DE102020131672A1

DE102020131672A1 - Hitzebeständiges umhüllungspapier für aerosolerzeugende artikel

Info

Publication number: DE102020131672A1
Application number: DE102020131672.0A
Authority: DE
Inventors: Roland Zitturi; Dietmar Volgger
Original assignee: Delfortgroup AG
Current assignee: Delfortgroup AG
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2022-01-05
Also published as: BR112022026328A2; WO2022002477A1; KR20230029814A; US20230250590A1; EP4176128A1; EP4176128B1; CN115943234A; JP2023532249A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umhüllungspapier, das für die Anwendung auf aerosolerzeugenden Artikeln geeignet ist und das Zellstofffasern und einen Kohlebildner umfasst, wobei die Zellstofffasern mindestens 70% und höchstens 95% der Masse des Umhüllungspapiers ausmachen und der Kohlebildner in einer Konzentration von mindestens 5% und höchstens 20% bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers enthalten ist und in einer solchen Konzentration im Umhüllungspapier vorhanden ist, dass der Quotient r = RT/Roaus der Zugfestigkeit Rogemessen nach ISO 1924-2:2008 unter den Bedingungen von ISO 187:1990 und aus der Zugfestigkeit RTgemessen nach ISO 1924-2:2008 unter den Bedingungen von ISO 187:1990, nachdem das Umhüllungspapier eine Minute lang einer Temperatur von 230°C ausgesetzt war, mindestens 0,20 und höchstens 0,90 beträgt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Umhüllungspapier für einen aerosolerzeugenden Artikel, das vergleichsweise hitzebeständig ist und daher nach dem Gebrauch des Artikels noch ausreichende mechanische Festigkeit besitzt, um eine problemlose Handhabung des Artikels sicherzustellen und zusätzlich brandhemmend wirkt, sodass der daraus gefertigte aerosolerzeugende Artikel nicht wie ein Rauchartikel geraucht werden kann. Dies wird durch einen hohen Gehalt an bestimmten Kohlebildnern im Umhüllungspapier erreicht.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik sind aerosolerzeugende Artikel bekannt, die ein aerosolerzeugendes Material umfassen, sowie ein Papier, das das aerosolerzeugende Material umhüllt, und so einen typischerweise zylindrischen Stab bildet. Dabei ist das aerosolerzeugende Material ein Material, das bei Wärmeeinwirkung ein Aerosol freisetzt, wobei das aerosolerzeugende Material nur aufgeheizt, aber nicht verbrannt wird. In vielen Fällen umfasst der aerosolerzeugende Artikel auch einen Filter, der Bestandteile des Aerosols filtern kann und der von einem Filterumhüllungspapier umhüllt ist, sowie von einem weiteren Umhüllungspapier, das den Filter und den umhüllten Stab mit aerosolerzeugendem Material miteinander verbindet.
Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch eines aerosolerzeugenden Artikels ist es üblich, dass das aerosolerzeugende Material aufgeheizt, aber nicht verbrannt wird. Dieses Aufheizen kann beispielsweise durch ein externes Gerät geschehen, in das der aerosolerzeugende Artikel gesteckt wird, oder durch eine an einem Ende des aerosolerzeugenden Artikels angebrachte Wärmequelle, die zum Gebrauch des Artikels beispielsweise durch Anzünden in Betrieb genommen wird. Durch das Aufheizen des aerosolerzeugenden Materials wird auch das Umhüllungspapier erhitzt und thermisch abgebaut. Dabei kann es vorkommen, dass das Umhüllungspapier so viel Festigkeit verliert, dass es beim Entfernen des aerosolerzeugenden Artikels aus dem Heizgerät zerreißt. Das erfordert einen erhöhten Reinigungsaufwand durch den Konsumenten und ist daher nicht erwünscht. Auch bei aerosolerzeugenden Artikeln mit integrierter Wärmequelle kann das Umhüllungspapier beim Erhitzen seine Festigkeit verlieren, so dass die Wärmequelle abfällt und ein Brandrisiko darstellt.
Zudem möchte man verhindern, dass der Konsument aerosolerzeugende Artikel versehentlich in derselben Art und Weise verwendet wie eine Zigarette und versucht, ein Ende des aerosolerzeugenden Artikels anzuzünden, so dass eine Verbrennung oder ein Glimmprozess des aerosolerzeugenden Materials in Gang kommt. Dazu ist es erforderlich, dass das Umhüllungsmaterial des aerosolerzeugenden Artikels brandhemmende Eigenschaften hat.
Versuche Umhüllungspapiere für solche aerosolerzeugenden Artikel hitzebeständig oder brandhemmend zu machen waren nur teilweise erfolgreich.
In WO 2015/082648 ist beispielsweise ein Umhüllungspapier beschrieben, das aus vergleichsweise wenig Zellstofffasern besteht und mit einer Zusammensetzung aus Kalk und einem Bindemittel beschichtet wird, sodass mindestens 50% des Umhüllungspapiers durch Kalk gebildet werden. Der Nachteil dieses Umhüllungsmaterials besteht darin, dass es durch die dicke Beschichtung vergleichsweise spröde ist und bei der Verarbeitung des Umhüllungspapiers zu einem aerosolerzeugenden Artikel viel Staub erzeugt. Zudem ist wegen des geringen Anteils an Zellstofffasern die Festigkeit nicht besonders hoch.
In WO 2011/117750 ist ein Umhüllungsmaterial beschrieben, das aus einem Laminat aus einer Aluminiumfolie und einem Papier besteht. Die Aluminiumfolie ist dem aerosolerzeugenden Material zugewandt und schützt das Papier teilweise vor der Wärmeeinwirkung. Die Nachteile dieses Umhüllungsmaterials sind der aufwändige Herstellungsprozess und die mangelnde biologische Abbaubarkeit, weil erfahrungsgemäß viele aerosolerzeugende Artikel nach dem Gebrauch einfach in der Umwelt entsorgt werden.
Es besteht also ein Interesse daran, ein Umhüllungspapier zur Verfügung zu haben, das nach dem Erhitzen noch ausreichend Festigkeit besitzt, brandhemmend wirkt und trotzdem biologisch abbaubar ist. Zudem sind bei der Gestaltung von Umhüllungspapieren für aerosolerzeugende Artikel noch unter anderem gesetzliche Bestimmungen, die Toxikologie und die Einflüsse des Umhüllungspapiers auf den Geschmack des aerosolerzeugenden Artikels zu berücksichtigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen aerosolerzeugenden Artikel ein Umhüllungspapier zur Verfügung zu stellen, das weitgehend hitzebeständig oder brandhemmend ist und günstige Eigenschaften bezüglich Festigkeit, Verarbeitbarkeit, biologischer Abbaubarkeit und Geschmackseinfluss hat.
