VERFAHREN ZUM AUFBRINGEN VON REGISTERMARKEN AUF UMHÜLLUNGSPAPIER FÜR RAUCHARTIKEL

Beschreibung

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Registriermarken auf Umhüllungspapier für Rauchartikel, so dass der Einfluss der Registermarken auf den Geschmack eines aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels möglichst minimiert wird, indem keine oder nahezu keine Substanzen in das Umhüllungspapier eingebracht werden, die nicht auch beim Rauchen des Rauchartikels entstehen.

HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK

[0002] Ein Rauchartikel umfasst ein rauchbares Material und ein Umhüllungspapier, das das rauchbare Material umhüllt, und so einen typischerweise zylindrischen Strang bildet. Üblicherweise ist das rauchbare Material Tabak oder ein anderes Material, das bei Wärmeeinwirkung ein Aerosol erzeugen kann und das Umhüllungspapier ein Zigarettenpapier. Bei dem Rauchartikel kann es sich um eine konventionelle Zigarette handeln, bei der Tabak verbrannt wird, aber auch um einen Rauchartikel, bei dem das rauchbare Material nur aufgeheizt wird und so ein Aerosol freisetzt. In vielen Fällen umfasst der Rauchartikel auch einen Filter, der Bestandteile des Aerosols filtern kann und der von einem Filterumhüllungspapier umhüllt ist, sowie ein Mundstückbelagpapier, das den Filter und den Strang miteinander verbindet.

[0003] Bei manchen Rauchartikeln weist das Umhüllungspapier Strukturen auf, die sich in Längsrichtung des Strangs wiederholen. Diese Strukturen können rein optische Merkmale sein, wie Aufdrucke, Wasserzeichen oder auch funktionale Merkmale, wie Bänder zur Steuerung der Entzündungsneigung des Rauchartikels ("LIP"), eine in Längsrichtung des Rauchartikels variable Zusammensetzung des Umhüllungspapiers, insbesondere bezüglich der Brandsalze, oder irgendwelche anderen Merkmale, die sichtbar oder nicht sichtbar sein können.

[0004] Bei solchen Rauchartikeln besteht der Bedarf, dass sich die Strukturen an einer definierten Position auf dem Rauchartikel befinden. In üblichen Herstellungsprozessen von Rauchartikeln wird ein endloser Strang aus dem rauchbaren Material mit dem Umhüllungspapier umhüllt und später in kurze, nominal gleich lange Stücke geschnitten. Die Position des Schnitts ergibt sich dabei zufällig aus der Vorgabe, dass die Stücke alle möglichst gleich lang sein sollen. Die Position von Strukturen auf dem Umhüllungspapier spielt dabei keine Rolle, sodass diese Strukturen sich dann in einer zufälligen Position auf dem Rauchartikel befinden.

[0005] Manche Maschinen zur Herstellung von Rauchartikeln sind mit Sensoren ausgerüstet, die Strukturen am Umhüllungspapier detektieren können und den Schnitt des endlosen Strangs so mit den Strukturen synchronisieren, dass sich die Strukturen auf einer nominal festen Position auf dem Rauchartikel befinden. Dazu müssen die Strukturen aber mittels eines Sensors bei den üblichen Verarbeitungsgeschwindigkeiten solcher Maschinen detektiert werden können. Ist dies nicht der Fall, kann man also die Strukturen mit vernünftigem wirtschaftlichem Aufwand nicht oder nicht ausreichend schnell detektieren, besteht die Möglichkeit Markierungen, sogenannte Registermarken, auf dem Umhüllungspapier aufzudrucken, die sich in einer festen Position relativ zu den Strukturen befinden und einfach und zuverlässig mit einem Sensor detektiert werden können. Der Schnitt des endlosen Strangs wird dann mit diesen gedruckten Registermarken synchronisiert.

[0006] Es ist im Stand der Technik bekannt Registermarken auf Papier aufzudrucken. Dies geschieht vor allem bei Mehrfarbendruckmaschinen, bei denen die Aufdrucke in den verschiedenen Farben richtig zueinander positioniert sein müssen. Der Aufdruck solcher Registermarken auf Umhüllungspapier für Rauchartikel ist aber problematisch, weil die in Druckfarben verwendeten Substanzen in Umhüllungspapieren für Rauchartikel oft nicht erlaubt sind. Außerdem kann es durch die Druckfarben und die beim Drucken verwendeten Lösungsmittel zu einem Einfluss auf den Geschmack des Rauchartikels kommen, insbesondere beim ersten Zug. Ein solcher Einfluss kann auch vorliegen, wenn die Druckfarbe bei der Verwendung des Rauchartikels gar nicht selbst verbrannt oder erhitzt wird.

[0007] In manchen Fällen werden auch Laser zum Aufbringen von Registermarken auf Papier verwendet, indem ein Laserstrahl das Papier in einem kleinen Bereich verbrennt und so an einer definierten Stelle dunkel verfärbt. Solche Verfahren sind beispielsweise in WO 98/35096, WO 2007/122284 oder WO 2011/026693 beschrieben. Dort werden allerdings bestimmte Pigmente im Papier oder Beschichtungen am Papier vorgesehen, um eine gute Markierung durch einen gesteuerten Farbumschlag zu erzielen, was bei Umhüllungspapieren für Rauchartikel üblicherweise wegen der gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich der Inhaltsstoffe nicht möglich ist.

