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Imprägniermittel für Zigarettenpapier zur Verhütung der Fleckenbildung
Bekanntlich bilden sich an Zigaretten, oft schon kurz nach ihrer Herstellung, mehr
oder weniger schnell und in ihrem Ausmaß nicht begrenzt, Flecken von gelber, gelbgrünlicher
und hellbrauner Farbe, die von vorwiegend zwei Farbstoffgruppen des Tabaks herrühren.
Unabhängig vom Feuchtigkeitsgehalt des verarbeiteten Tabaks wird der überwiegende
Teil der Flecken von den Polyenpigmenten des Tabaks, nämlich von Carotinoiden und
vom Xanthophyll (Lutein), bei zu feuchtem Tabak (Feuchtigkeit über 13 %) werden
zusätzlich Flecken von wasserlöslichen braunen Farbstoffen gebildet.
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Die Entstehung der Flecken durch die braunen wasserlöslichen Farbstoffe
läßt sich weitgehend dadurch einschränken, daß Tabake mit einem Feuchtigkeitsgehalt
von unter 13 % zur Verarbeitung kommen. Die Erfindung zeigt dagegen auch einen Weg
zur Verhütung der Bildung von Flecken durch die im Tabak enthaltenen Polypigmente
mit Fett-Wachs-Charakter. Dies war bisher nicht gelungen, wird aber erfindungsgemäß
überraschenderweise dadurch erreicht, daß das Zigarettenpapier im umgeformten oder
geformten Zustand mit verdünnten Lösungen von an sich bekannten Organopolysiloxanen
der allgemeinen Formel
(R =ein gesättigter oder ungesättigter aliphatischer Rest mit 1 bis 6 C-Atomen und
bzw./oder ein Arylrest, n=1,0 bis 2,2, vorzugsweise etwa 2,0 und m=0 bis
1, vorzugsweise 0) nach an sich bekanntem Verfahren bis zur Aufnahme von bis zu
1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Papiergewicht, imprägniert wird. Die zu behandelnden
Papierbahnen, aus denen das Zigarettenpapier geschnitten wird, werden entweder in
die Siloxanlösungen getaucht oder durch sie gezogen, oder die Siloxanlösung wird
im Sprühverfahren ein- oder beiderseitig auf das Papier aufgebracht, und nach Abdunsten
des Lösungsmittels werden die noch nicht trockenen Papiere oder Hülsen zwecks Aushärtens
einem Warm- oder Heißluftstrom ausgesetzt, oder über Warm- bzw. Heißwalzen geleitet.
Schon bei Aufnahme von etwa 1 Gewichtsprozent Organopolysiloxane wird eine dauernde
Fleckenfreiheit ohne Beeinträchtigung des Brenn-bzw. Glimmvermögens des Papiers
erzielt.
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Es ist bekannt, daß man Verpackungs- und Umhüllungspapiere gegenüber
einer Feuchtigkeitsabgabe und bzw. oder Feuchtigkeitszunahme, einem Durchschlagen
von Öl-, Fett- oder Wachsflecken, Farbstoffen oder Aromaverlusten beeinflussen kann,
um die Papiere gegenüber Bestandteilen des zu umhüllenden Materials vor Veränderungen
zu bewahren oder den zu schützenden Gegenstand über einen längeren Zeitraum unversehrt
zu erhalten, ohne daß Bestandteile desselben an das Umhüllungsmaterial abgegeben
werden - z. B. durch Behandlung mit Celluloseestern oder -äthern, Kunstharzerzeugnissen,
Hartparaffinen, Stearinen oder ähnlichen Stoffen oder durch Be- oder Hinterlegen
mit Guttapercha, Kunststoffolien oder feinen Metallfolien. Alle diese Maßnahmen
können für Zigarettenpapiere aus naheliegenden Gründen nicht in Frage kommen.
