DE2431634A1

DE2431634A1 - Rauchbares erzeugnis mit einer papierumhuellung

Info

Publication number: DE2431634A1
Application number: DE2431634A
Authority: DE
Inventors: Antoine Dipl Ing Dr Artho; Monique Dr Beringer; Paul Dr Buchmann; Robert Koch
Original assignee: Tamag Basel AG; Burrus et Cie
Current assignee: Tamag Basel AG; Burrus et Cie
Priority date: 1973-07-24
Filing date: 1974-07-02
Publication date: 1975-02-13
Also published as: ATA553574A; FR2245303B1; DE2431634B2; GB1454227A; ZA744634B; CA1024731A; LU68080A1; US3987800A; AU7110874A; DE2431634C3; FR2245303A1; AT334805B; CH590619A5

Description

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Burrus & Cie., Boncourt/Schweiz und TAMAG BASEL AG., Basel/Schweiz, Aeschenvorstadt 48

Rauchbares Erzeugnis mit einer Papierumhüllung

Die Erfindung betrifft rauchbare Erzeugnisse wie Zigarren, Zigaretten und dergleichen mit einer Papierumhüllung, und mit Meerschaumpartikelchen als Adsorbens. Bei der Umhüllung kann es sich beispielsweise um Zigarettenpapier, Zigarrendeckblatt aus Papier, Zigarrenumblatt aus Papier oder dergleichen handeln.

Es ist eine Filtermundstückzigarette bekannt, deren Filter eine Kammer aufweist, die mit Granulat aus breccienartig porösem Magnesiumsilikat gefüllt ist und von dem vom Raucher angesaugten Hauptstromrauch durchsetzt wird und dabei mit einer merklichen Selektivwirkung die polaren Rauchbestandteile - und das sind vorwiegend die gesundheitsschädlichen adsorbiert, die vorwiegend nicht oder nur sehr wenig polaren gesundheitsunschädlichen aromatischen Rauchbestandteile dagegen passieren läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese günstige Adsorptionswirkung zu steigern.

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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Papier mit Meerschaumpartikelchen eines Durchmessers von 100^und kleiner versetzt ist.

Während bei der bekannten Zigarette das Adsorbens nur auf dem kurzen Wegstück der Filterkammer wirksam werden konnte, können die Meerschaumpartikelchen nach der Erfindung auf dem ganzen Weg von der Glutzone bis zum Mundende, beispielsweise der Zigarette, wirksam sein. Unabhängig davon wird die gewünschte Adsorption der polaren Schadstoffe auch begünstigt durch die Tatsache, daß diese schon in dem Moment in dem sie unter dem Einfluß der Hitzewirkung der Glut zone oder derjenigen des durchströmenden Hauptstromrauches entstehen, in Kontakt mit Meerschaumpartikelchen geraten können. Das gilt besonders für die Schadstoffe die vom verglimmenden Papier herrühren. Bemerkenswert ist auch die Tatsache, daß die im Nebenstromrauch - das ist der nicht vom Raucher angezogene sondern der direkt von der Glimmzone abrauchende Rauch enthaltenen Schadstoffe durch die in der Glimmuone befindlichen Meerschaumpartikelchen wenigstens zum Teil adsorbiert werden, womit die Gesundheit der passiven Raucher, die also in einem geschlossenen Raum den Nebenstromrauch einatmen, geschützt wird. Eine entsprechende Wirkung ist mit einem Mundstückfilter nicht erzielbar, weil dieses nur den Hauptstromrauch beeinflußt.

Bei Meerschaum handelt es sich um ein Magnesiumsilikathydrat, das als Mineral unter der Bezeichnung Sepiolith bekannt ist und eine große Adsorptionsoberfläche aufweist mit einer starken Adsorptionsaffinität für Stoffe mit elektrisch polarer Molekülstruktur, wie sie vorwiegend die gesundheitsschädlichen Rauchbestandteile aufweisen. Für Stoffe,, die wie die meisten

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unschädlichen Aromastoffe des Rauches nicht polar sind, ist die Adsorptionsaffinität des Meerschaums bedeutend geringer.

