DE2311059C3

DE2311059C3 - Verfahren zum Behandeln einer Papierhülle für Zigaretten

Info

Publication number: DE2311059C3
Application number: DE19732311059
Authority: DE
Inventors: Martin Lance Anchorage Ky.; Hammersmith James Rodney Jeffersonville Ind.; Parish jun Harlie A. Louisville Ky.; Reynolds (V.StA.)
Original assignee: British American Tobacco Co Ltd
Current assignee: British American Tobacco Investments Ltd
Priority date: 1972-03-13
Filing date: 1973-03-06
Publication date: 1977-10-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung bei der Herstellung von Zigaretten. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Herstellen einer Papierhülle für eine Zigarette, um die Brenncharakteristiken der Zigarette zu verbessern sowie ihre Haltbarkeit im Falle ihrer Lagerung unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit. Die Erfindung betrifft weiter eine mit einer solchen Papierhülle versehene Zigarette.

Es ist bereits eine Zigarettenhülse bekannt, die mit einem Zusatz zum Steuern der Verbrennung versehen ist. Eine Zigarettenhülle dieser Art ist in der US-PS 36 67 479 offenbart, welche aufgrund einer Übertragung seitens der Erfinder der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung zusteht.

Wie aus dieser Patentschrift hervorgeht, kann der die Verbrennung steuernde Zusatz zum Verändern der Hülle gewählt werden aus Natriumchlorat, Kaliumchlorat, Perchlorat der Alkalimetalle und Erdalkalimetalle, Natriumbromat, Natriumnitrit und Kaliumnitrit, zusammen mit Salpetersäure. Diese Zusätze werden an vorbestimmten Bereichen der Hülle angebracht und bewirken, daß dieser Teil der Hülle rascher brennt als die angrenzenden, nicht behandelten Teile der Hülle, wenn die glimmende Masse sich nähert. Durch diese Behandlung wird die Gesamtabgabe einschl. der gesamten festen Partikeln und des Kohlenmonoxyds deutlich verringert. Ferner wird diese Abgabe über die ganze Länge der Zigarette gleichmäßiger und ist daher bei jedem Zug etwa die gleiche wie bei einem anderen Zug.

Während das beschriebene bekannte Verfahren durchaus zweckmäßig ist und die beschriebenen Ergebnisse zeitigt, kann eine Schwierigkeit auftreten, wenn Zigaretten mit der nach der oben erwähnten Patentschrift behandelter Hülle unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit gelagert werden. Unter diesen Bedingungen können insbesondere mit Natriumchlorat behandelte Zigareüen weniger wirksam werden. Die verminderte Wirksamkeit ist eine Folge der Wanderung des zur Behandlung verwendeten Natriumchlorats, die durch Adsorption von Feuchtigkeit aus der Umgebung beeinflußt wird. Unter schwierigen Bedingungen kann das in vorbestimmten Bereichen verwendete Natrtumchlorat derart wandern, daß diese Bereiche verwa-Sen oder gänzlich zerstört werden.

M,nh der DT-OS 19 56 906 ist auch bereits ein Rauchartikel mit einer Umhüllung bekannt, deren Sache ungleichförmig mit Natrium- oder KaIi- »nhln«t od dgl als zur Beschleunigung des Abbrenns während des Rauchens dienender Substanz E hande Ϊ* in dieser Veröffentlichung aufgeführ-,„n Proebnisse von Vergleichsversuchen fur Zigaretten m?t unbehandeUer Umhüllung, für mit Natriumchlorat Sandet Umhüllung und für mit Kaliumchlorat behandelte Umhüllung weisen für die mit behandeltem Se" hergestellten Zigaretten merklich geringere Ameile der weniger wünschenswerten Rauchbestand-HIe auf wobei die Verringerung bei mit Natr.umchlorat behandeltem Papier noch auffälliger ist als bei mit Kai'umchlorat behandeltem Papier. Dieser Vero entlichung könnte daher ein erheblicher Vorteil der Behandlung mit Natriumchlorat entnommen werden. Dem s eh? jedoch - wie oben dargelegt - die tagende Stabilität einer solchen Behandlung und Γ daraus resultierende schlechte Lagerfähigst entgegen. Des weiteren hat sich herausgestellt daß bei dner Behandlung des Papiers mit kaliumchlorat das Muster der Verbrennung sehr unregelmäßig und außerdem die Gleichförmigkeit von Partikelabgabe je Zug deutlich beeinträchtigt ist. .

