EP3468810B1 - Verfahren zum aufbringen von registermarken auf umhüllungspapier für rauchartikel - Google Patents

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EP3468810B1
EP3468810B1 EP18739534.8A EP18739534A EP3468810B1 EP 3468810 B1 EP3468810 B1 EP 3468810B1 EP 18739534 A EP18739534 A EP 18739534A EP 3468810 B1 EP3468810 B1 EP 3468810B1
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EP
European Patent Office
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wrapping paper
register marks
weight
paper
particularly preferably
Prior art date
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Active
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EP18739534.8A
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English (en)
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EP3468810A1 (de
Inventor
Daniel Fischer
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Delfortgroup AG
Original Assignee
Delfortgroup AG
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/60—Final treatment of cigarettes, e.g. marking, printing, branding, decorating
    • A24C5/601—Marking, printing or decorating cigarettes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/005—Treatment of cigarette paper
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C1/00—Elements of cigar manufacture
    • A24C1/38—Final treatment of cigars, e.g. sorting
    • A24C1/42—Marking, printing, or decorating cigars
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/005—Treatment of cigarette paper
    • A24C5/007—Perforating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/24—Ablative recording, e.g. by burning marks; Spark recording

Definitions

  • the invention relates to a method for applying registration marks on wrapping paper for smoking articles, so that the influence of the register marks on the taste of a smoking article made from the wrapping paper is minimized as far as possible by introducing no or almost no substances into the wrapping paper that do not also smoke of the smoking article arise.
  • a smoking article includes a smokable material and wrapping paper that wraps the smokable material to form a typically cylindrical strand.
  • the smokable material is tobacco or another material that can produce an aerosol when exposed to heat and the wrapping paper is a cigarette paper.
  • the smoking article can be a conventional cigarette that burns tobacco, but it can also be a smoking article in which the smokable material is only heated and thus releases an aerosol.
  • the smoking article also includes a filter that can filter constituents of the aerosol and that is encased in a filter wrapping paper, as well as a tip covering paper that connects the filter and the strand to one another.
  • the wrapping paper has structures that are repeated in the longitudinal direction of the strand. These structures can be purely optical features, such as imprints, watermarks or else functional features, such as tapes for controlling the tendency to inflammation of the smoking article (“LIP”), a composition of the wrapping paper that is variable in the longitudinal direction of the smoking article, in particular with regard to the fire salts, or any other features that may or may not be visible.
  • LIP smoking article
  • Some machines for producing smoking articles are equipped with sensors that can detect structures on the wrapping paper and synchronize the cut of the endless strand with the structures in such a way that the structures are in a nominally fixed position on the smoking article.
  • the structures must be able to be detected by means of a sensor at the usual processing speeds of such machines. If this is not the case, i.e. if the structures cannot be detected with reasonable economic effort or cannot be detected sufficiently quickly, there is the possibility of printing markings, so-called register marks, on the wrapping paper, which are in a fixed position relative to the structures and are simple and reliable can be detected with a sensor.
  • the cut of the endless strand is then synchronized with these printed register marks.
  • register marks on paper It is known in the prior art to print register marks on paper. This is particularly the case with multi-color printing machines, in which the imprints in the different colors must be correctly positioned with respect to one another.
  • the printing of such register marks on wrapping paper for smoking articles is problematic because the substances used in printing inks are often not permitted in wrapping papers for smoking articles.
  • the inks and solvents used in printing can affect the taste of the smoking article, especially the first time it is pulled. Such an influence can also exist if the printing ink is not even burned or heated when using the smoking article.
  • lasers are also used to apply register marks to paper, in that a laser beam burns the paper in a small area and darkens it at a defined point.
  • Such methods are for example in WO 98/35096 , WO 2007/122284 or WO 2011/026693 described.
  • certain pigments are provided in the paper or coatings on the paper in order to achieve good marking by means of a controlled color change, which is usually not possible in wrapping papers for smoking articles because of the legal requirements regarding the ingredients.
  • the aim of the methods according to the prior art is generally to produce a marking which is as visible or detectable as possible without perforating the paper.
  • Impairment of the taste of a smoking article by treatment with a laser is known, for example, in the case of filter cigarettes in which a perforation track is produced in the circumferential direction in the region of the filter by means of a laser.
  • the laser perforates the tip paper and the filter wrapping paper as intended, it also penetrates into the filter material, so that vaporization and combustion products of the filter material remain in the filter and are perceived by the smoker as irritating on the first pull.
  • EP 2 671 714 A1 describes a device for embossing and / or perforating foils for tobacco goods, which contains a pair of embossing rollers.
  • One of the embossing rollers has teeth for perforating the film, the counter roller to the embossing roller being a die roller which has depressions assigned to the teeth on the die roller.
  • Both embossing rollers are arranged in a perforation device, and the device is designed to be operated directly or indirectly online in a tobacco product manufacturing machine.
  • the device comprises a control unit which is designed to control the exact location, the size and arrangement of the perforations depending on the nature of the film to be processed.
  • DE 10 2012 209 544 describes a method for producing filter cigarettes, the filter cigarettes each being encased in a wrapping material.
  • the method is characterized in that a perforation device, in particular a laser perforation device, is controlled by means of a control device for the generation of perforations in such a way that a first perforation pattern with slot-shaped perforation holes running in the circumferential direction of the respective filter cigarettes is generated and between the circumferential direction of the respective filter cigarettes formed slot-shaped perforation holes of the first perforation pattern in a peripheral zone portion of the wrapping material of the filter cigarettes, a second perforation pattern with at least one or more perforation holes is additionally generated.
  • the first perforation pattern and the second perforation pattern are produced on a movable section of the filter cigarettes provided with wrapping material, for example on a movable section of the filter plug provided with a covering paper strip.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method which allows register marks to be produced on the wrapping paper for a smoking article, so that the influence of these markings on the taste of a smoking article made from the wrapping paper remains as small as possible.
  • the inventors have found that, contrary to the prior art, in which the visibility of the markings is in the foreground, the influence on the taste of the smoking article can be minimized, if material is added, it is only substances that are smoking when the Smoke products are created and therefore do not negatively affect the taste.
  • a “fixed” distance is, in particular, a predetermined or known distance, which allows the position of the structure to be inferred from the position of a marking.
  • the step (B) of creating register marks on the wrapping paper may further comprise a step (B.1) in which material is removed from the wrapping paper.
  • Step (B.1) is based on the consideration that by removing material from the wrapping paper, in particular by removing material over the entire thickness of the wrapping paper, preferably by punching, perforating or cutting, changes are produced in the wrapping paper, which are registered marks of suitable sensors can be detected.
  • the change is particularly preferably at least one opening in the wrapping paper. Only material is removed from the wrapping paper and any influence on the taste of the smoking article made from the wrapping paper is avoided. When designing the openings in the wrapping paper, special attention must be paid to the strength requirements of the subsequent processing steps.
  • the step (B) of creating register marks on the wrapping paper can further comprise a step (B.2) in which the wrapping paper is mechanically changed.
  • the inventive method in step (B.2) is based on the consideration that, by mechanical treatment of the wrapping paper, in particular by embossing or compression, register marks are generated on the wrapping paper, which can be detected by suitable sensors.
  • the wrapping paper becomes more transparent by embossing or compressing the areas treated in this way and appears darker on a suitable surface, so that detection is possible. No substances are added to the wrapping paper here either, and any influence on the taste of the smoking article made from the wrapping paper is avoided.
  • the design of the register marks should also take into account the strength properties of the wrapping paper, but less than when creating openings.
  • step (B.3) is based on the consideration that by treating the surface of the wrapping paper with laser radiation, components of the wrapping paper are changed in color by pyrolysis or combustion in such a way that this change can be easily detected with suitable sensors. In general, the areas of the wrapping paper treated in this way will appear darker than the wrapping paper.
  • This further inventive step is based on the consideration that when smoking or heating the smoking article in the wrapping paper, pyrolysis or combustion products are formed which the smoker ingests when smoking and which contribute to the taste of the smoking article.
  • pyrolysis or combustion of the wrapping paper enthalpy of combustion is released, which is partly released into the environment, for example by heat radiation, heat conduction or convection, but partly also maintains the smoldering process by forwarding in the wrapping paper.
  • the smoking article is smoked, the wrapping paper is only burned incompletely, so that not all of the enthalpy of combustion, as can be measured, for example, in a calorimeter, is released.
  • the smokable material can also introduce energy into the wrapping paper.
  • the energy introduced by the laser it should be taken into account that when treating with the laser, only the surface is thermally stressed, while smoking of the smoking article, the entire mass of the wrapping paper is thermally degraded. Furthermore, the duration of the thermal exposure to the laser is much shorter than when smoking the smoking article. Also, not all of the laser radiation is absorbed by the wrapping paper, but a part is reflected and a part penetrates the wrapping paper.
  • the energy density of the laser can now be selected so that the wrapping paper on the surface to be marked is supplied with a similar amount of energy to a certain depth of the wrapping paper as when smoking the smoking article from the area surrounding it would be supplied to the same volume. It can then be assumed that similar substances are produced in similar proportions to one another as is the case when smoking the smoking article, and an undesirable influence on the taste of the smoking article is thus largely avoided.
  • steps (B.1), (B.2) and (B.3) that only substances, if any, are added to the wrapping paper that are already contained in the wrapping paper in step (A) or when smoking a smoking article made from the wrapping paper.
  • Figure 1 shows the principle of the invention. Structures 7 are located on the wrapping paper 1 with the machine direction indicated by arrow 3 and the transverse direction indicated by arrow 4, either on the wrapping paper 1 provided in step (A) already exist, or be applied according to step (C). In order to synchronize the paper flow, register marks 2 are generated on the wrapping paper, so that each register mark 2 is at a fixed distance 8 relative to one of the structures 7 in the machine direction.
  • the wrapping paper for smoking articles provided in step (A) of the method according to the invention comprises cellulose fibers.
  • the cellulose fibers are necessary because they give the wrapping paper the necessary strength.
  • the cellulose fibers are preferably wood cellulose fibers, particularly preferably made of long fiber cellulose, such as spruce, pine or larch, or short fiber cellulose, such as birch, beech or eucalyptus, and mixtures thereof.
  • the cellulose fibers are partly or wholly from other plants, such as flax, hemp, sisal, jute, abaca, cotton, esparto grass or mixtures thereof.
  • the wrapping paper can also contain cellulose fibers made from regenerated cellulose, such as lyocell fibers, viscose fibers or modal fibers.
  • cellulose fibers made from regenerated cellulose such as lyocell fibers, viscose fibers or modal fibers.
  • the wrapping paper preferably contains at least 50% by weight, particularly preferably at least 60% by weight, very particularly preferably at least 70% by weight of cellulose fibers and preferably at most 100% by weight, particularly preferably at most 80% by weight of cellulose fibers.
  • the percentages refer to the total mass of the wrapping paper.
  • the wrapping paper may contain filler.
  • the filler is preferably an oxide, hydroxide, carbonate, bicarbonate or silicate or a mixture thereof. Calcium carbonate is particularly preferred, in particular precipitated calcium carbonate.
  • Further fillers which can preferably be used in wrapping papers for smoking articles are magnesium oxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, titanium dioxide, talc and kaolin or mixtures thereof. However, special fillers can also be used which irreversibly change their color when exposed to laser radiation and thus contribute to the visibility of the marking, for example iron oxides.
  • the legal provisions regarding the ingredients of the wrapping paper for smoking articles must be observed.
  • the wrapping paper provided in step (A) of the process preferably contains at least 10% by weight, in particular at least 20% by weight and preferably at most 50% by weight, particularly preferably at most 40% by weight and very particularly preferably at most 35% by weight .-% of the filler.
  • the percentages refer to the total mass of the wrapping paper.
  • the wrapping paper for smoking articles contains no filler. This alternative embodiment is particularly preferred if the wrapping paper is to be used for manually manufactured smoking articles (“roll-your-own”).
  • the wrapping paper can also contain at least one incineration salt, which increase or reduce the smoldering speed of the smoking article or the appearance of the ashes of the burned tobacco together with the burned wrapping paper can improve. Since fire salts often influence the thermal degradation of the wrapping paper and thus the enthalpy of combustion, they also play a role in the choice of the energy density of the laser radiation in step (B.3).
  • the wrapping paper therefore preferably comprises one or more fire salts selected from the group consisting of citrates, malates, tartrates, acetates, nitrates, succinates, fumarates, gluconates, glycolates, lactates, oxalates, salicylates, ⁇ -hydroxycaprylates, phosphates, chlorides and hydrogen carbonates, preferably selected from the group consisting of trisodium citrate, tripotassium citrate and mixtures thereof.
  • the wrapping paper can also contain substances selected from the group consisting of sodium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, monoammonium phosphate, diammonium phosphate, boric acid and mixtures thereof.
  • the content of fire salts in the wrapping paper 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 at most 3.0% by weight.
  • the wrapping paper for smoking articles contains no fire salts. This embodiment is particularly preferred if the wrapping paper is to be used for manually manufactured smoking articles (“roll-your-own”).
  • the wrapping paper can also contain further components as are known per se from the prior art. These include, for example, dyes, pigments, flavorings or inorganic fibers such as glass fibers. In many countries, however, the use of such substances is restricted by legal regulations.
  • the weight per unit area of the wrapping paper is important for the method according to the invention because it essentially determines the mechanical strength of the wrapping paper and influences the design of step (B).
  • the wrapping paper for the process according to the invention has a basis weight between 10 g / m 2 and 100 g / m 2 , preferably between 20 g / m 2 and 50 g / m 2 and particularly preferably between 25 g / m 2 and 35 g / m 2 .
  • the basis weight of the wrapping paper can be determined in accordance with ISO 536: 2012.
  • the thickness of the wrapping paper also plays a role in the method according to the invention.
  • the thickness of the wrapping paper is between 15 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably between 30 ⁇ m and 60 ⁇ m and very particularly preferably between 40 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the thickness of the wrapping paper can be determined on a single layer according to ISO 534: 2011.
  • the wrapping paper has structures which repeat regularly in the machine direction, so that it is necessary to apply register marks in a fixed relative position to each structure, which are used in later processing processes to synchronize processing steps with the running of the wrapping paper can.
  • step (C) these structures can be added to the wrapping paper according to a variant of the method according to the invention after the register marks have been applied, or, according to an alternative variant of the method according to the invention, can already be present on the wrapping paper provided in step (A).
  • the invention is not limited to any particular type of structure. It can be, for example, printed, embossed or punched features on the wrapping paper, which should appear in a fixed position on the smoking article made from this wrapping paper. Likewise it can be watermarks, sieve markings or Vergellinien.
  • the type of structure is not limited to optically perceptible features, but can also include functional features. These include, for example, tapes printed on the wrapping paper, which are used to self-extinguish a smoking article made therefrom, or perforations, which serve to dilute the aerosol flowing through the smoking article, as in WO 2011/120687 is described.
  • the structures can also consist of the fact that the composition of the wrapping paper changes regularly in the machine direction, in particular with regard to the content of fire salts, as in WO 2014/202319 is described.
  • the method according to the invention can preferably be used when the structures for sensors cannot be detected or can only be detected with great effort.
  • the generation of the structures on the wrapping paper in step (C) or in a step upstream of step (A) can therefore preferably include printing, embossing, perforating, punching, impregnating, impregnating, coating or spraying.
  • the structures are repeated regularly in the machine direction, the machine direction being understood as the direction in which the wrapping paper moves in the further processing step that requires synchronization with the structures on the wrapping paper. In most cases, this is the same direction in which the wrapping paper can be produced on a state-of-the-art paper machine, ie the "machine direction" of the wrapping paper.
  • the wrapping paper is in the form of an elongated web and the "machine direction" corresponds to the longitudinal direction of that web.
