DE1900491C3 - Tabakaustauschmaterial - Google Patents
TabakaustauschmaterialInfo
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- DE1900491C3 DE1900491C3 DE19691900491 DE1900491A DE1900491C3 DE 1900491 C3 DE1900491 C3 DE 1900491C3 DE 19691900491 DE19691900491 DE 19691900491 DE 1900491 A DE1900491 A DE 1900491A DE 1900491 C3 DE1900491 C3 DE 1900491C3
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
- A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
- A24B15/00—Chemical features or treatment of tobacco; Tobacco substitutes, e.g. in liquid form
- A24B15/10—Chemical features of tobacco products or tobacco substitutes
- A24B15/16—Chemical features of tobacco products or tobacco substitutes of tobacco substitutes
Description
I,
c
c—o
CH2OR
C O
C O
OR
\/
C C
! I
H OR
darstellt, in der mindestens einer der Reste R ein niederer Alkylrest, ein niederer Hydroxyalkylrest,
ein niederer Carboxyalkylrest oder ein Gemisch dieser Reste ist und die übrigen Reste R Wasserstoffatome
sind und der mittlere Substitutionsgrad 0,2 bis 3,0 ausmacht, wobei das Gewichtsverhältnis
von Matrix zu Füllstoff 25 :75 bis 75 :25 beträgt.
2. Tabakaustauschmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Füllstoffe
Diatomeenerde, Magnesiumoxid, Titandioxid, Zeolith und/oder Dolomit sowie gegebenenfalls Carbonate
von Magnesium, Calcium, Aluminium und/oder Eisen enthält
3. Tabakaustauschmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Cellulosematerial
dessen Hydroxylgruppen ganz oder teilweise vernetzt sind.
unerwünschten Bestandteilen geringer ist als in einer vergleichbaren Menge Tabakrauch. Hierbei war zu
berücksichtigen, daß ein wirksames Austauschmaterial nicht nur eine Glimmgeschwindigkeit haben muß, die
mit der des Tabaks vergleichbar ist, sondern daß sein Rauch auch keinen unerwünschten und unangenehmen
Geschmack haben darf.
Die bisher bekannten Austauschmaterialien gehören zu zwei Gruppen, von denen die eine eine annehmbare
ίο Glimmgeschwindigkeit hat, jedoch keine wesentlich
verringerte Menge an unerwünschten Bestandteilen bildet. Die andere Gruppe umfaßt Materialien, mit
denen zwar eine gewisse Verringerung der Menge schädlicher Bestandteile, wenn sie in geringen Anteilen
mit Tabak gemischt werden, erreicht wird, die aber einen unerwünschten Geschmack haben und/oder nicht
einwandfrei brennen, wenn sie allein oder in wesentlichen Anteilen in Tabakmischungen verwendet werden.
Aus der GB-PS 10 55 473 ist darüber hinaus ein Tabakaustauschmaterial bekannt, das als brennbares Material eine Matrix aus Cellulosematerial und damit gemischt ein die Verbrennung modifizierendes anorganisches Material enthält. Als Cellulosematerialien kommen hier «-Cellulose, und zwar als Holzpulpe, oder
Aus der GB-PS 10 55 473 ist darüber hinaus ein Tabakaustauschmaterial bekannt, das als brennbares Material eine Matrix aus Cellulosematerial und damit gemischt ein die Verbrennung modifizierendes anorganisches Material enthält. Als Cellulosematerialien kommen hier «-Cellulose, und zwar als Holzpulpe, oder
2ϊ oxidierte Cellulose zur Anwendung, die aber beide noch
Wünsche offen lassen nicht nur in bezug auf die beim Abrauchen entwickelten Mengen an chemischen Stoffen,
sondern auch hinsichtlich der Möglichkeit der Herstellung einer glimmfähigen Folie unter Einarbei-
JO tung einer ausreichenden Füllstoffmenge.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Tabakaustauschniaterial zur Verfügung zu stellen, das
gegenüber diesem bekannten Material ein verbessertes Brenn- und Glimmverhalten aufweist und sich durch
ι ί extrem niedrige Gehalte an schädlichen Verbrennungsprodukten im Rauch auszeichnet.
Die Lösung dieser Aufgabe ist ein Tabakaustauschmaterial, das
a) als brennbares Material eine Matrix aus Cellulosematerial und dazu
b) einen nichtbrennbaren Füllstoff
b) einen nichtbrennbaren Füllstoff
enthält, wobei a) und b) in solchen Mischungsverhältnis-4)
sen vorliegen, daß eine für den Einsatz des Austauschmaterials brauchbare Brenngeschwindigkeit gegeben
ist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Cellulosematerial ein Cellulosederivat bzw. dessen Salz mit der
wiederkehrenden Anhydroglucoseeinheitder Formel
Das Rauchen von Tabak kann die Gesundheit des Rauchers bekanntlich unerwünscht beeinflussen, und
zwar auf Grund gewisser Komponenten im Tabakrauch, die sich beim Einatmen in erheblichen Mengen über
längere Zeit schädlich auswirken können. Seit vielen Jahren bemüht man sich, den Anteil dieser Komponenten
im Tabakrauch zu verringern, zumal Regierungsstellen diese Notwendigkeit betonen. Um dieses Problem zu
lösen, wurden im wesentlichen zwei Wege eingeschlagen: einerseits wurde versucht, gewisse Bestandteile
durch Filtration des Rauchs durch ein geeignetes Material, wie Papier oder Celluloseacetatfäden, zu
entfernen, wodurch bereits bedeutsame Fortschritte in der Lösung des genannten Problems erreicht wurden.
