DE1517294A1

DE1517294A1 - Tabakerzeugnis mit geringer Teererzeugung und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1517294A1
Application number: DE19651517294
Authority: DE
Inventors: Selke William A; Schweitzer William P; Mass Stockbridge; Stevens Chester U
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Corp
Priority date: 1964-01-30
Filing date: 1965-01-26
Publication date: 1970-01-15
Also published as: NL6501030A; US3298378A; CH445355A; GB1097522A; FR1431776A; BE659072A; SE326657B; IT1043756B

Description

Patentanwalt Dlpl.-Phye. Walter Kern ρ

Köln - Lindenthal oo t_q«„_ow

24 22. Januar

K 13 P 3

Dr. Expl.

Anmelder: KIMBERLY-CLABK COBPORATION Neenah Wisconsin, Delaware/USA

Tabakerzeugnis mit geringer Teererzeugung und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit Tabak und Tabakerzeugnissen und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines neuen Tabakerzeugnisses mit verbesserten Haucheigenschaften. Gleichermaßen betrifft die Erfindung das Verfahrenserzeugnis und daraus hergestellte rauchbare Gegenstände.

Mit dem Begriff "rauchbare Gegenstände" sind Zigarren, Zigaretten, Bauchtabak und ähnliche Erzeugnisse gemeint, mit deren Hilfe man sich am Wohlgeruch und Aroma brennenden Tabaks erfreuen kann.

Allgemein soll die Erfindung ein Tabakerzeugnis schaffen, dessen Verbrennungseigenschaften so verändert sind, daß während der Verbrennung weniger Teer erzeugt wird.

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Außerdem soll die Erfindung ein derartiges Tabakerzeugnis schaffen, das im wesentlichen oder ganz aus Substanzen besteht, die aus natürlichem Tabak gewonnen werden.

Dartiber hinaus soll dies durch die Erfindung erreicht werden, ohne daß das allgemeine Aussehen, die Struktur, das Aroma und die wünschenswerten Raucheigenschaften des Erzeugnisses verschlechtert oder ungünstig verändert werden.

Weiterhin soll die Erfindung ein Tabakerzeugnis und aus diesem hergestellte rauchbare Gegenstände mit den erwähnten vorteilhaften Eigenschaften mittels eines Verfahrens schaffen, das ohne weiteres praktisch und wirtschaftlich durchführbar ist.

Es ist allgemein bekannt, daß natürliche Tabakblätter aus aromatischen und harzigen Bestandteilen, Alkaloiden, Zuckern und Salzen verschiedener Art und Bohfasern bestehen. Die aromatischen und harzigen Bestandteile erzeugen bei der Verbrennung den erwünschten Geruch und Geschmack, während die Verbrennung der Fasern nur den characteristischen Bauch brennender Zellulose erzeugt und sehr wenig zum Aroma beiträgt. Aus diesem Grunde und weil ihre Verbrennungsprodukte Teere enthalten, die als schädlich angesehen werden können, stellen - jedenfalls was die Raucheigenschaften angeht -

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die Fasern natürlichen Tabaks keinen wesentlichen Bestandteil des Tabakerzeugnisses dar. ils Fasern bilden sie jedoch den Träger für das blattförmige Tabakerzeugnis, aus dem rauchbare Gegenstände hergestellt werden können. Allgemein soll die Erfindung ein Herstellungs- und Behandlungsverfahren zur Herabsetzung des von den Fasern herrühenden Teergehaltes im Hauch angeben, wobei die Fasern jedoch ganz oder mindestens zuir größten Teil als fasrige Träger für die erwünschteren Bestandteile des Tabakblattes erhalten bleiben. Dieses allgemeine Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, daß die löslichen Bestandteile natürlichen Tabaks extrahiert oder ausgezogen werden, die verbleibenden Fasern dann zur Veränderung ihrer natürlichen Verbrennungseigenschaften behandelt werden, daß dann ein poröses Blatt gebildet wird, das im wesentlichen aus derartigen hinsichtlich ihrer Verbrennungseigenschaften veränderten Fasern besteht und daß die extrahierten Bestandteile dann in dieses Blatt eingelagert werden.