  • Step (B.1) can preferably be designed such that material is removed over the entire thickness of the wrapping paper and therefore at least one opening is created in the wrapping paper.
  • the at least one opening is particularly preferably produced by punching, perforating or cutting. Less preferred, but also possible, is the superficial removal of material from the wrapping paper, for example by grinding or scratching, so that the transparency of the wrapping paper is increased in this area, but no opening is created.
  • step (B.1) is carried out by perforating or cutting, mechanical perforation or cutting tools or a laser can preferably be used; this step is particularly preferably carried out by a CO 2 laser.
  • the outermost boundaries of the register mark do not have radii of curvature which are too small.
  • the "cross direction” means the direction orthogonal to the machine direction.
  • the radius of curvature of the outermost boundary in the transverse direction is preferably at least 0.1 mm, preferably at least 0.2 mm and particularly preferably at least 0.5 mm.
  • Figure 2 shows a wrapping paper 1 with markings or register marks 2, which are exemplarily designed as elliptical openings in the wrapping paper.
  • the machine direction of the wrapping paper is indicated by arrow 3, while the transverse direction indicated by arrow 4 is essentially orthogonal to it.
  • the outermost limit 5 of the register mark 2 in the transverse direction is shown enlarged, and the radius of curvature, designated R, of the limit 5 in the transverse direction is shown.
  • the register mark is a circular opening with a diameter of at least 0.3 mm and at most 2.0 mm, preferably of at least 0.5 mm and at most 1.5 mm.
  • Step (B.2) can preferably be designed such that the mechanical treatment involves embossing or compressing the wrapping paper.
  • the wrapping paper is compressed in one area so that the transparency increases locally. against a dark background, the marking can then be detected as a dark area for sensors compared to the untreated wrapping paper.
  • the wrapping paper can be embossed or compressed by applying mechanical pressure between two appropriately patterned rollers that create a mark in the wrapping paper.
  • the line force for embossing the wrapping paper is important for the method according to the invention.
  • the line force for embossing the wrapping paper for smoking articles is preferably 70 N / mm to 130 N / mm, particularly preferably 80 N / mm to 120 N / mm and very particularly preferably 90 N / mm to 115 N / mm. With this line force, an embossing is achieved which can be easily detected by optical sensors, but which does not significantly reduce the tensile strength of the wrapping paper.
  • the moisture of the paper is also important for the embossing result in the method according to the invention.
  • the embossing is preferably carried out at an increased moisture content of the paper from 5% by weight to 10% by weight and particularly preferably from 7% by weight to 9% by weight, the percentages relating to the mass of the wrapping paper. With this increased humidity, the embossing provides a more clearly visible marking, which can then also be detected automatically more easily.
  • a further preferred embodiment of this method step is the generation of markings in the area of the press section of the paper machine during the production of the wrapping paper, that is to say on the wrapping paper that is not yet “completely finished”.
  • an embossing process can be used which is very similar to the previously described embossing process on the finished wrapping paper, except that the moisture content of the wrapping paper in the press section is higher than that of the completely finished wrapping paper.
  • a cylinder provided with a corresponding pattern can also be used here.
  • An alternative embodiment of this process step comprises the creation of register marks by means of corresponding devices on the wire of the paper machine during the production of the wrapping paper, in the same way as watermarks can be produced on papers.
  • step (B3.1) of the method according to the invention For the selection of the energy density of the laser radiation in step (B3.1) of the method according to the invention based on the enthalpy of combustion per volume of the wrapping paper, it is advantageous, but not necessary, if the enthalpy of combustion of the wrapping paper is known.
  • the enthalpy of combustion of the wrapping paper can be determined, for example, by measurement with a calorimeter, in particular with a reaction calorimeter.
  • the components of the wrapping paper are substances whose enthalpies of combustion are known with sufficient accuracy so that the enthalpy of combustion can also be calculated from the known composition of the wrapping paper. Such example calculations are described below.
  • step (B3.1) it is then no longer necessary at all to determine the combustion enthalpy itself, but one will be able to directly from the composition of the wrapping paper and from other properties, in particular the thickness and the basis weight to determine a suitable energy density for the laser radiation.
  • knowledge of the enthalpy of combustion as an intermediate variable is advantageous, but not necessary.
  • step (B3.1) of the preferred method according to the invention is also intended to include methods in which the enthalpy of combustion is not explicitly determined, but rather variables for the selection of the energy density are used which are the enthalpy of combustion significantly affect. These sizes are in particular the substances used in the wrapping paper, their quantity, the basis weight or the thickness of the wrapping paper.
  • the interval [x 0 , x 1 ] is so large that it contains that interval as a subset that is spanned by the smallest enthalpy of combustion and the greatest enthalpy of combustion, each per volume of the wrapping paper, of those wrapping papers which the method according to the invention is to be used.
  • the enthalpy of combustion per volume of the wrapping paper is to be inserted in J ⁇ m -2 ⁇ ⁇ m -1 and the energy density of the laser radiation is obtained in J ⁇ m -2 .
  • the laser radiation used in step (B.3) of the method according to the invention for marking the wrapping paper has one or more wavelengths which are important for the energy density required for marking.
  • the wrapping paper should absorb the one or more wavelengths of the laser radiation essentially well.
  • a wavelength of at least 8 ⁇ m and at most 12 ⁇ m is preferred, and laser radiation with a wavelength of approximately 10.6 ⁇ m, which is generated by a CO 2 laser, is very particularly preferred.
  • the use of other sources for the laser radiation is also possible in the method according to the invention.
  • the power of the laser radiation can vary in a wide range and depends on the required energy density and above all on the area per unit of time with the laser radiation to be treated. Those skilled in the art will be able to determine an appropriate laser power. An example for calculating the relationship between energy density and the required power of the laser radiation is given below.
  • the register marks generated on the wrapping paper in step (B) of the method according to the invention should be designed in such a way that they can be reliably detected by simple optical sensors, in particular those that detect differences in brightness. For this purpose, it is helpful if the register marks differ sufficiently in color or whiteness from the rest of the wrapping paper, and if the wrapping paper itself has no other structures that the sensor could confuse with the register marks. If the marking is an opening in the wrapping paper, the color of the background in the area of the sensor should be selected differently from the wrapping paper or a transmitted light sensor (light barrier) should be used at all.
  • register marks are preferably continuous or broken lines in the transverse direction, that is at least approximately right angle to the machine direction, as defined above.
  • other marking patterns for example circles, triangles, squares or other geometric figures, can also be used.
  • the extent of the marking in the machine direction is relevant for the method according to the invention because its extent is important for reliable detection.
  • the wrapping paper reaches speeds of up to 10 m / s.
  • the marking should be located at least 1 ⁇ s below the sensor in order to ensure reliable detection, so that in embodiments of the invention the marking has an extension in the machine direction of at least one location of at least 0.01 mm.
  • the extension in the machine direction at at least one point of the register mark is preferably at least 0.10 mm and very particularly preferably at least 0.20 mm.
  • the register mark itself should be as little visible on the smoking article as possible.
  • the extent of the register mark in the machine direction should therefore be at most 5.00 mm, preferably at most 3.00 mm and very particularly preferably at most 1.00 mm. With these preferred dimensions also takes into account that the tensile strength of the wrapping paper is reduced so little in the machine direction that further processing of the wrapping paper is possible.
  • the register mark can extend in the transverse direction over the entire width of the wrapping paper .
  • the minimum extent of the register mark in the transverse direction is determined by the ability of the sensor used to reliably detect the register mark and also depends on how exactly and how stably the wrapping paper can be guided under the detection surface of the sensor.
  • the extent of the register mark in the transverse direction is therefore preferably at least 0.20 mm, particularly preferably at least 0.50 mm and very particularly preferably at least 1.00 mm.
  • the register marks were created on a wide roll of wrapping paper that is later to be cut into narrower rolls, it makes sense to arrange the register marks on the wrapping paper in such a way that at least one register mark is located on each of the narrow rolls in the width direction. As a result, the register marks can still be detected on the individual narrow rolls in subsequent processing steps.
  • the extent in the transverse direction should be as small as possible .
  • the extent of the register mark in the transverse direction is therefore preferably at least 0.20 mm, particularly preferably at least 0.50 mm and very particularly preferably at least 1.00 mm, and preferably at most 5.00 mm, particularly preferably at most 4.00 mm and very particularly preferably at most 3.00 mm.
  • register marks are produced on a wide roll of wrapping paper, which is later cut into narrower rolls, it makes sense to arrange the register marks on the wrapping paper in such a way that at least one register mark is located on each of the narrow rolls in the transverse direction. As a result, the register marks can still be detected on the individual narrow rolls in subsequent processing steps.
  • the extent of the register marks in the transverse direction is then preferably at most one third, particularly preferably at most one fifth and very particularly preferably at most one tenth of the width of the narrow roll.
  • the registration mark can be on the wrapping paper on any side of the wrapping paper. If the register mark is created on the wrapping paper, the register mark will be created on that side of the wrapping paper on which it can be more easily detected in the subsequent processing step. In wrapping papers for smoking articles, this is preferably the side of the wrapping paper that is on the outside of the smoking article. This side of the wrapping paper is preferably the side which faces away from the wire during the production of the wrapping paper on the paper machine and is referred to as the upper side, while the side of the wire is the side which faces the wire and which on the smoking article typically faces the smokable material .
  • the registration mark is an opening in the wrapping paper
  • the opening can be created from either side or from both sides.
  • each register mark is fundamentally arbitrary, as long as it is only ensured that it is at the same and fixed distance in the machine direction to at least one structure on the wrapping paper in each case in the machine direction. This distance must be known, so that in the subsequent processing step it can be concluded from the position of the register mark on the position of the structure on the wrapping paper.
  • the position of the register marks relative to the structures on the wrapping paper is particularly preferably selected such that the register marks are not visible during normal use of the smoking article made from the wrapping paper. For filter cigarettes, this can mean that the register marks are positioned on the wrapping paper in such a way that they are located on the filter cigarette in the area in which the tip paper overlaps the string of smokable material and thus covers the register marks on the wrapping paper.
  • step (A) the wrapping paper can first be produced and rolled up on a conventional paper machine.
  • the wrapping paper is unrolled again on a separate device, the register marks are produced on the wrapping paper in step (B) and the wrapping paper marked in this way is rolled up again.
  • step (C1) The structures are then applied to the marked wrapping paper on a further device, for example a printing machine or a coating machine, in step (C1).
  • a further device for example a printing machine or a coating machine
  • the device can be a printing press or coating machine in which the register marks are first generated, step (B), and then the structures are applied in the same device, step (C).
  • the device can be a printing press or coating machine in which the register marks are first generated, step (B), and then the structures are applied in the same device, step (C).
  • a device for applying structures to wrapping papers for smoking articles is also in WO 2010/124879 described.
  • the register marks can then be recognized with suitable sensors, and the usually endless strand of smokable material, which is wrapped in the wrapping paper, can be cut at a point synchronized with the register marks, so that the structures have a fixed position on the Take smoking articles.
  • the roll of wrapping paper is cut into small sheets so that they are suitable for the manual production of smoking articles ("roll-your-own").
  • the markings are detected on this machine and the cutting into sheets is synchronized with the register marks.
  • the structures are thus in a fixed position on the leaflet and therefore also in a fixed position on the smoking article made from the leaflet.
  • steps (A) and (B) are preferably carried out on the same device.
  • This variant of the method therefore provides that the wrapping paper already has structures and the register marks are generated afterwards.
  • the register marks In order for the register marks to be in a fixed position relative to the structures, it is necessary to use the structures to detect.
  • the method can be used advantageously.
  • the wrapping paper is initially in a wide roll and is later cut into a plurality of narrower rolls, so-called bobbins, for the production of the smoking articles.
  • the complex detection of the structures and the corresponding register mark of the wrapping paper then take place on a wide roll at low speed, while only a comparatively simple sensor system is required on the machines for producing smoking articles in order to detect the register marks instead of the structures, thereby high processing speeds can be achieved and expensive sensor technology is saved.
  • the method can be used particularly preferably if the machine for producing smoking articles is a cigarette machine and the subsequent processing step is the cutting of an endless strand of smokable material which is wrapped in the wrapping paper.
  • FIG 3 shows the production of the wrapping paper 150 according to the invention by means of a paper machine running in machine direction 151.
  • the paper machine comprises an area 100 of the headbox, a wire section 110, a press section 120, a dryer section 130 and a reel 140.
  • An aqueous fiber suspension or fiber / filler suspension flows from a headbox 101 onto a circulating screen 111, on which a wrapping paper 150 is drained is formed.
  • the wrapping paper 150 then passes through a press section 120, in which pressure is exerted on the wrapping paper 150 by pairs of rollers 121, which are typically provided with felt, and so the wrapping paper 150 is further dewatered.
  • the wrapping paper 150 then passes through the dryer section 130, in which it is brought into contact with at least one, but preferably a plurality of, heated drying cylinders 131 and the water is removed by evaporation, so that the wrapping paper 150 reaches a moisture content of 3% to 10%. Finally, the wrapping paper 150 is rolled up on a roll 141.
  • a cylinder 112 provided with a pattern can be provided in the wire section 110 of the paper machine, exerts pressure on the still moist wrapping paper 150, thus displacing the material in the wrapping paper 150 and producing a pattern with greater transparency.
  • a pair of rollers 122 can also be provided in the press section 120, for example, which transfers a pattern on one of the rollers 122 to the wrapping paper 150 by mechanical pressure.
  • the pair of rollers is preferably the last pair of rollers in the press section in the machine direction.
  • FIG 4 shows an exemplary manufacturing process of the wrapping paper according to the invention, in which in step (A) according to the invention a wrapping paper 200, which has no structures yet, is provided on a roll 201 and runs in the machine direction 208.
  • a marking unit 202 generates register marks on the wrapping paper 200.
  • the marking unit 202 is formed by a laser, with the laser radiation of which the wrapping paper 200 is treated in a step (B.3).
  • a detection unit 205 for example an optical sensor, recognizes the register marks generated by the marking unit 202 and influences a register control in such a way that the structures generated by a device 206 on the wrapping paper 200 are at a fixed distance from the register marks.
  • the device 206 can be, for example, a printing device, by means of which tapes which are used for self-extinguishing are printed on the wrapping paper 200.
  • the register can be regulated by means of a deflection roller 203 which is movable in the direction of the arrow 204 and which lengthens or shortens the length of the path between the marking unit 202 and the device 206 and thus positions the register marks and the structures relative to one another.
  • the detection unit 205 can preferably also be provided behind the device 206, as in FIG Fig. 4 is shown in dashed lines because the relative position of register marks and structures on the wrapping paper 200 can then be determined directly and the relative position can be regulated.
  • the wrapping paper 200 is rolled up on a roll 207.
  • FIG. 5 shows an exemplary manufacturing process according to the invention, in which the wrapping paper provided in step (A) already has structures.
  • the wrapping paper 300 is provided on a roll 301 and first goes through a register control in the machine direction 308, in which, for example by means of a deflection roller 303 movable in the direction of the arrow 304, the length of the paper web between the roll 301 and a marking unit 302 (again in the exemplary embodiment shown) Laser) can be lengthened or shortened so that the register marks generated by the marking unit 302 are exactly at a fixed distance relative to those on the wrapping paper 300 existing structures.
  • a detection unit 305 which can be arranged in front of or behind the marking unit, at least detects the structures and influences the position of the deflection roller 303 in such a way that there is a fixed distance between register marks and structures on the wrapping paper 300.
  • the detection unit 305 is preferably arranged behind the marking unit 302, because both the register marks and the structures can be detected at this position and their relative position to one another can be determined directly and thus regulated. If the detection unit 305 is arranged in front of the marking unit 302, the distance between the detection unit 305 and the marking unit 302 is preferably as small as possible. Finally, the wrapping paper 300 is rolled up on a roll 307.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the manufacturing process according to the invention.
