WO2015086221A1 - Umhüllungsmaterial für rauchartikel mit richtungsabhängiger diffusionskapazität - Google Patents

Umhüllungsmaterial für rauchartikel mit richtungsabhängiger diffusionskapazität Download PDF

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WO2015086221A1
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wrapping material
diffusion
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diffusion capacity
paper
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PCT/EP2014/073227
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Bernhard Pammer
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    • D21H27/30—Multi-ply

Definitions

  • the present invention relates to a wrapping material for a smoking article.
  • a wrapping material which has a directional diffusion capacity and thereby imparts special properties to a smoking article.
  • a smoking article comprising this wrapping material.
  • a smoking article typically a cigarette, includes at least one column of tobacco wrapped by a wrapping material.
  • smoking articles are also equipped with filters to influence the type and amount of substances in the smoke.
  • filters mostly of cellulose acetate or paper, can reduce the particulate matter of the smoke. Filters may also contain other substances, such as activated carbon or flavorings.
  • the amount and type of substances produced during smoking of smoking articles are determined by a method in which the smoking article is smoked according to standardized specifications. Such a method is described for example in ISO 4387.
  • the smoking article is first ignited at the beginning of the first turn and then every minute a pull at the mouth end of the smoking article with a duration of 2 seconds and a volume of 35 cm 3 performed with sinusoidal tensile profile.
  • the trains are repeated until the smoking article falls below a standard length specified.
  • Smoke flowing from the mouth end of the smoking article during traction is collected in a Cambridge Filter Ped.
  • the Cambridge filter ped is in terms of its content various substances, such as nicotine, chemically analyzed.
  • the gaseous phase flowing from the mouth end of the article of smoking during the trains through the Cambridge Filter Päd is collected and also chemically analyzed, for example to determine the content of carbon monoxide.
  • the smoking article is in two fluidically different states.
  • there is a significant pressure difference typically in the range of 200 Pa to 1000 Pa, between the tobacco facing inside and the outside of the wrapping material. Due to the pressure difference, air flows through the wrapping material into the tobacco part of the smoking article and dilutes the smoke produced during the process.
  • this phase which lasts 2 seconds per draw, the extent of thinning of the smoke is determined primarily by the air permeability of the wrapping material.
  • the cigarette glows without significant pressure difference between the interior of the tobacco column and the environment, so that the gas transport is determined by the gas concentration difference between the tobacco column and the environment.
  • Carbon monoxide may diffuse through the cladding material into the ambient air and oxygen from the ambient air through the cladding material into the tobacco column.
  • the diffusion capacity of the sheathing material is the relevant parameter for gas transport.
  • the diffusion capacity also has great significance with regard to the self-extinguishing smoking articles known from the prior art.
  • fire retardant strips are applied to the wrapping material to achieve self-extinguishing in a standardized test (ISO 12863). This or a similar test, for example, is part of the legal regulations in the USA, Canada, Australia and the European Union.
  • the self-extinguishing is effected by the fact that the wrapping material in the region of the strips has a considerably lower diffusion capacity than outside these strips.
  • the diffusion capacity of a smoking article wrapper material can be reduced either by application of circumferentially printed strips, such as starch, alginate, guar, or similar materials known in the art.
  • a cladding material may be produced which already has an intrinsically low diffusion capacity due to the composition. The areas of reduced diffusion capacity must not be present as strips but can have any compatible with the possibly required by law self-extinction geometry.
  • a measurement of the diffusion capacity for carbon dioxide (C0 2 ) can be carried out, for example, by means of a diffusion capacity measuring instrument from Borgwaldt KC (Diffusivity Tester) or Sodim (C0 2 Diffusivity Meter).
  • a measurement of the diffusion capacity can be made according to the Recommended Method No. issued by the Cooperation Center for Scientific Research Relative to Tobacco (CORESTA). 77 done.
  • the sample of the wrapping material is fixed in a measuring chamber after appropriate sample preparation and conditioning in accordance with ISO 187, whereby the sample divides the measuring chamber into two halves of nominally identical geometry, which are only separated by the wrapping material.
  • Carbon dioxide is introduced into a first of the two chamber halves, while nitrogen is introduced into the second chamber half. Both gases should flow through the chamber at the same speed parallel to the surface of the wrapping material and technical measures must be taken to ensure that there is no appreciable pressure difference between the two sides of the wrapping material.
  • the object of the present invention is to provide a wrapping material for a smoking article which helps to achieve an optimum compromise between the diffusion of CO from the inside of the smoking article to the outside and the diffusion of oxygen from outside the smoking article inwards.
  • This object is achieved by a wrapping material according to claim 1 and a smoking article according to claim 28.
  • the wrapping material according to the invention has a planar shape that is further extended in two mutually orthogonal spatial directions X and Y than in a spatial direction Z orthogonal to the spatial directions X and Y.
  • the Z spatial direction can also be referred to as "thickness direction" in the usual way.
  • the cladding material has, at least in a partial region, a first and a second diffusion capacitance Di or D 2 for a diffusion of CO 2 in the + Z direction or -Z direction through the cladding material, in which case the values for the diffusion capacities Di and D 2 are determined according to the CORESTA Recommended Method No. 77.
  • the coating material according to the invention one or both of the following relationships (i) and (ii) applies to the first and second diffusion capacitances Di and D 2, averaged in each case from 10 values.
  • the wrapping material according to the invention therefore has a direction-dependent diffusion capacity in the Z direction, ie in the thickness direction.
  • the values for D] and D 2 which characterize the diffusion properties of the cladding material, are based on the diffusion capacity for C0 2 , for example, because a standardized method is described as CORESTA Recommended Method No. for the measurement of the diffusion capacity of this gas. 77, which allows well repeatable results.
  • the Final version of CORESTA Recommended Method No. 77 is already known and known to the notifying party and other cigarette paper producers due to their participation in the Physical Test Methods Sub-Group of CORESTA. Their publication is imminent.
  • the C0 2 diffusion capacities are also indicative of other gases, ie, in particular O 2 and CO, insofar as a higher diffusion capacity for C0 2 also indicates a higher diffusion capacity for CO 2 or O 2 and vice versa.
  • the invention is based on the surprising finding that wrapping materials for smoking articles can be produced for which the diffusion capacity in the Z or thickness direction is direction-dependent. This is an amazing behavior for a wrapping material for smoking articles, which contradicts the expectation of the skilled person. Instead, in normal smoking article wrapping materials, for example, commercial cigarette papers, those skilled in the art will assume that the diffusion behavior is properly described by Fick's first law: where J is the mass flow (mol.m ⁇ .s "1 ), c is the molar concentration, D is the diffusion coefficient (rn 2 .s _1 ) and z (m) is a coordinate in the Z direction Reversal of the direction of the concentration gradient according to the first Fick's law also reverses the direction of the material flow, but the material flow remains the same amount.
  • the present invention proposes a new class of smoking article wrapping materials for which the Fick's diffusion model is no longer directly applicable, but in which direction-dependent diffusion capacity instead occurs.
  • the effect of this effect has not yet been completely clarified, nevertheless a general structure of a wrapping material can be given, which promises such a behavior.
  • Simulations and specific embodiments, which are presented below, confirm that the inventor's understanding of a suitable structure is correct, and that the effect of the directional diffusion capacity is not only theoretical, but actually provides a significant practical contribution to the solution of the problem.
  • a wrapping material for smoking articles according to the invention is a flat material, ie substantially longer in two different spatial directions X and Y. expanded in a third direction orthogonal to the two spatial directions Z.
  • This third direction is called the thickness direction or Z direction, and the thickness of the material at one location is its extension in the thickness direction at that location.
  • the Umhüliungsmaterial has two approximately parallel side surfaces, which can be arbitrarily referred to as the top and bottom.
  • the material can be divided into three layers by two imaginary middle surfaces Aj and A 2 .
  • the middle surfaces Ai and A 2 extend within the material between the two side surfaces and are at each point from the top and bottom at least one tenth of the thickness of the material removed at this point.
  • the center area Ai lies closer in each point of the upper side than the central area A 2 and analogously, therefore, the center area A 2 is closer in each point of the bottom than the central area As.
  • the two imaginary center areas Ai and A 2 are at least one tenth of the thickness of the material at each point away from each other in the thickness direction in each Punlct.
  • an upper layer is defined, while that part of the wrapping material which lies between the lower side and the central area A 2 defines a lower layer.
  • a middle layer is defined by the portion of the wrapping material lying between the middle surfaces AI and A2.
  • the inventor has found that the directional diffusion capacitance results in the thickness direction when the upper layer has a lower diffusion coefficient than the lower layer and the middle layer diffusion coefficient does not significantly exceed both the lower layer diffusion coefficient and the upper layer diffusion coefficient significantly below.
  • such a material has a higher diffusion capacity for carbon dioxide in nitrogen from the bottom to the top than in the reverse direction.
  • the diffusion capacity is therefore direction dependent in the Z direction.
  • the terms "upper”, “upper side”, “lower” and “lower side” are arbitrarily chosen, only for the purpose of simpler linguistic representation here, the layer with the lower diffusion coefficient is referred to as "upper layer”.
  • the "diffusion coefficient” here refers to the diffusion coefficient D from the above-mentioned 'see' law, which is a measure of the Mobility of the particles in the material, ie, a specific material property, and is expressed in units of m 2 / s.
  • diffusion properties of smoking article wrappers are commonly described by the diffusion capacity, which describes the volume of gas flowing per unit time, per unit area, and concentration differential, and thus has the units m / s and cm / s, respectively.
  • a coating material of a given thickness has a larger diffusion capacity the larger the diffusion coefficient of the material is.
  • the directional dependence of the diffusion capacity according to the invention can be determined by measuring the diffusion capacity of the entire coating material in accordance with CORESTA Recommended Method no. 77 is measured twice, once so that the bottom of the material faces that half of the chamber into which the carbon dioxide flows, wherein the diffusion capacity is Di, and vice versa, so that the top of that chamber half faces, in the carbon dioxide flows in, whereby the value D 2 is obtained for the diffusion capacity.
  • the above-described layer model primarily serves to describe the general structure of a cladding material for which the direction-dependent diffusion capacity according to the invention can be expected.
  • four ways are given of how such cladding materials can be concretely produced, and all four of these are conceptually oriented on the above-described layered model.
  • the layer model gives the person skilled in the art a guide for the development of further possibilities for producing a wrapping material according to the invention.
  • the invention is not limited to the methods specifically described herein for producing a wrapping material according to the invention.
  • the above-described layer model also serves primarily to explain the structure on which the wrapping material according to the invention is based and as an indication to the person skilled in the art how wrapping materials according to the invention can be produced in ways other than those described concretely here.
  • it does not serve to indicate the object for which protection is sought since the layers will typically be virtual layers within the material and the diffusion coefficients of these individual layers on the finished wrapping material can hardly be reliably determined.
  • the present invention relates to all wrapping materials for smoking articles in which the diffusion capacities D [and D 2 in + Z and -Z direction differ in the manner defined above.
  • the difference between the diffusion capacities Di and D 2 for a coating material according to the invention should be at least 0.03 cm / s, but preferably at least 0.05 cm / s, more preferably at least 0.07 cm / s and most preferably at least 0.1 cm / s.
  • the greater the difference between the diffusion capacities Di and D 2 the stronger the positive effect will be.
  • the absolute difference of the diffusion capacities AD
  • the two diffusion capacities Di and D 2 or their mean value (Di + D 2 ) / 2 can thereby move in a range which is usual for wrapping materials for smoking articles and therefore amount to at least 0.005 cm / s, preferably at least 0.05 cm / s, especially preferably at least 0.1 cm / s and / or at most 8.0 cm / s, preferably at most 6.0 cm / s and more preferably at most 5.0 cm / s.
  • the average value (Di + D) / 2 of the diffusion capacities Di and D 2 is at least 0.005 cm / s and at most 0.5 cm / s, while in areas of the wrapping material the do not have this feature, the diffusion capacity can reach up to 8.0 cm / s.
  • the portion of the total area of the wrapping material having a directional diffusion capacity is at least 5% of the total area, preferably at least 10% of the total area, and more preferably at least 25% of the total area.
  • the diffusion capacity is directional in those regions which are self-extinguishing measured to ISO 12863 be applied.
  • the proportion of areas in which the diffusion capacity is directional may then be between 20% and 40% of the total area.
  • the total area can be understood as meaning both the entire area of a representative pattern of a roll of the wrapping material and that area of a wrapping material taken from a smoking article and on which the diffusion capacity can be determined. Excluded are therefore, for example, surfaces in which the wrapping material is bonded to itself or other materials.
  • the thickness of the cladding material should be at least 5 ⁇ , since at lower thicknesses, the diffusion through the cladding material is too strong determined by edge effects and the effect of the invention does not occur sufficiently.
  • the wrapping material is at least 10 ⁇ m thick, more preferably at least 20 ⁇ m, and most preferably at least 30 ⁇ m.
  • the wrapping material should not be too thick, since then the diffusion path through the wrapping material is too prolonged and the desired rapid gas exchange is no longer ensured.
  • the thickness should therefore be at most 300 ⁇ , preferably at most 150 ⁇ , more preferably at most 100 ⁇ and most preferably at most 80 ⁇ .
  • the basis weight of the wrapping material is preferably at least 10 g / m 2 , preferably at least 15 g / m 2 , more preferably at least 20 g / m 2 and / or at most 200 g / m 2 , preferably at most 100 g / m 2 and most preferably at most 80 g / m 2 .
