DE3429260C2

DE3429260C2 - Umhüllungen für Rauchwaren

Info

Publication number: DE3429260C2
Application number: DE3429260A
Authority: DE
Inventors: Donald F Durocher
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Corp
Priority date: 1983-08-08
Filing date: 1984-08-08
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2004-08-09
Also published as: JPS6071798A; EP0139934A1; US4615345A; EP0139934B1; MX160969A; AU584307B2; PH22543A; GB2145919B; FR2550422A1; FR2550422B1; FI72774C; FI843129A; JP2544717B2; FI72774B; AU3147884A; GB2145919A; DE3429260A1; GB8419827D0; BR8403950A; CA1222675A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Umhüllungen für Rauchwaren, wie z. B. für Zigaret ten, insbesondere solche Umhüllungen, welche die Neigung der Zigaretten, ein Ent zünden von Oberflächen, die in Berührung mit der brennenden Zigarette kommen, zu verursachen, verringern. Es gibt Berichte über Brände, die brennenden Zigaret ten, die in Berührung mit brennbaren Materialien kommen, zugeschrieben werden. Solche Berichte haben das Interesse hervorgerufen, die Neigung von Zigaretten, Oberflächen und Materialien, einschließlich Möbel und Bettzeug, nach Berührung zu entzünden, zu verringern. Eine offensichtlich erwünschte Eigenschaft von Ziga retten in dieser Beziehung wäre, daß diese selbstauslöschende Eigenschaften be sitzen, wenn sie über eine bestimmte Zeit, ob in einem Aschenbecher oder an offe ner Luft, unbeobachtet bleiben. Da in der Fachwelt Einigkeit darüber besteht, daß der Umhüllungsaufbau der Zigarette stark das Verhalten der Zigarette während des Glimmens beeinflußt, wäre eine Änderung der Umhüllung, um diese erwünschten Eigenschaften zu erzielen, höchst vorteilhaft. Insbesondere ein Umhüllungsaufbau, der nach einer bestimmten Zeit selbst erlischt, ohne die gewünschten Raucheigen schaften nachteilig zu beeinflussen, wäre vorteilhaft. Die vorliegende Erfindung be trifft solche Umhüllungen und deren Verwendung zur Herstellung von Rauchwaren.

Das Verringern der Neigung von Zigaretten, Polster oder Bettzeug zu entzünden, hat große Aufmerksamkeit gefunden.

Beträchtliche Anstrengungen wurden auf die Modifikation von Zigarettenpapieren gerichtet, um die Feuergefahren zu verringern, einschließlich der Entwicklung nicht brennender Umhüllungen, wie in der US-PS 2 998 012 beschrieben, und der Ent wicklung von Umhüllungen mit gemusterten Ringen oder Bereichen an nichtbren nenden Materialien, wie in der US-PS 4 044 778 beschrieben.

Darüber hinaus ist es bekannt, wie in der US-PS 4 461 311 beschrieben, daß die Zugabe außergewöhnlicher Mengen an brandfördernden Zusätzen zu Zigaretten papier zu einer verringerten Emission des Seitenstroms des Rauches führt. Mit solchen Papieren hergestellte Zigaretten besitzen normalerweise jedoch keine selbst auslöschenden Eigenschaften.

Weiterhin beschreibt die US-PS 4 611 983 Umhüllungsaufbauten mit speziell ent worfenen Papierstrukturen, welche Zigaretten ergeben, die selbstauslöschend sind, wenn sie in Berührung mit einer brennbaren Oberfläche kommen. Solche Zigaretten brennen jedoch an der Luft kontinuierlich und ungehindert und sind unter den Be dingungen des ungehinderten Brennens nicht selbstauslöschend.

Die DE-AS 19 56 906 und die US-PS 3 667 479 beschreiben jeweils die partielle Behandlung von brennbaren Umhüllungen für Rauchwaren mit einer oxidierenden Substanz, um ein konstantes Gemisch von Luft und Tabakrauch während des Rau chens, d. h. einen konstanten Geschmack des Rauches, sowie eine Abnahme der weniger erwünschten Rauchanteile zu ermöglichen. Diese Umhüllungen haben je doch keine selbstauslöschenden Eigenschaften.

Die US-PS 4 231 377 beschreibt die Zugabe eines Gemisches aus Magnesiumoxid und einem Salz eines Alkalimetalls zu einer brennbaren Umhüllung für Rauchwaren, um den sichtbaren Seitenstrom des Rauches beim Brennen der Rauchwaren zu verringern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Umhüllungen für Rauchwaren bereitzu stellen, mit denen Rauchwaren hergestellt werden können, die zuverläßlich an der Luft nach dem Brennen über einen festgelegten und kontrollierten Zeitraum selbst auslöschend sind, ohne daß die Raucheigenschaften der Rauchwaren nachteilig beeinflußt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung

1. einer Einfachumhüllung für Rauchwaren mit einer Cellulosefasern enthaltenden Grundbahn, die eine Vielzahl von Zonen enthält, die mit einem Brandförderer behandelt sind, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die nicht behandelten Zonen der Umhüllung die Verbrennung der Rauchware nicht unterstützen, und
2. einer Doppelumhüllung für Rauchwaren mit einer inneren Grundbahn, die Cellu losefasern enthält, sowie einer äußeren Grundbahn, wobei diese Kombination aus innerer Grundbahn und äußerer Grundbahn eine Vielzahl von Zonen enthält, die mit einem Brandförderer behandelt sind, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die nicht behandelten Zonen der Umhüllung die Verbrennung der Rauchware nicht unterstüt zen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung dieser Umhüllungen zur Herstellung von Rauchwaren. Solche Rauchwaren zeigen von Natur aus eine ver ringerte Neigung, Oberflächen oder Gegenstände, mit denen sie in Berührung kommen, wie etwa durch zufälliges Fallenlassen, zu entzünden. Rauchwaren mit den erfindungsgemäßen Umhüllungen ergeben solche Vorteile ohne eine bedeu tende Erhöhung der Rauchabgabe bzw. -zufuhr und werden somit dem Verlangen der Raucher nach geringer Teerabgabe gerecht. Gemäß der Erfindung können die Umhüllungen und Rauchwaren weiß, opak und im Aussehen attraktiv sein, lassen sich gut auf Hochgeschwindigkeits-Zigarettenherstellungsmaschinen verarbeiten, erfordern keine neuen oder ungeprüften Zusätze und erfordern keine teuren Ände rungen des Herstellungsverfahrens oder der Zusammensetzung des Umhüllungs aufbaus.

Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen weisen die Umhüllungen eine Struktur auf, die definiert wird durch einen "Brandartindex" (BMI), der nachstehend definiert wird und der ein direktes Maß der Fähigkeit eines Zigarettenpapiers ist, ein kontinu ierliches Brennen einer Zigarette, getragen in Luft, aufrechtzuerhalten. Insbesonde re besitzen sie einen BMI der Grundbahn zwischen 1,5 und 6,0 cm^-1 für die ein fachumhüllte Ausführungsform. Bei einer alternativen Ausführungsform wird ein Doppelumhüllungsaufbau angewendet, wobei die innere Grundbahn ein Papier mit einem BMI im Bereich von 0,1 bis 4,0 cm^-1 ist und wobei die äußere Grundbahn ein herkömmliches Zigarettenpapier sein kann. Somit kann beim Doppelumhüllungsaufbau der BMI der inneren Grundbahn beträchtlich verringert werden, während immer noch die Vorteile gemäß der Erfindung erzielt werden. Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird der Umhüllungsaufbau in einer Vielzahl ge wählter Zonen mit erhöhten Mengen eines Alkalimetallsalz-Brandförderers, wie etwa Alkalimetallsalzen von Carbonsäuren, behandelt. Im Falle der doppeltumhüllten Zi garetten kann entweder die äußere oder die innere Grundbahn, wie oben beschrie ben, behandelt werden. Jedoch ist die Leistungsfähigkeit doppeltumhüllter Zigaret ten größer, wenn die äußere Grundbahn, anstelle der inneren Grundbahn, behan delt wird, so daß diese Ausführungsform bevorzugt ist.

Nach einer solchen Behandlung brennt die resultierende Zigarette normalerweise an der Luft, bis die behandelte Zone verbraucht ist, und löscht sich danach zuver lässig selbst aus, wenn nicht an der Zigarette gezogen wird. Somit können normale oder nur leicht erhöhte Abgaben von Rauch und Teer sowie normale Zugzahlen erreicht werden, während dennoch die erwünschten selbstauslöschenden Eigen schaften erzielt werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Umhüllungsaufbauten umfassen eine Grundbahn, enthaltend Flachs oder andere Cellulosefasern, sowie Zonen, die mit einer erhöhten Menge eines Alkalimetallsalz-Brandförderers, bei spielsweise Carbonsäuresalzen von Natrium, insbesondere Kalium, behandelt sind. Solche Umhüllungen umfassen wünschenswerterweise Mineralfüllstoffe, um Opazi tät zu erreichen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert; hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Bestimmung des BMI;

Fig. 2 in graphischer Darstellung die abnehmenden Mengen an Alkalimetallsalz (als Kaliumcitrat), die notwendig sind, um einen kontinuierlichen Brand zu erhalten, als eine Funktion von zunehmendem BMI;

Fig. 3 eine graphische Darstellung ähnlich der Fig. 2, jedoch unter Bezugnahme auf einen Doppelumhüllungsaufbau;

Fig. 4 in graphischer Darstellung die Geschwindigkeit des ungehinderten Bren nens in den behandelten Zonen auf der Umhüllung der Zigaretten als eine Funktion des Gehaltes des Brandförderers Kaliumcitrat;

Fig. 5 eine mit dem erfindungsgemäßen Einfachumhüllungsaufbau hergestellte Zigarette, wobei behandelte und unbehandelte Zonen gezeigt sind;

Fig. 6 eine Darstellung ähnlich der Fig. 5, wobei ein Doppelumhüllungsaufbau gemäß der Erfindung gezeigt ist; und

Fig. 7A-7C Brandcharakteristika von mit den erfindungsgemäßen Umhüllungen her gestellten Zigaretten.

In der nachstehenden Beschreibung wird auf bestimmte Prüfungen, die im folgen den näher erläutert werden, Bezug genommen.