  • a wrapping paper 400 which already has structures, is provided in the form of a roll 401 and runs through the process in the machine direction 408.
  • This exemplary embodiment is preferably used when the creation of register marks can be triggered by the marking unit 402 independently of the run of the wrapping paper. This will preferably be possible in the case of marking by means of laser in accordance with step (B.3).
  • the detection unit 405 can preferably also be arranged behind the marking unit 402, so that the relative position of register marks and structures with respect to one another can be determined directly and this position can thus be regulated.
  • the wrapping paper 400 is rolled up on a roll 407.
  • a first step (A) of the process according to the invention four different wrapping papers were provided with the data from Table 1, calcium carbonate precipitated in addition to cellulose fibers being used as filler and tripotassium citrate or mixtures of trisodium citrate and tripotassium citrate as fire salt.
  • the papers were produced on a conventional Fourdrinier paper machine as in Figure 3 is shown schematically and in a highly simplified manner.
  • Table 1 Wrapping paper data paper Basis weight g / m 2 Thickness ⁇ m Cellulose fibers Filler content Citrate content P1 30.0 54.0 % 62.2 36.0 1.80 g / m 2 18.66 10.80 0.54 P2 45.0 65.0 % 55.0 45.0 0.00 g / m 2 24.75 20.25 0.00 P3 25.0 43.0 % 67.0 32.0 1.00 g / m 2 16.75 8.00 0.25 P4 26.0 47.0 % 70.0 29.0 1.00 g / m 2 18.20 7.54 0.26
  • a roll with a width of 106 mm was cut from each wrapping paper and register marks were produced on a punching device.
  • the register marks were circular openings with a diameter of 0.5 mm.
  • Several such openings were arranged next to one another in the transverse direction, the center of the first opening seen in the transverse direction from the edge being 13.25 mm from the edge and the center of each further opening being 26.5 mm away from the opening seen in the transverse direction.
  • the roll was then cut into bobbins with a width of 26.5 mm each, as is customary for the production of cigarettes with a diameter of approximately 8 mm. As a result, the transverse openings were positioned centrally on each bobbin.
  • the repetition rate of the openings in the machine direction was adapted to the special manufacturing process of cigarettes.
  • filter cigarettes were subsequently manufactured with a tobacco rod with a length of 54 mm.
  • the tobacco rod was first cut into pieces with a length of 54 mm each.
  • the pieces were separated in the longitudinal direction and a double-long cigarette filter was inserted between two such pieces.
  • a double-wide tip paper was glued, so that a double cigarette connected at the mouth end was created.
  • the double cigarette was cut in the middle.
  • This manufacturing process results in an arrangement of the openings in the machine direction in which, starting from the center point of the first opening in the machine direction, the next center point of an opening is 5 mm apart and again starting from the first opening, the next but one center point is 108 mm apart twice the length of the tobacco rod on the cigarette.
  • the openings could be reliably detected by means of a light barrier and the further processing of the wrapping paper into cigarettes was easy, which shows that the reduction in tensile strength was sufficiently low.
  • a continuous 0.25 mm wide line was embossed on each of the wrapping papers. Because of the greater thickness of the wrapping paper P2, a higher force of about 115 N / mm could be set than for the papers P1, P3 and P4, for which the line force for embossing was about 90 N / mm to 100 N / mm. For the embossing, a higher moisture content of the wrapping paper of 5 wt.% To 10 wt.% Based on the mass of the wrapping paper was chosen, because the embossing was then more clearly visible and easier to detect. As an alternative to the line pattern, a dot pattern was also embossed for similar line forces. The embossed register marks, both the line pattern and the dot pattern, were clearly visible on all wrapping papers with the naked eye, so there was no doubt that they can be detected by sensors even at higher speeds.
  • the enthalpy of combustion of the paper was first estimated.
  • the enthalpy of combustion of cellulose and citric acid according to Table 2 are known and for calcium carbonate, the enthalpy for the reaction CaCO 3 ⁇ CaO + CO 2 is given in Table 2.
  • Table 2 - enthalpies to determine the enthalpy of combustion Enthalpy kJ / mol Molar mass g / mol Enthalpy kJ / g cellulose -2828 162.14 -17.44 Calcium carbonate +178 100.08 +1.78 citric acid -1972 192.13 -10.26
  • the enthalpy of a complete combustion of the wrapping papers can be estimated by multiplying and adding up the mass per area in the wrapping paper by the enthalpy per mass for all components, whereby the citrate content from Table 1 was converted into the citric acid content .
  • the enthalpy thus obtained per area was divided by the thickness. The results are shown in Table 3.
  • the papers were marked with a CO 2 laser with a nominal power of 25 W, which can generate a continuous laser beam with a wavelength of 9.2 ⁇ m to 10.9 ⁇ m.
  • the laser was operated at 70% of its nominal power, i.e. with 17.5 W.
  • the marking pattern was a solid line in the transverse direction of the wrapping paper with a width of 0.25 mm, which was produced at different speeds from 1 m / s to 7 m / s on the papers P1, P2, P3 and P4. From these technical data, the theoretical energy densities given in Table 4 were calculated by dividing the laser power (17.5 W) by the speed and the line width.
  • the wrapping papers were examined with regard to their suitability for producing smoking articles and their influence on the taste of a smoking article.
  • k should not exceed -1 ⁇ m and should preferably be less than -2 ⁇ m.
  • the value for k should preferably not fall below -8 ⁇ m, preferably it should not fall below -7 ⁇ m and very particularly preferably it should not fall below -6.5 ⁇ m.
  • the value for k should preferably not be higher than -1 ⁇ m, particularly preferably not higher than -2 ⁇ m, very particularly preferably not higher than -2.5 ⁇ m.
  • a logo was printed on the wrapping paper on a printing machine with appropriate sensors and register control to confirm that it is possible to produce structures on the wrapping paper that are positioned at a fixed distance in the machine direction from the register marks, as in step (C) of the provided method according to the invention. As expected, this was possible without any problems because the wrapping papers were through the marking with the laser was not significantly changed in its mechanical properties, in particular its tensile strength.

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Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Registriermarken auf Umhüllungspapier für Rauchartikel, so dass der Einfluss der Registermarken auf den Geschmack eines aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels möglichst minimiert wird, indem keine oder nahezu keine Substanzen in das Umhüllungspapier eingebracht werden, die nicht auch beim Rauchen des Rauchartikels entstehen.
    • HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
  • Ein Rauchartikel umfasst ein rauchbares Material und ein Umhüllungspapier, das das rauchbare Material umhüllt, und so einen typischerweise zylindrischen Strang bildet. Üblicherweise ist das rauchbare Material Tabak oder ein anderes Material, das bei Wärmeeinwirkung ein Aerosol erzeugen kann und das Umhüllungspapier ein Zigarettenpapier. Bei dem Rauchartikel kann es sich um eine konventionelle Zigarette handeln, bei der Tabak verbrannt wird, aber auch um einen Rauchartikel, bei dem das rauchbare Material nur aufgeheizt wird und so ein Aerosol freisetzt. In vielen Fällen umfasst der Rauchartikel auch einen Filter, der Bestandteile des Aerosols filtern kann und der von einem Filterumhüllungspapier umhüllt ist, sowie ein Mundstückbelagpapier, das den Filter und den Strang miteinander verbindet.
  • Bei manchen Rauchartikeln weist das Umhüllungspapier Strukturen auf, die sich in Längsrichtung des Strangs wiederholen. Diese Strukturen können rein optische Merkmale sein, wie Aufdrucke, Wasserzeichen oder auch funktionale Merkmale, wie Bänder zur Steuerung der Entzündungsneigung des Rauchartikels ("LIP"), eine in Längsrichtung des Rauchartikels variable Zusammensetzung des Umhüllungspapiers, insbesondere bezüglich der Brandsalze, oder irgendwelche anderen Merkmale, die sichtbar oder nicht sichtbar sein können.
  • Bei solchen Rauchartikeln besteht der Bedarf, dass sich die Strukturen an einer definierten Position auf dem Rauchartikel befinden. In üblichen Herstellungsprozessen von Rauchartikeln wird ein endloser Strang aus dem rauchbaren Material mit dem Umhüllungspapier umhüllt und später in kurze, nominal gleich lange Stücke geschnitten. Die Position des Schnitts ergibt sich dabei zufällig aus der Vorgabe, dass die Stücke alle möglichst gleich lang sein sollen. Die Position von Strukturen auf dem Umhüllungspapier spielt dabei keine Rolle, sodass diese Strukturen sich dann in einer zufälligen Position auf dem Rauchartikel befinden.
  • Manche Maschinen zur Herstellung von Rauchartikeln sind mit Sensoren ausgerüstet, die Strukturen am Umhüllungspapier detektieren können und den Schnitt des endlosen Strangs so mit den Strukturen synchronisieren, dass sich die Strukturen auf einer nominal festen Position auf dem Rauchartikel befinden. Dazu müssen die Strukturen aber mittels eines Sensors bei den üblichen Verarbeitungsgeschwindigkeiten solcher Maschinen detektiert werden können. Ist dies nicht der Fall, kann man also die Strukturen mit vernünftigem wirtschaftlichem Aufwand nicht oder nicht ausreichend schnell detektieren, besteht die Möglichkeit Markierungen, sogenannte Registermarken, auf dem Umhüllungspapier aufzudrucken, die sich in einer festen Position relativ zu den Strukturen befinden und einfach und zuverlässig mit einem Sensor detektiert werden können. Der Schnitt des endlosen Strangs wird dann mit diesen gedruckten Registermarken synchronisiert.
  • Es ist im Stand der Technik bekannt Registermarken auf Papier aufzudrucken. Dies geschieht vor allem bei Mehrfarbendruckmaschinen, bei denen die Aufdrucke in den verschiedenen Farben richtig zueinander positioniert sein müssen. Der Aufdruck solcher Registermarken auf Umhüllungspapier für Rauchartikel ist aber problematisch, weil die in Druckfarben verwendeten Substanzen in Umhüllungspapieren für Rauchartikel oft nicht erlaubt sind. Außerdem kann es durch die Druckfarben und die beim Drucken verwendeten Lösungsmittel zu einem Einfluss auf den Geschmack des Rauchartikels kommen, insbesondere beim ersten Zug. Ein solcher Einfluss kann auch vorliegen, wenn die Druckfarbe bei der Verwendung des Rauchartikels gar nicht selbst verbrannt oder erhitzt wird.
  • In manchen Fällen werden auch Laser zum Aufbringen von Registermarken auf Papier verwendet, indem ein Laserstrahl das Papier in einem kleinen Bereich verbrennt und so an einer definierten Stelle dunkel verfärbt. Solche Verfahren sind beispielsweise in WO 98/35096 , WO 2007/122284 oder WO 2011/026693 beschrieben. Dort werden allerdings bestimmte Pigmente im Papier oder Beschichtungen am Papier vorgesehen, um eine gute Markierung durch einen gesteuerten Farbumschlag zu erzielen, was bei Umhüllungspapieren für Rauchartikel üblicherweise wegen der gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich der Inhaltsstoffe nicht möglich ist.
  • Selbst bei Verzicht auf solche Pigmente oder Beschichtungen besteht das Ziel der Verfahren nach dem Stand der Technik generell darin, eine möglichst gut sichtbare oder detektierbare Markierung zu erzeugen, ohne das Papier zu perforieren.
  • Im Gegensatz zum Aufdrucken werden mittels Laser zwar keine neuen Substanzen auf das Umhüllungspapier aufgetragen, es entstehen aber dennoch Verbrennungs- oder Pyrolyseprodukte, die auf dem Umhüllungspapier verbleiben. Bei der Anwendung eines Lasers zum Aufbringen von Registermarken auf Umhüllungspapiere für Rauchartikel sind also wiederum neue Substanzen im Umhüllungspapier vorhanden, die den Geschmack eines aus diesem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels beeinflussen können. Zudem stellt das Aufbringen von Registermarken auf Umhüllungspapiere ein spezielles Problem dar, weil diese Papiere vergleichsweise dünn sind, leicht versehentlich perforiert werden können, und oft Brandsalze enthalten, die den thermischen Abbau des Umhüllungspapiers beeinflussen.
  • Eine Beeinträchtigung des Geschmacks eines Rauchartikels durch Behandlung mit einem Laser ist beispielsweise bei Filterzigaretten bekannt, bei denen eine Perforationsspur in Umfangsrichtung im Bereich des Filters mittels Laser erzeugt wird. Der Laser perforiert zwar wie beabsichtigt das Mundstückbelagpapier und das Filterhüllpapier, dringt aber auch in das Filtermaterial ein, sodass Verdampfungs- und Verbrennungsprodukte des Filtermaterials im Filter verbleiben und vom Raucher beim ersten Zug als irritierend wahrgenommen werden.
  • Es besteht also ein Bedarf an Verfahren Registermarken auf dem Umhüllungspapier eines Rauchartikels so zu erzeugen, dass der Einfluss auf den Geschmack eines aus diesem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels möglichst gering bleibt.
  • EP 2 671 714 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Prägen und/oder zum Perforieren von Folien für Tabakware, welche ein Paar Prägewalzen enthält. Eine der Prägewalzen weist Zähne zum Perforieren der Folie auf, wobei die Gegenwalze zur Prägewalze eine Matrizenwalze ist, die den Zähnen auf der Matrizenwalze zugeordnete Vertiefungen aufweist. Beide Prägewalzen sind in einer Perforationseinrichtung angeordnet, und die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, in einer Tabakwaren-Herstellungsmaschine direkt oder indirekt online betrieben zu werden. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der zu bearbeitenden Folie den genauen Ort, die Größe und Anordnung der Perforationen zu steuern.
  • DE 10 2012 106 154 beschreibt künstliche Perforation bei Zigarettenpapieren. Darin wird erläutert, dass sich durch elektrostatische Perforation Löcher mit einem Durchmesser zwischen 30 µm und 100 µm erzeugen lassen, während durch Laserperforation erzeugte Löcher typischerweise einen Durchmesser zwischen 100 µm und 500 µm haben. Weiter wird darauf hingewiesen, dass natürliches Zigarettenpapier kaum Poren mit einem Durchmesser von über 10 µm hat.