Ein bevorzugter Weg zur Erzielung der gewünschten Veränderung der Verbrennungseigenschaften der Fasern besteht in der Ablagerung feinverteilter Titanpartikel auf den Fasern. Ss wurde gefunden, daß infolge dieser Ablagerung bei der Verbrennung der prozentuale Anteil des Teerkondensats in den Verbrennungserieugnissen erheblich verringert werden kann. Die Erfindung umfaßt daher eine besondere Behandlung

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der Fasern, um auf diesen Titan in einer eigenartigen, äußerst wirksamen und wirtschaftlichen Weise abzulagern. Diese Ablagerung soll "in situ" in Gestalt eines feinverteilten Niederschlages erfolgen, der innig und fest anhaftend in und zwischen die Fasern und Fibrillen eingelagert wird. Die Zugabe eines im Handel erhältlichen TiOp Pigmentes zu den Fasern oder in irgendeinem anderen Stadium des Verfahrens zur Herstellung eines rauchbaren Gegenstandes erbringt keine vergleichbare Wirkung auf die Baucheigenschaften von Tabak.

Der hier und in den beiliegenden Ansprüchen verwendete Begriff "hinsichtlich der Verbrennungseigenschaften verändert" soll eine Veränderung der natürlichen Verbrennungseigenschaften der Fasern bezeichnen, durch die der Teergehalt in den Verbrennungsprodukt en deutlich herabgesetzt wird. Während nämlich bei der Verbrennung natürlicher Zellulose die Verbrennungsprodukte etwa 5o % Teerkondensate enthalten, ergibt sich bei der Verbrennung der gemäß der Erfindung veränderten Fasern eine starke Herabsetzung des Teeranteiles.

Zur Erläuterung 1st ein den Grundlagen und Merkmalen der Erfindung im wesentlichen entsprechendes Verfahren in dem folgenden Diagramm dargestellt:

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Behandlung sur Vβrunderung de- Verbrennung·«igentcheften •	I	•
1	Her·teilung d·· eaugfihtgen Bl fit tee




Tabak Braeugnl·

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Der als Ausgangsprodukt verwendete Tabak kann in Blattform oder in anderer Form Yorliegen und wird zur Vorbereitung der Extraktion vorzugsweise mazeriert oder zerkleinert. Die Extraktion oder der Auszug wird durch die Verwendung heißen Wassers erleichtert und führt im allgemeinen zu einem Entzug von 25 - 6o Gewichts-* des Ausgangsmaterials. Die verbleibenden Fasern können dann sofort der besonderen Behandlung zur Veränderung ihrer Verbrennungseigenschaften unterworfen werden,oder (wie in gestrichelten Linien angezeigt) es kann eine weitere Extraktion mit organischen Lösungsmitteln vorgenommen werden,um nach Wunsch bestimmte weitere noch in den Fasern zurückgehaltene Bestandteile herauszulösen, ithyläther oder niedrige Ester, Azetone oder andere niedrig kochende Ketone sind Beispiele solcher Lösungsmittel.

Die Behandlung zur Veränderung der Verbrennungseigenschaften kann nach Wahl auf verschiedene Weise durchgeführt werden und zur Erreichung des gewünschten Ergebnisses können eine Anzahl löslicher Titaniumsalze benutzt werden. Die mineralischen saueren Salze wie etwa Chlorid-, Sulfat-, Nitrat- und andere Salze sind besonders wirksam. Sie haben die allgemeine Formel TiOCl₂, TiOSO₄ usw.Weitere brauchbare Salze sind Titanchloridacylate und Salze ähnlicher Art, wobei die Aoylate ein Derivat einer Karbonsäure wie etwa Ameisensäure, Essigsäure

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und Propionsäure sind. Die Tabakfasern werden nach der Extrahierung nit der Lösung gesättigt und nach einer zum vollkommenen Durchdringen der Fasern ausreichenden Zeit wird die Lösung während einer entsprechenden Zeitspanne mit irgendeiner geeigneten Lauge wie etwa Natriumkarbonat neutralisiert. Die ttberschüssige Lauge und die daneben vorhandenen Salze werden dann ausgewaschen, wobei auf den Fasern eine fest anhaftende und innig eingearbeitete feine Titaniumdispersion verbleibt.

Die Tabakfasern können auf verschiedene Weise mit der Lösung behandelt werden. Z.B. können die Fasern in die Lösung eingetaucht werden, oder die Lösung kann auf die nassen Fasern vor oder nach der Extraktion aufgesprüht werden, oder es kann eueret Aas Blatt oder Band hergestellt werden und die Lösung dann durch Eintauchen oder Aufsprühen aufgebracht werden. Ss können auch irgendwelche anderen geeigneten Verfahren zur Sättigung verwendet werden.

Folgende Beispiele* dienen zur Erläuterung des Verfahrens: Beispiel I

Eine Behandlungslösung (TiOCl₂) wurde hergestellt, indem 38o gr Titantetrachlorid (TiCl.) langsam in 62o gr einer

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Mischung aus zerbrochenem Eis und Wasser unter kräftigem Umrühren eingeführt wurden.