Aerosolerzeugende Artikel im Sinne dieser Erfindung sind stabförmige Artikel, die ein aerosolerzeugendes Material und ein Umhüllungspapier umfassen, das das aerosolerzeugende Material umhüllt, wobei beim bestimmungsgemäßen Gebrauch das aerosolerzeugende Material nur aufgeheizt und nicht verbrannt wird. Eine Aufheizung ohne Verbrennung liegt für typische aerosolerzeugende Materialien, beispielsweise Tabak, jedenfalls dann vor, wenn das aerosolerzeugende Material auf eine Temperatur von höchstens 400°C aufgeheizt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Umhüllungspapier für einen aerosolerzeugenden Artikel nach Anspruch 1, einen aerosolerzeugenden Artikel umfassend dieses Umhüllungspapier nach Anspruch 24, die Verwendung eines solchen Umhüllungspapiers für aerosolerzeugende Artikel nach Anspruch 26 und ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers nach Anspruch 27 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfinder haben gefunden, dass sich diese Aufgabe durch ein Umhüllungspapier lösen lässt, das für die Anwendung auf aerosolerzeugenden Artikeln geeignet ist und das Zellstofffasern und einen Kohlebildner umfasst, wobei die Zellstofffasern mindestens 70% und höchstens 95% der Masse des Umhüllungspapiers ausmachen und der Kohlebildner in einer Konzentration von mindestens 5% und höchstens 20% bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers enthalten ist und in einer solchen Konzentration im Umhüllungspapier vorhanden ist, dass der Quotient r = R_T/R_o aus der Zugfestigkeit R_o gemessen nach ISO 1924-2:2008 unter den Bedingungen von ISO 187:1990 und aus der Zugfestigkeit R_T gemessen nach ISO 1924-2:2008 unter den Bedingungen von ISO 187:1990, nachdem das Umhüllungspapier eine Minute lang einer Temperatur von 230°C ausgesetzt war, mindestens 0,20 und höchstens 0,90 beträgt.
Nach den Erkenntnissen der Erfinder ist der hohe Anteil an Zellstofffasern notwendig, um eine hohe anfängliche Festigkeit des Umhüllungspapiers zu erreichen. Es ist bekannt, dass viele Kohlebildner, die potenziell in Papieren eingesetzt werden könnten, die Zellstofffasern im Papier schädigen und so bei Erwärmung rasch zu einem starken Verlust der Festigkeit führen. Sie schützen aber die weiter in der Papierstruktur liegenden Zellstofffasern teilweise vor einem thermischen Abbau. Da Papier generell leicht brennbar ist, müssten nach gängiger Meinung Kohlebildner für einen wirksamen, brandhemmenden Effekt in einer sehr hohen Konzentration in Papier eingesetzt werden. In dieser Konzentration werden aber, nach gängiger Meinung und auch nach Experimenten der Erfinder, die Zellstofffasern so stark geschädigt und die Festigkeit des Papiers so stark reduziert, dass deren Einsatz nicht sinnvoll in Frage kommt.
Im Gegensatz dazu haben die Erfinder erkannt, dass es bei einigen wenigen Kohlebildnern tatsächlich einen geeigneten engen Konzentrationsbereich gibt, in dem sowohl ein guter brandhemmender Effekt vorliegt als auch die Reduktion der Festigkeit des Papiers nicht zu hoch ist.
Erst die Kombination aus dem hohen Gehalt an Zellstoffasern und der geeignet gewählten Konzentration des Kohlebildners erlaubt es, ein Umhüllungspapier herzustellen, das dank seiner anfänglich hohen Festigkeit und trotz des Verlust an Festigkeit durch den Kohlebildner auch nach dem Erhitzen eine so hohe Zugfestigkeit aufweist, dass ein daraus gefertigter aerosolerzeugender Artikel problemlos aus dem Heizgerät entfernt werden kann bzw. keine Gefahr besteht, dass eine in den aerosolerzeugenden Artikel integrierte Wärmequelle abfallen könnte. Der brandhemmende Effekt ist überdies ausreichend, dass der aerosolerzeugende Artikel nicht wie eine Zigarette geraucht werden kann.
Die Bestandteile des Umhüllungspapiers erlauben zusätzlich eine ausgezeichnete biologische Abbaubarkeit und eine sehr gute Verarbeitbarkeit bei der Herstellung des aerosolerzeugenden Artikels.
Das Umhüllungspapier benötigt für seine Festigkeit Zellstofffasern, wobei die Zellstofffasern mindestens 70% und höchstens 95% der Masse des Umhüllungspapiers ausmachen. Zur Erzielung eines noch günstigeren Verhältnisses zwischen Zellstofffasern und Kohlebildner kann der Anteil an Zellstofffasern bevorzugt mindestens 75% und höchstens 90% und ganz besonders bevorzugt mindestens 80% und höchstens 90% betragen, jeweils bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers.
Die Zellstofffasern sind bevorzugt aus einer oder mehreren Pflanzen gewonnen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Nadelbäumen, Laubbäumen, Fichte, Föhre, Tanne, Buche, Birke, Eukalyptus, Flachs, Hanf, Jute, Ramie, Abacä, Sisal, Kenaf und Baumwolle. Bei den Zellstofffasern kann es sich ganz oder teilweise auch um Fasern aus regenerierter Cellulose, wie Tencel™ Fasern, Lyocell™ Fasern, Viskosefasern oder Modal™ Fasern handeln.
Bevorzugt sind die Zellstofffasern zu einem Anteil von mindestens 40% und höchstens 100% bezogen auf die Masse der Zellstofffasern aus Zellstofffasern aus Nadelbäumen gebildet, weil diese Zellstofffasern dem Umhüllungspapier eine hohe Festigkeit verleihen.
Das Umhüllungspapier enthält einen Kohlebildner, wobei der Kohlebildner mindestens 5% und höchstens 20% der Masse des Umhüllungspapiers ausmacht. Nach den Erkenntnissen der Erfinder schützt der Kohlebildner in der Papierstruktur innenliegende Zellstofffasern vor zu starker Oxidation, schädigt selbst aber auch die Zellstofffasern, sodass die Konzentration des Kohlebildners in einem engen Bereich liegen muss und von der Art des Kohlebildners abhängt. Bei steigender Konzentration des Kohlebildners verstärkt sich der brandhemmende Effekt, aber die Festigkeit des Umhüllungspapiers nach dem Erhitzen nimmt wegen zunehmender Schädigung der Zellstofffasern wieder ab. Bevorzugt beträgt der Anteil der Kohlebildner im Umhüllungspapier daher mindestens 9% und höchstens 16% der Masse des Umhüllungspapiers.
Bevorzugt ist der Kohlebildner ein Ammoniumphosphat und besonders bevorzugt ein Monoammoniumphosphat, ein Diammoniumphosphat, ein Triammoniumphosphat, ein Ammoniumpolyphosphat oder ein Gemisch daraus. Weniger bevorzugt ist der Kohlebildner ein Guanylureaphosphat, Guanidinphosphat, Phosphorsäure, ein Phosphonat, Melaminphosphat, Dicyandiamid, Borsäure oder Borax. Diese weniger bevorzugten Verbindungen sind schwieriger zu verarbeiten oder toxikologisch nicht ganz undenklich. Ebenfalls ein Kohlebildner, aber nicht erfindungsgemäß ist Natriumpolyphosphat.
Die Wahl der Konzentration des Kohlebildners ist in dem angegebenen Intervall nicht frei, sondern von der Art des Kohlebildners abhängig und muss so getroffen werden, dass die Reduktion der Festigkeit des Umhüllungspapiers nach dem Erhitzen nicht zu hoch ist.
Zu diesem Zweck wird die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers in Längsrichtung als charakteristisches Merkmal der Festigkeit bestimmt und zunächst unter den Bedingungen von ISO 187:1990 und danach nach dem Aufheizen des Umhüllungspapiers bestimmt. Genauer kann der Verlust an Festigkeit nach dem folgenden Verfahren bestimmt werden.