Die BMI-Prüfung beruht auf der Erkenntnis, daß der Widerstand der Umhüllung ge genüber einem elektrischen Stromfluß, wenn das Papier in eine nichtwäßrige Lö sung eines Elektrolyten eingetaucht und zwischen zwei Elektroden angeordnet wird, sehr gut mit der Fähigkeit der Umhüllung, die Verbrennung einer Zigarette zu un terstützen, korreliert. Das Verhältnis des inneren spezifischen Widerstands der Elektrolytlösung (Ohm.cm) zum Produkt aus dem elektrischen Widerstand des Pa piers (Ohm) und der Fläche des Papiers, die in Berührung mit beiden Elektroden steht (cm²), wird als "Brandartindex" (BMI) definiert, der ein direktes Maß der Fähig keit einer Umhüllung, die Verbrennung von Zigaretten zu unterstützen, ist. Dieser elektrische Widerstand wurde als Reihenwiderstand mit einer handelsüblich erhält lichen Scheinwiderstandsmeßbrücke (Impedanzbrücke) unter Verwendung einer Wechselspannung mit einer Frequenz von 1 kHz, die an die Elektroden angelegt wurde, gemessen. Die Prüfzelle ist in Fig. 1 gezeigt. Wie darin gezeigt, enthält der Glasbehälter 50 den Elektrolyten 52, beispielsweise eine 0,5molare Lösung von Tetraethylammoniumchlorid in Butyrolacton. Die Bodenelektrode 54 mit einem Durchmesser von beispielsweise etwa 7,6 cm trägt die Papierprobe 56, auf der eine obere Elektrode 57 mit einem Durchmesser von beispielsweise etwa 1,4 cm ange ordnet ist und welche von einem nichtleitenden Träger 59 aus beispielsweise Teflon (Polytetrafluorethylen) umgeben ist. Die Elektroden sind durch einen Draht 58 über die Impedanzbrücke 60 mit einer Wechselstromquelle 61 mit einer Frequenz von 1 kHz verbunden. Die Elektroden können beispielsweise aus goldbeschichteten Messingzylindern bestehen. Der BMI wird bestimmt durch Dividieren des inneren spezifischen Widerstands der Lösung durch das Produkt aus dem gemessenen Wi derstand und der Papierfläche in Berührung mit beiden Elektroden (im beschriebe nen Fall beträgt die Fläche 1,6 cm²).

Die Zugzahl bzw. Rauchfrequenz wurde entsprechend dem Standard-FTC- Zigarettenprüfverfahren bestimmt. Die Ergebnisse der Kohlenmonoxidprüfung wur den mittels gaschromatographischer Analyse der Rauchgasphase, die während des Ziehens gesammelt wurde, erhalten.

Die Herstellung von Papier für Zigarettenumhüllungen ist natürlich bestens bekannt. Das herkömmliche Verfahren umfaßt die üblichen Naßlege-Herstellungsstufen, ein schließlich der Faserdispersion, Verdünnung, Abscheidung auf einem Sieb, Ent wässern, Pressen und Trocknen. Die Faserkomponente für Zigarettenpapier ist vor zugsweise Flachs, jedoch können andere Cellulosematerialien anstelle von oder in Kombination mit Flachs verwendet werden. Mineralfüllstoffe, wie etwa gefälltes Calciumcarbonat, gemahlener Kalkstein, calcinierter Kaolinit, Titandioxid, Diato meenerde, Natriumsilicoaluminat, amorphes Siliciumdioxid und Calciumsilikat kön nen zum Zwecke der Herstellung des erwünschten Aussehens, beispielsweise der Opazität, zugesetzt werden. Wie dem Fachmann auf dem Gebiet der Papierherstel lung bekannt ist, können Mineralien verschiedener Teilchengrößenverteilung, Form und spezifischem Gewicht eine Änderung des Fasergehaltes oder eine Behandlung, wie etwa Raffinieren oder Mahlen, erfordern, um die erwünschten Papiereigenschaf ten zu erhalten.

Gemäß der Erfindung ist es jedoch notwendig, daß der Grundumhüllungsaufbau bei der Einfachhüllen-Ausführungsform und die innere Grundbahn bei der Doppelhül len-Ausführungsform innerhalb sorgfältig definierter Grenzen kontrolliert werden, so daß Zigaretten, unter Anwendung dieser, nicht kontinuierlich ungehindert brennen gemäß einer Standardbrandweise des ungehinderten Brennens (welche vorliegt bei einem Rauchende innerhalb 5 Minuten) ohne die Hilfe von brandfördernden Additi ven.

Bei der Einfachhüllen-Ausführungsform besitzen die erfindungsgemäßen Umhüllun gen vorzugsweise einen BMI der Grundbahn innerhalb des Bereichs von 1,5 bis 6,0 cm^-1, insbesondere bevorzugt liegt der BMI im Bereich von 1,5 bis 3,5 cm^-1. Zum Vergleich liegen die BMI-Prüfwerte, die bei herkömmlichen Umhüllungen erhalten werden, über 10 cm^-1 und gewöhnlicherweise über 15 cm^-1.

Beim Doppelumhüllungsaufbau besitzt die innere Grundbahn vorzugsweise einen BMI im Bereich von 0,1 bis 4,0 cm^-1, insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 2,0 cm^-1. Der BMI-Wert der äußeren Grundbahn ist bis zu einem gewissen Grad abhängig vom BMI der inneren Grundbahn und liegt vorzugsweise im Bereich von 6 bis 25 cm^-1, kann jedoch so niedrig wie 2 cm^-1 und so hoch wie 40 cm^-1 sein.