Ein helles Tabakblatt (1oo gr) wurde mit heißem Wasser extrahiert oder ausgelaugt und die Auslaugungsflüssigkeit wurde durch Verdampfung konzentriert und vorübergehend beiseite gestellt. Das verbleibende Fasermaterial wurde getrocknet und dann der Behandlung zur Veränderung der Verbrennungseigenschaften unterworfen. Dazu wurden die Fasern in die Behandlungslösung eingetaucht und die überschüssige Flüssigkeit ausgedrückt. Nach fünfzehn Minuten wurden die feuchten Tabakfasern schnell in 5oo ml einer 15 ^igen Natriumkarbonatlösung eingemischt und dann gründlich gewaschen, wobei ein feinverteilter Titanniederschlag auf den Fasern verblieb.

Die behandelten Tabakfasern wurden dann mit üblichen Papierherstellungsverfahren zu einem Blatt geformt. Dazu wurde aus den (entsprechend gemahlenen) Fasern ein wässriger Brei hergestellt und dieser zu einem saugfähigen, haltbaren Band oder Blatt geformt. Das so hergestellte Blatt hatte ein· Grundgewicht von 24 engl. Pfund/Hies (1o,9 k^Ries) und lag damit im Bereich zwischen 8 bis 4o engl. Pfund je Ries von 2 ooo Quadratfuß (3,6 bis 18,1 kg je Ries von 186 m²), was etwa der Gewichtscharakteristik eines natürlichen Tabakblattes

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1517294 gleich ist. Eine Analyse des Blattes ergab das Vorhandensein

von etwa dreizehn Gewichts-* Titan.

Der Tabakextrakt wurde dann etwa im gleichen Verhältnis wie beim natürlichen Tabak in das Blatt eingebracht, d.h. das Verhältnis der lösbaren Tabakbestandteile zu den Fasern war etwa gleich diesem Verhältnis beim natürlichen Tabakblatt. Das Band wurde dann in dünne Streifen zerschnitten und zu Zigaretten verarbeitet. Seine goldbraune Farbe entsprach im wesentlichen der Farbe eines natürlichen, ofengetrockneten Tabakblattes und sein Rauchgeruch war hervorragend.

Zum Vergleich des Teergehaltes im Vergleich mit herkömmlichen Zigaretten wurden zwei Arten von "Vergleichs"-Zigaretten hergestellt. Die Art I wurde genau in der beschriebenen Weise hergestellt, nur daß die Behandlung zur Veränderung der Verbrennungseigenschaften weggelassen wurde. Die Art II bestand aus Feinechnittabak und war einer Packung handelsüblicher filterloser Zigaretten entnommen. Diese drei Zigarettengruppen wurden auf ihre Teererzeugung mittels des Verfahrens untersucht, das von J.A. Bradford im Band 28 des Buches {Industrial and Engineering Chemistry" (Seiten 836 - 839) in einem Aufsatz mit der Überschrift "Nature of Cigarette Smoke-Technik of Experimental Smoking" beschrieben 1st. Bs zeigten sich folgende Ergebnisse)

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Zigaretten: Teererzeugung Ie Zigarette:

Art I "Vergleich" 27 Milligram

Art II "Vergleich" 36 Milligram

Zigarette nach Beispiel I 7 Milligramm

Beispiel II

Es wurde wiederum das Verfahren gemäß Beispiel I angewendet, mit der Ausnahme, daß die Fasern vor der Behandlung zur Veränderung ihrer Verbrennungseigenschaften nicht getrocknet wurden. Stattdessen wurden die nassen Fasern unmittelbar nach der Extrahierung mit 15 gr einer Titanylchloridlösung (titanyl chloride) besprüht und nach fünfzehn Minuten wurden die Fasern in der im Beispiel I beschriebenen Weise neutralisiert.

Sine Analyse des Faserblattes vor der Einlagerung des Tabak extraktes ergab etwa 4 + Titan.

Eine Untersuchung der so hergestellten Zigaretten Mit den obenbeschriebenen Untersuchungsverfahren ergab eine Teererzeugung τοπ 14 Milligram je Zigarette.

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Beispiel III

Es wurde das Verfahren nach Beispiel I angewendet mit der Ausnahme, daß die Behandlung zur Veränderung der Verbrennungseigenschaften durchgeführt wurde, nachdem das Band oder Blatt aus Faeematerial hergestellt war, Das Band wurde mit 15 gr einer Titanylchloridlösung besprüht und nach der Durchdringung, Heutralislerung und Waschung in der obenbeschriebenen Weise wurde der Tabakextrakt auf das so behandelte Blatt aufgebracht.