Es wurde nun gefunden, daß eine bestimmte Kombination von Kaliumchlorat und Natriumchlorat in einem kritischen Verhältnis die Herstellung einer Zigarette ermöglicht, welche die Vorteile gemäß der obengenannten Patentschrift aufweist und den zusätzlichen Vorteil hoher Lagerfähigkeit selbst unter Bedingungen extrem hoher Feuchtigkeit Es wurde gefunden, daß dieses kritische Verhältnis erfordert daß Kaliumchlorat und Natriumchlorat in einem molaren Verhältnis zwischen 26 :1 und 1.0 :1 angewendet werden. Ein solches Verhältnis ergibt die gewünschte Stabilität und das Fortschreiten der Verbrennung der Hülle in den behandelten Bereichen. ...

Ein weiterer wichtiger Faktor ist daß genügend Chloratanionen vorhanden sind, so daß der behandelte Bereich der Hülle in geeigneter Weise der glimmenden Tabaksubstanz vorausgehend verbrennt. Es wurde gefunden daß der Gehalt an Chloratanionen wenigstens 0,7 mg je qcm in den behandelten Bereichen betragen

³"'wegen der geringen Löslichkeit von Kaliumchlorat bei Raumtemperatur ist es gemäß einer bevorzugten Verwendung des Verfahrens zweckmäßig, daß die Lösung aus Kaliumchlorat und Natriumchlorat bei erhöhter Temperatur angewendet wird. Vorzugsweise Hegt diese Temperatur im Bereich von etwa 85 bis 10O⁰C insbesondere zwischen 90 und 95 C Falls gewünscht, können verschiedene Substanzen dieser Lösung zugefügt werden, um deren Viskosität zu steigern und ihr Anbringen auf der Hülle nach bestimmten Mustern zu erleichtern.

Die Zeichnung zeigt ein Muster, das fur das kombinierte Mittel zum Fördern der Verbrennung gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Eine fur eine Zigarette geeignete Hülle 10 ist gezeigt. Die Spitze bzw das zum Mundstück hin gelegene Ende ist mit bezeichnet. Auf die Hülle 10 aufgedruckt ooer in anderer Weise angebracht, ist das kombinierte Mittel zum Fördern der Verbrennung gemäß der Erfindung in einer Vielzahl von Rechtecken bzw. Quadraten 12a bis 12/ Wie ersichtlich, sind die nächst dem Ende

gelegenen Quadrate 12a größer als die Quadrate 12/, die am weitesten vom Mundstück entfernt bind, und die Größe der Quadrate nimmt fortschreitend von 12a nach 52; ab. Alle Quadrate innerhalb einer gegebenen Reihe, z. B. 12a, 12e, sind von gleicher Größe. Der Zweck der Steigerung der Quadratgröße mit Annäherung an das Mundstück ist eine zusätzliche Verdünnung des Rauchs durch Luft ii-, diesem Bereich, wie es im einzelnen in der erwähnten US-PS 36 67 479 näher erläutert ist. Natürlich kann außer dem in der Zeichnung gezeigten Muster auch jedes andere der in der genannten Patentschrift gezeigten Muster verwendet werden.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist die Verwendung einer Beschichtung bzw. Imprägnierung mit einer Kombination aus Kaliumchlorat und Natriumchlorat. Um zu gewährleisten, daß genügend Chloratanionen für den der glimmenden Tabakmasse voraufgehenden Beginn der bedruckten Bereiche vorhanden sind, sollten mindestens 0,7 mg je qcm in den behandelten Bereichen, d. h. 12a bis \2j, vorhanden sein. Die gesamte verwendete Chloratmenge ist nur durch die Sättigung des Papiers bzw. der Hülle durch die Behandlungslösung in den betreffenden Bereichen begrenzt. Im allgemeinen werden jedoch nicht mehr als 1,0 mg je qcm Chloratanionen aufgebracht.

Wichtig und im Rahmen der Erfindung kritisch ist das Verhältnis in dem Kaliumchlorat und Natriumcblorat angewendet werden. Dieses Verhältnis von Kaliumchlorat zu Natriumchlorat sollte auf molarer Basis zwischen 2,6 :1 und 1,0 : liegen. Diese Mischung gewährleistet die Stabilität des Erzeugnisses auch unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit in der Umgebung, aber gewährleistet auch einen regelmäßigen Verbrennungsvorgang, der behandelten Bereiche mit einem scharf begrenzten Muster.

Die vorteilhafteste Weise für das Anbringen der Mischung aus Kaliumchlorat und Natriumchlorat ist über eine Gravierwalze, die für das gewünschte Muster geätzt ist, beispielsweise das Muster nach der Zeichnung, wobei eine wäßrige Lösung verwendet wird. Kaliumchlorat hat jedoch eine geringe Löslichkeit bei Raumtemperatur, so daß die Lösung erhitzt werden sollte, um das Kaliumchlorat in Lösung zu halten. Vorzugsweise wird die Lösung auf einer Temperatur zwischen 85 und 100° C, insbesondere zwischen 90 und 95° C, gehalten.