Meerschaum ist in Verbindung mit der Erfindung auch deshalb besonders geeignet, weil es sich im Gegensatz zum Beispiel zu Aktivkohle, sich nicht unter Abgabe schädlicher Gase in der Glutzone zersetzt,. Die Hauptmenge der adsorbierten Schadstoffe bleibt, wenn die betreffenden Meerschaumpartikelchen in die Glutzone geraten, entweder adsorbiert oder sie zersetzen sich und zwar in Zersetzungsprodukte, die entweder unschädlich sind oder aber wesentlich geringere Schädlichkeit haben als die Ausgangsprodukte.

Bevorzugt bestehen die Partikelchen aus breccienartig porösem Meerschaum. Breccienartig poröser Meerschaum ist eine Abart des nicht breccienartigen Meerschaums und steht billig in großen Mengen zur Verfugung. Man findet breccienartig porösen Meerschaum beispielsweise im Madrider Tertiärbecken. Bei breccienartig porösem Meerschaum handelt es sich um ein Gestein das sich in kochender Salzsäure 1 : 1 nicht zersetzt, sondern zu höchstens zwei Dritteln darin löslich ist und beim Erhitzen auf 300 Grad Celsius einen Gewichtsverlust von höchstens 15 Gewichtsprozent erleidet und einen Magnesiumgehalt von mindestens 5 Gewichtsprozent aufweist - jeweils bezogen auf die Trockensubstanz -. Dieser breccienartige poröse Meerschaum ritzt aufgrund seiner größeren Härte den nicht breccienartigen Meerschaum. Die Dichte des breccienartig porösen Meerschaums am lufttrockenen Stück gemessen beträgt circa 1,2 Gramm pro Kubikzentimeter. Die Dichte des nicht breccienartigen Meerschaums beträgt, unter den gleichen Bedingungen gemessen, circa 0,5 bis 0,6 Gramm pro Kubikzentimeter. Breccienartig poröser Meerschaum hat eine Oberfläche von mindestens'100 Quadratmeter pro Gramm. Wird das

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Meerschaummaterial fein gepulvert und die Dichte im Gaspyknometer bestimmt, dann erzielt man bei breccienartig porösem Meerschaum und bei nicht breccienartig porösem Meerschaum die gleichen Werte, nämlich 1,8 bis 2,0 Gramm pro Kubikzentimeter. Breccienartig poröser Meerschaum besteht aus gerundeten bis eckigen bräunlich weißen Domänen, die geringfügige Farbdifferenzen gegeneinander aufweisen und durch eine weiße Matrix getrennt sind, so daß sie sich schon vom bloßen Auge erkennen lassen. Beim Hammerschlag spaltet das Gestein bevorzugt an der Oberfläche dieser Domänen.

Man gewinnt aus breccienartig porösem Meerschaum Granulat für Zigarettenfilter. Beim Granulieren entsteht das Granulat vorwiegend aus den härteren Domänen, während das dazwischen gelegene Matrixmaterial zu feinem Pulver zerstäubt und als Granulat nicht mehr verwertbar ist. Dieses aus Strukturgründen für Granulat unverwertbare Material hat hervorragende Adsorptionseigenschaften mit einer erheblichen Selektivwirkung zu Gunsten polarer Schadstoffe und wird, da es zudem als Abfall bei der Granulatherstellung preisgünstig zur Verfügung steht, gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung eingesetzt. Diese Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß der beim Granulieren des brecciösen, porösen Meerschaums auf eine Korngröße von 0,1 bis 5 Millimeter Durchmesser entstehende feinere Abfall als Adsorptionsstoff eingesetzt und dazu gegebenenfalls noch feiner gemahlen wird.

Vorzugsweise ist der mittlere Partikelchendurchmesser von mindestens drei Viertel des eingesetzten Meerschaumgewichtes so groß wie der halbe Wert plus/minus 30 Prozent der Stärke des Papiers das mit diesen Meerschaumpartikelchen versetzt ist. Die Stärke des Zigarettenpapiers liegt normalerweise in der Größenordnung von 20 bis 30^u, . Für die Einbettung in Zigarettenpapier von 3OyCc Stärke empfiehlt es sich, Meerschaum

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mit einem Durchschnittsdurchmesser von etwa 10^-bis 2Oa^Zu verwenden.