Zuerst wird eine Papierprobe entsprechender Geometrie, typischerweise ein 15 mm breiter Streifen, gemäß ISO 187:1990 konditioniert und in einem Zugversuch gemäß ISO 1924-2:2008 getestet. Die Zugfestigkeit hängt von der Richtung ab, in der die Papierprobe entnommen wurde. Unter Zugfestigkeit wird hier immer die Zugfestigkeit in Laufrichtung des Umhüllungspapiers bei der Papierherstellung, die sogenannte Längsrichtung, verstanden. Die anfängliche Zugfestigkeit, bezeichnet mit R_o, wird erfindungsgemäß ermittelt, indem die Papierprobe ohne vorhergehende thermische Belastung nach ISO 187:1990 konditioniert und gemäß ISO 1924-2:2008 getestet wird. Die Zugfestigkeit nach thermischer Belastung, R_T, wird bestimmt, indem die Probe 1 Minute lang einer Temperatur von 230 °C in Luftatmosphäre ausgesetzt wird, wobei die Luft im Wesentlichen alle Seiten der Papierprobe erreichen kann und eine geringe Luftströmung vorliegt. Danach wird die Papierprobe gemäß ISO 187:1990 konditioniert und ebenfalls die Zugfestigkeit gemäß ISO 1924-2:2008 bestimmt. Der Quotient r = R_T/R_o beschreibt, welcher Anteil der Zugfestigkeit nach der thermischen Belastung des Umhüllungspapiers erhalten bleibt und charakterisiert so die thermische Beständigkeit des Umhüllungspapiers. Hohe Werte des Quotienten r beschreiben eine hohe thermische Beständigkeit. Die Konzentration des Kohlebildners im Umhüllungspapier soll erfindungsgemäß so gewählt werden, dass der Quotient r aus der Zugfestigkeit RT nach thermischer Belastung (230°C für 1 Minute) und der anfänglichen Zugfestigkeit R_o mindestens 0,20 und höchstens 0,90 und besonders bevorzugt mindestens 0,25 und höchstens 0,80 beträgt. Dies bedeutet, dass die Zugfestigkeit um nicht mehr als 80% reduziert wird.
Der Quotient kann durch die Menge an Zellstofffasern und die Art und Konzentration des Kohlebildners beeinflusst werden, wobei mehr Zellstoffasern zu einer höheren anfänglichen Zugfestigkeit R_o führen und eine steigende Konzentration des Kohlebildners generell zu einer fallenden Zugfestigkeit nach thermischer Belastung R_T führt. Der negative Effekt des Kohlebildners auf die Zugfestigkeit R_T ist gegen die mit steigender Konzentration immer bessere brandhemmende Wirkung nach der Art des Einsatzes auf dem aerosolerzeugenden Artikel abzuwägen. Es hat sich gezeigt, dass in dem erfindungsgemäßen und bevorzugten Intervall für die Konzentration des Kohlebildners ein für aerosolerzeugende Artikel sehr guter Kompromiss finden lässt.
Bevorzugt soll die Zugfestigkeit R_T nach thermischer Belastung einen gewissen Wert nicht unterschreiten, damit eine problemlose Handhabung des aerosolerzeugenden Artikels beim und nach dem Gebrauch möglich ist. Bevorzugt beträgt daher die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers R_T in Längsrichtung nach thermischer Belastung mindestens 8 N/15 mm und höchstens 50 N/15 mm und besonders bevorzugt mindestens 10 N/15 mm und höchstens 40 N/15 mm.
Nach den Erkenntnissen der Erfinder ist es von Bedeutung, wie der Kohlebildner über die Dicke des Umhüllungspapiers verteilt ist. Generell kann eine gute brandhemmende Wirkung bereits erreicht werden, wenn der Kohlebildner im Wesentlichen homogen im Umhüllungspapier verteilt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Umhüllungspapier aber so gestaltet, dass die dem aerosolerzeugenden Material zugewandte Seite des Umhüllungspapiers einen höheren Anteil an Kohlebildner enthält als die andere Seite des Umhüllungspapiers. Die dem aerosolerzeugenden Material zugewandte Seite ist typischerweise einer höheren thermischen Belastung ausgesetzt. Ein höherer Gehalt an Kohlebildner auf dieser Seite des Umhüllungspapiers kann daher besonders gut zur brandhemmenden Wirkung beitragen. Dadurch kann ohne Einbußen bei der brandhemmenden Wirkung der Anteil an Kohlebildner im Umhüllungspapier gesenkt und so bei gleichem Flächengewicht der Anteil an Zellstofffasern im Umhüllungspapier erhöht werden, womit insgesamt die Festigkeit des Umhüllungspapiers erhöht wird. Alternativ kann bei dieser bevorzugten Verteilung des Kohlebildners im Umhüllungspapier auch das Flächengewicht ohne Einbußen bei der brandhemmenden Wirkung gesenkt werden, was den Materialbedarf reduziert.
Die Verteilung des Kohlebildners im Umhüllungspapier kann durch den Herstellungsprozess beeinflusst werden, wie weiter unten erläutert wird.
Bevorzugt ist der Kohlebildner auf mindestens 70% der Fläche des Umhüllungspapiers im Wesentlichen gleichmäßig verteilt, besonders bevorzugt auf mindestens 95% der Fläche, wobei Schwankungen im Anteil des Kohlebildners innerhalb dieser Flächen nur durch die Herstellung bedingt aber nicht beabsichtigt sind.
Ein Nachteil des Kohlebildners kann darin bestehen, dass er das Umhüllungspapier bei thermischer Belastung dunkel verfärbt. Dieser Nachteil kann überwunden werden, indem das erfindungsgemäße Umhüllungspapier mit einer weiteren Papierlage verbunden wird, beispielsweise verklebt wird, sodass das erfindungsgemäße Umhüllungspapier dem aerosolerzeugenden Material zugewandt ist und die weitere Papierlage auf der dem aerosolerzeugenden Material abgewandten Seite angebracht ist. Bei thermischer Belastung überdeckt diese weitere Papierlage das Umhüllungspapier, so dass die von außen sichtbare Farbe nicht oder nur unwesentlich verändert wird.
Bevorzugt ist das Umhüllungspapier daher mit einer Papierlage verbunden. Besonders bevorzugt umfasst diese Papierlage Zellstofffasern und Kalkpartikel, wobei die Kalkpartikel mindestens 15% und höchstens 40% der Masse der Papierlage ausmachen. Die Kalkpartikel sorgen für eine weiße Farbe der Papierlage und eine hohe Opazität, sodass die Verfärbung des darunterliegenden erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers nicht oder nur wenig sichtbar wird. Man beachte, dass man das Umhüllungspapier mit der zusätzlichen Papierlage als Ganzes grundsätzlich auch als „zweilagiges Umhüllungspapier“ bezeichnen könnte, diese Nomenklatur wird hier allerdings vermieden. Stattdessen wird im Sprachgebrauch der vorliegenden Offenbarung eine solche zweilagige Struktur als „Umhüllungspapier mit zusätzlicher Papierlage“ bezeichnet, weil nur der durch als „Umhüllungspapier“ bezeichnete Anteil der zweilagigen Struktur die obigen Anforderungen bezüglich Anteil an Zellstofffasern, Kohlebildnern und Quotient der Zugfestigkeiten erfüllen muss.
Neben den Zellstofffasern und dem Kohlebildner kann das erfindungsgemäße Umhüllungspapier weitere Komponenten enthalten. Dazu gehören beispielsweise Füllstoffe, Leimungsmittel, Nassfestmittel, Additive, Prozesshilfsmittel, Feuchthaltemittel und Aromastoffe. Diese Komponenten kann der Fachmann nach seiner Erfahrung wählen. Insbesondere Nassfestmittel können für die Anwendung auf aerosolerzeugenden Artikeln hilfreich sein, weil das beim Gebrauch des aerosolerzeugenden Artikels gebildete Aerosol einen hohen Feuchtegehalt hat. Das Umhüllungspapier kann das Wasser aus dem Aerosol teilweise aufnehmen, wodurch sich seine Festigkeit reduziert. Dem kann durch den Einsatz von Nassfestmitteln vorgebeugt werden.