Die Mengen an Kaliumchlorat und Natriumchlorat in der Lösung sind begrenzt, nicht nur durch die Löslichkeit, sondern auch durch das Erfordernis, die gewünschten Verhältnisse und die gewünschte Menge an Chloratanionen auf dem behandelten Zigarettenpapier zu erhalten. Daher sollte die Menge an Kaliumchlorat in der Größenordnung von 27 bis 19 g je 100 g Lösung und an Natriumchlorat in der Größenordnung von9bis 14 gje 100 g Lösung liegen.

Zusätzlich zu dem erforderlichen Kalium- und Natriumchlorat kann die Lösung weiterer Substanzen, insbesondere die Viskosität steigernde Zusätze enthalten. Durch letztere wird das gute Aussehen des Aufdrucks unterstützt, insbesondere hinsichtlich scharf begrenzter Muster. Der Grund hierfür ist in der Begrenzung der seitlichen Wanderung von Natriumchlorat zu sehen. Natürlich wird dadurch auch das Eindringen vermindert, aber es wurde gefunden, daß Mengen von die Viskosität steigernden Substanzen bis zu etwa 0,5% die: seitliche Wanderung vermindern, ohne das Eindringen ungünstig zu beeinflussen. Zum Steigern der Viskosität haben sich insbesondere Johannisbrotgum und Xanthangum (Lebensmittelreinheit »food grade xanthan gum.«) als vorteilhaft erwiesen.

Der Gesamtbereich einer Zigarettenhülle, der mit dem Chloratgemisch zu behandeln bzw. zu bedrucken ist, sollte zwischen 3,0 und 4 qcm betragen, und zwar unabhängig von dem verwendeten Muster. Im allgemeinen beträgt dieser Gesamtbereich 33 bis 3,5 qcm für King-Size-Zigaretten und 3,6 bis 3,8 qcm für 100-mm-Zigaretten. Eine besonders vorteilhafte Art, diesen

ίο Gesamtbereich für die 75 mm Zigarettenpapier, wie sie bei einer 100-mm-Zigarette (25-mm-Filter) Verwendung finden, zu verwirklichen, ist in der Zeichnung gezeigt, wo die Seitenlängen der Quadrate die folgenden sind:

12a - 3,0 Millimeter

12t - 2,95 Millimeter

12c — 2,9 Millimeter

Ud - 2,85 Millimeter

12e - 2,8 Millimeter

12/" - 2,75 Millimeter

12g· — 2,7 Millimeter

12Λ — 2,65 Millimeter

12/ - 2,5 Millimeter

127 - 2,0 Millimeter

Bei 5 Quadraten in jeder Reihe ergibt sich damit der Gesamtbereich zu etwa 3,7 qcm. Die Gesamtmenge an Chloratanionen innerhalb dieses Bereiches sollte von etwa 2,8 bis 3,8 mg variieren, vorzugsweise 3,0 bis 3,4 mg. Die Menge der Chloratanionen je qcm liegt dann zwischen etwa 0,7 und 1,3 mg.

Zur besonderen Verdeutlichung der mit der Erfindung erzielbaren vorteilhaften Ergebnisse sind nachstehend einige Beispiele aufgeführt, die jedoch nur als solche und nicht etwa die Erfindung in irgend einer Richtung beschränkend aufzufassen sind. Für jedes Beispiel, wo die Rauchabgabe gemessen wurde, wurden sowohl Zigaretten nach der Erfindung als auch Kontrollzigaretten auf einer bekannten Rauchmaschine geraucht. In jedem Falle nahm die Maschine einen Zug von 35 ml während diner Zeitspanne von 2 Sek. mit je einem Zug je Min.

Beispiel 1

Eine wäßrige Lösung wurde aus 26 Gewichtsteilen Kaliumchlorat, 9 Gewichtsteilen Natriumchlorat und 65 Gewichtsteilen Wasser hergestellt. Die Lösung wurde auf 95°C gehalten und wurde auf die Hülle einer King-Size-Zigarette durch Gravierdruck in einem Muster ähnlich dem in der Zeichnung aufgebracht. Die behandelte Fläche betrug 3,4 qcm. Diejenigen Teile der Hülle, die behandelt wurden, enthielten 0,8 mg je qcm Chloratanionen, und das Verhältnis der Kaliumkationen zu Natriumkationen war 2,3:1. Es wurden dann Standardzigaretten mit einer Handformmaschine hergestellt, und beim Rauchen wurde gefunden, daß die Teerabgabe 30% weniger betrug als diejenige bei den Kontrollzigaretten, die in gleicher Weise, aber ohne Behandlung des Hüllpapiers hergestellt worden waren.