Andererseits bemühte man sich, ein Material als vollständigen oder teilweisen Ersatz des Tabaks zu
finden, das einen Rauch bildet, in dem die Menge an
\ | CH2 | OR | \ | Il | / | |
I C-- |
O | \l | ||||
H | /I | C O | ||||
I/ | H | |||||
C | I / C I |
|||||
OR \ ι |
OR | |||||
\ I C-- j |
||||||
I
H |
darstellt, in der mindestens einer der Reste R ein niederer Alkylrest, ein niederer Hydroxyalkylrest, ein
niederer Carboxyalkylrest oder ein Gemisch dieser Reste ist und die übrigen Reste R Wasserstoffatome
sind und der mittlere Substitutionsgrad 0,2 bis 3,0
ausmacht, wobei das Gew'ichtsverhältnis von Matrix zu
Füllstoff 25 :75 bis 75 :25 beträgt
Als Cellulosematerialien eignen sich beispielsweise
besonders gut Carboxymethylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, Carboxymethylhydroxyäthylcellulose, Methylcellulose
und carboxymethylierte Stärke. Mit besonderem Vorteil wird ein Cellulosematerial verwendet,
dessen Hydroxylgruppen ganz oder teilweise vernetzt sind, da hierdurch die Verarbeitbarkeit verbessert und
die Löslichkeit vermindert wird. Beispiele für geeignete Vernetzungsmittel sind Dimethylolharnstoff- Formaldehyd-Harze,
Melaminformaldehydharze. Folyamidepichlorhydrine, Glyoxal und Dialdehydstärke. Das
Vernetzungsmittel wird in einer Menge bis zu 5%, vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,001 % bis etwa
0,5%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Produkts, verwendet Die Vernetzung kann auch unter Verwendung
von organischen Salzen oder Halogeniden, die ein zweiwertiges oder dreiwertiges Ion, wie Eisen oder
Aluminium, enthalten, vorgenommen werden. Das Cellulosematerial kann ferner in seiner endgültigen
Form in einem modifizierten Zustand vorliegen, der die Folge einer Wechselwirkung mit Metallionen in
Tabakpektinen od. dgl. oder sogar üblichen Tabakzusätzen, wie beispielsweise Feuchthaltemitteln oder rekonstituierten
Materialien, ist.
Als Füllstoffe werden im Tabakaustauschmaterial gemäß der Erfindung ungiftige feinteilige Materialien
verwendet mit einer durchschnittlichen Mindestgröße der Teilchen von 0,2 μιτι bis 1,0 mm, insbesondere von
0,2 bis 50 μηι. Die maximale Teilchengröße der
feinteiligen Füllstoffe beträgt vorzugsweise 0,25 mm, insbesondere 0,1 mm. Geeignet als Füllstoffe sind
organische und anorganische Verbindungen sowie die Elemente, soweit sie ungiftig, d. h. bei oraler Einnahme
der Substanz selbst oder ihrer Verbrennungsprodukte pharmakologisch unwirksam im Sinne starker nachteiliger
Wirkungen sind. Eine verringerte Abgabe unerwünschter Komponenten ist im Falle einer anorganischen
Verbindung, eines Elements oder ihrer Gemische jedoch leichter festzustellen.
Eine Festlegung auf eine bestimmte Theorie ist nicht beabsichtigt, jedoch wird angenommen, daß die
Brenngeschwindigkeit des Tabakaustauschmaterials gemäß der Erfindung mit der Wärmeleitzahl des
verwendeten Füllstoffes zusammenhängt, d. h. bei einem Füllstoff, der eine verhältnismäßig hohe Wärmeleitzahl
hat, wird Wärme auf benachbarte Teilchen übertragen und so das Fortglimmen des brennbaren Materials in
Gang gehalten. Natürlich bestimmt die Dichte der Teilchen in einem gewissen Maße die bevorzugte
Wärmeleitzahl des fertigen Austauschmaterials. Eine erhöhte Teilchendichte des Füllstoffs fordert die
Verbrennung, bis nicht mehr genügend brennbares Material vorhanden ist, um den Glinnnvorgang in Gang
zu halten. Im allgemeinen werden jedoch erfindungsgemäß Füllstoffe bevorzugt, die im dichten, feinteiligen
Zustand eine äquivalente Wärmeleitzahl von mehr als 6 χ ΙΟ-3 cal/s °C cm bei 8000C haben. Dieser Faktor gilt
jedoch nicht unbedingt völlig für zersetzbare Salze, obwohl diese Salze besonders erwünschte Eigenschaften
haben können, auf die später eingegangen wird. Die Wärmeleitzahlen lassen sich leicht ermitteln, indem
Wärme durch eine dünne Schicht des zu untersuchenden Materials geleitet und der Temperaturanstieg der
Schicht gemessen wird. Diese Methode wird ausführlicher von W. J. K i η g e r y und Mitarbeitern in lournal
of the American Ceramic Society 37, 107 (1954)
beschrieben. Spezielle Wärmeleitzahlen sind außerdem ohne weiteres der Literatur zu entnehmen. Als Beispiele
seien genannt:
für Titandioxid,
für Magnesiumoxid,
für geschmolzenes Siliciumdioxid und
für Zirkoniumdioxid.
für Magnesiumoxid,
für geschmolzenes Siliciumdioxid und
für Zirkoniumdioxid.
8,2 χ 10-3cal/s°Ccm
22,1 χ lO-Scal/s-Ccm
7,5 χ 10-3cal/s°Ccm
5,1 χ 10-3cal/s°Ccm
Anorganische Verbindungen, die sich als Füllstoffe eignen, bestehen vorzugsweise aus einem Kation gemäß
Spalte A und eiaem Anion gemäß Spalte B.