[0008] Selbst bei Verzicht auf solche Pigmente oder Beschichtungen besteht das Ziel der Verfahren nach dem Stand der Technik generell darin, eine möglichst gut sichtbare oder detektierbare Markierung zu erzeugen, ohne das Papier zu perforieren.

[0009] Im Gegensatz zum Aufdrucken werden mittels Laser zwar keine neuen Substanzen auf das Umhüllungspapier aufgetragen, es entstehen aber dennoch Verbrennungs- oder Pyrolyseprodukte, die auf dem Umhüllungspapier verbleiben. Bei der Anwendung eines Lasers zum Aufbringen von Registermarken auf Umhüllungspapiere für Rauchartikel sind also wiederum neue Substanzen im Umhüllungspapier vorhanden, die den Geschmack eines aus diesem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels beeinflussen können. Zudem stellt das Aufbringen von Registermarken auf Umhüllungspapiere ein spezielles Problem dar, weil diese Papiere vergleichsweise dünn sind, leicht versehentlich perforiert werden können, und oft Brandsalze enthalten, die den thermischen Abbau des Umhüllungspapiers beeinflussen.

[0010] Eine Beeinträchtigung des Geschmacks eines Rauchartikels durch Behandlung mit einem Laser ist beispielsweise bei Filterzigaretten bekannt, bei denen eine Perforationsspur in Umfangsrichtung im Bereich des Filters mittels Laser erzeugt wird. Der Laser perforiert zwar wie beabsichtigt das Mundstückbelagpapier und das Filterhüllpapier, dringt aber auch in das Filtermaterial ein, sodass Verdampfungs- und Verbrennungsprodukte des Filtermaterials im Filter verbleiben und vom Raucher beim ersten Zug als irritierend wahrgenommen werden.

[0011] Es besteht also ein Bedarf an Verfahren Registermarken auf dem Umhüllungspapier eines Rauchartikels so zu erzeugen, dass der Einfluss auf den Geschmack eines aus diesem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels möglichst gering bleibt.

[0012] EP 2 671 714 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Prägen und/oder zum Perforieren von Folien für Tabakware, welche ein Paar Prägewalzen enthält. Eine der Prägewalzen weist Zähne zum Perforieren der Folie auf, wobei die Gegenwalze zur Prägewalze eine Matrizenwalze ist, die den Zähnen auf der Matrizenwalze zugeordnete Vertiefungen aufweist. Beide Prägewalzen sind in einer Perforationseinrichtung angeordnet, und die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, in einer Tabakwaren-Herstellungsmaschine direkt oder indirekt online betrieben zu werden. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der zu bearbeitenden Folie den genauen Ort, die Größe und Anordnung der Perforationen zu steuern.

[0013] DE 10 2012 106 154 beschreibt künstliche Perforation bei Zigarettenpapieren. Darin wird erläutert, dass sich durch elektrostatische Perforation Löcher mit einem Durchmesser zwischen 30 µm und 100 µm erzeugen lassen, während durch Laserperforation erzeugte Löcher typischerweise einen Durchmesser zwischen 100 µm und 500 µm haben. Weiter wird darauf hingewiesen, dass natürliches Zigarettenpapier kaum Poren mit einem Durchmesser von über 10 µm hat.

[0014] DE 10 2012 209 544 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Filterzigaretten, wobei die Filterzigaretten jeweils von einem Umhüllungsmaterial umhüllt sind. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Perforationsvorrichtung, insbesondere ein Laserperforationsvorrichtung, mittels einer Steuereinrichtung für die Erzeugung von Perforationen derart gesteuert wird, dass ein in Umfangsrichtung der jeweiligen Filterzigaretten umlaufendes erstes Perforationsmuster mit schlitzförmigen Perforationslöchern erzeugt wird und zwischen den in Umfangsrichtung der jeweiligen Filterzigaretten ausgebildeten schlitzförmigen Perforationslöchern des ersten Perforationsmusters in einem Umfangszonenabschnitt des Umhüllungsmaterials der Filterzigaretten ein zweites Perforationsmuster mit wenigstens einem oder mehreren Perforationslöchern zusätzlich erzeugt wird. Dadurch werden Filterzigaretten mit variabel einstellbarem Ventilationsgrad durch die ersten Perforationsmuster und die zweiten Perforationsmuster hergestellt. Dabei werden das erste Perforationsmuster und das zweite Perforationsmuster auf einem mit Umhüllungsmaterial versehenen, bewegbaren Abschnitt der Filterzigaretten, beispielsweise auf einem bewegbaren mit einem Belagpapierstreifen versehenen Abschnitt des Filterstopfens, erzeugt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0015] Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das es erlaubt, Registermarken auf dem Umhüllungspapier für einen Rauchartikel zu erzeugen, sodass der Einfluss dieser Markierungen auf den Geschmack eines aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels möglichst gering bleibt.