  • the wrapping material comprises at least two layers connected in close physical contact. The diffusion capacity of the uppermost layer is lower than the diffusion capacity of the lowest layer according to the convention chosen in the present disclosure.
  • the “layers” of the wrapping material may be merely geometric regions of the material and thus may be quite virtual layers
  • the “layers” refer to separately manufactured constituents of the wrapping material which are layered on top of each other
  • the layers can be produced completely separately from one another Process step is formed in the production of the wrapping material, as will be explained in more detail below.
  • the difference in the diffusion capacities of the lowermost and the uppermost layer should be at least 0.05 cm / s, preferably at least 0.1 cm / s, more preferably at least 0.5 cm / s and in particular at least 1.0 cm / s.
  • the difference should be at most 6.0 cm / s, preferably at most 5.0 cm / s and more preferably at most 4.0 cm / s.
  • a large difference in the diffusion capacity of the lowermost and uppermost layer is advantageous for the effect according to the invention of the direction-dependent diffusion capacity in the Z direction.
  • the diffusion properties of the individual layers are described in the usual way via their diffusion capacity. It is understood, however, that the said applies qualitatively also for the associated diffusion coefficients, i. the layer with the higher diffusion capacity also has the higher diffusion coefficient at a comparable thickness.
  • the diffusion capacity of the uppermost layer should be at least 1%, preferably at least 5%, particularly preferably at least 10% and / or at most 95%, preferably at most 80% and particularly preferably at most 50% of the diffusion capacity of the lowermost layer.
  • the use of different layers is a preferred way of forming the above-described layers with different diffusion coefficients, and is thus oriented to the general structure described above, which is expected to provide direction-dependent diffusion capacity.
  • the layer (s) of the wrapping material between the lowermost and the uppermost layer, if present, may have an arbitrary diffusion capacity, which, however, may not be so high that a notable dead volume is formed by the porosity of this intermediate layer and not so low that diffusion through the cladding material becomes completely impossible.
  • the diffusion capacity of the middle layer (s) should be at least 50% of the diffusion capacity of the uppermost layer and at most 200% of the diffusion capacity of the lowermost layer, and more preferably, the diffusion capacity of the middle layer (s) should be at least the diffusion capacity of the uppermost layer and at most the diffusion capacity the lowest position.
  • the diffusion coefficient of the individual layers need not be direction-dependent in the Z-direction. Rather, the Directional dependence caused by the composite of several layers. However, if directional dependence in the Z-direction already exists in the individual layers, then the value for the diffusion capacity of a layer is to be understood as the mean value of the diffusion capacities for the two directions.
  • the close physical contact between the layers is important, so that no dead volume between the layers is present, which can serve as a memory and slows the diffusion, especially as long as no stationary state has set. This close physical contact can be created by applying mechanical pressure to the layers, optionally using elevated temperatures. Pressure and temperature are dependent on the material to choose.
  • a second variant conceptually related to the first variant, specifically concerns a wrapping material formed by a paper.
  • two headboxes are used in the production of the paper, from which different pulp suspensions are superimposed on the wire section of the paper machine.
  • the pulp suspensions differ by one or more of the characteristics pulp type, degree of grinding, filler and / or filler content in a manner which would lead to papers having different diffusion coefficients or, for the same thickness, to different diffusion capacities.
  • a high freeness and low filler content leads to a paper or a layer of the paper with a comparatively low diffusion coefficient.
  • the layers are formed "separately", i.e. in separate or distinguishable process steps, even if they occur simultaneously.
  • At least one layer of the wrapping material is perforated.
  • the selective use of perforations provides a third way to form wrapping materials according to the invention.
  • the perforation can be carried out according to various methods known from the prior art. For example, a mechanical Perforation, an electrostatic perforation or laser perforation are used. The perforation serves to increase the porosity of the wrapping material and thus its diffusion capacity.
  • the directional dependence of the diffusion capacity can then be effected in various ways.
  • the wrapping material is made from at least two plies and at least one ply is perforated
  • the uppermost layer can also be perforated, but at most so that their diffusion capacity does not exceed that of the lowermost layer and the limits for the diffusion capacities and their differences stated above are met. Not least for optical reasons, a perforation of the uppermost layer is not preferred in many cases, since they are in the vast majority of cases in which a higher diffusion capacity for a gas passage from within the smoking article to the outside than in the opposite direction is sought, on the outside the smoking article will lie.
  • the layer (s) of the wrapping material located between the lowermost and uppermost layers, if present, may be perforated, but here too the limits for the diffusion capacity specified above must be adhered to.
  • the wrapping material consists of several layers
  • all common perforation methods are suitable in principle, but preferred are those which can produce more small holes than a few large holes. Preference is thus given to the electrostatic perforation and the laser perforation and particularly preferably the electrostatic perforation.
  • a directional diffusion capacity can be effected by perforating methods which can produce perforation holes whose cross-sectional area changes across the thickness of the wrapping material.
  • the average cross-sectional area of the perforation holes on the underside should be at least 30%, preferably at least 40%, larger than the cross-sectional area of the perforation holes on the upper side.
  • Such perforation holes are preferably produced by means of laser perforation or mechanical perforation, particularly preferably by laser perforation, since with this method smaller holes can be made.
  • the perforation according to the invention can be effected, for example, by deviating from conventional shapes correspondingly conically shaped perforating tools, while in the case of a laser perforation the laser beam is bundled by suitable lenses in a sufficiently conical instead of the usual parallel form so that the perforated holes are likewise perforated have a conical shape and thus can decrease the cross-sectional area of each perforation hole from the bottom to the top. It can be seen that all types described here achieve a direction-dependent diffusion capacity by suitable perforation, oriented on the above-described general structure of imaginary layers with different diffusion coefficients.
  • the material of which the one or more layers of the wrapping material consist is arbitrary, but in addition to the obvious technical characteristics, most of the legal requirements have to be met, as it is smoked with the smoking article, and it should be with respect to its behavior on the smoking article, for example Glimmering speed, flavor, color and other optical, haptic or olfactory properties meet the expectations of the consumer.
  • the wrapping material consists of more than one layer
  • the materials may be the same or different. Examples are paper, reconstituted tobacco, tobacco leaves, or tobacco substitutes.
  • at least one of the one or more layers of the wrapping material is formed by paper, in particular by a cigarette paper or filter wrapping paper known per se, i. Papers which were themselves designed as single-ply paper as cigarette or filter wrappers.
  • Suitable papers for the purposes of the invention contain at least pulp fibers which may be obtained, for example, from wood, flax, hemp, sisal, abaca, cotton, esparto grass or other raw materials. Pulp fibers of wood, flax or hemp are preferred. Mixtures of different pulp fibers can also be used. In addition to pulp fibers, fillers, typically mineral fillers, especially lime, may also be included, with precipitated lime being preferred for its purity. The proportion of the filler in the mass of the paper may be between 0% and 60%, preferably between 20% and 50% of the mass of the paper. The particle size distribution, the crystal structure and the modification of the filler play a minor role for the purposes of the invention and can be chosen according to their influence on the diffusion capacity known from the prior art.
  • the paper may contain burn salts, for example to influence the smoldering speed of the smoking article.
  • burn salts for example to influence the smoldering speed of the smoking article.
  • Particularly suitable are trisodium and tripotassium citrate and mixtures thereof.
  • the group of brominated salts with which the invention can be implemented additionally comprises citrates, malays, tartrates, acetates, nitrates, succinates, fumarates, gluconates, glycolates, lactates, oxylates, salicylates, ⁇ -hydroxycaprylates, bicarbonates, carbonates and phosphates and Mixtures thereof.
  • Brandsalze are in the paper preferably in a proportion of 0% to 7% based on the paper pulp, preferably from 0% to 3% based on the paper pulp contained.
  • the diffusion limits of the paper have the same limits as described above for the wrapping material and the layers making up the wrapping material.
  • the basis weight of the paper is at least 10 g / m 2 , preferably at least 15 g / m 2 and particularly preferably at least 20 g / m 2 . It should be at most 100 gm 2 , preferably at most 80 g / m 2 and particularly preferably at most 60 g / m 2 .
  • the thickness of the paper should be at least 10 ⁇ , preferably at least 20 ⁇ and more preferably at least 30 ⁇ .
  • the thickness of the paper should be at most 200 ⁇ , preferably at most 120 ⁇ and more preferably at most 80 ⁇ .
  • a wrapping material of several layers of paper, in which no relevant dead volume between the layers is formed, can be prepared by applying pressure.
  • the layers can be passed through a nip between two rolls with a line load between 2 N / mm and 10 N / mm.
  • the rollers can also be heated to temperatures between 80 ° C and 120 ° C and the paper can be moistened before passing through the rollers.
  • the wrapping material consists of only one ply of paper
  • the production of the paper on a paper machine offers possibilities for producing a direction-dependent diffusion capacity in the Z-direction.
  • an aqueous pulp suspension is conveyed from a headbox onto the wire of the paper machine.
  • the suspension is dewatered by gravity and suction produced by so-called suction boxes or by correspondingly profiled wings, so-called Foils, and formed the paper sheet. Thereafter, the paper runs in the press and dryer section to be further dried and finally rolled up.
  • Dewatering by gravity and vacuum on the screen is unidirectional and therefore causes two-sidedness of the paper, that is, differences in the properties of the two sides of the paper. These differences concern, for example, the smoothness and the filler content, which are both higher on the side facing away from the sieve. In general, attempts are made to limit this two-sidedness, and it is also not sufficiently pronounced in the machine settings known from the prior art in order to produce a detectable directional dependence of the diffusion capacity.
  • This effect can be used particularly advantageously for wrapping materials for smoking articles, since the paper-making side of the paper on the smoking article usually already faces the tobacco anyway.
  • the diffusion capacity in the direction from the tobacco column to the environment is greater than vice versa, whereby positive effects with regard to the content of carbon monoxide in the smoke flowing from the mouth end of the smoking article can be expected.
  • a smoking article is formed from the wrapping material comprising a tobacco column wrapped by the wrapping material.
  • the smoking article also includes a filter which is frontally connected to the coated tobacco column.
  • the smoking article is a filter cigarette.
  • the wrapping material is arranged according to the tobacco column. If one wishes to achieve a better gas transport from the tobacco column of the smoking article to the environment, the underside of the wrapping material will face the tobacco column. Conversely, if the gas transport to the tobacco column to be facilitated, the top of the wrapping material will be facing the tobacco column.
  • the smoking article For the production of the smoking article known from the prior art methods come into question.
  • the smoking article may be made by machine, manually or partially manually from the wrapping material, tobacco and possibly other ingredients.
  • Figure la shows a perspective view of the wrapping material, illustrating its geometry.
  • Figure lb shows a sectional view of the wrapping material of Fig. La.
  • Figure 2 is a graph showing the relationship between the directional dependence of the diffusion capacity of the cladding material and the difference in the diffusion capacity of two layers making up the two-day cladding material.
  • the wrapping material 101 shown in Figures la and lb is a sheet and therefore in a direction X, denoted by 102, and a different direction Y, denoted by 103, substantially more extended than in a third, to the X-direction 102 and Y.
  • the wrapping material has an upper side 105 and a lower side 106, wherein the designations are chosen arbitrarily and, in particular, do not have to coincide with the concept of the upper side known from papermaking.
  • the z-direction 104 defines the thickness 107 of the wrapping material at each point by the distance between the top 105 and bottom 106.
  • FIG. 1b Also shown in Figure 1b is an imaginary center area AI, indicated at 108, which at each point is at least one-tenth of the thickness of the wrapping material removed from the top 105 at that point.
  • Another imaginary center area A2, labeled 109 is also shown in FIG. 1b, which is at least one-tenth of the thickness of the wrapping material at each point away from the underside 106 at any point.
  • the imaginary central surfaces AI, 108, and A2, 109 themselves are again spaced from each other by at least one tenth of the thickness of the wrapping material at each point and are such that the imaginary center area AI, 108, in each point closer to the top 105 than the imaginary center area A2, 109th
  • an upper layer 110 of the wrapping material lying between these surfaces is defined.
  • a lying between the bottom 106 and the central surface A2, 109 lower layer 1 1 1 is defined.
  • a middle layer 1 12 is defined by the proportion of the wrapping material between the central surface AI, 108 and the central surface A2, 109.
  • the cladding material in the exemplary embodiment shown is characterized in that the diffusion capacity of the upper layer 110 or the diffusion coefficient of the material in this upper layer 110 is lower than that of the lower layer 111, and that the diffusion capacity or the diffusion coefficient of the middle layer 112 both does not substantially exceed the diffusion capacity or the diffusion coefficient of the lower layer 111 and does not significantly undercut the diffusion capacity or the diffusion coefficient of the upper layer 110.
  • the diffusion capacity for carbon dioxide in nitrogen from the bottom to the top is higher than in the reverse direction.
  • Table 1 shows the thickness of the conventional papers A to E and their weight per unit area.
  • the diffusion capacity of each of the papers AE was measured at different locations 10 times.
  • Mean values (MW) and standard deviations (STD) are designated "Measurement 1" and are given in Table 1.
  • the paper was turned so that the other side of the paper was facing the carbon dioxide-conducting chamber half of the measuring instrument at various points, and the respective mean value (MW) and the associated standard deviation (STD) are given as "Measurement 2" in Table 1.
  • the absolute difference of the mean values AD is determined by educated.
  • the difference of the mean values is approximately normally distributed with
  • test statistic t will then pass through
  • AD and s are given in cm / s.
  • the difference in the diffusion capacity of the layers B and C is only 0.02 cm / s, which apparently is not sufficient to the Effeld invention; to prove statistically.
