DE2034594B2

DE2034594B2 - Verfahren zur Herstellung einer aufgeblähten, in Rauchwaren verwendbaren Folie

Info

Publication number: DE2034594B2
Application number: DE2034594A
Authority: DE
Inventors: Charles Herbert Keith; Ralph Robert Miano
Original assignee: Celanese Corp
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1969-07-15
Filing date: 1970-07-11
Publication date: 1979-11-29
Also published as: FR2054990A5; DE2034594A1; NL7010283A; CH554146A; GB1305492A; BE753482A; IT1044204B; ZA704463B; DE2034594C3; JPS4916960B1

Description

CH₂OR

C —	-O	\	H	/
I		\ /
H		C-O
	¹I/
OR I	I / - ι
I	( OR
L. I
I H

10

15

20

in der R ein niederer Alkylrest, ein niederer Hydroxyalkylrest, ein niederer Carboxyalkylrest oder ein Gemisch dieser Reste ist und die übrigen Reste R Wasserstoff bedeuten und der mittlere Substitutionsgrad der Reste R 0,2 bis 3,0 beträgt, mit einem die Verbrennung modifizierenden, feinteiligen Mittel aus der Gruppe Diatomeenerde, Magnesiumoxid, Titanoxid, Zeolithe, dolomitischer Kalkstein und deren Gemischen und bis zu 5 Gew.-% (bezogen auf das Gemisch) eines Treibmittels innig mischt, aus dem Gemisch eine Folie herstellt und die Folie auf eine über der Vergasungstemperatur des Treibmittels liegende Temperatur erhitzt und hierdurch eine aufgeblähte Folie bildet, die ein Raumgewicht von 0,3 bis 0,6 g/cm³ hat und anschließend gegebenenfalls zerschnitzelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Treibmittel Ammoniumcarbonat, Hexan oder fluorierte Kohlenwasserstoffe verwendet.

3. Verwendung der nach Anspruch 1 oder 2 hergestellten aufgeblähten Folien zur Herstellung eines zigarettenartigen rauchbaren Produkts.

Zahlreiche Versuche wurden bereits gemacht, um einen annehmbaren und brauchbaren Ersatz für Tabak zu finden. Am aussichtsreichsten von den vielen vorgeschlagenen Austauschmaterialien erscheinen synthetische Folien, die gewöhnlich durch Dispergieren eines oder mehrerer Materialien, die die Verbrennungsgeschwindigkeit der Folie regeln, modifiziert sind. Zu den in neuerer Zeit vorgeschlagenen, aus synthetischen Folien hergestellten Austauschmaterialien für Tabak gehören beispielsweise die in der holländischen Patentschrift 67 08 411 beschriebenen, die aus Folien ω von sauren Gummen mit hoher Säurezahl hergestellt sind, beispielsweise pectinhaltige Folien mit einer Säurezahl über 30 mg KOH/g Pflanzengummi.

Die bisher bekannten Tabakaustauschmaterialien haben zwar viele erwünschte Eigenschaften, jedoch sind noch Verbesserungen erforderlich. Beispielsweise wäre eine weitere Verringerung der Menge an feinteiligen Stoffen, die bei der Verbrennung eines äquivalenten Tabiikvolumens frei wird, erwünscht Ferner weisen die aus den bekannten Materialien hergestellten Zigaretten einen niedrigeren Druckabfall, d.h. einen kleineren Widerstand gegen das Ziehen, auf als vergleichbare Produkte. Dieser niedrigere Druckabfall verschlechtert, da er sich vom Druckabfall in Tabak unterscheidet, die Aufnahme, die das Austauschmaterial beim Publikum findet

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von verbesserten Tabakaustauschmaterialien verfügbar zu machen, die geringe Mengen an feinteiligen Stoffen bei der Verbrennung bilden und in rauchbaren zigarettenförmigen Produkten einen ähnlichen Druckabfall aufweisen, wie ein Tabak enthaltendes Produkt vergleichbarer Größe.

