Die Erfindung betrifft einen wäßrigen Klebstoff mit enzymatisch abgebauter Stärke sowie dessen Herstellung und Verwendung in der Zigarettenindustrie.

Zum Verkleben von Zigaretten werden zunehmend natürliche Rohstoffe eingesetzt. So werden zum Beispiel für die maschinelle Längsnahtverleimung von Zigarettenhüllen anstelle der bislang ein¬ gesetzten Dispersionsleime nach der DE 2619708 Klebstoffgemische auf Gelatine-Basis beschrieben. Derartige Klebstoffe erfüllen je¬ doch nicht alle Anforderungen, die an einen Klebstoff zur maschi¬ nellen Längsnahtverleimung unter Verwendung von in der Zigaretten¬ industrie üblichen Leimscheiben- und DüsenauftragsSystemen zu stellen sind. Sie liegen hinsichtlich ihrer Struktur zwischen wä߬ rigen Systemen und Schmelzklebstoffen und müssen aus beheizten Ap¬ paraturen auf die zu verklebenden Papierbereiche aufgetragen wer¬ den. Wie bei allen Klebstoffen auf Basis tierischer Proteine be¬ steht beim Erhitzen die Gefahr der Zersetzung und der Entwicklung unangenehmer Gerüche.

Es sind auch gut fließende Klebstoffe auf Naturprodukt-Basis be¬ kannt. So beschreibt die EP 0368136 Bl die Verwendung von Gummiarabicum enthaltenden Klebstoffgemischen zur Längsnahtverleimung von Zigarettenhüllen. Diese Klebstoffgemische

enthalten auf 100 Gew.-Teile Wasser 40 bis 120 Gew.-Teile Gummiarabicum, 3 bis 80 Gew.-Teile wasserlösliche Stärkeabbaupro¬ dukte und/oder Carboxymethylstärke und/oder verkleisterte Stärke sowie gegebenenfalls übliche Konservierungsmittel in wäßriger Lö¬ sung mit einer Viskosität von 1000 bis 15000 mPas nach Brookfield bei 20 °C. Zu den erfindungsgemäß einzusetzenden wasserlöslichen Stärkeabbauprodukten gehören oxydativ oder hydrolytisch z.B. enzy¬ matisch abgebaute Stärken und Dextrine. Nachteilig bei diesen Klebstoffen sind die ungleichmäßige Nahtbreite, Ablagerungen an der Düse sowie Fadenziehen des Klebstoffes an der Düse.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die erfindungsgemäße Aufgabe darin, eine sichere und dauerhafte Verleimung von Längs¬ nähten von Zigarettenhüllen mit den in der Zigarettenindustrie üb¬ lichen Maschinen zu gewährleisten, insbesondere unter Berücksich¬ tigung der dort erforderlichen hohen Produktionsgeschwindigkeiten von 10000 Zigaretten pro Minute unter Verwendung von Düsenauf¬ tragssystemen für die Längsnahtverklebung und unter Verwendung von Walzenauftragssystemen für die Filteranklebung. Dabei sollen die oben angeführten Nachteile vermieden werden.

Die Erfindung ist den Patentansprüchen zu entnehmen. Sie besteht im wesentlichen in einem wäßrigen Klebstoff mit enzymatisch abgebauter Stärke, wobei kein anderer Stoff einen gewichtsmäßig größeren An¬ teil am Feststoffgehalt hat. Vorzugsweise ist der Anteil der enzy¬ matisch abgebauten Stärke am größten. Der Feststoffgehalt wird ge¬ mäß DIN 53189 bestimmt (Trocknung bei 105 °C bis zur Gewichtskon¬ stanz).

Neben der enzymatisch abgebauten Stärke können noch weitere Binde¬ mittel anwesend sein, z.B. native Stärke, substituierte Stärke und Cellulosederivate.

