to the examples given below.
The way in which the polymer is introduced into the paper is not critical, but gravure printing has proven itself. Due to the gravure printing technique, the bands have a high edge sharpness, a steady increase in the number of copies from the edge to the center is not noticeable. The application quantity is set by the etching depth, the grid, the concentration and the viscosity of the printing solution.
Fillers such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide or titanium oxide can be used in the printing solution to improve the opacity of the paper. However, these fillers have no measurable influence on the self-extinguishing tendency of cigarettes.
The invention is then explained in more detail by means of examples.
Example 1 Cigarette paper with an initial porosity of 38 CU is printed by means of gravure printing with a solution of 35% polyvinyl acetate in ethyl acetate (outlet viscosity 4mm = 18s), 6 mm wide tapes with a spacing of 19 mm.
Example 2
<Desc / Clms Page number 3>
Cigarette paper with an initial porosity of 38 CU is printed by means of gravure printing with a solution of 35% polyvinyl acetate in ethyl acetate (outlet viscosity 4mm = 1 8 s) 7 mm wide tapes with a distance of 20 mm.
Example 3 Cigarette paper with an initial porosity of 38 CU is printed by means of gravure printing with a solution of 35% polyvinyl acetate in ethanol (outlet viscosity 4 mm = 20 s) 6 mm wide tapes with a spacing of 19 mm.
Example 4 Cigarette paper with an initial porosity of 50 CU is printed by means of gravure printing with a solution of 35% polyvinyl acetate in ethyl acetate (outlet viscosity 4 mm = 18 s) 6 mm wide tapes with a distance of 19 mm.
Example 5 Cigarette paper with an initial porosity of 38 CU is printed by means of gravure printing with a solution of 31% polyvinyl acetate and 7% aluminum hydroxide in ethyl acetate (outlet viscosity 4 mm = 21 s) 6 mm wide tapes with a spacing of 19 mm.
Example 6 Cigarette paper with an initial porosity of 38 CU is printed by means of gravure printing with a solution of 23% polyvinyl acetate in ethyl acetate (outlet viscosity 4 mm = 23 s) 6 mm wide tapes with a distance of 15 mm.
Example 7 Cigarette paper with an initial porosity of 38 CU is printed by means of gravure printing with a solution of 20% polyvinyl acetate and 8% aluminum hydroxide in ethyl acetate (outlet viscosity 4 mm = 25 s) 6 mm wide tapes with a spacing of 15 mm.
Results: The paper is cut into bobbins 27 mm wide. Kingsize filter cigarettes are made from these.
<Desc / Clms Page number 4>
EMI4.1
<Tb>
No. <SEP> Edition <SEP> mg / cm2 <SEP> Volume <SEP> SE <SEP>% <SEP> (1 '\ IST <SEP> * <SEP>
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<tb> untreated <SEP> 0 <SEP> -) <SEP> ¯ <SEP> - <SEP> ¯ <SEP> 0
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<tb>, example <SEP> 0.73 <SEP> 4.3 <SEP> 100
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<tb> Example <SEP> 2 <SEP> 0.73 <SEP> 4.4 <SEP> 100
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<tb> Example <SEP> 3 <SEP> 0.73 <SEP> 8.1 <SEP> 60
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<tb> Example <SEP> 4 <SEP> 0.80 <SEP> 5.5 <SEP> 95
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<tb> Example <SEP> 5 <SEP>] <SEP> 0.82 <SEP> 5.0 <SEP> 100
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<tb> Example <SEP> 6 <SEP> 0.17 <SEP> 3.2 <SEP> 10
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<Tb>
<tb> Example <SEP> 7 <SEP> 0.25 <SEP> 4.8
<Tb>
) * Paper porosity 39.8 CU) ** Self-extinguishing tendency according to the NIST Test App.
D Examples 6 and 7 confirm the statement made at the outset that a reduction in permeability measured in Coresta units (CU) does not yet guarantee the sufficient tendency to self-extinguish. Rather, this is to be measured directly and the quantity of the support increased until the desired result is achieved.