Austauschmaterialien für Tabak mit besonders erwünschten Eigenschaften beschreibt auch die DE-OS 19 00491, und zwar Folien aus filmbildenden Substanzen, nämlich aus Stärke bzw. Stärke- und Cellulosederivaten sowie die Verbrennung modifizierenden Stoffen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer aufgeblähten, in Rauchwaren verwendbaren Folie, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein filmbildendes ungiftiges Matrixmaterial auf der Basis von Stärke, Stärke- und Cellulosederivaten und deren Salzen mit der wiederkehrenden Einheit der Formel

CH₂OR

Q	-0	H	\ /	/
I	\	C-O
H

OR	H ι /
	I /

OR

in der R ein niederer Alkylrest, ein niederer Hydroxyalkylrest, ein niederer Carboxyalkylrest oder ein Gemisch dieser Reste ist und die übrigen Reste R Wasserstoff bedeuten und der mittlere Substitutionsgrad der Reste R 0,2 bis 3,0 beträgt, mit einem die Verbrennung modifizierenden, feinteiligen Mittel aus der Gruppe Diatomeenerde, Magnesiumoxid, Titanoxid, Zeolithe, dolomitischer Kalkstein und deren Gemischen und bis zu 5 Gew.-% (bezogen auf das Gemisch) eines Treibmittels innig mischt, aus dem Gemisch eine Folie herstellt und die Folie auf eine über der Vergasungstemperatur des Treibmittels liegende Temperatur erhitzt und hierdurch eine aufgeblähte Folie bildet, die ein Raumgewicht von 0,3 bis 0,6 g/cm³ hat und anschließend gegebenenfalls zerschnitzelt wird. Für die Zwecke der Erfindung besonders gut geeignete Matrixmaterialien sind Carboxymethylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, Methylcellulose und carboxymethylierte Stärke.

Der hier gebrauchte Ausdruck »Treibmittel« umfaßt Verbindungen, die beim Erhitzen ein. Gas durch Verdampfen oder Zersetzen bilden. Die verwendeten Verbindungen und ihre Zersetzungsprodukte, die in der geschäumten oder aufgeblähten Folie bleiben, müssen natürlich in der vorhandenen Konzentration für den Raucher ungiftig sein. Treibmittel, die sich für die Zwecke der Erfindung eignen, sind beispielsweise Ammoniumbicarbonat, Wasser, Heptan und Fluorkohlenwasserstoffe. Besonders geeignet als Treibmittel sind Ammoniumcarbonat, Hexan und Trifluortrichloräthan.

Die Glimmeigenschaften der aus den obengenannten Matrixmaterialien hergestellten Folien werden durch Zusatz eines oder mehrerer der genannten modifizierenden Mittel zum Matrixmaterial so verändert, daß ein Produkt erhalten wird, das die gleiche Glimmgeschwindigkeit wie Tabak hat Diese Mittel werden im allgemeinen in feinteiliger Form mit einer durchschnittlichen Mindestdimension von 0,2 μ bis 1,0 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 0,5 mm verwendet Das Gewichtsverhältnis von Matrixmaterial zu dem die Verbrennung modifizierenden Mittel beträgt gewöhnlich 85 :15 bis 15 :85, vorzugsweise 25 : 75 bis 75 :25.

Als weitere Materialien, die in geringen Mengen zugesetzt werden können, kommen beispielsweise Mittel, die die Asche modifizieren, beispielsweise Glasfasern und organische Fasern, Mittel, die den Geschmack und den Geruch verändern, beispielsweise Tahakextrakte, synthetische Geruchs- und Geschmacksstoffe oder Zucker, färbende Stoffe, beispielsweise Kohle, Nahrungsmittelfarben und anorganische Pigmente, Weichmacher und Feuchthaltemittel, beispielsweise Butylenglycol, Glycerin und Propylenglycol, sowie Netzmittel in Frage.