Beispiel 2

Eine wäßrige Lösung wurde aus 20 Gewichtsteilen Kaliumchlorat und 14 Gewichtsteilen Natriumchlorat in 66 Gewichtsteilen Wasser hergestellt und auf einer Temperatur von 95° C gehalten. Diese Lösung wurde, wie beim Beispiel 1 durch Gravierdruck auf ein Zigarettenpapier aufgebracht. Der so behandelte Bereich des Papiers enthielt 0,9 mg je qcm Chloratanio-

nen und hatte ein molares Verhältnis der Kaliumkationen zu Natriumkationen von 1,2 :1. Zigaretten wurden in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt und geprüft, wobei sich eine um 29% geringere Teerabgabe herausstellte als bei den Kontrollzigaretten. Die Abgabe an gesamten Partikelmaterial war im wesentlichen gleichförmig über die Länge der Zigarette auf Basis der einzelnen Züge.

Beispiel 3

Wie schon vorher ausgeführt, ist das Hauptziel der Erfindung, Zigaretten zu schaffen, die bei Gebrauch auch dann noch in der gewünschten Weise wirken, wenn sie unter Umgebungsbedingungen hoher Feuchtigkeit gelagert waren. Es wurden daher Zigarettenhüllen mit einer Anzahl Lösungen für verschiedene Verhältnisse von Kalium und Natrium bedruckt. Eine Gruppe dieser Zigaretten wurde sofort geraucht, um die Gesamtabgabe von Partikeln zu bestimmen, während eine weitere Gruppe in Topfen bei etwa 32⁰C (9O⁰F) verschlossen gelagert und erst danach zwecks Bestimmung der Teerabgabe untersucht wurden. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt:

Beispiel

Molares Verhältnis von Kalium
zu Natriumkationen

Chloratanionen je Zigarette mg

Gesamte Partikelabgabe, mg je
Zigarette

0 Wochen

6 Wochen

Teeranstieg, mg
je Zigarette

1	nur Kaliumchlorat	2,6	14,8	14,3	-0,5
2	1,9:1	2,9	13,0	13,9	+ 0,9
3	1,6:1	2,9	13,2	15,4	+ 2,2
4	nur Natriumchlorat	2,8	12,7	18,4	+ 5,7

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, zeigen die nur mit Natriumchlorat behandelten Zigaretten einen beachtlichen Anstieg der Teerabgabe, nachdem sie für längere Zeit warm gelagert waren. Andererseits zeigen die Beispiele 2 und 3 für nach der Erfindung ausgebildete Zigaretten keine wesentliche Änderung der Gesamtabgabe an Partikeln nach einer solchen Lagerung. Während eine nur mit Kaliumchlorat behandelte Zigarette zwar eine Abnahme der gesamten Partikelabgabe nach der beschriebenen Lagerung zeigte, war das Muster des Einbrennens bei Annäherung des glimmenden Tabaks an die behandelten Bereiche sehr unregelmäßig, und sowohl der ästhetische Eindruck a's auch die Gleichförmigkeit von Partikelabgabe je Zug waren deutlich beeinträchtigt.

Die Erfindung vermittelt also eine Lehre, wie eine Zigarettenhülle zu behandeln ist, um eine unter Bedingungen hoher Temperatur und Feuchtigkeit

stabile Zigaretten zu erhalten. Selbst nach Lagerung unter solch ungünstigen Bedingungen ergaben die so behandelten Zigaretten einen deutlich verminderten Gesamtanteil an Partikelmaterial, verglichen mit Kontrollzigaretten. Außerdem ist die Gesamtabgabe an Partikelmaterial über die Länge der Zigarette, je Zug berechnet, im wesentlichen konstant.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln einer Papierhülle für eine Zigarette zwecks Verbesserung der Brenncharakteristiken der Zigarette, wobei bestimmte Bereiche der Hülle mit starken, verbrennungsfördernden Oxydationsmitteln wie Kalium- oder Natriumchlorat versehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung von Kaliumchlorat und Natriumchlorat im molaren Verhältnis 2,6:1 bis 1,0 :1 verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Menge an Chloratanionen zwischen 0,7 und 1,3 mg je cm² der genannten Bereiche verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Kaliumchlorat und Natriumchlorat zur Anwendung auf einer Temperatur im Bereich von 85— 100⁰C gehalten wird.