[0016] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0017] Die Erfinder haben gefunden, dass abweichend vom Stand der Technik, in dem die Sichtbarkeit der Markierungen im Vordergrund steht, der Einfluss auf den Geschmack des Rauchartikels minimiert werden kann, indem sofern Material hinzugefügt wird, es sich nur um Substanzen handelt, die beim Rauchen des Rauchartikels entstehen und somit den Geschmack nicht negativ beeinflussen.

[0018] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Markierung eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel umfasst also die Schritte

(A) Bereitstellen eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel, wobei das Umhüllungspapier Zellstofffasern umfasst,

(B) Erzeugen von Registermarken auf dem Umhüllungspapier durch mindestens den folgenden Schritt
(B.3) Behandeln der Oberfläche des Umhüllungspapiers mit Laserstrahlung mit einer Energiedichte y in J·m^-2, für die gilt: y = k·x, wobei x die Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers in J·m^-2·µm^-1 ist, und wobei k mindestens -8 µm, bevorzugt mindestens -7 µm und ganz besonders bevorzugt mindestens - 6,5 µm beträgt, und höchstens -1 µm, bevorzugt höchstens -2 µm und ganz besonders bevorzugt höchstens -2,5 µm beträgt,

wobei entweder in einem Schritt (C) sich regelmäßig wiederholende Strukturen auf dem Umhüllungspapier erzeugt werden, sodass sich jede Struktur in einem festen Abstand in Maschinenrichtung relativ zu mindestens einer Registermarke befindet, oder in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches sich in Maschinenrichtung regelmäßig wiederholende Strukturen aufweist, und die Registermarken in Schritt (B) auf dem Umhüllungspapier so erzeugt werden, dass sich jede Registermarke in einem festen Abstand in Maschinenrichtung relativ zu mindestens einer Struktur befindet. Dabei haben die Registermarken an mindestens einer Stelle eine Ausdehnung in Maschinenrichtung von mindestens 0,01 mm.

[0019] In der vorliegenden Offenbarung ist ein "fester" Abstand insbesondere ein vorbestimmter bzw. bekannter Abstand, der es erlaubt, von der Position einer Markierung auf die Position der Struktur zu schließen.

[0020] Der Schritt (B) des Erzeugens von Registermarken auf dem Umhüllungspapier kann ferner einen Schritt (B.1) umfassen, in dem Material aus dem Umhüllungspapier entfernt wird. Schritt (B.1) basiert auf der Überlegung, dass durch Entfernen von Material aus dem Umhüllungspapier, insbesondere durch Entfernen von Material über die gesamte Dicke des Umhüllungspapiers, bevorzugt durch Stanzen, Perforieren oder Schneiden, Veränderungen im Umhüllungspapier erzeugt werden, die als Registermarken von geeigneten Sensoren detektiert werden können. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Veränderung um mindestens eine Öffnung im Umhüllungspapier. Dabei wird nur Material aus dem Umhüllungspapier entfernt und somit jeder Einfluss auf den Geschmack des aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels vermieden. Bei der Gestaltung der Öffnungen im Umhüllungspapier ist aber auf Festigkeitsanforderungen der nachfolgenden Verarbeitungsschritte besonders zu achten.

[0021] Der Schritt (B) des Erzeugens von Registermarken auf dem Umhüllungspapier kann ferner einen Schritt (B.2) umfassen, in dem das Umhüllungspapier mechanisch verändert wird. Das erfinderische Verfahren im Schritt (B.2) basiert auf der Überlegung, dass durch mechanische Behandlung des Umhüllungspapiers, insbesondere durch Prägen oder Komprimieren, Registermarken auf dem Umhüllungspapier erzeugt werden, die von geeigneten Sensoren detektiert werden können. Im Allgemeinen wird das Umhüllungspapier durch Prägen oder Komprimieren an den so behandelten Stellen transparenter und erscheint bei geeignetem Untergrund dunkler, sodass eine Detektion möglich ist. Auch dabei werden dem Umhüllungspapier keine Substanzen hinzugefügt, und jeder Einfluss auf den Geschmack des aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels wird vermieden. Es ist ebenfalls bei der Gestaltung der Registermarken Rücksicht auf die Festigkeitseigenschaften des Umhüllungspapiers zu nehmen, aber weniger als bei der Erzeugung von Öffnungen.

[0022] Das erfinderische Verfahren im Schritt (B.3) basiert auf der Überlegung, dass durch die Behandlung der Oberfläche des Umhüllungspapiers mit Laserstrahlung Komponenten des Umhüllungspapiers durch Pyrolyse oder Verbrennung in ihrer Farbe so verändert werden, dass diese Veränderung einfach mit geeigneten Sensoren detektiert werden kann. Im Allgemeinen werden die derart behandelten Stellen des Umhüllungspapiers dunkler erscheinen als das Umhüllungspapier.

[0023] Bei der Behandlung mit Laserstrahlung kommt es jedoch zu einer Veränderung der Zusammensetzung des Umhüllungspapiers, also zum Eintrag neuer Substanzen. Im Rahmen der Erfindung wird daher sichergestellt, dass diese neuen Substanzen in Art und Menge nicht nennenswert von jenen verschieden sind, die beim Rauchen eines aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels entstehen.

[0024] Dieser weitere erfinderische Schritt basiert auf der Überlegung, dass beim Rauchen oder Erhitzen des Rauchartikels im Umhüllungspapier Pyrolyse- oder Verbrennungsprodukte entstehen, die der Raucher beim Rauchen aufnimmt, und die zum Geschmack des Rauchartikels beitragen. Bei der Pyrolyse oder Verbrennung des Umhüllungspapiers wird Verbrennungsenthalpie freigesetzt, die zu einem Teil, beispielsweise durch Wärmestrahlung, Wärmeleitung oder Konvektion an die Umgebung abgegeben wird, zum Teil aber auch durch Weiterleitung im Umhüllungspapier den Glimmprozess aufrechterhält. Jedoch wird beim Rauchen des Rauchartikels das Umhüllungspapier nur unvollständig verbrannt, sodass nicht die gesamte Verbrennungsenthalpie, wie sie beispielsweise in einem Kalorimeter gemessen werden kann, freigesetzt wird. Andererseits kann aber auch durch das rauchbare Material Energie in das Umhüllungspapier eingebracht werden.

[0025] Hinsichtlich der vom Laser eingebrachten Energie ist zu berücksichtigen, dass bei der Behandlung mit dem Laser nur die Oberfläche thermisch belastet wird, während beim Rauchen des Rauchartikels die gesamte Masse des Umhüllungspapiers thermisch abgebaut wird. Des Weiteren ist die Dauer der thermischen Einwirkung beim Laser viel kürzer als beim Rauchen des Rauchartikels. Auch wird nicht die gesamte Laserstrahlung vom Umhüllungspapier absorbiert, sondern ein Teil reflektiert und ein Teil durchdringt das Umhüllungspapier.

[0026] Unter Berücksichtigung aller dieser komplexen Aspekte kann man nun die Energiedichte des Lasers so wählen, dass dem Umhüllungspapier auf der zu markierenden Fläche bis zu einer gewissen Tiefe des Umhüllungspapiers eine ähnliche Menge an Energie zugeführt wird, wie sie beim Rauchen des Rauchartikels aus der Umgebung dieser Fläche dem selben Volumen zugeführt würde. Dann kann man davon ausgehen, dass ähnliche Substanzen in ähnlichen Mengenverhältnissen zueinander entstehen, wie es auch beim Rauchen des Rauchartikels der Fall ist, und somit wird ein unerwünschter Einfluss auf den Geschmack des Rauchartikels weitestgehend vermieden. Untersuchungen der Erfinder haben ergeben, dass dieses Ziel erreicht werden kann, wenn für die Laserstrahlung eine Energiedichte y (in J·m^-2) gewählt wird, für die gilt: y = k·x, wobei x die Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers in J·m^-2·µm^-1 ist, und wobei k mindestens -8 µm und bevorzugt mindestens -7 µm und ganz besonders bevorzugt mindestens -6,5 µm beträgt, und höchstens -1 µm, bevorzugt höchstens -2 µm und ganz besonders bevorzugt höchstens -2,5 µm beträgt.

[0027] In besonders bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens gilt -5,0 µm ≤ k ≤ -4,0 µm.

[0028] Man beachte, dass dieser erfinderische Gedanke im Gegensatz zur Lehre aus dem Stand der Technik steht, nach der der Fachmann geneigt wäre, in Materialien, die bei thermischer Belastung viel Energie freisetzen, wenig Energie durch den Laser einzubringen, um eine Entzündung oder Perforation des Materials zu verhindern. Im Gegensatz dazu soll nach der Lehre dieser Erfindung bei höherer freigesetzter Energie eine höhere Energiedichte der Laserstrahlung gewählt werden, was sich in der Proportionalitätskonstante k niederschlägt, damit möglichst dieselben Substanzen wie bei einer Pyrolyse oder Verbrennung des Umhüllungspapiers auf dem Rauchartikel entstehen.

[0029] In bevorzugten Ausführungsformen gilt für jeden der Schritte (B.1), (B.2) und (B.3), dass dem Umhüllungspapier, falls überhaupt, nur Substanzen zugefügt werden, die bereits im Umhüllungspapier in Schritt (A) enthalten sind oder beim Rauchen eines aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels entstehen.

[0030] Figur 1 zeigt das Prinzip der Erfindung. Auf dem Umhüllungspapier 1 mit der durch Pfeil 3 angedeuteten Maschinenrichtung und der durch Pfeil 4 angedeuteten Querrichtung befinden sich Strukturen 7, die entweder auf dem in Schritt (A) bereitgestellten Umhüllungspapier 1 schon vorhanden sind, oder gemäß Schritt (C) aufgebracht werden. Zur Synchronisation des Papierlaufs werden Registermarken 2 auf dem Umhüllungspapier erzeugt, sodass jede Registermarke 2 sich in Maschinenrichtung in einem festen Abstand 8 relativ zu jeweils einer der Strukturen 7 befindet.

[0031] Das im Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte Umhüllungspapier für Rauchartikel umfasst Zellstofffasern. Die Zellstoffasern sind erforderlich, weil sie dem Umhüllungspapier die nötige Festigkeit verleihen. Die Zellstofffasern sind vorzugsweise Holzzellstofffasern, besonders bevorzugt aus Langfaserzellstoff, wie beispielsweise aus Fichte, Kiefer oder Lärche, oder aus Kurzfaserzellstoff, wie beispielsweise aus Birke, Buche oder Eukalyptus und Gemische daraus. In anderen bevorzugten Ausführungsformen sind die Zellstofffasern teilweise oder ganz aus anderen Pflanzen, wie Flachs, Hanf, Sisal, Jute, Abacä, Baumwolle, Espartogras oder Gemischen daraus. Grundsätzlich bestehen bei der Auswahl der Zellstofffasern keine Einschränkungen, sodass das Umhüllungspapier beispielsweise auch Zellstofffasern aus regenerierter Zellulose wie Lyocellfasern, Viskosefasern oder Modalfasern enthalten kann. Gesetzliche Bestimmungen betreffend die Inhaltsstoffe eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel sind natürlich zu beachten.

[0032] Das Umhüllungspapier enthält bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-% Zellstofffasern und bevorzugt höchstens 100 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 80 Gew.-% Zellstofffasern. Die Prozentsätze beziehen sich auf die gesamte Masse des Umhüllungspapiers.

[0033] Das Umhüllungspapier kann Füllstoff enthalten. Der Füllstoff ist bevorzugt ein Oxid, Hydroxid, Carbonat, Hydrogencarbonat oder Silikat oder ein Gemisch daraus. Besonders bevorzugt ist Calciumcarbonat, insbesondere gefälltes Calciumcarbonat. Weitere Füllstoffe, die in Umhüllungspapieren für Rauchartikel bevorzugt Verwendung finden können, sind Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Titandioxid, Talkum und Kaolin oder Gemische daraus. Es können allerdings auch spezielle Füllstoffe eingesetzt werden, die bei Einwirkung von Laserstrahlung irreversibel ihre Farbe ändern und damit zur Sichtbarkeit der Markierung beitragen, beispielsweise Eisenoxide. Auch hier sind allerdings die gesetzlichen Bestimmungen betreffend die Inhaltsstoffe des Umhüllungspapiers für Rauchartikel zu beachten.

[0034] Das in Schritt (A) des Verfahrens bereitgestellte Umhüllungspapier enthält bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, insbesondere mindestens 20 Gew.-% und bevorzugt höchstens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 40 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt höchstens 35 Gew.-% des Füllstoffs. Die Prozentsätze beziehen sich auf die gesamte Masse des Umhüllungspapiers. In einer alternativen Ausführungsform enthält das Umhüllungspapier für Rauchartikel keinen Füllstoff. Diese alternative Ausführungsform ist insbesondere bevorzugt, wenn das Umhüllungspapier für manuell hergestellte Rauchartikel ("Roll-Your-Own") verwendet werden soll.

[0035] Besonders im Hinblick auf den Einsatz auf Rauchartikeln, bei denen das rauchbare Material verbrannt wird, beispielsweise für konventionelle Zigaretten, kann das Umhüllungspapier auch mindestens ein Brandsalz enthalten, das die Glimmgeschwindigkeit des Rauchartikels erhöhen oder reduzieren oder das Aussehen der Asche des verbrannten Tabaks gemeinsam mit dem verbrannten Umhüllungspapier verbessern kann. Da Brandsalze oft den thermischen Abbau des Umhüllungspapiers und damit die Verbrennungsenthalpie beeinflussen, spielen sie auch bei der Wahl der Energiedichte der Laserstrahlung in Schritt (B.3) eine Rolle.

[0036] Das Umhüllungspapier umfasst daher bevorzugt ein oder mehrere Brandsalze, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zitraten, Malaten, Tartraten, Acetaten, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxalaten, Salicylaten, α-Hydroxycaprylaten, Phosphaten, Chloriden und Hydrogencarbonaten, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trinatriumzitrat, Trikaliumzitrat und Mischungen daraus. Als brandhemmende Mittel kann das Umhüllungspapier auch Substanzen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat, Borsäure und Mischungen daraus enthalten.

[0037] Der Gehalt an Brandsalzen im Umhüllungspapier beträgt bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,7 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 1,0 Gew.-% und/oder höchstens 7,0 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 5,0 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt höchstens 3,0 Gew.-%. In einer alternativen Ausführungsform enthält das Umhüllungspapier für Rauchartikel keine Brandsalze. Diese Ausführungsform ist insbesondere bevorzugt, wenn das Umhüllungspapier für manuell hergestellte Rauchartikel ("Roll-Your-Own") verwendet werden soll.

[0038] Das Umhüllungspapier kann noch weitere Komponenten enthalten, wie sie aus dem Stand der Technik an sich bekannt sind. Dazu gehören beispielsweise Farbstoffe, Pigmente, Aromastoffe oder anorganische Fasern, wie Glasfasern. Der Einsatz solcher Stoffe ist in vielen Ländern allerdings durch gesetzliche Regelungen eingeschränkt.

