DE3736335C2 - Verfahren zur Herstellung von Zellstoff und Verwendung des nach diesem Verfahren hergestellten Zellstoffs zur Herstellung von Zigarettenpapier - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zellstoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie eine Verwendung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zellstoffs zur Herstellung von Zigarettenpapier.

Bekanntlich wird bei der Herstellung von Zigaretten zur Umhüllung des Tabaks überwiegend Zigarettenpapier ver­ wendet. Die physikalischen, chemischen und organoleptischen Eigenschaften von Zigaretten werden durch die Art des verwendeten Zigarettenpapiers beeinflußt.

Für unterschiedliche Zigarettensorten müssen daher auch verschiedene Zigarettenpapiere mit diesen unterschied­ lichen Zigarettensorten angepaßten Eigenschaften verwen­ det werden. Die unterschiedlichen Eigenschaften können grob in physikalische Eigenschaften, chemische Eigen­ schaften und organoleptische Eigenschaften unterteilt werden.

Zu den physikalischen Eigenschaften zählen beispielsweise Flächengewicht, Papierdicke, Volumen, Porosität, mechanische Festigkeit, Dehnbarkeit, Weißgrad, Opazität usw.

Chemische Eigenschaften sind beispielsweise die Alkalität des Papiers, Menge und Art der Füllstoffe, Menge und Art der Imprägnationssalze, Menge und Art der polysaccharidischen Komponenten im verwendeten Rohmaterial, wie z. B. Pentosane, Menge und Art der nicht-polysaccharidischen Reststoffe im verwendeten Rohmaterial, wie z. B. Harz usw., Menge und Art der beim Herstellungsprozeß verwendeten Hilfsstoffe usw.

Unter den organoleptischen Eigenschaften sind beispiels­ weise Geruch, Geschmack usw. zu verstehen, also letztlich die von der Art des Zigarettenpapiers, des Tabaks und eventuell des Zigarettenfilters ausgehende Summe der Ein­ flüsse, welche vom Raucher beim Abrauchen der Zigarette qualifiziert und quantifiziert wird; diese organoleptischen Eigenschaften werden entsprechend durch die natürlichen menschlichen Sensoren, also die Geruchsorgane, Geschmacks­ organe usw. beurteilt.

Alle oben angegebenen Eigenschaften des Zigarettenpapiers, also die physikalischen Eigenschaften, die chemischen Eigenschaften und die organoleptischen Eigenschaften, hängen von den verwendeten Roh- und Hilfsmaterialien, den für die Herstellung des Zigarettenpapiers eingesetzten maschinellen Anlagen und der Technologie des Herstellungs­ prozesses für das Zigarettenpapier ab.

Entsprechend dieser Vielzahl von Eigenschaften werden auch unterschiedliche Rohmaterialien eingesetzt: So werden beispielsweise als Rohmaterial für die Herstellung von Zigarettenpapier chemisch vorbereitete Fasern aus Ein­ jahrespflanzen und/oder Holz verwendet, wobei in letzter Zeit unterschiedliche Arten von Nadel- und Laubhölzern immer stärker an Bedeutung gewonnen haben. Als älteste faserspendende Pflanze für die Herstellung von Zigaretten­ papier gilt Flachs (Linum usitatissimum). Später wurden dann noch Hanf (Kanabis sativa), Jute (Corchorus olitorius), Kenaf (Hibiscus sabdariffa), Sunnhanf (Crotalaria junicee), Manilahanf (Musa textilies), Sisal (Agave sisalena), Esparto (Stipa tenacissima) usw. eingesetzt.

Die Verarbeitung der Pflanzen zu dem Zwischenprodukt Zellstoff wird mittels eines mechanisch-chemischen Pro­ zesses vorgenommen, wobei sich bei bestimmten Pflanzen an den mechanischen Prozeß noch ein biologischer Prozeß anschließen kann, in welchem nicht-zellulosehaltige Komponenten abgebaut werden und der chemische Aufschluß im folgenden chemischen Prozeß erleichtert wird.