A | Eisen | B |
Lithium | Molybdän | Oxide |
Natrium | Nickel | Hydratisierte |
Kalium | Rubidium | Oxide |
Cäsium | Silicium | Hydroxide |
Magnesium | Palladium | Carbonate |
Calcium | Zinn | Phosphate |
Strontium | Zink | Aluminate |
Barium | Titan | Stannate |
Mangan | Zirkonium | Zinkate |
Aluminium | Kupfer | Silikate |
Cer | Carbide | |
Kobalt | ||
jo Besonders bevorzugt als anorganische Verbindungen
werden beispielsweise Alkali- und Erdalkalicarbonaie,
-oxide, -silikate, Aluminiumsilikate, Aluminate und Aluminiumhydroxid. Anorganische Verbindungen in
ihrer natürlich vorkommenden Form, wie beispielsweise
r> Dolomit, Perlit, Magnesit, Diatomeenerde und Vermiculit, sind ebenfalls geeignet, und auch Elemente können
als Füllstoffe verwendet werden. Bevorzugt werden von diesen Kohlenstoff, Zink, Magnesium, Titan, Aluminium
und Eisen.
Die Füllstoffe sind im allgemeinen körnig, können aber auch in Faserform vorliegen. Füllstoffe in
Faserform sind beispielsweise Glasfasern, Glimmer, Asbest sowie Metalle, Metalloxide und Metallcarbide in
Faserform. Erfindungsgemäß gelten dünne Metallstrei- > fen, wie Aluminiumspäne, als faserförmig. Die faserförmigen
Füllstoffe haben vorzugsweise eine durchschnittliche Länge von 0,1 bis 5 mm und eine durchschnittliche
Mindestabmessung wie oben angegeben.
Um eine mit Tabak vergleichbare Glimmgeschwin-
Um eine mit Tabak vergleichbare Glimmgeschwin-
j(i digkeit zu erzielen, beträgt, wie bereits erwähnt, das
Gewichtsverhältnis von Matrix zu Füllstoff 25 :75 bis 75:25. Durch Mischen der Bestandteile in diesen
Verhältnissen wird ein Austauschmaterial erhalten, dessen Glimmgeschwindigkeit mit derjenigen von
V) Tabak vergleichbar ist, wenn es unter analogen Bedingungen geraucht wird, d. h. etwa 3 bis 10
mm/Minute in Form einer üblichen Zigarette. Eine Glimmgeschwindigkeit dieser Größenordnung entspricht
einer Zugzahl von etwa 12 bis 5 für eine
ho Zigarette, die mit einem Zyklus von 60 Sekunden
geraucht wird, wie in den Beispielen beschrieben. Die Brenngeschwindigkeit kann sich jedoch mit der
Zusammensetzung ändern, besonders wenn Füllstoffe mit verschiedenen Wärmeleitzahlen verwendet werden.
h"> F.rfindungsgemäß können auch Kombinationen von
inteiligen Füllstoffen verwendet werden, um die gewünschte endgültige Glimnigeschwindigkeit zu erzielen.
Für die Regelung oder Einstellung der Glimmgc-
schwindigkeit sind Titandioxid, Kohle, Magnesiumoxid,
Zeolithe, KieselgeL Magnesiumsilikat und Diatomeenerde
besonders geeignet
Das Tabakaustauschmaterial gemäß der Erfindung kann in Form inniger Mischungen, :n Form einer Folie
oder in jedem physikalischen Zustand zwischen diesen beiden Extremen zum Einsatz kommen. Vom Standpunkt
der Verarbeitung und der Bequemlichkeit des Rauchens wird die Folienform bevorzugt, wenn das
rauchbare Produkt ausschließlich aus dem Austauschmaterial gemäß der Erfindung besteht Wird jedoch das
Austauschmalerial mit Tabak oder mit einem geeigneten Trägermaterial der später beschriebenen Art
gemischt, werden Gemische in gleicher Weise bevorzugt Ein Beispiel des vorstehend genannten Zwischenzustandes
ist der mögliche Fall, bei dem das Austauschmaterial als Bindemittel verwendet wird und
die Teilchen des Füllstoffs an die Oberflächen des Tabaks oder sonstigen Trägermaterials gebunden
werden.
Folien werden im allgemeinen hergestellt, indem alle gewünschten Bestandteile in Wasser gegeben und innig
gemischt werden, worauf das Gemisch auf eine geeignete Oberfläche gegossen wird. Das Gemisch
enthält zum Zeitpunkt des Gießens gewöhnlich etwa 65 bis 95% Wasser. Wasseranteile außerhalb dieses
Bereichs sind möglich, jedoch ergeben sich hierbei erhöhte Verarbeitungsschwierigkeiten. Im allgemeinen
wird die Folie auf eine Dicke im trockenen Zustand von 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise von 0,08 bis 0,25 mm,
gegossen, wobei eine Dicke von 0,13 mm besonders bevorzugt wird. Diese Folien werden \'or dem
Gebrauch im allgemeinen auf eine Breite von 1,6 bis 0,42
mm geschnitten.
Wie bereits erwähnt, kann das Austauschmatcrial auch mit Tabak gemischt werden, wobei beliebige
Kombinationen möglich sind, jedoch beträgt das Verhältnis von Tabak zu Austauschmaterial im allgemeinen
95:5 bis 25:75. Das Hauptkriterium ist
natürlich, daß genügend Austauschmaterial im Gemisch vorhanden ist, um beim Rauchen eine wesentliche
Verringerung der unerwünschten Komponenten zu erreichen. Das Austauschmaterial wird meist in Form
einer Folie oder eines Trockengemisches verwendet und mit dem Tabak gewälzt, bis sich ein homogenes
Gemisch gebildet hat. Es ist jedoch auch möglich, eine wäßrige Dispersion des Materials zum Tabak zu geben
und die Bestandteile zu rollen und das Gemisch zu trocknen, wobei die Füllstoffteilchen durch das als
Bindemittel wirkende Austauschmaterial mit dem Tabak verklebt werden. Ebenso ist eine Kombination
des Austauschmaterials gemäß der Erfindung mit anderen Austauschmaterialien in allen Mengenverhältnissen
möglich.
