EP3283686B1 - Zigarettenpapier mit hohem kurzfaseranteil - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a wrapping paper for smoking articles.
- it relates to a wrapping paper for smoking articles that can be produced by using a high proportion of short fiber pulp with less energy and cost than conventional papers for smoking articles, without the essential technical properties deteriorating.
- the invention relates to a smoking article, which comprises the wrapping paper according to the invention.
- a typical cigarette consists of a tobacco rod, which is wrapped in a cigarette paper.
- cigarettes are also equipped with a filter, typically made of cellulose acetate, which is wrapped in a filter wrapping paper and is additionally wrapped on the outside by a mouthpiece covering paper which is somewhat longer than the filter and thus connects the filter to the tobacco rod wrapped in the cigarette paper ,
- a filter typically made of cellulose acetate
- Such cigarettes are usually consumed by burning the tobacco and inhaling the smoke produced by the smoker.
- Alternative smoking articles do not burn the tobacco but only warm it, releasing an aerosol that the smoker inhales. It is believed that the aerosol of such smoking articles contains fewer harmful substances than the smoke of conventional cigarettes. Instead of tobacco, other aerosol-producing materials can also be used. Depending on the construction of these smoking articles, a wrapping paper which wraps the tobacco or aerosol-producing material or other parts of the smoking article may also be required for such smoking articles.
- wrapping papers for smoking articles there are many technical requirements for wrapping papers for smoking articles, in particular with regard to air permeability, diffusion capacity, but also with regard to optical requirements such as whiteness, color and opacity.
- optical requirements such as whiteness, color and opacity.
- the selection of possible raw materials for such wrapping papers is often subject to legal restrictions, which is why the manufacturer of such wrapping papers is restricted in the design of the wrapping paper.
- Wrapping paper wrapping papers typically contain cellulose fibers. These pulp fibers are ground in grinding units during the production of the wrapping paper. This means that mechanical stress on the cellulose fibers exposes the individual fibers or fibrils of the cellulose fiber bundles. This means that a larger surface area and more options are available for the individual pulp fibers to be connected to one another by hydrogen bonds during paper production. This gives the paper its tensile strength, but also affects the air permeability. In general, more intensive pulp fiber grinding leads to higher tensile strength of the paper but less air permeability. This grinding process is very energy-intensive and therefore also expensive.
- long-fiber cellulose which is typically obtained from coniferous trees, such as spruce, pine or larch
- short-fiber cellulose which is typically obtained from deciduous trees, such as beech, birch, eucalyptus, poplar or aspen.
- long fiber pulp is more expensive than short fiber pulp and has to be milled with more energy than short fiber pulp.
- Short fiber pulp is generally used unground in wrapping papers for smoking articles.
- cellulose fibers for wrapping papers for smoking articles are cellulose fibers that are not obtained from trees, such as flax, hemp, sisal, abacá, jute or cotton. Because of their length and tensile strength, these cellulose fibers can replace the long fiber cellulose in terms of their technical effect in the wrapping paper, but are again considerably more expensive than long fiber cellulose.
- cellulose fibers for wrapping papers for smoking articles are cellulose fibers which are obtained from esparto grass. These cellulose fibers give a wrapping paper more volume and lower density and can be used in their technical effect in the wrapping paper as an alternative to short fiber pulp.
- wrapping papers for smoking articles must contain long-fiber pulp or cellulose fibers with a comparable technical effect so that the wrapping paper has sufficient tensile strength for the manual or mechanical production of smoking articles.
- the proportion of long fiber pulp in the total pulp in wrapping papers for smoking articles is at least 20% and typically between 25% and 70%. This makes the manufacture of wrapping papers for smoking articles expensive.
- a wrapping paper according to the preamble of claim 1 is from US 4,624,268 A known. More wrapping papers are out US 5,143,099 A . WO 2008/103792 A2 and U.S. 4,984,589 A. known.
- the present invention has for its object to provide a wrapping paper for smoking articles, which can be produced in comparison to conventional wrapping papers with less cost and energy, without the technical properties, in particular the tensile strength of the wrapping paper, deteriorate significantly.
- the wrapping paper according to the invention has a basis weight of at least 10 g / m 2 and at most 70 g / m 2 and comprises a mixture of cellulose fibers.
- the inventors have surprisingly found that the object can be achieved by a wrapping paper for smoking articles, the mixture of cellulose fibers of which is at least 90% formed by short fiber cellulose fibers with respect to the mass of the cellulose fibers in the cellulose mixture, or at least 95% based on the number of cellulose fibers by short fiber cellulose fibers is, wherein at least 10% of the short fiber pulp fibers based on the mass, or number of pulp fibers of the pulp fiber mixture are ground.
- the wrapping paper according to the invention can have sufficient tensile strength without the need for an additional coating to increase the tensile strength.
- the cigarette paper may or may be coated in certain sections, for example in order to lower the diffusion capacity and thus impart self-extinguishing properties to a cigarette made from the wrapping paper.
- the base paper ie the wrapping paper without such coatings, has an air permeability of at least 30 cm 3 / (cm 2 ⁇ min ⁇ kPa).
- the wrapping paper according to the invention has an air permeability of at least 30 cm 3 / (cm 2) on more than 50% of its area, preferably at least 55% of its area, and particularly preferably at least 60% of its area Min kPa).
- the wrapping paper also contains at least one fire salt. This ensures that the wrapping paper according to the invention, when used for a conventional tobacco cigarette, gives the ash a good appearance and in this respect has no disadvantages compared to conventional cigarette papers, even if the wrapping paper, as in some preferred embodiments, is comparatively small Proportion of fillers. In particular, it can be avoided that the embers cone migrates appreciably under the wrapping paper, which would produce an undesirable visual impression.
- the wrapping paper according to the invention can achieve sufficient tensile strengths even if it is not coated with an additional coating to increase the tensile strength.
- the wrapping paper is therefore free of an additional coating.
- it may have coated areas, for example those which serve for self-extinguishing, but these preferably make up less than 50%, particularly preferably less than 45% and in particular less than 40% of the total area of the wrapping paper.
- the cellulose mixture in the wrapping paper is preferably designed so that its fibers have an average length of at most 2.0 mm and at least 0.1 mm.
- the average length of the fibers in the finished wrapping paper is at most 1.5 mm and very particularly preferably at most 1.2 mm and in particular at most 1.0 mm.
- the proportion of the short fiber pulp must be at least 90% based on the mass of the fibers in the cellulose mixture in the wrapping paper according to the invention as described above or at least 95% based on the number of fibers in the cellulose mixture.
- the proportion of short fiber pulp can be chosen to be as high as possible, so that it is preferably 95% based on the mass and particularly preferably 100% based on the mass or number, so that in the Essentially the entire pulp mixture is formed by short fiber pulp.
- the percentages relating to the mass or number of short-fiber cellulose fibers are to be interpreted taking into account typical tolerances in the purity of the cellulose and in the production of the wrapping paper.
- the wrapping paper according to the invention as described above, at least 10% of the short fiber cellulose fibers, based on the mass or number of fibers in the cellulose mixture, must be ground. Since the grinding is associated with energy expenditure, the proportion of the ground short fiber pulp will be kept as low as possible. To increase the tensile strength, however, it can be advantageous to choose a proportion greater than 10%.
- the proportion of the ground short fiber pulp fibers, based on the mass of the total pulp fibers is at least 20%, particularly preferably at least 30% and / or at most 100%, particularly preferably at most 80%, in particular at most 70% or based on the Number of total cellulose fibers, at least 20% lens, particularly preferably at least 35% and / or at most 100%, particularly preferably at most 85%, in particular at most 75%.
- the effect of grinding on the pulp can be determined by determining the degree of grinding according to ISO 5267-1: 1999 and is given in Schopper-Riegler (° SR).
- the degree of grinding of the ground short fiber pulp according to ISO 5267-1: 1999 is at least 20 ° SR, particularly preferably at least 30 ° SR and / or at most 85 ° SR, particularly preferably at most 80 ° SR.
- the person skilled in the art can optimize the energy expenditure in order to achieve a sufficient tensile strength of the wrapping paper, for example by using short but intensively ground short fiber pulp or large but weakly ground short fiber pulp.
- the degree of grinding of the pulp mixture ie the mixture of ground short fiber pulp, unground short fiber pulp, if present, and, optionally, other pulps is of particular importance.
- the degree of grinding describes the speed at which an aqueous fiber suspension can be dewatered and therefore influences not only the tensile strength of the wrapping paper but also the maximum speed of the paper machine in the production of the wrapping paper and thus indirectly the cost of production.
- a low value for the degree of grinding means rapid drainage of the fiber suspension and vice versa. In general, therefore, one will try to choose the freeness of the pulp fiber mixture as low as possible.
- the degree of grinding of the pulp mixture in the finished wrapping paper is at least 20 ° SR and particularly preferably at least 30 ° SR and very particularly preferably at least 40 ° SR and / or at most 70 ° SR and particularly preferably at most 60 ° SR.
- the short fiber pulp for the wrapping paper according to the invention can preferably be obtained from deciduous trees, particularly preferably from birch, beech, eucalyptus, poplar or aspen and very particularly preferably from birch or eucalyptus. Mixtures of short fiber pulps from different origins can be used. The use of short fiber pulp from esparto grass, in whole or in part, is possible according to the invention, but is not preferred because of the low availability and the higher price.
- the wrapping paper according to the invention can contain, in addition to short fiber pulp, other pulps, but the amount, as described above, is at most 10% and preferably at most 5% based on the mass of the pulp fibers in the pulp mixture or based on the number of pulp fibers in the pulp mixture at most 5%, preferably at most May be 2%.
- Said other pulps can preferably be formed from pulps obtained from conifers, particularly preferably from spruce, pine or larch.
- pulps obtained from conifers particularly preferably from spruce, pine or larch.
- cellulose fibers which have been obtained, for example, from flax, hemp, sisal, abaca, jute or cotton. These fibers can be used unground, but preferably ground, for example to give the wrapping material a particularly high strength.
- fibers from regenerated cellulose such as, for example, lyocell fibers, such as Tencel®, viscose fibers or modal fibers.
- lyocell fibers such as Tencel®
- viscose fibers or modal fibers can be useful for technical reasons, but is not preferred for the present invention because of the price of these fibers.
- the wrapping paper for smoking articles according to the invention has a basis weight of at least 10 g / m 2 and at most 70 g / m 2 .
