DE2450187A1

DE2450187A1 - Zum rauchen geeignetes material und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2450187A1
Application number: DE19742450187
Authority: DE
Inventors: Theodore S Briskin
Original assignee: Sutton Research Corp
Current assignee: Sutton Research Corp
Priority date: 1973-10-23
Filing date: 1974-10-22
Publication date: 1975-04-24
Also published as: FR2247989A1; US3861402A; GB1483209A

Description

Zum Rauchen geeignetes Material und Verfahren zu

dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines zum Rauchen geeigneten Materials, wobei ein Cellulosematerial enthaltend ein Metallsalz in Form des Carbonats oder Oxalats von Calcium oder Magnesium oder ein Gemisch davon und ein Metallsalz in Form des Chlorids oder Sulfats des Metalls dem thermischen Abbau in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 275-50O⁰C solange unterworfen wird, bis ein Gewichtsverlust im Bereich von 40 bis 75 °/o auftritt und wobei man das thermisch abgebaute Cellulosematerial durch Zugabe eines Bindemittels in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-^ und Materialien zur "Verfestigung und Biegsammachung des Cellulosematerials vor dem Abbau wie Stärke, Zucker und Dextrin und deren Gemische sowie von Zusätzen zur Verbesserung der Farbe, des Geschmacks, Aromas und Feuchtigkeitsfesthaltevermögens modifiziert.

+) künstlicher Tabak)

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Die Erfindung betrifft ein zum Rauchen geeignetes Material das allein oder im Gemisch mit üblichem gealterten oder gereiften Tabak als Füllstoff zum Rauchen in Zigaretten, Zigarren oder Pfeifen verwendet -werden kann sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses zum Rauchen geeigneten Materials.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein zum Rauchen geeignetes Material der oben beschriebenen Art zu entwickeln, das nicht teuer ist und aus leicht zugänglichem Material auf einfache und wirksame Weise in einzelnen Ansätzen oder kontinuierlich hergestellt werden kann, das einen geringen Teergehalt besitzt und verhältnismäßig frei ist von Nikotin, einen geringen Gehalt an polycyclischen Verbindungen und Carbony!verbindungen besitzt und einen guten Geschmack und gutes Aroma aufweist und das in weitreichenden Mengenverhältnissen mit gereiftem Tabak vermischt werden kann ohne daß eine wesentliche Änderung der Raucheigenschaften des entstehenden Produktes auftritt. Das Produkt soll eine Festigkeit,ein Gefühl und einen Massenzusammenhalt besitzen wie üblicher gereifter Tabak, damit es mit üblichen Vorrichtungen und mit üblichen Materialien bei der Herstellung von Zigarren und Zigaretten verwendet werden kann und die Eigenschaften beim Rauchen,der Geschmack und das Aroma sollen sich nur wenig oder garnicht von üblichem gereiften Tabak unterscheiden.

Kurz gesagt wird bei der Herstellung des verbesserten erfindungsgemäßen zum Rauchen geeigneten Materials ein Cellulosematerial einer thermischen Behandlung in Gegenwart von Erdalkalisalzen unterworfen bis das Cellulosematerial aufgrund, des thermischen Abbaus und ähnlichem einen Gewichtsverlust von mehr als 40 fo aber vorzugsweise weniger als 75 $> aufweist, woraufhin das thermisch behandelte Cellulosematerial behandelt wird indem man es wäscht und gegebenenfalls mit weiteren Bestandteilen zu einem Mittel verarbeitet, das die für ein zum ■Rauchen geeignetes Material erwünschten Eigenschaften besitzt, wie später näher beschrieben wird.

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Bei der bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Blatt oder Streifen eines Cellulosematerials •wie α-Cellulose, bei dem die Oellulosefasern in Form eines Blattes, einer Folie oder eines Steifens miteinander verfilzt sind, die einen ausreichenden Zusammenhalt in sich besitzen, um bei den verschiedenen hier beschriebenen Verfahrensstufen bei kontinuierlichem, halbkontinuierlichen oder ansatzweisen

zu
Arbeiten verarbeitet werden könnenjlnstelle von a-Gellulose· kann-bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein anderes Cellulosematerial verwendet werden wie Holzpulpe, Papierpulpe, Stroh, Flachs, Bambus, Baumwolle, Hanf, Ileisfasern, pflanzliche Fasern und ähnliches und deren Gemische. Anstelle eines Cellulosematerials der beschriebenen Art kann ein Cellulosederivat wie ein Celluloseäther oder-ester verwendet werden, beispielsweise Methylcellulose, Athylcellulose, Carboxymethylcellulose oder Kohlenhydratmaterialien wie Stärke, Guramen, Alginate und ähnliches, vorzugsweise in Form von Fasern oder Folien bzw. Blättern. Alle diese Substanzen sind im folgenden unter" dem Ausdruck "Cellulosematerial" zu verstehen.

Wenn wie bei der bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das als Ausgangsmaterial verwendete Cellulosematerial in Form eines Blattes oder eines Streifens vorliegt, ist es günstig einen Streifen oder ein Blatt mit einer Dicke im-Bereich von 5 bis 10 mm anzuwenden und vorzugsweise im Bereich von 7 bis 9 mm. Statt das Cellulosematerial in Form von Folien oder Streifen anzuwenden^ kann das bei der Herstellung des zum Rauchen geeigneten erfindungsgemäßen Produktes angewandte Material in Form von Fasern oder anderen diskreten Teilchen vorliegen..