  • DE 10 2012 209 544 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Filterzigaretten, wobei die Filterzigaretten jeweils von einem Umhüllungsmaterial umhüllt sind. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Perforationsvorrichtung, insbesondere ein Laserperforationsvorrichtung, mittels einer Steuereinrichtung für die Erzeugung von Perforationen derart gesteuert wird, dass ein in Umfangsrichtung der jeweiligen Filterzigaretten umlaufendes erstes Perforationsmuster mit schlitzförmigen Perforationslöchern erzeugt wird und zwischen den in Umfangsrichtung der jeweiligen Filterzigaretten ausgebildeten schlitzförmigen Perforationslöchern des ersten Perforationsmusters in einem Umfangszonenabschnitt des Umhüllungsmaterials der Filterzigaretten ein zweites Perforationsmuster mit wenigstens einem oder mehreren Perforationslöchern zusätzlich erzeugt wird. Dadurch werden Filterzigaretten mit variabel einstellbarem Ventilationsgrad durch die ersten Perforationsmuster und die zweiten Perforationsmuster hergestellt. Dabei werden das erste Perforationsmuster und das zweite Perforationsmuster auf einem mit Umhüllungsmaterial versehenen, bewegbaren Abschnitt der Filterzigaretten, beispielsweise auf einem bewegbaren mit einem Belagpapierstreifen versehenen Abschnitt des Filterstopfens, erzeugt.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das es erlaubt, Registermarken auf dem Umhüllungspapier für einen Rauchartikel zu erzeugen, sodass der Einfluss dieser Markierungen auf den Geschmack eines aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels möglichst gering bleibt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfinder haben gefunden, dass abweichend vom Stand der Technik, in dem die Sichtbarkeit der Markierungen im Vordergrund steht, der Einfluss auf den Geschmack des Rauchartikels minimiert werden kann, indem sofern Material hinzugefügt wird, es sich nur um Substanzen handelt, die beim Rauchen des Rauchartikels entstehen und somit den Geschmack nicht negativ beeinflussen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Markierung eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel umfasst also die Schritte
    1. (A) Bereitstellen eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel, wobei das Umhüllungspapier Zellstofffasern umfasst,
    2. (B) Erzeugen von Registermarken auf dem Umhüllungspapier durch mindestens den folgenden Schritt
      (B.3) Behandeln der Oberfläche des Umhüllungspapiers mit Laserstrahlung mit einer Energiedichte y in J·m-2, für die gilt: y = k·x, wobei x die Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers in J·m-2·µm-1 ist, und wobei k mindestens -8 µm, bevorzugt mindestens -7 µm und ganz besonders bevorzugt mindestens - 6,5 µm beträgt, und höchstens -1 µm, bevorzugt höchstens -2 µm und ganz besonders bevorzugt höchstens -2,5 µm beträgt,
    wobei entweder in einem Schritt (C) sich regelmäßig wiederholende Strukturen auf dem Umhüllungspapier erzeugt werden, sodass sich jede Struktur in einem festen Abstand in Maschinenrichtung relativ zu mindestens einer Registermarke befindet, oder in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches sich in Maschinenrichtung regelmäßig wiederholende Strukturen aufweist, und die Registermarken in Schritt (B) auf dem Umhüllungspapier so erzeugt werden, dass sich jede Registermarke in einem festen Abstand in Maschinenrichtung relativ zu mindestens einer Struktur befindet. Dabei haben die Registermarken an mindestens einer Stelle eine Ausdehnung in Maschinenrichtung von mindestens 0,01 mm.
  • In der vorliegenden Offenbarung ist ein "fester" Abstand insbesondere ein vorbestimmter bzw. bekannter Abstand, der es erlaubt, von der Position einer Markierung auf die Position der Struktur zu schließen.
  • Der Schritt (B) des Erzeugens von Registermarken auf dem Umhüllungspapier kann ferner einen Schritt (B.1) umfassen, in dem Material aus dem Umhüllungspapier entfernt wird. Schritt (B.1) basiert auf der Überlegung, dass durch Entfernen von Material aus dem Umhüllungspapier, insbesondere durch Entfernen von Material über die gesamte Dicke des Umhüllungspapiers, bevorzugt durch Stanzen, Perforieren oder Schneiden, Veränderungen im Umhüllungspapier erzeugt werden, die als Registermarken von geeigneten Sensoren detektiert werden können. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Veränderung um mindestens eine Öffnung im Umhüllungspapier. Dabei wird nur Material aus dem Umhüllungspapier entfernt und somit jeder Einfluss auf den Geschmack des aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels vermieden. Bei der Gestaltung der Öffnungen im Umhüllungspapier ist aber auf Festigkeitsanforderungen der nachfolgenden Verarbeitungsschritte besonders zu achten.
  • Der Schritt (B) des Erzeugens von Registermarken auf dem Umhüllungspapier kann ferner einen Schritt (B.2) umfassen, in dem das Umhüllungspapier mechanisch verändert wird. Das erfinderische Verfahren im Schritt (B.2) basiert auf der Überlegung, dass durch mechanische Behandlung des Umhüllungspapiers, insbesondere durch Prägen oder Komprimieren, Registermarken auf dem Umhüllungspapier erzeugt werden, die von geeigneten Sensoren detektiert werden können. Im Allgemeinen wird das Umhüllungspapier durch Prägen oder Komprimieren an den so behandelten Stellen transparenter und erscheint bei geeignetem Untergrund dunkler, sodass eine Detektion möglich ist. Auch dabei werden dem Umhüllungspapier keine Substanzen hinzugefügt, und jeder Einfluss auf den Geschmack des aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels wird vermieden. Es ist ebenfalls bei der Gestaltung der Registermarken Rücksicht auf die Festigkeitseigenschaften des Umhüllungspapiers zu nehmen, aber weniger als bei der Erzeugung von Öffnungen.
  • Das erfinderische Verfahren im Schritt (B.3) basiert auf der Überlegung, dass durch die Behandlung der Oberfläche des Umhüllungspapiers mit Laserstrahlung Komponenten des Umhüllungspapiers durch Pyrolyse oder Verbrennung in ihrer Farbe so verändert werden, dass diese Veränderung einfach mit geeigneten Sensoren detektiert werden kann. Im Allgemeinen werden die derart behandelten Stellen des Umhüllungspapiers dunkler erscheinen als das Umhüllungspapier.
  • Bei der Behandlung mit Laserstrahlung kommt es jedoch zu einer Veränderung der Zusammensetzung des Umhüllungspapiers, also zum Eintrag neuer Substanzen. Im Rahmen der Erfindung wird daher sichergestellt, dass diese neuen Substanzen in Art und Menge nicht nennenswert von jenen verschieden sind, die beim Rauchen eines aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels entstehen.
  • Dieser weitere erfinderische Schritt basiert auf der Überlegung, dass beim Rauchen oder Erhitzen des Rauchartikels im Umhüllungspapier Pyrolyse- oder Verbrennungsprodukte entstehen, die der Raucher beim Rauchen aufnimmt, und die zum Geschmack des Rauchartikels beitragen. Bei der Pyrolyse oder Verbrennung des Umhüllungspapiers wird Verbrennungsenthalpie freigesetzt, die zu einem Teil, beispielsweise durch Wärmestrahlung, Wärmeleitung oder Konvektion an die Umgebung abgegeben wird, zum Teil aber auch durch Weiterleitung im Umhüllungspapier den Glimmprozess aufrechterhält. Jedoch wird beim Rauchen des Rauchartikels das Umhüllungspapier nur unvollständig verbrannt, sodass nicht die gesamte Verbrennungsenthalpie, wie sie beispielsweise in einem Kalorimeter gemessen werden kann, freigesetzt wird. Andererseits kann aber auch durch das rauchbare Material Energie in das Umhüllungspapier eingebracht werden.
  • Hinsichtlich der vom Laser eingebrachten Energie ist zu berücksichtigen, dass bei der Behandlung mit dem Laser nur die Oberfläche thermisch belastet wird, während beim Rauchen des Rauchartikels die gesamte Masse des Umhüllungspapiers thermisch abgebaut wird. Des Weiteren ist die Dauer der thermischen Einwirkung beim Laser viel kürzer als beim Rauchen des Rauchartikels. Auch wird nicht die gesamte Laserstrahlung vom Umhüllungspapier absorbiert, sondern ein Teil reflektiert und ein Teil durchdringt das Umhüllungspapier.
  • Unter Berücksichtigung aller dieser komplexen Aspekte kann man nun die Energiedichte des Lasers so wählen, dass dem Umhüllungspapier auf der zu markierenden Fläche bis zu einer gewissen Tiefe des Umhüllungspapiers eine ähnliche Menge an Energie zugeführt wird, wie sie beim Rauchen des Rauchartikels aus der Umgebung dieser Fläche dem selben Volumen zugeführt würde. Dann kann man davon ausgehen, dass ähnliche Substanzen in ähnlichen Mengenverhältnissen zueinander entstehen, wie es auch beim Rauchen des Rauchartikels der Fall ist, und somit wird ein unerwünschter Einfluss auf den Geschmack des Rauchartikels weitestgehend vermieden. Untersuchungen der Erfinder haben ergeben, dass dieses Ziel erreicht werden kann, wenn für die Laserstrahlung eine Energiedichte y (in J·m-2) gewählt wird, für die gilt: y = k·x, wobei x die Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers in J·m-2·µm-1 ist, und wobei k mindestens -8 µm und bevorzugt mindestens -7 µm und ganz besonders bevorzugt mindestens -6,5 µm beträgt, und höchstens -1 µm, bevorzugt höchstens -2 µm und ganz besonders bevorzugt höchstens -2,5 µm beträgt.
  • In besonders bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens gilt -5,0 µm ≤ k ≤ -4,0 µm.
  • Man beachte, dass dieser erfinderische Gedanke im Gegensatz zur Lehre aus dem Stand der Technik steht, nach der der Fachmann geneigt wäre, in Materialien, die bei thermischer Belastung viel Energie freisetzen, wenig Energie durch den Laser einzubringen, um eine Entzündung oder Perforation des Materials zu verhindern. Im Gegensatz dazu soll nach der Lehre dieser Erfindung bei höherer freigesetzter Energie eine höhere Energiedichte der Laserstrahlung gewählt werden, was sich in der Proportionalitätskonstante k niederschlägt, damit möglichst dieselben Substanzen wie bei einer Pyrolyse oder Verbrennung des Umhüllungspapiers auf dem Rauchartikel entstehen.
  • In bevorzugten Ausführungsformen gilt für jeden der Schritte (B.1), (B.2) und (B.3), dass dem Umhüllungspapier, falls überhaupt, nur Substanzen zugefügt werden, die bereits im Umhüllungspapier in Schritt (A) enthalten sind oder beim Rauchen eines aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels entstehen.
  • Figur 1 zeigt das Prinzip der Erfindung. Auf dem Umhüllungspapier 1 mit der durch Pfeil 3 angedeuteten Maschinenrichtung und der durch Pfeil 4 angedeuteten Querrichtung befinden sich Strukturen 7, die entweder auf dem in Schritt (A) bereitgestellten Umhüllungspapier 1 schon vorhanden sind, oder gemäß Schritt (C) aufgebracht werden. Zur Synchronisation des Papierlaufs werden Registermarken 2 auf dem Umhüllungspapier erzeugt, sodass jede Registermarke 2 sich in Maschinenrichtung in einem festen Abstand 8 relativ zu jeweils einer der Strukturen 7 befindet.
  • Das im Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte Umhüllungspapier für Rauchartikel umfasst Zellstofffasern. Die Zellstoffasern sind erforderlich, weil sie dem Umhüllungspapier die nötige Festigkeit verleihen. Die Zellstofffasern sind vorzugsweise Holzzellstofffasern, besonders bevorzugt aus Langfaserzellstoff, wie beispielsweise aus Fichte, Kiefer oder Lärche, oder aus Kurzfaserzellstoff, wie beispielsweise aus Birke, Buche oder Eukalyptus und Gemische daraus. In anderen bevorzugten Ausführungsformen sind die Zellstofffasern teilweise oder ganz aus anderen Pflanzen, wie Flachs, Hanf, Sisal, Jute, Abacä, Baumwolle, Espartogras oder Gemischen daraus. Grundsätzlich bestehen bei der Auswahl der Zellstofffasern keine Einschränkungen, sodass das Umhüllungspapier beispielsweise auch Zellstofffasern aus regenerierter Zellulose wie Lyocellfasern, Viskosefasern oder Modalfasern enthalten kann. Gesetzliche Bestimmungen betreffend die Inhaltsstoffe eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel sind natürlich zu beachten.
  • Das Umhüllungspapier enthält bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-% Zellstofffasern und bevorzugt höchstens 100 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 80 Gew.-% Zellstofffasern. Die Prozentsätze beziehen sich auf die gesamte Masse des Umhüllungspapiers.
  • Das Umhüllungspapier kann Füllstoff enthalten. Der Füllstoff ist bevorzugt ein Oxid, Hydroxid, Carbonat, Hydrogencarbonat oder Silikat oder ein Gemisch daraus. Besonders bevorzugt ist Calciumcarbonat, insbesondere gefälltes Calciumcarbonat. Weitere Füllstoffe, die in Umhüllungspapieren für Rauchartikel bevorzugt Verwendung finden können, sind Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Titandioxid, Talkum und Kaolin oder Gemische daraus. Es können allerdings auch spezielle Füllstoffe eingesetzt werden, die bei Einwirkung von Laserstrahlung irreversibel ihre Farbe ändern und damit zur Sichtbarkeit der Markierung beitragen, beispielsweise Eisenoxide. Auch hier sind allerdings die gesetzlichen Bestimmungen betreffend die Inhaltsstoffe des Umhüllungspapiers für Rauchartikel zu beachten.
  • Das in Schritt (A) des Verfahrens bereitgestellte Umhüllungspapier enthält bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, insbesondere mindestens 20 Gew.-% und bevorzugt höchstens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 40 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt höchstens 35 Gew.-% des Füllstoffs. Die Prozentsätze beziehen sich auf die gesamte Masse des Umhüllungspapiers. In einer alternativen Ausführungsform enthält das Umhüllungspapier für Rauchartikel keinen Füllstoff. Diese alternative Ausführungsform ist insbesondere bevorzugt, wenn das Umhüllungspapier für manuell hergestellte Rauchartikel ("Roll-Your-Own") verwendet werden soll.
  • Besonders im Hinblick auf den Einsatz auf Rauchartikeln, bei denen das rauchbare Material verbrannt wird, beispielsweise für konventionelle Zigaretten, kann das Umhüllungspapier auch mindestens ein Brandsalz enthalten, das die Glimmgeschwindigkeit des Rauchartikels erhöhen oder reduzieren oder das Aussehen der Asche des verbrannten Tabaks gemeinsam mit dem verbrannten Umhüllungspapier verbessern kann. Da Brandsalze oft den thermischen Abbau des Umhüllungspapiers und damit die Verbrennungsenthalpie beeinflussen, spielen sie auch bei der Wahl der Energiedichte der Laserstrahlung in Schritt (B.3) eine Rolle.
  • Das Umhüllungspapier umfasst daher bevorzugt ein oder mehrere Brandsalze, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zitraten, Malaten, Tartraten, Acetaten, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxalaten, Salicylaten, α-Hydroxycaprylaten, Phosphaten, Chloriden und Hydrogencarbonaten, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trinatriumzitrat, Trikaliumzitrat und Mischungen daraus. Als brandhemmende Mittel kann das Umhüllungspapier auch Substanzen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat, Borsäure und Mischungen daraus enthalten.
  • Der Gehalt an Brandsalzen im 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 höchstens 3,0 Gew.-%. In einer alternativen Ausführungsform enthält das Umhüllungspapier für Rauchartikel keine Brandsalze. Diese Ausführungsform ist insbesondere bevorzugt, wenn das Umhüllungspapier für manuell hergestellte Rauchartikel ("Roll-Your-Own") verwendet werden soll.
  • Das Umhüllungspapier kann noch weitere Komponenten enthalten, wie sie aus dem Stand der Technik an sich bekannt sind. Dazu gehören beispielsweise Farbstoffe, Pigmente, Aromastoffe oder anorganische Fasern, wie Glasfasern. Der Einsatz solcher Stoffe ist in vielen Ländern allerdings durch gesetzliche Regelungen eingeschränkt.
  • Das Flächengewicht des Umhüllungspapiers ist für das erfindungsgemäße Verfahren von Bedeutung, weil es die mechanische Festigkeit des Umhüllungspapiers wesentlich bestimmt und die Gestaltung des Schritts (B) beeinflusst. Das Umhüllungspapier für das erfindungsgemäße Verfahren hat in bevorzugten Ausführungsformen ein Flächengewicht zwischen 10 g/m2 und 100 g/m2, bevorzugt zwischen 20 g/m2 und 50 g/m2 und besonders bevorzugt zwischen 25 g/m2 und 35 g/m2. Das Flächengewicht des Umhüllungspapiers kann nach ISO 536:2012 bestimmt werden.