- the specialist will seek a balance between tensile strength, opacity and whiteness as well as cost and taste influence when choosing the basis weight. As the basis weight increases, tensile strength, opacity and whiteness generally increase, but the influence of taste on the smoking article and the material costs also increase due to the higher mass of wrapping paper.
- the basis weight of the wrapping paper according to the invention is therefore preferably at least 20 g / m 2 , particularly preferably at least 25 g / m 2 and / or at most 60 g / m 2 , particularly preferably at most 40 g / m 2 .
- the basis weight of the wrapping paper can be determined in accordance with ISO 536: 2012.
- the wrapping paper according to the invention can contain fillers.
- Preferred fillers are oxides, hydroxides, carbonates and silicates, particularly preferably oxides, hydroxides, carbonates and silicates of metals, very particularly preferably calcium carbonate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium carbonate and aluminum hydroxide.
- a particularly preferred filler is precipitated calcium carbonate because of its high purity.
- fillers are generally cheaper than pulp and can additionally increase the opacity and whiteness of the wrapping paper, the person skilled in the art will try to choose the highest possible filler content in the wrapping paper. However, the fillers also reduce the tensile strength of the wrapping paper and therefore the person skilled in the art should not choose the filler content as high as desired, especially if the proportion of ground short fiber pulp is low.
- the wrapping paper according to the invention contains at most 45% by weight of filler, particularly preferably at most 40% by weight and very particularly preferably at most 35% by weight, in each case based on the weight of the wrapping paper, as used on the smoking article becomes.
- the wrapping paper according to the invention can be produced without or with very little filler, but the filler content is preferably at least 10% by weight, particularly preferably at least 15% by weight and very particularly preferably at least 20% by weight.
- the wrapping paper according to the invention also contains at least one incineration salt, which can increase or reduce the smoldering speed of the smoking article or improve the appearance of the ashes of the burned tobacco together with the burned wrapping paper.
- the wrapping paper therefore comprises one or more fire salts selected from the group consisting of citrates, malates, tartrates, acetates, nitrates, succinates, fumarates, gluconates, gycolates, lactates, oxalates, salicylates, ⁇ -hydroxycaprylates, phosphates and Hydrogen carbonates, preferably selected from the group consisting of trisodium citrate and tripotassium citrate.
- fire salts selected from the group consisting of citrates, malates, tartrates, acetates, nitrates, succinates, fumarates, gluconates, gycolates, lactates, oxalates, salicylates, ⁇ -hydroxycaprylates, phosphates and Hydrogen carbonates, preferably selected from the group consisting of trisodium citrate and tripotassium citrate.
- the content of fire salts in the wrapping paper according to the invention is preferably at least 0.5% by weight, particularly preferably at least 0.7% by weight, very particularly preferably at least 1.0% by weight and / or at most 7.0% by weight. %, particularly preferably at most 5.0% by weight and very particularly preferably 3.0% by weight.
- the fire salt content can be used, for example, for acetates according to CORESTA Recommended Method No. 33 (January 1993) and based on anhydrous acetic acid.
- citrates the measurement according to CORESTA Recommended Method No. 34 (January 1993), the content being given in% by weight based on the monohydrate of the citric acid.
- the CORESTA Recommended Method No. 45 (January 1998) can be determined and given in relation to the phosphate ions (PO 4 3- ).
- tensile strength and elongation at break of the wrapping paper are the tensile strength and elongation at break of the wrapping paper, in particular the tensile strength and elongation at break in the machine direction. They can be determined according to ISO 1924-2: 2008. A paper strip with a width of 15 mm is stretched to break at a constant speed and the maximum force that occurs is measured. This force is the tensile strength and is given in N / 15 mm. The elongation at break is the elongation at break and is expressed as a percentage of the length of the unloaded paper sample.
- machine processing of the wrapping paper into smoking articles requires a tensile strength in the machine direction of at least about 9 N / 15 mm and an elongation at break in the machine direction of at least about 1.0%.
- lower values are also acceptable for the manual or partial manual production of smoking articles from wrapping paper. This also applies to the mechanical production of smoking articles at a correspondingly lower than the maximum possible production speed.
- a preferred wrapping paper according to the invention for smoking articles therefore has a tensile strength in the machine direction according to ISO 1924-2: 2008 of at least 10 N / 15 mm and particularly preferably at least 12 N / 15 mm.
- An upper limit for the tensile strength in the machine direction is preferably 30 N / 15 mm, particularly preferably 25 N / 15 mm and very particularly preferably 20 N / 15 mm.
- a preferred wrapping paper according to the invention for smoking articles has an elongation at break in the machine direction according to ISO 1924-2: 2008 of at least 0.9% and particularly preferably at least 1.0%.
- the elongation at break in the machine direction according to ISO 1924-2: 2008 is preferably at most 5.0%, particularly preferably at most 3.0% and very particularly preferably at most 2.5%.
- Air permeability can affect the contents of the smoke or aerosol of a smoking article by allowing air to enter the smoking article through the cigarette paper, thereby replacing part of the smoke or aerosol in the smoking article with air.
- air permeability can affect the levels of tar, nicotine and carbon monoxide in the smoke of a cigarette.
- the air permeability of known, naturally porous wrapping papers for smoking articles is typically between 10 cm 3 / (cm 2 ⁇ min ⁇ kPa) and 300 cm 3 / (cm 2 ⁇ min ⁇ kPa), the air permeability being able to be increased further, for example by perforation up to 10000 cm 3 / (cm 2 ⁇ min ⁇ kPa).
- Wrapping papers with an air permeability of less than 10 cm 3 / (cm 2 ⁇ min ⁇ kPa) are also known. Such wrapping papers are mainly used for manually manufactured smoking articles (roll-your-own).
- the air permeability of the wrapping paper according to the invention in untreated areas is at least 30 cm 3 / (cm 2 .min.kPa), but preferably at least 50 cm 3 / (cm 2 .min. KPa) and particularly preferably at least 70 cm 3 / ( cm 2 ⁇ min ⁇ kPa). If the wrapping material according to the invention has a low weight per unit area and the short fiber pulp is only ground slightly, particularly high air permeability can be achieved. However, the air permeability is preferably at most 10000 cm 3 / (cm 2 .min. KPa), particularly preferably at most 5000 cm 3 / (cm 2 .min. KPa) and very particularly preferably at most 500 cm 3 / (cm 2 .min. KPa) ) to allow a tensile strength that is advantageous for further processing and is difficult to combine with extremely air-permeable papers.
- the diffusion capacity determines the transport of gases through the wrapping paper due to a concentration difference. Especially in the phases of the consumption of a smoking article, in which there is no pressure difference between the two sides of the wrapping paper, gases such as carbon monoxide can diffuse through the wrapping paper. This can influence, for example, the carbon monoxide content in the smoke or aerosol of a smoking article.
- the diffusion capacity of a wrapping paper for carbon dioxide in nitrogen can be determined according to CORESTA Recommended Method No. 77 (April 2014) can be measured and is given in cm / s.
- air permeability and diffusion capacity cannot be chosen completely independently of one another.
- the diffusion capacity in untreated areas is therefore at least 0.1 cm / s, particularly preferably at least 1.0 cm / s and / or at most 5.0 cm / s, particularly preferably at most 4.0 cm / s.
- the wrapping paper can have patterns that result from compression of the wrapping paper. These can be the so-called verge lines, for example. In the area of these lines, the paper is compressed and therefore more transparent. Vergellinien can be applied in the machine direction of the wrapping paper, in the transverse direction of the wrapping paper or in any other direction. In addition to a line pattern, any other pattern can also be applied.
- the wrapping paper can contain watermarks in any form.
- the wrapping paper can comprise further substances which are known from the prior art for the production of wrapping papers for smoking articles.
- This can include, for example, inorganic pigments, for example iron oxides, or organic dyes that give the coating material a specific color.
- It can also include flavorings that affect the smell or taste of the smoke or aerosol of the smoking article. This can be both the smoke or aerosol inhaled by the consumer of the smoking article and the smoke or aerosol released by the smoking article without being inhaled by the consumer of the smoking article, in particular the sidestream smoke of a cigarette.
- Such flavorings can also be associated with physical carriers, such as by encapsulation, for example in cyclodextrin or polymers.
- the flavorings can also be chemically bound, for example in ethylvanillin glucoside.
- the wrapping paper can also have additional areas of reduced diffusion capacity, which can serve the self-extinguishing of the smoking article, for example to meet legal requirements regarding self-extinguishing.
- areas of reduced diffusion capacity can be produced according to the prior art by applying film-forming substances, but also by other methods such as embossing.
- the wrapping paper can be perforated to increase air permeability and in particular to increase air permeability without significantly affecting the diffusion capacity.
- the methods known from the prior art such as mechanical perforation, electrostatic perforation, laser perforation and plasma perforation, can be used.
- the wrapping paper can be printed, for example in order to give it an attractive external appearance or to achieve other special effects, for example temperature-dependent color changes.
- Printing processes such as gravure printing, Flexographic printing, offset printing or screen printing but also spraying are used. There are no restrictions on the printed pattern.
- any additional process steps known from the current or future state of the art can also be carried out using the Wrapping paper according to the invention are carried out, provided that they can also be carried out with conventional wrapping papers for smoking articles.
- the wrapping paper according to the invention can be produced per se according to the paper production processes known from the prior art.
- the pulp mixture can first be suspended in water in one or more containers and then all or part of the pulp mixture can be ground in grinding units. After grinding, further substances, for example fillers, pigments, dyes or processing aids, for example retention aids, can be added.
- the wrapping paper can then be produced on a conventional paper machine, for example a Fourdrinier paper machine.
- An aqueous suspension of cellulose fibers and optionally fillers and other substances flows from a headbox onto the sieve of the paper machine and can be dewatered there by gravity or vacuum, a wrapping paper web being formed from the suspension.
- the wrapping paper web then passes through, for example, a press section in which the wrapping paper web is further dewatered by mechanical pressure between rollers and a press felt. Finally, the wrapping paper web can pass through a drying section, in which remaining water is removed by contact with heated drying cylinders, hot air, infrared radiation or microwaves, so that the wrapping paper web has its equilibrium moisture content of about 4-8% by weight, based on the weight of the finished wrapping paper. At the end of the paper machine, the wrapping paper web can be rolled up.