Mischungen von enzymatisch abgebauter Stärke mit nicht abgebauter Stärke erlauben höhere Maschinengeschwindigkeiten bei sehr guten Klebeergebnissen. Das Mischungsverhältnis von abgebauter zu nicht abgebauter Stärke sollte zweckmäßiger 1 : ≤ 1 betragen, vorzugs¬ weise 1 : 0,5 bis 0,1. Mischungen außerhalb dieses Bereiches sind möglich, jedoch mit Nachteilen in mindestens einer Hinsicht ver¬ bunden.

Außerdem kann der Klebstoff noch Additive zur Erzielung bestimmter Eigenschaften enthalten, insbesondere Konservierungsmittel. Als Konservierungsmittel eignen sich die in der Klebstoff- und Ta¬ bakindustrie üblichen Mittel gemäß der deutschen Tabakverordnung, insbesondere Kaliumsorbat und/oder p-Hydroxybenzoesäureester.

In dem Feststoffgehalt hat die enzymatisch abgebaute Stärke den größten Anteil, insbesondere liegt ihr Anteil über 50 Gew.-%, be¬ zogen auf die Bindekomponente. Vorzugsweise wird sie als alleiniges Bindemittel verwendet.

In dem erfindungsgemäßen Klebstoff kommen auf 100 Gew.-Teile Wasser bis zu 100 Gew.-Teile an Bindemittel, vorzugsweise 5 bis 80 Gew.-Teile.

Der enzymatische Abbau von Stärke ist bekannt. Für die Erfindung besonders geeignet sind Stärkeabbauprodukte, bei denen überwiegend die -l,4-Bindung gespalten wurde und weniger die -l,6-Bindung oder die α-l,3-Bindung. Insbesondere sollte die Stärke mit der α-l,4-D-Glucan-glucohydrolase abgebaut worden sein, vorzugsweise mit einer α-Atπylase und zwar einer Fungal-oc-Amylase.

Ausgangsprodukte für die abgebauten Stärkeprodukte sind vorzugs¬ weise chemisch nicht modifizierte Lebensmittelstärken wie z.B.

Wachsmais-, Kartoffel-, Tapioka- und Weizenstärke. Es können aber auch chemisch modifizierte Stärken eingesetzt werden, wenn sie nur aus einer Komponente bestehen, z.B. acetyliertes Distärkeadipat oder N-Oktenylsuccinat.

Davon ausgehend wird der enzymatische Abbau ganz allgemein unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Die Reaktionstemperatur beträgt 30 bis 60 °C, insbesondere 45 bis 55 °C.

Der pH-Wert beträgt 4 bis 8, insbesondere 5 bis 7. Das Enzym wird hinzugefügt in einer Menge von 1 bis 300 ppm, insbesondere 10 bis 30 ppm, bezogen auf die abzubauende Stärke. Das Stärkeausgangsprodukt wird eingesetzt in einer Menge von 10 bis 70, insbesondere von 25 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das wäßrige System.

Der enzymatische Abbau wird fortgeführt, bis zur Erreichung der Viskosität von 1000 bis 20000 mPa-s, insbesondere bis 2000 bis 6000 mPa*s nach Brookfield.

Der enzymatische Abbau dauert im allgemeinen 5 Min. bis 24 Std., insbesondere 10 bis 60 Minuten.

Zur Beendigung des enzymatisehen Abbaues wird das Enzym ther¬ misch denaturiert. Das erhaltene Reaktionsgemisch wird nun zu dem erfinduπgsge äßen Klebstoff konfektioniert, indem gegebenenfalls eine weitere Binde¬ mittel-Komponente hinzugefügt wird, soweit das nicht schon vor der Reaktion geschah. Außerdem werden nun die Additive hinzugefügt, insbesondere das Konservierungsmittel.

