GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zigarettenpapier und ein zugehöriges Herstellungsverfahren. Insbesondere betrifft sie ein Zigarettenpapier, bei dem die Sichtbarkeit von Inhomogenitäten in der Weiße und der Opazität des Papiers für das menschliche Auge reduziert ist, sodass der Tabakstrang einer aus diesem Papier gefertigten Zigarette einen homogenen optischen Eindruck vermittelt.

HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK

Eine Zigarette besteht üblicherweise aus einem zylinderförmigen Tabakstrang, der von einem Zigarettenpapier umhüllt wird, und enthält optional darüber hinaus einen von einem Filterhüllpapier umhüllten Filterstöpsel, der durch ein Mundstücksbelagpapier mit dem Tabakstrang verbunden ist.

Es ist allgemein bekannt, dass der Raucher eine Zigarette nicht nur nach deren Geschmack beim Rauchen sondern auch anhand der optischen Qualitäten beurteilt. Insbesondere gilt ein optisch homogener Tabakstrang als Zeichen einer hochwertigen Zigarettenmarke, einer sogenannten „Premium Brand". Das kann im Allgemeinen bedeuten, dass der mit Zigarettenpapier umhüllte Tabakstrang von außen betrachtet optisch homogen, undurchsichtig und weiß ist, sodass die Tabakpartikel des Tabakstrangs nicht durch das Papier hindurch als Variation der Weiße erkennbar sind.

Zur Erzeugung eines solchen optisch homogenen Zigarettenpapiers stehen dem Papierhersteller aus dem Stand der Technik verschiedene Hilfsmittel zur Verfügung. Beispielsweise ist es bekannt, dass durch die Erhöhung des Flächengewichts des Papiers, durch die Erhöhung des Gehalts an Füllstoffen, durch die Wahl des Füllstoffs oder andere Maßnahmen die Homogenität des Papiers verbessert werden kann. Alle diese Maßnahmen können zwar die Opazität nach ISO 2471 oder Weiße nach ISO 2470-1 des Zigarettenpapiers steigern, beseitigen aber die Inhomogenitäten nur unzureichend. Es liegt in der Natur des Papierherstellungsprozesses, dass sich der optische Eindruck eines weißen Papiers im Gegenlicht beispielsweise von dem einer weißen Kunststofffolie durch Inhomogenitäten in der Opazität deutlich unterscheidet. Dieser inhomogene optische Gesamteindruck, den ein Papierblatt im Durchlicht vermittelt, bezeichnet man als„Formation" oder„Wolkigkeit". Der Fachmann beurteilt die Formation des Papiers üblicherweise subjektiv, wobei man von einer guten Formation spricht, wenn das Papierblatt optisch homogen ist.

In manchen Fällen sind derartige Inhomogenitäten in geringem Ausmaß sogar erwünscht, um dem Papier einen natürlichen Eindruck zu verleihen und es beispielsweise von Kunststofffolien unterscheidbar zu machen. In anderen Anwendungen, wie eben auf der Zigarette, legt man aber auf eine hohe optische Homogenität wert. Es ist beispielsweise, vor allem im asiatischen Raum, unerwünscht, dass der Raucher den Tabak an einigen Stellen durch das Zigarettenpapier in Form von Helligkeitsschwankungen erkennen kann. Dieser Effekt tritt umso mehr auf je dünner und leichtgewichtiger das Zigarettenpapier ist, und je weniger Füllstoff es enthält.

Eine wichtige optische Eigenschaft des Zigarettenpapiers ist seine Opazität, also die Undurchsichtigkeit des Zigarettenpapiers. Sie wird nach ISO 2471 bestimmt und als Prozentsatz von 0% (durchsichtig) bis 100% (vollkommen undurchsichtig) angegeben.

Übliche Zigarettenpapiere sind hellgrau bis weiß, obwohl auch schwarze Zigarettenpapiere und farbige Zigarettenpapiere am Markt erhältlich sind. Die Weiße des Zigarettenpapiers ist daher auch ein wichtiges optisches Merkmal und wird nach ISO 2470-1 bestimmt. Sie wird ebenfalls als Prozentsatz im Vergleich zu einem Weißstandard mit einem Wert von 0% (schwarz) bis 100% (weiß) quantifiziert. Durch Fluoreszenz können auch Werte über 100% erreicht werden, die allerdings nur knapp über 100 % liegen und meistens nur in Verbindung mit optischen Aufhellern erreicht werden.

