DE2619708C2 - Verwendung eines Klebstoffes für Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie und Verfahren zur Herstellung des Klebstoffs - Google Patents

Description

derart geklebten Erzeugnissen zu beföchten, daß die Klebenaht im Glutbereich aufreißt oder sich verschiebe Eine Verschiebung der Klebenaht unter ungewollter Durchmesserveränderung kann schon beim Austritt aus der Maschine vor einer vollständigen Abkühlung auftreten, da der Kompressionsgrad des Tabaks und seine elastische Rekation größer sind als diejenigen der Filterstoffe.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen für die Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie verwendbaren Stoff zu finden, der bei lebensmittelrechtlicher Unbedenklichkeit einen hohen Herstellungsgrad ermöglicht

Es soll also ein Klebstoff gefunden werden, der alle Vorteile der Kaltkleber und Warmkleber besitzt, andererseits deren Nachteile nicht aufweist

Die Aufgabe wird durch die Verwendung des eingangs genannten Klebstoffs für Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie gelöst

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet

Bei der Auffindung eines geeigneten Klebstoffes waren erhebliche Schwierigkeiten zu überwinden. Zwar sind beispielsweise »Lebensmittelrecht«, 1966, S. 748, Hinweise auf gewisse hochmolekulare Stoffe entnehmbar, die in für Tabakerzeugnisse geeigneten Klebstoffen als Weichmacher verwendbar sind. Hinweise auf einen Klebstoff der erfindungsgemäßen Art, nämlich einen Klebstoff auf Gelatinebasis sind jedoch nicht entnehmbar. Ferner sind keine Anregungen entnehmbar, wie die Komponenten eines solchen Klebstoffes kombiniert werden müssen, d <τιη das Produkt für Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie verwendbar ist.

Andererseits schildert die IT-PS ο 33 899 (referiert in Chem. Zentralbl. 1937/1) einen Klebstoff, der eine Vielzahl von Komponenten enthält von oenen einige Giftstoffe sind, die zur Verwendung bei Tabakerzeugnissen unzulässig sind, wie z. B. Eisessig, Aluminiumsulfat und Thymol.

Als Weichmacher des Klebstoffes eignen sich natürliche oder modifzierte Pflanzengummen und Celluloseether, die lebensmittelrecfitlich als Gelierstoffe, Bindemittel, Stabilisierungsstoffe oder Emulsionsstoffe verwendbarsind.

Dazu gehören Natriumalginate, Carragenate, Guargummi, Gummi arabicum, Pektin, Galaktomannane, Methylcellulose, Natrium-Carboxymethylcellulose und acetylierte Stärke.

Bei der Weiterbildung gemäß dem Anspruch 2 muß vorteilhaft bei der Synerese des Lösungsmittels nicht zuviel Wasser evakuiert werden.

Es ist zu bemerken, daß für die genannten Weichmacher die Gewichtskonzentration, bezogen auf das Gelatinegewicht für jede zur Anwendung kommende Produkttype jeweils bestimmt werden muß, um die Viskosität des Klebstoffes bestmöglichst einzustellen, und zwar sowohl· für den warmen Zustand, in dem er soleartig ist und relativ flüssig sein muß, um gut zu verlaufen, ohne jedoch zu flüssig zu sein, damit der Durchsatz bequem gesteuert werden kann, als auch in kaltem Zustand, wo das ihn bildende Gel oder das neubildende Gel dick sein muß, ohne jedoch zu starr zu sein.

Deshalb wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines verwendbaren Klebstoffes angegeben, das sich dadurch auszeichnet daß man in einem auf etwa 50 bis 70⁰C erwärmten Wasser eine solche Gelatinemenge auflöst, daß die Gelatinekonzentration, bezogen auf das Wassergewicht, zwischen 25 und 60% liegt, man dann an einer Probe die stöchiometrische Menge des verwendeten Weichmachers bestimmt, die erforderlich ist, um die Viskosität der Lösung bei der Herstelltemperatur auf etwa 60 bis 1000 mPa · s einzustellen, man dann die Lösung mit der kleinsten so bestimmten und der zur Anwendung kommenden Gewichtsmenge Gelatine entsprechenden Weichmachermenge vermischt und dann das so entstandene Gemisch auf Raumtemperatur abkühlt