Durch die Kombination der vorstehend genannten Materialien in den angegebenen Mengenverhältnissen
wird im allgemeinen ein Material erhalten, dessen Asche mit Tabakasche vergleichbar ist. Falls gewünscht, kann
jedoch die Art der gebildeten Asche und ihr Aussehen leicht durch Zusatz verschiedener Substanzen, wie
Glasfasern, Kaliumsalzen, organischen Fasern oder Phosphaten und un—üj i-·; hydratisierten Metallsalze,
verändert werden.
Das Austauschmatcrial gemäß der Erfindung bildet einen Rauch, der als solcher verhältnismäßig geruchlos
und geschmacklos ist. Diese Eigenschaft ermöglicht die Veränderung des Geschmacks und Geruchs innerhalb
eines weiten Hcrcichs durch Zusatz der verschiedensten
Geschmacks- und Geruchsstoffe, wie beispielsweise Tabakextrakte, Fruchtextrakte, synthetische Würzstoffe,
natürliche Gummen, Harze und Zucker, Nikotin und andere Alkaloide, können ebenfalls in geregelten
ϊ Mengen zugesetzt werden.
Vom ästhetischen Standpunkt kann der Zusatz verschiedener färbender Stoffe zum Austauschmaterial
erwünscht sein, um beispielsweise ein Material zu erhalten, dessen Farbe der von natürlichem Tabak
κι ähnlich ist; geeignet sind Kohle, Eisenoxid, Lebensmittelfarbstoffe,
Tabakextrakte, organische Farbstoffe und anorganische Pigmente oder Gemische dieser färbenden
Stoffe. Im allgemeinen können bis 5,0% färbende Stoffe, bezogen auf die Gesamtmasse, zugesetzt
ι i werden, vorzugsweise 0,1 bis 2,0%.
Wenn das Tabakaustauschmaterial in Folienform hergestellt wird, ist häufig die Einarbeitung eines
Weichmachers erwünscht, um die Folie geschmeidiger und biegsamer zu machen. Als Weichmacher geeignet
>o sind beispielsweise Wasser, Butylenglykol, Glycerin und
Propylenglykol, meist in einer Menge von 1 bis 30%, vorzugsweise 2 bis 25%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Produkts.
Die Folienbildung kann auch durch Zusatz eines
i-, Netzmittels verbessert werden. Geeignete Netzmittel
sind beispielsweise Polyoxyäthylen(20)-sorbitanmonolaurat der Polyglykolether von Trimethylnonanol und
Alkyldimethyl(Ci2—Ci8)-benzylammoniumchlorid. Diese
Netzmittel werden der Masse vor der Herstellung der
w Folie in einer Menge bis zu 10%, vorzugsweise 0,05 bis
1,0%, zugesetzt
Die Glimmgeschwindigkeit einer Folie gemäß der Erfindung dürfte nicht nur, wie vorstehend beschrieben,
der Wärmeleitzahl des verwendeten Füllmaterials,
r> sondern auch der Wärmeleitfähigkeit der Folie selbst
zuzuschreiben sein. Im allgemeinen hat sich gezeigt, daß die Folien mit dem besten Glimmverhalten eine
Wärmeleitfähigkeit von 3,7 χ 10"3 cal/s °Ccm bis 5,0
χ 10"3 cal/s °C cm haben. Die Werte werden ermittelt,
4(i indem eine Folie von 0,305 mm Dicke zwischen zwei
Aluminiumblöcke gelegt, ein Block bei 117°C gehalten
und der Temperaturanstieg des zweiten Blocks gemessen wird, wobei einheitliche Bedingungen durch
eine Wärmequelle geschaffen werden, die die Tempera-
4"> tür des zweiten Blocks mit einer Geschwindigkeit von
0,19cC/Sek.ohne eine zwischengelegte Folie erhöht.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.
V) Beispiel!
In einen mit hoher Scherwirkung arbeitenden Mischer wurden 140 ml entionisiertes Wasser von 800C
zusammen mit 12,6 g Rutil (Titandioxid) gegeben. Nach
vollständigem Dispergieren des Ti'.andioxids wurden
ίί 8,4 g Natriumcarboxymethylcell'ulose, die ein mittleres
Molekulargewicht und einen Substitutionsgrad von 0,7 hatte, langsam in den Wirbel des kräftig gerührten
Wassers gegeben. Nach vollständigem Dispergieren der Natriumcarboxymethylcellulose (CMC) innerhalb 5 bis
w) 10 Minuten bei etwa 65°C wurde eine Folie auf ein mit
Polytetrafluorethylen beschichtetes Gewebe in einer Dicke von 0,89 mm gegossen und in einem Wärmeschrank
mit Luftumwälzung bei 125°C getrocknet. Nach dem Trocknen und Konditionieren (23,3°C, 60%
h> relative Feuchtigkeit) wurde die Folie dann auf eine
durchschnittliche Breite von 0,9 mm und eine durchschnittliche Länge von 1,0 cm zerschnitzelt Zerschnittene
Folien der nachstehend genannten Zusammenset-
zung wurden durch Einhüllen in Zigarettenpapier mit einer Handrolle zu Zigaretten geformt, die einen
Durchmesser von 8 mm und eine Länge von 85 mm hatten.