- a film press or size press can be located in the drying section, in which substances for influencing the surface of the wrapping paper are applied to one or both sides of the wrapping paper.
- substances for influencing the surface of the wrapping paper can be, for example, pigments, such as iron oxides, dyes, binders, such as starch or carboxymethyl cellulose, or fillers, such as calcium carbonate.
- the further processing steps usually include cutting a wide roll of the wrapping paper into narrower bobbins, the width of which corresponds approximately to the circumference of the smoking article to be produced therefrom, or an integral multiple thereof.
- a smoking article according to the invention comprises a strand of tobacco or another material that forms smoke or an aerosol when burned or heated. According to the invention, this strand is covered by the wrapping material according to the invention in order to form a smoking article therefrom.
- the smoking article can also contain a filter, which is connected to the wrapped strand, for example, by a tip paper.
- the smoking article is preferably a cigarette and particularly preferably a filter cigarette.
- the smoking article can be produced manually, partly mechanically or completely mechanically according to the methods known from the prior art.
- Birch pulp and eucalyptus pulp were selected as short fiber pulps for the wrapping paper according to the invention.
- Precipitated calcium carbonate was used as the filler.
- Table 1 cellulose Lime filler freeness birch Eucalyptus unground Ground birch mixture ground unground No.
- Table 1 shows 11 different fiber / filler compositions from which exemplary wrapping papers were made.
- the fiber / filler composition is characterized by the proportions of ground birch pulp ("Birch ground” column), unground birch pulp (“Birch unground” column), unground eucalyptus pulp (“Eucalyptus unground” column) and filler ("Filler column”) Percentages for the ground and unground birch and eucalyptus pulp refer to the mass of the entire pulp mixture, whereas the filler percentage refers to the mass of the finished wrapping paper.
- compositions of 1-3 ground and unmilled birch pulp were used for compositions, while compositions 4-11 of milled birch pulp and unground eucalyptus pulp were used in compositions.
- Compositions 4-6 and 10 additionally contained precipitated calcium carbonate ("lime") as a filler.
- the ground birch pulp was ground to grades between 30 ° SR and 79 ° SR. This shows an essential advantage of the invention, since only about half the grinding energy of conventional long-fiber pulp was always used for grinding the birch pulp in relation to the mass. This leads to a substantial saving in grinding energy.
- compositions in Table 1 represent extreme points for the design of a wrapping paper with regard to the degree of grinding, the filler content and the proportions of ground and unground short fiber pulp, so that the person skilled in the art will choose values between these extreme points when designing a wrapping paper for smoking articles according to the invention.
- the fiber length distribution of the ground birch pulp was measured several times using a fiber tester code 912, type 987666, from Lorentzen & Wettre in accordance with the specifications of the measuring device manufacturer, and an average fiber length between 0.8 and 1.0 mm was obtained.
- the ground birch pulp was mixed together with the unground birch pulp or the unground eucalyptus pulp according to the mixing ratios according to Table 1 in an aqueous suspension.
- the filler was in the appropriate amount the suspension was added, and leaves were formed from the suspension on a laboratory sheet former and dried. A total of 14 wrapping papers were produced, the data of which are given in Table 2.
- Table 2 shows 14 exemplary embodiments A-N according to the invention (column “Example”), one of the fiber / filler suspensions from Table 1 being used for each exemplary embodiment. The assignment is made via the column “Composition No.” from Table 2. The numbers entered correspond to the numbers from the column “No.” from Table 1.
- the basis weight was measured according to ISO 536: 2012, the results are given in the column “basis weight”.
- the tensile strength and elongation at break were determined in accordance with ISO 1924-2: 2008 measured and are given in the columns “tensile strength” and “elongation at break”.
- the air permeability was measured according to ISO 2965: 2009 and is given in the "Air permeability” column.
- the diffusion capacity according to CORESTA Recommended Method No. 77 (April 2014) and the values are given in the "Diffusion capacity” column.
- the examples AC show that a tensile strength of at least 9 N / 15 mm can be achieved with a basis weight of 25 g / m 2 , so that the wrapping paper can be machine-processed into a smoking article without any problems.
- the air permeabilities of Examples AC are very high at 4900 cm 3 / (cm 2 .min.kPa) to 7500 cm 3 / (cm 2 .min on ground birch pulp or by selecting another short fiber pulp, the air permeability can be reduced if necessary.
- the diffusion capacities of the wrapping papers from examples AC are also high, which can reduce the content of carbon monoxide in the smoke of a smoking article made therefrom.
- Examples DF use the same fiber / filler suspensions 1-3 as examples AC, but have a considerably higher basis weight of 60 g / m 2 . As a result, the air permeability with values of 90 cm 3 / (cm 2 .min. KPa) to 175 cm 3 / (cm 2 .min. KPa) is significantly lower than in the examples AC.
- the diffusion capacities of the wrapping papers of Examples DF are 0.5 cm / s to 0.7 cm / s in the usual range for wrapping papers for smoking articles.
- the tensile strength was not measured because the composition of the wrapping papers of Examples DF is the same as for Examples AC and because of the higher basis weight, a significant increase in tensile strength is to be expected, so that the values are in any case well above 12 N / 15 mm, the highest Value of the examples AC, will be.
- the wrapping papers of examples GN contain ground birch pulp and unground eucalyptus pulp and in examples G, H, I and M also filler.
- the basis weights are in a range from 23 g / m 2 to 37 g / m 2, which is customary for conventional wrapping papers for smoking articles.
- Examples G and H are just within an acceptable range for the tensile strength of 5 N / 15 mm and 6 N / 15 mm, respectively. These examples show that the birch pulp is ground slightly and the filler content is high at 36.5% (Example G) and 39.3% (Example H) to reduce the tensile strength of the wrapping paper.
- Example I the filler content is even higher at 43%, but the birch pulp is also ground to a higher freeness of 71 ° SR. This achieves a tensile strength of 8 N / 15mm, which is for a machine Further processing of the wrapping paper may be sufficient, but in any case is sufficient for wrapping paper for manually manufactured smoking articles.
- the air permeability of the wrapping papers from Examples GN is in the range from 75 cm 3 / (cm 2 .min. KPa) to 1240 cm 3 / (cm 2 .min. KPa), and thus covers the usual range for wrapping papers of smoking articles well , The same applies to the diffusion capacities of the examples GN, which range between 0.4 cm / s and 3.6 cm / s.
- the wrapping papers described can be used to make a smoking article, for example by using the wrapping papers to wrap a tobacco rod or other material that releases an aerosol when heated or burned. Because all the essential properties of the wrapping papers of Examples A-N are in a range typical for wrapping papers for smoking articles, the manufacturing processes for producing the smoking article do not differ from those as are known from the prior art. For this reason, an illustration of methods for producing corresponding smoking articles is omitted in the present description.
Landscapes
- Paper (AREA)
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Umhüllungspapier für Rauchartikel. Insbesondere betrifft sie ein Umhüllungspapier für Rauchartikel, das durch die Verwendung eines hohen Anteils an Kurzfaserzellstoff mit geringerem Energie- und Kostenaufwand hergestellt werden kann als konventionelle Papiere für Rauchartikel, ohne dass sich die wesentlichen technischen Eigenschaften dabei verschlechtern. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Rauchartikel, der das erfindungsgemäße Umhüllungspapier umfasst.
- Eine typische Zigarette besteht aus einem Tabaksstrang, der von einem Zigarettenpapier umhüllt wird. In vielen Fällen sind Zigaretten auch noch mit einem Filter ausgestattet, typischerweise aus Celluloseacetat, der von einem Filterhüllpapier umhüllt ist und außen zusätzlich durch ein Mundstücksbelagpapier umhüllt ist, das etwas länger als der Filter ist und so den Filter mit dem durch das Zigarettenpapier umhüllten Tabakstrang verbindet. Solche Zigaretten werden üblicherweise konsumiert, indem der Tabak verbrannt und der dabei entstehende Rauch vom Raucher inhaliert wird.
- Alternative Rauchartikel verbrennen den Tabak nicht sondern erwärmen ihn nur, wobei ein Aerosol freigesetzt wird, das vom Raucher inhaliert wird. Man geht davon aus, dass das Aerosol solcher Rauchartikel weniger schädliche Substanzen enthält als der Rauch konventioneller Zigaretten. Anstatt Tabak können auch andere ein Aerosol erzeugende Materialien eingesetzt werden. Abhängig von der Konstruktion dieser Rauchartikel kann auch für solche Rauchartikel ein Umhüllungspapier erforderlich sein, das den Tabak oder das Aerosol erzeugende Material oder andere Teile des Rauchartikels umhüllt.
- An Umhüllungspapiere für Rauchartikel stellt man viele technische Anforderungen, insbesondere bezüglich der Luftdurchlässigkeit, der Diffusionskapazität, aber auch bezüglich optischer Anforderungen wie Weiße, Farbe und Opazität. Die Auswahl möglicher Rohstoffe für solche Umhüllungspapiere unterliegt oft gesetzlichen Beschränkungen, weshalb der Hersteller solcher Umhüllungspapiere bei der Gestaltung des Umhüllungspapiers eingeschränkt ist.
- Neben den technischen Anforderungen an das Umhüllungspapier können bei der Gestaltung des Umhüllungspapiers auch kommerzielle Überlegungen eine Rolle spielen. Die Herstellung von Papier im Allgemeinen und von Umhüllungspapieren für Rauchartikel im Besonderen benötigt viel Energie und auch teilweise teure Rohstoffe.
- Umhüllungspapiere für Rauchartikel enthalten typischerweise Zellstofffasern. Diese Zellstofffasern werden bei der Herstellung des Umhüllungspapiers in Mahlaggregaten gemahlen. Das bedeutet, dass durch mechanische Belastung der Zellstofffasern die Einzelfasern oder Fibrillen der Zellstofffaserbündel freigelegt werden. Dadurch stehen eine größere Oberfläche und mehr Möglichkeiten zur Verfügung, dass sich bei der Papierherstellung die einzelnen Zellstofffasern durch Wasserstoffbrückenbindungen untereinander verbinden. Dies verleiht dem Papier seine Zugfestigkeit, beeinflusst aber auch die Luftdurchlässigkeit. Generell führt eine intensivere Mahlung der Zellstofffasern zu einer höheren Zugfestigkeit des Papiers aber einer geringeren Luftdurchlässigkeit. Dieser Mahlungsprozess ist sehr energieintensiv und damit auch teuer.