Erfindungsgemäß ist es jedoch notwendig, daß die Umhüllung, welche normaler weise bei der Einfachumhüllung oder der äußeren Umhüllung in der Doppelumhül lungs-Ausführungsform keinen ungehinderten Brand aufrechterhält, in einer Vielzahl von Zonen oder Bereichen mit einer brandfördernden Zusammensetzung behandelt wird. Diese ist vorzugsweise ein Alkalimetallsalz von Zitronensäure, jedoch können andere Alkalimetallsalze verwendet werden, wie etwa die Salze von Kohlensäure, Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Äpfelsäure, Milchsäure, Glykolsäure, Weinsäure und Salpetersäure. Mischungen dieser Salze oder stöchiometrisch äquivalente Mengen anderer Carbonsäuresalze von Alkalimetallen können ebenso verwendet werden. Bei Umhül lungsaufbauten mit BMI-Werten von über 3,5 cm^-1 können entweder Natrium- oder Kaliumsalze verwendet werden. Wenn der BMI weniger als 3,5 cm beträgt, ist es bevorzugt, daß Kaliumsalze verwendet werden, da diese in solchen Fällen einen ungehinderten Brand wirksamer fördern.

Die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Umhüllungsaufbauten, ein kräftiges Brennen der Zigarette in der behandelten Zone zu fördern und dennoch in der Grundpapier zone selbst zu erlöschen, wird auf ein Maximum gesteigert, wenn der BMI derart niedrig, d. h. innerhalb der vorangehend definierten, bevorzugten Bereiche, ist, so daß hohe Gehalte an Brandförderern erforderlich sind, um die erwünschte Ge schwindigkeit für das ungehinderte Brennen zu erzielen. Die Menge des Brandför derers muß groß genug sein, um einer Zigarette unter Anwendung einer solchen Umhüllung ein kontinuierliches, ungehindertes bzw. leichtes Brennen in den behan delten Zonen zu ermöglichen. Der in der Praxis angewandte Gehalt des Brandförde rers ist vorzugsweise höher als der minimale Gehalt, welcher für ein kontinuierliches Brennen erforderlich ist (gezeigt in den Fig. 2 und 3 für den Einfach- bzw. Dop pelumhüllungsaufbau) und ist abhängig von der erwünschten Geschwindigkeit des ungehinderten Brennens in den behandelten Zonen. Der maximale Gehalt an Brandförderer beträgt etwa 150 mg an wasserfreiem Kaliumcitrat pro g absolut troc kenem Grundpapier in dem Umhüllungsaufbau, da über diesem Punkt der Brand förderer beginnt, als Brandverzögerer zu wirken. Kaliumcitrat kann durch stöchiome trisch äquivalente Mengen anderer Alkalimetallsalze ersetzt werden.

Die Fläche der Umhüllung, die von den behandelten Zonen umfaßt wird, variiert in Abhängigkeit des erwünschten Zeitraums für das ungehinderte Brennen. Jedoch umfaßt jede Rauchware mindestens zwei Behandlungszonen, wobei jeder unbe handelte Bereich vorzugsweise gleich einem Streifen von 2 bis 15, vorzugsweise 4 bis 10 mm in der Breite ist, um die Zuverlässigkeit der Selbstauslöschung auf ein Maximum zu bringen.

Es ist wünschenswert, jedoch nicht notwendig, daß das Grundpapier kleine Mengen eines Asche-Konditioniermittels, wie etwa Kaliumcitrat, enthält. Jedoch muß die Menge des Asche-Konditioniermittels unterhalb dem Gehalt sein, der es den Umhül lungen ermöglicht, die Verbrennung einer Zigarette zu unterstützen, normalerweise 5 mg oder weniger Kaliumcitrat oder einem Äquivalent hierzu. Solche Mengen ver ringern entsprechend die zusätzlichen Mengen an erforderlichem Brandförderer.

Zigaretten unter Anwendung der obengenannten Umhüllungen, sowohl beim Ein fach- als auch Doppelumhüllungsaufbau, zeigen eine erwünschte Geschwindigkeit und Kontinuität des ungehinderten Brennens an der Luft innerhalb der behandelten Zone, sind jedoch rasch und zuverlässig außerhalb der behandelten Zone selbst auslöschend. Diese einzigartige Kombination an Eigenschaften demonstriert die stark verbesserten und unerwarteten Ergebnisse, die gemäß der Erfindung erhalten werden. Im Gegensatz dazu mißlingt es bei früheren "gestreiften" Zigaretten mit Zo nen, die mit Chemikalien behandelt sind, in der Absicht, die Zigarette nichtbrennend zu machen, ständig eine erwünschte Ausgewogenheit dieser Eigenschaften zu er zielen. Die Vorteile der Erfindung umfassen ebenso erwünschte, niedrige Teerab gaben und normale Zugzahlen, während dennoch die Wahrscheinlichkeit der Ent zündung brennbarer Substrate durch Zigaretten verringert wird, insbesondere im Vergleich zu Versuchen gemäß dem Stand der Technik, bei denen normalerweise brennbare Umhüllungen partiell mit brandinhibierenden Substanzen behandelt wer den.

Die Umhüllungen gemäß der Erfindung, umfassend einen Grundaufbau, der norma lerweise kein Brennen aufrechterhält, behandelt in erwünschten Zonen mit brand fördernden Mitteln, erlauben somit eine maximale Flexibilität und Kontrolle der Ziga rettenbrand-Charakteristika. Es kommt zu keiner bedeutenden Erhöhung der Rauchzufuhr oder der Zugzahl. Der Umhüllungsaufbau unterstützt das normale Brennen der Zigarette an der Luft und in Aschenbechern innerhalb der behandelten Zonen und eine zuverlässige Selbstauslöschung in den nichtbehandelten Zonen. Die behandelten Zonen umfassen Mehrfachbereiche entlang der Zigarettenlänge.