  • Figure 2 shows data for all wrapping materials from Table 2, as well as a quadratic regression line giving a coefficient of determination of 0.9122. This shows a fairly good statistical relationship between these two quantities and coincides with the expectation that larger differences in diffusion capacity between the layers also lead to a greater directional dependence of the diffusion capacity of the wrapping material. Thus, this diagram suggests that the invention can also be applied to areas beyond these materials.
  • a paper with a thickness of 70 ⁇ and a basis weight of 78 g / m 2 was selected.
  • the paper has a non-perforated diffusion capacity of less than 0.01 cm / s, which is why the directional dependence was not further investigated.
  • the paper was then perforated by means of an appropriately adjusted laser in 6 tracks. There was a gap of 0.5 mm between the parallel tracks and 50 holes per cm were perforated on each track. The laser was focused so conically that on one side of the paper the holes had a diameter of about 0.1 mm while on the opposite side the diameter was typically about 0.07 mm.
  • the diffusion capacity was again measured with a measuring head with an opening of 3x20 mm, so that all 6 tracks parallel to the longer side of the measuring head come to lie below the opening of the measuring head.
  • the measurement was carried out at 10 different locations.
  • the larger hole diameter side faced the carbon dioxide leading half of the chamber and found an average diffusion capacity of 0.163 cm / sec with a standard deviation of 0.012 cm / sec.
  • the paper was turned, so that now the side with the smaller hole diameter of the carbon dioxide leading chamber half was facing.
  • the diffusion capacity was determined to give a mean of 0.103 cm / s with a standard deviation of 0.011 cm / s.

Landscapes

  • Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)
  • Wrappers (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Gezeigt wird ein Umhüllungsmaterial für einen Rauchartikel, welches eine flächige Gestalt aufweist, die in zwei zueinander orthogonalen Raumrichtungen X und Y weiter ausgedehnt ist als in einer zu den Raumrichtungen X und Y orthogonalen Raumrichtung Z. Das Umhüllungsmaterial weist zumindest in einem Teilbereich eine erste und eine zweite Diffusionskapazität D1 bzw. D2 für eine Diffusion von C02 in +Z-Richtung bzw. -Z-Richtung durch das Umhüllungsmaterial auf, wobei für die aus jeweils 10 Werten gemittelte erste und die zweite Diffusionskapazität D1 und D2 eine oder beide der folgenden Beziehungen (i) und (ii) gilt bzw. gelten: (i) |D1 - D2| ≥ 0,03 cm/s Auf einem Signifikanzniveau von 99% (ii)

Description

UMHÜLLUNGSMATERIAL FÜR RAUCHARTIKEL MIT RICHTUNGSABHÄNGIGER
DIFFUSIONSKAPAZITÄT
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umhüllungsmaterial für einen Rauchartikel. Insbesondere betrifft sie ein Umhüllungsmaterial, welches eine richtungsabhängige Diffusionskapazität aufweist und dadurch einem Rauchartikel besondere Eigenschaften verleiht. Des Weiteren betrifft sie einen Rauchartikel, der dieses Umhüllungsmaterial umfasst.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
Es ist allgemein bekannt, dass bei der Verbrennung von Tabak in Rauchartikeln viele gesundheitsschädliche Substanzen entstehen. Es besteht daher ein Interesse der Industrie, Rauchartikel zu produzieren, deren Rauch nennenswert weniger schädliche Substanzen enthält.
Ein Rauchartikel, typischerweise eine Zigarette, umfasst zumindest eine Tabaksäule, die von einem Umhüllungsmaterial umhüllt wird. In vielen Fällen sind Rauchartikel auch mit Filtern ausgestattet, um die Art und Menge der Substanzen im Rauch zu beeinflussen. Solche Filter, meist aus Zelluloseacetat oder Papier, können den partikulären Anteil des Rauchs vermindern. Filter können auch andere Stoffe, wie Aktivkohle oder Aromastoffe enthalten.
Die Menge und Art der beim Abrauchen von Rauchartikeln entstehenden Substanzen werden durch ein Verfahren bestimmt, bei dem der Rauchartikel nach genormten Vorgaben abgeraucht wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in ISO 4387 beschrieben. Dabei wird der Rauchartikel zunächst am Beginn des ersten Zuges angezündet und dann jede Minute ein Zug am Mundende des Rauchartikels mit einer Dauer von 2 Sekunden und einem Volumen von 35 cm3 bei sinusförmigem Zugprofil durchgeführt. Die Züge werden solange wiederholt, bis der Rauchartikel eine in der Norm vorgegebene Länge unterschreitet. Der aus dem Mundende des Rauchartikels während der Züge strömende Rauch wird in einem Cambridge Filter Päd gesammelt. Anschließend wird das Cambridge Filter Päd hinsichtlich seines Gehalts an verschiedenen Substanzen, beispielsweise Nikotin, chemisch analysiert. Die aus dem Mundende des Rauchartikels während der Züge durch das Cambridge Filter Päd hindurchströmende Gasphase wird gesammelt und ebenfalls chemisch analysiert, beispielsweise um den Gehalt an Kohlenmonoxid zu bestimmen. Während des genormten Abrauchens befindet sich der Rauchartikel in zwei strömungstechnisch unterschiedlichen Zuständen. Während des Zuges besteht eine nennenswerte Druckdifferenz, typischerweise im Bereich von 200 Pa bis 1000 Pa zwischen der dem Tabak zugewandten Innenseite und der Außenseite des Umhüllungsmaterials. Durch die Druckdifferenz strömt Luft durch das Umhüllungsmaterial in den Tabakteil des Rauchartikels und verdünnt den während des Zuges entstehenden Rauch. Während dieser Phase, die pro Zug 2 Sekunden dauert, wird das Ausmaß der Verdünnung des Rauchs vor allem durch die Luftdurchlässigkeit des Umhüllungsmaterials bestimmt.
Im Zeitraum zwischen den Zügen hingegen glimmt die Zigarette ohne nennenswerte Druckdifferenz zwischen dem Inneren der Tabaksäule und der Umgebung, sodass der Gastransport durch die Gaskonzentrationsdifferenz zwischen Tabaksäule und Umgebung bestimmt wird. Dabei kann Kohlenmonoxid durch das Umhüllungsmaterial hindurch in die Umgebungsluft diffundieren und Sauerstoff aus der Umgebungsluft durch das Umhüllungsmaterial in die Tabaksäule. In dieser Phase, die nach dem in ISO 4387 beschriebenen Verfahren pro Zug 58 Sekunden dauert, ist die Diffusionskapazität des Umhüllungsmaterials der für den Gastransport maßgebliche Parameter.
Neben dem Gehalt an Kohlenmonoxid im Rauch eines Rauchartikels hat die Diffusionskapazität auch im Hinblick auf die aus dem Stand der Technik bekannten, selbstverlöschenden Rauchartikel große Bedeutung. Bei solchen Rauchartikeln werden brandhemmende Streifen auf das Umhüllungsmaterial aufgebracht um in einem genormten Test (ISO 12863) Selbstverlöschung zu erzielen. Dieser oder ein ähnlicher Test ist beispielsweise Bestandteil der gesetzlichen Regelungen in den USA, Kanada, Australien und der Europäischen Union. Die Selbstverlöschung wird dadurch bewirkt, dass das Umhüllungsmaterial im Bereich der Streifen eine erheblich niedrigere Diffusionskapazität aufweist als außerhalb dieser Streifen. Damit wird die Diffusion von Sauerstoff aus der Umgebung durch das Umhüllungsmaterial hindurch zum Glutkegel der Zigarette vermindert, sodass es unter bestimmten Bedingungen zur Selbstverlöschung des Rauchartikels kommt. Die Diffusionskapazität eines Umhüllungsmaterials eines Rauchartikels kann entweder durch Auftrag von in Umlaufrichtung aufgedruckten Streifen, beispielsweise aus Stärke, Alginat, Guar oder ähnlichen aus dem Stand der Technik bekannten Materialien verringert werden. Alternativ kann ein Umhüllungsmaterial produziert werden, welches bereits aufgrund der Zusammensetzung eine intrinsisch niedrige Diffusionskapazität aufweist. Die Bereiche reduzierter Diffusionskapazität müssen auch nicht als Streifen vorliegen sondern können jede mit der eventuell gesetzlich geforderten Selbstverlöschung vereinbare Geometrie aufweisen.
Die Diffusionskapazität ist eine charakteristische Eigenschaft eines Umhüllungsmaterials eines Rauchartikels. Sie beschreibt die Durchlässigkeit des Materials für einen Gasstrom, der durch eine Konzentrationsdifferenz verursacht wird. Sie bezeichnet daher das durch das Umhüllungsmaterial pro Zeiteinheit, pro Flächeneinheit und pro Konzentrationsdifferenz tretende Gasvolumen und hat somit die Einheit cm3/(cm2 s) = cm/s. Eine Messung der Diffusionskapazität für Kohlendioxid (C02) kann zum Beispiel mittels eines Diffusionskapazitätsmessgeräts der Firma Borgwaldt KC (Diffusivity Tester) oder Sodim (C02 Diffusivity Meter) erfolgen.
Eine Messung der Diffusionskapazität kann dabei gemäß der vom Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco (CORESTA) herausgegebenen Recommended Method No. 77 erfolgen. Die Probe des Umhüllungsmaterials wird dabei, nach entsprechender Probenvorbereitung und Konditionierung gemäß ISO 187, in einer Messkammer fixiert, wobei die Probe die Messkammer in zwei Hälften nominell gleicher Geometrie teilt, die nur durch das Umhüllungsmaterial getrennt sind. In eine erste der beiden Kammerhälften wird Kohlendioxid eingeleitet, während in die zweite Kammerhälfte Stickstoff eingeleitet wird. Beide Gase sollen die Kammer mit der gleichen Geschwindigkeit parallel zur Oberfläche des Umhüllungsmaterials durchströmen und durch technische Maßnahmen muss sichergestellt werden, dass keine nennenswerte Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Umhüllungsmaterials besteht. Aufgrund der Konzentrationsdifferenz diffundiert Kohlendioxid aus der ersten Hälfte der Messkammer durch das Umhüllungsmaterial hindurch in die zweite Kammerhälfte, während gleichzeitig Stickstoff aus der zweiten Hälfte der Messkammer durch das Umhüllungsmaterial hindurch in die erste Hälfte der Messkammer diffundiert. Am Ausgang der zweiten Kammerhälfte wird die Volumenskonzentration von Kohlendioxid im Stickstoffstrom nach Erreichen eines stationären Zustands gemessen. Aus der Volumenskonzentration des Kohlendioxids kann dann die Diffusionskapazität berechnet werden
Für Rauchartikel, und insbesondere Rauchartikel, die von selbst verlöschen sollen, besteht oft der Wunsch ein Umhüllungsmaterial zu finden, das Kohlenmonoxid leicht aus dem Inneren des Rauchartikels durch das Umhüllungsmaterial hindurch in die Umgebung diffundieren kann, damit der Gehalt an Kohlenmonoxid im aus dem Mundende strömenden Rauch niedrig ist. Dies spricht für ein Umhüllungsmaterial mit einer vergleichsweise hohen Diffusionskapazität für Gase. Umgekehrt ist es aber oft erstrebenswert, dass Sauerstoff nur schwer aus der Umgebungsluft durch das Umhüllungsmaterial hindurch in den Rauchartikel diffundiert, um die Selbstverlöschung des Rauchartikels gemäß gesetzlicher Vorgaben sicherzustellen. Bei der Wahl bzw. Ausgestaltung des Umhüllungsmaterials besteht insofern ein gewisser Zielkonflikt hinsichtlich dessen Diffusionskapazität.
In manchen Fällen kann es umgekehrt beabsichtigt sein, dass schädliche Gase wie Kohlenmonoxid in der Tabaksäule des Rauchartikels verbleiben und nur schlecht durch das Umhüllungsmaterial in die Umgebung diffundieren können, um den schädlichen Effekt des „passiven Rauchens" abzumildern, während Sauerstoff aus der Umgebung durch das Umhüllungsmaterial verhältnismäßig einfach diffundieren können soll, um ein fortgesetztes Glimmen des Rauchartikels sicherzustellen und durch erhöhte Verfügbarkeit von Sauerstoff die Entstehungsrate von Kohlenmonoxid zu reduzieren. Auch in diesem Fall kann sich der oben beschriebene Zielkonflikt - mit umgekehrten Vorzeichen - ergeben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Umhüilungsmaterial für einen Rauchartikel anzugeben, welches dabei hilft, einen optimalen Kompromiss zwischen der Diffusion von CO vom Inneren des Rauchartikels nach außen und der Diffusion von Sauerstoff von außerhalb des Rauchartikels nach innen zu erreichen. Diese Aufgabe wird durch ein Umhüllungsmaterial nach Anspruch 1 und einen Rauchartikel nach Anspruch 28 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Umhüllungsmaterial weist eine flächige Gestalt auf, die in zwei zueinander orthogonalen Raumrichtungen X und Y weiter ausgedehnt ist als in einer zu den Raumrichtungen X und Y orthogonalen Raumrichtung Z. Hierbei kann die Z-Raumrichtung auch in üblicher Weise als„Dicken-Richtung" verstanden werden. Das Umhüllungsmaterial weist zumindest in einem Teilbereich eine erste und eine zweite Diffusionskapazität Di bzw. D2 für eine Diffusion von C02 in +Z-Richtung bzw. -Z-Richtung durch das Umhüllungsmaterial auf. Hierbei sind die Werte für die Diffusionskapazitäten Di und D2 nach der CORESTA Recommended Method No.77 zu bestimmen. Bei dem erfindungsgemäßen Umhüllungsmaterial gilt für die aus jeweils 10 Werten gemittelte erste und die zweite Diffusionskapazität Di und D2 eine oder beide der folgenden Beziehungen (i) und (ii):
(i) \DX - D2 \ > 0,03 cm/s auf einem Signifikanzniveau von 99%
(ii) 2 > 0,030
Der Begriff„auf einem Signifikanzniveau von 99%" aus Merkmal (i) bedeutet, dass sich die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Diffusionskapazitäten um weniger als einen Betrag von 0,03 cm/s unterscheiden, geringer als 1% ist. Eine Rechenvorschrift zur Berechnung des Signifikanzniveaus ist in der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele angegeben.