Die so hergestellten Zigaretten wurden mit einer Vorrichtung geraucht, die Züge von 35 ml und 2
Sekunden Dauer ι einem 60-Sekunden-Zyklus nahm. Der Druckabfall, d. h. der Strömungswiderstand, der
beim Durchsaugen von Luft in einer Menge von 1050 ml/Minute durch die Säule auftrat, wurde bestimmt. Das
Teergewicht wurde ermittelt, indem der Rauch aus der
Zigarette durch ein Cambridge-Filter, das wenigsten·
98% der feinteiligen Feststoffe entfernte, gesaugt unc das Filter vor und nach dem Rauchen gewogen wurde
Die Zugzahl ist die Zahl der Züge, die erforderlich sind um die Zigarette bis zu einem Rest von 30 mm zi
rauchen.
Die erhaltenen Ergebnisse sind im Vergleich zu der entsprechenden Werten, die beim Rauchen von Tabak
unter den gleichen Bedingungen erhalten wurden, ir Tabelle 1 genannt.
TiO1 | CMC | Gewicht der Schnitzel |
Druckabfall | Zugzahl | Nasser Teer | — | Trockener Teer |
- |
X | % | g | Pa | mg/Zigarette | 28.7 | mg/ Zigarette |
24.7 | |
30 | 70 | - | - | brannte nicht |
- | - | ||
35 | 65 | 1,10 | 98,1 | 11,1 | 3,2 | 2,9 | ||
60 | 40 | 1,10 | 68,7 | 5,4 | 2,3 | 2,0 | ||
80 | 20 | 2,50 | 68.7 | 9,9 | 1,4 | 1.1 | ||
85 | 15 | - | — | brannte nicht |
||||
(Tabak) | 1,10 | 686,7 | 10,0 |
Die vorstehenden Werte zeigen, daß cine wesentlich geringercre Teermenge
Aiistaiischmaterial gemäß der Erfindung an Stelle von Tabak verwendet wird.
Aiistaiischmaterial gemäß der Erfindung an Stelle von Tabak verwendet wird.
gebildet wird, wenn das
Folien wurden auf die in Beispiel 1 beschriebene meenerde als Füllstoff verwendet wurden. Die erhalte-Weise
hergestellt und geprüft, wobei jedoch Carboxy- nen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 zusammethylhydroxyäthylcellulosc
(CMHEC) und Diato- -m mengestellt.
Tabelle 2 | CMHKC | Gewicht der | Druckabfall | Zugzahl | Nasser Teer | Trockener |
Dialomeen- | Schnitzel | Teer | ||||
erde | "/„ | g | Pa | mg/Zigarette | mg/Zigarette | |
"■„ | 80 | 1,10 | 147.15 | nicht | _ | |
20 | brennbar | |||||
75 | 1,10 | 147,15 | 9 | 15,6 | 13,4 | |
25 | 1 in 1 , IW |
1H/,IJ |
C
J |
2,25 | 1,4 | |
75 | 11 | 1,25 | 882,90 | 8 | 0,9 | 0,0 |
89 | 10 | 1,40 | 4905,00 | nicht | - | - |
90 | brennbar | |||||
LlO | 686,70 | 10,0 | 28,7 | 24,7 | ||
Reiner Tabak | ||||||
Wie bereits erwähnt, ist es unter Umständen zweckmäßig, zwei oder mehr Füllstoffe zu verwenden,
um die Glimmgeschwindigkeil auf einen optimalen hi Wert zu bringen. Hier wurde die Glimmgcsehwindigkeit
eines Ca rboxymet hy !cellulose-Dolomit kalk-Sysicms
verändert, indem Titandioxid zusätzlich als zweiter feinteiliger Füllstoff verwendet wurde. Die drei
Komponenten wurden auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise zu Folien verarbeitet und zu Zigaretten geformt.
Die Ergebnisse in Tabelle 3 wurden durch Rauchen der Zigaretten auf die bereits beschriebene Weise erhalten.
% CMC
% Dolomit
% TiO,
/ugzahl
60
40
40
20
brannte nicht
Der Gehalt an organischen Komponenten in der Gasphase wurde durch Gaschromatographie für ein
synthetisches Material, das aus einer Folie bestand, die 37% Carboxymethylcellulose, 37% Dolomitkalk, 10%
Kohle und 16% Netzmittel. Weichmacher und färbende Stoffe enthielt, für ein 50 :50-Gemisch von Tabak und
Folie, für ein 50 : 50-Gemisch von Tabak und Austauschmaterial, trocken vermischt, bestimmt. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 4 in Mikrogramm/Zug angegeben.
Nur 50:50 50:50 100% AusTabak als Folie trocken tauschgeformt
gemischt material als Folie geformt
Methanol
Acetaldehyd
Acetonitril
Acrolein
Furan
Propionaldehyd
Aceton
Propionitril
Isobutyraldehyd
Benzol
12,8
47,8
16,6
5,8
3,1
4,1
28,2
2,7
2,2
7,1
5,7
46,7
8,6
4,3
1,9
5,6
22,4
1,1
1,3
4,8
46,7
8,6
4,3
1,9
5,6
22,4
1,1
1,3
4,8
5,9 34,9 6,1 3,8 1,45 2,0 15,8 0,8 1,0 2,7
0,0 39,5 0,2 1,8 0,7 4,2 7,1 0,01 0,3 1,3
Der Gehalt an Cyanwasserstoff, Phenol, Kohlenoxid und Benzpyren wurde für die vorstehend genannten
Folien aus Austauschmaterial ebenfalls nach üblichen Methoden bestimmt. Die erhaltenen Werte sind
nachstehend in Tabelle 4(a) angegeben.
Tabelle 4 (a)
Cyanid Phenol Kohlen- Benzoxid pyren
•i.g/ ug/ Vol.-% [xg/
Zig. Zig. lOOZig.