Das Cellulosematerial, das der thermischen Behandlung gemäß der Erfindung unterworfen wird, wird so zubereitet, daß es Erdalkalisalze enthält die

Calcium und/oder Magnesium als Kation und Oxalat oder Carbonate

T"J O C*1 4 *j" 17 O Y\

als Anion, zVB. Calciumcarbonat, Calciumoxalat, Magnesiumcarbonat und Magnesiumoxalat und deren Gemische. Das Erdalkalisalz kann

+) 127 bis 254 vorzugsweise 177,8 bis 228,6 /um.

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in die Fasern eingebaut worden sein während der Bildung der Pasern oder während der Bildung der aus Pasern bestehenden Folien oder Streifen oder es kann eingebaut werden z.B. durch Imprägnieren in die Polio oder den Streifen zur gleichmäßigen Verteilung nachdem die Folie oder der Streifen gebildet worden ist. Wahlweise kann es eingeführt werden, indem man das Salz aus den Bestandteilen in situ bildet.

Wenn z.B. als Salz Calciumoxalat angewandt wird kann dieses in der gewünschten Menge auf verschiedene Weise eingebaut werden. Um eine möglichst innige und gleichmäßige Verteilung mit dem Cellulosematerial zu erhalten,kann das Calciumoxalat in situ in dem Cellulosematerial gebildet werden, indem man zunächst das Cellulosematerial behandelt, um es mit der gewünschten Menge Calciumcarbonat, Calciumoxid oder einem anderen Calciumsalz zu behandeln und anschließend das Material durch ein oder mehrere Imprägnierungsstufen mit einer verdünnten Lösung von Oxalsäure behandelt, die mit dem Calciumsalz unter Bildung des unlöslichen Calciumoxalats in sibu in dem Cellulosematerial reagiert.

Das Calciumoxalat, Calciumcarbonat, Magnesiumoxalat, Magnesiumcarbonat oder sonstige Brdalkali-oxalat oder-c^arbonat kann stattdessen auch in den Sammler gegeben oder sonst mit den Cellulosefasern vermischt werden, um es in der Pulpe zu verteilen, die über das Pourdrinier-Sieb einer Papierherstellungsmaschine läuft. Das Metallsalz kann auch weniger innig mit dem Cellulosematerial zusammengebracht werden, z.B. durch Imprägnieren des Cellulosematerials mit einem wässrigen Medium, enthaltend das Calciumoxalat, Calciumcarbonat, Magnesiumoxalat oder Magnesiumcarbonat in Suspension in einer geeigneten Konzentration. Wenn ein Cellulosematerial angewandt wird das nicht in Folienform vorliegt, kann das Erdalkalisalz mit dem Cellulosematerial in Form eines trocknen Pulvers oder einer wässrigen Suspension vermischt und dann zu einer Folie geformt oder getrocknet v/erden zur anschließenden thermischen Behandlung in der angegebenen Weise.

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Die gewünschten Ergebnisse werden erzielt wenn Erdalkalisalze in einer Menge im Bereich von 10 "bis 30 Gew.-$ bezogen auf das Cellulosematerial und vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 15 bis 25 $> vorhanden sind. Anstelle von Calcium und Magnesiumoxalat oder-earbonat können Salze von Calcium, Barium, Magnesium, Strontium oder ähnlichen Erdalkalimetallen als Kationen und Anionen wie das Pivalat, Glykolat und ähnliche'Polyhydroxyverbindungen angewandt werden.

Der thermische Abbau des Cellulosematerials wird stark begünstigt bezüglich der Gleichmäßigkeit und der Art des Abbaues durch das Vorhandensein eines sauren Salzes in dem Cellulosematerial, vorzugsweise in Form eines Sulfats und/oder Chlorids eines Erdalkalimetalls, vorzugsweise von Calcium und/oder Magnesium.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgeraäßen Verfahrens wird das Chlorid und/oder Sulfat auf das Cellulosematerial aufgebracht nach der Folienherstellung oder dem Einbau des Carbonate und/oder Oxalats, so daß das Chlorid und/oder Sulfat an der Oberfläche des Cellulosematerials konzentriert ist während der anschließenden thermischen Behandlung.

Das Aufbringen des Erdalkalisulfats und/oder-Chlorids kann aus einer Lösung in einem wässrigen Medium z.B. durch Aufsprühen auf das getrocknete Cellulosematerial vor der thermischen Behandlung oder durch Eintauchen der getrockneten Folie in eine wässrige Lösung oder durch Vermischen der gewünschten Menge der Lösung mit dem Cellulosematerial durchgeführt werden, wobei die Art des Aufbringens etwas von der Form des Cellulosematerials abhängt, das der thermischen Behandlung unterworfen wird.

Es wird angenommen, daß das Sulfat und/oder Chlorid als Hemmstoff dient zur Regelung der Art des thermischen Abbaus des Cellulosematerials, wodurch ein thermisch behandeltes Produkt mit einer optimalen Festigkeit und Raucheigenschaften erhalten wird. Die gewünschte Hemmwirkung kann mit Chloriden

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und/oder Sulfaten anderer Metallica ti onen wie von Metallen der Gruppen I, II, III und IV des Periodensystems einschließlich natrium, Kalium, Barium, Aluminium, Eisen usv;. erreicht werden.

Es hat sich gezeigt, daß die erwünschten Ergebnisse erhalten werden wenn das Chlorid und/oder Sulfat in einer Menge entsprechend 2 Gew.-fo "bezogen auf das Gellulosematerial vorhan-

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den ist· Um die "besten Ergebnisse zu erhalten ist jedoch günstig,ein solches Chlorid und/oder Sulfat in einer Menge im Bereich von 5 bis 25 Gew.-$,vorzugsweise im Bereich von 8 bis 15 Gew.-$ bezogen auf das Gellulosematerial anzuwenden.