Ist der mittlere Partikelchendurchmesser wie angegeben, dann tragen die Meerschaumpartikelchen, mit denen das Papier versetzt ist, nicht besonders auf, sind aber dennoch mit einem großen Teil ihrer Oberfläche freiliegend beziehungsweise nur durch eine sehr dünne Schicht abgedeckt durch die die Schadstoffe leicht hindurchdiffundieren können.

Wenn man die Beimischrate, also das Gewichtsverhältnis der dem Papier beigemischten Meerschaumpartikelchen zum Gewicht des betroffenen Papiers vergrößert, vergrößert sich auch die Adsorptionsrate der schädlichen Stoffe und zwar bei kleinen Beimischraten überproportional. Die Adsorptionsrate ist das Verhältnis der adsorbierten Schadstoffmenge zur Gesamtmenge der vorhandenen Schadstoffe. Von einer bestimmten optimalen Beimischrate an, deren Größe von vielerlei Nebenbedingungen - Qualität des Meerschaums, Art der Ein- oder Anlagerung des Meerschaums und dergleichen - abhängt und die durch Probieren im Einzelfall gefunden werden kann, vergrößert sich die Adsorptionsrate jedoch nur noch in geringem Maße. Eine weitere Vergrößerung der Meerschaumbeimischrate über diesen optimalen Wert hinaus ist also durch die damit erzielbare vergrößerung der Adsorption allein nicht zu rechtfertigen, man wird sie'über diesen optimalen Wert hinaus nur vergrößern, wenn man auf die Eigenschaft des Meerschaums als Füllstoff Wert legt. Wenn das nicht der Fall ist, empfiehlt es sich, das Beimischratenoptimum einzuhalten und eine dementsprechende Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Meerschaumpartikelchen auf das Papier mit einer Beimischrate verteilt sind, die so groß ist, daß eine weitere Vergrößerung der Beimischrate weniger als eine dazu proportionale Vergrößerung der Durchschnittsadsorptionsrate der Schadstoffe Kohlenmonoxyd, Acrolein, Nitrile, Phenol und

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dessen Homologe und polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, dagegen eine Verkleinerung der Beimischrate mindestens eine dazu proportionale Verkleinerung der genannten Durchschnittsadsorptionsrate bewirkt. Bevorzugt ist eine Beimischrate bezogen auf die Trockengewichte von 14 bis 20 %,

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Papier mit eingebetteten Meerschaumpartikelchen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Meerschaumpartikelchen in einen zum Herstellen des Papiers angesetzten Brei eingerührt werden, ehe dieser ausgeformt und durch Trocknen zu glimmfähigen Teilen verfestigt wird.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Papier mit angelagerten Meerschaumpartikelchen ist dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Herstellen des Papiers angesetzter Brei ausgeformt und angetrocknet wird und daß auf diesen die Meerschaumpartikelchen gestreut und/oder aufgewalzt werden, so daß sie von der Restfeuchtigkeit des Breis oberflächlich benetzt werden und daß dann der Brei durch Fertigtrocknen verfestigt wird.

Beispiel 1

Zur Herstellung von Zigarettenpapier werden in einen Papierbrei auf 1 kg Brei 150 Gramm auf einen Durchschnittsdurchmesser von 15/*- vermahlener, breccienartig poröser Meerschaum eingerührt, ehe der Brei zum Zigarettenpapier mit einer Stärke von 30/*verarbeitet wird.

Beispiel 2

1000 Gramm Zellstoff werden in 50 Liter Wasser dispergiert und nassvermahlen. In den entstandenen homogenen Zellstoffbrei werden

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140 Gramm Meerschaumpulver eingerührt. Bei dem Meerschaumpulver handelt es sich um das bei der Herstellung von Granulat aus brecciös porösem Meerschaum anfallende feinpulverisierte Abfallmaterial, das auf einen Durchschnittsdurchmesser von 10/·*- feinvermahlen ist. Durch Zugabe von Allaun (AI₂ SO.)« . 18 H₂O wird der Brei auf pH 5 eingestellt und dann auf einer Papiermaschine zu Blättern mit einem Gewicht von 70 Gramm pro Quadratmeter und 30/* Stärke ausgeformt.