Vorzugsweise werden gerade Streifen für das Mustern der Zonen verwendet, da dieses Muster die zuverlässigsten Ergebnisse liefert.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1 Einfachumhüllungsaufbau

Ein Zigarettenumhüllungsmaterial wurde auf einer Standard-Fourdrinier-Papier maschine unter Anwendung herkömmlicher Raffinier- und Verformungstechniken, die bei der Herstellung von Leichtgewichtpapieren bekannt sind, hergestellt. Der verwendete Eintrag war eine gekochte, gebleichte Kraft-Flachspulpe, der 14 Gew.-% Füll stoff aus Titandioxid in der Anatas-Form (handelsüblich erhältliches Produkt) zuge setzt wurden. Das Papier hatte die folgenden Charakteristika: Tappi-Opazität von 68%, Reißfestigkeit von 3800 g/29 mm, Permeabilität von 4 cm/min bei 1 Centibar (gemessen mit dem CORESTA-Verfahren), Grundgewicht von 21 g/m² und BMI von 2,5 cm^-1. Eine kleine Menge an Kaliumcitrat, 5 mg wasserfreies Kaliumcitrat pro g absolut trockenem Grundpapier, wurde dem Papier zugesetzt, um als ein Asche- Konditioniermittel für die unbehandelten Zonen zu dienen. Anschließend wurde das Papier zonenweise mit Kaliumcitrat bei einem Gehalt von 90 mg an wasserfreiem Kaliumcitrat pro g absolut trockenem Grundpapier behandelt. Diese Zonen bildeten ein sich wiederholendes Muster, bestehend aus Streifen von 13 mm Längszonen mit erhöhtem Chemikaliengehalt und 5 mm Längszonen des Grundpapiers.

Unter Verwendung von Standard-Zigarettenherstellungstechniken wurden filterlose Zigaretten mit Standardgröße (25 mm Umfang, 70 mm Stablänge) mit diesem Papier sowie einer Standard-Tabakmischung mit einer Füllmenge von 13,2 mg/mm herge stellt. Diese Zigaretten wurden angezündet und ungehindert an der Luft brennen gelassen. Sämtliche Zigaretten brannten kontinuierlich in der Zone mit hohem Chemikaliengehalt, erlöschten jedoch von selbst beim Erreichen der ersten Zone aus Grundpapier.

Beispiel 2 Einfachumhüllungsaufbau

Ein Grundpapier wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, unter Verwendung eines Ein trags aus gebleichter Standard-Nordost-Kraftpulpe. Ein Füllstoff aus handelsüblich erhältlichem ausgefälltem Calciumcarbonat in der Calcit-Form mit einer durch schnittlichen Teilchengröße von 0,75 µm, bestehend aus tonnen- bzw. kegelförmi gen Prismen mit Rhomboedern an den Enden, wurde in einer Menge von 25 Gew.-% an Stelle des TiO₂ in Beispiel 1 verwendet. Das Papier hatte die folgenden Eigenschaf ten: Tappi-Opazität von 77%, Reißfestigkeit von 5200 g/29 mm, Permeabilität von 1,5 cm/min (gemessen mit dem CORESTA-Verfahren), Grundgewicht von 33 g/m² und BMI von 3,5 cm^-1. Eine kleine Menge an Kaliumcitrat, 5 mg an wasserfreiem Kaliumcitrat pro g absolut trockenem Grundpapier, wurde dem Papier zugesetzt, um als ein Asche-Konditioniermittel für die unbehandelten Zonen zu dienen. Daran an schließend wurde dieses Papier mit Zonen an Kaliumcitrat mit einem Gehalt von 50 mg an wasserfreiem Kaliumcitrat pro g absolut trockenem Grundpapier behandelt. Diese Zonen bildeten ein sich wiederholendes Muster, bestehend aus Streifen von 13 mm Längszonen mit erhöhtem Chemikaliengehalt und 5 mm Längszonen des Grundpapiers.

Unter Verwendung von Standard-Zigarettenherstellungstechniken wurden filterlose Zigaretten mit Standardgröße (25 mm Umfang, 70 mm Stablänge) mit diesem Papier sowie einer Standard-Tabakmischung mit einer Füllmenge von 13,2 mg/mm herge stellt. Diese Zigaretten wurden angezündet und ungehindert an der Luft brennen gelassen. Alle Zigaretten brannten kontinuierlich in der Zone mit hohem Chemikali engehalt, erlöschten jedoch von selbst beim Erreichen der ersten Zone aus Grund papier.