Auch die Zerfaserung der Pflanze in Einzelfasern, welche für die Herstellung von Zigarettenpapier geeignet sind, wird in einem kombinierten chemisch-mechanischen Prozeß vorgenommen. Zu diesem Zweck werden die bereits mechanisch bzw. biologisch vorbereiteten Fasern mit anorganischen Chemikalien gekocht, anschließend mechanisch zerfasert, ausgewaschen und dann ein- oder mehrstufig gebleicht und erneut ausgewaschen. Seit einiger Zeit werden zusätzlich und anstelle der erwähnten anorganischen Chemikalien auch organische Chemikalien zur Beeinflussung des Delignifi­ zierungsprozesses eingesetzt, wie beispielsweise Anthrachinon usw.

Bei diesem Zerfasern werden aus dem faserigen Rohmaterial auch bestimmte Komponenten entfernt, wobei es sich um etwa 20 bis sogar 70 Gew.-% der ursprünglichen Masse han­ deln kann. Damit werden aber auch solche Komponenten ent­ fernt oder chemisch verändert, die durchaus einen posi­ tiven Einfluß auf die Eigenschaften des Zigarettenpapiers und der Zigarette selbst haben.

Zusammenfassend ergibt sich hieraus, daß durch Auswahl der faserspendenden Pflanze und Modifikation des Koch- und Bleichprozesses stark die chemischen und organolep­ tischen Eigenschaften von Zigarettenpapier beeinflußt werden können.

In der DE-PS 1 96 789 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zigarettenpapier beschrieben, bei dem Flachsfasern, Hanffasern und Tabakabfälle in Gegenwart von Alkalilauge mit Quetschwalzen ohne äußere Wärmezufuhr bearbeitet wer­ den, um so auch größere Mengen an Tabak für die Her­ stellung von Zigarettenpapier verwenden zu können.

Weiterhin ist aus der DE-AS 11 95 156 ein Verfahren zur Herstellung eines von Fremdzellstoff freien Tabakpapiers durch Verarbeitung von mit Wasser vorbehandelten Tabak­ abfällen auf einer Papiermaschine zu Bahnen bekannt. Bei diesem Verfahren wird der bei der Verarbeitung von Tabak­ blättern zu Tabakwaren anfallende Abfall gehäckselt, mit Wasser bedeckt und stehengelassen, bis der Quellwert min­ destens etwa 10% erreicht hat. Das Quellgut wird dann einer Zerfaserungsvorrichtung zugeführt und anschließend in eine Sortiervorrichtung eingegeben, in welcher der kurzfaserige Anteil abgetrennt wird. Der langfaserige An­ teil wird sodann in üblicher Weise weiter verarbeitet.

Schließlich beschreibt noch die DE-OS 15 46 300 ein Ver­ fahren zur Herstellung von Tabakformkörpern, nämlich ins­ besondere Tabakfolien, aus Tabakstengeln, bei welchem die Stengel in Wasser bei 110-130°C gekocht und auf me­ chanischem Wege fein gemahlen werden, so daß ein aus­ reichender Pulpenmahlgrad erreicht wird und die Pulpe so­ dann ausgeformt werden kann.