Neben den optischen Eigenschaften eines Zigarettenpapiers spielen vor allem jene technischen Eigenschaften des Zigarettenpapiers eine Rolle, die Inhaltsstoffe des Rauchs einer daraus gefertigten Zigarette beeinflussen können. Diese Inhaltsstoffe werden beispielsweise nach einem in ISO 4387 beschriebenen Verfahren ermittelt und umfassen unter anderem das nikotinfreie Trockenkondensat („Teer"), den Nikotingehalt und den Gehalt an Kohlenmonoxid im Rauch einer Zigarette. Eine wichtige solche technische Eigenschaft des Zigarettenpapiers ist seine Luftdurchlässigkeit. Die Luftdurchlässigkeit wird nach ISO 2965 bestimmt und gibt an, welches Luftvolumen pro Zeiteinheit, pro Flächeneinheit und pro Druckdifferenz durch das Zigarettenpapier strömt und hat daher die Einheit cm ³ /(min cm ² k a). Sie wird oft als CORESTA Einheit (CU, CORESTA Unit) bezeichnet (1 CU = 1 cm ³ /(min cm ² kPa)). Die Luftdurchlässigkeit bestimmt unter anderem wie stark der Rauch während eines Zuges von der durch das Zigarettenpapier in den Tabakstrang strömenden Luft verdünnt wird. Eine andere wichtige technische Eigenschaft ist die Diffusionskapazität. Sie bezeichnet das durch das Papier pro Zeiteinheit, pro Flächeneinheit und pro Konzentrationsdifferenz tretende Gasvolumen und hat daher die Einheit cm ³ /(s cm ² ) = cm/s. Die Diffusionskapazität eines Zigarettenpapiers für C0 ₂ kann beispielsweise mit dem C0 ₂ -Diffusivity Meter der Firma Sodim ermittelt werden. Die Diffusionskapazität bestimmt unter anderem den Gasaustausch durch das Zigarettenpapier zwischen dem Tabakstrang und der Umgebung durch Diffusion während die Zigarette glimmt.

Es ist außerdem aus dem Stand der Technik bekannt, das Zigarettenpapier in Teilbereichen mit brandhemmenden Materialien zu behandeln und damit der Zigarette selbstverlöschende Eigenschaften zu verleihen. Ein Test zur Bestimmung der Selbstverlöschungseigenschaften ist in ISO 12863 beschrieben. Dieser oder sehr ähnliche Tests sind auch Gegenstand gesetzlicher Regelungen in den USA, Kanada, Australien und der Europäischen Union. In einer häufigen Ausprägung sind die behandelten Teilbereiche als 5 mm bis 7 mm breite Bänder ausgeführt, die auf die Innenseite des Zigarettenpapiers aufgebracht werden und sich auf der Zigarette in Umfangsrichtung erstrecken. Die Bänder behindern den Sauerstoffzutritt zum Glutkegel der glimmenden Zigarette und bewirken damit die Selbstverlöschung. Der Aufdruck dieser Bänder erfolgt zumeist auf die für den Druck an sich weniger geeignete Siebseite des Zigarettenpapiers anstatt auf die Oberseite, damit die bedruckte Seite auf der Zigarette dem Tabakstrang zugewandt ist und die Bänder von außen weniger sichtbar sind. Trotzdem sind bei genauer Betrachtung die Bänder auf der Zigarette oft noch mit bloßem Auge erkennbar. Zusammen mit den aus der Papierproduktion unvermeidlichen optischen Inhomogenitäten des Papiers verschlechtern auch solche Bänder aus brandhemmenden Materialen die optischen Eigenschaften. Es hat sich als schwierig herausgestellt, die genannten Inhomogenitäten im optischen Erscheinungsbild zu beseitigen. Der Erhöhung des Flächengewichts des Zigarettenpapiers sind durch die Akzeptanz des Rauchers einer daraus gefertigten Zigarette Grenzen gesetzt, da der Raucher primär Tabak und nicht Papier rauchen will. Insgesamt besteht daher eher der Wunsch das Flächengewicht des Zigarettenpapiers zu reduzieren als zu erhöhen. Bei der Erhöhung des Füllstoffgehalts ist man ebenfalls an Grenzen gestoßen, da die Zugfestigkeit des Papiers zu stark reduziert wird und das Papier bei der Weiterverarbeitung zum Stauben neigt. Ebenso bestehen bei der Wahl des Füllstoffs Einschränkungen gesetzlicher und toxikologischer Natur. Beispielsweise kann das für die Erhöhung der Weiße und Opazität besonders geeignete Titandioxid in Zigarettenpapier aufgrund dieser Einschränkungen nicht eingesetzt werden. Der Einsatz optischer Aufheller, obwohl technisch vielleicht naheliegend, ist für Zigarettenpapier aus gesetzlichen und toxikologischen Gründen ausgeschlossen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zigarettenpapier anzugeben, das die optischen Eigenschaften einer aus diesem Zigarettenpapier gefertigten Zigarette verbessert und insbesondere die optischen Inhomogenitäten des Zigarettenpapiers für das menschliche Auge weniger wahrnehmbar macht, ohne die technischen Eigenschaften des Zigarettenpapiers wesentlich zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird durch ein Zigarettenpapier nach Anspruch 1 und ein zugehöriges Herstellungsverfahren nach Anspruch 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist auf dem Zigarettenpapier eine Zusammensetzung in Form eines Musters aufgetragen, welches eine Coarseness nach Tamura aufweist, die höchstens 0,22 mm, vorzugsweise höchstens 0,20 mm beträgt. Dabei beträgt die absolute Differenz in der Weiße nach ISO 2470-1 zwischen einer Fläche des Zigarettenpapiers, auf die die Zusammensetzung vollflächig aufgetragen ist, und einer Fläche des Zigarettenpapiers, auf die die Zusammensetzung nicht aufgetragen ist, mindestens 25 %, vorzugsweise mindestens 35 % und besonders vorzugsweise mindestens 40 %. Sie sollte jedoch 60 %, vorzugsweise 55 % nicht überschreiten. Schließlich ist die Opazität nach ISO 2471 einer Fläche des Zigarettenpapiers, auf die die Zusammensetzung vollflächig aufgetragen ist, höher als die Opazität einer Fläche, auf die diese Zusammensetzung nicht aufgetragen ist. Dabei beziehen sich die Werte der Weiße nach ISO 2470-1 und der Opazität nach ISO 2471 stets auf die Zusammensetzung im getrockneten Zustand. Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass entgegen der Erwartung beispielsweise für weißes Zigarettenpapier die optische Qualität durch den Auftrag weniger weißer Zusammensetzungen verbessert werden kann.