  • Aus denselben Gründen spielt auch die Dicke des Umhüllungspapiers eine Rolle im erfindungsgemäßen Verfahren. Die Dicke des Umhüllungspapiers beträgt in bevorzugten Ausführungsformen zwischen 15 µm und 100 µm, bevorzugt zwischen 30 µm und 60 µm und ganz besonders bevorzugt zwischen 40 µm und 50 µm. Die Dicke des Umhüllungspapiers kann an einer einzelnen Lage nach ISO 534:2011 bestimmt werden.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es bedeutend, dass das Umhüllungspapier sich in Maschinenrichtung regelmäßig wiederholende Strukturen aufweist, sodass es notwendig ist, Registermarken in einer festen relativen Position zu jeder Struktur aufzubringen, die in späteren Verarbeitungsprozessen zur Synchronisation von Verarbeitungsschritten mit dem Lauf des Umhüllungspapiers verwendet werden können.
  • Diese Strukturen können wie in Schritt (C) nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Aufbringen der Registermarken dem Umhüllungspapier hinzugefügt werden, oder nach einer alternativen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits auf dem in Schritt (A) bereitgestellten Umhüllungspapier vorhanden sein.
  • Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art der Strukturen beschränkt. Es kann sich dabei beispielsweise um gedruckte, geprägte oder gestanzte Merkmale auf dem Umhüllungspapier handeln, die auf dem aus diesem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikel in einer festen Position erscheinen sollen. Ebenso können es Wasserzeichen, Siebmarkierungen oder Vergelinien sein. Die Art der Strukturen ist dabei nicht auf optisch wahrnehmbare Merkmale beschränkt, sondern kann auch funktionale Merkmale umfassen. Dazu gehören beispielsweise auf das Umhüllungspapier aufgedruckte Bänder, die der Selbstverlöschung eines daraus gefertigten Rauchartikels dienen, oder Perforationen, die der Verdünnung des durch den Rauchartikel strömenden Aerosols dienen, wie in WO 2011/120687 beschrieben ist. Ebenso können die Strukturen darin bestehen, dass sich die Zusammensetzung des Umhüllungspapiers in Maschinenrichtung in regelmäßiger Weise ändert, insbesondere bezüglich des Gehalts an Brandsalzen, wie in WO 2014/202319 beschrieben ist. Bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren dann eingesetzt werden, wenn die Strukturen für Sensoren nicht oder nur mit großem Aufwand detektiert werden können.
  • Das Erzeugen der Strukturen auf dem Umhüllungspapier in Schritt (C) oder in einem dem Schritt (A) vorgelagerten Schritt kann also bevorzugt das Drucken, Prägen, Perforieren, Stanzen, Tränken, Imprägnieren, Beschichten oder Sprühen umfassen.
  • Die Strukturen wiederholen sich dabei regelmäßig in Maschinenrichtung, wobei unter der Maschinenrichtung jene Richtung zu verstehen ist, in der sich das Umhüllungspapier in jenem weiteren Verarbeitungsschritt bewegt, der eine Synchronisation mit den Strukturen auf dem Umhüllungspapier erfordert. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um dieselbe Richtung, in der das Umhüllungspapier auf einer Papiermaschine nach dem Stand der Technik erzeugt werden kann, also der "Maschinenrichtung" des Umhüllungspapiers. In bevorzugten Ausführungsformen hat das Umhüllungspapier die Form einer länglichen Bahn, und die "Maschinenrichtung" entspricht der Längsrichtung dieser Bahn.
  • Der Schritt (B.1) kann bevorzugt so gestaltet sein, dass Material über die gesamte Dicke des Umhüllungspapiers entfernt wird und daher mindestens eine Öffnung im Umhüllungspapier erzeugt wird. Besonders bevorzugt wird die mindestens eine Öffnung durch Stanzen, Perforieren oder Schneiden erzeugt. Weniger bevorzugt, aber auch möglich, ist das oberflächliche Entfernen von Material aus dem Umhüllungspapier, beispielsweise durch Schleifen oder Kratzen, sodass zwar die Transparenz des Umhüllungspapiers in diesem Bereich erhöht wird, aber keine Öffnung entsteht.
  • Sofern der Schritt (B.1) durch Perforieren oder Schneiden realisiert wird, können bevorzugt mechanische Perforations- oder Schneidwerkzeuge oder ein Laser verwendet werden, besonders bevorzugt wird dieser Schritt durch einen CO2-Laser durchgeführt.
  • Bei der Form der nach Schritt (B.1) hergestellten Registermarke wird in bevorzugten Ausführungsformen darauf geachtet, dass die in Querrichtung äußersten Begrenzungen der Registermarke keine zu kleinen Krümmungsradien aufweisen. In der vorliegenden Offenbarung bezeichnet die "Querrichtung" die Richtung orthogonal zur Maschinenrichtung. Bevorzugt beträgt der Krümmungsradius der in Querrichtung äußersten Begrenzung mindestens 0,1 mm, bevorzugt mindestens 0,2 mm und besonders bevorzugt mindestens 0,5 mm. Dadurch können bei Zugbelastungen in Maschinenrichtung Spannungsspitzen an diesen äußersten Begrenzungen effektiv reduziert werden, da solche Spannungsspitzen leicht zu einem Abriss des Umhüllungspapiers bei der Weiterverarbeitung führen und die Produktivität senken können. Da die in Querrichtung äußersten Begrenzungen der Registermarke auch gerade Linien sein können, kann der Krümmungsradius beliebig hoch sein.
  • Dieser Sachverhalt ist in Figur 2 zur beispielhaften Erläuterung dargestellt. Figur 2 zeigt ein Umhüllungspapier 1 mit Markierungen bzw. Registermarken 2, die beispielhaft als elliptische Öffnungen im Umhüllungspapier gestaltet sind. Die Maschinenrichtung des Umhüllungspapiers ist durch Pfeil 3 angedeutet, während die durch Pfeil 4 angedeutete Querrichtung dazu im Wesentlichen orthogonal ist. In der vergrößerten Ansicht 6 der Registermarke 2 ist die in Querrichtung äußerste Begrenzung 5 der Registermarke 2 vergrößert gezeigt, sowie der mit R bezeichnete Krümmungsradius der in Querrichtung äußersten Begrenzung 5 dargestellt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Registermarke eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser von mindestens 0,3 mm und höchstens 2,0 mm, bevorzugt von mindestens 0,5 mm und höchstens 1,5 mm.
  • Der Schritt (B.2) kann bevorzugt so gestaltet sein, dass es sich bei der mechanischen Behandlung um Prägen oder Komprimieren des Umhüllungspapiers handelt. Dabei wird das Umhüllungspapier in einem Bereich verdichtet, sodass sich die Transparenz lokal erhöht. Vor einem dunklen Hintergrund ist die Markierung dann gegenüber dem unbehandelten Umhüllungspapier als dunkler Bereich für Sensoren detektierbar. In der bevorzugten Ausführungsform kann das Prägen oder Komprimieren des Umhüllungspapiers durch Ausübung von mechanischem Druck zwischen zwei mit einem entsprechenden Muster versehenen Walzen geschehen, die eine Markierung im Umhüllungspapier erzeugen.
  • Die Linienkraft zur Prägung des Umhüllungspapiers ist für das erfindungsgemäße Verfahren von Bedeutung. Bevorzugt beträgt die Linienkraft zur Prägung des Umhüllungspapiers für Rauchartikel 70 N/mm bis 130 N/mm, besonders bevorzugt 80 N/mm bis 120 N/mm und ganz besonders bevorzugt 90 N/mm bis 115 N/mm. Bei dieser Linienkraft erzielt man eine Prägung, die von optischen Sensoren problemlos detektiert werden kann, aber die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers nicht nennenswert reduziert.
  • Die Feuchte des Papiers ist für das Prägeergebnis im erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls von Bedeutung. Bevorzugt wird das Prägen bei einer erhöhten Feuchte des Papiers von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt von 7 Gew.-% bis 9 Gew.-% durchgeführt, wobei sich die Prozentangaben auf die Masse des Umhüllungspapiers beziehen. Bei dieser erhöhten Feuchte liefert die Prägung eine deutlicher sichtbare Markierung, die dann auch leichter automatisch detektiert werden kann.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform dieses Verfahrensschritts ist das Erzeugen von Markierungen im Bereich der Pressenpartie der Papiermaschine bei der Herstellung des Umhüllungspapiers, also auf dem noch nicht "vollständig fertigen" Umhüllungspapier. Dabei kann ein Prägeprozess zur Anwendung kommen, der dem zuvor beschriebenen Prägeprozess am fertigen Umhüllungspapier sehr ähnlich ist, außer dass der Feuchtigkeitsgehalt des Umhüllungspapiers in der Pressenpartie höher ist als beim vollständig fertigen Umhüllungspapier. Insbesondere kann auch hier ein mit einem entsprechenden Muster versehener Zylinder eingesetzt werden. Eine alternative Ausführungsform dieses Verfahrensschritts umfasst das Erzeugen von Registermarken durch entsprechende Vorrichtungen auf dem Sieb der Papiermaschine bei der Herstellung des Umhüllungspapiers, in derselben Weise, wie auch Wasserzeichen auf Papieren hergestellt werden können.
  • Der Schritt (B.3) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bevorzugt so gestaltet sein, dass er die folgenden Teilschritte umfasst:
    • (B3.1) Auswahl der Energiedichte der Laserstrahlung basierend auf der Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers,
    • (B3.2) Markieren des Umhüllungspapiers unter Verwendung von Laserstrahlung mit der in Schritt (B3.1) ausgewählten Energiedichte, sodass auf dem Umhüllungspapier sich regelmäßig in Maschinenrichtung wiederholende Registermarken erzeugt werden.
  • Für die Auswahl der Energiedichte der Laserstrahlung in Schritt (B3.1) des erfindungsgemäßen Verfahrens basierend auf der Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers ist es vorteilhaft, aber nicht notwendig, wenn die Verbrennungsenthalpie des Umhüllungspapiers bekannt ist.
  • Die Verbrennungsenthalpie des Umhüllungspapiers kann dabei beispielsweise durch Messung mit einem Kalorimeter, insbesondere mit einem Reaktionskalorimeter, bestimmt werden. In vielen Fällen sind die Komponenten des Umhüllungspapiers aber Stoffe, deren Verbrennungsenthalpien mit ausreichender Genauigkeit bekannt sind, sodass die Verbrennungsenthalpie auch aus der bekannten Zusammensetzung des Umhüllungspapiers berechnet werden kann. Solche beispielhaften Berechnungen werden weiter unten beschrieben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schritts (B3.1) ist es dann gar nicht mehr notwendig, die Verbrennungsenthalpie selbst zahlenmäßig zu bestimmen, sondern man wird in der Lage sein, direkt aus der Zusammensetzung des Umhüllungspapiers und aus anderen Eigenschaften, insbesondere der Dicke und dem Flächengewicht, eine geeignete Energiedichte für die Laserstrahlung festzulegen. In diesem Sinne ist die Kenntnis der Verbrennungsenthalpie als Zwischengröße vorteilhaft, aber nicht notwendig. Jedenfalls sollen von Schritt (B3.1) des bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens auch Verfahren umfasst sein, bei denen die Verbrennungsenthalpie nicht explizit ermittelt wird, sondern Größen zur Auswahl der Energiedichte verwendet werden, die die Verbrennungsenthalpie wesentlich beeinflussen. Diese Größen sind insbesondere die im Umhüllungspapier verwendeten Stoffe, deren Menge, das Flächengewicht oder die Dicke des Umhüllungspapiers.
  • Die Auswahl der Energiedichte unter Verwendung der Verbrennungsenthalpie in Schritt (B3.1) des bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens kann bevorzugt die Anwendung einer mathematischen Funktion y = f(x) umfassen, deren Eingangsgröße x die Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers und deren Ausgangsgröße y die Energiedichte der Laserstrahlung ist. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Funktion im relevanten Bereich x ∈ [x0,x1] eine monoton fallende Funktion, also df(x)/dx ≤ 0 für alle x ∈ [x0,x1], besonders bevorzugt eine strikt monoton fallende Funktion, df(x)/dx < 0 für alle x ∈ [x0,x1], und ganz besonders bevorzugt eine lineare Funktion y = k·x + d mit k < 0, insbesondere eine Proportionalität der Form y = k·x mit k < 0. Das Intervall [x0,x1] ist dabei so groß, dass es jenes Intervall als Teilmenge enthält, das durch die kleinste Verbrennungsenthalpie und die größte Verbrennungsenthalpie, jeweils pro Volumen des Umhüllungspapiers, jener Umhüllungspapiere aufgespannt wird, auf die das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden soll.
  • In bevorzugten Verfahren erfolgt die Auswahl der Energiedichte unter Verwendung der Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers durch Anwendung der oben erwähnten Funktion y = f(x) mit y = k·x, k < 0, wobei k mindestens -8 µm und bevorzugt mindestens -7 µm und ganz besonders bevorzugt mindestens -6,5 µm beträgt und höchstens -1 µm, bevorzugt höchstens -2 µm und ganz besonders bevorzugt höchstens -2,5 µm beträgt. Insbesondere bevorzugt ist für k ein Intervall von -5,0 µm bis -4,0 µm. In die Funktion f(x) ist die Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers in J·m-2·µm-1 einzusetzen und die Energiedichte der Laserstrahlung wird in J·m-2 erhalten.
  • Die in Schritt (B.3) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Markierung des Umhüllungspapiers verwendete Laserstrahlung besitzt eine oder mehrere Wellenlängen, die für die zur Markierung erforderliche Energiedichte von Bedeutung sind. Insbesondere soll das Umhüllungspapier die eine oder mehrere Wellenlängen der Laserstrahlung im Wesentlichen gut absorbieren. Eine Wellenlänge von mindestens 8 µm und höchstens 12 µm ist bevorzugt, und ganz besonders bevorzugt ist Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von etwa 10,6 µm, die von einem CO2-Laser erzeugt wird. Der Einsatz anderer Quellen für die Laserstrahlung ist aber im erfindungsgemäßen Verfahren gleichfalls möglich.
  • Die Leistung der Laserstrahlung kann in einem weiten Bereich variieren und hängt neben der erforderlichen Energiedichte vor allem von der Fläche ab, die pro Zeiteinheit mit der Laserstrahlung behandelt werden soll. Der Fachmann wird in der Lage sein, eine geeignete Leistung des Lasers zu bestimmen. Ein Beispiel zur Berechnung des Zusammenhangs zwischen Energiedichte und der erforderlichen Leistung der Laserstrahlung ist weiter unten angegeben.
  • Weitere Parameter, die bei der Auswahl eines Lasers von Bedeutung sind, beispielsweise ob ein kontinuierlicher oder gepulster Laserstrahl verwendet werden soll, kann der Fachmann anhand der Erfahrung wählen oder durch Experimente einfach bestimmen.
  • Die in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens auf dem Umhüllungspapier erzeugten Registermarken sollen so gestaltet sein, dass sie von einfachen optischen Sensoren, insbesondere solchen, die Helligkeitsunterschiede detektieren, zuverlässig erfasst werden können. Dazu ist es hilfreich, wenn sich die Registermarken ausreichend deutlich in ihrer Farbe oder Weiße vom übrigen Umhüllungspapier unterscheiden, und wenn das Umhüllungspapier selbst sonst keine Strukturen aufweist, die der Sensor mit den Registermarken verwechseln könnte. Sofern es sich bei der Markierung um eine Öffnung im Umhüllungspapier handelt, ist im Bereich des Sensors der Untergrund farblich vom Umhüllungspapier verschieden zu wählen oder überhaupt ein Durchlichtsensor (Lichtschranke) zu verwenden. Auf konventionellen, weißen Umhüllungspapieren für Rauchartikel nach einem der Verfahrensschritte (B.2), oder (B.3) erzeugte Registermarken sind bevorzugt durchgehende oder unterbrochene Linien in Querrichtung, also in einem zumindest annähernd rechten Winkel zur Maschinenrichtung, wie sie oben definiert wurde. Andere Markierungsmuster, beispielsweise Kreise, Dreiecke, Quadrate oder andere geometrische Figuren, können allerdings ebenso verwendet werden.