Die thermische Behandlung des angegebenen Gellulosematerials wird in nicht-oxidierenderj vorzugsweise inerter Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 275 bis 50O⁰G und vorzugsweise bei einer [Temperatur von 325 bis 400⁰C solange durchgeührt bis ein Gewichtsverlust des Cellulosematerials von mindestens 40 $ aber weniger als 75 f<> und vorzugsweise im Bereich von 50 bis 60 ^cß> eingetreten ist. Die Zeit, die das Material der Abbautemperatur ausgesetzt wird, hängt etwas ab von der Form in der das Gellulosematerial der hohen !Temperatur ausgesetzt wird und der Temperatur- der es ausgesetzt wird. Wenn z.B. das Cellulosematerial in Form einer Folie oder eines Streifens mit einer Dicke im Bereich von 177»8 bis 228,6/mn (7 bis 9 mils) vorliegt, reicht eine Behandlungszeit

/ Q

von 4 bis 5 Minuten bei 350 C aus. Kürzere Zeiten sind bei höheren Temperaturen und längere Zeiten bei niedrigeren Temperaturen erforderlich, um den entsprechenden Abbau zuerreichen und längere Zeiten sind erforderlich je größer die Dicke der Polie oder Schicht aus Gellulosematerial ist, das der erhöhten Temperatur zur thermischen Behandlung ausgesetzt wird.

Wenn das Cellulosematerial in Form einer Polie oder eines Streifens vorliegt, kann die thermische Behandlung kontinuierlich durchgeführt werden, indem man die Folie oder das Blatt kontinuierlich durch einen Bereich durchführt, der

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durch, den Durchgang von Stickstoff oder einem nicht-oxidierenden anderen Gas inert gehalten wird und: der auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit abgestimmt ist auf die länge des erhitzten Bereichs, um das Material der erhöhten Temperatur ausreichend lange auszusetzen, um den gewünschten Abbau zu erreichen, wie er durch den Gewichtsverlust des Cellulosematerials bestimmt wird. Wenn das Cellulosematerial in einer anderen Form als als endlose Folien oder Streifen vorliegt, kann es der thermischen Behandlung durch ansatzweises Arbeiten ausgesetzt werden oder kontinuierlich wenn es von einer geeigneten Unterlage gestützt wird für den kontinuierlichen Durchgang durch den auf die gewünschte Temperatur erhitzten Bereich,

Als inerte Atmosphäre bei der die thermische Behandlung durchgeführt wird, wird vorzugsweise Stickstoffgas angewandt, obwohl andere inerte nicht-oxidierende Gase ebenfalls angewandt werden können wie Kohlendioxid, Helium und ähnliche. Das gewünschte Ergebnis kann durch die Wärmebehandlung des Cellulosematerials bei der gewünschten Temperatur in einer geschlossenen Kammer erzielt werden; in dieser wird der in der eingeschlossenen Luft ursprünglich vorhandene Sauerstoff schnell auf eine Menge herabgesetzt die nicht-oxidierenden Bedingungen entspricht, um ein schnelles Erhitzen des Cellulosematerials zu ermöglichen und den gewünschten erfindungsgemäßen thermischen Abbau herbeizuführen. Stattdessen kann die nicht-oxidierende Atmosphäre dadurch gebildet werden, daß man die thermische Behandlung des Cellulosematerials in einem geschlossenen Raum unter Vakuum durchführt.

Nach dem thermischen Abbau ist es günstig, das Cellulosematerial mit Wasser zu waschen, um wasserlösliche Bestandteile, die in dem thermisch behandelten Produkt noch vorhanden sind, zu entfernen. Das gewünschte Waschen kann erreicht werden, indem man einen Wasserstrom, vorzugsweise warmes Wasser, über die endlose Folie oder den Streifen leitet, wenn dieser aus dem Bereich, der Wärmebehandlung austritt. Stattdessen kann das

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Material gewaschen werden, indem man es unter Rühren oder ohne Rühren ausreichend lange in ein Viasserbad eintaucht, um die gewünschte Reinigungswirkung zu erreichen. Wenn mit Wasser gewaschen wird,wird das behandelte Cellulosematerial getrocknet "bevor es den weiteren Arbeitsstufen zum Einbau verschiedener Zusätze zu dem thermisch abgebauten Cellulosematerial unterworfen wird, bevor dieses zur Herstellung eines zum Rauchen geeignetes Produktes weiterverarbeitet wird.

Eine deutliche Zunahme der Festigkeit und Flexibilität des thermisch abgebauten Oellulosematerials kann erreicht werden durch Zugabe eines organischen Bindemittels» Zu diesem Zweck wird vorzugsweise ein synthetisches filmbildendes polymeres Material in Porm eines Homopolymers(1) oder Copolymers (2) oder Yinylcarbonatderivats (3) oder Hydroxyderivats (4) oder

dairon
Ketonderivats(5) angewandte

OH' OH

Q Ö

wobei R^ und Rp jeweils ein Wasserstoffatom, eine Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, sec.Butyl-, Pentyl-, Isopentyl-, Hexyl-, Honyl-, Decyl- oder andere Alkylgruppe oder ein Gemisch dieser Gruppen sein können·

Solche Polymere von Vinylencarbonat und deren Derviaten bilden wasserunlösliche Kunststofffilme oder Überzüge und sind daher sehr günstig als Bindemittel oder filmbildner bei der