Beispiel 3 Einfachumhüllungsaufbau

Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zigarettenumhüllungsmateri als wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, unter Verwendung gekochter, gebleichter Kraft-Flachspulpe, enthaltend 12 Gew.-% an TiO₂, wie in Beispiel 1 beschrieben, und 2 Gew.-% des Calciumcarbonat-Füllstoffs gemäß Beispiel 2. Dieses Papier hatte die folgenden Eigenschaften: Tappi-Opazität von 73%, Reißfestigkeit von 4600 g/29 mm, Permeabilität von 2 cm/min (gemessen mit dem CORESTA- Verfahren), Grundgewicht von 24 g/m² und BMI von 3,5 cm^-1. Eine kleine Menge an Kaliumcitrat, 5 mg wasserfreies Kaliumcitrat pro g absolut trockenem Grundpapier, wurde dem Papier zugesetzt, um als ein Asche-Konditioniermittel für die unbehan delten Zonen zu dienen. Anschließend wurde dieses Papier mit Zonen an Kalium citrat bei einem Gehalt von 60 mg an wasserfreiem Kaliumcitrat pro g absolut troc kenem Grundpapier behandelt. Diese Zonen bildeten ein sich wiederholendes Mu ster, bestehend aus Streifen von 13 mm Längszonen mit erhöhtem Chemikalienge halt und 5 mm Längszonen des Grundpapiers. Unter Verwendung von Standard- Zigarettenherstellungstechniken wurden filterlose Zigaretten mit Standardgröße (25 mm Umfang, 70 mm Stablänge) mit diesem Papier und einer Standard- Tabakmischung mit einer Füllmenge von 13,2 mg/mm hergestellt. Diese Zigaretten wurden angezündet und ungehindert an der Luft brennen gelassen. Alle Zigaretten brannten kontinuierlich in der Zone mit hohem Chemikaliengehalt, erlöschten jedoch von selbst beim Erreichen der ersten Zone aus Grundpapier.

Beispiel 4 Einfachumhüllungsaufbau

Um die Verwendung eines alternativen Grundblattes für die erfindungsgemäße Um hüllung zu veranschaulichen, wurde das Grundblatt aus Beispiel 3 für eine weitere Behandlung gewählt, um seinen BMI zu verringern. Der BMI des unbehandelten Blattes betrug 3,5 cm^-1. Dieses Blatt wurde durch Walzenbeschichtung behandelt, um einen Auftrag von 1 Gew.-% einer handelsüblich erhältlichen Hydroxyethylstärke zu erzielen. Das resultierende Papier besaß einen BMI von 2,5 cm^-1. Mit Umhüllun gen aus diesem Material, das in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 mit Zonen an er höhten Gehalten an Kaliumcitrat behandelt wurde, wurden Zigaretten hergestellt. Die hergestellten Zigaretten besaßen Eigenschaften ähnlich denjenigen aus Bei spiel 1.

Somit können herkömmliche Umhüllungsmaterialien mit typischerweise hohen BMI- Werten mit geeigneten, wasserlöslichen, filmbildenden Materialien beschichtet oder gesättigt werden, um ein Grundpapier mit einem verringerten BMI zu erhalten, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Beispiele geeigneter Be schichtungs- oder Imprägniermaterialien umfassen Celluloseether, wie etwa Me thylcellulose und Carboxymethylcellulose; Stärke oder chemisch modifizierte Stär ken, wie etwa hydroxyethylierte oder acetylierte Stärke; Guargum oder andere pflanzliche Gummimaterialien; Dextrin; und Proteine, wie etwa Gelatine oder raffi nierte, pflanzliche Proteine. Die Auftragung kann auf der Papiermaschine, bei spielsweise beim Leimdruck erfolgen oder es kann eine Auftragung auf das herge stellte Papier durch getrennte Behandlung, wie durch Beschichtungs- oder Sätti gungstechniken, erfolgen. Wenn die Zusammensetzung, enthaltend sowohl das Dichtungsmaterial als auch den Alkalimetallsalz-Zusatz, instabil ist, können getrenn te Behandlungsstufen in beliebiger Reihenfolge angewandt werden.

Beispiel 5 Doppelumhüllungsaufbau

Um die erfindungsgemäße Doppelhüllen-Ausführungsform zu veranschaulichen, wurden Zigaretten unter Verwendung einer inneren Umhüllung mit einem BMI von 1,0 cm^-1 und ohne Alkalimetallsalz sowie mit einem handelsüblichen Zigarettenpa pier, das mit Zonen an erhöhten Gehalten an Kaliumcitrat behandelt wurde, als äu ßerer Umhüllung hergestellt. Die innere Umhüllung wurde in gleicher Weise wie das Papier in Beispiel 1 hergestellt. Die physikalischen Eigenschaften der inneren Um hüllung waren wie folgt: Tappi-Opazität von 68%, Reißfestigkeit von 4000 g/29 mm, CORESTA-Permeabilität von 1 cm/min, Grundgewicht von 21 g/m² und BMI von 1 cm^-1. Die äußere Umhüllung war ein handelsüblich erhältliches Zigarettenpapier, enthaltend 30 Gew.-% ausgefälltes Calciumcarbonat in der Calcit-Form (handelsüblich erhältliches Produkt), das so behandelt worden war, daß es eine geringe Menge an Kaliumcitrat, 5 mg an wasserfreiem Kaliumcitrat pro g absolut trockenem Papier, enthielt, um als ein Asche-Konditioniermittel für die unbehandelten Zonen zu die nen. Danach wurde dieses Papier mit Zonen an Kaliumcitrat bei einem Gehalt von 60 mg an wasserfreiem Kaliumcitrat pro g absolut trockenem Papier behandelt. Die se Zonen bildeten ein sich wiederholendes Muster, bestehend aus Streifen von 13 mm Längszonen mit erhöhtem Chemikaliengehalt und 5 mm Längszonen des Grundpapiers. Die physikalischen Eigenschaften der äußeren Umhüllung waren wie folgt: Tappi-Opazität von 74%, Reißfestigkeit von 2400 g/29 mm, CORESTA- Permeabilität von 55 cm/min, Grundgewicht von 24 g/m² und BMI von 20 cm^-1.