100 % Folie
50% Folie
+ 50% Tabak
zerschnitzelt
+ 50% Tabak
zerschnitzelt
Reiner Tabak
5 3
83 39
225 63
1,7 3,1
3,8
1,1 2,4
2,4
das Austauschmaterial gemäß der Erfindung, insbesondere
ein Dolomit oder ähnliche Füllstoffe enthaltendes, weniger als 2 Vol.-% Kohlenoxid ab. Eine Festlegung
auf eine bestimmte Theorie ist nicht beabsichtigt, jedoch wird angenommen, daß diese Verminderung des
Kohlenoxidgehalts wenigstens teilweise der Tatsache zuzuschreiben ist, daß das Austauschmaterial bei der
Verbrennung eine niedrigere Spitzentemperatur hat als Tabak. Insbesondere die Carbonate erfahren im Bereich
der beim Rauchen auftretenden Temperaturen eine endotherme Zersetzung und sind somit für diesen
Zweck zu bevorzugen.
Um die Wirkung auf die organische Gasphase und die Teerwerte zu veranschaulichen, wenn die Komponenten
des Austauschmaterials gemäß der Erfindung allein und in Kombination verwendet werden, wurden die
folgenden Gemische in Form von üblichen Zigaretten hergestellt:
Probe Tabak
Carboxymethyl
cellulose
cellulose
Dolomit
kalk
kalk
Form des Materials
J(( A 50 25 25 Trockenmischung
B 67 33 - Trockenmischung
C 67 - 33 Trockenmischung
D 100 - - Trockenmischung
J5 E 50 25 25 CMC und Dolomit
in der Folie mit
Tabak gemischt
und zerschnitzelt
Tabak gemischt
und zerschnitzelt
F 50 25 25 alle Bestandteile in
der Folie (rekon
stituierte Materialien)
Der Gehalt an nassem und trockenem Teer wurde nach der in den obigen Beispielen beschriebenen
Methode ermittelt. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 5 genannt.
Probe
Gew. der Druck-Schnitzel abfall
g Pa
Zugzahl
Nasser
Teer
Teer
Trockener Teer
mg/ mg/
Zigarette Zigarette
A
B
C
D
E
F
B
C
D
E
F
,10
,10
,10
,10
,10
,10
,10
,10
,10
,10
,10
392,4
490,5
647,5
686,7
353,2
245,3
490,5
647,5
686,7
353,2
245,3
11,8
14,4
14,4
8,0
10,0
10,9
10,0
10,9
7,6
15,4
19,2
21,5
28,7
16,5
22,5
19,2
21,5
28,7
16,5
22,5
13,7
17,6
16,8
24,8
12,0
19,7
17,6
16,8
24,8
12,0
19,7
Wie die vorstehenden Werte zeigen, betrug der Kohlenoxidgehalt für das zu 100% aus der Folie
bestehende Material nur 1,7 VoL-%. Im allgemeinen gibt
Die Werte für die Komponenten der organischen Gasphase sind nachstehend in Tabelle 5(a) in Mikrogramm/Zug
angegeben.
Tabelle 5 (a)
I)
Acetaldehyd | 27,2 | 34,2 | 53,4 | 47,8 | 35,1 | 40,5 | |
Acetonitril | 5,0 | 6,9 | 18,5 | 16,6 | 7,5 | 6,5 | |
Acrolein | 2,5 | 2,7 | 7,5 | 5,8 | 4,0 | 3,5 | |
Furan | I I | 1 5 | 34 | 3 1 | 1 7 | 1,6 | |
Propionaldehyd | 1,8 | 3,1 | 4,8 | 4,1 | 2,7 | 3,3 | |
μ | Aceton | 15,6 | 21,4 | 28,9 | 28,2 | 20,3 | 19,3 |
t'.v I |
Propionitril | 0,9 | 1,3 | 2,9 | 2,7 | 1,2 | 1,4 |
i | Isobutyraldehyd | 0,8 | 1,2 | 3,6 | 2,2 | 1,3 | 1,3 |
Benzol | 3,4 | 4,1 | 7,5 | 7,1 | 3,5 | 3,5 |
Drei Tatsachen sind aus den vorstehenden Werten deutlich erkennbar:
1) Die Werte bei den Gemischen, die eine Kombination der beiden Komponenten gemäß der Erfindung
mit Tabak enthalten, sind merklich niedriger als die Werte für Tabak allein;
2) die Werte bei Verwendung des Cellulosematerials und des Füllstoffes in Kombination sind niedriger
als die Werte bei Verwendung dieser Materialien getrennt in Tabakmischungen.
Die vorstehenden Werte zeigen sogar, daß bei Verwendung des Füllstoffes allein allgemein höhere
Werte für die Komponenten der organischen Gasphase erhalten werden.
3) Die Werte in Tabelle 5 zeigen, daß niedrigere Teerwerte erhalten werden, wenn die Folie und der
Tabak geschnitten und gemischt werden (E), als wenn der Tabak in die Folie eingearbeitet wird (F).
Ein Austauschmaterial ähnlich dem in Beispiel 5 beschriebenen wurde aus 14 Teilen Carboxymethylcellulose
(Substitutionsgrad 0,7), 14 Teilen Dolomitkalk und 10 Teilen Magnesiumoxid hergestellt. Das Produkt
zeigte sehr gute Glimmeigenschaften und gab im Rauch die Komponenten in Mengen ab, die mit denen
vergleichbar sind, die vorstehend für das in Beispiel 5 beschriebene Produkt angegeben sind.