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Herstellung von rekonstituierten zum Rauchen geeigneten Produkten, wenn sie mit inerten nicht-brennbaren Füllstoffen und/oder brennbaren Materialien der oben beschriebenen Art kombiniert werden. Das Polymer (1) das aus sich wiederholenden 1 ,3-Dioxolan-2-on-Ringsysteraen besteht, bei denen die sich wiederholenden Einheiten über die C, und C,- Stellungen gebunden sind, kann sauber zu Kohlendioxid und V/asser verbrennen, da alle Kohlenstoffatome in dem Ringsystem an Sauerstoffatome gebunden sind. Die linearen Polycarbonate sollten ebenfalls auf analoge Weise brennen, wobei sehr wenig-soweit überhauptchemisch reizende und krebserzeugende Substanzen entstehen. Polyvinylenearbonat kann hergestellt v/erden durch Homopolymer! si er en. von Vinylencarbonat nach dem Verfahren von M.S. Hewman und R.W. Addor in J. Am. Chem. Soc, 75, 1263 (1953). Das Polymethylolderivat kann hergestellt werden durch Hydrolyse von Polyvinylencarbonat (Unruh und Smith, in J. Org. Chem., 23, 625 (195.8)) und das entsprechende Keton sollte durch übliche Oxidation des Polymethylol hergestellt werden.

Vinylencarbonat oder dessen Derivate, die copolymerisiert sind mit Olefinen wie Acrylsäure, Alky lacrylaten. wie Iiethylacrylat oder Methylmethacrylat oder Maleinsäure oder deren Anhydrid können als Filmbildner oder Bindemittel auf die gleiche Weise angewandt werden wie das Polyvinylencarbonat, da derartige Copolymere ebenfalls unter Bildung sein¹ geringer Mengen- sow ei t überhaupt-schädliclier Verbrennungsprodukte in dem Rauch verbrennen.

Die Behandlung des thermisch abgebauten Cellulosematerials mit Polyvinylencarbonat oder einem anderen Polyalkylencarbonat der beschriebenen Art ergibt eine sehr feste und flexible Foliej die sauber verbrennt ohne dem Produkt einen unerwünschten Geschmack oder Geruch zu verleieh. Die thermisch abgebaute Folie, die mit der Bindemittelkompononte behandelt worden ist, ist verhältnismäßig wasserbeständig und wirkt daher gegen ein Auslaugen von löslichen Zusätzen durch Wasser. Wie später näher beschrieben wird.dient das Polyvinylencarbonat als Träger um die gewünschte Tabakfarbe dem erhaltenen zum Rauchen geeigneten

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Material zu verleihen, das erfindungsgemäß hergestellt "worden ist, und verbessert die Stabilität des zum Rauchen geeigneten Materials während der Lagerung und dient dazu, ein gewünschtes Feuchtigkeitsgleichgewicht in dem Produkt aufrechtzuerhalten.

Statt eines Polyalkylen-Copolymers der erwähnten Art kann die Binderaittelkomponente ein Cellulosederivat wie Methylcellulose oder Carboxymethylcellulose enthalten und vorzugsweise ein Cellulosederivat der beschriebenen Art, bei dem das natrium entfernt worden ist, z.B. durch Ionenaustausch, um die freie Säure des entsprechenden Cellulosederivats zu erhalten, die nicht mehr wasserlöslich ist und wie die Polyalkylencarbonate dem zum Hauchen geeigneten thermisch abgebauten Cellulosematerial die gewünschte Wasserbeständigkeit verleiht.

Als Bindemittel kann auch ein natürliches Harz oder ein Gummi ■wie Gummi Traganth, Guar-Gummi, Terpenharze und ähnliches angewandt werden, die der abgebauten faserigen Struktur Festigkeit und !Flexibilität verleihen ohne zu einem unerwünschten Geschmack, Geruch zur Bildung von polycyclischen Verbindungen, !Teeren oder Nikotin während des Rauchens zu führen.

Eine Verbesserung der !Festigkeit, Flexibilität und Viasserbeständigkeit wird beobachtet, wenn das Bindemittel oder die polymere Verbindung in einer Menge von mindestens 0,5 Gew.-^ bezogen auf das Celluio^em«aerial vorhanden ist. Bs ist jedoch ungünstig mehr als 10 tfew.-% zu verwenden. Bei der bevorzugten Ausführungsl'orm des erfmdungsgeraäßen Verfahrens wird das zum Rauchen geeignete abgebaute Cellulosematerial behandelt um eine oder mehrere der beaciiriebenen Bindemittelkomponenten in einer Menge im Bereich von 1 bis 10 Gew.-£> einzubauen.

Die Bindemittelkomponente kann ais überzug auf das thermisch behandelte Cellulosematerial aus einer lösung oder wässrigen •Dispersion auigebraciit werden. Z.B. kamijwenn ein Polyallqrlencarbonat verwendet wird ι dieses aus einer lösung in Ace.ton auf die !Folie aufgesprüht werden₍um beide Seiten der Folie zu benetzen bis die gewünschte Menge an polymeren] Material eingebaut worden ist. Wenn Carboxymethylcellulose, Methylcellulose oder

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andere -wasserlösliche u-ummen oder Harze angewandt werden, können diese aus wässriger Lösung aufgebracht werden, während die wasserunlösliche freie Säure oder des Cellulosederivate aus einer Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel oder aus einer wässrigen Dispersion aufgebracht vier den kann. Das abgebaute Celluloüemdterial kann mit der Bindemitteikomponente besprüht werden, wenn es in Form einer Folie oder anderen Form vorliegt, oder das abgebaute Cellulosematerial kann auf andere V/eise in geeigneten Mischvorrichtungen zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung mit der Bindemittelkomponente vermischt werden.