Das erfindungsgemäße Umhüllungsmaterial hat demnach eine richtungsabhängige Diffusionskapazität in Z-Richtung, d.h. in Dicken-Richtung. Die Werte für D] und D2, über die die Diffusionseigenschaften des Umhüllungsmaterials charakterisiert sind, beziehen sich exemplarisch auf die Diffusionskapazität für C02, weil speziell für die Messung der Diffusionskapazität dieses Gases ein standardisiertes Verfahren als CORESTA Recommended Method No. 77 vorgeschlagen worden ist, welches gut wiederholbare Ergebnisse gestattet. Die finale Fassung der CORESTA Recommended Method No. 77 steht bereits fest und ist der Anmelderin und anderen Herstellern von Zigarettenpapieren aufgrund ihrer Mitarbeit in der Physical Test Methods Sub-Group der CORESTA bekannt, ihre Veröffentlichung steht unmittelbar bevor. Es versteht sich jedoch, dass die C02-Diffusionskapazitäten auch für andere Gase, also insbesondere 02 und CO, insofern indikativ sind, als eine höhere Diffusionskapazität für C02 auch auf eine höhere Diffusionskapazität für CO bzw. 02 hinweist und umgekehrt.
Die Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis, dass Umhüllungsmaterialien für Rauchartikel herstellbar sind, für die die Diffusionskapazität in Z- bzw. Dickenrichtung richtungsabhängig ist. Dies ist ein für ein Umhüllungsmaterial für Rauchartikel erstaunliches Verhalten, das der Erwartung des Fachmanns widerspricht. Stattdessen geht der Fachmann bei normalen Umhüllungsmaterialien für Rauchartikel, beispielsweise bei handelsüblichen Zigarettenpapieren, davon aus, dass das Diffusionsverhalten durch das erste Fick'sche Gesetz zutreffend beschrieben wird:
Figure imgf000007_0001
wobei J der Stoffstrom (mol.m^.s"1), c die molare Konzentration, D der Diffusionskoeffizient (rn2.s_1) und z (m) eine Koordinate in Z-Richtung ist. Man erkennt unmittelbar, dass sich bei Umkehrung der Richtung des Konzentrationsgradienten nach dem ersten Fick'schen Gesetz auch die Richtung des Stoffstroms umkehrt, der Stoffstrom aber betragsmäßig gleich bleibt.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine neue Klasse von Umhüllungsmaterialien für Rauchartikel vor, für die das Fick'sche Diffusionsmodell nicht mehr direkt anwendbar ist, sondern bei dem stattdessen eine richtungsabhängige Diffusionskapazität auftritt. Obwohl das Zustandekommen dieses Effektes noch nicht restlos geklärt ist, kann gleichwohl eine allgemeine Struktur eines Umhüllungsmaterials angegeben werden, welche ein derartiges Verhalten verspricht. Simulationen und konkrete Ausführungsbeispiele, die unten näher vorgestellt werden, bestätigen, dass das Verständnis des Erfinders hinsichtlich einer geeigneten Struktur zutreffend ist und dass der Effekt der richtungsabhängigen Diffusionskapazität nicht nur theoretischer Natur ist, sondern tatsächlich einen wesentlichen praktischen Beitrag zur Lösung der Aufgabe liefert.
Wie eingangs erwähnt ist ein erfindungsgemäßes Umhüllungsmaterial für Rauchartikel ein flächiges Material, also in zwei verschiedenen Raumrichtungen X und Y wesentlich weiter ausgedehnt als in einer dritten zu den beiden Raumrichtungen orthogonalen Richtung Z. Diese dritte Richtung wird Dickenrichtung oder Z-Richtung genannt, und die Dicke des Materials an einer Stelle ist seine Ausdehnung in Dickenrichtung an dieser Stelle. Das Umhüliungsmaterial besitzt zwei annähernd parallel verlaufende Seitenflächen, die willkürlich als Oberseite und Unterseite bezeichnet werden können. Das Material kann durch zwei gedachte Mittelflächen Aj und A2 in drei Schichten geteilt werden. Die Mittelflächen Ai und A2 verlaufen dabei innerhalb des Materials zwischen den beiden Seitenflächen und sind an jedem Punkt von der Ober- und der Unterseite jeweils mindestens ein Zehntel der Dicke des Materials an diesem Punkt entfernt. Die Mittelfläche Ai liegt dabei in jedem Punkt der Oberseite näher als die Mittelfläche A2 und analog liegt daher die Mittelfläche A2 in jedem Punkt der Unterseite näher als die Mittelfläche As. Die beiden gedachten Mittelflächen Ai und A2 sind in jedem Punlct mindestens ein Zehntel der Dicke des Materials an diesem Punkt voneinander in Dickenrichtung entfernt.
Durch den Teil des Umhüllungsmaterials, der zwischen der Oberseite und der gedachten Mittelfläche Ai liegt, wird eine obere Schicht definiert, während jener Teil des Umhüllungsmaterials, der zwischen der Unterseite und der Mittelfläche A2 liegt, eine untere Schicht definiert. Analog ist eine mittlere Schicht durch den zwischen den Mittelflächen AI und A2 liegenden Anteil des Umhüllungsmaterials definiert.
Der Erfinder hat festgestellt, dass sich die genannte richtungsabhängige Diffusionskapazität in Dickenrichtung ergibt, wenn die obere Schicht einen niedrigeren Diffusionskoeffizienten aufweist als die untere Schicht und der Diffusionskoeffizient der mittleren Schicht sowohl den Diffusionskoeffizienten der unteren Schicht nicht wesentlich überschreitet als auch den Diffusionskoeffizienten der oberen Schicht nicht wesentlich unterschreitet.
Wie in den Ausführungsbeispielen nachgewiesen wird, besitzt ein solches Material eine höhere Diffusionskapazität für Kohlendioxid in Stickstoff von der Unterseite zur Oberseite als in umgekehrter Richtung. Die Diffusionskapazität ist daher in Z-Richtung richtungsabhängig. Hierbei sind die Begriffe„obere",„Oberseite",„untere" und„Unterseite" willkürlich gewählt, lediglich zum Zwecke der einfacheren sprachlichen Darstellung wird hier die Schicht mit dem niedrigeren Diffusionskoeffizienten als„obere Schicht" bezeichnet.
Man beachte, dass der„Diffusionskoeffizient" sich hier auf den Diffusionskoeffizienten D aus dem oben angegebenen Fi ck 'sehen Gesetz bezieht, bei dem es sich um ein Maß für die Beweglichkeit der Teilchen in dem Material handelt, d.h. um eine spezifische Materialeigenschaft, und sie wird in der Einheit m2/s angegeben. Im Gegensatz hierzu werden im Fachgebiet Diffusionseigenschaften von Umhüllungsmaterialien für Rauchartikel üblicherweise durch die Diffusionskapazität beschrieben, die das pro Zeiteinheit, pro Flächeneinheit und pro Konzentrationsdifferenz durchströmende Gasvolumen beschreibt und somit die Einheit m/s bzw. cm/s hat. Gleichwohl versteht es sich, dass ein Umhüllungsmaterial gegebener Dicke eine umso größere Diffusionskapazität hat, je größer der Diffusionskoeffizient des Materials ist.
Die erfindungsgemäße Richtungsabhängigkeit der Diffusionskapazität kann festgestellt werden, indem die Diffusionskapazität des gesamten Umhüllungsmaterials gemäß CORESTA Recommended Method No. 77 zwei Mal gemessen wird, einmal so, dass die Unterseite des Materials jener Kammerhälfte zugewandt ist, in die das Kohlendioxid einströmt, wobei man für die Diffusionskapazität den Wert Di erhält, und einmal umgekehrt, also so dass die Oberseite jener Kammerhälfte zugewandt ist, in die Kohlendioxid einströmt, wobei man für die Diffusionskapazität den Wert D2 erhält. Es zeigt sich, dass die Differenz der Diffusionskapazitäten AD=Di-D2 dann regelmäßig positiv und statistisch hochsignifikant von Null verschieden ist. Zur statistischen Absicherung wird man diese Messungen auf jeder Seite mehrmals, typischerweise 10 Mal, an verschiedenen Stellen wiederholen.
Man beachte, dass das oben beschriebene Schichtenmodell in erster Linie dazu dient, den allgemeinen Aufbau eines Umhüllungsmaterials zu beschreiben, für das die erfmdungsgemäße richtungsabhängige Diffusionskapazität erwartet werden kann. In der vorliegenden Offenbarung werden vier Arten angegeben, wie derartige Umhüllungsmaterialen konkret hergestellt werden können, und alle diese vier Arten orientieren sich konzeptionell an dem oben beschriebenen Schichtenmodell. Gleichzeitig gibt das Schichtenmodell dem Fachmann eine Anleitung für die Entwicklung weiterer Möglichkeiten, ein erfindungsgemäßes Umhüllungsmaterial zu erzeugen. Die Erfindung ist aber nicht auf die hierin konkret beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Umhüllungsmaterials beschränkt. Auch dient das oben beschriebene Schichtenmodell vornehmlich der Erläuterung der dem erfindungsgemäßen Umhüllungsmaterial zu Grunde liegenden Struktur und als Hinweis für den Fachmann, wie erfmdungsgemäße Umhüllungsmaterialien auf andere als die hier konkret beschriebenen Weisen hergestellt werden können. Es dient aber nicht dazu, den Gegenstand anzugeben, für den Schutz begehrt wird, da es sich bei den Schichten in der Regel um virtuelle Schichten innerhalb des Materials handeln wird und sich die Diffusionskoeffizienten dieser einzelnen Schichten an dem fertigen Umhüllungsmaterial kaum zuverlässig feststellen lassen. Vielmehr betrifft die vorliegende Erfindung sämtliche Umhüllungsmaterialien für Rauchartikel, bei denen sich die Diffusionskapazitäten D[ und D2 in +Z und -Z-Richtung auf die oben definierte Weise unterscheiden.
Wie eingangs erwähnt soll die Differenz der Diffusionskapazitäten Di und D2 für ein erfindungsgemäßes Umhüllungsmaterial mindestens 0,03 cm/s betragen, bevorzugt sind jedoch mindestens 0,05 cm/s, besonders bevorzugt mindestens 0,07 cm/s und ganz besonders bevorzugt mindestens 0,1 cm/s. Der positive Effekt wird umso stärker auftreten, je größer die Differenz der Diffusionskapazitäten Di und D2 ist. Alternativ soll die absolute Differenz der Diffusionskapazitäten AD = | Dj-D2 | mindestens 3,0% der gemittelten Diffusionskapazität (Di+D2)/2 betragen, bevorzugt mindestens 5,0% der gemittelten Diffusionskapazität und besonders bevorzugt mindestens 8,0% der gemittelten Diffusionskapazität. Die beiden Diffusionskapazitäten Di und D2 bzw. ihr Mittelwert (Di + D2)/2 können sich dabei in einem für Umhüllungsmaterialien für Rauchartikel üblichen Bereich bewegen und betragen daher mindestens 0,005 cm/s, bevorzugt mindestens 0,05 cm/s, besonders bevorzugt mindestens 0,1 cm/s und/oder höchstens 8,0 cm/s, bevorzugt höchstens 6,0 cm/s und besonders bevorzugt höchstens 5,0 cm/s.
In Bereichen des Umhüllungsmaterials, die der Selbstverlöschung des Rauchartikels dienen sollen, beträgt der Mittelwert (Di + D )/2 der Diffusionskapazitäten Di und D2 mindestens 0,005 cm/s und höchstens 0,5 cm/s, während in Bereichen des Umhüllungsmaterials, die diese Funktion nicht haben, die Diffusionskapazität bis zu 8,0 cm/s erreichen kann.
Die Bereiche, in denen der erfindungsgemäße Effekt einer in Z-Richtung richtungsabhängigen Diffusionskapazität auftritt, müssen sich nicht über die gesamte Fläche des Umhüllungsmaterials erstrecken, sondern können auch lediglich Teilbereiche umfassen. Bevorzugt beträgt der Teil der Gesamtfläche des Umhüllungsmaterials, der eine richtungsabhängige Diffusionskapazität aufweist, mindestens 5% der Gesamtfläche, bevorzugt mindestens 10% der Gesamtfläche und besonders bevorzugt mindestens 25% der Gesamtfläche.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Diffusionskapazität in jenen Bereichen richtungsabhängig, die zur Erzielung der Selbstverlöschung gemessen nach ISO 12863 aufgebracht werden. Der Anteil der Bereiche, in denen die Diffusionskapazität richtungsabhängig ist, kann dann zwischen 20% und 40% der Gesamtfläche betragen.