Weitere geeignete Produkte wurden hergestellt, indem Tabakextrakt in eine Folie aus den folgenden
Bestandteilen eingearbeitet wurde:
0,2 g Guar-Pfla-'zengummi
2,5 g Carboxymethylcellulose
3,0 g Magnesiumoxid
1,0 g Zellstoff mit hohem Gehalt
an «-Cellulose,
5 Tropfen Alkyldimethyl(Ci2—CisJ-benzylammonium-
5 Tropfen Alkyldimethyl(Ci2—CisJ-benzylammonium-
chlorid
Als Tabakextrakt wurde ein alkoholischer Extrakt von Burleyblättern verwendet Bei Verwendung von
3,0 g Extrakt hatte das Material in 100%iger Zigarettenform
eine Zugzahl von 8 bei einem 60-Sekunden-Zyklus, und es bildete einen Rauch mit sehr gutem Geschmack
und Aroma. Wenn nur 1,5 g Extrakt verwendet wurden, stieg die Zugzahl auf 9,5 bei einem 60-Sekunden-Zyklus.
Gute Produkte wurden auch erhalten, wenn diese Mischungen mit einer gleichen Tabakmenge gemischt
wurden.
ι Kin weiteres geeignetes Produkt wurde hergestellt,
indem 1,75 Teile des in Beispiel 7 beschriebenen Extrakts in eine aus folgenden Bestandteilen hergestellte
Folie eingearbeitet wurden:
5,0 Teile Nalriumcarboxymethylcellulose
0,4 Teile Guar-Pflanzengummi
5,0 Teile Zellstoff mit hohem Gehalt
an «-Cellulose
1,2 Teile Kieselgel (44-149 μηι)
1,2 Teile Kieselgel (44-149 μηι)
ii Das so hergestellte Produkt wurde zerschnit/.elt und
dann mit der gleichen Tabakmenge zum Endprodukt gemischt.
.»ο Ein geeignetes Tabakaustauschmaterial wurde hergestellt,
indem die folgenden Bestandteile auf die oben beschriebene Weise zu einer Folie verarbeitet wurden:
Teile | % zuge- | |
set/.l | ||
Carboxymethylcellulose | 12 | 33 |
Dolomitkalk | 12 | 33 |
Diatomeenerde | 10 | 23 |
Kohle | 0,4 | 1,1 |
Netzmittel | 0,6 | 1,7 |
Glycerin | 0,6 | 1.7 |
Harz zur Verleihung von | ||
Naßfestigkeit | 1,2 | 0,33 |
Lebensmittelfarbstoffe | 0,18 | 0,50 |
Die auf die beschriebene Weise vorgenommenen Prüfungen und Untersuchungen hatten folgende Ergebnisse:
Gewicht der Zigarette, g | 100% Aus | iöö% | |
Mittlerer Druckabfall in der | tausch | Tabak | |
Zigarette, Pa (Bereich) | material | ||
45 | l,20±0,3 | 1,20 ±0,3 | |
Zugzahl | 41 | 63 | |
Nasses feinteiliges Material, | 372,8- | 529,7- | |
nig/Zigareiie | 441,5 | 706,3 | |
50 | Trockenes feinteiliges | 7,3 | 9,6 |
Material, mg/Zigarette | 2,8 | 28,0 | |
Nikotinabgabe, mg/Zigarette | |||
Abgabe von Cyanwasserstoff, | 1,7 | 24,7 | |
ag HCN/Zigarette | |||
Abgabe von Benzo(a)pyren, | <0,01 | 1,52 | |
,ag/100 Zigaretten | 1,4 | 216 | |
Abgabe von Phenol, | |||
bO | |i.g/Zigarette | 1,2 | 2,8 |
Kohlenoxid im Rauch, | |||
Methylalkohol, ug/Zug | <4 | 98 | |
Acetaldehyd, ag/Zug | |||
b5 | 1,5 | 3,6 | |
1,4 | 22 | ||
41,5 | 52,8 | ||
Fort set/ting
KK)"/,, Aus-
tausch-
muterial
Tabak
Acetonitril, y.g/Zug 0,7 15,0
Acrolein, y.g/Zug 3,2 4,9
Furan, y.g/Zug 0,7 1,9
Propionatehyd, y.g/Zug 2,9 4,2
Aceton, y.g/Zug 14,3 28,0
I'ropionitril, y.g/Zug 0,0 2,8
lsobulyraldehyd, y.g/Zug 0,4 2,6
Benzol, y.g/Zug 1,5 5,6
interessant ist die bei der Prüfung der Materialien gemäß der Erfindung gemachte Feststellung, daß die
Teilchengröße maximaler Häufigkeit in dem durch Verbrennung dieser Materialien gebildeten Rauch-Aerosol
zwischen etwa 0,1 und 0,2 μηι liegt. Im Vergleich
hierzu beträgt die entsprechende Teilchengröße in
Vcrglcichstabellc 1
Tabakrauch etwa 0.2 bis 0,3 μιη. Angesichts des
Unterschiedes in der Teilchengröße des Materials gemäß der Erfindung kann opti-nale Filtration durch
Verwendung eines Filters erreicht werden, das Teilchen
der vorstehend genannten maximalen Größenhäufigkeit aus dem Rauchstrom zu entfernen vermag. Es
wurde ferner festgestellt, daß der Rauch, der bei Verbrennung des Austauschmaterials gebildet wird, nur
etwa 100 Millionen Teilchen pro cm3 enthält im Gegensatz zu etwa 1 Milliarde Teilchen pro cm3 im
Tabakrauch.
Die nachstehenden Vergleichsbeispiele wurden nachgereicht zum Nachweis des technischen Fortschritts des
Tabakaustauschmaterials gegenüber dem der GB-PS 10 55 473.
Vergleichsbeispie! !