- Bei Zellstofffasern unterscheidet man zwischen Langfaserzellstoff, der typischerweise aus Nadelbäumen, wie Fichte, Kiefer oder Lärche gewonnen wird, und Kurzfaserzellstoff, der typischerweise aus Laubbäumen, wie Buche, Birke, Eukalyptus, Pappel oder Espe, gewonnen wird. Im Allgemeinen ist Langfaserzellstoff teurer als Kurzfaserzellstoff und muss unter größerem Energieaufwand gemahlen werden als Kurzfaserzellstoff. In Umhüllungspapieren für Rauchartikel wird Kurzfaserzellstoff im Allgemeinen ungemahlen eingesetzt.
- Eine weitere wichtige Art von Zellstofffasern für Umhüllungspapiere für Rauchartikel sind Zellstofffasern, die nicht aus Bäumen gewonnen werden, wie beispielsweise aus Flachs, Hanf, Sisal, Abacá, Jute oder Baumwolle. Diese Zellstofffasern können wegen ihrer Länge und Zugfestigkeit bezüglich ihrer technischen Wirkung im Umhüllungspapier den Langfaserzellstoff ersetzen, sind aber noch einmal erheblich teurer als Langfaserzellstoff.
- Eine weitere wichtige Art von Zellstofffasern für Umhüllungspapiere für Rauchartikel sind Zellstofffasern, die aus Espartogras gewonnen wurden. Diese Zellstofffasern verleihen einem Umhüllungspapier mehr Volumen und geringere Dichte und können in ihrer technischen Wirkung im Umhüllungspapier als Alternative zu Kurzfaserzellstoff verwendet werden.
- Gemäß der im Stand der Technik akzeptierten Lehre müssen Umhüllungspapiere für Rauchartikel Langfaserzellstoff oder Zellstofffasern mit vergleichbarer technischer Wirkung enthalten, damit das Umhüllungspapier eine ausreichende Zugfestigkeit für die manuelle oder maschinelle Herstellung von Rauchartikeln besitzt. Der Anteil des Langfaserzellstoffs am gesamten Zellstoff in Umhüllungspapieren für Rauchartikel beträgt gemäß dem Stand der Technik dabei mindestens 20% und typischerweise zwischen 25% und 70%. Dies macht die Herstellung von Umhüllungspapieren für Rauchartikel teuer.
- Aufgrund der hohen und generell steigenden Steuern und Abgaben, mit denen Rauchartikel belastet sind, besteht ein Interesse in der Industrie darin, die Komponenten von Rauchartikeln billiger herzustellen, damit dem Konsumenten weiterhin Rauchartikel zu einem für ihn akzeptablen Preis angeboten werden können.
- Daher besteht auch ein Interesse in der Industrie darin, das Umhüllungspapier für Rauchartikel mit geringem Kostenaufwand für Energie und Rohstoffe herzustellen.
- Ein Umhüllungspapier nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus
US 4 624 268 A bekannt. Weitere Umhüllungspapiere sind ausUS 5 143 099 A ,WO 2008/103792 A2 undUS 4 984 589 A bekannt. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umhüllungspapier für Rauchartikel anzugeben, das im Vergleich zu konventionellen Umhüllungspapieren mit geringerem Kosten- und Energieaufwand hergestellt werden kann, ohne dass sich die technischen Eigenschaften, insbesondere die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers, wesentlich verschlechtern.
- Diese Aufgabe wird durch ein Umhüllungspapier nach Anspruch 1, sowie durch einen Rauchartikel nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Das erfindungsgemäße Umhüllungspapier hat ein Flächengewicht von mindestens 10 g/m2 und höchstens 70 g/m2 und umfasst ein Gemisch aus Zellstofffasern. Die Erfinder haben überraschend gefunden, dass sich die Aufgabe durch ein Umhüllungspapier für Rauchartikel lösen lässt, dessen Gemisch aus Zellstofffasern bezüglich der Masse der Zellstofffasern im Zellstoffgemisch zumindest zu 90% durch Kurzfaserzellstofffasern, oder bezogen auf die Anzahl der Zellstofffasern zumindest zu 95% durch Kurzfaserzellstofffasern gebildet wird, wobei mindestens 10% der Kurzfaserzellstofffasern bezogen auf die Masse, oder Anzahl der Zellstofffasern des Zellstofffasergemischs gemahlen sind.
- Entgegen der im Stand der Technik akzeptierten Lehre, nach der Langfaserzellstoff oder Zellstoff ähnlicher technischer Wirkung zur Erzielung der benötigten Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers unbedingt erforderlich ist, haben die Erfinder überraschend gefunden, dass sich ein Umhüllungspapier mit für praktische Anwendungen geeigneten Eigenschaften auch mit einem sehr hohen Anteil an Kurzfaserzellstoff herstellen lässt, wenn mindestens ein Teil dieses Kurzfaserzellstoffs gemahlen wird. Offenbar bewirkt die Mahlung eines Teils des Kurzfaserzellstoffs eine ausreichende Steigerung der Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers, sodass auf die Verwendung des teuren Langfaserzellstoffs überwiegend oder ganz verzichtet werden kann. Durch diesen Verzicht auf Langfaserzellstoff können die Kosten für den Zellstoff selbst, aber auch für den Energieaufwand bei der für Langfaserzellstoff üblichen Mahlung bedeutend reduziert werden.
- Tatsächlich stellt sich heraus, dass das erfindungsgemäße Umhüllungspapier eine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen kann, ohne dass eine zusätzliche Beschichtung zur Erhöhung der Zugfestigkeit notwendig wäre. Allerdings kann das Zigarettenpapier durchaus in bestimmten Abschnitten beschichtet werden oder sein, beispielsweise um die Diffusionskapazität abzusenken und somit einer aus dem Umhüllungspapier gefertigten Zigarette Selbstverlöschungseigenschaften zu verleihen. Das Basispapier, d.h. das Umhüllungspapier ohne derartige Beschichtungen, hat jedoch eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 30 cm3/(cm2·min·kPa). Aber selbst wenn das erfindungsgemäße Umhüllungspapier in bestimmten Bereichen beschichtet ist, weist es auf mehr als 50% seiner Fläche, vorzugweise mindestens 55% seiner Fläche, und besonders vorzugsweise mindestens 60% seiner Fläche eine Luftdurchlässigkeit auf, die mindestens 30 cm3/(cm2·min·kPa) beträgt.
- Ferner enthält das Umhüllungspapier mindestens ein Brandsalz. Damit wird gewährleistet, dass das erfindungsgemäße Umhüllungspapier, wenn es für eine herkömmliche Tabakzigarette verwendet wird, ein gutes Aussehen der Asche bewirkt, und diesbezüglich keine Nachteile gegenüber herkömmlichen Zigarettenpapieren aufweist, selbst dann, wenn das Umhüllungspapier, wie in manchen bevorzugten Ausführungsformen, einen vergleichsweise geringen Anteil an Füllstoffen hat. Insbesondere kann damit vermieden werden, dass der Glutkegel nennenswert unter das Umhüllungspapier wandert, was einen unerwünschten optischen Eindruck hervorrufen würde.
- Wie oben erwähnt, kann das erfindungsgemäße Umhüllungspapier ausreichende Zugfestigkeiten selbst dann erreichen, wenn es nicht mit einer zusätzlichen Beschichtung zur Verstärkung der Zugfestigkeit beschichtet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher das Umhüllungspapier frei von einer zusätzlichen Beschichtung. Allerdings kann es in anderen Ausführungsformen beschichtete Bereiche aufweisen, beispielsweise solche, die der Selbstverlöschung dienen, allerdings machen diese vorzugsweise weniger als 50%, besonders vorzugsweise weniger als 45% und insbesondere weniger als 40% der Gesamtfläche des Umhüllungspapiers aus.
- Das Zellstoffgemisch im Umhüllungspapier ist bevorzugt so gestaltet, dass dessen Fasern eine durchschnittliche Länge von höchstens 2,0 mm und von mindestens 0,1 mm aufweisen.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Länge der Fasern im fertigen Umhüllungspapier höchstens 1,5 mm und ganz besonders bevorzugt höchstens 1,2 mm und insbesondere höchstens 1,0 mm.
- Der Anteil des Kurzfaserzellstoffs muss bezogen auf die Masse der Fasern im Zellstoffgemisch im erfindungsgemäßen Umhüllungspapier wie oben beschrieben mindestens 90% oder bezogen auf die Anzahl der Fasern im Zellstoffgemisch mindestens 95% betragen. Man kann aber versuchen, soweit es die Anforderungen an die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers erlauben, den Anteil an Kurzfaserzellstoff möglichst hoch zu wählen, sodass er bezogen auf die Masse bevorzugt 95% und bezogen auf die Masse oder Anzahl besonders bevorzugt 100% beträgt, sodass also im Wesentlichen das gesamte Zellstoffgemisch durch Kurzfaserzellstoff gebildet wird. Die Prozentangaben bezüglich der Masse oder Anzahl der Kurzfaserzellstofffasern sind dabei unter Berücksichtigung typischer Toleranzen bei der Reinheit der Zellstoffe und bei der Herstellung des Umhüllungspapiers zu interpretieren.
- Für das erfindungsgemäße Umhüllungspapier müssen, wie oben beschrieben, mindestens 10% der Kurzfaserzellstofffasern, bezogen auf die Masse oder Anzahl der Fasern im Zellstoffgemisch, gemahlen sein. Da die Mahlung mit Energieaufwand verbunden ist, wird man den Anteil des gemahlenen Kurzfaserzellstoffs möglichst gering halten. Zur Steigerung der Zugfestigkeit kann es aber vorteilhaft sein, einen höheren Anteil als 10% zu wählen. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt daher der Anteil der gemahlenen Kurzfaserzellstofffasern, bezogen auf die Masse der gesamten Zellstofffasern, mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 30% und/oder höchstens 100%, besonders bevorzugt höchstens 80%, insbesondere höchstens 70% oder bezogen auf die Anzahl der gesamten Zellstofffasern, mindes-Lens 20%, besonders bevorzugt mindestens 35% und/oder höchstens 100%, besonders bevorzugt höchstens 85%, insbesondere höchstens 75%.