Unter Verwendung von Standard-Zigarettenherstellungstechniken wurden filterlose Zigaretten mit Standardgröße (25 mm Umfang, 70 mm Stablänge) mit diesem Papier und einer Standard-Tabakmischung mit einer Füllmenge von 13,2 mg/mm herge stellt. Diese Zigaretten wurden angezündet und an der Luft ungehindert brennen gelassen. Alle Zigaretten brannten kontinuierlich in der Zone mit hohem Chemikali engehalt, erlöschten jedoch von selbst beim Erreichen der ersten Zone aus Grund papier.

Tabelle 1

In Tabelle 1 sind die erfindungsgemäßen Beispiele durch Ziffern bezeichnet und werden verglichen mit Umhüllungen, die durch Buchstaben bezeichnet sind, mit BMI-Werten außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs von 1,5 bis 6,0 cm^-1 für einfachumhüllte und 0,1 bis 4,0 cm^-1 für die innere Umhüllung von doppeltumhüllten Zigaretten.

Tabelle 1 vergleicht die Trockenfeststoffsubstanz (DPM), Kohlenmonoxidabgabe, Geschwindigkeit des ungehinderten Brennens (Brenngeschwindigkeit) und Zugzahl bzw. Rauchfrequenz von Zigaretten, die mit erfindungsgemäßen Umhüllungen her gestellt worden waren, und von Zigaretten, die mit herkömmlichen Umhüllungen hergestellt worden waren. Da eine geringe Zugzahl beibehalten wird, kann jede Zu nahme der Abgabe reduziert werden durch Verdünnung mittels einer Filterspitze oder im Falle filterloser Zigaretten durch elektrische Perforation des Zigarettenpa piers. Mit einer niedrigen Zugzahl kann der Teer pro Zug beibehalten werden. Weiterhin ist die Kohlenmonoxidabgabe nicht bedeutend erhöht. Umgekehrt wird der Raucher einen normalen Verbrauch der Zigarette im Aschenbecher erleben, mit der Ausnahme, daß sie im Aschenbecher nach einer bestimmten Zeit selbst erlö schen wird. Für die Zigaretten gemäß Tabelle 1 wurde die Simulation der Filterventi lation erzielt durch Reduzieren des Zugvolumens in einem normalen F.T.C.- Rauchsystem durch den angegebenen Grad an Filterventilation. Sämtliche Zigaret ten wurden über eine Länge von 47 mm geraucht.

Fig. 1 bis 7

Fig. 1 zeigt eine Prüfvorrichtung zur Bestimmung der BMI-Werte der Umhüllungen.

Fig. 2 zeigt, daß die Menge an Alkalimetallsalz (als Kaliumcitrat), die erforderlich ist, um ein kontinuierliches Brennen zu erhalten, abnimmt, wenn der BMI des Einfachumhüllungsaufbaus zunimmt. Der bevorzugte BMI-Bereich ist schraf fiert.

Fig. 3 zeigt für mehrere verschiedene BMI-Werte der inneren Umhüllung die Menge an Kaliumcitrat, die in der äußeren Umhüllung erforderlich ist, um ein konti nuierliches Brennen zu erhalten (als eine Funktion des BMI der äußeren Um hüllung). Die Menge an Kaliumcitrat kann zwischen dem Minimum, das für ein kontinuierliches Brennen erforderlich ist, und etwa 150 mg/g absolut trockenem Grundpapier, d. h. einem Gehalt, über den hinaus zusätzliche Mengen an Kaliumcitrat als Brandverzögerer wirken, liegen. Der Bereich zur rechten Seite der entsprechenden Linien definiert geeignete Kombinationen an Brandförderer und BMI der äußeren Umhüllung.

Fig. 4 zeigt, daß die bevorzugten Umhüllungsaufbauten für einfach umhüllte Ziga retten mit dem definierten BMI-Bereich die Verbrennung nicht aufrechterhal ten, wenn sie nicht mit erhöhten Gehalten an Brandförderer vorangetrieben wird. Die oberste Linie repräsentiert einen BMI von 3,5 cm^-1 und eine Füll menge an Tabak von 9,2 mg/mm. Die mittlere Linie repräsentiert den glei chen BMI bei einer Füllmenge an Tabak von 13,2 mg/mm. Die unterste Linie repräsentiert einen BMI von 2,5 cm^-1 und eine Füllmenge an Tabak von 13,2 mg/mm. Während der notwendige Gehalt an Brandförderer in Abhängigkeit des verwendeten Brandförderers und der Zusammensetzung sowie dem Auf bau der Rauchware variieren kann, kann dieser leicht durch Beobachtung der Brandaufrechterhaltungsprüfungen bestimmt werden. Der Gehalt wird min destens so bemessen, daß ein ungehindertes Brennen gewährleistet wird, vorzugsweise höher, um eine schnellere Brenngeschwindigkeit zu erzielen.

Fig. 5 zeigt eine Form einer Umhüllung und eines Zigarettenaufbaus. Wie darge stellt, umfaßt die Zigarette 10 den Tabak 12 und die Umhüllung 14. Die Um hüllung 14 ist zusammengesetzt aus Papier 16, das die Verbrennung nicht aufrechterhält, und ist in Zonen 18 mit brandfördernden Materialien behan delt. Es ist zu erkennen, daß, während in den Zeichnungen zu Anschauungs zwecken voneinander unterschieden, die Zonen normalerweise nicht visuell bestimmbar sind, obwohl, falls erwünscht, sie es sein können.

