DE69715562T2

DE69715562T2 - Verfahren zum Kontrollieren der Durchlässigkeit eines Papiers

Info

Publication number: DE69715562T2
Application number: DE69715562T
Authority: DE
Inventors: Hampi, Jr.
Original assignee: Schweitzer Mauduit International Inc
Current assignee: Mativ Holdings Inc
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: MX9708556A; JPH1136194A; EP0842615B1; DE69715562D1; ATE224153T1; CA2215551C; EP0842615A1; US5888348A; ES2181969T3; CA2215551A1; JP4128644B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und ein System zum Steuern und Einstellen der Durchlässigkeit eines Papiers. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Durchlässigkeit eines Zigarettenpapiers durch Hinzufügen einer Mischung aus Füllstoffen mit unterschiedlichen Teilchengrößen und unterschiedlicher Morphologie zum Papier. Die Durchlässigkeit des Papiers kann gesteuert werden, ohne die Gesamtfüllstoffmenge, welche im Papier enthalten ist, zu verändern.

Hintergrund der Erfindung

Zigaretten werden herkömmlicherweise durch Umhüllen einer Tabaksäule mit weißem Umhüllungspapier hergestellt. Gewöhnlich umfassen Zigaretten einen Filter, welcher an einem Ende der Tabaksäule durch eine Mundstückpapier befestigt ist. Umhüllungspapiere und Mundstückpapiere bestehen typischerweise aus Flachs oder anderen Cellulosefasern und enthalten einen Füllstoff, wie beispielsweise Calciumcarbonat.
Neben der Tatsache, dass sie zum Zusammenhalten der Zigarette verwendet werden und der Zigarette ein ästhetisches Erscheinungsbild verleihen, tragen Zigarettenumhüllungspapiere ferner zu vielen physischen Eigenschaften und Charakteristiken der Zigarette bei und steuern diese. Beispielsweise kann ein Zigarettenumhüllungspapier dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit, mit welcher die Zigarette abbrennt, die Anzahl der Züge pro Zigarette sowie die Gesamtteerzufuhr pro Zug zu steuern. Zigarettenpapier kann ferner dazu verwendet werden, die Rauchmenge zu steuern, welche vom angezündeten Ende der Zigarette aufsteigt, wenn diese brennend liegengelassen wird. Ferner wird Zigarettenpapier sogar dazu verwendet, die Neigung von Zigaretten zu verringern, Flächen zu entzünden, welche mit der Zigarette in Berührung kommen, sowie ein Selbstauslöschen zu bewirken, wenn diese unbeaufsichtigt zurückgelassen werden.
Vielleicht ist die wichtigste Eigenschaft von Zigarettenumhüllungspapier, welche zum Steuern der oben beschriebenen Eigenschaften einer Zigarette genutzt wird, die Durchlässigkeit. Durch Erhöhen oder Verringern der Durchlässigkeit eines Umhüllungspapiers treten viele Änderungen an der Zigarette auf, welche aus diesem Papier hergestellt wurde, einschließlich, im wesentlichsten, des Gesamtgeschmacks der Zigarette.
In der Vergangenheit entwickelten viele Fachleute auf diesem Gebiet verschiedene Verfahren zum Herstellen und Einstellen der Durchlässigkeit von Zigarettenumhüllungspapier. Beispielsweise besteht ein Verfahren zum Verändern der Durchlässigkeit von Umhüllungspapier im Verändern der Faserausstattung, welche zum Herstellen des Papiers verwendet wird.
Ein weiteres Verfahren zum Steuern der Durchlässigkeit eines Umhüllungspapiers besteht entweder im Erhöhen oder im Verringern der Verfeinerung der Faserausstattung. Allgemein ausgedrückt, ein Verfeinern der Faserausstattung auf ein stärkeres Maß bewirkt eine Verringerung der Durchlässigkeit. Genauer, ein Verfeinern des Cellulosematerials, welches zum Herstellen des Papiers verwendet wird, auf geringere Ausmaße schafft einen größeren Oberflächenbereich, was die Durchlässigkeit verringert und zu einer besseren Herstellung führt.
Eine dritte Weise, die Durchlässigkeit eines Zigarettenpapiers zu steuern, besteht in der Änderung der Füllstoffmenge, welche dem Papier hinzugefügt wird. Ein Erhöhen bzw. Senken der Füllstoffladung des Papiers bewirkt einen Anstieg bzw. eine Verringerung der Durchlässigkeit. Wird mehr Füllstoff dem Papier hinzugefügt, so neigt der Füllstoff dazu, die Wasserstoffbindung zwi sehen Fasern zu beeinträchtigen, was die Erhöhung der Durchlässigkeit bewirkt.
EP-A 0 838 166 offenbart ein Verfahren, bei welchem zwei Füllstoffe unterschiedlicher Größe einem Mundstückpapier für eine Rauchware hinzugefügt werden. In ähnlicher Weise beschreibt US-A 5 109 876 die Verwendung von Gemischen unterschiedlicher Füllstoffe. Durch Verwenden verhältnismäßig hoher Mengen anorganischer Füllstoffmaterialien verhältnismäßig großer Teilchengröße, werden Umhüllungsmaterialien mit hohen Porositäten erhalten. Ferner offenbart EP-A 0 513 985 ein Verfahren zur Herstellung einer Papierumhüllung, bei welchem verschiedene Füllstoffe unterschiedlicher Größe hinzugefügt werden. Der Mengenanteil von Füllstoffen verschiedener Größe kann zwischen Chargen von Umhüllungspapier verschieden sein.
Von den obigen drei Verfahren ist ein Erhöhen bzw. Verringern des Füllstoffniveaus vielleicht das einfachste Verfahren zum Einstellen der Durchlässigkeit. Leider jedoch beeinflusst ein Verändern der Füllstoffniveaus in Zigarettenpapier ebenso die Abbrenngeschwindigkeit der Zigarette unabhängig von der Durchlässigkeit. Mit einer Änderung der Abbrenngeschwindigkeit ändert sich ebenso die Zuganzahl sowie die Gesamtteerzufuhr.
Weitere Probleme treten ferner dann auf, wenn die Füllstoffniveaus verändert werden. Beispielsweise wird bei einem Erhöhen des Füllstoffgehalts die Festigkeit des Papiers beeinträchtigt. Hingegen verringert sich, wenn nicht genug Füllstoff in das Papier eingebracht wird, die Undurchsichtigkeit des Papiers deutlich, was das Erscheinungsbild der Zigarette beeinträchtigt. Daher besteht ein steigender Druck dahingehend, die Füllstoffniveaus im Zigarettenpaper konstant oder zumindest innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu halten, womit der Grad der Verfeinerung und die Auswahl des Faserstoffs als einzige Werkzeuge für eine Durchlässigkeitseinstellung übrig bleiben.
Somit besteht ein Bedarf an einem einfachen Verfahren zum Einstellen der Durchlässigkeit eines Zigarettenpapiers, ohne verschiedene Eigenschaften des Papiers zu beeinträchtigen, und ohne die im Papier enthaltene Füllstoffmenge deutlich verändern zu müssen. Es besteht ferner ein Bedarf an einem Verfahren zum Steuern der Durchlässigkeit von Zigarettenpapier, welches in Verbindung mit Verfeinerungseinstellungen und der Faserstoffauswahl angewendet werden kann. Ferner besteht ebenso ein Bedarf an einem System, welches die Durchlässigkeit eines Papiers bei Herstellung des Papiers automatisch beibehält bzw. einstellt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung erkennt und geht die oben genannten Nachteile sowie weitere Nachteile von Gestaltungen und Verfahren des Standes der Technik an.
Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern und Einstellen der Durchlässigkeit eines Zigarettenumhüllungspapiers. Die Durchlässigkeit des Papiers wird durch Hinzufügen von Gemischen von Füllstoffen unterschiedlicher Größe zu dem Papier eingestellt. Durch diesen Vorgang kann die Durchlässigkeit des Papiers verändert werden, ohne die Gesamtfüllstoffladung innerhalb des Papiers zu erhöhen oder zu verringern. Wie nachfolgend genauer beschrieben, kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum automatischen Steuern der Durchlässigkeit des Papiers bei dessen Herstellung angewendet werden.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Zigarettenumhüllungen zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern der Durchlässigkeit einer Zigarettenumhüllung zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen der Durchlässigkeit einer Zigarettenumhüllung durch Hinzufügen von Füllstoffen unterschiedlicher Größe zu dem Papier zu schaffen, ohne den Gesamtfüllstoffgehalt zu verändern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum automatischen Steuern der Durchlässigkeit einer Zigarettenumhüllung bei Herstellen der Umhüllung zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern der Durchlässigkeit einer Zigarettenumhüllung durch Einbringen von Calciumcarbonatteilchen unterschiedlicher Größe in die Umhüllung zu schaffen.
Diese und andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung werden durch Schaffen eines Verfahrens zum Einstellen der Durchlässigkeit einer Papierumhüllung für eine Rauchware gelöst. Dieses Verfahren beinhaltet die Schritte eines Hinzufügens von mindestens zwei Füllstoffen unterschiedlicher Größe zu der Papierumhüllung. Die anteilige Menge von Füllstoffen größerer Größe im Verhältnis zu Füllstoffen kleinerer Größe wird dann wahlweise erhöht oder verringert, um die Durchlässigkeit der Papierumhüllung zu erhöhen bzw. zu verringern.
Erfindungsgemäß kann die Durchlässigkeit der Papierumhüllung eingestellt werden, ohne die Gesamtmenge von Füllstoffen im Papier erhöhen bzw. verringern zu müssen. Genauer kann die Füllstoffladung im Papier konstant bleiben und sich zwischen etwa 20 und etwa 40 Gew.-% und genauer zwischen etwa 25 und etwa 35 Gew.-% bewegen. Das Basisgewicht der Papierumhüllung kann sich zwischen 18 g/m² und etwa 60 g/m², genauer zwischen etwa 22 g/m² bis etwa 32 g/m² bewegen. Durch dieses Verfahren kann eine Papierumhüllung mit einer Durchlässigkeit irgendwo in dem Bereich von beispielsweise 5 Coresta-Einheiten bis etwa 80-Coresta-Einheiten liegen.
Die der Papierumhüllung hinzugefügten Füllstoffe können Calciumcarbonat sein. Die Füllstoffe können eine mittlere Teilchengröße in dem Bereich von etwa 0,05 um bis etwa 15 um aufweisen.
Erfindungsgemäß werden mindestens zwei Füllstoffe unterschiedlicher Größe der Papierumhüllung hinzugefügt. Der erste Füllstoff kann Calciumcarbonat sein und eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,2 um bis etwa 0,4 um aufweisen. Der zweite Füllstoff hingegen kann ebenso Calciumcarbonat sein und und kann eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,5 um bis etwa 2,5 um aufweisen. Der erste Füllstoff und der zweite Füllstoff können der Papierumhüllung in unterschiedlichem Verhältnis hinzugefügt werden, um die Durchlässigkeit des Papiers einzustellen.
Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden ebenso durch Schaffen eines Systems zum Steuern der Durchlässigkeit eines Papiers bei dessen Herstellung gelöst. Das System umfasst eine Papierherstellvorrichtung, welche zum Bilden eines kontinuierlichen Papierbogens aus einer Fasersuspension geeignet ist. Eine Vielzahl von Füllstoffbehältern wird in Verbindung mit der Papierherstellvorrichtung zum Mischen einer entsprechenden Vielzahl von Füllstoffbreien mit der Fasersuspension angeordnet. Jeder der Füllstoffbreie enthält einen Füllstoff mit unterschiedlicher mittleren Teilchengröße. Eine Vielzahl von Flusssteuervorrichtungen kann zum Steuern der Flussrate jedes der Füllstoffbreie von den Füllstoffbehältern zur Papierherstellvorrichtung verwendet werden.
Das System beinhaltet ferner eine Durchlässigkeitsmessvorrichtung zum Messen der Durchlässigkeit des Papierbogens bei dessen Herstellung. Die Durchlässigkeitsmessvorrichtung kann Durchlässigkeitsinformationen zu einer Steuervorrichtung senden, welche elektrisch mit den Flusssteuervorrichtungen verbunden ist. Die Steuervorrichtung kann dadurch den Papierbogen innerhalb eines voreingestellten Durchlässigkeitsbereichs durch Einstellen der Flusssteuervorrichtungen in Reaktion auf die Durchlässigkeitsinformationen, erhalten von der Durchlässigkeitsmessvorrichtungen, halten.
Das System kann zum Steuern der Durchlässigkeit des Papiers durch Mischen der Fasersuspension mit einer Mischung aus Füllstoffen mit unterschiedlicher mittlerer Teilchengröße verwendet werden. Bei Herstellen des Papiers aus der Fasersuspension kann die Durchlässigkeit des Papiers bestimmt werden. Basierend auf der Durchlässigkeit kann die durchschnittliche Teilchengröße der Füllstoffmischung selektiv erhöht bzw. verringert werden, um die Durchlässigkeit des Papiers innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einzustellen.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend genauer erörtert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine vollständige und Fachleute auf diesem Gebiet befähigende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsform davon, ist genauer im verbleibenden Teil der Beschreibung mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung dargelegt. Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß hergestellten Systems;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der in Beispiel 1 erhaltenen Ergebnisse; und
Fig. 3 eine graphische Darstellung der in Beispiel 2 erhaltenen Ergebnisse.
Eine wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und der Zeichnung soll gleiche bzw. analoge Merkmale bzw. Elemente der Erfindung darstellen

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fachleuten auf diesem Gebiet ist klar, dass die vorliegende Erläuterung lediglich eine Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele ist und die breiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht einschränken soll.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und ein System zum Steuern der Durchlässigkeit einer Papierumhüllung für eine Zigarette. Die Durchlässigkeit der Umhüllung wird durch Einbringen von zwei oder mehr Füllstoffen von unterschiedlicher Größe und Form in die Umhüllung gesteuert. Erfindungsgemäß kann die Durchlässigkeit ausschließlich als Funktion der Teilchengröße unabhängig von der im Papier enthaltenen Gesamtfüllstoffmenge gesteuert werden. Anders ausgedrückt, die Durchlässigkeit des Papiers kann gesteuert und eingestellt werden, ohne das Gesamtfüllstoffniveau zu erhöhen bzw. zu verringern.
Genauer wurde festgestellt, dass in das Zigarettenpapier eingebrachte kleinere Füllstoffteilchen zu geringeren Durchlässigkeiten führen, wohingegen größere Teilchen höhere Durchlässigkeiten mit sich bringen. Somit kann durch Ändern des Verhältnisses von größeren Füllstoffteilchen zu kleineren Füllstoffteilchen die Durchlässigkeit des Papiers verändert werden, ohne das Gesamtfüllstoffniveau zu verändern.
Durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann die Durchlässigkeit von Zigarettenumhüllungen eingestellt und geändert werden, um Zigaretten mit gewünschten Eigenschaften herzustellen. Beispielsweise können durch Einstellen der Durchlässigkeit einer Papierumhüllung die Abbrenngeschwindigkeit, die Zuganzahl sowie die Teerzufuhr der Zigarette wahlweise verän dert werden. Die Zigarettenleistung kann somit modifiziert werden, ohne das Gesamtfüllstoffniveau im Papier zu erhöhen bzw. zu verringern, was negative Auswirkungen auf die Zigarette haben kann.
Es wird davon ausgegangen, dass jegliches Füllstoffmaterial bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Solche Füllstoffe können beispielsweise Titandioxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxide, Calciumcarbonat und ähnliches umfassen. Es liegt ebenso innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, verschiedene Arten von Füllstoffmaterialien zu mischen, um einen breiteren Bereich von Teilchengrößen und Morphologien zu erhalten. Beispielsweise kann ein Titandioxidfüllstoff kleinerer Größe mit einem Magnesiumcarbonatfüllstoff größerer Größe kombiniert werden. Die folgende Beschreibung ist primär auf die Verwendung verschiedener Calciumcarbonatfüllstoffe gerichtet, da Calciumcarbonat derzeit der am vorherrschendsten verwendete Füllstoff bei Zigarettenumhüllungen ist. Es sollte jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Verwendung von Calciumcarbonat beschränkt ist.
Werden Füllstoffe dem Papier hinzugefügt, so stören die Füllstoffteilchen die Faser-Faser-Bindung, welche zwischen den Cellulosefasern während der Papierherstellung auftritt. Es wird davon ausgegangen, dass die Füllstoffteilchen sich selbst zwischen angrenzenden Fasern festklemmen, wodurch ein Hohlraum gebildet und somit die Porosität des Papiers erhöht wird. Es wurde durch die vorliegende Erfindung festgestellt, dass das Maß, auf welches die Faser-Faser-Bindung durch den Füllstoff unterbrochen wird, nicht nur von der Teilchenzahl, sondern ebenso von der Morphologie der Teilchen abhängt. Genauer wird davon ausgegangen, dass mit zunehmender Größe der Füllstoffteilchen die Fasern weiter auseinander gedrückt werden, wodurch größere Poren im Papier entstehen. Mit zunehmenden Verhältnis größerer Füllstoffteilchen steigt die Durchlässigkeit, wohingegen mit zunehmendem Verhältnis kleinerer Füllstoffteilchen die Durchlässigkeit des Papiers abnimmt.
Erfindungsgemäß wird die Durchlässigkeit einer Zigarettenumhüllung mittels zweier unterschiedlicher Füllstoffe gesteuert; eines ersten Füllstoffs größerer Größe und eines zweiten Füllstoffs kleinerer Größe. Der Füllstoff größerer Größe kann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Teilchengröße von etwa 1,5 um bis etwa 2,5 um aufweisen, wohingegen der Füllstoff kleinerer Größe eine Teilchengröße von etwa 0,1 um bis etwa 0,5 um aufweisen kann.
Beide Füllstoffe können einer Papierumhüllung in einer kombinierten Menge hinzugefügt werden, welche innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Genauer kann die Gesamtfüllstoffladung innerhalb des Papiers auf einen spzeiellen Punkt festgelegt werden, welcher gewünschte Eigenschaften liefert. Erfindungsgemäß kann, um die Durchlässigkeit des Papiers zu ändern, ohne die Ladung zu verändern, das Verhältnis von Teilchen größerer Größe zu Teilchen kleinerer Größe, welche dem Papier hinzugefügt werden, eingestellt werden.
Der Gesamtbereich von Durchlässigkeiten, welcher gemäß dem vorliegenden Verfahren erhalten werden kann, liegt zwischen einer Papierumhüllung, welche ausschließlich aus einem Füllstoff der größeren Größe hergestellt wurde, was zu einem Papier mit der höchsten Durchlässigkeit führt, und einer Papierumhüllung, welche ausschließlich aus dem Füllstoff kleinerer Größe hergestellt wurde, was zu einem Papier mit der geringsten Durchlässigkeit führt. Durch Verändern der anteiligen Menge des Füllstoffs größerer Größe im Verhältnis zum Füllstoff kleinerer Größe kann eine Papierumhüllung mit einer Durchlässigkeit hergestellt werden, welche irgendwo in dem oben beschriebenen Bereich liegt. Selbstverständlich können ähnliche Ergebnisse durch Verwenden von Gemischen aus mehr als zwei Füllstoffen, wenn gewünscht, erzielt werden.
Verschiedene im Handel erhältliche Calciumcarbonatfüllstoffe, allesamt durch Specialty Minerals, Inc. of Adams, Massachusetts, vertrieben, die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen folgende ein:
HANDELSBEZEICHNUNG
MITTLERE TEILCHEN GRÖSSE
MULTIFEX
0,07 um
ULTRAPAQUE
0,3 um
ALBAFIL M
0,8 pm
ALBAGLOS DRY
0,8 pm
ALBACARHO
1,2 pm
ALBACAR 5970
1,9 pm
MARBLEWHITE
15 pm
Die obigen Calciumcarbonatfüllstoffmaterialien können in jeglicher Kombination bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Allgemein kann jeder Füllstoff mit einer Teilchengröße zwischen etwa 0,05 um und etwa 15 um bei dem Verfahren verwendet werden, und genauer zwischen etwa 0,05 um und etwa 10 um. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der ULTRAPAQUE-Füllstoff in Kombination mit dem ALBA- CAR-5970-Füllstoff verwendet, um die Durchlässigkeit des Papiers einzustellen.
Wie hier verwendet, kann die Teilchengröße eines Füllstoffs durch einen Sedimentationsvorgang unter Verwendung beispielsweise eines Sedigraphen gemessen und bestimmt werden. Somit stellen sämtliche oben aufgelisteten Teilchengröße eine mittlere Teilchengröße dar.
Es folgt eine genaue Erörterung des Aufbaus eines erfindungsgemäß hergestellten Zigarettenumhüllungspapiers. Allgemein kann das Umhüllungspapier aus Cellulosefasern hergestellt werden, welche beispielsweise aus Flachs, Weichholz oder Hartholz erhalten werden. Die Gesamtfüllstoffladung, welche der Papierumhüllung hinzugefügt wird, kann zwischen etwa 20 und etwa 40 Gew.-% liegen, und genauer zwischen etwa 25 bis etwa 35 Gew.-%. Erfindungsgemäß wird die Durchlässigkeit des Papiers verändert, während die Füllstoffladung innerhalb eines gewünschten Rahmens bleibt.
Die Durchlässigkeit eines Zigarettenpapiers kann allgemein in dem Bereich von etwa 5 Coresta-Einheiten bis etwa 80 Coresta-Einheiten liegen. Genauer weisen herkömmliche Zigarettenpapiere gewöhnlich eine Durchlässigkeit zwischen etwa 15 Coresta-Einheiten und etwa 55 Coresta-Einheiten auf. Diese Durchlässigkeitsbereiche können lediglich durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erzielt werden. Jedoch kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung ebenso in Kombination mit herkömmlichen Techniken verwendet werden. Beispielsweise kann bei einem Ausführungsbeispiel die Durchlässigkeit einer Zigarettenumhüllung nicht nur durch Verändern der durchschnittlichen Teilchengröße des Füllstoffs, sondern ebenso durch Verändern des Grads der Verfeinerung, welche an den Faserstoffen vorgenommen wird, eingestellt werden.
Der Begriff Durchlässigkeit, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die Fähigkeit einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Gas, ein spezielles poröses Material zu durchdringen. Die Durchlässigkeit eines Materials kann beispielsweise bestimmt werden durch Verwenden eines Luftdurchlässigkeitprüfgeräts, welches das Luftvolumen misst, welches ein Material pro Zeiteinheit über einen speziellen Bereich durchdringt. Die Durchlässigkeit kann in CORESTA-Einheiten von Zentimetern pro Minute ausgedrückt werden.
Das Basisgewicht von Zigarettenpapier liegt gewöhnlich zwischen etwa 18 g/m² bis etwa 60 g/m², und genauer zwischen etwa 22 g/m² bis etwa 32 g/m². Das Zigarettenpapier kann ebenso mit einem Brennsteuerzusatz behandelt werden. Solche Brennsteuerzusätze können beispielsweise Alkalimetallsalze, Acetate, Phosphatsalze bzw. Mischungen daraus beinhalten. Ein besonders bevorzugter Brennsteuerzusatz ist eine Mischung aus Kaliumzitrat und Natriumzitrat. Der Brennsteuerzusatz kann dem Papier in einer Menge von etwa 0,3 bis etwa 12 Gew.-%, und genauer zwischen etwa 0,3 bis etwa 3 Gew.-% hinzugefügt werden.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines allgemein mit 10 bezeichneten erfindungsgemäßen Systems, welches zur Herstellung von Zigarettenpapier verwendet werden kann, dargestellt. Das System 10 umfasst eine herkömmliche Papierherstellvorrichtung, bei welcher eine Fasersuspension 12 einem Hauptbehälter 14 zugeführt wird. Die Fasersuspension 12 wird typischerweise aus einem Faserstoff hergestellt, die in einem Zellstoffkocher gekocht, gewaschen, gebleicht und verfeinert wurde. Aus dem Hauptbehälter 14 wird die Fasersuspension 12 auf ein Sieb bzw. eine Satz von Sieben 16 verteilt, wo ein Papierbogen 18 gebildet wird. Das Papier 18 kann dann auf einer Aufnahmerolle 20 gesammelt werden.
Erfindungsgemäß umfasst ein System 10 ferner mindestens zwei Behälter 22 und 24, welche zum Aufnehmen wässriger Breie aus unterschiedlichen Füllstoffmaterialien geeignet sind. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das System 10 einen Füllstoffbrei Nr. 1, welcher einen Füllstoff größerer Größe enthalten kann, und einen Füllstoffbrei Nr. 2, welcher einen Füllstoff kleinerer Größe enthalten kann. Die Füllstoffbreie können in Ergänzungsbehältern 21 und 23 formuliert und gemischt und dann den Behältern 22 bzw. 24 zugeführt werden.
Die Behälter 22 und 24 sind dazu geeignet, den Füllstoffbrei Nr. 1 und den Füllstoffbrei Nr. 2 mit einer Fasersuspension 12 zu mischen. Die Füllstoffbreie können der Fasersuspension 12 direkt aus den Behältern 22 und 24, wie in Fig. 1 dargestellt, hinzugefügt werden, bzw. können zuerst vorgemischt und dann der Fasersuspension 12 hinzugefügt werden. Um die Menge jede der Fasersuspension hinzugefügten Füllstoffbreis zu steuern, umfasst das System 10 Flusssteuervorrichtungen 26 und 28, welche beispielsweise ein Flussmesser oder jegliche Art von Ventil sein können. Durch Verwenden von Flusssteuervorrichtungen 26 und 28 können die Füllstoffbreie mit der Fasersuspension in jeglichem gewünschten Verhältnis kombiniert werden, um eine Zigarettenumhüllung mit einer speziellen Durchlässigkeit herzustellen.
Um die Durchlässigkeit des Papiers 18 bei dessen Herstellung automatisch beizubehalten bzw. einzustellen, kann das System 10 ferner eine Durchlässigkeitsmessvorrichtung 30 umfassen, welches geeignet ist, Informationen an einen Mikroprozessor 32 zu senden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Durchlässigkeitsmessvorrichtung 30 einen Porositätsschlauch umfassen, welcher angrenzend an das Papier 18 angeorndet ist. Der Porositätsschlauch wendet ein Vakuum auf das Papier an und misst entweder die Flussrate von Luft, welche in den Schlauch eintritt, oder den Druckabfall über das Papier, um die Durchlässigkeit des Papiers zu bestimmen.
Durchlässigkeitsmessungen, welche durch die Messvorrichtung 30 vorgenommen werden, können an den Mikroprozessor 32 gesendet werden. Wie dargestellt, ist der Mikroprozessor 32 mit den Flusssteuervorrichtungen 26 und 28 elektronisch verbunden und kann diese steuern. Somit kann, basierend auf den Durchlässigkeitsmessungen, ein Mikroprozessor 32 derart programmiert werden, dass dieser automatisch die Durchlässigkeit eines Papiers 18 durch Einstellen der Menge und des Verhältnisses der der Fasersuspension 12 hinzugefügten Füllstoffbreie steuert. Genauer kann der Mikroprozessor 32 entweder zum Beibehalten der Durchlässigkeit des Papiers 18 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs oder zum automatischen Ändern der Durchlässigkeit von Papier 18 auf ein gewünschtes Niveau verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird besser mit Bezug auf die folgenden Beispiele ersichtlich.

BEISPIEL NR 1

Um die vorliegende Erfindung darzulegen, wurden verschiedene Laborblätter hergestellt, wobei in das Papier zwei Calciumcarbonatfüllstoffe unterschiedlicher Größe in unterschiedlichen Verhältnissen eingebracht wurden. Die verwendeten Füllstoffe waren der MULTIFEX-Füllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von 0,07 um und der ALBACAR-5970-Füllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von 1,9 um. Bei sämtlichen Laborblättern betrug die Gesamtfüllstoffladung 30 Gew.-%. Das Basisgewicht jedes Laborblatts wurde ebenso konstant bei 27 g/m² gehalten. Die Durchlässigkeit jedes hergestellten Laborblatts wurde aufgezeichnet. Eine graphische Darstellung der Ergebnisse ist in Fig. 2 dargestellt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, wurde während dieses Beispiels der Grad der Faserstoffverfeinerung ebenso verändert. Genauer wurde der zum Bilden der Laborblätter verwendete Faserstoff in einer PFI-Mühle verfeinert. Probeblätter wurden mit Faserausstattungen hergestellt, welche 9000 Umdrehungen in der Mühle, 12000 Umdrehungen in der Mühle, 15000 Umdrehungen in der Mühle und 20000 Umdrehungen in der Mühle durchliefen. Mit zunehmender Verfeinerung verringerte sich die Durchlässigkeit.
Wie in Fig. 2 dargestellt, verringerte sich mit Zunahme der anteiligen Menge des MULTIFEX-Füllstoffs die Durchlässigkeit des Laborblatts. Eine stärkere Veränderung der Durchlässigkeit wurde an Laborblättern realisiert, die aus dem am geringsten verfeinerten Stoff hergestellt wurden. Genauer führten Laborblätter, welche aus dem Faserstoff hergestellt wurden, welcher 9000 Umdrehungen in der PFI-Mühle durchlief, zu einer Gesamtdurchlässigkeitsänderung von etwa 55 Coresta-Einheiten bei einer Veränderung des MUL- TIFEX/ALBACAR-Verhältnisses.
Die gepunktete Linie im Graph stellt die unterschiedlichen Formulierungen dar, welche verwendet werden können, um ein Papier mit einer Durchlässig keit von 24 Coresta-Einheiten zu erhalten. Genauer können Laborblätter mit diesem Coresta-Niveau unter Verwendung unterschiedlich verfeinerter Stoffe durch Einstellen des MULTIFEX/ALBACAR-Verhältnisses hergestellt werden.

BEISPIEL NR 2

Laborblätter, welche Zigarettenumhüllungspapier repräsentieren, wurden ebenso mit unterschiedlichen Calciumcarbonatfüllstoffgemischen hergestellt. Bei diesem Beispiel wurden sämtliche Laborblätter mit einem Faserstorf hergestellt, der mit 12000 Umdrehungen in der PFI-Mühle verfeinert wurde. Sämtliche der Laborblätter wiesen eine Füllstoffladungsniveau von 30 Gew.-% und ein Basisgewicht von 27 g/m² auf. Die folgenden Füllstoffgemische wurden getestet:
Die Durchlässigkeit jedes hegestellten Laborblatts wurde hinsichtlich der Durchlässigkeit getestet. Die erzielten Ergebnisse sind graphisch in Fig. 3 dargestellt. Da die ALBACAR HO-, ULTRAPAQUE- und MULTIFEX- Füllstoffe eine kleinere Größe aufweisen als ALBACAR 5970, nahm die Durchlässigkeit mit zunehmendem Anteil der kleineren Calciumcarbonatfüllstoffen ab. Der MARBLEWHITE-Füllstoff hingegen ist ein größerer Füllstoff als ALBACAR 5970. Somit nahm bei den Laborblättern, welche mit der MARBLEWHITE/ALBACAR-Mischung hergestellt wurden, die Durchlässigkeit mit zunehmendem Anteil von MARBLEWHITE zu.

BEISPIEL NR 3

Zigarettenumhüllungen, welche eine Mischung aus ALBACAR 5970 (1,9 um) und dem ULTRAPAQUE-Füllstoff (0,3 um) enthielten, wurden erfindungsgemäß maschinell hergestellt. Sämtliche der Beispielumhüllungen wiesen ein Basisgewicht von 25 g/m² und eine Gesamtfüllstoffladung von 28 Gew.-% auf. Jedes Beispiel enthielt ferner 0,6 Gew.-% Zitrat. Bei Ändern des Verhältnisses von ALBACAR 5970 zu ULTRAPAQUE wurde die Durchlässigkeit gemessen. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten. TABELLE I Unterschiede in der Durchlässigkeit bei Verändern des Füllstoffverhältnisses
Wie oben dargestellt, nahm die Durchlässigkeit mit zunehmendem Anteil des ULTRAPAQUE-Füllstoffs in der Zigarettenumhüllung ab. Insgesamt wurde eine Änderung von 14 Coresta-Einheiten festgestellt, als sich die ULTRA- PAQUE-Konzentration von 0 auf 86 Gew.-% basierend auf der Gesamtfüllstoffmenge bewegte.
Diese und weitere Abwandlungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung können von Fachleuten auf diesem Gebiet vorgenommen werden, oh ne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, welche in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt ist. Ferner ist Fachleuten auf diesem Gebiet klar, dass obenstehende Beschreibung lediglich beispielhaften Charakter besitzt und die Erfindung, welche in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist, nicht einschränken soll.

Claims

1. System (10) zum Steuern und Einstellen der Durchlässigkeit einer Papierumhüllung für eine Rauchware, wobei das System umfasst:

eine Papierherstellvorrichtung, welche dazu geeignet ist, einen kontinuierlichen Papierbogen (18) aus einer Fasersuspension (12) herzustellen;

eine Vielzahl von Füllstoffbehältern (22, 24) in Verbindung mit der Papierherstellvorrichtung zum Mischen einer entsprechenden Vielzahl von Füllstoffbreien mit der Fasersuspension, wobei jeder der Füllstoffbreie einen Füllstoff mit unterschiedlicher mittleren Teilchengröße enthält;

dadurch gekennzeichnet, dass das System zusätzlich umfasst:

eine Vielzahl von Flusssteuervorrichtungen (26, 28) zum Steuern der Flussrate jedes der Füllstoffbreie von den Füllstoffbehältern zur Papierherstellvorrichtung;

eine Durchlässigkeits-Messvorrichtung (30) zum Messen der Durchlässigkeit des Papierbogens; und

eine Steuervorrichtung in Verbindung mit den Flusssteuervorrichtungen und mit der Durchlässigkeits-Messvorrichtung, wobei die Steuervorrichtung den Papierbogen innerhalb eines voreingestellten Durchlässigkeitsrahmens bei Herstellen des Papiers durch Einstellen der Flusssteuervorrichtungen in Reaktion auf die von der Durchlässigkeits- Messvorrichtung erhaltenen Durchlässigkeitsinformationen hält.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Flusssteuervorrichtungen Flussmesser umfassen.

3. System nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung einen Mikroprozessor umfasst.

4. System nach Anspruch 1, wobei die Durchlässigkeits-Messvorrichtung einen Porositätsschlauch umfasst.

5. Verfahren zum Steuern und Einstellen der Durchlässigkeit einer Papierumhüllung für eine Rauchware, die folgenden Schritte umfassend:

Vorsehen einer Fasersuspension;

Mischen der Fasersuspension mit mindestens zwei Füllstoffen, umfassend mindestens einen ersten Füllstoff mit einer ersten mittleren Teilchengröße und einen zweiten Füllstoff mit einer zweiten mittleren Teilchengröße, wobei die zweite Teilchengröße größer ist als die erste Teilchengröße,

dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die folgenden Schritte vorgesehen sind:

Bestimmen der Durchlässigkeit eines aus der Fasersuspension hergestellten Papiers bei Herstellen des Papiers; und

basierend auf der Durchlässigkeit, Erhöhen bzw. Verringern der entsprechenden Menge des ersten Füllstoffs im Verhältnis zum zweiten Füllstoff zum Einstellen der Durchlässigkeit des Papiers innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, wobei ein Erhöhen bzw. Verringern des Anteils großer Teilchen in Bezug auf kleine Teilchen zu einer Erhöhung bzw. Verringerung der Durchlässigkeit führt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Fasersuspension mit einer Füllstoffmischung gemischt wird, welche mindestens den ersten Füllstoff und den zweiten Füllstoff umfasst, wobei die Füllstoffmischung eine durchschnittliche Teilchengröße aufweist, und wobei basierend auf der festgelegten Durchlässigkeit die durchschnittliche Teilchengröße der Füllstoffmischung erhöht bzw. verringert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die mindestens zwei Füllstoffe getrennt der Fasersuspension hinzugefügt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Füllstoffe oder die Füllstoffmischung der Fasersuspension zum Herstellen einer Papierumhüllung für eine Rauchware in einer Menge hinzugefügt werden, um einen Füllgrad in dem Papier in dem Bereich von etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% zu erhalten.

9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Füllstoffe eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,05 um bis etwa 15 um aufweisen.

10. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Füllstoffe bzw. die Füllstoffmischung der Fasersuspension in einer Menge hinzugefügt werden bzw. wird, welche ausreicht, einen Füllgrad in dem Papier in dem Bereich von etwa 25 bis etwa 35 Gew.-% und ein Basisgewicht von etwa 18 g/m² bis etwa 60 g/m² zu erhalten.

11. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Füllstoffe bzw. die Füllstoffmischung einen ersten Füllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 0,2 um bis etwa 0,4 um und einen zweiten Füllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 1,5 um bis etwa 2,5 um umfassen bzw. umfasst.

12. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Füllstoffe Calciumcarbonat umfassen.

13. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Papierumhüllung eine Durchlässigkeit von etwa 5 Coresta-Einheiten bis etwa 80 Coresta-Einheiten aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Papierumhüllung ein Basisgewicht von etwa 22 g/m² bis etwa 32 g/m² aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Durchlässigkeit der Papierumhüllung wahlweise erhöht bzw. verringert wird, ohne den Füllgrad in der Papierumhüllung wesentlich zu verändern.

16. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Papierumhüllung eine Durchlässigkeit von etwa 15 Coresta-Einheiten bis etwa 55 Coresta-EEinheiten aufweist.