Die Viskosität des erfindungsgemäßen Klebstoffes wird der Auf¬ tragsart sowie der dabei verwendeten Maschinen angepaßt. Für die Hochleistungsmaschinen in der Zigarettenindustrie sollte die Vis¬ kosität im Bereich von 1000 bis 20000, insbesondere 2000 bis

6000 Pas liegen, gemessen nach Brookfield bei 23 °C (RVT) (ISO 2555).

Die erfindungsgemäßen Klebstoffe sind vielseitig zu verwenden, insbesondere um Papier miteinander zu verkleben. Vor allem eignen sie sich jedoch bei der Zigarettenherstellung, insbesondere zur Verklebung der Längsnaht und der Filteran lebung. Von besonderer Bedeutung ist, daß die erfindungsgemäßen Klebstoffe dabei auf üb¬ lichen Maschinen der Zigarettenindustrie verwendet werden können. So werden die erfindungsgemäßen Klebstoffgemische in üblichen Zi¬ garettenfertigungsmaschinen über Düsen auf die zu verleimenden Längsnahtbereiche der Zigarettenhüllen aufgetragen und ergeben eine wirksame Verleimung. Der Auftrag der Klebstoffgemische erfolgt üb¬ licherweise bei Umgebungstemperatur. Bei höher viskosen Klebstoffgem sehen kann jedoch eine geringfügige Erwärmung notwen¬ dig sein. In den meisten Fällen reicht es jedoch aus, wenn nur die Auftragsdüsen beheizt werden. Ebenso ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Klebstoffes auf den Walzenauftragssystemen für die Filteranklebung möglich. Von besonderer Bedeutung ist, daß da¬ bei Geschwindigkeiten bis zu 10000 Zigaretten pro Minute bei einbahniger Fahrweise ermöglicht werden.

Gegenüber den in der EP 368136 beschriebenen Klebstoffen haben die erfindungsgemäßen Klebstoffe folgende Vorte le: gleichmäßigere Nahtbreite, geringere Ablagerungen an der Düse, kein Fadenziehen und höhere Festigkeit.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispieles im einzelnen be¬ schrieben:

A) Enzymatischer Abbau der Stärke:

Zu 60 Gewichtsteilen Wasser wurden 40 Gewichtsteile einer mo¬ difizierten Stärke (acetyliertes Distärkeadipat) bei 20 °C portionsweise unter Rühren zugesetzt. Sobald die Stärke voll¬ ständig gelöst war, wurde der pH-Wert geprüft (pH 5,6) und der gesamte Ansatz auf 50 °C erwärmt. Nun wurden 0,0025 Gew.-% (25 ppm) - bezogen auf die Stärke - einer Fungal-α-Amylase hinzu¬ gefügt und für 20 Min. bei 50 °C weitergerührt. Schließlich wurde 30 Min. lang auf 100 °C erhitzt und dann unter 60 °C ab¬ gekühlt.

B) Konfektionierung und Charakterisierung des Klebstoffes.

Zu der gemäß Punkt A) abgebauten Stärke wurden 0,2 Gew.-% - bezogen auf die Stärke-Trockensubstanz - eines Konservie¬ rungsmittels gegeben, welches aus einem Gemisch aus Ethyl- und Propyl-p-Hydroxybenzoesäureester bestand. Zum Schluß wurde die Viskosität auf 3000 bis 3500 mPa-s nach Brookfield (ISO 2555, 23 °C, RVT) eingestellt.

C) Anwendung des erfindungsgemäßen Klebstoffes in der Zigaretten¬ industrie.

Die vorstehend genannten Klebstoffgemisehe wurden in einer handelsüblichen Zigarettenmaschine der Fa. Hauni getestet. Die Verleimungsdüsen waren übliche Düsen mit beheizbarem Kopf. Die Verklebung wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt: Maschine Protos 90 S, Düse 1,6 mm mit Pumpe, Heizung ca. 300 bis 320 °C, Zigarettenmarke R6 (100 mm), Geschwindigkeit 6000 Zigaretten pro Min. Dabei traten keine Probleme auf, insbesondere traten innerhalb

der Versuchsdauer von 30 Min. keine Ablagerungen an der Düse auf. Weiterhin waren keine Verschmutzungen in der Formatkammer zu be¬ merken. Es ergab sich eine ausgezeichnete Klebefestigkeit der Längsnähte. Die Nahtbreite war gleichmäßig, wie die Anfärbung mit einer Jodlösung zeigte. Beim gewaltsamen Trennen der Nähte zeigte sich eine Verfilzung der Klebebereiche, was eine Festigkeit nahe am Materialbruch anzeigt.