Die Füllstoffe im erfindungsgemäßen Umhüllungspapier können dazu beitragen, dass sich das Umhüllungspapier weniger verfärbt. Die Füllstoffe reduzieren aber auch die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers, sodass deren Anteil nicht zu hoch sein soll. Bevorzugt beträgt der Anteil an Füllstoffen im Umhüllungspapier daher mindestens 0% und höchstens 20%, besonders bevorzugt mindestens 0% und höchstens 10% und ganz besonders bevorzugt mindestens 0% und höchstens 5%, jeweils bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers.
Der Füllstoff ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Titandioxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Talkum und Mischungen daraus. Weniger bevorzugt ist der Füllstoff ein Carbonat.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Umhüllungspapier zusätzlich Stärke oder ein Stärkederivat oder ist mit Stärke oder einem Stärkederivat beschichtet. Der Anteil der Stärke oder des Stärkederivats beträgt in dieser bevorzugten Ausführungsform mindestens 2% und höchstens 10% der Masse des Umhüllungspapiers. Diese bevorzuget Ausführungsform bietet als zusätzlichen Vorteil einen Widerstand gegen das Durchdringen von Ölen. Das aerosolerzeugende Material kann Öle, beispielsweise Aromastoffe, enthalten, die bei Lagerung oder Gebrauch des aerosolerzeugenden Artikels das Umhüllungspapier durchdringen und zu Flecken führen. Der Widerstand gegen das Durchdringen von Ölen kann gemäß TAPPI T559 cm-12 bestimmt werden und wird als KIT Level angeben. In dieser bevorzugten Ausführungsform beträgt der KIT Level mindestens 4 und höchstens 8.
Das Flächengewicht des Umhüllungspapiers kann variieren, wobei ein höheres Flächengewicht generell auch eine höhere Zugfestigkeit bedeutet. Mit höherem Flächengewicht wird das Umhüllungspapier aber auch steifer und schwieriger zu verarbeiten und es steigt der Materialbedarf. Bevorzugt beträgt das Flächengewicht des erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers daher mindestens 15 g/m2 und höchstens 80 g/m2, besonders bevorzugt mindestens 20 g/m2 und höchstens 60 g/m2. Das Flächengewicht des Umhüllungspapiers kann nach ISO 536:2019 bestimmt werden.
Die Dicke des Umhüllungspapiers beeinflusst vor allem die Biegesteifigkeit und den Wärmetransport innerhalb des Umhüllungspapiers. Eine hohe Biegesteifigkeit ist günstig, weil sich dann der aus dem Umhüllungspapier gefertigte aerosolerzeugende Artikel weniger verformt, andererseits kann eine hohe Biegesteifigkeit wegen der Rückstellkräfte Probleme machen, wenn das aerosolerzeugende Material mit dem Umhüllungspapier umhüllt werden soll. Eine hohe Dicke verlangsamt den Wärmetransport durch das Umhüllungspapier und ist auch aus diesem Grund günstig. Bevorzugt beträgt die Dicke des erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers mindestens 25 µm und höchstens 100 µm und besonders bevorzugt mindestens 40 µm und höchstens 80 µm. Die Dicke kann nach ISO 534:2011 an einer einzelnen Lage bestimmt werden.
Die anfängliche Zugfestigkeit R_o des Umhüllungspapiers, gemessen in Längsrichtung, beträgt bevorzugt mindestens 10 N/15 mm und höchstens 100 N/15 mm, besonders bevorzugt mindestens 20 N/15 mm und höchstens 80 N/15 mm. Eine hohe Zugfestigkeit kann durch einen hohen Anteil an Zellstofffasern erreicht werden. Das bedeutet aber auch einen höheren Materialaufwand, weshalb es nicht sinnvoll ist, eine besonders hohe Zugfestigkeit erreichen zu wollen. Die bevorzugten Intervalle erlauben eine besonders günstige Kombination aus problemloser Verarbeitbarkeit und Materialaufwand. Die Zugfestigkeit kann nach ISO 1924-2:2008 bestimmt werden.
Das aerosolerzeugende Material enthält oft Feuchthaltemittel, sodass beim Erhitzen das entstehende Aerosol eine vergleichsweise hohe Feuchte aufweist. Diese Feuchtigkeit kann die Festigkeit des Umhüllungspapiers reduzieren, weshalb es günstig ist, wenn das Umhüllungspapier auch eine entsprechende Festigkeit im feuchten Zustand aufweist. Die Nassbruchkraft in Längsrichtung beträgt daher bevorzugt mindestens 1 N/15 mm und höchstens 10 N/15 mm und besonderes bevorzugt mindestens 2 N/15 mm und höchstens 8 N/15 mm. Die Nassbruchkraft in Längsrichtung kann nach ISO 12625-5:2016 bestimmt werden.
Die Luftdurchlässigkeit des Umhüllungspapiers kann niedrig sein. Eine niedrige Luftdurchlässigkeit wird oft dadurch erreicht, dass die Zellstofffasern intensiver gemahlen werden. Das trägt auch zu einer Steigerung der Festigkeit bei, sodass bevorzugt die Luftdurchlässigkeit mindestens 0 cm³/(cm²·min·kPa) und höchstens 50 cm³/(cm²·min·kPa) und besonderes bevorzugt mindestens 0 cm³/(cm²·min·kPa) und höchstens 20 cm³/(cm²·min·kPa) beträgt. Die Luftdurchlässigkeit kann nach ISO 2965:2019 gemessen werden.
Sofern das erfindungsgemäße Umhüllungspapier von außen auf dem aerosolerzeugenden Artikel sichtbar ist, können die optischen Eigenschaften von Bedeutung sein. Generell sind eine hohe Opazität und eine hohe Weiße wünschenswert. Beide Eigenschaften können durch die Art und Menge des Füllstoffs im Umhüllungspapier wesentlich beeinflusst werden. Bevorzugt beträgt die Opazität mindestens 40% und höchstens 90%, besonders bevorzugt mindestens 45% und höchstens 80%. Bevorzugt beträgt die Weiße mindestens 80% und höchstens 95%, besonders bevorzugt mindestens 83% und höchstens 90%.
Aus dem erfindungsgemäßen Umhüllungsmaterial können nach aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aerosolerzeugende Artikel gefertigt werden. Ein erfindungsgemäßer aerosolerzeugender Artikel umfasst daher ein aerosolerzeugendes Material und ein Umhüllungspapier nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, wobei das Umhüllungspapier das aerosolerzeugende Material umhüllt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des aerosolerzeugenden Artikels ist der Anteil des genannten Kohlebildners auf einer Seite des Umhüllungspapiers höher als auf der anderen Seite und ist die Seite mit dem höheren Anteil an Kohlebildner dem aerosolerzeugenden Material zugewandt.
Das erfindungsgemäße Umhüllungspapier kann vorteilhaft in aerosolerzeugenden Artikeln verwendet werden, weshalb auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers in aerosolerzeugenden Artikeln ein Gegenstand der Erfindung ist.
Das erfindungsgemäße Umhüllungspapier kann nach dem folgenden erfindungsgemäßen Verfahren, umfassend die Schritte A bis G hergestellt werden.