Eine Analyse des Faserblattes vor der Einbringung des Tabakextraktes ergab etwa 3 * Titan.

Bei der Untersuchung der aus diesem Blatt hergestellten Zigaretten alt des obenbeschriebenen Untersuchungsverfahren ergab sich eine Teererzeugung von 18 Milligramm je Zigarette.

Beispiel IV

Es wurde das Beispiel II angewendet, wobei jedoch statt Tltanylchlorid 15 gr Titanylsulfatlöaung Terwendet wurden. Die Konsentration der Sulfatlösung war im wesentlichen gleich der Konsentration der Chloridlösung. Es zeigte sich, daß das Blatt etwa 3 * Titanniederschlag besaß und die aus diesem

Blatt hergestellten Zigaretten zeigten bei derobenbeschrie-

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benen Prüfung eine Teererzeugung von 17 Milligramm je Zigarette.

Beispiel V

Eine Behandlungslösung von Titanylchlorid-Azetat wurde hergestellt, indem eine konzentrierte Bleiazetatlöeung langsam in eine T1OCl₂-Losung eingegeben wurde, und zwar in einer Menge von 4o - 65 J* des vorhandenen Chlorids. Per Bleichloridausfall wurde dann ausgefiltert.

Die Behandlungslösung wurde dann in der in Beispiel II beschriebenen Weise anstelle von Titanylchlorid auf die extrahierten Tabakfasern aufgebracht. Die Behandlungslösung wurde in der gleichen Menge und Konzentration angewendet und im übrigen genau dem Beispiel II gefolgt. Das Faserblatt enthielt etwa 3 1° Titan vor der Einlagerung des Tabakextraktes. Mit diesem Blatt hergestellte Zigaretten wurden in der obenbeschriebenen Weise untersucht und zeigten eine Teererzeugung ▼on 17 mg je Zigarette.

Beispiel VI

Es wurde das Verfahren nach Beispiel II angewendet lit der Ausnahme, daß nur 9 gr Titanylchloridlfeung am nassen Material angewendet wurden. Eine Analyse des Faserblattes Tor dtr Einlagerung des Tabakextraktes ergab etwa 1,5 + Titanniederschlag

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Dann wurden Zigaretten nach den obenbeschriebenen Verfahren hergestellt und untersucht und man fand etwa 22 mg Teer je Zigarette.

Die Beispiele zeigen, daß die Menge des Teerausfalles beim Hauchen der beschriebenen Zigaretten erheblich geringer ist, als der Teerausfall von Zigaretten aus einem Tabak, der nicht gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt ist. Die folgenden Untersuchungsverfahren zeigen, daß man dies unmittelbar der erläuterten Behandlung der Fasern zuschreiben kann, durch welche die Verbrennungseigenschaften der Tabakfasern verändert werden.

Tabak wurde extrahiert oder ausgelaugt,und Teile der verbleibenden Fasern wurden in der zuvor beschriebenen Weise mit verschiedenen Mengen von Titanylchlorid behandelt, um in und zwischen den Fasern einen fest anhaftenden Niederschlag aus feinverteiltem Titan zu erzeugen. Die behandelten Fasern wurden mit herkömmlichen Papierherstellungsverfahren zu Blättern geformt. Die Blätter wurden getrocknet und dann - ohne Einlagerung der extrahierten, löslichen Tabakbestandteile - in Streifen geschnitten und zu Zigaretten verarbeitet. Die Zigaretten wurden zur Untersuchung in der üblichen Weise verraucht, wobei die Luft jedoch statt der in Zeitabetänden

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erfolgenden Züge kontinuierlich durch die brennede Zigarette gesaugt wurde, um den ganzen erzeugten Teer zu sameIn. Die folgende Tabelle zeigt die erzeugte Teermenge bei den Terschieden en Behandlungsstärken.

Titan im Blatt Erzeugter Teer

(^ des Gewichts der trockenen Fasern) (ng je gr gerauchter

_____________ trockener Fasern)

0 ü 45

7 * 26

13 * 1o

Das grundlegende Verfahren kann Abwandlungen erfahren, ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Während z. B. vollkommen befriedigende Ergebnisse erzielt werden, wenn man sämtliche beim AuslaugungsVorgang übrig bleibende Tabakfasern verwendet und hinsichtlich ihrer Verbrennungseigenschaften verändert, kann es unter bestimmten Umständen erwünscht sein, einen Teil der Fasern auszuscheiden und durch andere zu ersetzen, wie etwa Holzstoff, Asbest oder Glas oder anorganische Feststoffe. Holzstoffasern bestehen aus Zellulose und weisen daher hinsichtlich der Verbrennungserzeugnisse