Das getrocknete Cellulosemateriai ist jetzt in einem Zustand in· dem es in die zur Verwendung als zum Raucnen geeignetes Material geeignete Form gebracht werden kann«, 1,'ienn es in Form einer Folie oder Streifen vorliegt, kann das Oeiluloseraaterial in dünne Streifen gespalten werden, die verdreht oder mit anderen Streifen verdreht werden können, um Str Sage zu bilden, die in Stücke geschnitten werden können, wie sie fur Abfüllvorrichtungen bei der Herstellung von Zigaretten, Zigarren oder als Ersatz für Pfeifentabak geeignet sind. Solche Streifen können miteinander verdreht werden, um einen Füllstoff zu ergeben, der vollständig aus dem synthetischen zum Rauchen geeigneten Material besteht_{oder sie können mit Strängen von natürlichem Tabak verdreht werden und dadurch mit diesen in verschiedenen Mengen vermischt werden,ua ein zum Rauchen geeignetes tabakhaltiges Material zu erhalben.

Das Celiulosematerial kann,wenn es in Form von diskreten leuchen vorliegt durch, Agglomeration zu iüigexchen oder Pfropf en geformt und in die gewünschte Form und u-rötte geschnitten werden wie sie für die Füllvorrichtungen geeignet ist. Wie oben beschriebenjkönnen solche diskreten Teilchen in verschiedenen Mengen mit gereiftem natürlichen Tabak vermischt werden um ein Gemisch zu erhalten, das in Aussehen, Aroma und G-escniuajk sowie in der Art zu verbrennen natürlichem Tabak entspricht,, wenn " daraus ,ein zum Rauchen geeignetes Produkt hergestellt wird.

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Die Erfindung wird durch, die folgenden Beispiele näher erläutert :

Beispiel 1

Eine aus,Papierpulpe hergestellte Folie mit einer Dicke von

(8 mils)
203j2 /um entnaltend 20 Gew.-$ä Calciumcarbonat in der Pulpe, das mit den Pasern auf dem Sieb abgeschieden wird,um eine gleichmäßige Verteilung mit den Pasern zu erhalten während der Herstellung des Papierblattes, wi^d durch Aufsprühen einer 5 ?oigen wässrigen Losung von Calciumchlorid in einer solchen Menge, daß das Papier durchnäßt wird und ungefähr 5 G-ew.?£ Calciumchlorid eingebaut werden, überzogen.

Die Folie bzw. das Blatt wird durch eine !Trockenvorrichtung geleitet und dann durch einen Ofen, der auf eine Temperatur von 35O⁰C erhitzt ist und in dem durch Durchieiten von Stickstoff eine inerte Atmosphäre aufrechterhalten wird. Das Blatt wird mit einer Geschwindigkeit durch den Ofen geleitet, daß es 4 bis 5 Minuten der erhöhten Temperatur ausgesetzt ist. Unter diesen Bedingungen erleidet das Cellulosematerial einen Gewichtsverlust von 50 Ms 55 $ während es die Form einer Folie oder eines Blattes mit einem guten Zusammenhalt (mass integrity) beibehält.

!fach dem Austritt aus dem Ofen sur thermischen Behandlung wird die thermisch abgebaute Folie mit warmemWasser gewaschen, z.B. indem sie unter Hollen durchgeleitet wird, die in ein warmes Wasserbad eintauchen,und anschließend in einem Ofen mit zirkulierender Luft getrocknet.

Anschließend wird auf beide Seiten der so behandelten Folie eine 10$ige Polyvinylencarbonatlösung in Aoeton aufgesprüht, so daß 2 Gew.-$ Harzfeststoffe,bezogen auf das ü-ewicht des ab gebauten Cellulosematerials, abgeschieden werden. ITach dem Trocknen wird die Folie in Streifen geschnitten, zu Strängen

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verdreht und in Kügelohen geschnitten, die geeignet sind zur Anwendung in Füllvorrichtungen zur Herstellung von Zigarren und Zigaretten oder als Pfeifentabak.

Die Streifen können auch mit Tabakstreifen in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-^i bezogen auf das erhaltene zum Rauchen geeignete Material, verdreht werden.

Beispiel 2

Es wird entsprechend Beispiel 1 gearbeitet mit der Ausnahme, daß die Papierpuipe durch σ.-Cellulose, enthaltend 10 ^ Calciumcarbonat und 15 Gew.-^c/i Oxalat,ersetzt wird.

Beispiel 3

Es wird entsprechend Beispiel 1 gearbeitet·mit der Ausnahme, daß anstelle des Poiyvinylencarbonats eine entsprechende Menge Carboxyäthylcellulose, Methylcellulose oder das freie Säurederivat davon verwendet wird.//Bei einer Modifikation des Verfahrens wird ein verbessertes zum Rauchen geeignetes Material hergestellt, indem man vor der thermischen Behandlung zum geregelten Abbau des Oellulosematerials und vorzugsweise vor der Zugabe des Erdalkalichlorids oder-silfats das Cellulosematerial durch Zugabe von Stärke, Zucker "oder Dextrin und vorzugsweise einem Gemisch dieser Substanzen modifiziert. Solche Substanzen können in einem verhältnismäßig weiten Bereich angewandt werden wie 1 bis 20 Gew.->i> und vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-?b Stärke, 10 bis 30 y£ und vorzugsweise 15 bis 25 Gevi.-fü Zucker oder andere Saccharose oder Dextrose und 20 bis 40 °/o vorzugsweise 20 bis $0 Gew.-^ύ Dextrin. Solche Bestandteile oder deren Gemische können in den angegebenen Mengen eingebaut werden, indem man eine wässrige lösung der Bestandteile auf die Oellulosefolie aufsprüht oder aufbürstet oder durch Vermischen rait dem Oellulosematerial aus wässriger lösung oder Dispersion zur gleichmäßigen Verteilung mit dem Cellulosematerial. Nach dem Einbau der Stärke, des Zuckers und/oder

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Dextrins wird das Cellulosematerial getrocknet bevor es der thermischen Behandlung unterworfen wird.