A - Suspendieren von Zellstofffasern in einer wässrigen Suspension,
B - Mahlen der suspendierten Zellstofffasern in einem Mahlaggregat,
C - Aufbringen der Suspension auf ein umlaufendes Sieb,
D - Bilden einer Faserbahn durch Entwässern der Suspension,
E - Pressen der Faserbahn,
F - Trocknen der Faserbahn,
G - Aufrollen des Umhüllungspapiers, wobei

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ISO 1924-2:2008

ISO 187:1990

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ISO 1924-2:2008

ISO 187:1990

Vorzugsweise wird der Schritt des Auftragens der den Kohlebildner enthaltenen Zusammensetzung auf die Faserbahn durch einen oder eine Kombination von zwei oder mehr der folgenden Schritte durchgeführt:

F.1 Auftrag einer Kohlebildner enthaltenen Zusammensetzung auf die Faserbahn in einer Leimpresse einer Papiermaschine,
F.2 einseitiger Auftrag einer Kohlebildner enthaltenen Zusammensetzung auf die Faserbahn in einer Filmpresse oder in einem Streichaggregat einer Papiermaschine, und
F.3 einseitiger Auftrag einer Kohlebildner enthaltenen Zusammensetzung auf die Faserbahn durch Drucken, insbesondere Tiefdruck oder Sprühen.