- Die Wirkung der Mahlung auf den Zellstoff kann durch Bestimmung des Mahlgrads gemäß ISO 5267-1:1999 ermittelt werden und wird in Schopper-Riegler (°SR) angegeben. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Mahlgrad des gemahlenen Kurzfaserzellstoffs gemäß ISO 5267-1:1999 mindestens 20 °SR, besonders bevorzugt mindestens 30°SR und/oder höchstens 85 °SR, besonders bevorzugt höchstens 80°SR.
- Der Fachmann kann zur Erzielung einer ausreichenden Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers den Energieaufwand optimieren, indem er beispielsweise wenig, aber intensiv gemahlenen Kurzfaserzellstoff oder viel, aber schwach gemahlenen Kurzfaserzellstoff einsetzt.
- Für die Herstellung des Umhüllungspapiers auf konventionellen Papiermaschinen ist insbesondere der Mahlgrad des Zellstoffgemischs von Bedeutung, also des Gemischs aus gemahlenem Kurzfaserzellstoff, ungemahlenem Kurzfaserzellstoff, sofern vorhanden, und, optional, anderen Zellstoffen. Der Mahlgrad beschreibt die Geschwindigkeit, mit der sich eine wässrige Fasersuspension entwässern lässt, und beeinflusst daher neben der Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers auch die maximale Geschwindigkeit der Papiermaschine bei der Herstellung des Umhüllungspapiers und damit indirekt die Kosten der Herstellung. Ein niedriger Wert für den Mahlgrad bedeutet eine rasche Entwässerung der Fasersuspension und umgekehrt. Generell wird man daher versuchen, den Mahlgrad der Zellstofffasermischung möglichst niedrig zu wählen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt daher der Mahlgrad des Zellstoffgemischs im fertigen Umhüllungspapier mindestens 20°SR und besonders bevorzugt mindestens 30°SR und ganz besonders bevorzugt mindestens 40°SR und/oder höchstens 70°SR und besonders bevorzugt höchstens 60°SR.
- Der Kurzfaserzellstoff für das erfindungsgemäße Umhüllungspapier kann bevorzugt aus Laubbäumen gewonnen sein, besonders bevorzugt aus Birke, Buche, Eukalyptus, Pappel oder Espe und ganz besonders bevorzugt aus Birke oder Eukalyptus. Gemische aus Kurzfaserzellstoffen verschiedener Herkunft können verwendet werden. Der Einsatz von Kurzfaserzellstoff aus Espartogras, ganz oder teilweise, ist erfindungsgemäß möglich, ist aber wegen der geringen Verfügbarkeit und des höheren Preises nicht bevorzugt.
- Das erfindungsgemäße Umhüllungspapier kann neben Kurzfaserzellstoff noch andere Zellstoffe enthalten, deren Menge aber, wie oben beschrieben, höchstens 10% und bevorzugt höchstens 5% bezogen auf die Masse der Zellstofffasern im Zellstoffgemisch oder bezogen auf die Anzahl der Zellstofffasern im Zellstoffgemisch höchstens 5%, bevorzugt höchstens 2% betragen darf.
- Bevorzugt können besagte andere Zellstoffe durch Zellstoffe gebildet sein, die aus Nadelbäumen, besonders bevorzugt aus Fichte, Kiefer oder Lärche gewonnen sind. Ebenso bevorzugt sind Zellstofffasern, die beispielsweise aus Flachs, Hanf, Sisal, Abacá, Jute oder Baumwolle gewonnen wurden. Diese Fasern können ungemahlen, bevorzugt aber gemahlen, eingesetzt werden, beispielsweise um dem Umhüllungsmaterial eine besonders hohe Festigkeit zu verleihen.
- Denkbar ist auch der Einsatz von Fasern aus regenerierter Zellulose, wie beispielsweise Lyocellfasern, wie Tencel®, Viskosefasern oder Modalfasern. Der Einsatz solcher Fasern kann aus technischen Gründen sinnvoll sein, ist wegen des Preises dieser Fasern aber für die vorliegende Erfindung nicht bevorzugt.
- Wie oben beschrieben, hat das erfindungsgemäße Umhüllungspapier für Rauchartikel ein Flächengewicht von mindestens 10 g/m2 und höchstens 70 g/m2. Generell wird der Fachmann bei der Wahl des Flächengewichts einen Ausgleich zwischen Zugfestigkeit, Opazität und Weiße sowie Kosten und Gcschmackseinfluss suchen. Mit steigendem Flächengewicht erhöhen sich im Allgemeinen Zugfestigkeit, Opazität und Weiße, es nehmen aber durch die höhere Masse an Umhüllungspapier auch der Geschmackseinfluss auf den Rauchartikel und die Materialkosten zu. Bevorzugt beträgt daher das Flächengewicht des erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers mindestens 20 g/m2, besonders bevorzugt mindestens 25 g/m2 und/oder höchstens 60 g/m2, besonders bevorzugt höchstens 40 g/m2. Das Flächengewicht des Umhüllungspapiers kann nach ISO 536:2012 bestimmt werden.
- Das erfindungsgemäße Umhüllungspapier kann Füllstoffe enthalten. Als Füllstoffe kommen bevorzugt Oxide, Hydroxide, Carbonate und Silikate in Frage, besonders bevorzugt Oxide, Hydroxide, Carbonate und Silikate von Metallen, ganz besonders bevorzugt Calciumcarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Magnesiumcarbonat und Aluminiumhydroxid. Ein insbesondere bevorzugter Füllstoff ist gefälltes Calciumcarbonat wegen seiner hohen Reinheit.
- Da Füllstoffe im Allgemeinen billiger sind als Zellstoff und zusätzlich die Opazität und Weiße des Umhüllungspapiers erhöhen können, wird der Fachmann versuchen einen möglichst hohen Füllstoffgehalt im Umhüllungspapier zu wählen. Die Füllstoffe reduzieren aber auch die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers und daher sollte der Fachmann, insbesondere wenn der Anteil an gemahlenem Kurzfaserzellstoff gering ist, den Füllstoffgehalt nicht beliebig hoch wählen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Umhüllungspapier höchstens 45 Gew.-% Füllstoff, besonders bevorzugt höchstens 40 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt höchstens 35 Gew.-% , jeweils bezogen auf das Gewicht des Umhüllungspapiers, so wie es auf dem Rauchartikel verwendet wird.
- Generell kann man das erfindungsgemäße Umhüllungspapier ganz ohne oder mit sehr wenig Füllstoff herstellen, bevorzugt beträgt der Füllstoffgehalt allerdings mindestens 10 Gew.-% besonders bevorzugt mindestens 15 Gew.-% zu ganz besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.-%.
- Besonders im Hinblick auf den Einsatz auf Rauchartikeln, bei denen der Tabak verbrannt wird, enthält das erfindungsgemäße Umhüllungspapier auch mindestens ein Brandsalz, welches die Glimmgeschwindigkeit des Rauchartikels erhöhen oder reduzieren oder das Aussehen der Asche des verbrannten Tabaks gemeinsam mit dem verbrannten Umhüllungspapier verbessern kann.
- In einer bevorzugten Ausführung umfasst das Umhüllungspapier daher ein oder mehrere Brandsalze, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Zitraten, Malaten, Tartraten, Acetaten, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Gycolaten, Lactaten, Oxalaten, Salicylaten, α-Hydroxycaprylaten, Phosphaten und Hydrogencarbonaten, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Trinatriumzitrat und Trikaliumzitrat.
- Der Gehalt an Brandsalzen im erfindungsgemäßen Umhüllungspapier beträgt bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,7 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 1,0 Gew.-% und/oder höchstens 7,0 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 5,0 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 3,0 Gew.-%. Der Gehalt an Brandsalzen kann beispielsweise für Acetate nach CORESTA Recommended Method No. 33 (Jänner 1993) und bezogen auf wasserfreie Essigsäure angegeben werden. Für Zitrate kann die Messung nach CORESTA Recommended Method No. 34 (Jänner 1993) erfolgen, wobei der Gehalt in Gew.-% bezogen auf das Monohydrat der Zitronensäue angegeben wird. Für Phosphate kann der Gehalt nach CORESTA Recommended Method No. 45 (Jänner 1998) bestimmt werden und bezogen auf die Phosphationen (PO4 3-) angegeben werden.
- Für die Weiterverarbeitung von Umhüllungspapieren für Rauchartikel besonders bedeutende Größen sind die Zugfestigkeit und Bruchdehnung des Umhüllungspapiers, insbesondere die Zugfestigkeit und Bruchdehnung in Maschinenrichtung. Sie können nach ISO 1924-2:2008 bestimmt werden. Dabei wird ein Papierstreifen mit 15 mm Breite mit konstanter Geschwindigkeit bis zum Bruch gedehnt und die dabei maximal auftretende Kraft gemessen. Diese Kraft ist die Zugfestigkeit, und sie wird in N/15 mm angegeben. Die Dehnung, bei der es zum Bruch kommt, ist die Bruchdehnung, und sie wird in Prozent bezogen auf die Länge der unbelasteten Papierprobe angegeben.
- Generell erfordert eine maschinelle Verarbeitung des Umhüllungspapiers zu Rauchartikeln eine Zugfestigkeit in Maschinenrichtung von mindestens etwa 9 N/15 mm und eine Bruchdehnung in Maschinenrichtung von mindestens etwa 1,0 %. Für die manuelle oder teilweise manuelle Herstellung von Rauchartikeln aus Umhüllungspapier sind allerdings auch geringere Werte akzeptabel. Dies gilt auch für die maschinelle Herstellung von Rauchartikeln bei einer entsprechend geringeren als der maximal möglichen Produktionsgeschwindigkeit.
- Ein bevorzugtes, erfindungsgemäßes Umhüllungspapier für Rauchartikel hat daher eine Zugfestigkeit in Maschinenrichtung nach ISO 1924-2:2008 von mindestens 10 N/15mm und besonders bevorzugt mindestens 12 N/15 mm. Eine Obergrenze für die Zugfestigkeit in Maschinenrichtung liegt bevorzugt bei 30 N/15 mm, besonders bevorzugt bei 25 N/15 mm und ganz besonders bevorzugt bei 20 N/15 mm.
- Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Umhüllungspapier für Rauchartikel hat eine Bruchdehnung in Maschinenrichtung nach ISO 1924-2:2008 von mindestens 0,9% und besonders bevorzugt mindestens 1,0%. Die Bruchdehnung in Maschinenrichtung nach ISO 1924-2:2008 beträgt bevorzugt höchstens 5,0%, besonders bevorzugt höchstens 3,0% und ganz besonders bevorzugt höchstens 2,5%.