Genauer haben die Erfinder festgestellt, dass Muster, die hinsichtlich Form und Farbe bestimmten Anforderungen genügen, die Wahrnehmbarkeit der Inhomogenitäten des Papiers durch das menschliche Auge reduzieren können. Erfindungsgemäß wird dieses Muster erzeugt, indem eine Zusammensetzung auf das Zigarettenpapier aufgetragen wird. Durch den Auftrag eines solchen Musters unterscheiden sich die Bereiche, in denen die Zusammensetzung aufgetragen wurde, von den unbehandelten Bereichen des Zigarettenpapiers hinsichtlich Weiße und Opazität. Eine Verbesserung der optischen Eigenschaften des Zigarettenpapiers im Sinne dieser Erfindung wird erreicht, wenn zwischen der Weiße, der Opazität und der Strukturgröße des auf das Zigarettenpapier aufgetragenen Musters die oben genannten Beziehungen bestehen. Einfach ausgedrückt wird der erfindungsgemäße Effekt dadurch erreicht, dass ein Muster auf das Zigarettenpapier aufgetragen wird, das etwas in der Weiße vom Zigarettenpapier abweicht und so fein strukturiert ist, dass der Raucher aus der Distanz, aus der er üblicherweise eine Zigarette betrachtet, die Struktur des Musters nicht detailliert wahrnehmen kann. Anstatt dieses Muster wahrzunehmen, sieht er nur eine geringfügig weniger weiße Fläche als bei herkömmlichem Zigarettenpapier, die dafür aber - überraschenderweise - optisch wesentlich homogener wirkt.

Für diesen technischen Effekt ist es wie gesagt erforderlich, dass die Coarseness nach Tamura ausreichend gering ist. Eine Untergrenze der Coarseness ergibt sich im Wesentlichen aus praktischen Erwägungen, weil sich mit den bevorzugten Druckverfahren keine beliebig kleinen Strukturen drucken lassen. Daher wird sie in den bevorzugten Ausführungsformen mindestens 0,01 mm, vorzugsweise mindestens 0,05 mm betragen

Zur Vereinfachung der weiteren Darstellung werden die folgenden Begriffe definiert. Die bedruckte Fläche ist definiert als jene Fläche des Zigarettenpapiers, auf die eine erfindungsgemäße Zusammensetzung aufgetragen wurde. Dabei kommt es nicht darauf an, ob der Auftrag der Zusammensetzung tatsächlich durch ein Druckverfahren erfolgte sondern nur darauf, dass sie mittels eines beliebigen Verfahrens aufgetragen wurde. Auch beispielsweise das Aufsprühen der Zusammensetzung soll davon erfasst sein.

Die behandelte Fläche ist definiert als die bedruckte Fläche ergänzt um einen gedachten Rand um die bedruckte Fläche mit einer Breite von 1,5 mm. Präziser formuliert, ist die behandelte Fläche die Vereinigungsmenge aller Kreisflächen mit einem Radius von 1 ,5 mm, deren Mittelpunkte in der bedruckten Fläche liegen.

Die unbedruckte Fläche ist definiert als jener Teil der behandelten Fläche, der nicht zur bedruckten Fläche gehört. Die unbehandelte Fläche ist definiert als jene Fläche des Zigarettenpapiers, die nicht zur behandelten Fläche gehört.

Die sichtbare Zigarettenpapierfläche ist definiert als jene Fläche des Zigarettenpapiers, die auf der Zigarette von außen sichtbar ist. Sie umfasst also beispielsweise nicht die Fläche, die durch das Mundstücksbelagpapier überlappt wird und auch nicht die Fläche des Zigarettenpapiers, die bei der Bildung einer Leimnaht einer Zigarettenpapierhülse überdeckt wird.

Zur Beschreibung der Strukturgröße eines Musters können verschiedene Parameter verwendet werden, die durch numerische Berechnungen aus einem digitalen Bild des Musters ermittelt werden. Ein häufig eingesetzter Parameter, der gut mit der menschlichen Wahrnehmung korreliert, ist die sog. Coarseness nach Tamura, die in H. Tamura, et al : Texture features corresponding to Visual perception. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, vol. SMC-8, no. 6, 1978, 460 - 473, beschrieben ist. In Anlehnung dazu wird der Algorithmus zur Bestimmung der Coarseness nach Tamura im Folgenden genauer dargestellt.