Aus der CH 418 816 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zigarettenpapier, das aus Fasern der Tabakpflanze besteht, bekannt geworden. Als Ausgangsmaterial werden Reste, insbesondere Stengel der Tabakpflanze 90 bis 180 Tage auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 15% getrocknet. Die geschnittenen Stengel werden dann in einer Digeriervorrichtung bei einer Temperatur von etwa 170°C über eine Dauer von 1 bis 3 Stunden unter Druck von 5-10 at. in einer alkalischen Natriumsulfid-Flüssigkeit gekocht. Die damit erhaltene Pulpe enthält 20-50% der ursprünglichen Tabakstengel. Anschließend wird die Pulpe gereinigt, gewaschen, gebleicht und gesiebt und einer Papierherstellungsmaschine zugeführt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Zellstoff, bei dem als Ausgangsmaterial die nach der Tabakernte auf den Feldern zurückbleibenden Stengel der Tabakpflanze verwendet werden, zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein gattungsgemäßes Verfahren, bei dem die Stengel auf eine Länge von 2 bis 8 cm geschnitten werden, mit etwa 7,5 Gew.-% NaOH, 5,5 Gew.-% Na₂SO₃ und 0,1 Gew.-% organischen Additiven versetzt und zu einem Hydromodul im Verhältnis 1 : 4,5 gefeuchtet werden, der Hydromodul während ungefähr 3 Stunden imprägniert und dann während ungefähr 8 Stunden bei 150°C gekocht wird, und mechanische Verunreinigungen und bleichresistente Pigmentstoffe aus den so gekochten Tabakstengeln entfernt werden, indem diese intensiv gebleicht werden.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zellstoffs zur Herstellung von Zigarettenpapier, wobei der Zellstoff auf 65°SR und auf eine Faserlänge von unter 8% Restbestand auf einem Sieb 16 ausgemahlen wird, und eine Imprägnierung mit einer wäßrigen Lösung eines Natriumazetatsalzes vorgenommen wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Verwendung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist die Ver­ wendung der Tabakpflanze selbst und insbesondere der Stengel der Tabakpflanze als faserbringende Pflanze für das Zigarettenpapier. Im Gegensatz zu dem aus der DE-OS 15 46 300 beschriebenen Verfahren wird bei der vorliegen­ den Erfindung aus den Stengeln der Tabakpflanze Zellstoff bzw. Zigarettenpapier und nicht ein Tabakformkörper bzw. eine Tabakfolie hergestellt. Weiterhin werden bei der Er­ findung auch keine Tabakblätter bzw. deren Abfall zu Tabakpapier verarbeitet. Es werden nämlich erfindungsge­ mäß die Reste der Tabakpflanzen, die nach der Ernte auf den Feldern zurückbleiben, für die Herstellung des ge­ bleichten Zellstoffes eingesetzt, aus dem dann das Zigarettenpapier gewonnen wird.

Bei der vorliegenden Erfindung verliert durch den Koch­ prozeß die Tabakpflanze ihre ursprünglichen Eigenschaften, so daß sie als Faserrohmaterial für die Herstellung des Zellstoffes dienen kann. Dieser Kochprozeß ist von der mechanischen Bearbeitung verschieden, wie diese bei­ spielsweise in der DE-PS 1 96 789 beschrieben ist. Ohne den angegebenen Kochprozeß ist es nicht möglich, aus der Tabakpflanze und insbesondere deren Stengel, die nach der Ernte auf den Feldern verbleiben, Zellstoff bzw. Zigaretten­ papier zu fertigen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß seit etwa 50 Jahren ver­ sucht wird, auf dem Feld nach der Ernte verbleibende Stengel der Tabakpflanze zu Papierstoff zu verarbeiten.

Erfolge sind bisher aber nicht bekannt geworden, da alle Versuche nur zu einem Papierstoff ohne papierbildenden Eigenschaften führten, so daß das schließlich gefertigten Papier zu spröde und brüchig war.

Durch die Erfindung wird so erstmals ein Weg eröffnet, wie die auf dem Feld nach der Ernte zurückbleibenden Reste der Tabakpflanzen, nämlich deren Stengel, in vorteilhafter- und gewinnbringender Weise zu einem Zigarettenpapier verarbeitet werden können, das in seinen Eigenschaften möglichst eng an den Tabak der Zigarette angepaßt ist.

Durch zahlreiche Versuche hat sich gezeigt, daß speziell der aus dem Stengel gewonnene Zellstoff für die Her­ stellung von Zigarettenpapier eingesetzt werden kann. Eine biologische Bearbeitung der Tabakpflanze ist während deren Verarbeitung zu Zellstoff nicht notwendig, da bio­ logisch nicht abgebaute Tabakpflanzen in zahlreichen Ver­ suchen bessere Ergebnisse geliefert haben.

Die Reste der Tabakpflanze, also die Stengel, können in feuchtem Zustand mit einem Wassergehalt von bis zu 88% oder in einem schonend getrockneten Zustand mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden.

Von Bedeutung an dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Her­ stellung des Zellstoffes aus der Tabakpflanze sind die relativ niedrigen Kochtemperaturen von etwa 150°C und auch die geringe Chemikalien-Konzentration mit NaOH (7,5 Gew.-%), Na₂SO₃ (5,5 Gew.-%) und organischen Additiven (0,1 Gew.-%). Das Schneiden der Pflanzenteile bzw. Stengel auf eine Länge von 2-8 und insbesondere 4 cm erfolgt zur Be­ schleunigung des eigentlichen Kochprozesses und des an­ schließenden Imprägnationsprozesses.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert.

Stengel der Tabakpflanze, die auf eine Länge von 2-8 cm und insbesondere 4 cm geschnitten sind, werden mit 7,5 Gew.-% NaOH, 5,5 Gew.-% Na₂SO₃ und 0,1 Gew.-% or­ ganischen Additiven versetzt und anschließend gefeuchtet, um ein Hydromodul im Verhältnis 1 : 4,5 zu erhalten. Es schließt sich eine Imprägnation während etwa 3 Stunden und ein Kochen bei einer Temperatur von 150°C während einer Zeitdauer von etwa 8 Stunden an.

Die so gekochte Tabakpflanze enthält neben mechanischen Verunreinigungen noch bleichresistente Pigmentstoffe, die beide durch intensives Bleichen entfernt werden können.

Durch Kochen und Bleichen wird so ein Zellstoff ge­ schaffen, der für die Herstellung von Zigarettenpapier direkt oder im Gemisch mit anderen Zellstoffen geeignet ist. Dabei hat sich gezeigt, daß beispielsweise 75% des Zellstoffes aus den Tabakpflanzen-Resten mit 25% anderem Zellstoff vermischt werden kann. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, nur Zellstoff zu verwenden, der gemäß dem obigen Verfahren aus den Resten der Tabakpflanze hergestellt ist.

Bezogen auf das fertige Papier werden sodann beispiels­ weise 100% des Zellstoffes aus der Tabakpflanze (oder beispielsweise 80% dieses Zellstoffes und 20% eines ande­ ren Zellstoffes) auf 65°SR und eine Faserlänge unter 8% Restbestand auf einem Sieb 16 ausgemahlen. Füllstoff in Form von etwa 28,5% CaCO₃, 1,5% TiO₂, 1,2% NaNO₂ und organische Hilfsmittel werden vor den Egalisieranlagen der Papiermaschine zugefügt, und es wird eine Imprägnierung mit einer wäßrigen Lösung des Natriumacetatsalzes vor­ genommen.

Das schließlich so gewonnene Zigarettenpapier, das aus Tabakpflanzen-Zellstoff hergestellt ist, kann dann auf normalem Wege in für die Herstellung von zigarettenkonzi­ pierten Anlagen weiterverarbeitet werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Zellstoff, bei dem als Ausgangsmaterial die nach der Tabakernte auf den Feldern zurückbleibenden Stengel der Tabakpflanze verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stengel auf eine Länge von 2 bis 8 cm geschnitten werden, mit etwa 7,5 Gew.-% NaOH, 5,5 Gew.-% Na₂SO₃ und 0,1 Gew.-% organischen Additiven versetzt und zu einem Hydromodul im Verhältnis 1 : 4,5 gefeuchtet werden,
der Hydromodul während ungefähr 3 Stunden imprägniert und dann während ungefähr 8 Stunden bei 150°C gekocht wird, und
mechanische Verunreinigungen und bleichresistente Pigmentstoffe aus den so gekochten Tabakstengeln entfernt werden, indem diese intensiv gebleicht werden.

2. Verfahren zur Herstellung von Zellstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stengel auf eine Länge von etwa 4 cm geschnitten werden.

3. Verwendung des Zellstoffs, der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 hergestellt ist, zur Herstellung von Zigarettenpapier, wobei der Zellstoff auf 65°SR und auf eine Faserlänge von unter 8% Restbestand auf einem Sieb 16 ausgemahlen wird, und eine Imprägnierung mit einer wäßrigen Lösung eines Natriumazetatsalzes vorgenommen wird.

4. Verwendung des Zellstoffs gemäß Anspruch 3, wobei der ausgemahlene Zellstoff aus der Tabakpflanze bis zu 25% durch andere Zellstoffe ersetzt wird, bevor die Imprägnierung mit der wäßrigen Lösung eines Natriumazetatsalzes vorgenommen wird.

5. Verwendung des Zellstoffs gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei dem ausgemahlenen Zellstoff - bezogen auf das fertige Zigarettenpapier - Füllstoffe in Form von etwa 28,5% CaCO₃, 1,5% TiO₂, 1,2% NaNO₂ und organische Hilfsmittel vor den Egalisieranlagen der Papiermaschine zugesetzt werden.