Der so zubereitete Klebstoff kann ohne besoadere

ίο Vorkehrungsmaßnahmen in Gelform aufbewahrt werden. Durch Beigabe von sehr kleinem Mengen eines Schimmelverhütungsmittels, wie z. B. von Kaliumsorbat kann er sehr einfach vor Feuchtigkeit geschützt werden. Seine Verwendung in Maschinen zur Verarbei tuiig von endlosem, strangförmigem Material macht ei ne Verflüssigung nur zum Zeitpunkt seiner Anwendung nötig, die durch Temperaturerhöhung zwischen den oben genannten Grenzen erzielt wird. Für eine Gelatinekonzentration von 35% bezogen auf das Wasserge- wicht ist eine Temperatur von 55° C besonders gut geeignet

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Aufzählung einiger Mischungsbeispiele für einen gemäß der Erfindung ver wendeten Klebstoff.

Beispiel 1 In 10 Liter Wasser, das auf eine Temperatur zwischen

50 und 70⁰C erhitzt und auf einer Temperatur von z. B. 60⁰C konstant durch einen Mischer mit Thermostatsteuerung gehalten wird, gibt man langsam 40 Gramm Natriumalginat Vorab hat man zur Schimmelverhütung schon 18 Gramm Kaliumsorbat dem Wasser beige mischt. Sobald die Hydratisierung des Alginats abge schlossen ist, gibt man langsam 3500 Gramm Gelatine in Lebensmittelqualität zu, die bakteriologisch nach der Richtlinie AFNOR Nr. 1 (Association Francaise de Normalisation) geprüft worden ist

- Die Gewichtskonzentration der Gelatine bezogen auf das Wasser Cg% (Masse der Gelatine geteilt durch die Masse des Wassers und mit hundert multipliziert) liegt in der Größenordnung von 35%. Die Gewichtskonzentration des Weichmachers bezogen auf die Gelatine Cp% (Masse des Weichmachers geteilt durch die Masse der Gelatine und mit hundert multipliziert) liegt in der Größenordnung "on 1,1%.

Man gießt diesen Sud warm in Behälter, die ein bequemes Ausformen erlauben, und läßt ihn auf Umge- bungstemperatur abkühlen. Auf diese Weise erhält man schnell ein Gel, das sich ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen mehrere Wochen lang aufbewahren läßt Dabei ist es sehr einfach zu handhaben, weil es weder klebrig noch dickflüssig ist. Man kann es in Stücke gewünschter Größe zerschneiden, um den (aufgeheizten) Klebstoffbehälter einer Maschine der Tabakwarenindustrie ohne Schwierigkeiten zu füllen. Bei einer Temperatur von 45° C beträgt die Viskosität des geschmolzenen Klebstoffes etwa 160 mPa · s und bei 65°C liegt sie etwa bei 6OmPa-S. Eine Verarbeitungstemperatur von 55° C hat ausgezeichnete Ergebnisse für das Kleben der Hülle eines Filterdochtes (Acetat) bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 400 m/min und einem Klebstoffdurchsatz von etwa 1 Gramm für 100 Meter Material- strang gezeitigt.

Das Trocknen der Klebenaht geschieht mit einem herkömmlichen Trockeneisen und die Abkühlung bedarf keiner besonderen Maßnahme. Die Güte der KIe-

5 6

bung ist ausgezeichnet und bei einer nachfolgenden Er- Man verflüssigt das Gel beii55°C in dem Klebstoffbc-

wärmung auf über 100⁰C ergab sich keinerlei Öffnen halter einer Zigarettenherstellungsmaschine und ver-

j der Klebenaht, was mit den bisher gebräuchlichen Kleb- klebt Pergamentpapier, das auch Maispapier genar.nt

|ϊ stoffen nicht der Fall ist wird und am schwierigsten zu verarbeiten ist, mit einer

"Ig Der gemäß der Erfindung verwendete Klebstoff kann 5 Vorschubgeschwindigkeit von 310 m/min für das