Beispiel 4

Es wird entsprechend Beispiel 1 gearbeitet mit der Ausnahme, daß die Cellulosefolie vor dem Überziehen mit dem Calciumchlorid zunächst durch Aufbürsten und Benetzen jeder Seite der Folie mit einem wässrigen Medium enthaltend 2 Gew.-% Starke, '5 Gew.-?i Rohrzucker und 4 ü-ew.-$ Dextrin überzogen wird. Es wird so viel Flüssigkeit aufgebracht, daß die Folie ungefähr 12 Gew.-yS Stärke, 18 Gew.-^ Zucker und 24 Gew.-^ Dextrin,bezogen auf das Gellulosematerial, aufnimmt. Das Material wird getrocknet und dann mit der Lösung von Calciumchlorid wie in Beispiel 1 beschrieben behandelt.

Das entstehende thermisch abgebaute Produkt ist gekennzeichnet durch eine bessere Festigkeit im Vergleich mit Cellulosematerial, das unter den gleichen Bedingungen thermisch abgebaut worden ist, jedoch ohne den Zusatz von Zucker, Stärke und Dextrin.

Verschiedene andere zusätze können dem erfindungsgemäß thermisch abgebauten Cellulosematerial zugesetzt werden um eine gute Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften

sowie . von Farbe, Geschmack, Gefühl und Aroma zu erreichen.

Es kann ein feuchtigkeitsspendendes Mittel zugesetzt werden, um das zum Rauchen.geeignete Material feucht und weich zu halten und die Packungseigenschuften sowie die Brenneigenschaften des Produktes zu verbessern. Zu diesem Zweck kann ein mehrwertiger Alkohol wie Glycerin oder ein Glykol wie Athylenglykol,Propylenglykol oder ein ähnliches, Inositol, Butandiol oder eine ähnliche hygroskopische Substanz oder ein Gemisch solcher Substanzen angewandt werden. Diese Substanzen können aufgebracht werden durch Aufsprühen aus wässriger Lösung auf die Folie oder die !Teilchen oder durch Vermischen mit dem behandelten Cellulose- oder Kohlenhydrat

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Material. Die Substanzen werden in Mengen bis zu 10 (rew.-% und vorzugsweise in .bereich von 1 bis 4 Gew.-jS zugegeben.

Die ü-iiimn- und Veraschungseigenschal¹ ten des zura Rauchen geeigneten Materials können verbessert werden durch Zugabe von wasserlöslichen Alkalisaizen wie iiatriura- oder Kaliumsalzen, niedermolekulare?Hydroxysäuren wie Oxalsäure, Citronensäure, Maleinsäure, Pivalinsäure und anderen organischen Sauren oder Carbonaten, Bicarbonaten oder Phosphaten, wie Kaliuracitrat, Hatriumcitrat, ^aiiumbicarbonat üaliummaleat und Dihydr ogenna tr iumphosphat und deren u-emiscneii. !Ferner können die. Hydroxysäuren wie Oxalsäure, Citronensäure, Maleinsäure und Pivaiihsäure und ähnliche organische Säuren angewandt werden. Derartige Mineraliaierungsmittel oder Aschebestandteile können,soweit sie angewandt werden,in Mengen bis zu oO üew.-# bezogen auf das zum Rauchen geeignete Material und vorzugsweise in einer Menge im .bereich von 1 bis 10 trew.-$ zugegeben werden.

Die Modifizierung des thermisch abgebauten Cellulosematerials durch Zugabe eines Erdalkali—(Calcium, Magnesium, Barium, Strontium uswj-chlorids oder-sulfats verbessert die .Brenneigenschaften des entstehenden zum Rauchen geeigneten Materials» indem es die JBrenngeschwindigkeit steuert und einheitlich macht. Derartige .Erdalkalisulfate oder-Chloride können aus Lösungen oder Dispersionen zugegeben werden, ζ·Β. durch Aufsprühen zur Benetzung des Cellulosematerials oder durch Vermiachen der Salze mit dem Cellulosematerial in Lösung, Dispersion oder als trockene Pulver. Verbesserte ßrenneigenschctften und deren Regelungv/uiden erreicht, wenn das Erdalkaiisulfat und/oder-chlorid in einer Menge bis zu .10 ttew.-% vorhanden ist. Es ist jedoch bevorzugt, soweit eine derartige Substanz vorhanden ist, diese in einer Menge im .bereich von 0,5 bis 5 Gew,-%, bezogen auf das Cellulosemaaerial zu verwenden.

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Vom Standpunkt des Aussehens her ist es erwünscht, wenn das zum Rauchen geeignete nateridl eine dunkexbrauniiuhe Färbung entsprechend derjenigen von gut gereiftem Cabals: besitzt. Das dunkelgraue Material, das "bei der erfindungsgemäßen thermischen Behandlung erhalten wxrd, kann nicht leicht durch übliche Farbstoffe gefärbt werden, solange diese nicht in unerwünscht großen Mengen angewandt werden. Es hat sich gegeigt, daß [örichinonyl CgOg»SELO auf neuartige Weise als Färbemittel verwendet werden kann, das eine kräftig orange bis braune Farbe mit dem Calcium oder Magnesium ergibt, das in dem Cellulose- oder Kohlenbjdratproduict vorhanden ist, und dadurch eine nicht-auslaugbare Färbung ergibt, durch die das thermisch behandelte Produkt einen satten braunen Farbton erhält.