Als Eingangsdaten liegt ein digitales Bild des Druckmusters vor, in dem jedem Bildpunkt eine Graustufe zugeordnet ist. Die Graustufen sind monoton aufsteigend beispielsweise durch ganzzahlige Werte von 0 (schwarz) bis 255 (weiß) beschrieben. Das Bild liegt in einer Auflösung von 0,01 x0,01 mm pro Bildpunkt vor. Bei sich wiederholenden Mustern mit einer rechteckfbrmigen Wiederholeinheit zeigt das Bild zumindest eine Wiederholeinheit, ansonsten zeigt es die sichtbare Zigarettenpapier fläche. In der folgenden Darstellung wird angenommen, dass das Bild eine Ausdehnung von w Bildpunkten in x-Richtung und h Bildpunkten in der dazu orthogonalen y-Richtung hat. Die x-Richtung entspricht der Umfangsrichtung auf der Zigarette und die y-Richtung ist zur Längsachse des Tabakstrangs parallel. Die Coarseness nach Tamura hängt von der Wahl der Richtungen wenig ab und insbesondere nicht von einer Vertauschung von x-Richtung und y-Richtung. Ebenso hängt sie nicht von den konkreten Zahlenwerten ab, durch die die Graustufen charakterisiert werden, sondern nur von den Verhältnissen zueinander innerhalb des Bilds.

Die Position eines Bildpunkts wird durch ganzzahlige Koordinaten x und y mit 0 < x < w und 0 < y < h beschrieben. Einem jeden Bildpunkt mit den Koordinaten (x,y) ist eine Graustufe g(x,y) zugeordnet. Für Werte von x oder y außerhalb der angegebenen Intervalle gilt g(x,y)=g(x modulo w, y modulo h), sodass das Bild als sich in jede Richtung endlos wiederholend betrachtet wird.

1. Für jeden Bildpunkt (x,y) werden 101 Werte G _avg (k^,y) berechnet, die den mittleren Grauwert eines Quadrats der Seitenlänge 2£+l , mit k=0, 1, 2,..., 100, angeben, in dessen Zentrum der Bildpunkt (x, y) liegt, also

2. Für jeden Bildpunkt (x, y) und für jedes Ä=0,1 ,2,...,100, wird die absolute Differenz AG _S (k, x, y) , s=l,2,3,4, im mittleren Grauwert zu den vier benachbarten, nicht überlappenden Quadraten bestimmt:

AG, (k, x, y) = |G _ovg (k, x, y) - G _avg (k, x - 2k - 1, y)\

AG ₂ (k, x, y) =

AG, (k, x, y) =

AG, (k, x, y) = 3. Für jeden Bildpunkt (x, y) und für jedes k=Q, 1 ,2,...100, wird das Maximum AG _m3x (k,x,y) dieser Werte bestimmt:

AG _max (k, x, y) = max AG _S (Je, x, y)

-1, 2.3,4

4. Für jeden Bildpunkt (x, y) wird jenes k bestimmt, für das der Wert AG _m3x (k,x,y) sein Maximum annimmt. Dieser Wert wird als K _max (x,y) = k bezeichnet, d.h. es gilt:

«=0,1, 2....,100

Sollte AG _max (k,x,y) für mehrere k den maximalen Wert annehmen, so ist K _mm (x,y) das größte k, für das das Maximum angenommen wird.

5. Über das gesamte Bild wird der mittlere Wert von 2 · K _max (x, y) + 1 bestimmt. Dieser Mittelwert ist die Coarseness nach Tamura, die als C _Tamura bezeichnet wird:

C _Tamura = 1 + Σ Σ (*» y) Die Coarseness besitzt die Einheit Bildpunkte und kann durch Multiplikation mit der Bildpunktgröße, in diesem Fall mit 0,01 mm pro Bildpunkt, in mm umgerechnet werden. Sie ist ein Maß für die mittlere Strukturgröße des digitalen Bilds. Eine Größe von 0,01 mm pro Bildpunkt ist für die Charakterisierung der Muster der vorliegenden Erfindung ausreichend klein, weil sich kleinere Strukturen mit den bevorzugten Auftragsverfahren, insbesondere im Tiefdruckverfahren nur schwer erzeugen lassen und für den erfindungsgemäßen Effekt auch nicht benötigt werden.

Für den Fall, dass das Bild nicht nur eine rechteckige Wiederholeinheit sondern die sichtbare Zigarettenpapier fläche zeigt, sind für die Mittelwertbildung in Schritt 5 des obigen Algorithmus nur jene Bildpunkte heranzuziehen, die zur behandelten Fläche gehören.

Bei der Erfindung beträgt die Coarseness des aufgetragenen Musters nach Tamura wie oben erwähnt höchstens 0,22 mm, vorzugsweise höchstens 0,20 mm. Die Erfinder konnten feststellen, dass sich mit Mustern, deren Coarseness derartig geringe Werte annimmt, der erwünschte Effekt erzielen lässt. Untersuchungen der Erfinder haben ergeben, dass dieser Effekt bei entsprechend gewählter Coarseness für eine Vielzahl unterschiedlicher Muster auftritt, von denen unten einige gezeigt sind. Die Coarseness hat demnach für den erfindungsgemäßen Effekt eine maßgebliche, d. h. von der konkreten Ausgestaltung des Musters unabhängige Bedeutung. Erfindungsgemäß soll die Weiße der bedruckten Fläche geringer sein als die Weiße der unbedruckten Fläche. Der absolute Unterschied in der Weiße nach ISO 2470-1 zwischen der bedruckten und der unbedruckten Fläche beträgt dabei mindestens 25 %, vorzugsweise mindestens 35 % und besonders vorzugsweise mindestens 40 %. Gleichzeitig soll der Unterschied jedoch höchstens 60 %, vorzugsweise höchstens 55 % betragen, um zu deutlich wahrnehmbare Unterschiede zu vermeiden.