;Ä; selbstverständlich unmittelbar nach seiner Zubereitung strangförmige Material. Bei einem Verbrauch in der

il: in flüssigem und noch warmem Zustand verarbeitet Größenordnung des Beispiels 5 erzielt man eine völlig

ii werden und braucht nicht neu geschmolzen zu werden. zufriedenstellende Verklebung, die jedoch etwas weni-

ii ger energisch ist als in dem vorigen Beispiel.

vs Beispiel 2 10

ii Beispiel 7 'J; Man wiederholt wie in Beispiel 1 mit 10 Liter Wasser

·* aber mit 5900 Gramm Gelatine und mit 2300 Gramm Man verfährt wie in Beispiel 6, verwendet jedoch anf| wäßriger Alginatlösung mit 2%, die etwa 46 Gramm stelle des Gummi arabicum eine wäßrige Lösung mit "Jj Weichmacher und 2250 Gramm Wasser aufweist 15 40 Gramm acetylierter Stärke. Die Ergebnisse sind Zi Die Gewichtskonzentration Cg% (Gelatine) beträgt gleichwertig denen nach Beispiel 5 und 6. ti etwa 50% und die Gewichtskonzentration des Weichst macher? Cp% beträgt etwa 0,8%. Die Viskosität der Beispiele S abgekühlten Mischung liegt bei 790 mPa · s. Ein so zu-

if, bereiteter Klebstoff ist geeignet für starke Klebungen 20 Man veifährt wie in Beispiel 6, wendet jedoch anstelle

^;>t bei einer Verarbeitungstemperatur von etwa 70⁰Q wie des Gummi arabicum eine widrige Lösung mit

;J. z. B. für die Verklebung von Haltemanschetten für Filter 40 Gramm Carboxymethylcellulose. Die Ergebnisse

j§ an Zigaretten. sind bei derselben Anwendung wie in Beispiel 6 ausge-

; ' zeichnet und sogar besser als bei dem Klebstoff nach

„; B e i s ρ i e 1 3 25 Beispiel 5.

τ; Andere Weichmacher sind mit Erfolg bei Konzentra- : Man wiederholt wie in Beispiel 1 mit 10 Liter Wasser tionen Cp% in der Größenordnung der obigen Beispiele ;Γ aber mit 5000 Gramm Gelatine und 175 Gramm Na- (1,1%) verwendbar. So kann man die Methylcellulose ' triumalginat in Pulverform, entsprechend den Anforde- der Galactomanne, der Polysaccharide und anderer Βίοι rungen des Codex. Die Gelatinekonzentration Cg% be- 30 polymere einsetzen. Die so zubereiteten Klebstoffe, de- ;" trägt etwa 50%, während die Weichmacherkonzentra- ren Verwendung in den Rahmen der vorliegenden Er- Y, tion Cp% etwa 3,5% beträgt Die Viskosität liegt be? findung fällt, sind teilweise weniger einfach oder sicher 45°C etwa bei 250 mPa · s. Verwendung des Klebstof- zu handhaben als in den Beispielen 5 bis 8, sie können fes wie in Beispiel 1 oder 2. jedoch in einigen Fällen besonders interessante Eigen-

35 schäften aufweisen. Beispiel 4

Man wiederholt wie in Beispiel 1 mit 10 Liter Wasser
aber mit 4100 Gramm Gelatine und 120 Gramm Carragenat Die Gelatinekonzentration Cg% beträgt etwa 40
41%, während die Weichmacherkonzentration etwa
2,9% beträgt Die Viskosität bei 45° C beträgt etwa
185 mPa · s. Verwendung des Klebstoffes wie in Beispiel 1 oder zum Verkleben von Zigarrenmundstücken
an Deckblättern aus wiederzusammengesetzten Tabak. 45

Beispiel 5

Man wiederholt wie in Beispiel 1 mit 10 Liter Wasser
aber mit 3300 Gramm Gelatine und 15 Gramm Guar- 50
gummi Die Gelatinekonzentration Cg% beträgt etwa
323%, während die Weichmacherkonzentration Cp%
etwa 0,45% beträgt. Die Viskosität bei 45° C beträgt
etwa 125 m Pa · s. Dieser leichte Klebstoff ist bei 55° C
für Zigarettenpapier (bei einem Durchsatz von 55
23 Gramm pro 100 Meter Strangmaterial) verwendbar
oder wie in Beispiel 1. Beide Klebstoffe haben im übrigen ähnliche Eigenschaften.