- Eine weitere wichtige Eigenschaft eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel ist dessen Luftdurchlässigkeit. Sie kann nach ISO 2965:2009 bestimmt werden und wird in cm3/(cm2·min·kPa) angegeben. Die Luftdurchlässigkeit kann die Inhaltsstoffe des Rauchs oder des Aerosols eines Rauchartikels beeinflussen, indem sie den Zutritt von Luft durch das Zigarettenpapier in den Rauchartikel erlaubt und damit ein Teil des Rauchs oder Aerosols im Rauchartikel durch Luft ersetzt wird. Insbesondere kann die Luftdurchlässigkeit den Gehalt von Teer, Nikotin und Kohlenmonoxid im Rauch einer Zigarette beeinflussen.
- Die Luftdurchlässigkeit von bekannten, natürlich porösen Umhüllungspapieren für Rauchartikel liegt typischerweise zwischen 10 cm3/(cm2·min·kPa) und 300 cm3/(cm2·min·kPa), wobei durch Perforation die Luftdurchlässigkeit noch gesteigert werden kann, beispielsweise bis zu 10000 cm3/(cm2·min·kPa). Umhüllungspapiere mit einer Luftdurchlässigkeit von weniger als 10 cm3/(cm2·min·kPa) sind ebenso bekannt. Solche Umhüllungspapiere werden hauptsächlich für manuell gefertigte Rauchartikel (Roll-Your-Own) eingesetzt.
- In vielen Ländern sehen die gesetzlichen Bestimmungen Obergrenzen für den Gehalt an Teer, Nikotin und Kohlenmonoxid im Rauch einer Zigarette vor. Generell besteht ein Trend zu Umhüllungspapieren mit höherer Luftdurchlässigkeit, um den Rauch im Rauchartikel durch mehr von außen einströmende Luft zu ersetzen oder zu verdünnen und so den Gehalt an Teer, Nikotin und Kohlenmonoxid im Rauch zu senken.
- Die Verwendung eines hohen Anteils von Kurzfaserzellstoff im erfindungsgemäßen Umhüllungspapier erlaubt es, Umhüllungspapiere mit einer besonders hohen Luftdurchlässigkeit herzustellen.
- Wie eingangs erwähnt beträgt die Luftdurchlässigkeit des erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers in unbehandelten Bereichen mindestens 30 cm3/(cm2·min·kPa), vorzugsweise aber mindestens 50 cm3/(cm2·min·kPa) und besonders bevorzugt mindestens 70 cm3/(cm2·min·kPa). Wenn das erfindungsgemäße Umhüllungsmaterial ein geringes Flächengewicht hat und der Kurzfaserzellstoff nur wenig gemahlen ist, lassen sich besonders hohe Luftdurchlässigkeiten erzielen. Bevorzugt beträgt die Luftdurchlässigkeit jedoch höchstens 10000 cm3/(cm2·min·kPa), besonders bevorzugt höchstens 5000 cm3/(cm2·min·kPa) und ganz besonders bevorzugt höchstens 500 cm3/(cm2·min·kPa), um gleichzeitig eine für die Weiterverarbeitung vorteilhafte Zugfestigkeit zu ermöglichen, die mit extrem luftdurchlässigen Papieren schwer vereinbar ist.
- Eine weitere wichtige Eigenschaft eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel ist auch dessen Diffusionskapazität. Die Diffusionskapazität bestimmt den Transport von Gasen durch das Umhüllungspapier zufolge einer Konzentrationsdifferenz. Vor allem in den Phasen des Konsums eines Rauchartikels, in denen keine Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Umhüllungspapiers besteht, können Gase wie Kohlenmonoxid durch das Umhüllungspapier hindurch diffundieren. Damit kann beispielsweise der Gehalt an Kohlenmonoxid im Rauch oder Aerosol eines Rauchartikels beeinflusst werden.
- Die Diffusionskapazität eines Umhüllungspapiers für Kohlendioxid in Stickstoff kann nach CORESTA Recommended Method No. 77 (April 2014) gemessen werden und wird in cm/s angegeben. Für natürlich poröse Umhüllungspapiere besteht ein gewisser Zusammenhang zwischen der Luftdurchlässigkeit und der Diffusionskapazität, da beide Größen durch die poröse Struktur des Umhüllungspapiers bestimmt werden. Aus diesem Grund können Luftdurchlässigkeit und Diffusionskapazität nicht vollkommen unabhängig voneinander gewählt werden.
- Da eine hohe Diffusionskapazität besonders den Gehalt an Kohlenmonoxid im Rauch oder Aerosol eines Rauchartikels reduzieren kann und Kohlenmonoxid toxisch ist und nichts zum Geschmack oder Geruch des Rauchartikels beiträgt, besteht generell der Wunsch die Diffusionskapazität möglichst hoch zu wählen, wobei man aber den oben erwähnten engen Zusammenhang mit der Luftdurchlässigkeit berücksichtigen muss.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers für Rauchartikel beträgt die Diffusionskapazität daher in unbehandelten Bereichen mindestens 0,1 cm/s, besonders bevorzugt mindestens 1,0 cm/s und/oder höchstens 5,0 cm/s, besonders bevorzugt höchstens 4,0 cm/s.
- Das Umhüllungspapier kann Muster aufweisen, die durch Kompression des Umhüllungspapiers entstehen. Dies können beispielsweise die sogenannten Vergelinien sein. Im Bereich dieser Linien ist das Papier komprimiert und daher transparenter. Vergelinien können in Maschinenrichtung des Umhüllungspapiers, in Querrichtung des Umhüllungspapiers oder in jeder anderen Richtung aufgebracht sein. Neben einem Linienmuster können auch beliebige andere Muster aufgebracht sein.
- Das Umhüllungspapier kann Wasserzeichen in jeder beliebigen Form enthalten.
- Das Umhüllungspapier kann weitere Substanzen umfassen, die aus dem Stand der Technik für die Herstellung von Umhüllungspapieren für Rauchartikel bekannt sind. Darunter können beispielsweise anorganische Pigmente, beispielsweise Eisenoxide, oder organische Farbstoffe fallen, die dem Umhüllungsmaterial eine bestimmte Farbe verleihen. Des Weiteren können darunter auch Aromastoffe fallen, die den Geruch oder Geschmack des Rauchs oder des Aerosols des Rauchartikels beeinflussen. Dabei kann es sich sowohl um den Rauch oder das Aerosol handeln, der/das vom Konsumenten des Rauchartikels inhaliert wird, als auch um den Rauch oder das Aerosol, der/das vom Rauchartikel freigesetzt wird, ohne vom Konsumenten des Rauchartikels inhaliert zu werden, insbesondere den Nebenstromrauch einer Zigarette. Solche Aromastoffe können auch mit physikalischen Trägern verbunden sein, wie etwa durch Verkapselung, beispielsweise in Cyclodextrin oder Polymeren. Ebenso können die Aromastoffe chemisch gebunden sein, beispielsweise in Ethylvanillinglucosid.
- Das Umhüllungspapier kann außerdem zusätzliche Bereiche reduzierter Diffusionskapazität aufweisen, die der Selbstverlöschung des Rauchartikels dienen können, beispielsweise um gesetzliche Anforderungen bezüglich der Selbstverlöschung zu erfüllen. Solche Bereiche reduzierter Diffusionskapazität können gemäß dem Stand der Technik durch den Auftrag filmbildender Substanzen erzeugt werden, aber auch durch andere Verfahren wie Prägen.
- Das Umhüllungspapier kann perforiert sein, um die Luftdurchlässigkeit zu erhöhen und insbesondere um die Luftdurchlässigkeit zu erhöhen, ohne die Diffusionskapazität nennenswert zu beeinflussen. Dabei können die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, wie mechanische Perforation, elektrostatische Perforation, Laserperforation und Plasmaperforation zum Einsatz kommen.
- Das Umhüllungspapier kann bedruckt sein, beispielsweise um ihm ein attraktives äußeres Erscheinungsbild zu verleihen oder andere besondere Effekte zu erzielen, beispielsweise temperaturabhängige Farbveränderungen. Dabei können Druckverfahren wie Tiefdruck, Flexodruck, Offsetdruck oder Siebdruck aber auch Sprühen zum Einsatz kommen. Bezüglich des aufgedruckten Musters gibt es keine Einschränkungen.
- Da, wie an den später folgenden Ausführungsbeispielen gezeigt, die für die Weiterverarbeitung relevanten technischen Eigenschaften, insbesondere die Zugfestigkeit und Bruchdehnung, sich von konventionellen Umhüllungspapieren für Rauchartikel nicht unterscheiden, können darüber hinaus beliebige weitere aus dem aktuellen oder zukünftigen Stand der Technik bekannten Prozessschritte mit dem erfindungsgemäßen Umhüllungspapier durchgeführt werden, sofern sie auch mit konventionellen Umhüllungspapieren für Rauchartikel durchführbar sind.
- Die Herstellung des erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers kann an sich nach den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Papierherstellung erfolgen. Insbesondere kann dabei zunächst das Zellstoffgemisch in einem oder mehreren Behältern in Wasser suspendiert werden und danach der gesamte oder ein Teil des Zellstoffgemisch in Mahlaggregaten gemahlen werden. Nach der Mahlung können weitere Stoffe, beispielsweise Füllstoffe, Pigmente, Farbstoffe oder Prozesshilfsmittel, beispielsweise Retentionshilfsmittel, hinzugefügt werden. Das Umhüllungspapier kann dann auf einer konventionellen Papiermaschine, beispielsweise einer Fourdrinier Papiermaschine hergestellt werden. Dabei strömt eine wässrige Suspension aus Zellstofffasern und optional Füllstoffen und anderen Stoffen aus einem Stoffauflauf auf das Sieb der Papiermaschine und kann dort durch Schwerkraft oder Vakuum entwässert werden, wobei aus der Suspension eine Umhüllungspapierbahn gebildet wird. Danach durchläuft die Umhüllungspapierbahn beispielsweise eine Pressenpartie, in der durch mechanischen Druck zwischen Walzen und einem Pressfilz die Umhüllungspapierbahn weiter entwässert wird. Schließlich kann die Umhüllungspapierbahn noch eine Trockenpartie durchlaufen, in der verbleibendes Wasser durch Kontakt mit beheizten Trockenzylindern, Heißluft, Infrarotstrahlung oder Mikrowellen entfernt wird, sodass die Umhüllungspapierbahn ihre Gleichgewichtsfeuchte von etwa 4-8 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des fertigen Umhüllungspapiers aufweist. Am Ende der Papiermaschine kann die Umhüllungspapierbahn aufgerollt werden.