  • Unabhängig von der Art ihrer Erzeugung ist die Ausdehnung der Markierung in Maschinenrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren relevant, weil ihre Ausdehnung für eine zuverlässige Detektion von Bedeutung ist. Bei der Herstellung von Rauchartikeln erreicht das Umhüllungspapier Geschwindigkeiten von bis zu 10 m/s. Die Markierung soll sich mindestens 1 µs unter dem Sensor befinden , um eine zuverlässige Detektion zu gewährleisten, sodass die Markierung in Ausführungsformen der Erfindung eine Ausdehnung in Maschinenrichtung an mindestens einer Stelle von mindestens 0,01 mm besitzt. Bevorzugt beträgt die Ausdehnung in Maschinenrichtung an mindestens einer Stelle der Registermarke aber mindestens 0,10 mm und ganz besonders bevorzugt mindestens 0,20 mm. Die Registermarke selbst soll auf dem Rauchartikel möglichst wenig sichtbar sein. Die Ausdehnung der Registermarke in Maschinenrichtung soll daher höchstens 5,00 mm, bevorzugt höchstens 3,00 mm und ganz besonders bevorzugt höchstens 1,00 mm betragen. Bei diesen bevorzugten Ausdehnungen ist auch berücksichtigt, dass die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers in Maschinenrichtung so wenig reduziert wird, dass eine weitere Verarbeitung des Umhüllungspapiers möglich ist.
  • Bei Registermarken, die die mechanische Festigkeit des Umhüllungspapiers nicht oder nur unwesentlich reduzieren, wie jene Registermarken, die nach den Verfahrensschritten (B.2) oder (B.3) erzeugt wurden, kann sich die Registermarke in Querrichtung über die gesamte Breite des Umhüllungspapiers erstrecken. Die minimale Ausdehnung der Registermarke in Querrichtung ist durch die Fähigkeit des eingesetzten Sensors bestimmt, die Registermarke zuverlässig zu detektieren, und hängt auch davon ab, wie genau und wie stabil das Umhüllungspapier unter der Detektionsfläche des Sensors geführt werden kann. Bevorzugt beträgt die Ausdehnung der Registermarke in Querrichtung daher mindestens 0,20 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,50 mm und ganz besonders bevorzugt mindestens 1,00 mm.
  • Sofern die Registermarken auf einer breiten Rolle des Umhüllungspapiers erzeugt wurden, die später in schmälere Rollen geschnitten werden soll, ist es sinnvoll, die Registermarken so auf dem Umhüllungspapier anzuordnen, dass sich in Breitenrichtung mindestens eine Registermarke auf jeder der schmalen Rollen befindet. Dadurch können die Registermarken auch bei nachfolgenden Verarbeitungsschritten noch auf den einzelnen schmalen Rollen detektiert werden.
  • Für Registermarken, die die mechanische Festigkeit des Umhüllungspapiers nennenswert reduzieren, wie jene Registermarken, die nach dem Verfahrensschritt (B.1) erzeugt wurden, und insbesondere jene Registermarken, die durch Öffnungen im Umhüllungspapier gebildet sind, ist die Ausdehnung in Querrichtung möglichst klein zu wählen. Bevorzugt beträgt die Ausdehnung der Registermarke in Querrichtung daher mindestens 0,20 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,50 mm und ganz besonders bevorzugt mindestens 1,00 mm, und bevorzugt höchstens 5,00 mm, besonders bevorzugt höchstens 4,00 mm und ganz besonders bevorzugt höchstens 3,00 mm.
  • Sofern solche Registermarken auf einer breiten Rolle des Umhüllungspapiers erzeugt werden, die später in schmälere Rollen geschnitten wird, ist es sinnvoll, die Registermarken so auf dem Umhüllungspapier anzuordnen, dass sich in Querrichtung mindestens eine Registermarke auf jeder der schmalen Rollen befindet. Dadurch können die Registermarken auch bei nachfolgenden Verarbeitungsschritten noch auf den einzelnen schmalen Rollen detektiert werden. Die Ausdehnung der Registermarken in Querrichtung beträgt dann bevorzugt höchstens ein Drittel, besonders bevorzugt höchstens ein Fünftel und ganz besonders bevorzugt höchstens ein Zehntel der Breite der schmalen Rolle.
  • Für das Schneiden einer derart markierten, breiten Rolle in schmale Rollen ist es sinnvoll, die Registermarken so anzubringen und den Schneidvorgang so zu steuern, dass die Registermarken nicht durchschnitten werden und damit nicht am Rand der schmalen Rollen zu liegen kommen.
  • Die Registermarke kann sich auf dem Umhüllungspapier auf jeder beliebigen Seite des Umhüllungspapiers befinden. Wenn die Registermarke auf dem Umhüllungspapier erzeugt wird, wird man die Registermarke auf jener Seite des Umhüllungspapiers erzeugen, auf der sie im nachfolgenden Verarbeitungsschritt einfacher detektiert werden kann. Bei Umhüllungspapieren für Rauchartikel ist das bevorzugt jene Seite des Umhüllungspapiers, die sich auf dem Rauchartikel außen befindet. Diese Seite des Umhüllungspapiers ist bevorzugt jene Seite, die bei der Herstellung des Umhüllungspapiers auf der Papiermaschine dem Sieb abgewandt ist und als Oberseite bezeichnet wird, während die Siebseite jene Seite ist, die dem Sieb zugewandt ist und auf dem Rauchartikel typischerweise dem rauchbaren Material zugewandt ist.
  • Falls es sich bei der Registermarke um eine Öffnung im Umhüllungspapier handelt, kann die Öffnung von jeder der beiden Seiten oder von beiden Seiten aus erzeugt werden.
  • Die Position jeder Registermarke ist grundsätzlich beliebig, solange nur sichergestellt ist, dass sie sich in einem für alle Registermarken gleichen und festen Abstand in Maschinenrichtung zu jeweils mindestens einer Struktur auf dem Umhüllungspapier befindet. Dieser Abstand muss bekannt sein, sodass in dem nachfolgenden Verarbeitungsschritt von der Position der Registermarke auf die Position der Struktur auf dem Umhüllungspapier geschlossen werden kann. Besonders bevorzugt ist die Position der Registermarken relativ zu den Strukturen auf dem Umhüllungspapier so gewählt, dass die Registermarken bei normalem Gebrauch des aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels nicht sichtbar sind. Das kann für Filterzigaretten bedeuten, dass die Registermarken so auf dem Umhüllungspapier positioniert sind, dass sie sich auf der Filterzigarette in dem Bereich befinden, in dem das Mundstückbelagpapier den Strang aus rauchbarem Material überlappt und so die Registermarken auf dem Umhüllungspapier abdeckt.
  • Die einzelnen Schritte (A), (B) und (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens können gemeinsam auf einer Vorrichtung oder separat auf mehreren Vorrichtungen durchgeführt werden.
  • Beispielsweise kann in Schritt (A) zunächst das Umhüllungspapier auf einer konventionellen Papiermaschine gefertigt und aufgerollt werden. Auf einer separaten Vorrichtung wird das Umhüllungspapier wieder abgerollt, die Registermarken werden im Schritt (B) auf dem Umhüllungspapier erzeugt und das derart markierte Umhüllungspapier wird wieder aufgerollt.
  • Auf einer weiteren Vorrichtung, beispielsweise einer Druckmaschine oder einer Beschichtungsmaschine, werden dann in Schritt (C1) die Strukturen auf dem markierten Umhüllungspapier aufgebracht.
  • Es ist auch denkbar und in bestimmten Anwendungen bevorzugt, die Schritte (B) und (C) auf derselben Vorrichtung auszuführen. Beispielsweise kann es sich bei der Vorrichtung um eine Druckmaschine oder Beschichtungsmaschine handeln, in der zunächst die Registermarken erzeugt werden, Schritt (B), und danach in derselben Vorrichtung die Strukturen aufgebracht werden, Schritt (C). In diesem Fall ist es vorteilhaft, zwischen der Markierungseinheit, die den Schritt (B) durchführt, und der Vorrichtung zum Aufbringen der Strukturen gemäß Schritt (C) eine aus dem Stand der Technik bekannte Registerregelung vorzusehen, die anhand der von einem Sensor detektierten Registermarken die Positionen der Registermarken und der aufzubringenden Strukturen miteinander synchronisiert. Dieses Synchronisieren kann bedeuten, die Längenänderung des Umhüllungspapiers während des Papierlaufs durch die Vorrichtung auszugleichen. Neben aus dem Stand der Technik bekannten Druckmaschinen, Prägemaschinen, Stanzmaschinen oder Perforationsmaschinen ist eine Vorrichtung zum Aufbringen von Strukturen auf Umhüllungspapieren für Rauchartikel auch in WO 2010/124879 beschrieben.
  • Bei der maschinellen Herstellung von Rauchartikeln können dann die Registermarken mit geeigneter Sensorik erkannt werden, und der üblicherweise endlose Strang aus rauchbarem Material, der vom Umhüllungspapier umhüllt ist, kann an einer mit den Registermarken synchronisierten Stelle geschnitten werden, sodass die Strukturen eine feste Position auf dem Rauchartikel einnehmen.
  • Bei Umhüllungspapieren für die manuelle Herstellung von Rauchartikeln wird die Rolle aus Umhüllungspapier in kleine Blättchen geschnitten, sodass sie für die manuelle Herstellung von Rauchartikeln ("Roll-Your-Own") geeignet sind. Die Markierungen werden auf dieser Maschine detektiert und das Schneiden in Blättchen mit den Registermarken synchronisiert. Damit befinden sich die Strukturen auf einer festen Position auf dem Blättchen und daher auch an einer festen Position auf dem aus dem Blättchen gefertigten Rauchartikel.
  • In einer Variante des Verfahrens, bei der in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches bereits die sich in Maschinenrichtung wiederholenden Strukturen aufweist, werden die Schritte (A) und (B) vorzugsweise auf derselben Vorrichtung ausgeführt. Diese Variante des Verfahrens sieht also vor, dass das Umhüllungspapier bereits Strukturen aufweist und die Registermarken im Nachhinein erzeugt werden. Damit sich die Registermarken in einer festen Position relativ zu den Strukturen befinden, ist es notwendig, die Strukturen zu detektieren. Für ein solches Verfahren wäre es daher an sich naheliegend, die Detektion der Strukturen in dem späteren Verarbeitungsschritt selbst vorzunehmen, anstatt zunächst Registermarken zu erzeugen und diese Registermarken im späteren Verarbeitungsschritt zu detektieren. Anders ausgedrückt erscheint das Erzeugen der Registermarken auf den ersten Blick überflüssig, wenn die Strukturen ohnehin detektiert werden müssen.
  • Es gibt jedoch Fälle, in denen die Sensorik zur Detektion der Strukturen aufwändig ist und die Detektion nur mit niedrigen Geschwindigkeiten möglich ist, beispielsweise wenn die Strukturen schlecht sichtbar sind oder in einer veränderlichen Zusammensetzung des Umhüllungspapiers bestehen. In diesen Fällen kann das Verfahren in vorteilhafter Weise eingesetzt werden.
  • In vielen Anwendungen für Umhüllungspapiere für Rauchartikel liegt das Umhüllungspapier zunächst in einer breiten Rolle vor und wird später zur Herstellung der Rauchartikel in eine Vielzahl schmälerer Rollen, sogenannter Bobinen, geschnitten. Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen dann die aufwändige Detektion der Strukturen und die entsprechende Registermarke des Umhüllungspapiers auf einer breiten Rolle bei niedriger Geschwindigkeit, während auf den Maschinen zur Herstellung von Rauchartikeln nur eine vergleichsweise einfache Sensorik benötigt wird, um die Registermarken anstatt der Strukturen zu detektieren, wodurch hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten erreicht werden können und aufwändige Sensorik eingespart wird. Besonders bevorzugt kann das Verfahren eingesetzt werden, wenn die Maschine zur Herstellung von Rauchartikeln eine Zigarettenmaschine ist und der spätere Verarbeitungsschritt das Schneiden eines endlosen Strangs aus rauchbarem Material ist, der vom Umhüllungspapier umhüllt ist.
  • Selbstverständlich können zwischen den einzelnen Schritten beliebige Zwischenschritte durchgeführt werden, wie sie für die Herstellung des Umhüllungspapiers für Rauchartikel erforderlich sind.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
    • Figur 1 zeigt ein Umhüllungspapier, auf dem Strukturen und Registermarken aufgebracht sind.
    • Figur 2 zeigt ein Umhüllungspapier, auf dem Registermarken in Form von Öffnungen ausgebildet sind.
    • Figur 3 illustriert die Herstellung eines Umhüllungspapiers mittels einer Papiermaschine, sowie eine mögliche Ausbildung von Registermarken in deren Siebpartie oder Pressenpartie.
    • Figur 4 illustriert einen Prozess, bei dem in derselben Vorrichtung Registermarken und Strukturen auf einem Umhüllungspapier ausgebildet werden.
    • Figur 5 illustriert einen Prozess, bei dem ein bereitgestelltes Umhüllungspapier bereits Strukturen aufweist und Registermarken so auf dem Umhüllungspapier erzeugt werden, dass sie sich in einem festen Abstand in Maschinenrichtung relativ zu den zugehörigen Strukturen befinden.
    • Figur 6 illustriert einen ähnlichen Prozess wie Figur 5, der sich anbietet, wenn Registermarken unabhängig vom Lauf des Umhüllungspapiers ausgebildet werden können.
    BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Das erfindungsgemäße Verfahren soll im Folgenden am Beispiel bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert werden.
  • Figur 3 zeigt die Herstellung des erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers 150 mittels einer in Maschinenrichtung 151 laufenden Papiermaschine. Gemäß der beispielhaften Figur 3 umfasst die Papiermaschine einen Bereich 100 des Stoffauflaufs, eine Siebpartie 110, eine Pressenpartie 120, eine Trockenpartie 130 und eine Aufrollung 140. Aus einem Stoffauflauf 101 strömt eine wässrige Fasersuspension oder Faser/Füllstoffsuspension auf ein umlaufendes Sieb 111, auf dem durch Entwässerung ein Umhüllungspapier 150 gebildet wird. Das Umhüllungspapier 150 durchläuft danach eine Pressenpartie 120, in der durch typischerweise mit einem Filz versehene Walzenpaare 121 Druck auf das Umhüllungspapier 150 ausgeübt wird und so das Umhüllungspapier 150 weiter entwässert wird. Anschließend durchläuft das Umhüllungspapier 150 die Trockenpartie 130, in der es mit mindestens einem, vorzugsweise aber mehreren, beheizten Trockenzylindern 131 in Kontakt gebracht wird und das Wasser durch Verdampfung entfernt wird, sodass das Umhüllungspapier 150 einen Feuchtegehalt von 3% bis 10% erreicht. Abschließend wird das Umhüllungspapier 150 auf einer Rolle 141 aufgerollt.
  • Zum Erzeugen von Registermarken nach Schritt (B.2) kann beispielsweise ein mit einem Muster versehener Zylinder 112 in der Siebpartie 110 der Papiermaschine vorgesehen sein, der Druck auf das noch feuchte Umhüllungspapier 150 ausübt und so das Material im Umhüllungspapier 150 verdrängt und ein Muster mit höherer Transparenz erzeugt. Alternativ kann zum Erzeugen von Registermarken nach Schritt (B.2) beispielsweise auch ein Walzenpaar 122 in der Pressenpartie 120 vorgesehen sein, das durch mechanischen Druck ein auf einer der Walzen 122 vorhandenes Muster auf das Umhüllungspapier 150 überträgt. Vorzugsweise ist das Walzenpaar das in Maschinenrichtung letzte Walzenpaar in der Pressenpartie.