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In neuerer Zeit werden zwecks Hydrophobierung von Papieren siliciumorganische
Verbindungen, z. B, auch die erfindungsgemäß benutzten Organopolysiloxane angewandt,
wobei ein guter wasserabweisender Effekt erreicht wird, wenn das Papier genügend
viel Imprägniermittel aufgenommen hat, nämlich mindestens 3 Gewichtsprozent. So
hat man zur Vollhydrophobierung von Papieren aller Art und auch zwecks Aufhebung
der Klebeeigenschaften vorgeschlagen, die Papiere im Tauchverfahren mit wäßrigen
Emulsionen von Methylwasserstoffpolysiloxaneu, bei denen das Verhältnis CH. : Si
1,0 bis 1,5:1
ist, in Gegenwart von Katalysatoren zu imprägnieren.
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Man hat auch schon versucht, Zigarettenhülsen durch Lackieren mit
nicht näher definierten Silikonen praktisch so weit zu beeinflussen, daß sie nur
verkohlen und nach der Verbrennung als steife, die Asche haltende Hülle bestehenbleiben.
Um dies zu erreichen, müßten Silikone mit Viskositäten von weit über 2000 cSt, vorzugsweise
aber vernetzte Silikone in hochkonzentriertem Zustand verwendet werden. Technisch
ist die Herstellung von Zigarettenpapieren mit einer lacklederartigen Auflage von
Silikon naturgemäß nicht möglich und würde auch einen zu großen wirtschaftlichen
Aufwand bedingen. Zudem bestehen vom pharmakologischen Standpunkt aus
Bedenken,
da solche Silikonmengen dem Rauch amorphe Kieselsäure mitteilen. Schließlich würde
der Raucher eine nur verkohlende Zigarettenhülle ablehnen.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Papierbeläge für Zigarettenmundstücke
einseitig mit Organopolysiloxanen zu imprägnieren, um ein Naßwerden der Zigarette
beim Rauchen und das lästige Ankleben des Papiers an den Lippen des Rauchers zu
verhindern. Auch hier erfolgt die Imprägnierung in der Weise, daß die Menge des
Siloxans mindestens 51/o, im Durchschnitt 81/o des Papiergewichts ausmacht.
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Mit den bekannten Methoden konnte das Erfindungsproblem nicht gelöst
werden. Wollte man Zigarettenpapiere z. B. auf die für Mundstücke angegebene Weise
mit Organopolysiloxanen wasserabweisend machen, so würden sie restlos ihre Brennfähigkeit
verlieren. Außerdem würde der Tabak, da ihm ein Feuchtigkeitsaustausch mit der Atmosphäre
genommen wäre, in sehr schneller Zeit stockig und muffig werden und verschimmeln.
Versuche haben gezeigt, daß eine wasserabweisende Fähigkeit des Zigarettenpapiers
erst erkennbar ist, wenn die Auflage an Polysiloxanen mindestens 2,5% des Papiergewichtes
beträgt; hier tritt aber bereits ein gestörter Brand auf, und der Tabak neigt nach
kurzer Zeit zum Stockigwerden. Zudem liegt auch kein Grund vor, Zigarettenpapier
wasserabstoßend zu machen, von gelegentlichen Sonderfällen abgesehen.
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Unter Einhaltung der erfindungsgemäßen Bedingungen gelingt es dagegen
mit an sich bekannten Polysiloxanen, deren organische Reste physiologisch inert
und vorzugsweise Methylreste sind, Zigarettenpapiere gegenüber den Farbstoffen des
Tabaks resistent zu machen, ohne daß das Papier merkbar wasserabweisend und die
Porosität des Papiers ungünstig beeinflußt wird. Dies ist dann der Fall, wenn Polysiloxane
nicht in konzentrierter Form angewandt werden, sondern als Lösungen in organischen
Lösungsmitteln, z. B. Kohlenwasserstoffen, wie Toluol, Chlorkohlenwasserstoffen,
wie Methylenchlorid und Trichloräthylen, und Estern, wie Essigester und Butylacetat,
die etwa 1 bis 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 Gewichtsprozent, Polysiloxan enthalten.
Die Papierbahn soll mindestens 1 Minute mit der Polysiloxanlösung in Berührung bleiben.