Zur Herstellung des zigarettenartigen rauchbaren Produktes werden Treibmittel und Matrixmaterial zusammen mit den die Verbrennung modifizierenden Mitteln und etwaigen anderen gewünschten Zusätzen in Wasser gegeben und innig gemischt Das Gesamtgemisch enthält gewöhnlich 65 bis 95% Wasser. Zwar sind Wasseranteile außerhalb dieses Bereichs möglich, jedoch ergeben sich hierdurch erhöhte Schwierigkeiten bei der Verarbeitung.

Nach inniger Vermischung wird das Gemisch beispielsweise durch Strangpressen oder Gießen auf einer geeigneten Oberfläche zu einer Folie verarbeitet. Die nasse Folie wird dann auf eine Temperatur erhitzt, die genügt, um das Treibmittel zu vergasen. Die Folie darf natürlich nicht auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Matrixmaterials oder anderer zersetzbarer Zusätze erhitzt werden. Daher muß ein Treibmittel verwendet werden, dessen Vergasungstemperatur unter der Zersetzungstemperatur der anderen Bestandteile liegt. Aus diesem Grunde werden gewöhnlich Treibmittel verwendet, die eine Vergasungstemperatur von 25° bis 125⁰C, vorzugsweise von 50° bis 105° C haben. Bestes Ausschäumen oder Aufblähen wird erzielt, wenn die Folie schnell, beispielsweise innerhalb von 10 Minuten auf die Vergasungstemperatur erhitzt wird.

Die erhaltene Folie ist porös und hat, wie bereits erwähnt, ein Raumgewicht von 0,3 bis 0,6 g/cm³. Die getrocknete Folie hat gewöhnlich eine Dicke von 76 bis 508 μ, vorzugsweise von 127 bis 254 μ.

Stabförmige oder säulenförmige Rauchwaren von 85 mm Länge und 8 mm Durchmesser, die 1,1 g Füllung enthalten, die aus den erfindungsgemäß hergestellten aufgeblähten Folien in üblicher Weise hergestellt worden ist, haben einen Druckabfall von 41 bis 77 mm WS im Gegensatz zu einem Druckabfall im Bereich von 15 bis 24 mm WS, der bei der Herstellung von stabförmigen Rauchwaren aus einer sonst vergleichbaren, nicht aufgeblähten Folie erhalten wird. Übliche, ausschließlich aus Tabak hergestellte Zigaretten der gleichen Größe und des gleichen Gewichts haben einen Druckabfall von 60 bis 100 mm WS. Ferner geben die aus den aufgeblähten Folien hergestellten Zigaretten eine geringere Teermenge, nämlich 1 bis etwa 3 mg pro Stäbchen ab. Im Gegensatz hierzu gibt ein äquivalentes stabförmiges Rauchmaterial aus einer vergleichbaren, nicht aufgeblähten Folie etwa die doppelte Teermenge und eine Zigarette, die ausschließlich mit Tabak gefüllt ist, 20 bis 30 mg Teer ab. Diese Mengenbereiche gelten natürlich für das Produkt ohne Filter, das eine vergleichbare Verringerung bei allen obengenannten Mengen bewirkt.

Beispiel 1

Eine nicht aufgeblähte Folie, die im trockenen Zustand eine endgültige Dicke von 127 bis 178 μ hatte, wurde durch Gießen eines innigen Gemisches von 14 Teilen Carboxymethylcellulose, 14 Teilen Dolomit, 4 Teilen Kohle, 2,4 Teilen Netzmittel, 0,14 Teilen Vernetzungsmittel und 0,06 Teilen eines farbgebenden Mittels hergestellt. Eine zweite Folie wurde durch Gießen aus dem vorstehend genannten Gemisch, das zusätzlich 5% Ammoniumcarbonat als Treibmittel enthielt, hergestellt. Die letztgenannte Folie wurde auf 115⁰C erhitzt. Die Vergasungstemperatur von Ammoniumcarbonat beträgt 58° C Die Folien wurden dann zerfasert und zu zigarettenartigen Produkten von 85 mm Länge und 8 mm Durchmesser geformt. Die erhaltenen Ergebnisse sind im Vergleich zu den Ergebnissen mit einer ausschließlich aus Tabak bestehenden Zigarette in der folgenden Tabelle genannt.