  • Figur 4 zeigt einen beispielhaften, erfindungsgemäßen Herstellungsprozess des Umhüllungspapiers, bei dem im erfindungsgemäßen Schritt (A) ein Umhüllungspapier 200, das noch keine Strukturen aufweist, auf einer Rolle 201 bereitgestellt wird und in Maschinenrichtung 208 läuft. Mittels einer Markierungseinheit 202 werden in Schritt (B) Registermarken auf dem Umhüllungspapier 200 erzeugt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Markierungseinheit 202 durch einen Laser gebildet, mit dessen Laserstrahlung das Umhüllungspapier 200 in einem Schritt (B.3) behandelt wird. Eine Detektionseinheit 205, beispielsweise ein optischer Sensor, erkennt die von der Markierungseinheit 202 erzeugten Registermarken und beeinflusst eine Registerregelung so, dass die von einer Vorrichtung 206 auf dem Umhüllungspapier 200 erzeugten Strukturen sich in einem festen Abstand zu den Registermarken befinden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung 206 beispielsweise eine Druckvorrichtung sein, mit deren Hilfe Bänder, die der Selbstverlöschung dienen, auf das Umhüllungspapier 200 aufgedruckt werden. Die Registerregelung kann dabei durch eine in Pfeilrichtung 204 bewegliche Umlenkrolle 203 geschehen, die die Länge der Bahn zwischen Markierungseinheit 202 und Vorrichtung 206 verlängert oder verkürzt und so die Registermarken und die Strukturen zueinander positioniert. Bevorzugt kann die Detektionseinheit 205 auch hinter der Vorrichtung 206 vorgesehen sein, wie in Fig. 4 gestrichelt dargestellt ist, weil dann die relative Position von Registermarken und Strukturen auf dem Umhüllungspapier 200 zueinander direkt bestimmt werden kann und eine Regelung der relativen Position möglich ist. In einem abschließenden Schritt wird das Umhüllungspapier 200 auf einer Rolle 207 aufgerollt.
  • Figur 5 zeigt einen beispielhaften, erfindungsgemäßen Herstellungsprozess, bei dem das in Schritt (A) bereitgestellte Umhüllungspapier bereits Strukturen aufweist. Das Umhüllungspapier 300 wird dabei auf einer Rolle 301 bereitgestellt und durchläuft in Maschinenrichtung 308 zunächst eine Registerregelung, in der, beispielsweise mittels einer in Pfeilrichtung 304 beweglichen Umlenkrolle 303, die Länge der Papierbahn zwischen der Rolle 301 und einer Markierungseinheit 302 (im gezeigten Ausführungsbeispiel wiederum ein Laser) verlängert oder verkürzt werden kann, so dass die von der Markierungseinheit 302 erzeugten Registermarken sich genau in einem festen Abstand relativ zu den auf dem Umhüllungspapier 300 vorhandenen Strukturen befinden. Eine Detektionseinheit 305, die vor oder hinter der Markierungseinheit angeordnet sein kann, detektiert dabei zumindest die Strukturen und beeinflusst die Position der Umlenkrolle 303 so, dass ein fester Abstand zwischen Registermarken und Strukturen auf dem Umhüllungspapier 300 entsteht. Bevorzugt ist die Detektionseinheit 305 hinter der Markierungseinheit 302 angeordnet, weil an dieser Position sowohl die Registermarken als auch die Strukturen detektiert werden können und deren relative Position zueinander direkt bestimmt und somit geregelt werden kann. Ist die Detektionseinheit 305 vor der Markierungseinheit 302 angeordnet, ist der Abstand zwischen Detektionseinheit 305 und Markierungseinheit 302 vorzugsweise möglichst klein. Abschließend wird das Umhüllungspapier 300 auf einer Rolle 307 aufgerollt.
  • Figur 6 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses. In einem Schritt (A) wird ein Umhüllungspapier 400, das bereits Strukturen aufweist, in Form einer Rolle 401 bereitgestellt und durchläuft den Prozess in Maschinenrichtung 408. Eine Detektionseinrichtung 405, die vor oder hinter der Markierungseinheit 402 angeordnet ist, detektiert die Strukturen und steuert direkt die Markierungseinheit 402 (Laser), so dass die von der Markierungseinheit 402 erzeugten Registermarken sich in einem festen Abstand relativ zu den Strukturen auf dem Umhüllungspapier 400 befinden. Diese beispielhafte Ausführung wird dann bevorzugt eingesetzt, wenn das Erzeugen von Registermarken durch die Markierungseinheit 402 unabhängig vom Lauf des Umhüllungspapiers ausgelöst werden kann. Bevorzugt wird das bei einer Markierung mittels Laser gemäß Schritt (B.3) möglich sein. Die Detektionseinheit 405 kann bevorzugt auch hinter der Markierungseinheit 402 angeordnet sein, sodass die relative Position von Registermarken und Strukturen zueinander direkt bestimmt werden kann und somit eine Regelung dieser Position möglich ist. Abschließend wird das Umhüllungspapier 400 auf einer Rolle 407 aufgerollt.
  • In einem ersten Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden vier verschiedene Umhüllungspapiere mit den Daten aus Tabelle 1 bereitgestellt, wobei neben Zellstofffasern gefälltes Kalziumcarbonat als Füllstoff und Trikaliumzitrat oder Mischungen aus Trinatriumzitrat und Trikaliumzitrat als Brandsalz verwendet wurden. Die Papiere wurden auf einer konventionellen Langsiebpapiermaschine hergestellt, wie sie in Figur 3 schematisch und stark vereinfacht dargestellt ist. Tabelle 1 - Daten der Umhüllungspapiere
    Papier Flächengewicht g/m2 Dicke µm Zellstofffasern Füllstoffgehalt Zitratgehalt
    P1 30,0 54,0 % 62,2 36,0 1,80
    g/m2 18,66 10,80 0,54
    P2 45,0 65,0 % 55,0 45,0 0,00
    g/m2 24,75 20,25 0,00
    P3 25,0 43,0 % 67,0 32,0 1,00
    g/m2 16,75 8,00 0,25
    P4 26,0 47,0 % 70,0 29,0 1,00
    g/m2 18,20 7,54 0,26
  • Als Beispiel für den Verfahrensschritt (B.1) wurden aus jedem Umhüllungspapier eine Rolle mit einer Breite von 106 mm geschnitten und auf einer Stanzeinrichtung wurden Registermarken erzeugt. Die Registermarken waren kreisrunde Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,5 mm. Mehrere solcher Öffnungen waren nebeneinander in Querrichtung angeordnet, wobei der Mittelpunkt der in Querrichtung vom Rand gesehen ersten Öffnung einen Abstand von 13,25 mm vom Rand hatte und der Mittelpunkt jeder weiteren Öffnung von der in Querrichtung gesehen vorhergehenden Öffnung 26,5 mm entfernt war. Die Rolle wurde danach in Bobinen mit einer Breite von je 26,5 mm geschnitten, wie es für die Herstellung von Zigaretten mit einem Durchmesser von etwa 8 mm üblich ist. Dadurch waren die Öffnungen in Querrichtung mittig auf jeder Bobine positioniert. Die Wiederholrate der Öffnungen in Maschinenrichtung war an den speziellen Herstellungsprozess von Zigaretten angepasst. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel wurden nachfolgend Filterzigaretten mit einem Tabakstrang mit einer Länge von 54 mm gefertigt. Dazu wurde der Tabakstrang zunächst in Stücke mit einer Länge von jeweils 54 mm geschnitten. Die Stücke wurden in Längsrichtung separiert und zwischen je zwei solcher Stücke ein doppelt langer Zigarettenfilter eingelegt. Um den Filter und einen Teil jedes der beiden Tabakstrangstücke wurde ein doppelt breites Mundstückbelagpapier geklebt, sodass eine am Mundende verbundene Doppelzigarette entstand. Im letzten Schritt wurde die Doppelzigarette in der Mitte durchschnitten. Aus diesem Herstellungsprozess ergibt sich eine Anordnung der Öffnungen in Maschinenrichtung, bei der vom Mittelpunkt der ersten Öffnung in Maschinenrichtung ausgehend, der nächste Mittelpunkt einer Öffnung 5 mm Abstand hat und wieder von der ersten Öffnung ausgehend der übernächste Mittelpunkt einen Abstand von 108 mm hat, entsprechend der doppelten Länge des Tabakstrangs auf der Zigarette.
  • Durch diese Anordnung kommen die Öffnungen unter dem Mundstückbelagpapier zu liegen und sind somit nicht sichtbar. Außerdem wird vermieden, dass die Öffnungen bei der Herstellung von Zigaretten durchschnitten werden.
  • Die Öffnungen konnten mittels einer Lichtschranke zuverlässig detektiert werden und die weitere Verarbeitung des Umhüllungspapiers zu Zigaretten war problemlos, was zeigt, dass die Reduktion der Zugfestigkeit ausreichend gering war.
  • Als Beispiel für den Verfahrensschritt (B.2) wurde auf jedes der Umhüllungspapiere eine in Querrichtung durchgehende 0,25 mm breite Linie geprägt. Wegen der höheren Dicke des Umhüllungspapiers P2 konnte dabei eine höhere Kraft von etwa 115 N/mm eingestellt werden als bei den Papieren P1, P3 und P4, bei denen die Linienkraft zur Prägung bei etwa 90 N/mm bis 100 N/mm lag. Für die Prägung wurde eine höhere Feuchte des Umhüllungspapiers von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers gewählt, weil dann die Prägung deutlicher sichtbar und leichter detektierbar war. Als Alternative zum Linienmuster wurde bei ähnlichen Linienkräften auch ein Punktmuster geprägt.
    Die geprägten Registermarken, sowohl das Linienmuster als auch das Punktmuster, waren auf allen Umhüllungspapieren mit freiem Auge gut sichtbar, sodass keine Zweifel bestanden, dass sie auch bei höheren Geschwindigkeiten von Sensoren detektiert werden können.
  • Ein Beispiel für den Verfahrensschritt (B.3) in der bevorzugten Ausführungsform, umfassend die Schritte (B3.1) und (B3.2), ist im Folgenden beschrieben.
  • Zur Ermittlung der Energiedichte der Laserstrahlung wurden zunächst die Verbrennungsenthalpien der Papiere abgeschätzt. Dazu sind die Verbrennungsenthalpien von Zellulose und Zitronensäure gemäß Tabelle 2 bekannt und für Kalziumcarbonat ist in Tabelle 2 die Enthalpie für die Reaktion CaCO3 → CaO + CO2 angegeben. Tabelle 2 - Enthalpien zur Ermittlung der Verbrennungsenthalpie
    Enthalpie kJ/mol Molmasse g/mol Enthalpie kJ/g
    Zellulose -2828 162,14 -17,44
    Kalziumcarbonat +178 100,08 +1,78
    Zitronensäure -1972 192,13 -10,26
  • Aus diesen Daten kann die Enthalpie einer vollständigen Verbrennung der Umhüllungspapiere abgeschätzt werden, in dem für alle Komponenten die im Umhüllungspapier vorhandene Masse pro Fläche mit der Enthalpie pro Masse multipliziert und aufsummiert wird, wobei der Zitratgehalt aus Tabelle 1 noch in den Gehalt an Zitronensäure umgerechnet wurde. Die so erhaltene Enthalpie pro Fläche wurde durch die Dicke dividiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 - Geschätzte Verbrennungsenthalpien der Umhüllungspapiere
    Papier Verbrennungsenthalpie kJ·m-2·µm-1
    P1 (-17,44 × 18,7 + 1,78 × 10,8 - 10,26 × 0,37)/54 -5,75
    P2 (-17,44 × 24,7 + 1,78 × 20,3 - 10,26 × 0,0)/65 -6,07
    P3 (-17,44 × 16,7 + 1,78 × 8,0 - 10,26 × 0,16)/43 -6,48
    P4 (-17,44 × 18,2 + 1,78 × 7,5 - 10,26 × 0,19)/47 -6,51
  • Die Markierung der Papiere erfolgte mit einem CO2-Laser mit einer Nennleistung von 25 W, der einen kontinuierlichen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 9,2 µm bis 10,9 µm erzeugen kann. Der Laser wurde dabei auf 70% seiner Nennleistung, also mit 17,5 W betrieben. Das Markierungsmuster war eine durchgehende Linie in Querrichtung des Umhüllungspapiers mit einer Breite von 0,25 mm, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten von 1 m/s bis 7 m/s auf den Papieren P1, P2, P3 und P4, erzeugt wurde. Aus diesen technischen Daten ergaben sich rechnerisch die in Tabelle 4 angegebenen theoretischen Energiedichten, indem die Laserleistung (17,5 W) durch die Geschwindigkeit und die Linienbreite dividiert wurde. Legt man dem Zusammenhang zwischen Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers x in kJ·m-2·µm-1 und der Energiedichte des Laserstrahls y in kJ·m-2 eine Funktion y = f(x) = k·x zugrunde, dann kann man den Proportionalitätsfaktor k für jedes der Umhüllungspapiere P1 bis P4 bei den verschiedenen Geschwindigkeiten berechnen. Die Werte für k sind ebenfalls in Tabelle 4 angeführt. Tabelle 4 - Proportionalitätsfaktor k
    Proportionalitätsfaktor k [µm]
    Geschw. Energiedichte P1 P2 P3 P4
    m/s kJ·m-2 µm
    1 70,0 -12,2 -11,5 -10,8 -10,8
    2 35,0 -6,1 -5,8 -5,4 -5,4
    3 23,3 -4,1 -3,8 -3,6 -3,6
    4 17,5 -3,0 -2,9 -2,7 -2,7
    5 14,0 -2,4 -2,3 -2,2 -2,2
    6 11,7 -2,0 -1,9 -1,8 -1,8
    7 10,0 -1,7 -1,6 -1,5 -1,5
  • Die Umhüllungspapiere wurden hinsichtlich ihrer Eignung zur Herstellung von Rauchartikeln und ihres Einflusses auf den Geschmack eines Rauchartikels untersucht.
  • In allen Experimenten war die Markierung zwar ausreichend stark, um mit einem einfachen Sensor die Registermarke auf dem in Maschinenrichtung laufenden Umhüllungspapier zuverlässig zu detektieren, allerdings waren sie bei Markierungsgeschwindigkeiten von 6 m/s und 7 m/s nicht mehr so stark, dass die Registermarke auch bei einem mit hoher Geschwindigkeit in Maschinenrichtung laufenden Umhüllungspapier zuverlässig detektierbar war. Daher sollte k den Wert -1 µm nicht überschreiten und bevorzugt weniger als -2 µm betragen.
  • Andererseits war die Energiedichte noch gering genug, dass keines der Umhüllungspapiere perforiert wurde, sodass alleine aufgrund des Markierungsergebnisses die Werte für k auch deutlich kleiner als -12 µm sein können.
    Um den Geschmackseinfluss zu untersuchen, wurden mehrere durchgehende Linien in Querrichtung dicht nebeneinander in Form eines 6 mm breiten Bandes auf dem Umhüllungspapier erzeugt und daraus Filterzigaretten hergestellt. Die dicht nebeneinander liegenden Linien bildeten dabei ein 6 mm breites Band in Umfangsrichtung der Zigarette. Es wurde festgestellt, ob sich beim Rauchen ein wahrnehmbarer Geschmacksunterschied ergab, wenn beim Zug an der Zigarette der Glutkegel vom unbehandelten Umhüllungspapier in den Bereich des Bandes wanderte. Bei allen Rauchartikeln mit Umhüllungspapieren, die mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s, also Werten von k um etwa -11 µm, gefertigt wurden, war ein negativer Geschmackseinfluss wahrnehmbar, während die anderen Rauchartikel unauffällig waren.