Längere Berührungszeiten wirken sich nicht nachteilig aus, bewirken aber auch keinen
weiteren Effekt.
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Es ist auch möglich, die Polysiloxane als wäßrige Emulsionen, gegebenenfalls
gepuffert, vor Herstellung der Papierbahnen in den Holländer einzubringen.
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Erfindungsgemäß werden einheitliche Siloxane oder Mischsiloxane, deren
konzentrierte Lösungen Viskositäten von einigen tausend, vorzugsweise etwa 2000
cSt aufweisen, in Mengen von 26 bis 28 g Polysiloxan je Quadratmeter Papier bei
beiderseitigem Behandeln der Papierbahn aufgebracht, was 1,0 bis 1,1 Gewichtsprozent
des Papiergewichtes entspricht.
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Dieser Siloxangehalt beeinflußt die Porosität des Papiers nicht, wie
die Prüfwerte im Homann-Apparat beweisen. Ein nicht behandeltes Zigarettenpapier
zeigt hiernach eine Luftdurchlässigkeit von 45 ml Luft auf 1 cm2 Papieroberfläche
in 60 Sekunden bei 250 mm Wassersäule-Unterdruck. Die erfindungsgemäß behandelten
Papiere lassen zwischen 40 und 42 ml Luft unter denselben Bedingungen durch, vollhydrophobierte
Papiere unter gleichen Bedingungen dagegen nur 20 ml Luft auf 1 cm`= in 60 Sekunden
und liegen somit hart an der Grenze, an der die Glimmfähigkeit des Papiers gerade
noch ungestört verläuft. Für den Apparat nach Homann gelten 15 ml Luft auf 1 cm2
in 60 Sekunden als Grenze, weil darunter die Glimmfähigkeit des Papiers gestört
bzw. praktisch aufgehoben ist. Die bekannten Mundstückbeläge mit 8 Gewichtsprozent
Siloxan sind dagegen völlig luftundurchlässig.
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Die erfindungsgemäß benutzten Polysiloxane können nicht nur Methylpolysiloxane
sein, sondern gegebenenfalls auch Arylreste, wie Phenyle und substituierte Phenyle,
deren Substituenten Alkyl- oder Arylgruppen sein können, aufweisen. Die Polysiloxanlösungen
können 1 bis 35 Gewichtsprozent Titanester, bezogen auf die Siloxanmenge, vorzugsweise
Butyltitanat, enthalten. Werden die Polysiloxane als wäßrige Emulsionen verwandt,
können sie einen Gehalt von 1 bis 35 Gewichtsprozent Zirkonsalzlösung, ebenfalls
bezogen auf die Siloxanmenge, vorzugsweise Zirkonacetat, aufweisen. Beispiel 1 Eine
Lösung von Methylpolysiloxan in Trichloräthylen handelsüblicher Konzentration von
50% und einer Viskosität zwischen 350 und 2000 cSt wird mit Äthylentetrachlorid
bis auf 2% verdünnt. In diese Lösung werden zu Hülsen geformte Zigarettenpapiere
jeweils bis zu einer Minute Dauer getaucht und danach einem Warmluftstrom ausgesetzt.
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Beispiel 2 Durch Lösungen vorgenannten Methylpolysiloxans werden Zigarettenpapierstreifen
von der Bobine in der Weise gezogen, daß das Papier vom Eintauchen bis zum Verlassen
der Lösung 1 Minute in der Lösung verbleibt. Auch hier durchläuft das behandelte
Papier einen Warmluftstrom. Beispiel 3 In Lösungen von Organopolysiloxanen in organischen
Lösungsmitteln mit 2 bis 4% Festkörperverdünner, z. B. Trichloräthylen, die noch
Butyltitanat enthalten, werden geformte und nicht geformte Zigarettenpapiere getaucht
bzw. gezogen. Sie verbleiben 1 Minute in den Lösungen und werden danach zwecks Kondensation
der Polysiloxane einem Heißluftstrom ausgesetzt.
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In allen diesen Papieren beträgt die Menge an Siloxan etwa 1,0 bis
1,1 Gewichtsprozent vom Papiergewicht.