Unter der Gesamtfläche kann sowohl die gesamte Fläche eines repräsentativen Musters einer Rolle des Umhüllungsmaterials verstanden werden, als auch jene Fläche eines Umhüllungsmaterials, das von einem Rauchartikel entnommen wurde, und auf der die Diffusionskapazität bestimmt werden kann. Ausgeschlossen sind daher beispielsweise Flächen, in denen das Umhüllungsmaterial mit sich selbst oder mit anderen Materialien verklebt ist.
Die Dicke des Umhüllungsmaterials soll mindestens 5 μπι betragen, da bei geringeren Dicken die Diffusion durch das Umhüllungsmaterial zu stark von Randeffekten bestimmt wird und der erfindungsgemäße Effekt nicht mehr ausreichend auftritt. Vorzugsweise ist das Umhüllungsmaterial aber mindestens 10 μιη dick, besonders bevorzugt mindestens 20 μη und ganz besonders bevorzugt mindestens 30 μιη. Das Umhüllungsmaterial soll nicht zu dick sein, da sich dann der Diffusionsweg durch das Umhüllungsmaterial zu sehr verlängert und der erwünschte rasche Gasaustausch nicht mehr sichergestellt ist. Die Dicke soll daher höchstens 300 μηι betragen, bevorzugt höchstens 150 μιη, besonders bevorzugt höchstens 100 μιη und ganz besonders bevorzugt höchstens 80 μπι.
Das Flächengewicht des Umhüllungsmaterials beträgt vorzugsweise mindestens 10 g/m2, bevorzugt mindestens 15 g/m2, besonders bevorzugt mindestens 20 g/m2 und/oder höchstens 200 g/m2, bevorzugt höchstens 100 g/m2 und besonders bevorzugt höchstens 80 g/m2 betragen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Umhüllungsmaterial mindestens zwei Lagen, die in engem physischen Kontakt verbunden sind. Die Diffusionskapazität der obersten Lage ist hierbei entsprechend der in der vorliegenden Offenbarung gewählten Konvention niedriger als die Diffusionskapazität der untersten Lage. Während die oben erwähnten „Schichten" des Umhüllungsmaterials lediglich geometrische Bereiche des Materials bezeichneten und somit durchaus virtuelle Schichten sein können, bezeichnen die „Lagen" separat hergestellte Bestandteile des Umhüllungsmaterials, die aufeinander geschichtet werden.„Separat hergestellt" kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die Lagen vollständig getrennt voneinander hergestellt werden, d.h. beispielsweise im Falle von Papierlagen in nacheinander ausgeführten Herstellungsprozessen auf derselben oder sogar verschiedenen Papiermaschinen. Als„separate" Herstellung kann aber auch die Ausbildung einer Lage verstanden werden, die in einem separaten Verfahrensschritt bei der Herstellung des Umhüllungsmaterials ausgebildet wird, wie unten näher erläutert wird.
Die Differenz der Diffusionskapazitäten der untersten und der obersten Lage soll mindestens 0,05 cm/s, bevorzugt mindestens 0,1 cm/s, besonders bevorzugt mindestens 0,5 cm/s und insbesondere mindestens 1,0 cm/s betragen. Die Differenz soll höchstens 6,0 cm/s, bevorzugt höchstens 5,0 cm/s und besonders bevorzugt höchstens 4,0 cm/s betragen. Generell ist eine große Differenz in der Diffusionskapazität der untersten und obersten Lage für den erfindungsgemäßen Effekt der in Z-Richtung richtungsabhängigen Diffusionskapazität vorteilhaft. Man beachte, dass hier die Diffusionseigenschaften der einzelnen Lagen in üblicher Weise über ihre Diffusionskapazität beschrieben sind. Es versteht sich jedoch, dass das gesagte qualitativ auch für die zugehörigen Diffusionskoeffizienten gilt, d.h. die Lage mit der höheren Diffusionskapazität verfügt bei vergleichbarer Dicke auch über den höheren Diffusionskoeffizienten.
Alternativ soll die Diffusionskapazität der obersten Lage mindestens 1%, bevorzugt mindestens 5%, besonders bevorzugt mindestens 10% und/oder höchstens 95%, bevorzugt höchstens 80% und besonders bevorzugt höchstens 50% der Diffusionskapazität der untersten Lage betragen. Die Verwendung unterschiedlicher Lagen stellt eine bevorzugte Art dar, die oben beschriebenen Schichten mit unterschiedlichen Diffusionskoeffizienten auszubilden und orientiert sich somit an der oben beschriebenen allgemeinen Strulctur, die eine richtungsabhängige Diffusionskapazität erwarten lässt. Die zwischen der untersten und der obersten Lage befindliche(n) Lage(n) des Umhüllungsmaterials, sofern sie vorhanden sind, können eine an sich beliebige Diffusionskapazität besitzen, die allerdings nicht so hoch sein darf, dass durch die Porosität dieser Zwischenlage ein nennenswertes Totvolumen gebildet wird, und nicht so niedrig, dass eine Diffusion durch das Umhüllungsmaterial gänzlich unmöglich wird. Bevorzugt sollte die Diffusionskapazität der mittleren Lage(n) mindestens 50% der Diffusionskapazität der obersten Lage und höchstens 200% der Diffusionskapazität der untersten Lage betragen und besonders bevorzugt sollte die Diffusionskapazität der mittleren Lage(n) mindestens die Diffusionskapazität der obersten Lage und höchstens die Diffusionskapazität der untersten Lage betragen.
Besteht das Umhüllungsmaterial aus mehr als einer Lage, so braucht der Diffusionskoeffizient der einzelnen Lagen nicht in Z-Richtung richtungsabhängig zu sein. Vielmehr wird die Richtungsabhängigkeit durch den Verbund aus mehreren Lagen bewirkt. Besteht eine Richtungsabhängigkeit in Z-Richtung jedoch schon bei den einzelnen Lagen, so ist als Wert für die Diffusionskapazität einer Lage der Mittelwert aus den Diffusionskapazitäten für die beiden Richtungen zu verstehen. Der enge physische Kontakt zwischen den Lagen ist dabei wichtig, damit kein Totvolumen zwischen den Lagen vorhanden ist, das als Speicher dienen kann und die Diffusion verlangsamt, insbesondere solange sich noch kein stationärer Zustand eingestellt hat. Dieser enge physische Kontakt kann durch Anwendung von mechanischem Druck auf die Lagen unter optionaler Anwendung erhöhter Temperaturen erzeugt werden. Druck und Temperatur sind dabei abhängig vom Material zu wählen.
Das Aufeinanderschichten von zwei oder mehr Lagen mit jeweils unterschiedlichen Diffusionskapazitäten zusammen mit der Herstellung eines engen physischen Kontaktes zur Vermeidung eines Totvolumens stellt eine erste Art dar, ein erfindungsgemäßes Umhüllungsmaterial auszubilden. Eine zweite Variante, die mit der ersten Variante konzeptionell verwandt ist, betrifft konkret ein Umhüllungsmaterial, welches durch ein Papier gebildet wird. Gemäß dieser Variante werden bei der Herstellung des Papiers zwei Stoffaufläufe verwendet, aus denen unterschiedliche Zellstoffsuspensionen übereinander auf die Siebpartie der Papiermaschine aufgetragen werden. Die Zellstoffsuspensionen unterscheiden sich durch eine oder mehrere der Eigenschaften Zellstoffart, Mahlungsgrad, Füllstoff und/oder Füllstoffgehalt in einer Weise, die zu Papieren mit unterschiedlichen Diffusionskoeffizienten bzw., bei gleicher Dicke, zu unterschiedlichen Diffusionskapazitäten führen würde. Beispielsweise führt ein hoher Mahlgrad und geringer Füllstoffgehalt zu einem Papier bzw. einer Lage des Papiers mit einem vergleichsweise geringen Diffusionskoeffizienten. Auch in dieser Ausführungsform werden die Lagen„separat" ausgebildet, d.h. in getrennten bzw. unterscheidbaren Verfahrensschritten, auch wenn diese gleichzeitig ablaufen.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine Lage des Umhüllungsmaterials perforiert. Der gezielte Einsatz von Perforationen stellt eine dritte Art bereit, erfindungsgemäße Umhüllungsmaterialien zu bilden. Die Perforation kann dabei nach verschiedensten aus dem Stand der Technik bekannten Methoden erfolgen. Beispielsweise können dazu eine mechanische Perforation, eine elektrostatische Perforation oder eine Laserperforation eingesetzt werden. Die Perforation dient dazu, die Porosität des Umhüllungsmaterials und damit dessen Diffusionskapazität zu erhöhen.
Die Richtungsabhängigkeit der Diffusionskapazität kann dann auf verschiedene Weisen bewirkt werden.
In Ausführungsformen, bei denen das Umhüllungsmaterial aus mindestens zwei Lagen hergestellt wird und mindestens eine Lage perforiert ist, erreicht man eine richtungsabhängige Diffusionskapazität, indem man mindestens die unterste Lage perforiert, sodass deren Porosität und Diffusionskapazität erhöht wird. Es kann auch die oberste Lage perforiert werden, allerdings höchstens so, dass deren Diffusionskapazität jene der untersten Lage nicht übersteigt und die weiter oben angegebenen Grenzen für die Diffusionskapazitäten und deren Differenzen eingehalten werden. Nicht zuletzt aus optischen Gründen ist eine Perforation der obersten Lage in vielen Fällen nicht bevorzugt, da sie in der überwiegenden Anzahl von Fällen, in denen eine höhere Diffusionskapazität für einen Gasdurchtritt von innerhalb des Rauchartikels nach außen als in umgekehrte Richtung angestrebt wird, auf der Außenseite des Rauchartikels liegen wird. Die zwischen unterster und oberster Lage befindlichen Lage(n) des Umhüllungsmaterials, sofern sie vorhanden ist bzw. sind, können perforiert sein, allerdings sind auch hier die weiter oben angegebenen Grenzen für die Diffusionskapazität einzuhalten.
Für den Fall, dass das Umhüllungsmaterial aus mehreren Lagen besteht sind alle gebräuchlichen Perforationsverfahren prinzipiell geeignet, bevorzugt sind allerdings solche, die mehr kleine Löcher als wenige große Löcher erzeugen können. Bevorzugt sind also die elektrostatische Perforation und die Laserperforation und besonders bevorzugt die elektrostatische Perforation.
Für den Fall, dass das Umhüllungsmaterial nur aus einer Lage besteht, kann eine richtungsabhängige Diffusionskapazität durch Perforationsverfahren bewirkt werden, die Perforationslöcher erzeugen können, deren Querschnittsfläche sich über die Dicke des Umhüllungsmaterials ändert. Insbesondere soll die mittlere Querschnittsfläche der Perforationslöcher auf der Unterseite mindestens 30%, bevorzugt mindestens 40% größer sein als die Querschnittsfläche der Perforationslöcher auf der Oberseite.
Solche Perforationslöcher werden bevorzugt mittels Laserperforation oder mechanischer Perforation hergestellt, besonders bevorzugt mittels Laserperforation, da mit diesem Verfahren kleinere Löcher hergestellt werden können. Bei einer mechanischen Perforation kann die erfindungsgemäße Perforation beispielsweise durch - abweichend von üblichen Formen - entsprechend konisch geformte Perforationswerkzeuge bewirkt werden, während bei einer Laserperforation der Laserstrahl durch geeignete Linsen in einer ausreichend konischen statt der üblichen parallelen Form gebündelt wird, sodass die so perforierten Löcher ebenfalls eine konische Form aufweisen und die Querschnittsfläche eines jeden Perforationslochs somit von der Unterseite zur Oberseite abnehmen kann. Man erkennt, dass sich sämtliche hier beschriebene Arten eine richtungsabhängige Diffusionskapazität durch geeignete Perforation zu erreichen, an der oben beschriebenen allgemeinen Struktur aus gedachten Schichten mit unterschiedlichen Diffusionskoeffizienten orientiert.
Das Material aus dem die eine oder mehreren Lagen des Umhüllungsmaterials bestehen, ist an sich beliebig, muss aber neben den offensichtlichen technischen Eigenschaften zumeist gesetzlichen Anforderungen entsprechen, da es mit dem Rauchartikel abgeraucht wird, und es soll bezüglich seines Verhaltens auf dem Rauchartikel, beispielsweise hinsichtlich Glimmgeschwindigkeit, Geschmackseinfluss, Farbe und anderen optischen, haptischen oder olfaktorischen Eigenschaften den Erwartungen des Konsumenten entsprechen.
Besteht das Umhüllungsmaterial aus mehr als einer Lage, können die Materialien gleichartig oder verschieden sein. In Frage kommen beispielsweise Papier, rekonstituierter Tabak, Tabakblätter, oder Tabakersatzstoffe. In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist mindestens eine der einen oder mehreren Lagen des Umhüllungsmaterials durch Papier gebildet, insbesondere durch ein an sich bekanntes Zigarettenpapier oder Filterhüllpapier, d.h. Papiere, die an sich Verwendung als einlagiges Papier als Zigaretten- oder Filterhüllpapier konzipiert wurden.
Grundsätzlich kommen aber als Papier abgesehen von Zigarettenpapier und Filterhüllpapier auch an sich bekannte Tippingbasispapiere und andere Papiere mit entsprechenden Eigenschaften in Frage.