Beispiele 60

Man wiederholt wie in Beispiel 1 mit 10 Liter Wasser,
in dem man 3700 Gramm Gelatine und 40 Gramm
Gummi arabicum löst. Nach Abkühlung erhält man ein
Gel mit einer Gewichtskr .nzentration des Gelatins Cg% 65
von etwa 37% unu einer Weichmacherkonzentration
Cp% (bezogen auf die Gelatine) von etwa 1,1% (diese
Werte haben auch für die obigen Beispiele Gültigkeit).

Claims (5)

1 2 deren Verwendung für verschiedene Zwecke angege- Patentansprüche: ben. Ein Hinweis, daß der Klebstoff für Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie verwendbar sein könnte, fehlt je-

1. Verwendung eines Klebstoffs, der bei Umge- doch. Ferner wird die Möglichkeit erörtert, durch Zubungstemperatur in Form eines sich hauptsächlich 5 satzstoffe die Eigenschaften dieser Leime, wie Festigaus Wasser und Gelatine zusammensetzenden Gels keit. Elastizität, Viskosität und dergleichen zu variieren, vorliegt und in diesem die Gelatinekonzentration, Die Viskosität der Glutinleime kann z. B. durch Zusatz bezogen auf das Wassergewicht, zwischen 25 und hochmolekularer Substanzen wie Methylcellulose oder 180% liegt der ferner eine geringe Menge eines Stärkeacetat erhöht werden.

Weichmachers für die Gelatine in wäßriger Lösung io Aus der US-PS 24 77 912 ist ferner ein wasserlösliaufweist, ausgewählt aus der Gruppe von natürli- eher Klebstoff bekannt, der aus einem Stoff tierischen chen oder modifzierten Pflanzengummen und Cellu- Ursprungs, also auch auf der Bash von Gelatine, gebilloseäthern, wobei die Weichmacherkonzentration, det ist, der als Zusatz ein Alginat, vorzugsweise ein Naauf das Gelatinegewicht allein bezogen, 0,25 bis 8% trium- oder Ammoniumnitrat, mit einem Anteil von 0,2 beträgt und diese Konzentration so eingestellt ist, 15 bis 2% enthält Auch hier fehlt ein Hinweis, daß dieser daß bei einer Temperatur zwischen 40 und 75° C, die Klebstoff für Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie verViskosität des verflüssigten Gels mehr als 50 mPa · s wendbar sein könnte.

und weniger als 1000 mPa - s beträgt für Erzeugnis- Bei der Herstellung von Erzeugnissen der Tabakwa-

se der Tabakwarenindustrie. renindustrie, wie beim Kleben der Hüllbänder bei Ziga-

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 retten, bei dem bei strangförmiger Herstellung ein zeichnet daß die Gelatinekonzentration, bezogen Klebstoffauftrag längs einer Papierkante vorgenommen auf das Wassergewicbt zwischen 30 und 50% liegt wird, bevor diese umgeschlagen wird und daslstrangmadaß die Weichmacherkonzentration, auf das Gelati- terial in eine Klebevorrichtung gelangt wurden bisher negewicht allein bezogen, 0,5 bis 4% beträgt und so kalte Klebstoffe verwendet wie z. B. stärkehaltige eingestellt ist daß bei einer Temperatur zwischen 45 25 Klebstoffe in wäßriger Lösung. Derartige Klebstoffe und 65° C, die Viskosität des verflüssigten Gels mehr werden aus Trockenpulver durch Auflösen in warmem, als 70 mPa · s und weniger als 850 mPa - s beträgt lauwarmem oder gar kaltem Wasser zubereitet Es han-