Gemäß Beispiel 1 wurden Tabakaustauschmalcrialicn hergestellt, dabei aber Natriumcarboxymethylccllulose
(CMC) durch ^-Cellulose ersetzt. Mit den erhaltenen Materialien wurden Zigaretten hergestellt und entsprechend
Beispiel 1 mit folgenden Ergebnissen getestet:
»-Cellulose
Gewicht der
Schnitzel
Schnitzel
Driickabfal
/ug/ahl licmcrkuniicn
65
40
20
1,0 17X5 12
1,05 1%2 11
mußte 1 x erneut angezündet werden, um
vollständig abzubrennen
vollständig abzubrennen
läßt sich nicht /u einer Folie verarbeiten
Vergleichsbcispiel 2
Es wurden Austauschmaterialicn gemäß Beispiel 2 Austauschmatcrialien hergestellte Zigaretten wurden
hergestellt, jedoch die Carboxymethylhydroxyäthylcel- gemäß Beispiel 2 mit folgenden Ergebnissen getestet:
lulose (CMHEC) durch ni-Cellulosc ersetzt. Aus diesen n>
Vergleichsbcispiel 2
Diatomeen- »-Cellulose Gewicht tier Druckabfall /ug/ahl
erde Schnitzel
% g Pa
Bemerkungen
25 | 75 | 0,66 | 1530 |
75 | 25 | 0,669 | 2698 |
89 | 11 | _ | _ |
Diese Vergleichsbeispiele zeigen, daß die in der GB-PS 10 55 473 besonders bevorzugte «Cellulose in
Abmischung mit feinteiligen, nicht brennbaren Füllstoffen nur in Sonderfällen bei hohen Gehalten an brenn-
bzw. glimmbarem Material zu einem Tabakaustauschmaterial führt. Insgesamt zeigt sie in dieser Kombination
ein deutlich schlechteres Brenn- bzw. Glimmverhalten im Vergleich mit den erfindungsgemäß eingesetzten
Cellulosederivaten.
Vergleichsbeispiel 3
Nachdem es nicht gelang, ein Tabakaustauschmaterial aus oxidierter Cellulose und T1O2 gemäß Beispiel 1
herzustellen, wurde versucht, gemäß Beispiel 2 aus oxidierter Cellulose und Perlit Tabakaustauschmalcriazuni
vollständigen Abbrennen mußte 5'· neu
entzündet werden
entzündet werden
Material brennt nicht
Material läßt sich nicht /ur Folie verarbeiten
lien herzustellen. Perlit und Diaiumeenerde sind
miteinander vergleichbare Verbindungen, die überwiegend aus Kieselsäure bestehen und lediglich unterschiedlichen
natürlichen Ursprungs sind.
Es wurden die folgenden Stoffmischungen hergestellt und zu Zigaretten verarbeitet.
Oxidierte Cellulose. %
Perlit. %
80
75
40
40
20
25
60
lewcils fünf Zigaretten wurden entsprechend Bcisnicl
1 mit folgenden Ergebnissen trctc-iot:
Perlit | 15 | 3 | Gewicht der | Druckabfall | 19 00 | 491. | 16 | Zugzahl | Tabakaus- | stark von | |
Schiwel | tauschmaterial ungeeignet ist. Vom Rauchenden wird | seiner Gewohnheit beim Rauchen von Zigaretten aus | |||||||||
% | g | Pa | Oxidierte Perlit Gewicht der Druckabfall | ein ungewöhnlich starker Zug gefordert, der | Tabak abweicht | ||||||
Cellulose Schnitzel | 6 | ||||||||||
Vergleichs taoeiie | 20 | 0,66 | 3924 | Zugzahl | % % g Pa | 6 | |||||
20 | 0,70 | 5003 | 40 60 0,73 5886 | 6 | |||||||
Oxidierte | 20 | 0,62 | 3630 | 40 60 0,78 6867+ | 6 | ||||||
Cellulose | 20 | 0,70 | 4120 | 40 60 0,78 6867+ | 6 | ||||||
% | 20 | 0,67 | 4120 | 5 | 40 60 0,75 6867+ | ||||||
25 | 0,65 | 2845 | 5 | 40 60 0,77 6867+ | Die auffällig hohen Werte für den Druckabfall zeigen, | ||||||
80 | 25 | 0,65 | 3041 | 5 | daß diese Kombination für die Praxis als | ||||||
80 | 25 | 0,64 | 3041 | 5 | |||||||
30 | 25 | 0,65 | 3041 | 5 | |||||||
80 | 25 | 0,63 | 2649 | 5 | |||||||
80 | 5 | ||||||||||
75 | 5 ,5 | ||||||||||
75 | 6 | ||||||||||
75 | 6 | ||||||||||
75 | |||||||||||
75 | |||||||||||
Claims (1)
1. Tabakaustauschmaterial, das
a) als brennbares Materia! eine Matrix aus
Cellulosematerial und dazu
b) einen nichtbrennbaren Füllstoff
enthält, wobei a) und b) in solchen Mischungsverhältnissen
vorliegen, daß eine für den Einsatz des Austauschmaterials brauchbare Brenngeschwindigkeit
gegeben ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Cellulosematerial ein Cellulosederivat bzw. dessen Salz mit der wiederkehrenden Anhydroglucoseeinheit
der Formel
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US69999668A | 1968-01-10 | 1968-01-10 | |
US77283468A | 1968-11-01 | 1968-11-01 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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DE1900491B2 DE1900491B2 (de) | 1979-07-12 |
DE1900491C3 true DE1900491C3 (de) | 1981-04-02 |
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ID=27106532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19691900491 Expired DE1900491C3 (de) | 1968-01-10 | 1969-01-07 | Tabakaustauschmaterial |
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CN108936793B (zh) * | 2018-06-15 | 2021-08-06 | 张莘蔓 | 一种降低卷烟co和焦油释放量的方法 |
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-
1969
- 1969-01-07 DE DE19691900491 patent/DE1900491C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1900491B2 (de) | 1979-07-12 |
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US3106211A (en) | Tobacco product |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |