EP3048906A2 - Beschichtungsverfahren - Google Patents

Beschichtungsverfahren

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EP3048906A2
EP3048906A2 EP14824344.7A EP14824344A EP3048906A2 EP 3048906 A2 EP3048906 A2 EP 3048906A2 EP 14824344 A EP14824344 A EP 14824344A EP 3048906 A2 EP3048906 A2 EP 3048906A2
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EP
European Patent Office
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coating
paper
liquid
cigarette
coating material
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EP14824344.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3048906B1 (de
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Guenter Griesmayr
Barbara PUEHRINGER
Bernhard KNAUSEDER
Eike SCHOPPER
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Tannpapier GmbH
Original Assignee
Tannpapier GmbH
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Publication date
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Priority to SI201430547T priority patent/SI3048906T1/en
Priority to RS20171292A priority patent/RS56651B1/sr
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Application granted granted Critical
Publication of EP3048906B1 publication Critical patent/EP3048906B1/de
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/16—Sizing or water-repelling agents

Definitions

  • the invention relates to a coating method for wrapping material made of paper or cardboard for smoking products or parts of tobacco products, the coating method has the purpose of this coating material tends to absorb aqueous or oily substances, as well as the diffusion or migration of such substances through the paper or to reduce the carton. Furthermore, the invention relates to the corresponding coated cladding material.
  • tipping paper for cigarettes as an exemplary casing material according to the invention.
  • the reason for this is that the tipping paper is probably the most important application for the invention and that the description becomes easier to understand by focusing on only a single application. Only in the last part of the description will be briefly discussed further applications.
  • Essential parts of a conventional filter cigarette are the tobacco rod, the filter and sheathing material in the form of the cigarette paper enveloping the tobacco rod, the filter wrap paper directly enveloping the filter and the tipping paper.
  • the tipping paper is that part of the filter cigarette which is touched by the lips of the person smoking the cigarette when the filter cigarette is smoked, enveloping the filter part and usually extending longitudinally of the filter cigarette It is adhesively bonded to the filter wrap paper and the cigarette paper, and by making this bond, the filter part and the tobacco rod part are mechanically connected in the cigarette machine but may also be a film or a composite material of several layers of different materials.
  • the tipping paper has an imprint.
  • this print can be reminiscent of cork.
  • EP 2551407 Bl proposes a filter wrapper which, compared to other filter wrappers, significantly better brakes oil diffusion, while still itself being a light and very porous, ie well air-permeable, paper, as is important for filter wrap papers.
  • the filter wrapper paper is particularly advantageous when using filters containing liquid flavorant which is intended to enrich the smoke stream but not to diffuse so much through the filter wrapper paper and into the mouthpiece overlay paper running around the finished cigarette outside thereof visible marks appear on the visible surface of the tipping paper.
  • a mouthpiece covering paper is proposed, which is coated with a composite of nitrocellulose lacquer and a cold sensation substance.
  • EP 10446115 B1 proposes a cigarette paper (ie a paper intended for wrapping the tobacco rod), which is provided with a water-repellent impregnation of cellulose derivative. In order to achieve a desired good air permeability of the cigarette paper despite the impregnation, it is proposed to apply the impregnation in several successive coating operations.
  • the object underlying the invention is to provide sheathing material in particular mouthpiece covering paper in that processing state, from which only one or more customized optically and / or otherwise sensory perceptible imprints are missing until processing in the cigarette machine.
  • the special requirements for the tipping paper to be provided in said processing state are: The tipping paper should actually be a paper, not a foil. (This is required mainly for haptic reasons, for reasons of further printability and for reasons of processability in the cigarette machine.)
  • the tipping paper coated according to the invention is said to have a significantly lower tendency to form stains due to ingestion of aqueous, oily, greasy, waxy or alcoholic substances, and diffusion of these substances through the tipping material, irrespective of other customer-specific imprints compared to other papers used as tipping paper.
  • the desired "stain prevention" of the tipping pad should be reliable and independent of the properties of the base paper used.
  • Liquid volatile matrix is understood to mean all types of solvents (inorganic and organic) and dispersion media of dispersions, emulsions or suspensions.
  • the purpose of the first coating process is essentially to protect the paper from damage caused by the water which is forcibly applied during the second coating process. Only with the second coating process is that coating applied, which has the decisive desired effect of "stain avoidance", in particular the lowest possible tendency to build up take and migration or diffusion of aqueous, oily, waxy and alcohol-based substances causes.
  • a coating process is defined as the application of a coating material, and a coating process can also consist of a time-separated application of several overlapping layers of the coating material.
  • oil-repellent or oil-tight coating materials which can be applied in liquid form, are dissolved in water or aqueous solutions, or are present as a dispersion with water as a dispersion medium.
  • water as a volatile liquid matrix for paper coatings can only be used to a very limited extent because untreated paper absorbs water quickly and can change to permanent uselessness, namely becoming soft and rough, enlarging its enveloping surface, causing waves and no longer being processed can.
  • the second coating can be used a much larger amount than you could otherwise and thus achieve a much better desired effect ("stain prevention"), than you could otherwise. Spots are local changes in appearance by water, alcohols, solvents, waxes, fats or oils (for example, fatty oils, mineral oils, silicone oils, essential oils).
  • the invention is also applicable to such a second coating whose volatile liquid matrix, while not based on water, would also undesirably alter the properties of the paper or paperboard.
  • the first coating is therefore generally formulated to the absorption capacity of the
  • the coating according to the invention is particularly advantageous in the case of paper grades with a low grammage (below 80 g / m 2 , preferably below 40 g / m 2 ), since the negative influence on the paper properties increases with increasing absolute moisture in the paper.
  • Fig. 1 shows the schematic representation of an exemplary coating method according to the invention.
  • Figure 2 Shows as a result of an ink floating test a tipping base paper coated according to the invention and two comparative papers.
  • FIG. 1 shows an exemplary online process for producing a paper coated according to the invention.
  • “Online” in this context means that the paper is present as a paper web 4, which is pulled through the coating system and coated continuously.
  • the paper web is usually unwound from a paper roll (mother roll or reel) and wound up again after the coating to a paper roll, or further processed directly, for example, cut into strips.
  • the coating according to the invention is carried out in four steps:
  • the first, lower coating is applied by a coating device 1.1.
  • the first coating is dried.
  • the second coating is applied over the first coating in the coating device 1.2.
  • the second coating is dried.
  • Step can be done multiple times.
  • the first and / or second coating process can be carried out by applying a plurality of layers applied one behind the other.
  • the drying can be accelerated by the action of hot air or infrared radiation.
  • a particularly valuable drying method for the coating according to the invention a combination of hot air and infrared drying has been found.
  • the coating is, for example, first irradiated with infrared radiation, preferably from the uncoated back side of the paper. So the coating begins first in depth, so to dry on paper. This allows the evaporated solvent (or, more generally, the volatile liquid matrix) to escape through the upper, still liquid layers of the coating that are in the air. Once sufficient solvent has evaporated from the deeper layers, the evaporation of the near-surface can be Solvent by additionally accelerating the drying with
  • the number and arrangement of hot air and infrared sources (2.1, 2.2, 3.1, 3.2, 3.3), as well as the intensity and duration of exposure to them, depends on the paper used and the type and quantity of paint used, and may best be determined by experiment be determined.
  • one or more infrared sources (3.1, 3.2, 3.3) may be mentioned from above (coating side), one-sided from below or on both sides; one or more hot air sources (2.1, 2.2) on one side from above, one-sided from below or on both sides; and combinations of said arrangements of infrared sources (3.1, 3.2, 3.3) and hot air sources (2.1, 2.2).
  • the action of the infrared sources (3.1, 3.2, 3.3) and hot air sources (2.1, 2.2) can be carried out simultaneously or staggered.
  • Starting material is an exemplary pulp fiber based base paper, as is common for tipping paper. It has a grammage (basis weight) of about 20-80 g / m 2 , in the present example 35 g / m 2 .
  • the readily absorbent base paper would absorb approximately the entire amount of the liquid component of the lacquer.
  • the mass of the applied liquid is 11.7 g / m 2 .
  • 11.7 g of water are added per 35 g of paste. applied, which corresponds to an increase in the absolute paper moisture, defined as [(wet mass - dry mass) / wet mass], of about 25 wt .-%.
  • the absolute paper moisture would only increase by 12.7% by weight.
  • the Applicant has found that with an increase in the regular paper moisture (4 - 7 wt .-%) to an absolute paper moisture of about 14 wt .-%, the paper properties are so adversely affected that the tipping material can not be processed properly. This illustrates the high importance of the coating according to the invention especially for absorbent paper grades with low grammage, since the absorption capacity of the paper for the liquid content of the second coating is reduced by the first coating.
  • Shellac is used as a coating material for the first coating process.
  • Shellac is mixed with ethanol as a solvent until a flow time of between 18 and 22 seconds results when measuring the viscosity of the mixture with the flow cup test with a cup diameter of 4 mm (ISO cup 4 mm according to EN ISO 2431 version 1993-02-15).
  • Per m 2 of paper 1 to 6 grams, preferably 3 to 3.5 grams of dry application amount of this mixture are applied evenly on the base paper by gravure printing. The dry application rate can be measured as the weight increase of the paper after drying of the coating and thus represents the mass of the applied, non-volatile coating material.
  • the paper is dried in air at a temperature of 70 ° C to 120 ° C for at least 1-4 seconds.
  • the second coating is applied to the same side of the paper as the first coating, covering the first coating.
  • styrene-acrylate paint is used, in which water is the liquid volatile matrix.
  • the proportion of water is so high that, when measuring the viscosity with the outlet cup test with a cup diameter of 4 mm (ISO cup 4 mm according to EN ISO 2431 version 1993-02-15), a flow time of between 11 and 23 seconds results.
  • 1 to 6 grams of dry coating of the coating material, which is present in the liquid-volatile matrix of the liquid paint is evenly applied by gravure printing.
  • the paper is dried in air at a temperature of 70 ° C to 120 ° C for at least 1-4 seconds.
  • Cobb300 can be used, in which case the test must be possible with both water and oil as the test fluid.
  • the test with oil is based on the standard SCAN-P 37:77, which describes the Cobb-Unger method.
  • the CobbU value indicates the mass (in grams) of oil that is absorbed in a standardized period of time (6, 10 or 30 seconds) on one square meter of paper.
  • the modification of the test consists in determining the CobbU300 (test duration 300 sec). Cobb300 was chosen because the test duration is approximately the same as the duration of smoking a cigarette.
  • a Cobb300 value or CobbU300 value of less than 1 g / m 2 results in a successful coating at two test liquids less than 0.5 g / m 2 returnsszunah- According to the paper during the test period through the coated surface recorded test liquid.
  • the standard CobbU30 value (test duration 30 seconds with oil) is therefore also less than 1 g / m 2 or less than 0.5 g / m 2 .
  • the official name of the KIT test is "Grease resistance test for paper and paperboard T 559 cm-12".
  • the relevant standardization body is TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry) 12 well-defined oily liquids are added dropwise and it is observed for each drop, whether the respective liquid penetrates to the second surface within a standardized test period. The oily liquids are numbered and have more diffusibility with increasing number. The result of the test is the highest of those Numbers to which the associated liquid does not penetrate the second paper surface during the test period.)
  • the first coating process are in addition to said shellac as coating materials and ethylcellulose paint (preferably applied in several layers), alkyd resin or nitrocellulose lacquer, wherein combinations of said coatings are particularly advantageous applicable, such as a mixture of shellac and nitrocellulose lacquer or ethyl - cellulosic lacquer or a mixture of alkyd resin lacquer and nitrocellulose luloselack or ethylcellulose lacquer.
  • ethylcellulose paint preferably applied in several layers
  • alkyd resin or nitrocellulose lacquer wherein combinations of said coatings are particularly advantageous applicable, such as a mixture of shellac and nitrocellulose lacquer or ethyl - cellulosic lacquer or a mixture of alkyd resin lacquer and nitrocellulose luloselack or ethylcellulose lacquer.
  • Lacquer combinations can also be used advantageously in combination with paraffin wax, for example nitrocellulose lacquer, alkyd resin lacquer or ethylcellulose lacquer in combination with paraffin wax.
  • paraffin wax for example nitrocellulose lacquer, alkyd resin lacquer or ethylcellulose lacquer in combination with paraffin wax.
  • paints and coating materials with similar physical properties to the paints mentioned above, especially in terms of tightness and hydrophobicity can be used.
  • an organic solvent ethyl acetate, for example, may well be used instead of ethanol.
  • the viscosity of the still liquid coating mixture for the first coating process should be such that the flow-through cup test results in a flow time of between 13 and 35 seconds (preferably 18-22 seconds). As the viscosity increases, the concentration of the coating material is higher and more of it is applied per printing process, but it also becomes more difficult to get the coating tightly sealed.
  • a dry application of the coating material of 1 to 6 g / m 2 should be applied to the coating mixture, preferably at least 3 g / m 2 .
  • lacquers and coating materials with similar physical properties in particular with regard to impermeability, hydrophobicity and wettability by oily substances, are generally also suitable for the second coating process.
  • the viscosity of the still liquid coating mixture for the second coating operation should be such that the outflow cup test results in a flow time of between 11 and 23 seconds, preferably 11 and 12 seconds.
  • the coating materials of both coatings are preferably transparent and colorless, but may also contain a colorant. Furthermore, it is possible to add additives and further components such as waxes and resins, for example paraffin wax, to the coating mixtures.
  • the first coating in the case of ethylcellulose lacquer, the first coating can be multilayered even when using other lacquers, the same applies to the second coating.
  • the coating according to the invention is also advantageous if-unlike the example mentioned-papers are used which are already referred to as "wet-strength", because they are better wet-strength by the type of additives contained in the paper (wet strength or wet strength sizing) are as usual papers.
  • the ability to absorb and diffuse aqueous or oily substances is further reduced in this case from a lower baseline.
  • one can make do with less thick layer application according to the invention more or less amount of liquid coating mixture or less or more volatile liquid matrix).
  • the so-called Ink-floating method very good.
  • the coated paper is placed with the coated side down on the liquid level of an ink bath (with standardized ink) and it is observed whether and in which time ink penetrates to the top of the paper and discolored.
  • a time of at least 15 seconds is measured before ink penetrates to the top of the paper. After the second coating process, this measured time is more than 300 seconds.
  • Fig. 2 the result of the ink floating test is shown after 300 seconds.
  • a typical tipping paper was used.
  • the uncoated paper can be recognized as a black area bounded by a white frame, since it is already completely saturated with the ink.
  • the mottled surface of the single-coated paper shows that the ink has already penetrated the paper at the black spots.
  • the tipping paper provided with two different coatings according to the invention does not show any signs of discoloration and can be recognized as a white rectangle.
  • the coating according to the invention Since the cigarette usually comes into contact with the lips of the smoker during smoking at its ends facing away from the tobacco rod, it is exposed to moisture in this area, which acts differently depending on the smoking habit on the cigarette. This may cause the paper to soften the cigarette and adhere to the smoker's lips.
  • the coating according to the invention is also outstandingly suitable for the solution of this problem.
  • the coating according to the invention is applied to the outside of the area of the smoking article which comes into contact with the lips of the smoker. In modern filter cigarettes, this is approximately the third of the mouthpiece covering paper facing away from the tobacco part.
  • the tipping paper can also be coated before the composition of the cigarette.
  • the second paper side is still good water absorption. This is highly desirable in the processing of tipping paper in the cigarette machine, where the speed of processing depends substantially on how quickly an adhesion of tipping paper wrapped around the filter part to the overlap location of the tipping paper has reached a certain minimum strength by itself. The increase in strength increases with the ability of the paper to absorb moisture from the glue used for said bonding. If only one paper side is coated according to the invention, at least one of the two paper surfaces to be joined together is still receptive to liquids or moisture during bonding. This achieves an acceptably rapid increase in the strength of the bond. (Tipping papers which are formed from a continuous non-absorbent film or consist of consistently high wet strength sized paper are problematic in this regard.)
  • the tipping paper in both directions (out of the filter and into the filter), it makes sense to coat it on both sides according to the invention.
  • the coating By applying the coating as printing, it is quite possible and advantageous to leave individual surface areas unprinted on one side of the paper, in particular precisely those surface areas which serve as bonding surfaces of the tipping paper during processing of the paper in the cigarette machine. This is especially valuable for the overlap area - and therefore bonding area - of the tipping paper on the cigarette itself. However, it is also useful for the bonding surface area of the tipping paper with the filter paper and the cigarette paper.
  • the advantages of a coating according to the invention applied to the outside of the tipping paper are: a) The surface is much better suited for further printing with optical or haptic lacquers than an untreated paper surface since it is much smoother, denser and more error-free. It is therefore possible to print finer and more varied structures and generally requires less printing material. b) The surface has a so-called lip-release effect, that is, it does not tend to stick to the lips even after prolonged contact with wet lips - as is the smoking habits in some countries. It was also surprisingly found that the lip-release effect was even improved with the method according to the invention over known coating methods.
  • the coated surface prevents sensory-active substances, such as typically flavorings often applied locally on the outside of the tipping paper, from spreading in the tipping paper, mixing with other materials also applied to the tipping paper, or even partially into the filter and further enter the smoke stream. It thus makes it possible to use a wider range of sensory substances, to apply a wider range of combinations of these substances to a cigarette and also to provide a greater amount of these substances on the outside of the tipping paper than would otherwise be possible.
  • sensory-active substances such as typically flavorings often applied locally on the outside of the tipping paper
  • the coating according to the invention When the coating according to the invention is applied to the inside of the tipping paper, its main benefit is that it prevents substances from the inside of the coated area from reaching the outside of the tipping paper diffuse there and cause visible stains and / or an undesirable odor or taste sensation. Particularly important is this type of barrier, if in the filter part or in the tobacco rod of the cigarette in addition to the present without any flavor present by the tobacco, separate flavorings are housed, which are or include oily substances. Particularly significant in number here are the originally from Indonesia so-called Kretekzigaretten in which the tobacco clove oil, as a liquid or as shredded cloves and usually various other additives such as glycerin, molasses, palm sugar, cane sugar or other flavors are added.
  • a recent major trend is the use of so-called flavor capsules, mainly for attachment in the filter of cigarettes.
  • a flavor capsule is a capsule whose outer shell, for example, by the exertion of pressure, is destructible. As a result, the flavorings contained in the capsule in liquid form and their carrier substances are released.
  • the coating according to the invention is also ideally suited here to prevent the passage of these substances to the outside of the cigarette.
  • microcapsules in the form of microscopically small aroma capsules directly on the outside of the mouthpiece covering paper.
  • the coating according to the invention is suitable for preventing the passage of the substances contained therein into the interior of the cigarette.
  • vanilla or menthol are used as flavorings for aroma capsules, microcapsules or direct printing.
  • PEG polyethylene glycol
  • the coating according to the invention is applied only to the inside of the tipping paper, it can be perceived as a haptic advantage that the tipping paper approaches the cigarette feels velvety and less film-like than it would feel if it were also coated there according to the invention.
  • the invention can be remedied here by the packaging material consisting of paper or cardboard is coated according to the invention at least on the inside.
  • the packaging material consisting of paper or cardboard
  • the innerliner is the inner, flexible shell of a package consisting of several nested casings, with the shell surrounding the inner liner made of a stiffer material.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren für aus Papier oder Karton gebildetes Ummantelungsmaterial für Rauchwaren oder Teile von Rauchwaren um an diesem Ummantelungsmaterial die Neigung zur Aufnahme und Diffusion von wässrigen oder öligen Substanzen zu verringern, wobei das Ummantelungsmaterial auf der gleichen Seite mit zwei übereinander aufgebrachten Beschichtungen versehen wird, die in zwei zeitlich hintereinander stattfindenden Beschichtungsvorgängen jeweils in flüssiger Form aufgebracht werden, wobei bei beiden Beschichtungsvorgängen das flüssige Beschichtungsgemisch aus einem Beschichtungsstoff und einer flüssigen flüchtigen Matrix besteht. Im ersten Beschichtungsvorgang wird zumindest eine Schicht eines ersten Beschichtungsstoffs aufgebracht, welcher die Aufnahmefähigkeit des Papiers oder Kartons gegenüber der flüssigen flüchtigen Matrix des zweiten Beschichtungsstoffs herabsetzt, im zweiten Beschichtungsvorgang wird zumindest eine Schicht eines zweiten Beschichtungsstoffs aufgebracht, der abweisend oder dicht ist gegenüber einer oder mehrerer der folgenden Substanzen, nämlich Öle, Fette, Wachse, Alkohole und Wasser. Für den ersten Beschichtungsstoff wird eine andere flüssige flüchtige Matrix verwendet als für den zweiten Beschichtungsstoff.

Description

Beschichtungsverfahren
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren für aus Papier oder Karton gebildetes Ummantelungsmaterial für Rauchwaren oder Teile von Rauchwaren, wobei das Beschichtungsverfahren den Zweck hat, an diesem Ummantelungsmaterial die Neigung zur Aufnahme von wässrigen oder öligen Substanzen, sowie die Diffusion oder Migration solcher Substanzen durch das Papier oder den Karton, zu verringern. Weiters betrifft die Erfindung das dementsprechend beschichtete Ummantelungsmaterial .
Die Erfindung wird des Weiteren vorwiegend an Hand von Mundstückbelagspapier für Zigaretten als beispielhaftem erfindungsgemäßem Ummantelungsmaterial beschrieben. Der Grund dafür ist, dass das Mundstückbelagspapier der vermutlich wichtigste Anwendungsfall für die Erfindung ist und dass die Beschreibung durch die Konzentration auf nur einen einzigen Anwendungsfall leichter verständlich wird. Erst im letzten Teil der Beschreibung wird auch auf weitere Anwendungen kurz eingegangen.
Wesentliche Teile einer üblichen Filterzigarette sind der Tabakstrang, der Filter und Ummantelungsmaterial in Form des den Tabakstrang einhüllenden Zigarettenpapiers, des den Filter unmittelbar einhüllenden Filterhüllpapiers und des Mundstückbelagspapiers .
Das Mundstückbelagspapier, oft auch als „Tippingpapier" oder kurz "Tipping" bezeichnet, ist jener Teil der Filterzigarette, welcher beim Rauchen der Filterzigarette durch die Lippen der die Zigarette rauchenden Person berührt wird. Es umhüllt den Filterteil und ragt üblicherweise in Längsrichtung der Filterzigarette auch geringfügig in den Längsbereich des Tabakstranges und umhüllt dort das Zigarettenpapier. Es ist mit dem Filterhüllpapier und dem Zigarettenpapier durch eine Klebung verbunden. Durch das Herstellen dieser Klebung werden in der Zigarettenmaschine Filterteil und Tabakstrangteil mechanisch verbunden. Das Mundstückbelagspapier ist zumeist tatsächlich ein Papier, es kann aber auch eine Folie sein oder auch ein Verbundmaterial aus mehreren Schichten verschiedener Materialien.
Üblicherweise weist das Mundstückbelagspapier eine Bedruckung auf. Beispielsweise kann diese Bedruckung an Kork erinnern.
In der zum Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichten österreichischen Patentanmeldung A 1013/2012 (in der Zwischenzeit veröffentlicht als AT 513413 AI) der Anmelderin wird die Anforderung genannt, dass zwischen der äußeren Schicht des Mundstückbelagspapiers und dem Filterhüllpapier eine öldichte Barriere sein soll, insbesondere dann, wenn das Mundstückbelagspapier mit einem Stoff mit sensorischer Wirkung (z.B. Stoff welcher bei Berührung mit den Lippen eine Kälteempfindung hervorruft) versehen ist, da damit die im Allgemeinen unerwünschte Diffusion dieses Stoffes in das Filtermaterial unterbunden wird. Gemäß der A 1013/2012 wird dazu vorgeschlagen, zwischen Mundstückbelagspapier und Filterhüllpapier eine öldichte Folie anzubringen.
Die EP 2551407 Bl schlägt ein Filterhüllpapier vor, welches gegenüber anderen Filterhüllpapieren Öldiffusion deutlich besser bremst, dabei aber selbst immer noch ein leichtes und sehr poröses, also gut luftdurchlässiges Papier ist, wie es für Filterhüllpapiere wichtig ist. Das Filterhüllpapier ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Filter verwendet werden, in welchen flüssiger Aromastoff enthalten ist, welcher zwar den Rauchstrom anreichern soll, nicht aber so sehr durch das Filterhüllpapier hindurch und in das an der fertigen Zigarette außen darum herumverlaufende Mundstückbelagspapier hinein diffundieren soll, dass an der sichtbaren Oberfläche des Mundstückbelagspapiers sichtbare Flecken entstehen. Gemäß der EP 2551407 Bl wird dazu für das Filterhüllpapier ein spezielles - durch den Mahlgrad des Langfaserzellstoffs und den Füllstoffanteil definiertes - Basispapier vorgeschlagen, welches mit einer wässerigen Zusammensetzung, insbesondere wässerige Lösung oder Suspension imprägniert ist. In einer Weiterentwicklung dazu, wird nachträglich zur Impräg- nierung auf das Filterhüllpapier zusätzlich eine Schicht in einer ebenfalls wässrigen Lösung aufgetragen.
In der DE 2743986 AI wird ein Mundstückbelagspapier vorgeschlagen, welches durchgefärbt ist und mit einer Prägung versehen ist die an die natürliche Oberfläche von Kork erinnert. Als Schutz- beschichtung für die Prägung und um einen Glanzeffekt zu erzielen, ist die als Sichtseite bestimmte Seite des Mundstückbelagspapiers zusätzlich mit einer Lackschicht versehen. Als Lacke dafür werden Lacke beispielhaft Schellack, Äthylcellulose und Po- lyethylenwachs-Styrolacrylat genannt .
In der WO 2009027331 A2 wird ein Mundstückbelagspapier vorgeschlagen, welches mit einem Verbund aus Nitrozelluloselack und einem Kälte-Empfindungsstoff beschichtet ist.
In der EP 10446115 Bl wird ein Zigarettenpapier (also ein zur Umhüllung des Tabakstrangs vorgesehenes Papier) vorgeschlagen, welches mit einer wasserabstoßenden Imprägnierung aus Zellulosederivat versehen ist. Um trotz der Imprägnierung eine erwünschte gute Luftdurchlässigkeit des Zigarettenpapiers zu erreichen, wird vorgeschlagen, die Imprägnierung in mehreren zeitlich hin- tereinanderliegenden Beschichtungsarbeitsgängen aufzutragen.
Die US 2009/0065012 AI und die US 2004/0099280 beschreiben Mehr- fachbeschichtungen für Zigarettenpapier (also ein zur Umhüllung des Tabakstrangs vorgesehenes Papier), welche in mehreren Bändern aufgebracht werden, um selbstlöschende Zigaretten zu bilden .
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabenstellung besteht darin Ummantelungsmaterial insbesondere Mundstückbelagspapier in jenem Verarbeitungszustand bereitzustellen, ab welchem bis zur Verarbeitung in der Zigarettenmaschine nur mehr eine oder mehrere kundenspezifische optisch und/oder sonst sensorisch wahrnehmbare Bedruckungen fehlen. Die speziellen Anforderungen an das im besagten Verarbeitungszustand bereitzustellende Mundstückbelagspapier sind: - Das Mundstückbelagspapier soll tatsächlich ein Papier und nicht eine Folie sein. (Dies wird vor allem aus haptischen Gründen, aus Gründen der weiteren Bedruckbarkeit und aus Gründen der Verarbeitbarkeit in der Zigarettenmaschine gefordert . )
- Das erfindungsgemäß beschichtete Mundstückbelagspapier soll unabhängig von weiteren kundenspezifischen Bedruckungen gegenüber sonstigen als Mundstückbelagspapier verwendeten Papieren eine deutlich geringere Neigung zur Bildung von Flecken zufolge von Aufnahme von wässrigen, öligen, fettigen, wachsigen oder alkoholischen Substanzen und Diffusion dieser Substanzen durch das Mundstückbelagspapier hindurch aufweisen .
- Die gewünschte "Fleckenvermeidung" des Mundstückbelagspapie- res soll verlässlich und unabhängig von den Eigenschaften des verwendeten Basispapiers erzielbar sein.
Zum Lösen der Aufgabe wird vorgeschlagen das vom Papierherstel- lungsprozess kommende Basispapier in zwei zeitlich hintereinander stattfindenden Beschichtungsvorgängen mit in flüssiger Form aufgebrachten Beschichtungen zu versehen, wobei beim ersten Beschichtungsvorgang mit einem vorzugsweise organischen Lösemittel als flüssige, flüchtige Matrix ein schwach hydrophober Beschich- tungsstoff aufgebracht wird und wobei im zweiten Vorgang mit vorzugsweise Wasser als flüssige, flüchtige Matrix ein stärker hydrophober und ölabweisender Beschichtungsstoff aufgebracht wird. Als "flüssige flüchtige Matrix" werden alle Arten von Lösemitteln (anorganisch und organisch) und Dispersionsmedien von Dispersionen, Emulsionen oder Suspensionen verstanden.
Der erste Beschichtungsvorgang hat im Wesentlichen den Zweck das Papier vor Beschädigungen, durch das beim zweiten Beschichtungsvorgang zwangsweise mit aufgebrachte Wasser, zu schützen. Erst mit dem zweiten Beschichtungsvorgang wird jene Beschichtung aufgebracht, welche den entscheidenden gewünschten Effekt "Fleckenvermeidung", wie insbesondere möglichst geringe Neigung zur Auf- nähme und Migration bzw. Diffusion von wässrigen, öligen, wachsigen und alkoholbasierten Substanzen, bewirkt. Gemäß der vorliegenden Schrift ist ein Beschichtungsvorgang als Auftrag eines Beschichtungsstoffs definiert, ein Beschichtungsvorgang kann dabei auch im zeitlich getrennten Auftrag von mehreren sich überlagernden Schichten des Beschichtungsstoffs bestehen.
Der gewünschte Effekt der "Fleckenvermeidung" erfordert eine Be- schichtung, welche ölabweisend oder gar öldicht ist. Die der Anmelderin zum Zeitpunkt der Erfindung bekannten ölabweisenden bzw. öldichten Beschichtungsstoffe, welche in flüssiger Form aufgebracht werden können, sind in Wasser oder wässrigen Lösungen gelöst, bzw. liegen als Dispersion mit Wasser als Dispersionsmedium vor. Wasser als flüchtige flüssige Matrix für Papier- beschichtungen ist aber nur sehr begrenzt einsetzbar, weil unbehandeltes Papier Wasser rasch aufsaugt und sich dabei bis zur dauerhaften Unbrauchbarkeit verändern kann, nämlich weich und rau wird, seine einhüllende Oberfläche vergrößert, Wellen wirft und nicht mehr weiterverarbeitet werden kann.
Indem man vor dem Auftrag der zweiten, letztendlich essentiellen ölabweisenden Beschichtung, die auf Wasser als flüchtiger flüssiger Matrix basiert, erst eine Beschichtung aufbringt, welche nicht auf Wasser als flüchtiger flüssiger Matrix basiert und welche die Wasseraufnahmefähigkeit des Papiers vermindert, kann man von der zweiten Beschichtung eine deutlich größere Menge aufbringen, als man es sonst könnte und damit auch eine deutlich bessere gewünschte Wirkung ("Fleckenvermeidung") erzielen, als man es sonst könnte. Als Flecken werden lokale Veränderungen des Erscheinungsbildes durch Wasser, Alkohole, Lösungsmittel, Wachse, Fette oder Öle (Beispielsweise fette Öle, Mineralöle, Silikonöle, ätherische Öle) bezeichnet. Natürlich ist die Erfindung auch bei einer solchen zweiten Beschichtung anwendbar, deren flüchtige flüssige Matrix zwar nicht auf Wasser basiert, welche jedoch auch die Eigenschaften des Papiers oder des Kartons in der unerwünschten Weise verändern würde. Die erste Beschichtung dient daher allgemein formuliert dazu die Aufnahmefähigkeit des
Papiers oder des Kartons gegenüber der flüchtigen flüssigen Matrix der zweiten Beschichtung herab zu setzen.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Beschichtung bei Papiersorten mit einer niedrigen Grammatur (unter 80g/m2, vorzugsweise unter 40 g/m2), da die negative Beeinflussung der Papiereigenschaften mit Zunahme der absoluten Feuchtigkeit im Papier zunimmt .
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel weiter erläutert.
Fig. 1: Zeigt die schematische Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens .
Fig. 2: Zeigt als Ergebnis eines Tintenschwimmtests ein erfindungsgemäß beschichtetes Mundstückbelagspapier und zwei Vergleichspapiere .
In Fig. 1 wird ein beispielhaftes online Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäß beschichteten Papiers gezeigt. "Online" besagt in diesem Zusammenhang, dass das Papier als Papierbahn 4 vorliegt, welche durch die Beschichtungsanlage gezogen wird und kontinuierlich beschichtet wird. Die Papierbahn wird dabei üblicherweise von einer Papierrolle (Mutterrolle oder Bobine) abgewickelt und nach erfolgter Beschichtung wieder zu einer Papierrolle aufgewickelt, oder direkt weiterverarbeitet, beispielsweise in Streifen geschnitten. Die erfindungsgemäße Beschichtung gemäß Beispiel erfolgt in vier Teilschritten:
Im ersten Schritt wird durch eine BeschichtungsVorrichtung 1.1 die erste, untere Beschichtung aufgetragen.
Im zweiten Schritt wird die erste Beschichtung getrocknet.
Im dritten Schritt wird in der Beschichtungsvorrichtung 1.2 die zweite Beschichtung über der ersten Beschichtung aufgetragen.
Im vierten Schritt wird die zweite Beschichtung getrocknet. Der erste und zweite Schritt und/oder der dritte und vierte
Schritt können dabei mehrfach erfolgen. Sprich der erste und/oder zweite Beschichtungsvorgang kann durch das Aufbringen mehreren zeitlich hintereinander aufgetragenen Schichten erfolgen .
Als Abwandlungen wäre denkbar, die untere oder beide erfindungsgemäße Beschichtungen beidseitig aufzubringen oder eine der beiden Beschichtungen in mehreren Lagen zeitlich nacheinander aufzubringen, wobei jedes aufbringen einer Lage von einem Trocknungsvorgang gefolgt wird. Es besteht auch die Möglichkeit noch eine Bedruckungsvorrichtung nach den Beschichtungsvorrichtungen vor zu sehen, um eine Bedruckung mit optischer, haptischer, sensorischer oder sonstiger Funktion auf die getrocknete Beschichtung, oder die andere Papierseite aufzubringen. Denkbar wäre auch das Aufbringen der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung auf zwei getrennten Anlagen auszuführen, beispielsweise aus platz- oder verfahrenstechnischen Gründen. Dabei wird die Papierbahn 4 bereits nach Trocknung der ersten Beschichtung zu einer Papierrolle aufgewickelt. Diese Papierrolle wird dann zu einer zweiten Anlage transportiert, wo die Papierbahn (4) abgewickelt und mit der zweiten Beschichtung versehen wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt kann die Trocknung durch das Einwirken von Heißluft oder Infrarotstrahlung beschleunigt werden. Als besonders wertvolles Trocknungsverfahren für die erfindungsgemäße Beschichtung hat sich eine Kombination von Heißluft- und Infrarot- Trocknung herausgestellt. Dabei wird die Beschichtung beispielsweise zuerst mit Infrarotstrahlung, bevorzugt von der nicht beschichteten Rückseite des Papiers her, bestrahlt. So beginnt die Beschichtung zuerst in der Tiefe, also am Papier zu trocknen. Dadurch kann das verdunstete Lösemittel (oder allgemein die flüchtige flüssige Matrix) durch die oberen, noch flüssigen Schichten der Beschichtung, welche an der Luft liegen, entweichen. Sobald ausreichend Lösungsmittel aus den tieferen Schichten verdunstet ist, kann die Verdunstung des oberflächennahen Lösemittels durch zusätzliche Beschleunigung der Trocknung mit
Infrarot oder Heißluft von der beschichteten Seite des Papiers her erfolgen. Dieses Trocknungsverfahren ist besonders wertvoll für die zweite Beschichtung, da die flüchtige flüssige Matrix dieser Beschichtung nicht durch die darunterliegende bereits getrocknete erste Beschichtung entweichen kann.
Die Anzahl und Anordnung der Heißluft- und Infrarotquellen (2.1, 2.2, 3.1, 3.2, 3.3), sowie die Intensität und Dauer der Einwirkung durch diese, ist vom verwendeten Papier und von Art und Menge des verwendeten Lacks abhängig und kann am besten durch Versuch ermittelt werden. Für die Anordnung bezüglich des Papiers seien beispielsweise genannt: eine oder mehrere Infrarotquellen (3.1, 3.2, 3.3) einseitig von oben (Beschichtungsseite) , einseitig von unten oder beidseitig; eine oder mehrere Heißluftquellen (2.1, 2.2) einseitig von oben, einseitig von unten oder beidseitig; sowie Kombinationen der genannten Anordnungen von Infrarotquellen (3.1, 3.2, 3.3) und Heißluftquellen (2.1, 2.2) . Die Einwirkung durch die Infrarotquellen (3.1, 3.2, 3.3) und Heißluftquellen (2.1, 2.2) kann dabei zeitgleich oder gestaffelt erfolgen .
Beispiel :
Ausgangsmaterial ist ein beispielhaftes, auf Zellstoffasern basierendes Basispapier, wie es für Mundstückbelagspapier üblich ist. Es hat eine Grammatur (flächenbezogene Masse) von etwa 20 - 80 g/m2, im vorliegenden Beispiel 35 g/m2.
Würde das Basispapier ohne den ersten Beschichtungsvorgang direkt mit der zweiten Beschichtung (z.B. Styrol-Acrylat-Lack auf Wasserbasis) versehen werden, so würde das gut saugfähige Basispapier annähernd die gesamte Menge des Flüssigkeitsanteils des Lacks aufnehmen. Bei einem Feststoffauftrag von 5 g/m2 und einer typischen Lackzusammensetzung mit einem Feststoffanteil zu Flüssigkeitsanteil von 30:70, beträgt die Masse der aufgetragenen Flüssigkeit 11,7 g/m2. Somit werden 11,7 g Wasser pro 35 g Pa- pier aufgetragen, was einer Zunahme der absoluten Papierfeuchte, definiert als [(Feuchtmasse - Trockenmasse) /Feuchtmasse] , von ca. 25 Gew.-% entspricht. Vergleichsweise würde sich bei gleicher Beschichtung bei einer Grammatur von 80 g/m2 die absolute Papierfeuchte nur um 12,7 Gew.-% erhöhen. Die Anmelderin hat festgestellt, dass bei einer Erhöhung der regulären Papierfeuchte (4 - 7 Gew.-%) auf eine absolute Papierfeuchte von ca. 14 Gew.-% die Papiereigenschaften derart negativ beeinflusst werden, dass das Mundstückbelagspapier nicht mehr zweckmäßig verarbeitet werden kann. Dies verdeutlicht die hohe Bedeutung der erfindungsgemäßen Beschichtung speziell für saugfähige Papiersorten mit niedriger Grammatur, da durch die erste Beschichtung die Aufnahmefähigkeit des Papiers für den Flüssigkeitsanteil der zweiten Beschichtung herab gesetzt wird.
Für den ersten Beschichtungsvorgang wird Schellack als Beschichtungsstoff verwendet. Schellack wird mit Ethanol als Lösemittel vermengt, bis sich bei Messung der Viskosität des Gemisches mit dem Auslaufbechertest mit einem Becherdurchmesser von 4mm (ISO Becher 4 mm nach EN ISO 2431 Version 1993-02-15) eine Auslaufzeit zwischen 18 und 22 Sekunden ergibt. Pro m2 Papier werden 1 bis 6 Gramm, vorzugsweise 3 bis 3,5 Gramm Trockenauftragsmenge dieses Gemisches im Tiefdruckverfahren gleichmäßig auf das Basispapier aufgebracht. Die Trockenauftragsmenge kann als Gewichtszunahme des Papiers nach Trocknung der Beschichtung gemessen werden und stellt somit die Masse des aufgebrachten, nicht flüchtigen Beschichtungsstoffes dar.
Nach dem ersten Beschichtungsvorgang wird das Papier an Luft bei einer Temperatur von 70°C bis 120°C mindestens 1-4 Sekunden getrocknet .
Man kann den Erfolg der ersten Beschichtung, nämlich "Unterschreiten einer maximal zulässigen Wasseraufnahmefähigkeit des Papiers von der Seite der beschichteten Oberfläche her" mittels des genormten sogenannten Cobb-Tests (ISO 535) testen. Wenn Wasser als Testflüssigkeit verwendet wird und Cobb 300 (300 Sekun- den der Probewassermenge ausgesetzt) oder ein längerer Cobb-Test erfolgreich durchführbar ist, so ist die besagte Wasseraufnahmefähigkeit für dieses Verarbeitungsstadium ausreichend niedrig. (Entsprechend der Norm ist der Test dann durchführbar, wenn bei mehr als 80% der Proben innerhalb der Testdauer kein Wasser durchdringt) . Bei den Proben wurden Cobb30 O-Werte von unter 25 g/m2 gemessen.
Die zweite Beschichtung wird auf die gleiche Papierseite aufgebracht wie die erste Beschichtung, deckt also die erste Beschichtung ab. Für den zweiten Beschichtungsvorgang wird Styrol- Acrylat-Lack verwendet, bei welchem Wasser die flüssige flüchtige Matrix ist. Der Wasseranteil ist so hoch, dass sich bei Messung der Viskosität mit dem Auslaufbechertest mit einem Becherdurchmesser von 4mm (ISO Becher 4 mm nach EN ISO 2431 Version 1993-02-15) eine Auslaufzeit zwischen 11 und 23 Sekunden ergibt. Pro m2 Papier werden 1 bis 6 Gramm Trockenauftrag des Beschich- tungsstoffs, der in der flüssig flüchtigen Matrix des flüssigen Lackes vorliegt, im Tiefdruckverfahren gleichmäßig aufgetragen.
Nach dem zweiten Beschichtungsvorgang wird das Papier an Luft bei einer Temperatur von 70°C bis 120°C mindestens 1-4 Sekunden getrocknet .
Auch nach der zweiten Beschichtung kann man den Erfolg mit Hilfe des Cobb-Tests (ISO 535) testen. Es kann wieder Cobb300 angewendet werden, wobei in diesem Fall der Test sowohl mit Wasser als auch mit Öl als Testflüssigkeit möglich sein muss. Der Test mit Öl erfolgt in Anlehnung an die Norm SCAN-P 37:77, welche die Cobb-Unger Methode beschreibt. Der CobbU-Wert gibt die Masse (in Gramm) an Öl an, welche in einem genormten Zeitraum (6, 10 oder 30 Sekunden) an einem Quadratmeter Papier absorbiert wird. Die Modifikation des Tests besteht darin, dass der CobbU300 (Testdauer 300sec) bestimmt wird. Cobb300 wurde gewählt, da die Testdauer in etwa der Zeitdauer des Rauchens einer Zigarette entspricht. Dabei ergibt sich bei erfolgreicher Beschichtung bei beiden Testflüssigkeiten ein Cobb300-Wert bzw. CobbU300-Wert von weniger als 1 g/m2 bevorzugt weniger als 0,5 g/m2 Gewichtszunah- me des Papiers zufolge während der Testdauer durch die beschichtete Oberfläche aufgenommener Testflüssigkeit. Der normgerechte CobbU30-Wert (Testdauer 30 Sekunden mit Öl) liegt daher auch unter 1 g/m2 beziehungsweise unter 0,5 g/m2.
Als Testmethode für den Erfolg der zweiten Beschichtung - und damit auch inklusive für den Erfolg der ersten Beschichtung - eignet sich sehr gut auch der für die Beurteilung der Dichtheit gegen Öl- und Fettdiffusion in Papier übliche sogenannte KIT Test. Auf der 12-teiligen Ergebnisskala wird bei ordnungsgemäßer Aufbringung beider Beschichtungen mindestens der Wert 11 erreicht; es ist aber durchaus auch ein Wert von 12 erreichbar und natürlich bevorzugt. Der Wert 12 bedeutet höchsten Widerstand gegen Diffusion durch ölige oder ähnliche Substanzen.
(Die offizielle Bezeichnung des KIT-Tests ist "Grease resistance test for paper and paperboard T 559 cm-12". Die zuständige Normungsorganisation ist TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry) . Gemäß dem Test werden auf die beschichtete Papierseite Tropfen von 12 genau definierten öligen Flüssigkeiten aufgetropft und es wird zu jedem Tropfen beobachtet, ob die jeweilige Flüssigkeit innerhalb einer genormten Testdauer bis an die zweite Oberfläche durchdringt. Die öligen Flüssigkeiten sind nummeriert und haben mit steigender Nummer stärkere Diffusionsfähigkeit. Das Ergebnis des Tests ist die höchste jener Nummern, zu denen die zugehörige Flüssigkeit innerhalb der Testdauer nicht an die zweite Papieroberfläche durchdringt.)
Abwandlungen und Verallgemeinerungen zur erfindungsgemäßen Beschichtung des Papiers gemäß dem Beispiel sind:
Für den ersten Beschichtungsvorgang eignen sich neben dem genannten Schellack als Beschichtungsstoffe auch Ethylcellulose- Lack (bevorzugt in mehreren Schichten aufgetragen) , Alkydharz- lack oder Nitrozelluloselack, wobei Kombinationen der genannten Lacke besonders vorteilhaft anwendbar sind, wie beispielsweise eine Mischung aus Schellack und Nitrozelluloselack oder Ethyl- celluloselack oder eine Mischung aus Alkydharzlack und Nitrozel- luloselack oder Ethylcelluloselack . Die genannten Lacke oder
Lackkombinationen können auch in Kombination mit Paraffin-Wachs vorteilhaft verwendet werden, beispielsweise Nitrozelluloselack, Alkydharzlack oder Ethylcelluloselack in Kombination mit Paraffin-Wachs. Allgemein können Lacke und Beschichtungsstoffe mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften zu den genannten Lacken vor allem hinsichtlich Dichtheit und Hydrophobie Verwendung finden. Als organisches Lösemittel kann anstatt Ethanol beispielsweise auch Äthylazetat gut verwendet werden.
Die Viskosität des noch flüssigen Beschichtungsgemisches für den ersten Beschichtungsvorgang sollte so bemessen sein, dass sich beim Auslaufbechertest eine Auslaufzeit zwischen 13 und 35 Sekunden ergibt (bevorzugt 18 - 22 Sekunden) . Mit steigender Viskosität ist die Konzentration des Beschichtungsstoffes höher und es wird damit mehr davon je Druckvorgang aufgetragen, es wird aber auch schwieriger, die Schicht fehlerfrei dicht zu bekommen.
Im ersten Beschichtungsvorgang sollte mit dem Beschichtungsge- misch ein Trockenauftrag des Beschichtungsstoffs von 1 bis 6 g/m2 aufgetragen werden, bevorzugt mindestens 3 g/m2.
Für den zweiten Beschichtungsvorgang eignen sich neben den genannten Styrol-Acrylat-Lacken natürlich auch ganz allgemein Lacke und Beschichtungsstoffe mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften vor allem hinsichtlich Dichtheit, Hydrophobie und Benetzbarkeit durch ölige Substanzen.
Die Viskosität des noch flüssigen Beschichtungsgemisches für den zweiten Beschichtungsvorgang sollte so bemessen sein, dass sich beim Auslaufbechertest eine Auslaufzeit zwischen 11 und 23 Sekunden, bevorzugt 11 und 12 Sekunden ergibt.
Indem beim ersten Beschichtungsvorgang ein relativ hochviskoses Beschichtungsgemisch verwendet wird, wird die Gefahr vermindert, dass das Papier durch zu hohe Flüssiganteile beschädigt wird. Indem beim zweiten Beschichtungsvorgang ein weniger viskoses Beschichtungsgemisch verwendet wird, wird eine glattere, besser geschlossene Oberfläche erreicht. Tiefdruck als Auftragungsverfahren ist vorteilhaft, weil es für die Bedruckung von Mundstückbelagspapier üblich und aus vielerlei technischen Gründen gut geeignet ist. Im Rahmen des Erfindungsgedankens ist es aber prinzipiell egal, mit welchem Verfahren die flüssigen Beschichtungsgemische aufgebracht werden, solange die gegebenen Regeln für Menge pro Fläche, Gleichmäßigkeit und Konsistenz der Beschichtungsgemische eingehalten werden. Es können daher auch das Flexodruckverfahren oder andere Auftragsverfahren eingesetzt werden.
Die Beschichtungsstoffe beider Beschichtungen sind bevorzugt transparent und farblos, können aber auch einen Farbanteil enthalten. Des Weiteren ist es möglich den Beschichtungsgemischen Additive und weitere Komponenten wie Wachse und Harze beispielsweise Paraffin-Wachs zuzusetzen.
Wie bereits für die erste Beschichtung im Fall von Ethylcellulo- se-Lack bespielhaft erwähnt, kann die erste Beschichtung auch bei Verwendung anderer Lacke mehrschichtig erfolgen, gleiches gilt für die zweite Beschichtung.
Die erfindungsgemäße Beschichtung ist auch dann vorteilhaft, wenn - anders als im Beispiel genannt - Papiere verwendet werden, welche an sich schon als "nassfest" bezeichnet werden, weil sie durch die Art der im Papier enthaltenen Additive (Nassfestmittel oder Nassfest-Leimung) besser nassfest sind als übliche Papiere. Die Fähigkeit zur Aufnahme und Diffusion von wässrigen oder öligen Substanzen wird in diesem Fall von einem geringeren Ausgangswert aus noch weiter vermindert. Je nach Eigenschaften des verwendeten Ausgangsmaterials und Zielsetzung an die "Fleckenvermeidungsfähigkeit" kann man mit weniger starkem erfindungsgemäßem Schichtauftrag (mehr oder weniger Menge flüssiges Beschichtungsgemisch bzw. weniger oder mehr flüchtige flüssige Matrix) das Auslangen finden.
Für das rasche Austesten, ob für eine Papiersorte die passenden Parameter bei den Beschichtungen gewählt wurden und ob das Verfahren fehlerfrei durchgeführt wurde, eignet sich die sogenannte Tintenschwimmmethode sehr gut. Dabei wird das beschichtete Papier mit der beschichteten Seite nach unten auf den Flüssigkeitsspiegel eines Tintenbades (mit genormter Tinte) gelegt und es wird beobachtet ob und in welcher Zeit Tinte bis an die Oberseite des Papiers dringt und diese verfärbt. Im Fall von ausreichend guten Beschichtungen von Mundstückbelagspapier wird nach dem ersten Beschichtungsvorgang bei der Tintenschwimmmethode eine Zeit von mindestens 15 Sekunden gemessen, ehe Tinte an die Oberseite des Papiers durchdringt. Nach dem zweiten Beschichtungsvorgang beträgt diese gemessene Zeit mehr als 300 Sekunden.
In Fig. 2 ist das Ergebnis des Tintenschwimmtests nach 300 Sekunden abgebildet. Für den Versuch wurde ein typisches Mundstückbelagspapier verwendet. Im Tintenbad befinden sich drei Papierstücke, links das Mundstückbelagspapier ohne eine Beschich- tung, in der Mitte mit einer ersten Beschichtung gebildet durch Schellack und rechts das erfindungsgemäße Mundstückbelagspapier mit einer ersten Beschichtung durch Schellack und einer darüber aufgebrachten zweiten Beschichtung mit Styrol-Acrylat-Lack . Das unbeschichtete Papier ist als schwarze Fläche begrenzt durch einen weißen Rahmen zu erkennen, da es bereits völlig mit der Tinte durchtränkt ist. Die gesprenkelte Oberfläche des einfach beschichteten Papiers zeigt, dass die Tinte an den schwarzen Stellen das Papier bereits durchdrungen hat. Das erfindungsgemäße mit zwei unterschiedlichen Beschichtungen versehen Mundstückbelagspapier zeigt noch keine Anzeichen einer Verfärbung und ist als ein weißes Rechteck zu erkennen.
Dieser Test bestätigt, dass die Wasseraufnahmefähigkeit durch die erfindungsgemäße Beschichtung stark herabgesetzt wird und zwar so stark, dass eine Verfärbung des Papiers für zumindest 5 Minuten ausgeschlossen ist. Somit ist beim bestimmungsgemäßen Einsatz des Mundstückbelagspapiers jedenfalls gewährleistet, dass wässrige Substanzen dieses nicht durchdringen können. Flüssige Substanzen, die im Inneren der Zigarette enthalten sind o- der während des Rauchens freigesetzt werden, durchdringen dieses nicht und treten nicht als sichtbare Flecken an der Außenseite des Mundstückbelagspapiers in Erscheinung.
Natürlich wird auch verhindert, dass flüssige Substanzen, die von außen auf das Mundstückbelagspapier einwirken, dieses durchdringen und in tiefere Schichten der Zigarette gelangen.
Aus diesem Aspekt heraus wurde ein weiterer sehr vorteilhafter Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Beschichtung entdeckt. Da die Zigarette üblicherweise während des Rauchens an ihrem dem Tabakstrang abgewandten Enden mit den Lippen des Rauchers in Kontakt kommt, ist sie in diesem Bereich Feuchtigkeit ausgesetzt, die je nach Rauchgewohnheit unterschiedlich stark auf die Zigarette einwirkt. Dadurch kann es dazu kommen, dass das Papier der Zigarette aufweicht und an den Lippen des Rauchers anhaftet.
Es hat sich gezeigt, dass sich die erfindungsgemäße Beschichtung auch zur Lösung dieser Problemstellung hervorragend eignet. Zu diesem Zweck wird die erfindungsgemäße Beschichtung außen an dem Bereich des Rauchartikels aufgebracht, der in Kontakt mit den Lippen des Rauchers kommt. Bei modernen Filterzigaretten ist dies in etwa das vom Tabakteil abgewandt liegende Drittel des Mundstückbelagspapiers. Zweckmäßiger Weise kann das Mundstückbelagspapier auch bereits vor der Zusammenstellung der Zigarette beschichtet werden.
Beim Einsatz eines dementsprechend vorbehandelten Mundstückbelagspapiers an einer Filterzigarette hat sich gezeigt, dass dieses auch nach langem Kontakt mit Speichel nicht aufgeweicht wird. Zudem konnte auch verhindert werden, dass die Lippen beim Freigeben der Zigarette etwas am Papier kleben bleiben, was von vielen Rauchern als unangenehm empfunden wird. Beschichtungen die ein solches Anhaften verhindern sollen, werden auch als Lip- Release-Coatings bezeichnet. Es hat sich gezeigt, dass der Lip- Release Effekt der erfindungsgemäßen Beschichtung sogar stärker ausgeprägt und länger aufrecht ist, als bei Beschichtungen nach dem Stand der Technik, wie einer Beschichtung mit Nitrozelluloselack .
An Vorteilen und vorteilhaften Varianten von erfindungsgemäß hergestelltem Mundstückbelagspapier seien kurz erläutert:
Sofern Papier nur an einer Seite mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung beschichtet wurde, ist die zweite Papierseite noch gut wasseraufnahmefähig. Das ist bei der Verarbeitung von Mundstückbelagspapier in der Zigarettenmaschine sehr wünschenswert, da dort die Verarbeitungsgeschwindigkeit wesentlich davon abhängt, wie schnell eine Verklebung von um den Filterteil gewickeltem Mundstückbelagspapier an der Überlappungsstelle des Mundstückbelagspapiers mit sich selbst eine gewisse Mindestfestigkeit erreicht hat. Der Festigkeitszuwachs steigt mit der Fähigkeit des Papiers, Feuchtigkeit aus dem für die besagte Verklebung verwendeten Leim aufzusaugen. Sofern nur eine Papierseite erfindungsgemäß beschichtet ist, ist bei der Verklebung zumindest eine der beiden miteinander zu verbindenden Papierflächen noch aufnahmefähig für Flüssigkeiten bzw. Feuchtigkeit. Damit wird ein akzeptabel rascher Festigkeitszuwachs bei der Verklebung erreicht. (Mundstückbelagspapiere die aus einer durchgehend nicht saugenden Folie gebildet sind oder die aus durchgehend hoch nassfest geleimtem Papier bestehen sind diesbezüglich problematisch. )
Wenn durch das Mundstückbelagspapier sehr gute Barrierewirkung in beiden Richtungen (aus dem Filter heraus und in den Filter hinein) erzielt werden soll, ist es sinnvoll es beidseits erfindungsgemäß zu beschichten. Indem man die Beschichtung als Bedruckung aufbringt, ist es durchaus möglich und vorteilhaft an einer Seite des Papiers einzelne Flächenbereiche unbedruckt zu lassen, insbesondere genau jene Flächenbereiche, welche bei der Verarbeitung des Papiers in der Zigarettenmaschine als Verkle- bungsflächen des Mundstückbelagspapiers dienen. Besonders wertvoll ist dies für die Überlappungsfläche - und damit Verkle- bungsfläche - des Mundstückbelagspapiers an der Zigarette mit sich selbst. Nützlich ist es aber auch für die Verklebungsflä- chenbereich des Mundstückbelagspapiers mit dem Filterhüllpapier und dem Zigarettenpapier.
Die Vorteile einer an der Außenseite des Mundstückbelagspapiers aufgebrachten erfindungsgemäßen Beschichtung sind: a) Die Oberfläche ist für das weitere Bedrucken mit optischen oder haptischen Lacken sehr viel besser geeignet als eine unbehandelte Papieroberfläche, da sie dieser gegenüber sehr viel glatter, dichter und fehlerfreier ist. Es lassen sich daher feinere und abwechslungsreichere Strukturen drucken und es bedarf dafür im Allgemeinen weniger Druckmaterial. b) Die Oberfläche hat einen sogenannten Lip-Release-Effekt , das heißt, sie neigt auch nach längerem Kontakt mit feuchten Lippen - wie es den Rauchgewohnheiten in manchen Ländern entspricht - nicht dazu, an den Lippen kleben zu bleiben. Es wurde zudem überraschend festgestellt, dass der Lip-Release Effekt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sogar verbessert wurde gegenüber bekannten Beschichtungsverfahren .
c) Die beschichtete Oberfläche verhindert, dass sich sensorisch wirksame Stoffe, wie typischerweise Aromastoffe, welche an der Außenseite des Mundstückbelagspapiers oft lokal begrenzt aufgetragen werden, im Mundstückbelagspapier ausbreiten, sich mit anderen, ebenfalls auf dem Mundstückbelagspapier aufgebrachten Stoffen vermischen oder teilweise sogar in den Filter und des Weiteren in den Rauchstrom gelangen. Es wird damit ermöglicht, eine breitere Palette von sensorisch wirksamen Stoffen anzuwenden, eine breitere Palette von Kombinationen dieser Stoffe an einer Zigarette anzuwenden und auch eine größere Menge dieser Stoffe außen am Mundstückbelagspapier bereitzustellen, als es sonst möglich wäre.
Wenn die erfindungsgemäße Beschichtung an der Innenseite des Mundstückbelagspapiers aufgebracht ist, liegt sein Hauptnutzen darin, dass es verhindert, dass vom Inneren des umhüllten Bereiches her Substanzen an die Außenseite des Mundstückbelagspapiers diffundieren und dort sichtbare Flecken und/oder eine nicht gewünschte Geruchs- oder Geschmacksempfindung hervorrufen. Besonders wichtig ist diese Art der Barriere, wenn im Filterteil oder auch im Tabakstrang der Zigarette zusätzlich zu den durch den Tabak ohnedies vorhandenen Aromastoffen, separate Aromastoffe untergebracht sind, welche ölige Substanzen sind oder beinhalten. Zahlenmäßig besonders bedeutend sind hier die ursprünglich aus Indonesien stammenden sogenannten Kretekzigaretten, bei denen dem Tabak Nelkenöl, als Flüssigkeit oder als geschrotete Nelken und meist diverse andere Zusatzstoffe wie Glyzerin, Melasse, Palmenzucker, Rohrzucker oder weitere Aromen beigegeben sind .
Ein neuerer wesentlicher Trend ist die Verwendung von sogenannten Aromakapseln, hauptsächlich zur Anbringung im Filter von Zigaretten. Bei einer Aromakapsel handelt es sich um eine Kapsel, deren Außenhülle, beispielsweise durch das Ausüben von Druck, zerstörbar ist. Dadurch werden die in der Kapsel in flüssiger Form enthaltenen Aromastoffe und deren TrägerSubstanzen freigesetzt. Die erfindungsgemäße Beschichtung ist auch hier bestens geeignet, um den Durchtritt dieser Substanzen an die Außenseite der Zigarette zu verhindern.
Es können beispielsweise auch Mikrokapseln in Form von mikroskopisch kleinen Aromakapseln direkt auf die Außenseite des Mundstückbelagspapiers aufgedruckt werden. Die erfindungsgemäße Beschichtung ist dazu geeignet, den Durchtritt der darin enthalten Substanzen in das Innere der Zigarette zu verhindern.
Als Aromastoffe für Aromakapseln, Mikrokapseln oder die direkte Bedruckung werden beispielsweise Vanille oder Menthol eingesetzt. Als Trägerstoffe für Aromastoffe findet beispielsweise Polyethylenglycol (PEG) Verwendung.
Wenn die erfindungsgemäße Beschichtung nur an der Innenseite des Mundstückbelagspapiers angebracht ist, kann es als haptischer Vorteil empfunden werden, dass sich das Mundstückbelagspapier an der Zigarette samtiger und weniger folienartig anfühlt als es sich anfühlen würde wenn es auch dort erfindungsgemäß beschichtet wäre.
Nicht nur bei Kretekzigaretten tritt häufig das Problem der unerwünschten Fleckenbildung nicht nur am Mundstückbelagspapier der Zigaretten selbst auf, sondern auch schon an der aus Papier oder Karton bestehenden Verpackung, in welche die Zigaretten eingepackt sind. Das Problem nimmt mit zunehmender Lagerzeit und wärmerem und feuchterem Umgebungsklima zu. Durch die Erfindung kann hier Abhilfe geschaffen werden, indem das aus Papier oder Karton bestehende Verpackungsmaterial zumindest an der Innenseite erfindungsgemäß beschichtet ist. In dem Fall, dass Zigarettenschachteln verwendet werden, welche einen sogenannten Inner- liner haben, ist es besonders vorteilhaft, schon den Innerliner an seiner Innenseite erfindungsgemäß zu beschichten. (Der Innerliner ist die innere, flexible Hülle einer aus mehreren ineinander liegende Hüllen bestehenden Verpackung, wobei die den Innerliner umgebende Hülle aus einem steiferen Material besteht.)

Claims

Patentansprüche
1) Beschichtungsverfahren für aus Papier oder Karton gebildetes Ummantelungsmaterial für Rauchwaren oder Teile von Rauchwaren um an diesem Ummantelungsmaterial die Neigung zur Aufnahme und Diffusion von wässrigen oder öligen Substanzen zu verringern, wobei das Ummantelungsmaterial auf der gleichen Seite mit zwei übereinander aufgebrachten Beschichtungen versehen wird, die in zwei zeitlich hintereinander stattfindenden Be- schichtungsvorgängen jeweils in flüssiger Form aufgebracht werden, wobei bei beiden Beschichtungsvorgängen das flüssige Beschichtungsgemisch aus einem Beschichtungsstoff und einer flüssigen flüchtigen Matrix besteht, dadurch gekennzeichnet, dass
im ersten Beschichtungsvorgang zumindest eine Schicht eines ersten Beschichtungsstoffs aufgebracht wird, welcher die Aufnahmefähigkeit des Papiers oder Kartons gegenüber der flüssigen flüchtigen Matrix des zweiten Beschichtungsstoffs herabsetzt,
im zweiten Beschichtungsvorgang zumindest eine Schicht eines zweiten Beschichtungsstoffs aufgebracht wird, der abweisend oder dicht ist gegenüber einer oder mehrerer der folgenden Substanzen, nämlich Öle, Fette, Wachse, Alkohole und Wasser, wobei für den ersten Beschichtungsstoff eine andere flüssige flüchtige Matrix verwendet wird als für den zweiten Beschichtungsstoff .
2) Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Beschichtungsstoff hydrophob ist .
3) Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige flüchtige Matrix des zweiten Beschichtungsstoffs Wasser oder eine wässrige Lösung ist. 4) Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass flüssige flüchtige Matrix des ersten Beschichtungsstoffs ein organisches Lösungsmittel ist.
5) Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Beschichtungsstoff stärker hydrophob ist als der erste Beschichtungsstoff .
6) Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des im ersten Beschichtungsvorgang aufgetragenen flüssigen Beschichtungsgemisches höher ist als jene des im zweiten Beschichtungsvorgang aufgetragenen flüssigen Beschichtungsgemisches.
7) Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Viskosität des im ersten Beschichtungsvorgang aufgetragenen flüssigen Beschichtungsgemisches derart bemessen ist, dass sich beim Auslaufbechertest ISO 4mm eine Auslaufzeit zwischen 13 und 35 Sekunden, vorzugsweise zwischen 18 und 22 Sekunden ergibt, dass
- die Viskosität des im zweiten Beschichtungsvorgang aufgetragenen flüssigen Beschichtungsgemisches derart bemessen ist, dass sich beim Auslaufbechertest ISO 4mm eine Auslaufzeit zwischen 11 und 23 Sekunden, vorzugsweise zwischen 11 und 12 Sekunden ergibt, dass
- im ersten Beschichtungsvorgang 1 bis 6 g/m2 Trockenauftrag vorzugsweise mindestens 3 g/m2 Trockenauftrag des ersten Beschichtungsstoffs aufgetragen werden und dass
- im zweiten Beschichtungsvorgang 1 bis 6 g/m2 Trockenauftrag vorzugsweise 3 bis 3,5 g/m2 Trockenauftrag des zweiten Beschichtungsstoffs aufgetragen werden.
8) Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass - als Beschichtungsgemisch für den ersten Beschichtungs- vorgang einer oder mehrere der Lacke Schellack , Ethylcellu- lose-Lack, Nitrozelluloselack oder Alkydharzlack verwendet wird oder ein Lack mit zu den genannten Lacken hinsichtlich Dichtheit und Hydrophobie ähnlichen physikalischen Eigenschaften und dass
- als Beschichtungsgemisch für den zweiten Beschichtungs- vorgang Styrol-Acrylat-Lack verwendet wird oder ein Lack mit zu diesem hinsichtlich Dichtheit und Hydrophobie ähnlichen physikalischen Eigenschaften.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Beschichtungsgemisch Additive und/oder weitere Komponenten, wie insbesondere Paraffinwachs zugesetzt werden.
) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der beiden Beschichtungen in zumindest zwei Beschichtungsvorrichtungen (1.1, 1.2) online an einer durchlaufenden Papierbahn (4) erfolgt, wobei jeder Beschichtungsvorrichtung (1.1, 1.2) eine Trocknereinheit bestehend aus Infrarotquellen (3.1, 3.2, 3.3) und/oder Heißluftquellen (2.1, 2.2) nachgeschaltet ist.
) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es an einem saugfähigen Papier mit einer Grammatur von höchstens 80 g/m2, vorzugsweise höchstens 40 g/m2 angewandt wird.
) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Beschichtung an beiden Seiten des Papiers oder Kartons aufgebracht werden.
) Ummantelungsmaterial für Rauchwaren oder Teile von Rauchwaren dadurch gekennzeichnet, dass es gemäß dem Beschichtungsver- fahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 beschichtet ist. Ummantelungsmaterial nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es die innere Hülle einer aus mehreren ineinander angeordneten Hüllen bestehenden Verpackung, insbesondere ein Innerliner für Rauchwaren ist, wobei diese Rauchwaren vorzugsweise Kretekzigaretten sind.
Ummantelungsmaterial nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schachtel für Rauchwaren ist, wobei diese Rauchwaren vorzugsweise Kretekzigaretten sind.
Ummantelungsmaterial nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es das Mundstückbelagspapier einer Zigarette oder eines Zigarillo ist.
Mundstückbelagspapier nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es mit der gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 beschichteten Seite als Außenseite an einer Zigarette angebracht ist und dass es über der der gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 gebildeten Beschichtung mindestens eine weitere Bedruckung oder Beschichtung aufweist.
) Mundstückbelagspapier nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Bedruckung oder Beschichtung eine wäss- rige, ölige, wachsige oder alkoholische Substanz enthält.
Mundstückbelagspapier nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz ein natürlicher oder künstlicher Aromastoff oder dessen Trägerstoff ist.
Mundstückbelagspapier nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es mit der gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 beschichteten Seite als Innenseite an einer Zigarette angebracht ist welche eine wässrige, ölige, wachsige oder alkoholische Substanz enthält. 21) Mundstückbelagspapier nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige, ölige, wachsige oder alkoholische Substanz als Aromastoff oder Trägerstoff in einer oder mehrerer Aromakapseln vorliegt.
22) Mundstückbelagspapier nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass es an beiden Seiten eine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 gebildete Beschichtung aufweist.
23) Mundstückbelagspapier nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer Seite die gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 gebildete Beschichtung zumindest an einem solchen Oberflächenbereich des Mundstückbelagspapiers unterbrochen ist, welcher zur Zusammenfügung einer Zigarette oder Zigarillo aus mehreren Einzelteilen als Klebefläche dient .
24) Mundstückbelagspapier nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechung der Beschichtung in jenem Bereich liegt, in welchem sich an der fertigen Zigarette das Mundstückbelagspapier mit sich selbst überlappt.
25) Mundstückbelagspapier nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung an der Außenseite des Mundstückbelagspapiers auf jenen Bereich, der üblicherweise durch die Lippen des Rauchers berührt wird, aufgebracht ist, also in etwa auf das dem Tabakstrang abgewandt liegende Längsdrittel des Mundstückbelagspapiers.
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