  • Daraus ergibt sich, dass der Wert für k vorzugsweise -8 µm nicht unterschreiten sollte, bevorzugt sollte er -7 µm nicht unterschreiten und ganz besonders bevorzugt sollte er -6,5 µm nicht unterschreiten. Aus Gründen der Detektierbarkeit der Registermarken sollte der Wert für k bevorzugt nicht höher als -1 µm, besonders bevorzugt nicht höher als -2 µm, ganz besonders bevorzugt nicht höher als -2,5 µm sein. Die besten Ergebnisse hinsichtlich Sichtbarkeit der Registermarke und Geschmack des Rauchartikels ergaben sich für Markierungsgeschwindigkeiten von 2 m/s bis 3 m/s, also einen Wert für k von -5,0 µm bis -4,0 µm.
  • Selbstverständlich kann man durch Einbeziehung weiterer Papierparameter, wie Luftdurchlässigkeit, Transparenz oder Weiße, die Funktion y = f(x) noch weiter verfeinern.
  • Auf einer Druckmaschine mit entsprechenden Sensoren und Registerregelung wurde auf das Umhüllungspapier ein Logo aufgedruckt, um zu bestätigen, dass es möglich ist, Strukturen auf dem Umhüllungspapier herzustellen, die in festem Abstand in Maschinenrichtung zu den Registermarken positioniert sind, wie im Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen. Erwartungsgemäß war das problemlos möglich, weil die Umhüllungspapiere durch die Markierung mit dem Laser nicht wesentlich in ihren mechanischen Eigenschaften, insbesondere in ihrer Zugfestigkeit, verändert wurden.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Markierung eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel, umfassend die folgenden Schritte:
    (A) Bereitstellen eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel, wobei das Umhüllungspapier Zellstofffasern umfasst,
    (B) Erzeugen von Registermarken auf dem Umhüllungspapier durch mindestens den folgenden Schritt
    (B.3) Behandeln der Oberfläche des Umhüllungspapiers mit Laserstrahlung mit einer Energiedichte y in J·m-2, für die gilt: y = k·x,
    wobei x die Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers in J·m-2·µm-1 ist,
    wobei k mindestens -8 µm und bevorzugt mindestens -7 µm und ganz besonders bevorzugt mindestens -6,5 µm beträgt, und wobei k höchstens -1 µm, bevorzugt höchstens -2 µm und ganz besonders bevorzugt höchstens -2,5 µm beträgt,
    wobei entweder in einem Schritt (C) sich regelmäßig wiederholende Strukturen auf dem Umhüllungspapier erzeugt werden, sodass sich jede Struktur in einem festen Abstand in Maschinenrichtung relativ zu mindestens einer Registermarke befindet, oder in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches sich in Maschinenrichtung regelmäßig wiederholende Strukturen aufweist, und die Registermarken im Schritt (B) auf dem Umhüllungspapier so erzeugt werden, dass sich jede Registermarke in einem festen Abstand in Maschinenrichtung relativ zu mindestens einer Struktur befindet, wobei die Registermarken an mindestens einer Stelle eine Ausdehnung in Maschinenrichtung von mindestens 0,01 mm haben.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (B) des Erzeugens von Registermarken auf dem Umhüllungspapier ferner einen Schritt (B.1) umfasst, in dem Material aus dem Umhüllungspapier entfernt wird, und/oder einen Schritt (B.2) umfasst, in dem das Umhüllungspapier mechanisch verändert wird, und/oder
    bei dem gilt: -5,0 µm ≤ k ≤-4,0 µm, und/oder
    wobei für Schritt (B.3) gilt, dass dem Umhüllungspapier, falls überhaupt, nur Substanzen hinzugefügt werden, die bereits im Umhüllungspapier in Schritt (A) enthalten sind oder beim Rauchen eines aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels entstehen.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zellstofffasern ganz oder teilweise durch Holzzellstofffasern gebildet sind, vorzugsweise aus Langfaserzellstoff, insbesondere aus Fichte, Kiefer oder Lärche, oder aus Kurzfaserzellstoff, insbesondere aus Birke, Buche oder Eukalyptus, oder Gemische daraus, oder bei dem die Zellstofffasern teilweise oder ganz aus Flachs, Hanf, Sisal, Jute, Abacá, Baumwolle, Espartogras oder Gemischen daraus sind, und/oder bei dem das Umhüllungspapier Zellstofffasern aus regenerierter Zellulose, insbesondere Lyocellfasern, Viskosefasern oder Modalfasern enthält, und/oder bei dem in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-% Zellstofffasern und höchstens 100 Gew.-%, bevorzugt höchstens 80 Gew.-% Zellstofffasern enthält, jeweils bezogen auf die gesamte Masse des Umhüllungspapiers.
  4. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches einen Füllstoff enthält, wobei der Füllstoff bevorzugt ein Oxid, Hydroxid, Carbonat, Hydrogencarbonat oder Silikat oder ein Gemisch daraus ist, bei dem der Füllstoff vorzugsweise ganz oder teilweise durch Calciumcarbonat, insbesondere gefälltes Calciumcarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Titandioxid, Talkum, Kaolin oder Gemische daraus gebildet ist, und/oder bei dem zumindest ein Teil des Füllstoffs so beschaffen ist, dass er unter Einwirkung von Laserstrahlung irreversibel seine Farbe ändert, und/oder bei dem in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-% und höchstens 50 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 40 Gew.-% und besonders bevorzugt höchstens 35 Gew.-% des Füllstoffs enthält, jeweils bezogen auf die gesamte Masse des Umhüllungspapiers.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches mindestens ein Brandsalz enthält, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zitraten, Malaten, Tartraten, Acetaten, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxalaten, Salicylaten, α-Hydroxycaprylaten, Phosphaten, Chloriden und Hydrogencarbonaten und Mischungen daraus, besonders vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trinatriumzitrat, Trikaliumzitrat und Mischungen daraus, und/oder bei dem im Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches brandhemmende Mittel umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat, Borsäure und Mischungen daraus, wobei der Gehalt an Brandsalzen im Umhüllungspapier, welches in Schritt (A) bereitgestellt wird, vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,7 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 1,0 Gew.-% und/oder höchstens 7,0 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5,0 Gew.-% und besonders bevorzugt höchstens 3,0 Gew.-% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des gesamten Umhüllungspapiers.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches ein Flächengewicht zwischen 10 g/m2 und 100 g/m2, bevorzugt zwischen 20 g/m2 und 50 g/m2 und besonders bevorzugt zwischen 25 g/m2 und 35 g/m2 aufweist, und/oder bei dem im Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, dessen Dicke zwischen 15 µm und 100 µm, bevorzugt zwischen 30 µm und 60 µm und ganz besonders bevorzugt zwischen 40 µm und 50 µm beträgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die sich regelmäßig wiederholenden Strukturen durch eine oder mehrere der folgenden Strukturen gebildet werden:
    - gedruckte, geprägte oder gestanzte Merkmale auf dem Umhüllungspapier, die auf dem aus diesem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikel in einer festen Position erscheinen sollen,
    - Wasserzeichen, Siebmarkierungen oder Vergelinien,
    - auf das Umhüllungspapier aufgedruckte Bänder, die der Selbstverlöschung eines daraus gefertigten Rauchartikels dienen,
    - Perforationen, die der Verdünnung eines durch den Rauchartikel strömenden Aerosols dienen,
    - regelmäßige, lokale Änderungen in der Zusammensetzung des Umhüllungspapiers in Maschinenrichtung, insbesondere lokale Änderungen bezüglich des Gehalts an Brandsalzen, und/oder
    bei dem vor dem Schritt (A) oder in dem Schritt (C) die genannten sich regelmäßig wiederholenden Strukturen in einem Prozess ausgebildet werden, der einen oder mehrere Schritte des Druckens, Prägens, Perforierens, Stanzens, Tränkens, Imprägnierens, Beschichtens oder Sprühens, oder Kombinationen derselben umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem im Schritt (B.1) mindestens eine Öffnung im Umhüllungspapier erzeugt wird, insbesondere durch Stanzen, Perforieren oder Schneiden, bei dem im Falle des Perforierens oder Schneidens vorzugsweise mechanische Perforations- oder Schneidwerkzeuge oder ein Laser, vorzugsweise ein CO2-Laser verwendet werden, oder bei dem im Schritt (B.1) Material oberflächlich aus dem Umhüllungspapier entfernt wird, insbesondere durch Schleifen oder Kratzen, sodass die Transparenz des Umhüllungspapiers in diesem Bereich erhöht wird, aber keine Öffnung ausgebildet wird, und/oder bei dem im Schritt (B.1) Registermarken erzeugt werden, deren in Querrichtung äußerste Begrenzungen einen Krümmungsradius aufweisen, der mindestens 0,1 mm, bevorzugt mindestens 0,2 mm und besonders bevorzugt mindestens 0,5 mm beträgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem das Umhüllungspapier in Schritt (B.2) derart geprägt oder komprimiert wird, dass sich die Transparenz des Umhüllungspapiers lokal erhöht, wobei das Prägen oder Komprimieren des Umhüllungspapiers vorzugsweise die Ausübung von mechanischem Druck zwischen zwei mit einem entsprechenden Muster versehenen Walzen umfasst, die eine Registermarke im Umhüllungspapier erzeugen, wobei das Umhüllungspapier zur Ausbildung der Registermarken vorzugsweise mit einer Linienkraft geprägt wird, die 70 N/mm bis 130 N/mm, bevorzugt 80 N/mm bis 120 N/mm und besonders bevorzugt 90 N/mm bis 115 N/mm beträgt, und/oder bei dem das Prägen bei einer erhöhten Feuchte des Papiers von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 7 Gew.-% bis 9 Gew.-% bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers durchgeführt wird und/oder wobei die Registermarken in Schritt (B.2) während der Herstellung des Umhüllungspapiers ausgebildet werden, indem das noch nicht vollständig fertige Umhüllungspapier in einer Pressenpartie oder auf einem Sieb einer Papiermaschine lokal komprimiert wird, insbesondere mithilfe eines mit einem entsprechenden Muster versehenen Zylinders.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt (B.3) die folgenden Teilschritte umfasst:
    (B3.1) Auswählen der Energiedichte der Laserstrahlung basierend auf der Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers, und
    (B3.2) Markieren des Umhüllungspapiers unter Verwendung von Laserstrahlung mit der in Schritt (B3.1) ausgewählten Energiedichte, sodass auf dem Umhüllungspapier sich regelmäßig in Maschinenrichtung wiederholende Registermarken erzeugt werden, bei dem die Verbrennungsenthalpie des Umhüllungspapiers vorzugsweise durch Messung mit einem Kalorimeter, insbesondere mit einem Reaktionskalorimeter bestimmt wird, oder bei dem die Verbrennungsenthalpie des Umhüllungspapiers vorzugsweise basierend auf Information bezüglich der Art und Menge der Bestandteile des Umhüllungspapiers und Information bezüglich der Verbrennungsenthalpien der einzelnen Bestandteile berechnet oder abgeschätzt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die in Schritt (B.3) verwendete Laserstrahlung eine Wellenlänge von mindestens 8 µm und höchstens 12 µm, vorzugsweise eine Wellenlänge von etwa 10,6 µm hat, wobei die Laserstrahlung vorzugsweise von einem CO2-Laser erzeugt wird, und/oder bei dem in einem der Verfahrensschritte (B.2) oder (B.3) Registermarken in Form von durchgehenden oder unterbrochenen Linien ausgebildet werden, die sich zumindest annähernd im rechten Winkel zur Maschinenrichtung erstrecken, und/oder wobei die Registermarken an mindestens einer Stelle eine Ausdehnung in Maschinenrichtung von mindestens 0,10 mm, und bevorzugt von mindestens 0,20 mm aufweisen, und wobei die Ausdehnung der Registermarken in Maschinenrichtung höchstens 5,00 mm, vorzugweise höchstens 3,00 mm und ganz besonders bevorzugt höchstens 1,00 mm beträgt.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ausdehnung der Registermarken, die in einem der Schritte (B.2) oder (B.3) erzeugt werden, orthogonal zur Maschinenrichtung mindestens 0,20 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,50 mm und ganz besonders bevorzugt mindestens 1,00 mm beträgt, und/oder bei dem die Ausdehnung der Registermarken, die in Schritt (B.1) erzeugt werden, und insbesondere der Registermarken, die durch Öffnungen im Umhüllungspapier gebildet sind, mindestens 0,20 mm, bevorzugt mindestens 0,50 mm und besonders bevorzugt mindestens 1,00 mm beträgt, und höchstens 5,00 mm, bevorzugt höchstens 4,00 mm und besonders bevorzugt höchstens 3,00 mm beträgt.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Registermarken auf einer breiten Rolle des Umhüllungspapiers erzeugt werden, die nachfolgend in schmälere Rollen geschnitten wird, und bei dem die Registermarken so auf dem Umhüllungspapier angeordnet werden, dass sich in einer Richtung orthogonal zur Maschinenrichtung betrachtet mindestens eine Registermarke auf jeder der schmalen Rollen befindet, wobei die Ausdehnung der Registermarken in Richtung orthogonal zur Maschinenrichtung vorzugsweise höchstens ein Drittel, besonders bevorzugt höchstens ein Fünftel und ganz besonders bevorzugt höchstens ein Zehntel der Breite der schmalen Rolle beträgt, und/oder bei dem die Registermarken so angeordnet werden und der Schneidvorgang so gesteuert wird, dass die Registermarken nicht durchschnitten werden und damit nicht am Rand der schmalen Rollen zu liegen kommen, und/oder bei dem die Registermarken auf der Seite des Umhüllungspapiers gebildet werden, die sich auf dem daraus zu fertigenden Rauchartikel außen befindet, wobei diese Seite des Umhüllungspapiers vorzugsweise jene Seite ist, die bei der Herstellung des Umhüllungspapiers auf der Papiermaschine dem Sieb abgewandt ist.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Position der Registermarken relativ zu den Strukturen auf dem Umhüllungspapier so gewählt ist, dass die Registermarken bei normalem Gebrauch des aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels nicht sichtbar sind, und/oder bei dem der Rauchartikel vorzugsweise durch eine Filterzigarette gebildet wird, und bei dem die Registermarken so auf dem Umhüllungspapier positioniert werden, dass sie sich auf der Filterzigarette in einem Bereich befinden, in dem das Mundstückbelagspapier den Strang aus rauchbarem Material überlappt und so die Registermarken auf dem Umhüllungspapier abdeckt.
  15. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem in Schritt (A) zunächst das Umhüllungspapier auf einer konventionellen Papiermaschine gefertigt und aufgerollt wird, das Umhüllungspapier auf einer separaten Vorrichtung wieder abgerollt wird, die Registermarken im Schritt (B) auf dem Umhüllungspapier erzeugt werden, das derart markierte Umhüllungspapier wieder aufgerollt wird und dann in Schritt (C) auf einer weiteren Vorrichtung, insbesondere einer Druckmaschine oder einer Beschichtungsmaschine, die Strukturen auf dem markierten Umhüllungspapier aufgebracht werden, und/oder bei dem die Schritte (B) und (C) auf derselben Vorrichtung, insbesondere derselben Druckmaschine oder Beschichtungsmaschine ausgeführt werden, wobei die Vorrichtung ein Markierungseinheit umfasst, die den Schritt (B) durchführt, und eine Vorrichtung zum Aufbringen der Strukturen gemäß Schritt (C) umfasst, und bei dem die Positionen der Registermarken und der aufzubringenden Strukturen miteinander mithilfe einer Registerregelung anhand der von einem Sensor detektierten Registermarken synchronisiert werden.
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