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sum Teil die Nachteile der Tabakfasern auf, sie sind jedoch bei der Herstellung des Trägerblattes.vorteilhaft, weil sie die Bindung der Fasern untereinander verbessern. Io allgemeinen werden die Vorteile der Erfindung an besten erreicht, wenn Ban Mindestens 5o £ der nach der Auslaugung der löslichen Bestandteile verbleibenden laturtabakfasern beibehält und hinsichtlich ihrer Verbrennungseigenschaften behandelt, jedoch kann auch eine geringere Menge behandelter Fasern (z.B. bis hinab su 33 Jt) verwendet werden und ergibt immer noch eine deutliche Herabsetiung des Teergehaltes des Rauchs.

Andere Abwandlungen des beschriebenen» Verfahrens sind ebenso ■öglich, beispielsweise gesonderte Behandlungen des Extraktes oder des Fasermaterials vor ihrer neuerlichen Vereinigung. So kann der Extrakt i.B. alt Zusätsen oder auf andere Weise behandelt werden, um den Geruch oder das Aroma des Bauches

er

lu verandern. Gleichmaßen können die Fasern vor der Behandlung sur Veränderung der Verbrennungseigenschaften auf verschiedene Weise und ans anderen Gründen behandelt werden.

Es versteht sich daher, daß viele der hier beschriebenen Einselheiten durch den Fachmann verändert werden können, ohne daß damit der in den beiliegenden Ansprüchen sum Ausdruck kommende Srfindungsgedanke und der Bahnen der Erfindung verlassen wird. __lfclA1

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Claims

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1. Zigarette, gekennzeichnet durch eine Füllung aus Streifen eines Blattes, das im wesentlichen aus hinsichtlich der Verbrennungseigenschaften veränderten Tabakfasern gebildet ist und in das ein nicht faseriger Tabakextrakt eingelagert ist.

2. Zigarette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hinsichtlich ihrer Verbrennungseigenschaften veränderten Tabakfasern mindestens 3o # der Fasern bilden, aus denen das Blatt hergestellt ist.

3. Zigarette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hinsichtlich ihrer Verbrennungseigenschaften veränderten Tabakfasern einen fest anhaftenden Belag aus einem Titanniederschlag tragen.

4. Zigarette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Fasern zu nichtfasrigem Material im Blatt bzw. in den aus diesem Blatt geschnittenen Streifen im wesentlichen gleich diesem Verhältnis bei natürlichem Tabak ist.

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5. Papierartiges Blatt, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt im wesentlichen aus hinsichtlich der Verbrennungseigenschaften veränderten Tabakfasern besteht und dass in das Blatt ein nicht aus Fasern bestehender Tabakextrakt eingelagert ist.

6. Blatt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hinsichtlich ihrer Verbrennungseigenschaften veränderten Fasern mindestens 3o i> der Fasern des Blattes bilden.

7. Blatt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hinsichtlich ihrer Verbrennungseigenschaften veränderten Fasern einen anhaftenden Belag aus einem Titanniederschlag tragen.

8. Blatt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Fasern zu nichtfaserigem Material im Blatt Xm wesentlichen gleich diesem Verhältnis bei natürlichem Tabak ist.

9. Verfahren iur Herstellung eines Tabakerzeugnisses zur Verwendung in rauchbaren Gegenständen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Ausziehen der löslichen Bestandteile aus einem Naturtabak, Behandlung der ver-

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bleibenden Fasern zur Veränderung ihrer natürlichen Verbrennungseigenschaften, so daß der prozentuale Anteil des Teerniederschlages im Verbrennungsprodukt deutlich herabgesetzt wird, Herstellung eines saugfähigen Blattes, das im wesentlichen aus diesen Fasern besteht, und Einlagerung der ausgezogenen Bestandteile in das Blatt und zwar im wesentlichen im gleichen Verhältnis, wie sie in natürlichem Tabak vorhanden sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Verbrennungseigenschaften durch Anlagerung eines Titanniederschlags an die Fasern erzielt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Titanbelag vor der Herstellung des Blattes aufgebracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Titanbelag nach der Herstellung des Blattes aufgebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Titanniederschlag durch Sättigung der Fasern mit

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1517294 einem löslichen Titanylsalz hergestellt wird, wobei das Titan dann "in situ" durch Anwendung eines Ausfällmittels niedergeschlagen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Titanylsalz ein Chlorid, ein Sulfat, ein Nitrat, ein Azetat oder ein Doppelacylsalz ist.

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