Fig. 6 zeigt in ähnlicher Weise einen Doppelumhüllungsaufbau, umfassend eine innere Umhüllung 14A und eine äußere Umhüllung 14B.

Die Fig. 7A-7C veranschaulichen schematisch die Brandwirkungsweise von einfach- und doppeltumhüllten Zigaretten mit erfindungsgemäßen Umhüllungen. Ohne auf eine bestimmte Theorie beschränkt zu sein, wird angenommen, daß die erhöhten Gehalte an Brandförderer verursachen, daß die Grundpapiere, die norma lerweise ein kontinuierliches, ungehindertes Brennen einer Zigarette nicht aufrecht erhalten, die Verbrennung aufgrund des Brandförderers, der ein Zurückbrennen der Umhüllung im voraus zur Glut verursacht, unterstützen. Dies erfordert, daß das Pa pier sich bei einer Temperatur von mindestens 200°C befindet, verursacht durch die heiße Tabakglut, die in nächster Umgebung zur Umhüllung brennt. Über die Zone 18 (Fig. 7A) mit erhöhtem Gehalt an brandfördernder Substanz brennt die Zigarette 10 wie eine herkömmliche Zigarette. Wenn die Glut bzw. Kohle die Zone 16 aus Grundpapier erreicht, resultiert die Abwesenheit erhöhter Gehalte an Brandförderer in der Papierkohlenlinie 13 in einer Verzögerung des Fortschreitens der Glut 20 (Fig. 7B). Da hierbei der Sauerstoffstrom durch das Papier, um die Verbrennung der Glut bzw. Kohle zu unterstützen, unzureichend ist, beginnt die Glut von der Pa pieroberfläche her zum Zentrum der Zigarette hin zu erlöschen. Sowie die heiße Glut bzw. Kohle fortschreitet, beginnt sie sich zu verengen, wobei eine Kohlen- bzw. Glutzone 15 aus verkohltem und unverkohltem Tabak gegenüber der Papieroberflä che zurückbleibt. Sollte die Glut bis zur nächsten Zone an Brandförderer (Fig. 7C) überleben, so liegt keine ausreichende Hitze an der Papieroberfläche vor, um die Papierstruktur zu durchbrechen und, sowie das Grundpapier für ungenügenden Sauerstoff sorgt, um die Glut zu unterstützen, erlischt die Glut. Die verbesserten Umhüllungsaufbauten gemäß der Erfindung können durch Anwendung bestehender Papierherstellungs- und Druck- oder Beschichtungsverfahren, die dem auf diesen Gebieten tätigen Fachmann bekannt sind, hergestellt werden. Die Erzielung von Blattcharakteristika, welche erforderlich sind, um die vorgenannten BMI-Werte für die bevorzugten Ausführungsformen zu erhalten, kann durch Auswahl der Faser vorbereitungsbedingungen und durch Kontrolle der Mengen und Morphologie der Mineralfüllstoffe, die in das Papier eingearbeitet werden, bewerkstelligt werden.

Claims

1. Einfachumhüllung für Rauchwaren mit einer Cellulosefasern enthaltenden Grundbahn, die eine Vielzahl von Zonen enthält, die mit einem Brandförderer behandelt sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die nicht behandelten Zonen der Umhüllung die Verbrennung der Rauchware nicht unterstützen.

2. Doppelumhüllung für Rauchwaren mit einer inneren Grundbahn, die Cellulosefasern enthält, sowie einer äußeren Grundbahn, wo bei diese Kombination aus innerer Grundbahn und äußerer Grund bahn eine Vielzahl von Zonen enthält, die mit einem Brandförde rer behandelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht be handelten Zonen der Umhüllung die Verbrennung der Rauchware nicht unterstützen.

3. Umhüllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Cellulosefasern Flachs umfassen.

4. Umhüllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Brandförderer ein Alkalimetallsalz ist und die Zonen Streifen darstellen.

5. Umhüllung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Grundbahn einen BMI (Brand artindex) im Bereich von 1,5 bis 6,0 cm^-1 be sitzt.

6. Umhüllung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Grundbahn einen BMI (Brand artindex) im Bereich von 1,5 bis 3,5 cm^-1 besitzt.

7. Umhüllung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die innere Grundbahn einen BMI (Brandartindex) im Bereich von 0,1 bis 4,0 cm^-1 be sitzt.

8. Umhüllung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die innere Grundbahn einen BMI (Brandartindex) im Bereich von 0,1 bis 2,0 cm^-1 und die äußere Grundbahn einen BMI im Bereich von 6,0 bis 25 cm^-1 besitzen.

9. Umhüllung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch einen BMI und einen Gehalt an Brandförderer, als wasserfreies Kaliumcitrat oder Alkalimetallsalz-Äquivalent, wie definiert durch den schraffierten Bereich der Fig. 2.

10. Umhüllung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen BMI der äußeren Grundbahn und einen Gehalt an Brandförderer, als wasserfreies Kaliumcitrat oder Alkali metallsalz-Äquivalent, wie definiert durch die Bereiche rechts der entsprechenden Linien der Fig. 3, in Abhängig keit des BMI der inneren Grundbahn.

11. Verwendung der Einfachumhüllung nach einem der An sprüche 1, 3 bis 6 und 9 zur Herstellung einer Rauchware.

12. Verwendung der Doppelumhüllung nach einem der An sprüche 2 bis 4, 7, 8 und 10 zur Herstellung einer Rauchware.