Dabei wird der Schritt F.1 in einer Leimpresse ausgeführt und so die Faserbahn mit einer Kohlebildner enthaltenden Zusammensetzung durchtränkt. Diese Variante bietet den Vorteil, dass sie einfach auszuführen ist. Sie führt im Allgemeinen zu einer weitgehend homogenen Verteilung des Kohlebildners über die Dicke des Umhüllungspapiers, sodass vergleichsweise mehr Kohlebildner benötigt wird, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Es ist aber auch möglich, die Einstellungen der Leimpresse bereits in diesem Schritt so anzupassen, dass der Kohlebildner über die Dicke der Faserbahn, und daher des Umhüllungspapiers, ungleich verteilt ist.
Gemäß Schritt F.2 wird die Kohlebildner enthaltende Zusammensetzung in einer Filmpresse oder in einem Streichaggregat auf eine Seite der Faserbahn aufgetragen. Dadurch wird eine ungleiche Verteilung des Kohlebildners über die Dicke des Umhüllungspapiers erreicht und die hohe brandhemmende Wirkung kann durch einen geringeren Anteil an Kohlebildner im Umhüllungspapier erreicht werden.
Gemäß Schritt F.3 wird die Kohlebildner enthaltende Zusammensetzung durch Drucken oder Sprühen auf eine Seite der Faserbahn aufgetragen, wobei die Zusammensetzung in besonders bevorzugten Ausführungsformen durch ein Tiefdruckwerk auf eine Seite der Faserbahn aufgedruckt wird. Dabei wird die Faserbahn vorzugsweise vor dem Schritt F.3 getrocknet, aufgerollt und wieder abgerollt. Im gerollten Zustand kann die Faserbahn dann zu einer weiteren Vorrichtung transportiert werden, auf der der Auftrag der Zusammensetzung durch Drucken oder Sprühen durchgeführt wird. Während die Schritte F.1 und F.2 in der Regel auf derselben Papiermaschine durchgeführt werden, auf der das Umhüllungspapier hergestellt wird, findet der Auftrag gemäß Schritt F.3 typischerweise in einer separaten Vorrichtung statt.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte F.1 und F.3 kombiniert, sodass zunächst in einem Schritt F.1 die Faserbahn mit einer Kohlebildner enthaltenden Zusammensetzung in einer Leimpresse getränkt wird und in Schritt F.3 eine weitere Kohlebildner enthaltende Zusammensetzung in einem Tiefdruckwerk auf eine Seite der Faserbahn aufgedruckt wird. In dieser ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kohlebildner sowohl im Umhüllungspapier verteilt, als auch in höherer Konzentration auf einer Seite des Umhüllungspapiers vorhanden, wodurch die brandhemmende Wirkung nochmals deutlich gesteigert werden kann.
In einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte F.1, und F.2 kombiniert, wobei der Schritt F.1 in einer Leimpresse und der Schritt F.2 in einem Streichaggregat durchgeführt wird. In dieser ganz besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Umhüllungspaper besonders effizient hergestellt werden, weil beispielsweise alle Auftragsvorrichtungen in eine Papiermaschine integriert sein können.
Unabhängig davon, welcher oder welche der Schritte F.1, F.2 oder F.3 zur Anwendung kommt bzw. kommen, wird die Kohlebildner enthaltende Zusammensetzung bevorzugt auf mindestens 70% der Fläche des Umhüllungspapiers, besonders bevorzugt auf mindestens 95% der Fläche des Umhüllungspapiers aufgetragen.
Die Zusammensetzung, die in den Schritten F.1, F.2 oder F.3 eingesetzt wird, enthält den Kohlebildner und ein Lösungsmittel, wobei das Lösungsmittel bevorzugt Wasser ist. Die Menge des Kohlebildners in der Zusammensetzung kann variieren und hängt von der Art des Auftragsverfahrens, der Auftragsmenge und der gewünschten Menge an Kohlebildner im Umhüllungspapier ab. Der Fachmann ist in der Lage eine geeignete Zusammensetzung unter diesen Gesichtspunkten festzulegen und das Auftragsverfahren entsprechend zu gestalten.
In der ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird einer der Schritte F.1 und F.2 durchgeführt, die Faserbahn danach getrocknet, aufgerollt und wieder abgerollt, und dann Schritt F.3 ausgeführt, wobei die Faserbahn im getrockneten, aufgerollten Zustand vor dem Schritt F.3 den Kohlebildner vorzugsweise in einer Menge von mindestens 5% und höchstens 10% der Masse der Faserbahn in diesem getrockneten, aufgerollten Zustand enthält. Falls die Schritte F.1, F.2 und/oder F.3 in irgendeiner Form kombiniert werden, können die Kohlebildner enthaltenden Zusammensetzungen, die in den Schritten F.1, F.2 und/oder F.₃aufgetragen werden, verschieden sein.
Im Umhüllungspapier nach Schritt G machen die Zellstofffasern mindestens 70% und höchstens 95% der Masse des Umhüllungspapiers aus. Zur Erzielung eines noch günstigeren Verhältnisses zwischen Zellstofffasern und Kohlebildner kann der Anteil an Zellstofffasern bevorzugt mindestens 75% und höchstens 90% und ganz besonders bevorzugt mindestens 80% und höchstens 90% betragen, jeweils bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers nach Schritt G.
Die Zellstofffasern in Schritt A sind bevorzugt aus einer oder mehreren Pflanzen gewonnen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Nadelbäumen, Laubbäumen, Fichte, Föhre, Tanne, Buche, Birke, Eukalyptus, Flachs, Hanf, Jute, Ramie, Abacä, Sisal, Kenaf und Baumwolle. Bei den Zellstofffasern kann es sich ganz oder teilweise auch um Fasern aus regenerierter Cellulose, wie Tencel™ Fasern, Lyocell™ Fasern, Viskosefasern oder Modal™ Fasern handeln.
Bevorzugt sind die Zellstofffasern in Schritt A zu einem Anteil von mindestens 40% und höchstens 100% bezogen auf die Masse der Zellstofffasern aus Zellstofffasern aus Nadelbäumen gebildet, weil diese Zellstofffasern dem Umhüllungspapier in Schritt G eine hohe anfängliche Festigkeit verleihen.
Das Umhüllungspapier nach Schritt G enthält Kohlebildner, wobei der Kohlebildner mindestens 5% und höchstens 20% der Masse des Umhüllungspapiers ausmacht. Bevorzugt beträgt der Anteil an Kohlebildner im Umhüllungspapier nach Schritt G mindestens 9% und höchstens 16% der Masse des Umhüllungspapiers.
Bevorzugt ist der Kohlebildner ein Ammoniumphosphat und besonders bevorzugt ein Monoammoniumphosphat, ein Diammoniumphosphat, ein Triammoniumphosphat, ein Ammoniumpolyphosphat oder ein Gemisch daraus. Weniger bevorzugt ist der Kohlebildner ein Guanylureaphosphat, Guanidinphosphat, Phosphorsäure, ein Phosphonat, Melaminphosphat, Dicyandiamid, Borsäure oder Borax. Diese weniger bevorzugten Verbindungen sind schwieriger zu verarbeiten oder toxikologisch nicht ganz undenklich. Ebenfalls ein Kohlebildner, aber nicht erfindungsgemäß ist Natriumpolyphosphat.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Umhüllungspapier nach Schritt G ein Umhüllungspapier nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Umhüllungspapiere beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Umhüllungspapier P1 wurde auf einer Langsieb-Papiermaschine hergestellt. Dazu wurden Zellstofffasern in Wasser suspendiert (Schritt A) und in einem Mahlaggregat gemahlen (Schritt B). Danach wurde die Suspension auf ein umlaufendes Sieb aufgebracht (Schritt C) und dort entwässert, um eine Faserbahn zu bilden (Schritt D). Die Faserbahn wurde gepresst (Schritt E), um sie weiter zu entwässern und durch Kontakt mit beheizten Trockenzylindern getrocknet (Schritt F). In der Leimpresse der Papiermaschine wurde die Faserbahn mit einer Zusammensetzung, umfassend Wasser und Monoammoniumphosphat, vollflächig beidseitig getränkt (Schritt F.1) und die Faserbahn danach durch Kontakt mit beheizten Trockenzylindern getrocknet. Abschließend wurde die Faserbahn aufgerollt (Schritt G) und so ein erfindungsgemäßes Umhüllungspapier P1 erhalten.
Die Menge an Zellstofffasern wurde so gewählt, dass im Umhüllungspapier P1 etwa 87% der Masse an Zellstofffasern enthalten waren. Die Zusammensetzung in Schritt F.1 umfasste Wasser und Monoammoniumphosphat und wurde gemeinsam mit den Einstellungen der Leimpresse so gewählt, dass die Menge an Monoammoniumphosphat im Umhüllungspapier nach Schritt G etwa 7% betrug. Man kann davon ausgehen, dass die Verteilung des Monoammoniumphosphats im Umhüllungspapier P1 über die Dicke weitgehend homogen war.
Ein erfindungsgemäßes Umhüllungspapier P2 wurde aus dem erfindungsgemäßen Umhüllungspapier P1 hergestellt, indem die Rolle des Umhüllungspapiers P1 wieder abgerollt wurde und in einem Tiefdruckwerk auf eine Seite des Umhüllungspapiers eine Zusammensetzung umfassend Wasser und Monoammoniumphosphat vollflächig aufgedruckt wurde (Schritt F.3). Anschließend wurde das Umhüllungspapier in einer Heißlufttrocknung getrocknet und wieder aufgerollt (Schritt G). Die Zusammensetzung in Schritt F.3 war gemeinsam mit den Einstellungen des Tiefdruckwerks und insbesondere der Geometrie des Druckzylinders so gewählt, dass im fertigen Umhüllungspapier P2 in Summe 12,5% der Masse des Umhüllungspapiers durch Monoammoniumphosphat gebildet waren. Dadurch wurde eine inhomogene Verteilung des Monoammoniumphosphats im Umhüllungspapier erreicht, so dass der Gehalt an Monoammoniumphosphat auf der bedruckten Seite höher war als auf der anderen Seite.
Im Umhüllungspapier P2 waren 82% der Masse durch Zellstofffasern gebildet.
Ein nicht erfindungsgemäßes Umhüllungspapier Z1 umfassend 70% Zellstofffasern und 29% gefällten Kalk, aber ohne Kohlebildner wurde als Vergleichsbeispiel herangezogen.
Ebenso wurde ein nicht erfindungsgemäßes Umhüllungspapier Z2 umfassend 90% Zellstofffasern und 10% Natriumpolyphosphat, (NaPO3)n, als Kohlbildner als Vergleichsbeispiel herangezogen.
Um ein weiteres Umhüllungspapier P3 zu erhalten, wurde das nicht erfindungsgemäße Umhüllungspaper Z1 mit dem erfindungsgemäßen Umhüllungspapier P2 zu einer zweilagigen Struktur so verklebt, dass die Seite des Umhüllungspapiers P2 mit dem höheren Monoammoniumphosphatgehalt von dem Umhüllungspapier Z1 abgewandt war.
Die Daten der erfindungsgemäßen Umhüllungspapiere P1, und P2, der zweilagigen Struktur P3 und der nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiele Z1 und Z2 wurden entsprechend der üblichen Normen bestimmt.
Zur Bestimmung der Zugfestigkeit nach thermischer Belastung RT wurden die Umhüllungspapiere P1, P2, P3 und Z1, Z2 für 1 Minute in einem auf 230°C aufgeheizten Trockenschrank gelagert. Danach wurden sie gemäß ISO 187:1990 konditioniert und die Zugfestigkeit nach ISO 1924-2:2008 gemessen.
Aus der anfänglichen Zugfestigkeit R_o und der Zugfestigkeit R_T nach thermischer Belastung wurde der Quotient r = R_T/R_o bestimmt, um die thermische Beständigkeit zu charakterisieren.