Die Erfinder haben festgestellt, dass sich der erfindungsgemäße Effekt über einen vergleichsweise großen Bereich der Weiße nach ISO 2470-1 und der Opazität nach ISO 2471 des unbehandelten Zigarettenpapiers erzielen lässt. Der Effekt wird jedoch weniger ausgeprägt, wenn sowohl die Weiße als auch die Opazität des unbehandelten Zigarettenpapiers bereits sehr hoch sind, also die optische Qualität des unbehandelten Papiers bereits sehr gut ist. Bei bevorzugten Ausführungsformen sollte daher zumindest eine Fläche des Zigarettenpapiers, auf die die Zusammensetzung nicht aufgetragen ist, eine Weiße nach ISO 2470-1 von weniger als 95 % oder eine Opazität nach ISO 2471 von weniger als 90 % aufweisen.

In der Praxis wird eine direkte Messung der Weiße nach ISO 2470-1 oder der Opazität nach ISO 2471 der bedruckten oder unbedruckten Fläche oft schwierig sein. Zur sicheren Feststellung dieser Werte können daher ausreichend große Testflächen an einer anderen Stelle des Zigarettenpapiers ausgebildet und für die Messung herangezogen werden, beispielsweise ausreichend große vollflächig bedruckte Flächen. Gleiches gilt für ausreichend große vollkommen unbehandelte Flächen, die zu diesem Zweck gegebenenfalls separat auf dem Zigarettenpapier freigelassen werden können. In beiden Fällen kann davon ausgegangen werden, dass diese vollflächig bedruckten Flächen bzw. vollflächig unbehandelten Flächen für die Weiße bzw. Opazität der bedruckten bzw. unbedruckten Flächen des tatsächlichen Musters repräsentativ sind.

Vorzugsweise beträgt die Opazität nach ISO 2471 des Zigarettenpapiers ohne Auftrag der Zusammensetzung höchstens 90 %, vorzugsweise höchstens 80 %. Für Opazitäten unterhalb dieser Grenzen ergibt sich durch Auftrag der erfindungsgemäßen Muster ein besonders guter Effekt, da bei diesen die optische Inhomogenität in Folge des durchscheinenden Tabakstrangs besonders ausgeprägt ist. Gleichzeitig sollte die Opazität des unbehandelten Zigarettenpapiers jedoch mindestens 50 % betragen, weil sich bei geringeren Opazitäten auch durch Auftrag der erfindungsgemäßen Muster ein befriedigendes Erscheinungsbild nur schwierig erreichen lässt.

Vorzugsweise beträgt die Opazität nach ISO 2471 einer Fläche des Zigarettenpapiers, auf die die Zusammensetzung vollflächig aufgetragen ist, mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 85 % und besonders vorzugsweise mindestens 90 %. Je größer die Opazität der bedruckten Fläche ist, umso besser ist der erfindungsgemäße Effekt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Weiße nach ISO 2470-1 des Zigarettenpapiers ohne Auftrag der Zusammensetzung mindestens 80 % und insbesondere zwischen 80 % und 95 %. Für diese Werte der Weiße lassen sich ebenfalls besonders gute Ergebnisse erzielen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Anteil der bedruckten Fläche an der behandelten Fläche gemäß der obigen Definition weniger als 80 %, vorzugsweise weniger als 70 % und besonders vorzugsweise weniger als 50 %. Man beachte, dass dieses Verhältnis eine zusätzliche Eigenschaft des Musters ist, die neben der Coarseness eigenständige Bedeutung hat. In vielen Fällen ist es vorteilhaft, bei gegebener Coarseness solchen Mustern den Vorzug zu geben, bei denen der Anteil der bedruckten Fläche an der behandelten Fläche gering ist, um die Luftdurchlässigkeit und die Diffusionskapazität des Papiers möglichst wenig zu beeinträchtigen.

Vorzugsweise beträgt der Anteil der behandelten Fläche an der gesamten sichtbaren Zigarettenpapier fläche des Zigarettenpapiers mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 50 % und besonders vorzugsweise mindestens 70 %. In besonders bevorzugten Ausfuhrungsformen wird sich die behandelte Fläche jedoch über die gesamte sichtbare Zigarettenpapier fläche erstrecken, um auf dieser den erwünschten Effekt zu erzielen.

Die Zusammensetzung umfasst zumindest Wasser als Lösungsmittel und einen Farbstoff. Des Weiteren soll die Zusammensetzung wasserbasiert sein, was bedeutet, dass sie jedenfalls weniger als 10 Gew.-%, bevorzugt weniger als 5 Gew.-% organische Lösungsmittel, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, enthält. Dabei kann die Zusammensetzung vorzugsweise durch eine Lösung, eine Suspension oder eine Emulsion gebildet sein. Der Begriff „Lösungsmittel" soll daher nicht darauf hinweisen, dass es sich bei der Zusammensetzung um eine„Lösung" im strengen Sinne handelt. Tatsächlich ist sogar eine Suspension des Farbstoffs als Zusammensetzung bevorzugt. Die Verwendung von einer wasserbasierten Zusammensetzung hat zur Folge, dass nach Trocknung kein, oder allenfalls sehr geringe Mengen an organischem Lösungsmittel auf der bedruckten Fläche verbleiben, vorzugsweise weniger als 0,5 mg/m ² , besonders vorzugsweise weniger als 0,1 mg/m ² , jeweils bezogen auf die bedruckte Fläche.