	Aufgeblähte	Nicht aufgeblähte	Zigarette
	Folie	Folie	aus Tabak
Raumgewicht der Folie, g/cm³	0,42	0,(50	0,51-0,63
Schnitzelgewicht, g	0,90	1,1	1,1
Zusammendrückbarkeit, %	43	42	41
Druckabfall, mm WS	77	24	82
Trockener Teer, mg/Zigarette	2,0	4,9	24,7

Bei den Versuchen, die die obengenannten Ergebnisse hatten, wurde ein Schnitzelgewicht von 0,90 g an Stelle von 1,10 g verwendet, um einen Druckabfall zu erhalten, der mit dem der Tabakprobe vergleichbar war. Eine Säule, die 1,10 g der aufgeblähten Folie enthielt, hatte einen Druckabfall von 177 mm WS. Interessant ist jedoch die Feststellung, daß die wesentliche Abnahme des Teers (4,9 auf 2,0 mg/Zigarette) größer ist, als aus

65 der geringfügigen Verringerung des Gewichts des zerschnitzelten Materials zu erwarten war. Es wird angenommen, daß diese überraschende Abnahme der verstärkten Filtration durch die Säule, die den höheren Druckabfall hatte, zuzuschreiben ist. Es wurde ferner festgestellt, daß die Zusammendrückbarkeit
nachteilig beeinflußt wurde.

Beispie! 2

Folien wurden aus einem Gemisch von 14 Teilen Carboxymethylcellulose, 14 Teilen Dolomit, 10 Teilen Magnesiumoxyd, 2,4 Teilen Netzmittel, 0,14 Teilen Vernetzungsmittel und 0,4 Teilen eines farbgebenden Mittels hergestellt Auch hier wurden 5% Ammoniumcarbonat als Treibmittel verwendet Eine Verringerung des Raumgewichts der Folie von 1,17 auf 0,77 g/cm³ wurde erzielt Ferner wurde auch in diesem Fall eine Verringerung der Teerabgabe erreicht die mit derjenigen beim Versuch gemäß Beispiel 1 vergleichbar ist

Beispiel 3

Um die Beziehung des Anteils des Treibmittels zum Raumgewicht der Folie zu ermitteln, wurden Folien, die aus dem Gemisch der in Beispiel 1 genannten Zusammensetzung hergestellt waren, mit verschiedenen Anteilen eines Treibmittels, im vorliegenden Fall Ammoniumcarbonat, aufgebläht Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:

Treibmittel, %

Raumgewicht der
Folie, g/cm³

0,0	0,60
0,5	0,49
1,0	0,44
3,0	0,42
5,0	0,42

Aus den vorstehend genannten Ergebnissen ist zu schließen, daß eine maximale Wirkung beim Aufblähen erreicht wird, wenn bis zu 3,0% Treibmittel verwendet werden. Ferner ist der Wert der Erfindung am besten festzustellen, wenn wenigstens 1 % Treibmittel verwendet wird.

Rauchbare Produkte können ausschließlich aus den hier beschriebenen Materialien oder aus diesen Materialien in jeder gewünschten Kombination mit Tabak, rekonstituiertem Tabak oder anderen Tabakaustauschmaterialien hergestellt werden.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen möglich. Beispielsweise kann das Tabakaustauschmaterial in Faserform anstatt in Folienform stranggepreßt oder gesponnen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer aufgeblähten, in Rauchwaren verwendbaren Folie, dadurch gekennzeichnet, daß man ein filmbildendes ungiftiges Matrixmaterial auf der Basis von Stärke, Stärke- und Cellulosederivaten und deren Salzen mit der wiederkehrenden Einheit der Formel