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch delt sich also um sogenannte Kaltkleber. Solche Klebgekennzeichnet daß die Weichmacherkonzentra- stoffe sind relativ preisgünstig und einfach verarbeitbar, tion, bezogen auf das Gelatinegewicht in der Grö- 30 Ferner sind sie vollkommen ungefährlich für die Geßenordnung von 1 % liegt sundheit des Rauchers vor oder nach der Pyrolyse.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Nachteilig dagegen ist, daß zur Herstellung von Tadadurch gekennzeichnet daß die Gelatinekonzen- bakerzeugnissen nur einfache Herstellverfahren und traiion, bezogen auf das Wassergewicht in der Grö- Vorrichtungen niedriger Produktionsgeschwindigkeit ßenordnung von 40% liegt. 35 verwendbar sind. Dies beruht im wesentlichen auf dem

5. Verfahren zur Herstellung eines Klebstoffes für starken Wassergehalt Die Klebstoffe trocknen nämlich die Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei man bei Umgebungstemperatur sehr schnell, so daß die Maeine wäßrige Gelatinelösung mit einem Weichma- schinenteile häufig gesäubert werden müssen, insbesoncher in Form eines natürlichen oder modifzierten dere die Klebescheiben und andere Kiebeteile bei nur Pflanzengummis oder eines Celluloseäthers ver- 40 kurzem Maschinenstillstand, sowie Klebstoffbehälter mischt, dadurch gekennzeichnet daß man in einem und -leitungen bei längerem Maschinenstillstand. Ferauf 50 bis 70° C erwärmten Wasser eine solche GeIa- ner ist die Haftfähigkeit gering, welshalb sie bei besontinemenge löst, daß die Gelatinekonzentration, auf deren Hüllmaterialien, die im allgemeinen weniger podas Wassergewicht bezogen, zwischen 25 und 60% rös sind als normales Pergamentpapier, wie z. B. farbige liegt, man dann an einer Probe die stöchiometrische 45 oder wasserabweisende Papiere, oder bei zu rauhem Menge des Weichmachers bestimmt die erforder- oder staubigen Materialien, wie wiedergewonnenem lieh ist, um die Viskosität der Lösung bei der Herstel- Tabak, kaum verwendbar sind.

lungstemperatur auf 60 bis 1000 mPa · s einzustel- Ferner ist die Trockenzeit vergleichsweise hoch. Bei

len, man dann die Lösung mit der kleinsten so be- derzeit möglichen Produktionsgeschwindigkeiten mit stimmten und der zur Anwendung kommenden Ge- 50 einem Strangvorschub von 280 m/min, entsprechend eiwichtsmenge Gelatine entsprechenden Weichma- ner Produktion von 4000 Zigaretten pro Minute, ist die chermenge vermischt und danach das Gemisch auf Kontaktzeit zum Austrocknen der Strangnaht selbst bei Raumtemperatur abkühlt. Verlängerung der Klebekammer und Erhöhung der

Heizkraft der Heizorgane sehr kurz, insbesondere wenn

. 55 eine zu große Überlastung der Maschine und ein Vergilben des Papiers verhindert werden sollen.

Es wurde versucht, diesen Nachteil, insbesondere

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Kleb- wenn es sich um einen einfachen Docht aus Cellulosestoffes gemäß dem Anspruch 1 für Erzeugnisse der Ta- acetat handelt, dadurch zu überwinden, daß Warmklebakwarenindustrie und ein Verfahren zur Herstellung 60 ber verwendet werden oder daß feste Klebstoffe reaktidieses Klebstoffs. viert werden (sog. »Hot-Melt-Verfahren«). Jedoch bat

Unter Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie sind z. B. sich herausgestellt, daß für die Herstellung von Tabak-Zigaretten, Zigarillos, Zigarren, Filterstäbe, Hüllman- erzeugnissen, wie Zigaretten, handelsübliche Klebstoffe :>chetten und dergleichen zu verstehen. nicht verwendbar sind, zunächst weil sie auf syntheti-

Klebstoffe der eingangs genannten Art sind bekannt. 65 sehen Harzen aufgebaut sind und ferner weil die Pyroly-Beispielsweise sind im »Taschenbuch der Kitte und seprodukte der Hochpolymere für den Raucher gesund-Klebstoffe« von E. L Plath, 1963, S. 7 in Verbindung mit heitsschädigend sein dürften. Da ferner die Reaktivie-S. 17 und 18, Gluiinleime, darunter Gclatincleime und rung durch starken Temperaturanstieg erfolgt, ist bei