- In der Trockenpartie kann sich eine Filmpresse oder Leimpresse befinden, in der Substanzen zur Beeinflussung der Oberfläche des Umhüllungspapiers auf eine oder beide Seiten des Umhüllungspapiers aufgetragen werden. Diese Substanzen können beispielsweise Pigmente, wie Eisenoxide, Farbstoffe, Bindemittel, wie Stärke oder Carboxymethylcellulose oder Füllstoffe, wie Calciumcarbonat sein.
- Die weiteren Verarbeitungsschritte umfassen zumeist das Schneiden einer breiten Rolle des Umhüllungspapiers in schmälere Bobinen, deren Breite etwa dem Umfang des daraus zu fertigenden Rauchartikels, oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entspricht.
- Ein erfindungsgemäßer Rauchartikel umfasst einen Strang aus Tabak oder einem anderen Material, das bei Verbrennung oder Erhitzung Rauch oder ein Aerosol bildet. Erfindungsgemäß ist dieser Strang durch das erfindungsgemäße Umhüllungsmaterial umhüllt, um daraus einen Rauchartikel zu formen. Optional kann der Rauchartikel noch einen Filter enthalten, der beispielsweise durch ein Mundstückbelagpapier mit dem umhüllten Strang verbunden ist.
- Bevorzugt ist der Rauchartikel eine Zigarette und besonders bevorzugt eine Filterzigarette.
- Die Herstellung des Rauchartikels kann dabei manuell, teilweise maschinell oder vollkommen maschinell nach den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen.
- Die folgenden Ausführungsbeispiele sollen den erfindungsgemäßen Effekt demonstrieren. Als Kurzfaserzellstoffe für das erfindungsgemäße Umhüllungspapier wurden Birkenzellstoff und Eukalyptuszellstoff gewählt. Als Füllstoff wurde gefälltes Calciumcarbonat verwendet.
Tabelle 1 Zellstoff Füllstoff Kalk Mahlgrad Birke Eukalyptus ungemahlen Birke gemahlen Mischung gemahlen ungemahlen Nr. % % % % °SR °SR 1 40 60 0 0 30 22 2 40 60 0 0 40 25 3 20 80 0 0 40 21 4 80 0 20 36,5 36 33 5 80 0 20 39,3 52 46 6 80 0 20 43,0 71 60 7 80 0 20 0 36 33 8 80 0 20 0 52 46 9 80 0 20 0 71 60 10 80 0 20 30,5 79 57 11 80 0 20 0 79 57 - Tabelle 1 zeigt 11 verschiedene Faser/Füllstoff-Zusammensetzungen, aus denen beispielhafte Umhüllungspapiere hergestellt wurden. Die Faser/Füllstoff-Zusammensetzung ist durch die Anteile von gemahlenem Birkenzellstoff (Spalte "Birke gemahlen"), ungemahlenem Birkenzellstoff (Spalte "Birke ungemahlen"), ungemahlenem Eukalyptuszellstoff (Spalte "Eukalyptus ungcmahlen") und Füllstoff (Spalte "Füllstoff) charakterisiert. Die Prozentangaben für den gemahlenen und ungemahlenen Birken- und Eukalyptuszellstoff beziehen sich auf die Masse des gesamten Zellstoffgemischs. Die Angabe für den Füllstoff in Prozent bezieht sich hingegen auf die Masse des fertigen Umhüllungspapiers. In den mit "Mahlgrad" übertitelten Spalten ist der Mahlgrad nach ISO 5267-1:1999 in Schopper-Riegler (°SR) angegeben. Dabei enthält die Spalte "Birke gemahlen" die Werte für den gemahlenen Birkenzellstoff alleine und die Spalte "Mischung" die Werte für die gesamte Zellstoffmischung ohne Füllstoff.
- Wie man an der Tabelle 1 sieht, wurden für die Zusammensetzungen 1-3 Mischungen aus gemahlenem und ungemahlenem Birkenzellstoff verwendet, während in den Zusammensetzungen 4-11 Mischungen aus gemahlenem Birkenzellstoff und ungemahlenem Eukalyptuszellstoff verwendet wurden. Die Zusammensetzungen 4-6 und 10 enthielten zusätzlich gefälltes Calciumcarbonat ("Kalk") als Füllstoff. Der gemahlene Birkenzellstoff wurde auf Mahlgrade zwischen 30 °SR und 79 °SR gemahlen. Hier zeigt sich bereits ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, da für die Mahlung des Birkenzellstoffs bezogen auf die Masse stets etwa nur die Hälfte der Mahlenergie von üblichem Langfaserzellstoff aufgewendet wurde. Dadurch kommt es zu einer wesentlichen Einsparung an Mahlenergie.
- Die Zusammensetzungen in Tabelle 1 stellen für die Gestaltung eines Umhüllungspapiers Extrempunkte hinsichtlich des Mahlgrads, des Füllstoffgehalts und der Anteile an gemahlenem und ungemahlenem Kurzfaserzellstoff dar, sodass der Fachmann bei der Gestaltung eines erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers für Rauchartikel vor allem Werte zwischen diesen Extrempunkten wählen wird.
- Die Faserlängenverteilung des gemahlenen Birkenzellstoffs wurde mit einem Fiber Tester Code 912, Typ 987666, der Firma Lorentzen & Wettre gemäß den Vorgaben des Messgeräteherstellers mehrfach gemessen, und eine mittlere Faserlänge zwischen 0,8 und 1,0 mm wurde erhalten.
- Der gemahlene Birkenzellstoff wurde gemeinsam mit dem ungemahlenen Birkenzellstoff oder dem ungemahlenen Eukalyptuszellstoff gemäß den Mischungsverhältnissen laut Tabelle 1 in einer wässrigen Suspension gemischt. Der Füllstoff wurde in entsprechender Menge in die Suspension hinzugefügt, und aus der Suspension wurden auf einem Laborblattbildner Blätter gebildet und getrocknet. Insgesamt wurden dadurch 14 Umhüllungspapiere hergestellt, deren Daten in Tabelle 2 angegeben sind.
- Tabelle 2 zeigt 14 erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele A-N (Spalte "Beispiel"), wobei für jedes Ausführungsbeispiel eine der Faser/Füllstoff-Suspensionen aus Tabelle 1 verwendet wurde. Die Zuordnung erfolgt über die Spalte "Zusammensetzung Nr." aus Tabelle 2. Die darin eingetragenen Zahlen entsprechen den Zahlen aus der Spalte "Nr." aus Tabelle 1.
- Nach einer Konditionierung der Blätter gemäß ISO 187 bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit wurden verschiedene Messungen an den Blättern durchgeführt, deren Ergebnisse in Tabelle 2 angegeben sind.
Tabelle 2 Zusammensetzung Nr. Flächengewicht Zugfestigkeit Bruchdehnung Luftdurchlässigkeit Diffusionskapazität Beispiel g/m2 N/15 mm % cm3/(cm2·min.kPa) cm/s A 1 25 10 7200 3,7 B 2 25 12 4900 3,2 C 3 25 9 7500 3,8 D 1 60 148 0,6 E 2 60 90 0,5 F 3 60 175 0,7 G 4 35 5 0,9 580 3,6 H 5 34 6 1,1 308 3,0 I 6 37 8 1,4 147 2,4 J 7 23 20 2,5 1240 2,3 K 8 23 21 2,5 272 1,1 L 9 23 24 2,4 75 0,4 M 10 37 10 1,5 203 2,0 N 11 25 25 2,8 142 0,6 - Das Flächengewicht wurde gemäß ISO 536:2012 gemessen, die Ergebnisse sind in Spalte "Flächengewicht" angegeben. Die Zugfestigkeit und Bruchdehnung wurden gemäß ISO 1924-2:2008 gemessen und sind in den Spalten "Zugfestigkeit" bzw. "Bruchdehnung" angegeben. Die Luftdurchlässigkeit wurde gemäß ISO 2965:2009 gemessen und ist in der Spalte "Luftdurchlässigkeit" angegeben. Schließlich wurde noch die Diffusionskapazität gemäß CORESTA Recommended Method No. 77 (April 2014) gemessen und die Werte sind in der Spalte "Diffusionskapazität" angegeben.
- An den Beispielen A-C erkennt man, dass bereits bei einem Flächengewicht von 25 g/m2 eine ausreichende Zugfestigkeit von mindestens 9 N/15 mm erreicht werden kann, sodass das Umhüllungspapier ohne Probleme maschinell zu einem Rauchartikel weiterverarbeitet werden kann. Die Luftdurchlässigkeiten der Beispiele A-C sind mit 4900 cm3/(cm2·min·kPa) bis 7500 cm3/(cm2·min·kPa) für übliche Umhüllungspapiere von Rauchartikeln sehr hoch, durch Erhöhung des Flächengewichts, der Mahlenergie oder des Anteils an gemahlenem Birkenzellstoff oder auch durch Auswahl eines anderen Kurzfaserzellstoffs kann die Luftdurchlässigkeit bei Bedarf gesenkt werden. Die Diffusionskapazitäten der Umhüllungspapiere aus den Beispielen A-C sind ebenfalls hoch, was den Gehalt von Kohlenmonoxid im Rauch eines daraus gefertigten Rauchartikels reduzieren kann.
- Beispiele D-F verwenden dieselben Faser/Füllstoff-Suspensionen 1-3 wie die Beispiele A-C, haben allerdings ein erheblich höheres Flächengewicht von 60 g/m2. Dadurch ist auch die Luftdurchlässigkeit mit Werten von 90 cm3/(cm2·min·kPa) bis 175 cm3/(cm2·min·kPa) deutlich niedriger als in den Beispielen A-C. Die Diffusionskapazitäten der Umhüllungspapiere der Beispiele D-F sind mit 0,5 cm/s bis 0,7 cm/s im üblichen Bereich für Umhüllungspapiere für Rauchartikel. Die Zugfestigkeit wurde nicht gemessen, weil die Zusammensetzung der Umhüllungspapiere der Beispiele D-F dieselbe ist, wie für die Beispiele A-C und wegen des höheren Flächengewichts ist eine deutliche Steigerung der Zugfestigkeit zu erwarten, sodass die Werte jedenfalls deutlich über 12 N/15 mm, dem höchsten Wert der Beispiele A-C, liegen werden.