Vorzugsweise ist das Lösungsmittel alleine durch Wasser gebildet. Der Vorteil organischer Lösungsmittel besteht zwar darin, dass diese nach dem Auftrag der Zusammensetzung durch Wärme zumeist mit weniger Energieaufwand entfernt werden können als Wasser, jedoch verbleiben auf dem Zigarettenpapier geringe Restmengen an organischem Lösungsmittel, die das Aroma der Zigarette, insbesondere direkt nach dem Öffnen der Zigarettenpackung, beeinträchtigen können. Außerdem gibt es toxikologische Bedenken gegen den Einsatz organischer Lösungsmittel in Zigarettenpapier. Daher ist Wasser das bevorzugte Lösungsmittel. Als Farbstoff können alle Farbstoffe verwendet werden, die geeignet sind, in geringer Menge die gewünschte Weißedifferenz zwischen bedruckter und unbedruckter Fläche zu bewirken. Dabei sind vor allem toxikologische und gesetzliche Aspekte zu beachten. Die Lichtechtheit und das mögliche Ausbluten des Farbstoffes bei Anwesenheit von Feuchtigkeit können ebenso in die Auswahl miteinbezogen werden. Für weißes Zigarettenpapier sind Kohlepartikel einer Medizinalkohle ein besonders bevorzugter Farbstoff, ebenso bevorzugt sind schwarze, wasserlösliche Lebensmittelfarbstoffe, die üblicherweise die gesetzlichen Anforderungen erfüllen und leichter zu dispergieren sind als Medizinalkohle. Eine Alternative für weißes Zigarettenpapier sind auch organische Farbstoffe, beispielsweise Blau El 32, oder anorganische Pigmentfarbstoffe.

Bei farbigen Zigarettenpapieren besteht oft weniger Notwendigkeit, die Erfindung einzusetzen, jedoch kann sie grundsätzlich auch dort zum Einsatz kommen. In diesem Fall sind dann entsprechende im Farbton auf das Zigarettenpapier abgestimmte Farbstoffe zu verwenden, wie beispielsweise anorganische Pigmentfarbstoffe, zum Beispiel Eisenoxide (El 72), organische Farbstoffe wie Blau El 32, Rot El 23 oder Rot El 24 oder Gemische daraus.

In einer vorteilhaften Weiterbildung enthält die Zusammensetzung ferner mindestens ein Bindemittel, insbesondere ein oder mehrere Bindemittel, das (die) aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist (sind): Cellulosederivate; Stärke und Stärkederivate, insbesondere Dextrine und Maltodextrine; modifizierte Stärke, insbesondere oxidierte Stärke, acetylierte Stärke, oder kationische Stärke; phosphatierte Stärke; Guar; Gummi Arabicum; Agar Agar; Zucker, insbesondere Fruchtzucker; Mannosen, Maltosen oder Melasse; Zuckeralkohole, insbesondere Sorbit oder Mannit; Polyvinylalkohol; Polyvinylacetat; Gelatine; Carboxymethylstärke.

Vorzugsweise sind mindestens 0,1 Gew.-%, besonders vorzugsweise mindestens 0,3 Gew.-% und/oder höchstens 7,0 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 5,0 Gew.-% der Zusammensetzung durch den Farbstoff gebildet.

Ferner sind vorzugsweise höchstens 25,0 Gew.-% der Zusammensetzung, besonders vorzugsweise 1,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% durch das Bindemittel gebildet. Dabei kann das Bindemittel und dessen Menge zur Einstellung der für das Auftragsverfahren erforderlichen Viskosität der Zusammensetzung eingesetzt werden.

Die Auftragsmenge der Zusammensetzung beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 g/m ,

2 2 besonders vorzugsweise mindestens 0,3 g/m . Sie sollte jedoch höchstens 2,0 g/m , vorzugsweise höchstens 1 ,5 g/m ² , jeweils bezogen auf die Masse an getrockneter Zusammensetzung und pro Quadratmeter bedruckter Fläche betragen. Derartige Auftragsmengen reichen in der Praxis aus, um die gewünschte Weiße und Opazität in der bedruckten Fläche zu erreichen, vermeiden jedoch gleichzeitig eine zu starke Änderung der weiteren technischen Eigenschaften, insbesondere der Luftdurchlässigkeit und der Diffusionskapazität des Zigarettenpapiers. Vorzugsweise beträgt das Flächengewicht des Zigarettenpapiers in unbehandeltem Zustand

2 2 2 mindestens 10 g/m , und/oder höchstens 60 g/m , vorzugsweise höchstens 35 g/m und besonders vorzugsweise höchstens 28 g/m ² . Die Erfindung zeigt besonders gute Effekte bei Zigarettenpapieren mit vergleichsweise geringen Flächengewichten zwischen 20 g/m ² und 28 g/m ² , bei denen die Opazität im unbehandelten Zustand vergleichsweise gering ist und sich die Inhomogenitäten in der Opazität besonders stark bemerkbar machen. In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform enthält das Zigarettenpapier ferner zumindest einen anorganischen, mineralischen Füllstoff, der dem Papier zu einem Masseanteil von mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 15 Gew.-% und/oder höchstens 45 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 35 Gew.-% und besonders vorzugsweise höchstens 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Zigarettenpapier ohne Auftrag der Zusammensetzung, zugesetzt ist. Wiederum lassen sich besonders gute Effekte bei vergleichsweise geringem Füllstoffgehalt von beispielsweise 15 Gew.-% bis 25 Gew.-% erzielen, bei denen die Weiße und die Opazität des unbehandelten Zigarettenpapiers in der Regel vergleichsweise gering sind, sodass diese Zigarettenpapiere zu optischen Inhomogenitäten in der eingangs beschriebenen Weise neigen.