Geeignete Papiere für die Zwecke der Erfindung enthalten zumindest Zellstofffasern, die beispielsweise aus Holz, Flachs, Hanf, Sisal, Abacä, Baumwolle, Espartogras oder anderen Rohstoffen gewonnen werden können. Bevorzugt sind Zellstofffasern aus Holz, Flachs oder Hanf. Auch Gemische verschiedener Zellstofffasern können eingesetzt werden. Zusätzlich zu Zellstofffasern können auch Füllstoffe, typischerweise mineralische Füllstoffe, insbesondere Kalk, enthalten sein, wobei gefällter Kalk wegen seiner Reinheit bevorzugt ist. Der Anteil des Füllstoffs an der Masse des Papiers kann zwischen 0% und 60% betragen, bevorzugt zwischen 20% und 50% der Masse des Papiers. Die Partikel größenverteilung, die Kristallstruktur und die Modifikation des Füllstoffs spielen für die Zwecke der Erfindung eine geringe Rolle und können entsprechend ihres aus dem Stand der Technik bekannten Einflusses auf die Diffusionskapazität gewählt werden.
Das Papier kann Brandsalze enthalten, um beispielsweise die Glimmgeschwindigkeit des Rauchartikels zu beeinflussen. Besonders geeignet sind Trinatrium- und Trikaliumzitrat und Gemische daraus. Die Gruppe der Brandsalze, mit denen die Erfindung verwirklicht werden kann, umfasst aber zusätzlich Zitrate, Malaie, Tartrate, Acetate, Nitrate, Succinate, Fumarate, Gluconate, Glycolate, Lactate, Oxylate, Salicylate, α-Hydroxycaprylate, Hydrogencarbonate, Carbonate und Phosphate und Gemische daraus.
Brandsalze sind im Papier vorzugsweise zu einem Anteil von 0% bis 7% bezogen auf die Papiermasse, bevorzugt von 0% bis 3% bezogen auf die Papiermasse, enthalten.
Für die Diffusionskapazität des Papiers gelten dieselben Grenzen wie sie weiter oben für das Umhüllungsmaterial und die Lagen, aus denen das Umhüllungsmaterial besteht, beschrieben sind.
Das Flächengewicht des Papiers beträgt mindestens 10 g/m2, bevorzugt mindestens 15 g/m2 und besonders bevorzugt mindestens 20 g/m2. Es sollte höchstens 100 g m2, bevorzugt höchstens 80 g/m2 und besonders bevorzugt höchstens 60 g/m2 betragen.
Die Dicke des Papiers soll mindestens 10 μηι betragen, bevorzugt mindestens 20 μηι und besonders bevorzugt mindestens 30 μηι. Die Dicke des Papiers soll höchstens 200 μιη betragen, bevorzugt höchstens 120 μιη und besonders bevorzugt höchstens 80 μπι. Die Verwendung von Papier für eine oder mehrere Lagen des Umhüllungsmaterials ist mit der oben erläuterten Perforation oder dem Vorsehen von Bereichen zur Erzielung der Selbstverlöschung kombinierbar. Ein Umhüllungsmaterial aus mehreren Lagen Papier, bei dem kein relevantes Totvolumen zwischen den Lagen entsteht, kann durch Anwendung von Druck hergestellt werden. Beispielsweise können die Lagen durch einen Spalt zwischen zwei Walzen mit einer Linienlast zwischen 2 N/mm und 10 N/mm, hindurchgeführt werden. Die Walzen können dabei auch auf Temperaturen zwischen 80°C und 120°C aufgeheizt sein und das Papier kann vor dem Durchführen durch die Walzen befeuchtet werden.
Alternative Verfahren, wie beispielsweise das Rändeln oder Verkleben der Lagen sind wegen des damit einhergehenden größeren Einflusses auf die Diffusionskapazität des Umhüllungsmaterials nicht bevorzugt. Ebenso ist es nicht bevorzugt, die Lagen des Umhüllungsmaterials einfach lose aufeinanderzulegen, da dann unter Umständen die Diffusionskapazität der mittleren Schicht zwischen den Lagen zu hoch sein kann oder ein nennenswertes Totvolumen gebildet wird.
Wenn das Umhüllungsmaterial nur aus einer Lage Papier besteht, bietet auch die Herstellung des Papiers auf einer Papiermaschine Möglichkeiten zur Erzeugung einer in Z-Richtung richtungsabhängigen Diffusionskapazität. Dies stellt eine vierte Variante dar, ein erfindungsgemäßes Umhüllungsmaterial für einen Rauchartikel zu schaffen. Auf üblichen Langsiebpapiermaschinen wird eine wässrige Zellstoffsuspension von einem Stoffauflauf auf das Sieb der Papiermaschine gefördert. Auf dem Sieb wird die Suspension durch Schwerkraft und durch von sogenannten Saugkästen oder durch von entsprechend profilierten Flügeln, sogenannten Foils, erzeugtem Unterdruck entwässert und das Papierblatt gebildet. Danach läuft das Papier in die Pressen- und Trockenpartie, um weiter getrocknet und abschließend aufgerollt zu werden. Die Entwässerung mittels Schwerkraft und Unterdruck auf dem Sieb erfolgt nur in einer Richtung und bewirkt daher eine Zweiseitigkeit des Papiers, also Unterschiede in den Eigenschaften der beiden Seiten des Papiers. Diese Unterschiede betreffen beispielsweise die Glätte und den Füllstoffgehalt, die beide auf der vom Sieb abgewandten Seite höher sind. Generell versucht man diese Zweiseitigkeit zu begrenzen, und sie ist auch bei den aus dem Stand der Technik bekannten Maschineneinstellungen nicht ausreichend ausgeprägt, um eine nachweisbare Richtungsabhängigkeit der Diffusionskapazität zu erzeugen. Man kann aber beispielsweise durch ungewöhnlich starken Unterdruck auf den Saugkästen oder entsprechende Anstellwinkel der Foils die Porenstruktur der auf dem Sieb aufliegenden Seite so verändern, dass die Porosität und damit die Diffusionskapazität einer dem Sieb näheren Schicht des Papiers gegenüber einer Schicht auf der dem Sieb abgewandten Seite des Papiers nennenswert erhöht ist. Im Ergebnis bewirkt dies dann eine in Z-Richtung richtungsabhängige Diffusionskapazität und führt bei geeigneter Wahl der Prozessparameter zu einem erfindungsgemäßen Umhüllungsmaterial. Die Wahl des Unterdrucks muss dabei über den für die Papierherstellung üblichen Werten liegen und hängt von der Gestaltung der Papiermaschine ab. Der Fachmann ist aber leicht in der Lage durch Experimentieren die nötigen Einstellungen zu finden.
Dieser Effekt lässt sich besonders vorteilhaft für Umhüllungsmaterialien für Rauchartikel nutzen, da die bei der Papierherstellung dem Sieb zugewandte Seite des Papiers auf dem Rauchartikel üblicherweise ohnehin dem Tabak zugewandt ist. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Diffusionskapazität in der Richtung von der Tabaksäule zur Umgebung hin größer als umgekehrt, wodurch positive Effekte hinsichtlich des Gehalts an Kohlenmonoxid im aus dem Mundende strömenden Rauch des Rauchartikels erwartet werden können.
In einer weiteren Ausführungsform ist aus dem Umhüllungsmaterial ein Rauchartikel gebildet, der eine Tabaksäule umfasst, die von dem Umhüllungsmaterial umhüllt wird. In einer bevorzugten Ausführung umfasst der Rauchartikel auch einen Filter, der stirnseitig mit der umhüllten Tabaksäule verbunden ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchartikel eine Filterzigarette.
Je nachdem, in welche Richtung der Gastransport durch Diffusion erleichtert werden soll, wird das Umhüllungsmaterial entsprechend um die Tabaksäule angeordnet. Möchte man einen besseren Gastransport von der Tabaksäule des Rauchartikels zur Umgebung erreichen, wird die Unterseite des Umhüllungsmaterials der Tabaksäule zugewandt sein. Soll umgekehrt der Gastransport zur Tabaksäule erleichtert werden, wird die Oberseite des Umhüllungsmaterials der Tabaksäule zugewandt sein.
Für die Herstellung des Rauchartikels kommen die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren in Frage. Insbesondere kann der Rauchartikel maschinell, manuell oder teilweise manuell aus dem Umhüllungsmaterial, Tabak und allenfalls anderen Bestandteilen gefertigt werden.
Die folgenden Ausführungsbeispiele sollen den erfindungsgemäßen Effekt demonstrieren. KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Figur la zeigt eine perspektivische Ansicht des Umhüllungsmaterials, die dessen Geometrie veranschaulicht.
Figur lb zeigt eine Schnittansicht des Umhüllungsmaterials von Fig. la. Figur 2 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Richtungsabhängigkeit der Diffusionskapazität des Umhüllungsmaterials und der Differenz der Diffusionskapazität zweier Lagen, aus denen das zweitägige Umhüllungsmaterial besteht, zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zunächst sei anhand von Figuren la und lb der allgemeine Aufbau eines Umhüllungsmaterials nach einer Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Das in Figuren la und lb dargestellte Umhüllungsmaterial 101 ist ein flächiges Gebilde und daher in einer Richtung X, bezeichnet mit 102, und einer davon verschiedenen Richtung Y, bezeichnet mit 103, wesentlich weiter ausgedehnt als in einer dritten, zur X-Richtung 102 und Y- Richtung 103 orthogonalen Richtung Z, bezeichnet mit 104. Das Umhüllungsmaterial besitzt eine Oberseite 105 und eine Unterseite 106, wobei die Bezeichnungen willkürlich gewählt sind und insbesondere nicht mit dem aus der Papierherstellung bekannten Begriff der Oberseite übereinstimmen müssen. Durch die Z-Richtung 104 ist die Dicke 107 des Umhüllungsmaterials an jedem Punlct durch den Abstand zwischen Oberseite 105 und Unterseite 106 definiert.
In Figur lb ist auch eine gedachte Mittelfläche AI, bezeichnet mit 108, dargestellt, die an jedem Punkt mindestens um ein Zehntel der Dicke des Umhüllungsmaterials an diesem Punkt von der Oberseite 105 entfernt ist. Eine weitere gedachte Mittelfläche A2, bezeichnet mit 109, ist ebenfalls in Figur lb dargestellt, die in jedem Punkt mindestens um ein Zehntel der Dicke des Umhüllungsmaterials an diesem Punlct von der Unterseite 106 entfernt ist. Die gedachten Mittelflächen AI, 108, und A2, 109, selbst sind voneinander wiederum mindestens um ein Zehntel der Dicke des Umhüllungsmaterials an jedem Punkt entfernt und liegen so, dass die gedachte Mittelfläche AI, 108, in jedem Punkt näher an der Oberseite 105 liegt als die gedachte Mittelfläche A2, 109.
Durch die Oberseite 105 und die Mittelfläche AI, 108 ist eine zwischen diesen Flächen liegende obere Schicht 1 10 des Umhüllungsmaterials definiert. Ebenso ist eine zwischen der Unterseite 106 und der Mittelfläche A2, 109 liegende untere Schicht 1 1 1 definiert. In analoger Weise ist eine mittlere Schicht 1 12 durch den Anteil des Umhüllungsmaterials zwischen der Mittelfläche AI, 108 und der Mittelfläche A2, 109 definiert.
Das Umhüllungsmaterial im gezeigten Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Diffusionskapazität der oberen Schicht 110 bzw. der Diffusionskoeffizient des Materials in dieser oberen Schicht 1 10 geringer ist als jene der unteren Schicht 111, und dass die Diffusionskapazität bzw. der Diffusionskoeffizient der mittleren Schicht 112 sowohl die Diffusionskapazität bzw. den Diffusionskoeffizienten der unteren Schicht 111 nicht wesentlich überschreitet als auch die Diffusionskapazität bzw. den Diffusionskoeffizienten der oberen Schicht 110 nicht wesentlich unterschreitet. Dadurch entsteht insgesamt ein Umhüllungsmaterial mit einer Diffusionskapazität, die in Z- Richtung 104 richtungsabhängig ist. Insbesondere ist die Diffusionskapazität für Kohlendioxid in Stickstoff von der Unterseite zur Oberseite höher als in umgekehrter Richtung.
Obwohl das Zustandekommen des erfindungsgemäßen Effekts nicht restlos geklärt ist, steht jedenfalls fest, dass er sich aus der für den Fachmann naheliegenden Modellgleichung der Diffusion, nämlich dem oben angegebenen ersten Fick 'sehen Gesetz, nicht erkennen lässt.
Daraus ergäbe sich nämlich, dass sich durch Umkehrung der Richtung des Konzentrationsgradienten, zwar auch die Richtung des Stoffstroms umkehrt, der Stoffstrom aber betragsmäßig gleich bleibt. Das Fick 'sehe Gesetz gilt in dieser Form an sich nur für freie Diffusion. Die Modellgleichung für Diffusion in porösen Materialien basiert aber sehr oft auch auf dieser Gleichung, verwendet jedoch einen entsprechend der Porosität des Materials reduzierten Diffusionskoeffizienten. Somit ist nach einem solchen einfachen Modell auch in porösen Materialien der Stoffstrom betragsmäßig invariant gegenüber einer Richtungsumkehr des Konzentrationsgradienten. Erst wenn man aufhört, das poröse Material als ein Kontinuum zu betrachten und stattdessen in einem komplexeren Modell die Diffusion durch einzelne Poren beschreibt, erkennt man durch eine numerische Lösung der entsprechenden Gleichungen, dass beispielsweise bei sich stufenförmig oder kontinuierlich verjüngenden Poren unter geeigneten Randbedingungen der Stoffstrom bei Richtungsumkehr des Konzentrationsgradienten nicht nur eine Richtungsumkehr sondern auch eine Änderung im Betrag erfährt. Die erfindungsgemäßen Umhüllungsmaterialien machen sich diesen Effekt zunutze.