[0039] Das Flächengewicht des Umhüllungspapiers ist für das erfindungsgemäße Verfahren von Bedeutung, weil es die mechanische Festigkeit des Umhüllungspapiers wesentlich bestimmt und die Gestaltung des Schritts (B) beeinflusst. Das Umhüllungspapier für das erfindungsgemäße Verfahren hat in bevorzugten Ausführungsformen ein Flächengewicht zwischen 10 g/m² und 100 g/m², bevorzugt zwischen 20 g/m² und 50 g/m² und besonders bevorzugt zwischen 25 g/m² und 35 g/m². Das Flächengewicht des Umhüllungspapiers kann nach ISO 536:2012 bestimmt werden.

[0040] Aus denselben Gründen spielt auch die Dicke des Umhüllungspapiers eine Rolle im erfindungsgemäßen Verfahren. Die Dicke des Umhüllungspapiers beträgt in bevorzugten Ausführungsformen zwischen 15 µm und 100 µm, bevorzugt zwischen 30 µm und 60 µm und ganz besonders bevorzugt zwischen 40 µm und 50 µm. Die Dicke des Umhüllungspapiers kann an einer einzelnen Lage nach ISO 534:2011 bestimmt werden.

[0041] Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es bedeutend, dass das Umhüllungspapier sich in Maschinenrichtung regelmäßig wiederholende Strukturen aufweist, sodass es notwendig ist, Registermarken in einer festen relativen Position zu jeder Struktur aufzubringen, die in späteren Verarbeitungsprozessen zur Synchronisation von Verarbeitungsschritten mit dem Lauf des Umhüllungspapiers verwendet werden können.

[0042] Diese Strukturen können wie in Schritt (C) nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Aufbringen der Registermarken dem Umhüllungspapier hinzugefügt werden, oder nach einer alternativen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits auf dem in Schritt (A) bereitgestellten Umhüllungspapier vorhanden sein.

[0043] Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art der Strukturen beschränkt. Es kann sich dabei beispielsweise um gedruckte, geprägte oder gestanzte Merkmale auf dem Umhüllungspapier handeln, die auf dem aus diesem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikel in einer festen Position erscheinen sollen. Ebenso können es Wasserzeichen, Siebmarkierungen oder Vergelinien sein. Die Art der Strukturen ist dabei nicht auf optisch wahrnehmbare Merkmale beschränkt, sondern kann auch funktionale Merkmale umfassen. Dazu gehören beispielsweise auf das Umhüllungspapier aufgedruckte Bänder, die der Selbstverlöschung eines daraus gefertigten Rauchartikels dienen, oder Perforationen, die der Verdünnung des durch den Rauchartikel strömenden Aerosols dienen, wie in WO 2011/120687 beschrieben ist. Ebenso können die Strukturen darin bestehen, dass sich die Zusammensetzung des Umhüllungspapiers in Maschinenrichtung in regelmäßiger Weise ändert, insbesondere bezüglich des Gehalts an Brandsalzen, wie in WO 2014/202319 beschrieben ist. Bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren dann eingesetzt werden, wenn die Strukturen für Sensoren nicht oder nur mit großem Aufwand detektiert werden können.

[0044] Das Erzeugen der Strukturen auf dem Umhüllungspapier in Schritt (C) oder in einem dem Schritt (A) vorgelagerten Schritt kann also bevorzugt das Drucken, Prägen, Perforieren, Stanzen, Tränken, Imprägnieren, Beschichten oder Sprühen umfassen.

[0045] Die Strukturen wiederholen sich dabei regelmäßig in Maschinenrichtung, wobei unter der Maschinenrichtung jene Richtung zu verstehen ist, in der sich das Umhüllungspapier in jenem weiteren Verarbeitungsschritt bewegt, der eine Synchronisation mit den Strukturen auf dem Umhüllungspapier erfordert. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um dieselbe Richtung, in der das Umhüllungspapier auf einer Papiermaschine nach dem Stand der Technik erzeugt werden kann, also der "Maschinenrichtung" des Umhüllungspapiers. In bevorzugten Ausführungsformen hat das Umhüllungspapier die Form einer länglichen Bahn, und die "Maschinenrichtung" entspricht der Längsrichtung dieser Bahn.

[0046] Der Schritt (B.1) kann bevorzugt so gestaltet sein, dass Material über die gesamte Dicke des Umhüllungspapiers entfernt wird und daher mindestens eine Öffnung im Umhüllungspapier erzeugt wird. Besonders bevorzugt wird die mindestens eine Öffnung durch Stanzen, Perforieren oder Schneiden erzeugt. Weniger bevorzugt, aber auch möglich, ist das oberflächliche Entfernen von Material aus dem Umhüllungspapier, beispielsweise durch Schleifen oder Kratzen, sodass zwar die Transparenz des Umhüllungspapiers in diesem Bereich erhöht wird, aber keine Öffnung entsteht.