- Die Umhüllungspapiere der Beispiele G-N enthalten gemahlenen Birkenzellstoff und ungemahlenen Eukalyptuszellstoff und in den Beispielen G, H, I und M auch Füllstoff. Die Flächengewichte bewegen sich in einem für konventionelle Umhüllungspapiere von Rauchartikeln üblichen Bereich von 23 g/m2 bis 37 g/m2. Die Beispiele G und H sind bezüglich der Zugfestigkeit von 5 N/15 mm bzw. 6 N/15 mm gerade noch in einem akzeptablen Bereich. An diesen Beispielen sieht man, dass durch geringe Mahlung des Birkenzellstoffs und einen hohen Anteil von Füllstoff von 36,5% (Beispiel G) und 39,3% (Beispiel H) die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers reduziert wird. Bei Beispiel I hingegen ist der Füllstoffgehalt mit 43% noch höher, allerdings ist auch der Birkenzellstoff auf einen höheren Mahlgrad von 71°SR gemahlen. Damit erreicht man eine Zugfestigkeit von 8 N/15mm, die für eine maschinelle Weiterverarbeitung des Umhüllungspapiers ausreichen kann, jedenfalls aber für Umhüllungspapier für manuell gefertigte Rauchartikel ausreichend ist.
- Für die Beispiele G-N wurde auch die Bruchdehnung gemessen. Es zeigen sich Werte von 0,9% bis 2,8%, was für eine maschinelle Weiterverarbeitung der Umhüllungspapiere jedenfalls ausreichend ist.
- Die Luftdurchlässigkeiten der Umhüllungspapiere aus den Beispielen G-N liegen im Bereich von 75 cm3/(cm2·min·kPa) bis 1240 cm3/(cm2·min·kPa), und decken damit den üblichen Bereich für Umhüllungspapiere von Rauchartikeln gut ab. Dasselbe gilt für die Diffusionskapazitäten der Beispiele G-N, die sich zwischen 0,4 cm/s und 3,6 cm/s bewegen.
- Die beschriebenen Umhüllungspapiere können verwendet werden, um einen Rauchartikel herzustellen, beispielsweise indem die Umhüllungspapiere verwendet werden, um einen Tabakstrang oder ein anderes Material zu umhüllen, welches bei Erwärmung oder Verbrennung ein Aerosol freisetzt. Weil alle wesentlichen Eigenschaften der Umhüllungspapiere der Beispiele A-N in einem für Umhüllungspapiere für Rauchartikel typischen Bereich liegen, unterscheiden sich die Herstellungsverfahren zum Herstellen des Rauchartikels nicht von denjenigen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Aus diesem Grund wird auf eine Darstellung von Verfahren zum Herstellen entsprechender Rauchartikel in der vorliegenden Beschreibung abgesehen.
- Insgesamt erkennt man aus den Ausführungsbeispielen A-N, dass sich entgegen der Erwartung durch die überwiegende oder ausschließliche Verwendung von Kurzfaserzellstoff Umhüllungspapiere für Rauchartikel mit den für solche Umhüllungspapiere typischen Eigenschaften herstellen lassen. Dies ist im Gegensatz zum Stand der Technik allerdings mit erheblicher Einsparung bei Energie- und Rohstoffkosten möglich.
Claims (15)
- Umhüllungspapier für Rauchartikel mit einem Flächengewicht von mindestens 10 g/m2 und höchstens 70 g/m2, umfassend ein Gemisch aus Zellstofffasern,
wobei das Umhüllungspapier auf mehr als 50% seiner Fläche, vorzugsweise mindestens 55% seiner Fläche und besonders vorzugsweise mindestens 60% seiner Fläche eine Luftdurchlässigkeit aufweist, die mindestens 30 cm3/(cm2·min·kPa) beträgt, und wobei das Umhüllungspapier mindestens ein Brandsalz enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Zellstofffasern bezüglich der Masse der Zellstofffasern im Zellstoffgemisch zu mindestens 90% durch Kurzfaserzellstofffasern, oder bezogen auf die Anzahl der Zellstofffasern zumindest zu 95% durch Kurzfaserzellstofffasern gebildet wird, und wobei mindestens 10% der Kurzfaserzellstofffasern, bezogen auf die Masse oder Anzahl der Zellstofffasern des Zellstofffasergemischs, gemahlen sind. - Umhüllungspapier nach Anspruch 1, bei dem das Umhüllungspapier frei von einer zusätzlichen Beschichtung ist, oder beschichtete Bereiche aufweist, die weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 45% und besonders vorzugsweise weniger als 40% der Gesamtfläche des Umhüllungspapiers ausmachen.
- Umhüllungspapier nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Fasern des Zellstofffasergemischs eine durchschnittliche Länge von mindestens 0,1 mm und höchstens 2,0 mm, vorzugsweise höchstens 1,5 mm, besonders vorzugsweise höchstens 1,2 mm und insbesondere höchstens 1,0 mm aufweisen.
- Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anteil des Kurzfaserzellstoffs bezogen auf die Masse der Zellstofffasern im Zellstoffgemisch mindestens 95% und bezogen auf die Masse oder die Anzahl vorzugsweise 100% beträgt.
- Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anteil an gemahlenen Kurzfaserzellstofffasern,- bezogen auf die Masse der gesamten Zellstofffasern, mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 30% und/oder höchstens 100%, vorzugsweise höchstens 80%, insbesondere höchstens 70%, oder- bezogen auf die Anzahl der gesamten Zellstofffasern, mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 35% und/oder höchstens 100%, besonders bevorzugt höchstens 85%, insbesondere höchstens 75% beträgt.
- Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Mahlgrad des gemahlenen Kurzfaserzellstoffs gemäß ISO 5267-1:1999 mindestens 20°SR, vorzugsweise mindestens 30°SR und/oder höchstens 85°SR, vorzugsweise höchstens 80°SR beträgt.
- Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Mahlgrad des Zellstoffgemischs im fertigen Umhüllungspapier mindestens 20°SR, vorzugsweise mindestens 30°SR und besonders vorzugsweise mindestens 40°SR und/oder höchstens 70°SR, vorzugsweise höchstens 60°SR beträgt.
- Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kurzfaserzellstoff zumindest zum überwiegenden Teil aus Laubbäumen gewonnen ist, vorzugsweise aus einem oder mehreren der Bäume Birke, Buche, Eukalyptus, Pappel oder Espe.
- Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Flächengewicht mindestens 20 g/m2, vorzugsweise mindestens 25 g/m2 und/oder höchstens 60 g/m2, vorzugsweise höchstens 40 g/m2 beträgt.
- Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen oder mehrere Füllstoffe enthält,
wobei zumindest ein Teil des einen oder der mehreren Füllstoffe aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Oxiden, Hydroxiden, Carbonaten und Silikaten besteht, insbesondere aus Oxiden, Hydroxiden, Carbonaten und Silikaten von Metallen besteht, besonders vorzugsweise aus Calciumcarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Magnesiumcarbonat und Aluminiumhydroxid besteht, und/oder bei dem das Umhüllungspapier einen Füllstoffgehalt von höchstens 45 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 40 Gew.-% und besonders vorzugsweise von höchstens 35 Gew.-% und/oder von mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 15 Gew.-% und besonders vorzugweise mindestens 20 Gew.-% aufweist, jeweils bezogen auf das Gewicht des Umhüllungspapiers. - Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner mindestens ein Brandsalz enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zitraten, Malaten, Tartraten, Acetaten, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Gycolaten, Lactaten, Oxalaten, Salicylaten, α-Hydroxycaprylaten, Phosphaten und Hydrogencarbonaten, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trinatriumzitrat und Trikaliumzitrat, wobei
der Gehalt an Brandsalzen vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,7 Gew.-%, und besonders vorzugsweise mindestens 1,0 Gew.-% und/oder höchstens 7,0 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 5,0 Gew.-% und besonders vorzugsweise höchstens 3,0 Gew.-% beträgt, und/oder
mit einer Zugfestigkeit in Maschinenrichtung nach ISO 1924-2:2008 von mindestens 10 N/15 mm, vorzugsweise mindestens 12 N/15 mm und/oder höchstens 30 N/15 mm, vorzugsweise höchstens 25 N/15 mm und insbesondere höchstens 20 N/15 mm. - Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Bruchdehnung in Maschinenrichtung nach ISO 1924-2:2008 von mindestens 0,9 %, vorzugsweise mindestens 1,0 % und/oder höchstens 5,0 %, vorzugsweise höchstens 3,0 % und besonders vorzugsweise höchstens 2,5 %, und/oder
dessen Luftdurchlässigkeit in unbehandelten Bereichen mindestens 50 cm3/(cm2·min·kPa), vorzugsweise mindestens 70 cm3/(cm2·min·kPa) und/oder höchstens 10.000 cm3/(cm2·min·kPa), vorzugsweise höchstens 5000 cm3/(cm2·min·kPa) und besonders vorzugsweise höchstens 500 cm3/(cm2·min·kPa) beträgt. - Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Diffusionskapazität in unbehandelten Bereichen mindestens 0,1 cm/s, vorzugsweise mindestens 1,0 cm/s und/oder höchstens 5,0 cm/s, vorzugsweise höchstens 4,0 cm/s beträgt, und/oder
das weiterhin Bereiche reduzierter Diffusionskapazität aufweist, die der Selbstverlöschung eines daraus gefertigten Rauchartikels dienen, insbesondere Bereiche, auf die eine filmbildende Substanz aufgetragen ist, oder Bereiche, deren Diffusionskapazität durch Prägen verringert ist, und/oder
welches ferner zumindest abschnittsweise künstlich perforiert ist. - Rauchartikel, umfassend einen Strang aus Tabak oder einem anderen Material, das bei Verbrennen oder Erhitzung Rauch oder ein Aerosol bildet, wobei dieser Strang durch ein Umhüllungspapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche umhüllt ist.
- Rauchartikel nach Anspruch 14, der einen Filter umfasst, der insbesondere durch ein Mundstückbelagpapier mit dem umhüllten Strang verbunden ist.
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