Dabei wird der Füllstoff vorzugsweise durch Kalziumcarbonat (Kalk) oder andere Carbonate oder Oxide, insbesondere Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid oder Aluminiumhydroxid oder Gemische daraus gebildet.

Ferner umfasst das Zigarettenpapier vorzugsweise Substanzen, die die Glimmgeschwindigkeit des Papiers erhöhen oder verringern, insbesondere Trinatriumzitrat, Trikaliumzitrat oder Gemische daraus, wobei der Anteil dieser Substanzen jedoch 5 Gew.-% der Papiermasse vorzugsweise nicht übersteigt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung beträgt die Luftdurchlässigkeit der behandelten Fläche mindestens 10 CU, vorzugsweise mindestens 20 CU und/oder höchstens 150 CU, vorzugsweise höchstens 130 CU. Derartige Luftdurchlässigkeiten sind auch bei herkömmlichen Zigarettenpapieren gebräuchlich. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht jedoch darin, dass sich derartige Luftdurchlässigkeiten auch in der behandelten Fläche, das heißt trotz Auftrag der Zusammensetzung, erzielen lassen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Diffusionskapazität der behandelten Fläche für C0 ₂ mindestens 0,01 cm/s und/oder höchstens 3,5 cm/s, vorzugsweise höchstens 3,0 cm/s. Wiederum handelt es sich hierbei um an sich gebräuchliche Diffusionskapazitäten, die sich aber im Rahmen der Erfindung auch in der behandelten Fläche erzielen lassen.

Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Zigarettenpapiers nach einer der oben beschriebenen Ausfuhrungsformen. Bei dem Verfahren wird eine wasserbasierte Zusammensetzung zum Ausbilden des genannten Musters aufgedruckt, vorzugsweise im Tiefdruckverfahren, im Offset- oder im Flexodruckverfahren, oder aufgesprüht. Besonders bevorzugt ist der Aufdruck im Tiefdruckverfahren, das sich bezüglich Flexibilität, Geschwindigkeit und Qualität für den Auftrag der Zusammensetzung im Verfahren der Erfindung besonders gut eignet.

Die Erfindung betrifft ferner eine Zigarette, umfassend einen Tabakstrang und ein Zigarettenpapier nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, das den Tabakstrang umgibt. Dabei beträgt der Anteil der behandelten Fläche an der sichtbaren Zigarettenpapierfläche mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 50 % und besonders vorzugsweise mindestens 70 %. In bevorzugten Ausführungsformen kann jedoch die gesamte sichtbare Zigarettenpapierfläche durch eine behandelte Fläche gebildet sein.

Zusätzlich oder alternativ wiederholt sich das Muster vorzugsweise, und ist der Umfang der Zigarette ein ganzzahliges Vielfaches der Wiederholungsrate des Musters in Umfangsrichtung. Dadurch wird sichergestellt, dass das Muster auch im Bereich der Leimnaht, an der das Zigarettenpapier mit sich selbst überlappt, passend fortgesetzt wird, wodurch der erfindungsgemäße Effekt auch im Bereich der Leimnaht des Zigarettenpapiers erreicht wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 - 6 zeigen verschiedene Muster, die bei bestimmter Wahl der geometrischen

Größen a, b und c den erfindungsgemäßen Effekt verwirklichen können. Fig. 7 zeigt eine Tabelle, in der die charakteristischen Parameter a, b und gegebenenfalls c, die Coarseness und die Überdeckung von 27 (erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Beispielen) zusammengefasst sind, die auf sechs unterschiedlichen Mustertypen gemäß Fig. 1 - 6 basieren.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Die Erfinder haben die Erfindung anhand von sechs verschiedenen Mustern getestet, die in den Figuren 1 bis 6 gezeigt sind. In den Figuren 1 bis 6 sind Parameter a, b und gegebenenfalls c eingezeichnet, die die charakteristischen Abmessungen des jeweiligen Musters repräsentieren. In Abhängigkeit dieser Parameter lässt sich die Coarseness nach Tamura berechnen, wie in der Zusammenfassung der Erfindung erläutert ist. Ferner lässt sich die„Überdeckung" des Musters berechnen, mit der der Anteil der bedruckten Fläche an der behandelten Fläche bezeichnet wird, und die daher in Prozent ausgedrückt ist. Man beachte, dass sowohl die Coarseness als auch die Überdeckung unabhängig von der jeweiligen Weiße nach ISO 2470-1 der bedruckten und der unbedruckten Fläche sind.

Die Tabelle 1 von Fig. 7 zeigt die Coarseness und die Überdeckung für verschiedene Parameterwerte a, b und ggf. c für die unterschiedlichen Muster von Figuren 1 bis 6. Es wurden entsprechende Zigarettenpapiere hergestellt, bei denen die Weiße des Zigarettenpapiers nach ISO 2470-1 zwischen 80 und 90 % und die Opazität zwischen 70 und 80 % lag. Die Weiße der vollflächig bedruckten Fläche war etwa 40 % geringer als diejenige der unbehandelten Fläche. Die Opazität der bedruckten Fläche gemessen nach ISO 247-1 war dabei stets höher als die Opazität der unbehandelten Fläche.