[0047] Sofern der Schritt (B.1) durch Perforieren oder Schneiden realisiert wird, können bevorzugt mechanische Perforations- oder Schneidwerkzeuge oder ein Laser verwendet werden, besonders bevorzugt wird dieser Schritt durch einen CO₂-Laser durchgeführt.

[0048] Bei der Form der nach Schritt (B.1) hergestellten Registermarke wird in bevorzugten Ausführungsformen darauf geachtet, dass die in Querrichtung äußersten Begrenzungen der Registermarke keine zu kleinen Krümmungsradien aufweisen. In der vorliegenden Offenbarung bezeichnet die "Querrichtung" die Richtung orthogonal zur Maschinenrichtung. Bevorzugt beträgt der Krümmungsradius der in Querrichtung äußersten Begrenzung mindestens 0,1 mm, bevorzugt mindestens 0,2 mm und besonders bevorzugt mindestens 0,5 mm. Dadurch können bei Zugbelastungen in Maschinenrichtung Spannungsspitzen an diesen äußersten Begrenzungen effektiv reduziert werden, da solche Spannungsspitzen leicht zu einem Abriss des Umhüllungspapiers bei der Weiterverarbeitung führen und die Produktivität senken können. Da die in Querrichtung äußersten Begrenzungen der Registermarke auch gerade Linien sein können, kann der Krümmungsradius beliebig hoch sein.

[0049] Dieser Sachverhalt ist in Figur 2 zur beispielhaften Erläuterung dargestellt. Figur 2 zeigt ein Umhüllungspapier 1 mit Markierungen bzw. Registermarken 2, die beispielhaft als elliptische Öffnungen im Umhüllungspapier gestaltet sind. Die Maschinenrichtung des Umhüllungspapiers ist durch Pfeil 3 angedeutet, während die durch Pfeil 4 angedeutete Querrichtung dazu im Wesentlichen orthogonal ist. In der vergrößerten Ansicht 6 der Registermarke 2 ist die in Querrichtung äußerste Begrenzung 5 der Registermarke 2 vergrößert gezeigt, sowie der mit R bezeichnete Krümmungsradius der in Querrichtung äußersten Begrenzung 5 dargestellt.

[0050] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Registermarke eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser von mindestens 0,3 mm und höchstens 2,0 mm, bevorzugt von mindestens 0,5 mm und höchstens 1,5 mm.

[0051] Der Schritt (B.2) kann bevorzugt so gestaltet sein, dass es sich bei der mechanischen Behandlung um Prägen oder Komprimieren des Umhüllungspapiers handelt. Dabei wird das Umhüllungspapier in einem Bereich verdichtet, sodass sich die Transparenz lokal erhöht. Vor einem dunklen Hintergrund ist die Markierung dann gegenüber dem unbehandelten Umhüllungspapier als dunkler Bereich für Sensoren detektierbar. In der bevorzugten Ausführungsform kann das Prägen oder Komprimieren des Umhüllungspapiers durch Ausübung von mechanischem Druck zwischen zwei mit einem entsprechenden Muster versehenen Walzen geschehen, die eine Markierung im Umhüllungspapier erzeugen.

[0052] Die Linienkraft zur Prägung des Umhüllungspapiers ist für das erfindungsgemäße Verfahren von Bedeutung. Bevorzugt beträgt die Linienkraft zur Prägung des Umhüllungspapiers für Rauchartikel 70 N/mm bis 130 N/mm, besonders bevorzugt 80 N/mm bis 120 N/mm und ganz besonders bevorzugt 90 N/mm bis 115 N/mm. Bei dieser Linienkraft erzielt man eine Prägung, die von optischen Sensoren problemlos detektiert werden kann, aber die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers nicht nennenswert reduziert.

[0053] Die Feuchte des Papiers ist für das Prägeergebnis im erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls von Bedeutung. Bevorzugt wird das Prägen bei einer erhöhten Feuchte des Papiers von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt von 7 Gew.-% bis 9 Gew.-% durchgeführt, wobei sich die Prozentangaben auf die Masse des Umhüllungspapiers beziehen. Bei dieser erhöhten Feuchte liefert die Prägung eine deutlicher sichtbare Markierung, die dann auch leichter automatisch detektiert werden kann.

[0054] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform dieses Verfahrensschritts ist das Erzeugen von Markierungen im Bereich der Pressenpartie der Papiermaschine bei der Herstellung des Umhüllungspapiers, also auf dem noch nicht "vollständig fertigen" Umhüllungspapier. Dabei kann ein Prägeprozess zur Anwendung kommen, der dem zuvor beschriebenen Prägeprozess am fertigen Umhüllungspapier sehr ähnlich ist, außer dass der Feuchtigkeitsgehalt des Umhüllungspapiers in der Pressenpartie höher ist als beim vollständig fertigen Umhüllungspapier. Insbesondere kann auch hier ein mit einem entsprechenden Muster versehener Zylinder eingesetzt werden. Eine alternative Ausführungsform dieses Verfahrensschritts umfasst das Erzeugen von Registermarken durch entsprechende Vorrichtungen auf dem Sieb der Papiermaschine bei der Herstellung des Umhüllungspapiers, in derselben Weise, wie auch Wasserzeichen auf Papieren hergestellt werden können.