Alle Daten der Umhüllungspapiere P1, P2, P3 und Z1, Z2 können aus Tabelle 1 entnommen werden. Tabelle 1

		P1	P2	P3	Z1	Z2
Flächengewicht	g/m2	28,8	31,9	72,2	29	30,3
Dicke	µm	46,4	46,4	79,2	45,3	47,3
Zugfestigkeit R_o	N/15 mm	30,4	36,0	65,7	15,2	32,7
Zugfestigkeit RT	N/15 mm	16,7	12,1	27,2	14,3	6,3
r = R_T/R_o		0,55	0,34	0,41	0,94	0,19
Nassbruchkraft	N/15 mm	3,0	3,0	10,1	2,5	3,1
Luftdurchlässigkeit	cm³/(cm²·min·kPa)	< 20	< 20	< 20	60	<20
Opazität	%	44,8	41,8	41,2
Weiße	%	87,4	88,6	88,6

Tabelle 1 zeigt, dass bei den erfindungsgemäßen Umhüllungspapieren P1 und P2 ebenso wie bei der das erfindungsgemäße Umhüllungspapier P2 enthaltenden zweilagigen Struktur P3 die Zugfestigkeit durch die thermische Belastung auf 34% bis 55% reduziert wird. Im nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel Z1, das keinen Kohlebildner enthält, wird die Zugfestigkeit durch die thermische Belastung kaum reduziert und beträgt noch etwa 94% der anfänglichen Zugfestigkeit. Im nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel Z2, das Natriumpolyphosphat als Kohlebildner enthält, beträgt die Zugfestigkeit nach thermischer Belastung nur noch 19% der anfänglichen Zugfestigkeit und auch der absolute Wert von 6,3 N/15 mm ist zu wenig, um einen daraus hergestellten aerosolerzeugenden Artikel nach dem Gebrauch noch problemlos aus dem Heizgerät entfernen zu können.
Die erfindungsgemäßen Umhüllungspapiere P1 und P2 und die zweilagigen Struktur P3 zeigen sämtlich eine akzeptable Abnahme der Zugfestigkeit. Es ist aber im Vergleich der erfindungsgemäßen Umhüllungspapiere P1 und P2 erkennbar, dass der höhere Gehalt an Monoammoniumphosphat im Umhüllungspapier P2 die Fasern mehr schädigt und die Zugfestigkeit nach thermischer Belastung stärker reduziert.
Neben einer nicht zu starken Reduktion der Zugfestigkeit ist aber auch die brandhemmende Wirkung von Bedeutung. Um die brandhemmende Wirkung zu testen, wurden aus den erfindungsgemäßen Umhüllungspapieren P1/P2, der zweilagigen Struktur P3 und den nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispielen Z1 und Z2 aerosolerzeugende Artikel hergestellt, die für eine Verwendung mit einem Heizgerät vorgesehen waren. Die Herstellung der aerosolerzeugenden Artikel war bei allen Umhüllungspapieren problemlos. Beim Versuch den aerosolerzeugenden Artikel wie eine Zigarette mit einem Feuerzeug anzuzünden, wurde sofort deutlich, dass das nicht erfindungsgemäße Vergleichsbeispiel Z1 keine brandhemmende Wirkung besaß. Der daraus gefertigte aerosolerzeugende Artikel konnte problemlos angezündet werden. Die aerosolerzeugenden Artikel mit den erfindungsgemäßen Umhüllungspapieren P1/P2, der zweilagigen Struktur P3 und dem nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel Z2 konnten trotz längerer Einwirkung der Flamme des Feuerzeugs nicht so angezündet werden, dass eine Verbrennung oder ein stabiler Glimmprozess in Gang kam. Es war auch nicht möglich diese aerosolerzeugenden Artikel in einem standardisierten Verfahren zu rauchen. Hinsichtlich der brandhemmenden Wirkung erwies sich das erfindungsgemäße Umhüllungspapier P2 als etwas besser als P1, wodurch sich zeigt, dass eine ungleiche Verteilung des Kohlebildners über die Dicke des Umhüllungspapiers zur Steigerung der brandhemmenden Wirkung beitragen kann.
Die zweilagige Struktur P3 war ein Laminat aus dem erfindungsgemäßen Umhüllungspapier P2 und dem nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel Z1 und zeigte nach dem Gebrauch des daraus gefertigten aerosolerzeugenden Artikels eine deutlich geringere Verfärbung als die aerosolerzeugenden Artikel mit P1 und P2. Das Umhüllungspapier Z1 erfüllte also seine Funktion, die Verfärbung des Umhüllungspapiers P2 zu überdecken.
Einflüsse auf den Geschmack der aerosolerzeugenden Artikel konnten nicht festgestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Umhüllungspapiere sind somit für die Verwendung in aerosolerzeugenden Artikeln sehr gut geeignet und weisen bei guter biologischer Abbaubarkeit nach dem Erhitzen eine Festigkeit und eine brandhemmende Wirkung in einer besseren Kombination auf als vergleichbare Umhüllungspapiere aus dem Stand der Technik.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/082648 [0006]
WO 2011/117750 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 1924-2:2008 [0012, 0024, 0045]
ISO 187:1990 [0012, 0024, 0045]