Der Geschmack und das Aroma können verbessert werden durch Zugabe von GescmnacKsstoffen wie Nikotin, ,^nthoi, Chlorogen, Koffein und Chinasäure, essentiellen ölen, Tabakauszügen und ähnlichen^

Pa t e ηta ns pr üehe

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Claims

Patentansprüche

Q. Zum Rauchen geeignetes Material, dadurch g e k e nnze lehnet , daß es das Produkt der thermischen Reaktion in nicht-oxidierender Atmosphäre eines Cellulosematerials, enthaltend 10 bis 30 Gew.-^ eines Erdalkalisalzes einer Carbonsäure (kohlenstoffhaltigen Säure) und 0,5 bis 25 Gew.-$ eines Metallchlorids und/oder Metallsulfats, umfaßt,wobei das Cellulosematerial bei der thermischen Reaktion einer Temperatur im Bereich von 275 bis 50O⁰G so lange ausgesetzt v/orden ist, bis ein Gewichtsverlust von 40 bis 75 i° eingetreten ist und wobei ein Bindemittel zur Erhöhung der Flexibilität und Festigkeit gleichmäßig in dem thermisch behandelten Cellulosematerial in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-? bezogen auf das Cellulosematerial verteilt ist und gegebenenfalls ein feuchtigkeitsspendendes Mittel, ein Färbemittel, Substanzen zur Einstellung des pH-Werts, Füllstoffe und Asche bildende Bestandteile.
2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Cellulosematerial der Temperatur für die thermische Reaktion so lange ausgesetzt worden ist, daß ein Gewichtsverlust im Bereich von 50 bis 60 % eingetreten ist.
3. Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Erdalkalisalz einer kohlenstoffhaltigen Säure ein Carbonat und/oder Oxalat ist und in einer Menge von 15 bis 20 Gew.-^ vorliegt.
4. Material nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e η η .-zeichnet , daß das Erdalkalisalz einer kohlenstoffhaltigen Säure, Calcium und/oder Magnesium -oxalat und/oder -carbonat ist.

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5. Material nach Anspruch 1 "bis 4> dadurch gekennzeichnet , daß das Hetallchlorid oder-sulfat in einer Menge im Bereich von 5 bis 25 Ge^-W·-$ vorliegt.
6. Material nach Anspruch 1 "bis 5> dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Hetallchlorid oder-sulfat in einer Menge von 8 "bis 15 Gew.-$ vorliegt.
7. Material nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Hetallchlorid und-sulfat Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumsulfat und/oder Magnesiumsulfat ist.
8. Material nach Anspruch 1 "bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittel zur Erhöhung der Flexibilität und Festigkeit in einer Menge im Bereich von 1 bis 10 Gew. vorhanden ist.
9. Material nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittel ein Polyalkylencarbonat, Polyvinylencarbonat, ein Cellulosederivat oder eine freie Säure davon ist,
10. Material nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das der thermischen Behandlung unterworfene Cellulosemateriai Stärke, Zucker und/oder Dextrin enthält.
11. Material nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Stärke soweit vorhanden in einer Menge von 10 bis 15 -!few.-#ι der· Zucker -soweit vorhanden- in einer Menge von 15 bis 20 Gew.-Jo und das Dextrin soweit vorhanden in einer Menge von 20 bis 25 ⁰Jo vorliegt.
12. Material nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß es bis zu 10 ü-ew.-ji eines feuchtigkeitsspendenden Mittels enthält.

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•ή.
13. Material nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das feuchtigkeitsspendende Mittel Glycerin, Glykol und/oder ein mehrwertiger Alkohol ist.
14. Material nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß es ein Färbemittel zusammen mit dem thermisch behandelten Ceilulosematerial enthält, das dem Prouukt einen satten Braunton verleiht.
15. Material nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Färbemittel das Reaktionsprodukt zwischen einem öalciumion und Trichinonyl ist.
16. Material nach Anspruch 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet , daß es ein organisches Amin in einer solchen Menge enthält, daß der pH-Wert mindestens 8 beträgt.
17. Material nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dais die Brenngeschwindigkeit des Cellulosematerials geregelt wird durch das Vorhandensein eines Erdalkalisulfate und/oder »ehlorids.
18. Material nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß das Erdalkalichlorid und/oder-sulfat in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 5» Gew.-'/ό vorliegt.
19· Material nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß es ein Metallcitrat in einer Menge im Bereich von 1 bis 10 Gew.-^, bezogen auf das zum Rauchen geeignete Material, zur Verbesserung der Glimmeigenschaften während des Brennens enthält.
20. Material nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Hydroxysäure oder ein Salz davon zur Verbesserung der Asohen-Eigenschaften enthält.
21. Material nach Anspruch 20, dadurch g e k e η η zei'chnet,daß die Hydroxysäure Oxalsäure, Citronensäure, Maleinsäure und/oder Pivalinsäure ist.

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22. Material nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Aschenbestandteil in einer Menge im Bereich von 1 bis 10 Gew.-^ bezogen auf das zum Rauchen geeignete Material vorhanden ist.
23. Verfahren zur Herstellung des Materials nach Anspruch

1 bis 22, dadurch gekennzeichnet , daß man ein Cellulosematerial, enthaltend 10 bis '30 Gew.-^ eines Erdalkalioaizes einer Carbonsäure und 0,5 bis 25 Gew.-$

eines Hetallchlorids und/oder Metallsulfate, solange einer Temperatur im Bereich von 275 bis 500⁰C aussetzt, bis ein Gewichtüverlust im Bereich von 40 bis 75 ^, bezogen auf das Ceiluiosematerialjauftritt, wobei wahrend der Behandlung nicht-oxidierende Bedingungen eingehalten werden, das thermisch abgebaute Ceiluiosematerial durch zusatz eines die Flexibilität und !Festigkeit erhöhenden Mittels in Porin eines Bindemittels in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 10 u-ew.-^ behandelt und dann das entstehende Material in die für ein zum Rauchen geeignetes Material geeigne ce .Form bringt.
24. Verfahren nach Anspruch 2$, dadurch gekennzeichnet , daß man das Ceiluiosematerial solange thermisch behandelt bis ein Gewichtsverlust im Bereich von 50 bis 60 io eingetreten ist.
25. Verfahren nach Anspruch 2;) und 24, dadurch g e -

k e η Ii ζ e i c h net, dais man als Erdaikaiiverbindung das Carbonat und/oder Osaiut von Calcium und/oder Magnesium verwendet.