Aus den bedruckten Papieren wurden Zigaretten gefertigt, deren optisches Erscheinungsbild verglichen wurde mit demjenigen einer Zigarette mit einem identischen, jedoch unbehandelten Zigarettenpapier. Dabei wurde festgestellt, dass sich zumindest näherungsweise unabhängig von der konkreten Ausführung des Musters eine erhebliche Verbesserung in der optischen Homogenität erzielen lässt, wenn dessen Coarseness gering genug gewählt wird. Gute Ergebnisse wurden für eine Coarseness erhalten, die unter 0,22 mm lag, wobei sich der optische Eindruck bei einer noch geringeren Coarseness von 0,20 mm noch verbesserte. Dieser Effekt sticht einem in der Prüfung der Papierformation erfahrenen Fachmann ins Auge, lässt sich jedoch messtechnisch kaum anders dokumentieren, da er auf der menschlichen Sinnes Wahrnehmung beruht. Tatsächlich wird die optische Homogenität, wollte man diese quantifizieren, in Wirklichkeit nicht erhöht, sondern durch das fein strukturierte Muster in gewisser Weise sogar künstlich verringert wird. Der optische Eindruck, der sich für den menschlichen Betrachter ergibt und auf den es für die Zwecke der Erfindung ausschließlich ankommt, ist aber überraschenderweise so, dass das Papier für eine Vielzahl von unterschiedlichen Mustern, deren Coarseness 0,22 mm unterschreitet, homogener wirkt. Konkret hat sich gezeigt, dass der erwünschte Effekt bei den Mustern der Beispiele 1, 2, 3, 8, 9, 10, 15, 19, 22, 24 und 27 gemäß der Tabelle von Fig. 7 besonders intensiv auftritt, während sich der erfindungsgemäße Effekt mit den Mustern aus Beispielen 4, 5, 6, 7, 1 1 , 12, 13, 14, 17, 18, 20, 21 , 23, 25 und 26 kaum erzielen ließ. Grund hierfür ist, dass die Strukturen zu groß waren und damit die unerwünschten Inhomogenitäten weiterhin sichtbar blieben. Das Muster 16 zeigte zumindest zufriedenstellende Ergebnisse. Zwar ist zu erwarten, dass sich die Ergebnisse durch die Wahl einer sehr geringen Coarseness weiter verbessern lassen, doch stößt man bei der Herstellung von Mustern mit einer Coarseness unter etwa 0,01 - 0,05 mm an die technologischen Grenzen einiger Druckverfahren.

Ferner konnte bestätigt werden, dass die erfindungsgemäßen Muster aufgetragen werden konnten, ohne die technischen Eigenschaften des Papiers wesentlich zu beeinträchtigen. Beispielsweise wurde auf ein Zigarettenpapier mit einem Flächengewicht von 27 g/m ² , einem Kalkgehalt von 28 Gew.-%, einer Weiße von 87%, einer Opazität von 75%, einer Luftdurchlässigkeit von 72 CU und einer Diffusionskapazität von 2,73 cm/s in einem Tiefdruckverfahren eine wässrige Drucklösung mit 1 ,5 Gew.-% der Natrium- Carboxymethylcellulose Blanose® MCF-7 und 1,40 Gew.-% Medizinalkohle aufgedruckt. Das Druckmuster wurde gemäß Beispiel 27 aus Tabelle 1 gewählt. Das Muster entspricht dem Muster von Fig. 1.

Die Weiße der bedruckten Fläche, gemessen nach ISO 2470-1 auf einer separaten, hinreichend großen, vollflächig bedruckten Fläche betrug 44,6%, war also um 42,4% geringer als diejenige der unbehandelten Fläche. Die Opazität der bedruckten Fläche, gemessen nach ISO 2471 auf derselben Fläche wie für die Weiße, betrug 93,5% und war somit um 18,5% höher als die Opazität der unbehandelten Fläche. Ein Vergleich des optischen Eindrucks des bedruckten und des unbedruckten Zigarettenpapiers durch einen in der Prüfung der Papierformation erfahrenen Fachmann zeigte zwar eine Reduktion in der Weiße, aber eine erhebliche Verbesserung in der optischen Homogenität. Die Messung der Luftdurchlässigkeit nach ISO 2965 mit einem Messkopf mit einer Öffnung von 10x20 mm, die sich vollständig auf der behandelten Fläche befand, ergab einen Wert von 67,5 CU und damit nur eine geringfügige Abnahme von 4,5 CU gegenüber der unbehandelten Fläche.

Die Messung der Diffusionskapazität mit einem Meter von Sodim, nach Konditionierung des Papiers gemäß ISO 187 und mit einem Messkopf mit einer Öffnung von 4x20 mm, die sich vollständig auf der behandelten Fläche befand, ergab einen Wert von 2,60 cm/s und damit nur eine geringfügige Abnahme von 0,13 cm/s gegenüber der unbehandelten Fläche. Somit lässt sich die Erfindung weitestgehend ohne Beeinträchtigung der wesentlichen technischen Eigenschaften des Zigarettenpapiers umsetzen.