Alle Messungen der Diffusionskapazität wurden gemäß CORESTA Recommended Method No. 77 auf einem Diffusivity Tester A50 der Firma Borgwaldt KC durchgeführt.
VERGLEICHSBEISPIELE
Als Vergleich wurden fünf aus dem Stand der Technik bekannte Zigaretten- und Filterhüllpapiere herangezogen, und es wurde in einem ersten Schritt überprüft, dass diese gebräuchlichen Papiere, bezeichnet mit A bis E, den erfindungsgemäßen Effekt nicht aufweisen. In Tabelle 1 sind die Dicke der gebräuchlichen Papiere A bis E und deren Flächengewicht angegeben. Die Diffusionskapazität jedes der Papiere A-E wurde dabei an verschiedenen Stellen 10 Mal gemessen. Mittelwerte (MW) und Standardabweichungen (STD) sind mit„Messung 1" bezeichnet und in Tabelle 1 angegeben. Danach wurde das Papier gewendet, sodass nun die andere Seite des Papiers der Kohlendioxid führenden Kammerhälfte des Messgeräts zugewandt war. Auch hier wurden jeweils 10 Messungen an verschiedenen Stellen durchgeführt, und der jeweilige Mittelwert (MW) und die zugehörige Standardabweichung (STD) sind als„Messung 2" in Tabelle 1 angegeben. Ein t-Test zum Vergleich der Mittelwerte zweier Stichproben, dessen p- Werte in Tabelle 1 angeführt sind, zeigt, dass auf einem Signifikanzniveau von 95% keine statistischen Unterschiede in der Diffusionskapazität bestehen und somit auch keine Richtungsabhängigkeit der Diffusionskapazität bezüglich der Z-Richtung nachweisbar ist. Messung 1 Messung 2
Material Diffusionskapaz Diffusionskapazit t-Test
ität ät
Code Flächengewicht Dicke MW STD MW STD p-Wert
g/m2 μηι cm/s cm/s cm/s cm/s
A 22,0 38 1,16 0,04 1,18 0,03 0,224
B 25,0 44 2,24 0,03 2,23 0,03 0,466
C 26,0 58 2,26 0,04 2,22 0,05 0,065
D 24,5 72 4,04 0,08 3,98 0,07 0,092
E 21,0 69 5,43 0,09 5,51 0,09 0,062
Tabelle 1 : Daten der Materialien unc Vergleichsbeispie e
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Papiere A-E wurden nun in allen denkbaren Zweierkombinationen durch Druck zwischen zwei Walzen mit einer Linienlast von 5 N/mm verbunden, wobei die Walzen auf eine Temperatur von 90°C aufgeheizt waren. Daraus ergeben sich 15 mögliche zweilagige Umhül 1 ungsmaterial ien.
Von jedem dieser 15 Umhüllungsmaterialien wurde wieder die Diffusionskapazität gemessen. In einer ersten Messserie wurden für jedes Umhüllungsmaterial 10 Messungen an verschiedenen Stellen durchgeführt, wobei die Lage mit der höheren Diffusionskapazität jener Kammerhälfte zugewandt war, in die Kohlendioxid einströmt. Diese Messserie wurde mit „Messung 3" bezeichnet, und die entsprechenden Mittelwerte (MW) und Standardabweichungen (STD) wurden berechnet und sind in Tabelle 2 angegeben.
Danach wurden die UmhüUungsmaterialien gewendet, sodass nun die Lage mit der niedrigeren Diffus ionskapazität jener Kammerhälfte zugewandt war, in die Kohlendioxid einströmt. Es wurden pro Umhüllungsmaterial wieder 10 Messungen an verschiedenen Stellen durchgeführt. Die Messserie wurde als„Messung 4" bezeichnet, und die entsprechenden Mittelwerte (MW) und Standardabweichungen (STD) wurden berechnet und in Tabelle 2 eingetragen. Bei den Umhüllungsmaterialien, die aus zwei Lagen des gleichen Papiers bestehen, also AA, BB, CC, DD und EE unterscheidet sich die Diffusionskapazität der beiden Lagen nicht. Daher war in der Messserie 3 eine willkürlich gewählte erste Seite und in Messserie 4 die zweite Seite des Umhüllungsmaterials jener Kammerhälfte zugewandt, in die Kohlendioxid einströmt. Da ab einer Differenz von 0,03 cm/s ein technisch relevanter Effekt erwartet werden kann, wurde ein t-Test durchgeführt um zu testen, ob auf einem Signifikanzniveau von 99% die absolute Differenz der Mittelwerte größer als 0,03 cm/s ist. Der t-Test wird dabei auf die übliche Weise wie folgt durchgeführt:
Seien d und d2j, mit i=l,2,3,...,10 die N=10 gemessenen Einzelwerte der Diffusionskapazität. Die Mittelwerte Di und D2 der Diffusionskapazitäten werden dann durch
und
Figure imgf000023_0001
geschätzt. Die Standardabweichungen sj und s2 der Einzelwerte werden durch
Figure imgf000023_0002
und
Figure imgf000023_0003
geschätzt.
Die absolute Differenz der Mittelwerte AD wird durch gebildet. Die Differenz der Mittelwerte ist näherungsweise normalverteilt mit
Standardabweichung s, gegeben durch
Figure imgf000024_0001
Die Teststatistik t wird dann durch
ermittelt, wobei AD und s in cm/s anzugeben sind.
Ist t>2,82, dann ist die Nullhypothese H0: AD<0,03 cm/s mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von weniger als 1% abzulehnen, und die mittleren Diffusionskapazitäten Di und D2 unterscheiden sich um mehr als 0,03 cm/s. Die Irrtumswahrscheinlichkeit ist dabei in der Tabelle 2 als„p-Wert" angegeben.
Die Ergebnisse zeigen, dass für alle Kombinationen zweier verschiedener Materialien mit Ausnahme der Kombination BC die Mittelwerte der Diffusionskapazität der Messserien 3 und 4 auf einem Signifikanzniveau von 99% statistisch um mindestens 0,03 cm/s verschieden sind. Somit weisen alle diese Materialien eine bezüglich der Z-Richtung richtungsabhängige Diffusionskapazität auf.
Bei der Materialkombination BC beträgt der Unterschied in der Diffusionskapazität der Lagen B und C nur 0,02 cm/s, was offenbar nicht ausreicht, um den erfindungsgemäßen Effeld; statistisch nachzuweisen.
Alle fünf Materialkombinationen aus gleichen Materialien zeigen in diesem Test keine ausreichend große absolute Differenz der mittleren Diffusionskapazitäten, was bestätigt, dass die Richtungsabhängigkeit der Diffusionskapazität durch die Wahl der Materialien und nicht etwa durch die mechanische Behandlung beim Verbinden der Lagen zustande kommt. Messung 3 Messung 4 t-Test
Differenz der MW
Diffusionskapazität Diffusionskapazität AD>0,03
Messung
Code MW STD MW STD der Lagen t-Statistik p-Wert
3 und 4
cm/s cm/s cm/s cm/s cm/s cm/s
AA 0,623 0,014 0,627 0,015 -0,005 0,00 -3,937 0,998
AB 0,780 0,021 0,698 0,012 0,082 1,08 6,735 <10"3
AC 0,776 0,018 0,688 0,013 0,088 1,10 8,318 <10"3
AD 0,850 0,031 0,688 0,012 0,162 2,88 12,593 <10"3
AE 0,970 0,016 0,811 0,020 0,159 4,27 15,976 <10"3
BB 1,1 14 0,034 1,091 0,025 0,023 0,00 -0,502 0,686
BC 1,133 0,023 1,120 0,020 0,012 0,02 -1,828 0,950
BD 1,401 0,025 1,263 0,025 0,138 1,80 9,724 <10"3
BE 1,577 0,033 1,440 0,029 0,137 3,19 7,707 <10"3
CC 1,163 0,025 1,180 0,020 -0,018 0,00 -1,200 0,870
CD 1,401 0,036 1,270 0,019 0,131 1,78 7,838 <10"3
CE 1,636 0,029 1,484 0,023 0,153 3,17 10,524 <10"3
DD 2,013 0,046 2,000 0,047 0,013 0,00 -0,823 0,784
DE 2,277 0,047 2,165 0,046 0,111 1,39 3,901 0,002
EE 2,716 0,068 2,724 0,042 -0,009 0,00 -0,843 0,790
Tabe le 2: Daten der Ausfü lrungsbeispiele
Eine weitere Datenanalyse zeigt ferner einen Zusammenhang zwischen
- der Differenz der Diffusionskapazität der beiden Lagen
- dem Ausmaß der Richtungsabhängigkeit der Diffusionskapazität, charakterisiert durch die Differenz der Diffusionskapazität von Messserien 3 und 4.
In Figur 2 sind Daten für alle Umhüllungsmaterialien aus Tabelle 2 dargestellt, sowie eine quadratische Regressionslinie, für die sich ein Bestimmtheitsmaß von 0,9122 ergibt. Dies zeigt einen recht guten statistischen Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen und deckt sich mit der Erwartung, dass größere Differenzen in der Diffusionskapazität zwischen den Lagen auch zu einer größeren Richtungsabhängigkeit der Diffusionskapazität des Umhüllungsmaterials führen. Somit legt dieses Diagramm nahe, dass die Erfindung auch für über diese Materialien hinausgehende Bereiche angewendet werden kann.
Zur Demonstration des Effekts einer geeigneten Perforation wurde ein Papier mit einer Dicke von 70 μηι und einem Flächengewicht von 78 g/m2 gewählt. Das Papier weist unperforiert eine Diffusionskapazität von weniger als 0,01 cm/s auf, weshalb die Richtungsabhängigkeit nicht weiter untersucht wurde. Das Papier wurde danach mittels eines entsprechend eingestellten Lasers in 6 Spuren perforiert. Zwischen den parallel verlaufenden Spuren war jeweils ein Abstand von 0,5 mm und auf jeder Spur wurden 50 Löcher pro cm perforiert. Der Laser wurde dabei so konisch fokussiert, dass auf einer Seite des Papiers die Löcher einen Durchmesser von etwa 0,1 mm hatten während auf der gegenüberliegenden Seite der Durchmesser typischerweise etwa 0,07 mm betrug.
Die Diffusionskapazität wurde wieder mit einem Messkopf mit einer Öffnung von 3x20 mm gemessen, sodass alle 6 Spuren parallel zur längeren Seite des Messkopfs unter der Öffnung des Messkopfs zu liegen kommen. Die Messung erfolgte an 10 verschiedenen Stellen. In einer ersten Serie an Messungen war die Seite mit dem größeren Lochdurchmesser der Kohlendioxid führenden Kammerhälfte zugewandt, und es ergab sich eine mittlere Diffusionskapazität von 0,163 cm/s bei einer Standardabweichung von 0,012 cm/s. Danach wurde das Papier gewendet, sodass nun die Seite mit dem kleineren Lochdurchmesser der Kohlendioxid führenden Kammerhälfte zugewandt war. Wieder wurde an 10 verschiedenen Stellen die Diffusionskapazität bestimmt, und es ergab sich ein Mittelwert von 0, 103 cm/s bei einer Standardabweichung von 0,011 cm/s. Ein t-Test, ob die absolute Differenz der Mittelwerte eine Wert von 0,03 cm/s überschreitet zeigt einen p-Wert kleiner als 10"3 und damit auf einem Signifikanzniveau von 99% eine in Z-Richtung richtungsabhängige Diffusionskapazität.

Claims

Ansprüche
1. Umhüllungsmaterial für einen Rauchartikel, welches eine flächige Gestalt aufweist, die in zwei zueinander orthogonalen Raumrichtungen X und Y weiter ausgedehnt ist als in einer zu den Raumrichtungen X und Y orthogonalen Raumrichtung Z, wobei das Umhüllungsmaterial zumindest in einem Teilbereich eine erste und eine zweite Diffusionskapazität Di bzw. D2 für eine Diffusion von C02 in +Z-Richtung bzw. -Z- Richtung durch das Umhüllungsmaterial aufweist, wobei die Diffusionskapazitäten Di und D2 nach der CORESTA Recommended Method no. 77 zu bestimmen sind, dadurch gekennzeichnet, dass für die aus jeweils 10 Werten gemittelte erste und die zweite Diffu- sionskapazität Di und D2 eine oder beide der folgenden Beziehungen (i) und (ii) gilt bzw. gelten:
(i) |D,-D2| > 0,03 cm/s
Signifikanzniveau von 99%
Figure imgf000027_0001
2. Umhüllungsmaterial nach Anspruch 1, bei dem für die erste und die zweite Diffusionska- pazität Di und D2 eine oder beide der folgenden Beziehungen (iii) und (iv) gilt bzw. gel- ten:
(üi) |D,-D2| > 0,05 cm/s, vorzugsweise > 0,07 crr s
(iv) 2 ~^~ > 0,050, vorzugsweise > 0,080
3. Umhüllungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem gilt
D]+D2 > 0,005 cm/s, vorzugsweise > 0,05cnvs und besonders vorzugsweise > 0,1 cm/s 2
und/oder Όι+Ό2
2 < 8,0 cm/s, vorzugweise < 6,0 cnvs und besonders vorzugsweise < 5,0 cm/s.
4. Umhüilungsmaterial nach Anspruch 3, bei dem in einem Abschnitt des Umhüllungsmaterials, der für die Selbstverlöschung eines aus dem Umhüilungsmaterial zu fertigenden Rauchartikels bestimmt ist, gilt:
0,005 cm/s < D1+D2
2 < 0,5 cm s.
5. Umhüllungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der genannte Teilbereich des Umhüllungsmaterials mit den in einem der vorhergehenden Ansprüche beschriebenen Eigenschaften mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 10% und besonders vorzugsweise mindestens 25% der Gesamtfläche des Umhüllungsmaterials aus- macht.
6. Umhüllungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine oder beide der Beziehungen (i) und (ii) in solchen Bereichen des Umhüllungsmaterials gilt bzw. gelten, die zur Erzielung einer Selbstverlöschung bei einem daraus gefertigten Rauchartikel bestimmt sind, wobei diese Bereiche vorzugsweise 20 bis 40% der Gesamtfläche des Umhüllungsmaterials ausmachen.
7. Umhüilungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Dicke d für die gilt: d > 5 μπι, vorzugsweise > 10 μιη, besonders vorzugsweise d > 20 μηι und insbesondere d > 30 μηι und/oder d < 300 μπι, vorzugsweise d < 150 μηι, besonders vorzugsweise d < 100 μιη und insbesondere d < 80 μηι.
8. Umhüllungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Flächengewicht mindestens lOg/m , vorzugsweise mindestens 15g/m , besonders vorzugsweise mindestens 20g/m2 und/oder höchstens 200g/m2, vorzugsweise höchstens 100g/m2 und besonders vorzugsweise höchstens 80g/m2 beträgt.
9. UmhüUungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mindestens zwei Lagen umfasst, die miteinander oder mit einer dazwischen angeordneten Zwischenlage in einem engen physischen Kontakt stehen, wobei die beiden Lagen unterschiedliche Diffu- sionskapazitäten aufweisen.
10. UmhüUungsmaterial nach Anspruch 9, wobei das Urnhüllungsmaterial eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei von den beiden Lagen eine Lage eine oberste Lage ist, die an die Oberseite angrenzt, und eine an Lage eine unterste Lage ist, die an die Unterseite des Materials angrenzt.
11. Umhüllungsmaterial nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Betrag der Differenz der Diffusionskapazitäten der beiden Lagen mindestens 0,05 cm/s, vorzugsweise mindestens 0,1 cm/s, besonders vorzugsweise mindestens 0,5 cm/s und insbesondere mindestens 1,0 cm/s beträgt, und/oder höchstens 6,0 cm/s, vorzugsweise höchstens 5,0 cm/s und besonders vorzugsweise höchstens 4,0 cm/s beträgt.
12. Umhüllungsmaterial nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die niedrigere der Diffusionskapazitäten der beiden Lagen mindestens 1%, vorzugsweise mindestens 5%, besonders vorzugsweise mindestens 10% und/oder höchstens 95%, vorzugsweise höchstens 80% und insbesondere höchstens 50% der höheren Diffusionskapazität der beiden Lagen beträgt.
13. Umhüllungsmaterial nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Diffusionskapazität der obersten Lage geringer als diejenige der untersten Lage ist und bei dem zwischen der obersten und der untersten Lage eine Zwischenlage angeordnet ist, deren Diffusionskapazität maximal 200% der Diffusionskapazität der untersten Lage und mindestens 50% der Diffusionskapazität der obersten Lage beträgt, bevorzugt maximal die Diffusionskapazität der untersten Lage und mindestens die Diffusionskapazität der obersten Lage.
14. Umhüllungsmaterial nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem der enge physische Kontakt erhältlich ist durch Anwendung von mechanischem Druck auf die Lagen.
15. Umhüllungsmaterial nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem die beiden Lagen durch Papier gebildet werden, welches Zellstoff und optional einen Füllstoff enthält und wobei sich die Lagen durch eine oder mehrere der Eigenschaften Zellstoffart, Mahlungsgrad des Zellstoffs, Füllstoff, sofern vorhanden, und/oder Füllstoffgehalt, sofern vorhanden, unterscheiden.
16. Umhüllungsmaterial nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei dem zumindest diejenige der Lagen, die eine höhere Diffusionskapazität aufweist, künstlich perforiert ist.
17. Umhüllungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Oberseite und einer Unterseite, wobei der Diffusionskoeffizient einer Schicht, die an die Oberseite angrenzt, geringer ist als der Diffusionskoeffizient einer Schicht, die an die Unterseite angrenzt.
18. Umhüllungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Umhüllungsmaterial perforiert ist, wobei der mittlere Querschnitt der Perforationslöcher in einer an eine Oberseite des Umhüllungsmaterials angrenzenden Schicht geringer ist als in einer an eine Unterseite angrenzenden Schicht.
19. Umhüllungsmaterial nach Anspruch 18, bei dem die mittlere Querschnittsfläche der Perforationslöcher auf der Unterseite mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 40% größer ist als die mittlere Querschnittsfläche der Perforationslöcher auf der Oberseite.
20. Umhüllungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Umhüllungsmaterial oder einzelne Lagen des Umhüllungsmaterials aus Papier, rekonstituiertem Tabak, Tabakblättern oder Tabakersatzstoffen besteht oder bestehen.
21. Umhüllungsmaterial nach Anspruch 20, bei dem das Papier Zellstofffasern enthält, insbesondere Zellstofffasern, die aus Holz, Flachs, Hanf, Sisal, Abacä, Baumwolle oder Espar- togras gewonnen wurden.
22. Umhüllungsmaterial nach Anspruch 21, bei dem das Papier mindestens einen mineralischen Füllstoff, insbesondere Kalk enthält.
23. Umhüllungsmaterial nach Anspruch 22, bei dem der Anteil des Füllstoffs an der Masse des Papiers weniger als 60% , vorzugsweise zwischen 20% und 50% der Masse des Papiers als Ganzem beträgt.
24. Umhüllungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mindestens ein Brandsalz enthält, wobei das mindestens eine Brandsalz vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Trinatriumzitrat, Trikaliumzitrat, Malaien, Tartraten, Aceta- ten, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxylaten, Sa- licylaten, α-Hydroxycapry-laten, Hydrogencarbonaten, Carbonaten und Phosphaten und Gemischen daraus.
25. Umhüllungsmaterial nach Anspruch 24, bei dem der Anteil an Brandsalz bezogen auf die Masse des Umhüllungsmaterials weniger als 7%, vorzugsweise weniger als 2% beträgt.
26. Umhüllungsmaterial nach einem der Ansprüche 20 bis 25, bei dem das Papier ein Flä- chengewicht von mindestens 10 g/m , vorzugsweise mindestens 15 g/m und insbesondere mindestens 20 g/m2 und/oder höchstens 100 g/m2, vorzugsweise höchstens 80 g/m2 und insbesondere höchstens 60 g/m hat.
27. Umhüllungsmaterial nach einem der Ansprüche 20 bis 26, bei dem die Dicke des Papiers mindestens 10 μπι, vorzugsweise mindestens 20 μηι und besonders bevorzugt mindestens 30 μπι und/oder höchstens 200 μπι, vorzugsweise höchstens 120 μπι und besonders vorzugsweise höchstens 80 μπι beträgt.
28. Rauchartikel umfassend eine Tabaksäule und ein Umhüllungsmaterial, das die Tabaksäule umgibt, wobei das Umhüllungsmaterial durch ein Umhüllungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 27 gebildet wird.
29. Rauchartikel nach Anspruch 28, bei dem die Diffusionskapazität für C02 von der Tabaksäule durch das Umhüllungsmaterial nach außen größer ist als in umgekehrter Richtung.
30. Rauchartikel nach Anspruch 28 oder 29, an dessen einem Ende ein Filter vorgesehen ist.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES1137331Y (es) * 2015-02-04 2015-06-01 Iberpapel S L Tubo de papel para fumar
CN110726648B (zh) * 2019-10-25 2022-04-29 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种丙三醇溶液体系在烟草薄片中扩散速率的表征方法
KR102583905B1 (ko) * 2020-02-17 2023-09-27 주식회사 케이티앤지 냉각구조체 및 이를 포함하는 흡연물품
EP3922111A1 (de) * 2020-06-10 2021-12-15 JT International SA Laminierte umhüllung für tabakprodukte
US11647782B2 (en) 2021-04-08 2023-05-16 Jomont Dotton Conical rolling paper assembly

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009001223A2 (en) * 2007-06-28 2008-12-31 Philip Morris Products S.A. Patterned wrapper paper with elevated chalk level
US20090223529A1 (en) * 2008-02-22 2009-09-10 Schweitzer-Mauduit International, Inc. Treated Areas on a Wrapper For Reducing the Ignition Proclivity Characteristics of a Smoking Article
WO2010149380A1 (de) * 2009-06-25 2010-12-29 Delfortgroup Ag Filmbildende zusammensetzung zum aufbringen auf zigarettenpapier
DE102010032814A1 (de) * 2010-07-30 2012-02-02 Delfortgroup Ag Zigarettenpapier mit hoher Diffusionskapazität während des thermischen Zerfalls
WO2013069868A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-16 Kt & G Corporation Device of moving low ignition propensity cigarette paper and device of manufacturing low ignition propensity cigarette paper including the same
WO2013178492A1 (de) * 2012-06-01 2013-12-05 Delfortgroup Ag Zigarettenpapier mit plättchenförmigem füllstoff

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2650735B1 (fr) 1989-08-14 1991-11-29 Mauduit Papeteries Procede pour reduire ou supprimer la formation de taches sur une cigarette, cigarette et papier a cigarette relatifs au procede
JP2947735B2 (ja) * 1995-08-09 1999-09-13 三島製紙株式会社 水分散性シート並びにこれを用いたたばこ
JP3181248B2 (ja) * 1997-10-06 2001-07-03 日本たばこ産業株式会社 フィルター付きシガレットおよびシガレット用フィルター
DK1098036T3 (da) * 1998-05-12 2006-03-06 Japan Tobacco Inc Cigaretfilteromviklingspapir, cigaretfilter og filtercigaret
US6606999B2 (en) * 2001-03-27 2003-08-19 R. J. Reynolds Tobacco Company Reduced ignition propensity smoking article
US20050039767A1 (en) * 2002-11-19 2005-02-24 John-Paul Mua Reconstituted tobacco sheet and smoking article therefrom
US6827087B2 (en) 2002-11-19 2004-12-07 Joseph T. Wanna Cigarette with burn rate modification
GB0228819D0 (en) * 2002-12-11 2003-01-15 British American Tobacco Co Improvements relating to smoking articles
US7600518B2 (en) * 2005-04-19 2009-10-13 R. J. Reynolds Tobacco Company Smoking articles and wrapping materials therefor
DE102006013929A1 (de) * 2006-03-21 2007-09-27 Hauni Maschinenbau Ag Perforationsvorrichtung der tabakverarbeitenden Industrie zum Perforieren einer Umhüllung eines stabförmigen Artikels
US20080173320A1 (en) * 2007-01-19 2008-07-24 R. J. Reynolds Tobacco Company Filtered Smoking Articles
CN101049187B (zh) * 2007-05-18 2012-05-16 云南烟草科学研究院 含有添加剂的双层成型纸复合滤嘴
TWI435698B (zh) * 2007-08-29 2014-05-01 Philip Morris Products Sa 具有波狀帶之香煙紙
JP2012507287A (ja) * 2008-10-31 2012-03-29 アール・ジエイ・レイノルズ・タバコ・カンパニー フィルタ付き紙巻タバコ用のチッピング材
US8701682B2 (en) * 2009-07-30 2014-04-22 Philip Morris Usa Inc. Banded paper, smoking article and method
WO2011117106A1 (en) * 2010-03-22 2011-09-29 British American Tobacco (Investments) Limited Lip smoking article wrapper, smoking article, method and apparatus
US10375988B2 (en) * 2010-12-13 2019-08-13 Altria Client Services Llc Cigarette wrapper with novel pattern
US20120227754A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Norman Alan B Smoking articles and wrapping materials therefor
GB201113346D0 (en) * 2011-08-03 2011-09-14 Liverpool John Moores University Improvements in and relating to bituminous paving
GB201119244D0 (en) * 2011-11-08 2011-12-21 British American Tobacco Co Smoking article
KR101480506B1 (ko) * 2012-10-09 2015-01-08 주식회사 케이티앤지 저발화성 궐련지 및 이를 포함하는 담배
DE102012109642B8 (de) * 2012-10-10 2014-06-26 Delfortgroup Ag Zigarettenpapier mit Füllstoff mit spezieller Partikelgrößenverteilung und Zigarette

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009001223A2 (en) * 2007-06-28 2008-12-31 Philip Morris Products S.A. Patterned wrapper paper with elevated chalk level
US20090223529A1 (en) * 2008-02-22 2009-09-10 Schweitzer-Mauduit International, Inc. Treated Areas on a Wrapper For Reducing the Ignition Proclivity Characteristics of a Smoking Article
WO2010149380A1 (de) * 2009-06-25 2010-12-29 Delfortgroup Ag Filmbildende zusammensetzung zum aufbringen auf zigarettenpapier
DE102010032814A1 (de) * 2010-07-30 2012-02-02 Delfortgroup Ag Zigarettenpapier mit hoher Diffusionskapazität während des thermischen Zerfalls
WO2013069868A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-16 Kt & G Corporation Device of moving low ignition propensity cigarette paper and device of manufacturing low ignition propensity cigarette paper including the same
WO2013178492A1 (de) * 2012-06-01 2013-12-05 Delfortgroup Ag Zigarettenpapier mit plättchenförmigem füllstoff

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