26. Verfahren nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet , daß man die Erdaikaliver bindung in einer Menge im Bereich von 15 bis 25 Gew.-^c/> bezogen auf das Cexlulosematerial verwendet.

27. Verfuhren nach Anspruch 2^ bis 26, dadurch gekennzeichnet , daß man als Metallchlorid odor-aiifat Calciumchlorid, Calciumsulfat, Magnesiumchlorid und/oder Magnesiumsulfat verwendet.

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2ü. "Verfahren nacli Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß man das· Metallchlorid oder Sulfat in
einer Menge im Bereich von 5 bis 25 irew.-fo vorzugsweise
von 8 bis 15 Gew.-?» verwendet.

29. Verfahren nach Anspruch 2.5 bis 20, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß man das Mittel zur Erhöhung der Flexibilität und Festigkeit in einer Menge im Bereich von 1 bis 10 Gew.-verwendet.

30. Verfahren nach Anspruch 23 bis 2d, dadurch gekennzeichnet , daß man als Mittel zur 3r hü hung der Flexibilität und Festigkeit em Bindemi ötcl v.'ie ein Polyalkylencarbonat, ein^-oellulo seither oder-ester oder Carboxymethylcellulose oder ein freies Säurederivat davon verwendet.

■jA, Verfahren nach Anspruch 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet , daß man das Metallsullab oder-Chlorid dem
Oeiluloseraaterial.zusetzt, indem man das Ceiluloaematerial mit einer Lösung oder Dispersion des Sulfats oder Chlorids in
einem geeigneten flüssigen Verdünnungsmittel benetzt und dann
das behandelte Produkt trocicnet, bevor na α es dem thermischen
Abbau unterwirft.

32. Verfahren nach Anspruch 23 bis 3Ί, dadurch g e k e η η ze i-c ti net, daß man dos Uelluloaeuateriui vor dem Abbau
uii einer Lösung oder Dispersion, enthaibouu Sulirke, Zucker
und/oder Dextrin.behandelt.

33. Verfahren nuch Anspruch 33? dadurch g e Ic e η η - '

ζ/e lehnet , daß man die Starke in einer jiougc im jjereicli von 10 bis 20 ixew.~/j, den Zucker in einer η enge im Dereicli
von 15 bis 25 Gew.-γό und das Dextrin in einer 'Menge im Bereich / von 20 bis 30 G-ew.-^i verwendet.

3/4. Verfahren nach Anspruch 23 bis 33, dadurcn g e k e η η Z:O i c Ii η c "G , daß man das thermisch abgebaute Cellulose-
^: CToterial nach der 'thermischen Reaktion mit V/asser wäscht.

/ 25. Verfahren nach Anspruch 23 bis M₉ dadurch g e k e η η -

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zeichne υ ■% daß man ein fouuhtigkei^sspendendes Mittel au dom thermisch abgebauten Celluloüeraaterial in einer Menge bis zu 10 uew.-JU zusetzt.

36, Verfahren naoii Anspruch. 33 bis 3'!?, dadurcii g e k e η η ζ e i c η η e t , daß man ein .drain zu dem thermisch abgeuauten Cellulosematerial in einer solchen Menge zusetzt, daß der pH-Wert auf mindestens 8 steigt.

31. Verfahren nach Anspruch 23 "bis 36, dadurcii g e Ic e η η ξ e i c η η e t , da 13 man eine Pärberaittel zu dem thermisch abgebauten üellulosematerial zusetzb, das diesem eine braune Parbe verleiht.

38. Verfahren nach Anspruch 23 bis 37» dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß man einen gereiften Tabak mit dem thermisch abgebauten Cellulosemuterial vermischt.

3'J. Verfahren nn cli Anspruch 23 bis ^G, dadurcii g e k e η η zeichnet , daß man ein Erdallcalisuliat und/oder-chlorid zur Regelung der Brenngesclrwindigkeit des Cellulosematerials zusetzt.

40« Verfahren nach Anspruch 3^;Jj dadurch g e k e χι η -s e i c h net, daß uan das Erdalkalicala zur Steuerung der iJreangescirwinäigkcit in einer Lienge i;;] .Beceicli von 0,5 bis . -^:/o ve r v; e au el;.

41. Verfahren nach Anspruch 2-j bis 40, dadurch g 0 Ic e η η zeichnet , daß man zu dem thermisch abgebauton Ceilulose-"uutcrial ein Oitrat in einer lienge im Bereich von 1 bis 10 ü-ev;.-/i zusetz-;;,ura die Glirameigenschaften während des i3rennens zu verbessern.

42. Verfahren nach Anspruch 23 bis 41» dadurch g e Ic e η η zeichnet , daß man zu dem thermisch abgebauten Gellulosematerial eine Hydroxy säure oder deren Salz in einer i-Iengo im jiereich yon 1 bis 10 G-ev.'.-¹^jbezogen auf das üellulosematerial, zur Verbesserung der Asche-ELgenschaften zusetzt.

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43. "Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet , daß man als Hydroxysäure Oxalsäure, Citronensäure, Maleinsäure und/oder Pivalinsäure verwendet.

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