Claims

Umhüllungspapier, das für die Anwendung auf aerosolerzeugenden Artikeln geeignet ist und das Zellstofffasern und einen Kohlebildner umfasst, wobei die Zellstofffasern mindestens 70% und höchstens 95% der Masse des Umhüllungspapiers ausmachen und der Kohlebildner in einer Konzentration von mindestens 5% und höchstens 20% bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers enthalten ist und in einer solchen Konzentration im Umhüllungspapier vorhanden ist, dass der Quotient r = R_T/R_o aus der Zugfestigkeit R_o gemessen nach ISO 1924-2:2008 unter den Bedingungen von ISO 187:1990 und aus der Zugfestigkeit R_T gemessen nach ISO 1924-2:2008 unter den Bedingungen von ISO 187:1990, nachdem das Umhüllungspapier eine Minute lang einer Temperatur von 230°C ausgesetzt war, mindestens 0,20 und höchstens 0,90 beträgt.
Umhüllungspapier nach Anspruch 1, bei dem der Anteil an Zellstofffasern mindestens 75% und höchstens 90%, vorzugsweise mindestens 80% und höchstens 90% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers.
Umhüllungspapier nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zellstofffasern ganz oder teilweise aus einer oder mehreren Pflanzen gewonnen sind, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Nadelbäumen, Laubbäumen, Fichte, Föhre, Tanne, Buche, Birke, Eukalyptus, Flachs, Hanf, Jute, Ramie, Abacä, Sisal, Kenaf und Baumwolle.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zellstofffasern ganz oder teilweise durch Fasern aus regenerierter Cellulose gebildet sind, insbesondere durch Tencel™ Fasern, Lyocell™ Fasern, Viskosefasern oder Modal™ Fasern.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zellstofffasern zu einem Anteil von mindestens 40% und höchstens 100% bezogen auf die Masse der Zellstofffasern aus Nadelbäumen gewonnen sind.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anteil der Kohlebildner im Umhüllungspapier mindestens 9% und höchstens 16% der Masse des Umhüllungspapiers ausmacht.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kohlebildner ein Ammoniumphosphat, vorzugsweise ein Monoammoniumphosphat, ein Diammoniumphosphat, ein Triammoniumphosphat, ein Ammoniumpolyphosphat oder ein Gemisch daraus ist, oder wobei der Kohlebildner zumindest teilweise durch ein Guanylureaphosphat, Guanidinphosphat, Phosphorsäure, ein Phosphonat, Melaminphosphat, Dicyandiamid, Borsäure oder Borax gebildet wird.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugfestigkeit R_T, nachdem das Umhüllungspapier eine Minute lang einer Temperatur von 230°C ausgesetzt war, mindestens 8 N/15 mm und höchstens 50 N/15 mm, vorzugsweise mindestens 10 N/15 mm und höchstens 40 N/15 mm beträgt.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine dem aerosolerzeugenden Material im bestimmungsgemäßen Gebrauch zugewandte Seite des Umhüllungspapiers einen höheren Anteil an Kohlebildner enthält als die andere Seite des Umhüllungspapiers.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kohlebildner auf mindestens 70%, vorzugsweise auf mindestens 90 % der Fläche des Umhüllungspapiers zumindest im Wesentlichen gleichmäßig verteilt ist.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umhüllungspapier mit einer weiteren Papierlage verbunden, insbesondere verklebt ist, sodass das erfindungsgemäße Umhüllungspapier im bestimmungsgemäßen Gebrauch dem aerosolerzeugenden Material zugewandt ist und die weitere Papierlage auf der dem aerosolerzeugenden Material abgewandten Seite angebracht ist.
Umhüllungspapier nach Anspruch 11, wobei die weitere Papierlage Zellstofffasern und Kalkpartikel umfasst, wobei die Kalkpartikel mindestens 15% und höchstens 40% der Masse der weiteren Papierlage ausmachen.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner mindestens eine weitere Komponente umfasst, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Füllstoffen, Leimungsmitteln, Nassfestmitteln, Additiven, Prozesshilfsmitteln, Feuchthaltemitteln und Aromastoffen.
Umhüllungspapier nach Anspruch 13, bei dem der Anteil an Füllstoffen mindestens o% und höchstens 20%, vorzugsweise mindestens 0% und höchstens 10% und besonders bevorzugt mindestens 0% und höchstens 5% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers.
Umhüllungspapier nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der Füllstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Titandioxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Talkum und Mischungen daraus.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umhüllungspapier Stärke oder ein Stärkederivat enthält oder mit Stärke oder einem Stärkederivat beschichtet ist, wobei der Anteil der Stärke oder des Stärkederivats vorzugsweise mindestens 2% und höchstens 10% der Masse des Umhüllungspapiers beträgt.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem gemäß TAPPI T559 cm-12 bestimmten KIT Level, der mindestens 4 und höchstens 8 beträgt.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Flächengewicht mindestens 15 g/m2 und höchstens 80 g/m², bevorzugt mindestens 20 g/m2 und höchstens 60 g/m2 beträgt.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Dicke mindestens 25 µm und höchstens 100 µm, vorzugsweise mindestens 40 µm und höchstens 80 µm beträgt.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Zugfestigkeit R_o vor einer thermischen Behandlung in Längsrichtung gemessen mindestens 10 N/15 mm und höchstens 100 N/15 mm beträgt, vorzugsweise mindestens 20 N/15 mm und höchstens 80 N/15 mm beträgt.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Nassbruchkraft nach ISO 12625-5:2016 in Längsrichtung mindestens 1 N/15 mm und höchstens 10 N/15 mm, vorzugsweise mindestens 2 N/15 mm und höchstens 8 N/15 mm beträgt.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Luftdurchlässigkeit mindestens 0 cm³/(cm²·min·kPa) und höchstens 50 cm³/(cm²-min-kPa), vorzugsweise mindestens 0 cm³/(cm²·min·kPa) und höchstens 20 cm³/(cm²·min·kPa) beträgt.
Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Opazität mindestens 40% und höchstens 90%, vorzugsweise mindestens 45% und höchstens 80% beträgt, und/oder dessen Weiße mindestens 80% und höchstens 95%, vorzugsweise mindestens 83% und höchstens 90% beträgt.
Aerosolerzeugender Artikel, der ein Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche und ein aerosolerzeugendes Material umfasst, wobei das Umhüllungspapier das aerosolerzeugende Material umhüllt.
Aerosolerzeugender Artikel nach Anspruch 24, wobei der Anteil des genannten Kohlebildners auf einer Seite des Umhüllungspapiers höher ist als auf der anderen Seite und die Seite mit dem höheren Anteil an Kohlebildner dem aerosolerzeugenden Material zugewandt ist.
Verwendung eines Umhüllungspapiers nach einem der Ansprüche 1 bis 23 in einem aerosolerzeugenden Artikel.
Verfahren zur Herstellung eines Umhüllungspapiers für aerosolerzeugende Artikel, umfassend die Schritte A bis G, A - Suspendieren von Zellstofffasern in einer wässrigen Suspension, B - Mahlen der suspendierten Zellstofffasern in einem Mahlaggregat, C - Aufbringen der Suspension auf ein umlaufendes Sieb, D - Bilden einer Faserbahn durch Entwässern der Suspension, E - Pressen der Faserbahn, F - Trocknen der Faserbahn, G - Aufrollen des Umhüllungspapiers, wobei zwischen den Schritten F und G mindestens eine Kohlebildner enthaltende Zusammensetzung auf die Faserbahn aufgetragen wird und die Faserbahn getrocknet wird, um das Umhüllungspapier zu bilden, und wobei das Umhüllungspapier aus Schritt G Zellstofffasern und Kohlebildner umfasst und die Zellstofffasern mindestens 70% und höchstens 95% der Masse des Umhüllungspapiers ausmachen und der Kohlebildner mindestens 5% und höchstens 20% der Masse des Umhüllungspapiers ausmacht, und wobei der Kohlebildner in einer solchen Konzentration im Umhüllungspapier aus Schritt G vorhanden ist, dass der Quotient r = R_T/R_o aus der Zugfestigkeit R_o gemessen nach ISO 1924-2:2008 unter den Bedingungen von ISO 187:1990 und aus der Zugfestigkeit R_T gemessen nach ISO 1924-2:2008 unter den Bedingungen von ISO 187:1990, nachdem das Umhüllungspapier eine Minute lang einer Temperatur von 230°C ausgesetzt war, mindestens 0,20 und höchstens 0,90 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem der Schritt des Auftragens der den Kohlebildner enthaltenen Zusammensetzung auf die Faserbahn durch einen oder eine Kombination von zwei oder mehr der folgenden Schritte durchgeführt wird: F.1 Auftrag einer Kohlebildner enthaltenen Zusammensetzung auf die Faserbahn in einer Leimpresse einer Papiermaschine, F.2 einseitiger Auftrag einer Kohlebildner enthaltenen Zusammensetzung auf die Faserbahn in einer Filmpresse oder in einem Streichaggregat einer Papiermaschine, und F.3 einseitiger Auftrag einer Kohlebildner enthaltenen Zusammensetzung auf die Faserbahn durch Drucken, insbesondere Tiefdruck, oder Sprühen.
Verfahren nach Anspruch 28, bei dem die Faserbahn vor dem Schritt F.3 getrocknet, aufgerollt und wieder abgerollt wird.
Verfahren nach Anspruch 28 und 29, bei dem einer der Schritte F.1 und F.2 durchgeführt wird, die Faserbahn danach getrocknet, aufgerollt und wieder abgerollt wird, und dann Schritt F.3 durchgeführt wird, wobei die Faserbahn im getrockneten, aufgerollten Zustand vor dem Schritt F.3 den Kohlebildner vorzugsweise in einer Menge von mindestens 5% und höchstens 10% der Masse der Faserbahn in diesem getrockneten, aufgerollten Zustand enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, bei dem unabhängig davon, welcher oder welche der Schritte F.1, F.2 oder F.3 zur Anwendung kommt bzw. kommen, die Kohlebildner enthaltende Zusammensetzung auf mindestens 70% der Fläche des Umhüllungspapiers, vorzugsweise auf mindestens 95% der Fläche des Umhüllungspapiers aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei die Zusammensetzung, die in einem oder mehreren der Schritte F.1, F.2 und/oder F.3 eingesetzt wird, den Kohlebildner und ein Lösungsmittel enthält, wobei das Lösungsmittel vorzugsweise durch Wasser gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, wobei mindestens zwei der Schritte F.1, F.2 und F.3 ausgeführt werden, und die Kohlebildner enthaltenden Zusammensetzungen, die in diesen mindestens zwei Schritten aufgetragen werden, verschieden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 33, bei dem der Anteil der Zellstofffasern im Umhüllungspapier nach Schritt G mindestens 70% und höchstens 95%, vorzugsweise mindestens 75% und höchstens 90% und ganz besonders bevorzugt mindestens 80% und höchstens 90% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers nach Schritt G.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, bei dem die in Schritt A verwendeten Zellstofffasern ganz oder teilweise aus einer oder mehreren Pflanzen gewonnen sind, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Nadelbäumen, Laubbäumen, Fichte, Föhre, Tanne, Buche, Birke, Eukalyptus, Flachs, Hanf, Jute, Ramie, Abacä, Sisal, Kenaf und Baumwolle, und/oder bei dem die in Schritt A verwendeten Zellstofffasern ganz oder teilweise durch Fasern aus regenerierter Cellulose gebildet sind, insbesondere durch Tencel™ Fasern, Lyocell™ Fasern, Viskosefasern oder Modal™ Fasern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35, bei dem die in Schritt A verwendeten Zellstofffasern zu einem Anteil von mindestens 40% und höchstens 100% bezogen auf die Masse der Zellstofffasern aus Nadelbäumen gewonnen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 36, bei dem das Umhüllungspapier nach Schritt G Kohlebildner zu einem Anteil von mindestens 5% und höchstens 20%, vorzugsweise von mindestens 9% und höchstens 16% der Masse des Umhüllungspapiers enthält.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem der Kohlebildner ein Ammoniumphosphat, vorzugsweise ein Monoammoniumphosphat, ein Diammoniumphosphat, ein Triammoniumphosphat, ein Ammoniumpolyphosphat oder ein Gemisch daraus ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 38, bei dem das Umhüllungspapier nach Schritt G ein Umhüllungspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 23 ist.