Beispiel 3

1 kg Papierbrei wird zu einem Papier von 30/v stärke ausgebreitet und auf dieses Papier werden, ehe das Papier vollständig ausgehärtet ist, 200 Gramm brecciös poröser Meerschaum, der auf eine Durchschnittskorngröße von 20*«- feinvermahlen ist, aufgestreut und dann eingewalzt und dann wird das Papier fertig ausgehärtet, indem die noch überschüssige Feuchtigkeit entzogen wird.

Beispiel 4

Wie Beispiel 2, jedoch werden statt der 140 "Gramm Meerschaumpulver 250 Gramm Meerschaumpulver eingesetzt.

Nach allen Beispielen ergibt sich eine sehr gute Schadstoffadsorption. Die Festigkeit des Papiers ist nach den Beispielen 1 bis 3 gut, nach Beispiel 4 mangelhaft.

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Claims

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ANSPRÜCHE

Rauchbares Erzeugnis wie Zigarren, Zigaretten und dergleichen mit einer Papierumhüllung und mit Meerschaumpartikelchen als Adsorbens, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier mit Meerschaumpartikelchen eines Durchmessers von IQQm, und kleiner versetzt ist.
2. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelchen aus breccienartig porösem Meerschaum bestehen, der sich in kochender Salzsäure 1 : 1 nicht zersetzt, sondern zu höchstens zwei Dritteln darin löslich ist und der beim Erhitzen auf 300 Grad Celsius einen Gewichtsverlust von höchstens 15 Gewichtsprozent erleidet und der einen Magnesiumgehalt von mindestens 5 Gewichtsprozent aufweist; jeweils bezogen auf die Trockensubstanz, welcher breccienartig poröse Meerschaum aufgrund seiner größeren Härte den nicht breccienartigen Meerschaum ritzt und dessen Dichte am lufttrockenen .

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Stück gemessen cirka 1,2 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt gegenüber nicht breccienartigern Meerschaum, dessen unter den gleichen Bedingungen gemessene Dichte cirka 0,5 bis 0,6 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt und welcher breccienartig poröser Meerschaum eine Oberfläche von mindestens 100 Quadratmeter pro Gramm aufweist.
3. Erzeugnis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Granulieren des brecciösen, porösen Meerschaums auf eine Korngröße von 0,1 bis 5 Millimeter Durchmesser entstehende feinere Abfall als Adsorptionsstoff eingesetzt wird.
4. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Partikelchendurchmesser von mindestens drei Viertel des eingesetzten Meerschaumgewichtes so groß ist wie der halbe Wert plus/minus 30 Prozent der Stärke des Papiers, das mit diesen Meerschaumpartikelchen versetzt ist.
5. Rauchbares Erzeugnis nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meerschaumpartikelchen auf das Papier mit einer Beimischrate verteilt sind, die so groß ist, daß eine weitere Vergrößerung der Beimischrate weniger als eine dazu proportionale Vergrößerung der Durchschnittsadsorptionsrate der Schadstoffe Kohlenmonoxyd, Acrolein, Nitrile, Phenol und dessen Homologe, sowie polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe bewirkt, dagegen eine Verkleinerung der Beimischrate mindestens eine dazu proportionale Verkleinerung der genannten Durchschnittsadsorptionsrate bewirkt.

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6. Verfahren zur Herstellung von Papier mit eingebetteten■ ^Meerschaumpartikelchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meerschaumpartikelchen in einen zum Herstellen des Papiers angesetzten Brei eingerührt werden, ehe dieser ausgeformt und durch Trocknen zu glimmfähigen Teilen verfestigt wird.
7. Verfahren zur Herstellung von Papier mit angelagerten Meerschaumpart ikelchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Herstellen des Papiers angesetzter Brei ausgeformt und angetrocknet wird und daß auf diesen die Meerschaumpartikelchen gestreut und/oder aufgewalzt werden, so daß sie von der Restfeuchtigkeit des Breis oberflächlich benetzt werden und daß dann der Brei durch Fertigtrocknen verfestigt wird.

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