[0055] Der Schritt (B.3) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bevorzugt so gestaltet sein, dass er die folgenden Teilschritte umfasst:

(B3.1) Auswahl der Energiedichte der Laserstrahlung basierend auf der Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers,

(B3.2) Markieren des Umhüllungspapiers unter Verwendung von Laserstrahlung mit der in Schritt (B3.1) ausgewählten Energiedichte, sodass auf dem Umhüllungspapier sich regelmäßig in Maschinenrichtung wiederholende Registermarken erzeugt werden.

[0056] Für die Auswahl der Energiedichte der Laserstrahlung in Schritt (B3.1) des erfindungsgemäßen Verfahrens basierend auf der Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers ist es vorteilhaft, aber nicht notwendig, wenn die Verbrennungsenthalpie des Umhüllungspapiers bekannt ist.

[0057] Die Verbrennungsenthalpie des Umhüllungspapiers kann dabei beispielsweise durch Messung mit einem Kalorimeter, insbesondere mit einem Reaktionskalorimeter, bestimmt werden. In vielen Fällen sind die Komponenten des Umhüllungspapiers aber Stoffe, deren Verbrennungsenthalpien mit ausreichender Genauigkeit bekannt sind, sodass die Verbrennungsenthalpie auch aus der bekannten Zusammensetzung des Umhüllungspapiers berechnet werden kann. Solche beispielhaften Berechnungen werden weiter unten beschrieben.

[0058] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schritts (B3.1) ist es dann gar nicht mehr notwendig, die Verbrennungsenthalpie selbst zahlenmäßig zu bestimmen, sondern man wird in der Lage sein, direkt aus der Zusammensetzung des Umhüllungspapiers und aus anderen Eigenschaften, insbesondere der Dicke und dem Flächengewicht, eine geeignete Energiedichte für die Laserstrahlung festzulegen. In diesem Sinne ist die Kenntnis der Verbrennungsenthalpie als Zwischengröße vorteilhaft, aber nicht notwendig. Jedenfalls sollen von Schritt (B3.1) des bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens auch Verfahren umfasst sein, bei denen die Verbrennungsenthalpie nicht explizit ermittelt wird, sondern Größen zur Auswahl der Energiedichte verwendet werden, die die Verbrennungsenthalpie wesentlich beeinflussen. Diese Größen sind insbesondere die im Umhüllungspapier verwendeten Stoffe, deren Menge, das Flächengewicht oder die Dicke des Umhüllungspapiers.

[0059] Die Auswahl der Energiedichte unter Verwendung der Verbrennungsenthalpie in Schritt (B3.1) des bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens kann bevorzugt die Anwendung einer mathematischen Funktion y = f(x) umfassen, deren Eingangsgröße x die Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers und deren Ausgangsgröße y die Energiedichte der Laserstrahlung ist. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Funktion im relevanten Bereich x ∈ [x₀,x₁] eine monoton fallende Funktion, also df(x)/dx ≤ 0 für alle x ∈ [x₀,x₁], besonders bevorzugt eine strikt monoton fallende Funktion, df(x)/dx < 0 für alle x ∈ [x₀,x₁], und ganz besonders bevorzugt eine lineare Funktion y = k·x + d mit k < 0, insbesondere eine Proportionalität der Form y = k·x mit k < 0. Das Intervall [x₀,x₁] ist dabei so groß, dass es jenes Intervall als Teilmenge enthält, das durch die kleinste Verbrennungsenthalpie und die größte Verbrennungsenthalpie, jeweils pro Volumen des Umhüllungspapiers, jener Umhüllungspapiere aufgespannt wird, auf die das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden soll.

[0060] In bevorzugten Verfahren erfolgt die Auswahl der Energiedichte unter Verwendung der Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers durch Anwendung der oben erwähnten Funktion y = f(x) mit y = k·x, k < 0, wobei k mindestens -8 µm und bevorzugt mindestens -7 µm und ganz besonders bevorzugt mindestens -6,5 µm beträgt und höchstens -1 µm, bevorzugt höchstens -2 µm und ganz besonders bevorzugt höchstens -2,5 µm beträgt. Insbesondere bevorzugt ist für k ein Intervall von -5,0 µm bis -4,0 µm. In die Funktion f(x) ist die Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers in J·m^-2·µm^-1 einzusetzen und die Energiedichte der Laserstrahlung wird in J·m^-2 erhalten.

[0061] Die in Schritt (B.3) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Markierung des Umhüllungspapiers verwendete Laserstrahlung besitzt eine oder mehrere Wellenlängen, die für die zur Markierung erforderliche Energiedichte von Bedeutung sind. Insbesondere soll das Umhüllungspapier die eine oder mehrere Wellenlängen der Laserstrahlung im Wesentlichen gut absorbieren. Eine Wellenlänge von mindestens 8 µm und höchstens 12 µm ist bevorzugt, und ganz besonders bevorzugt ist Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von etwa 10,6 µm, die von einem CO₂-Laser erzeugt wird. Der Einsatz anderer Quellen für die Laserstrahlung ist aber im erfindungsgemäßen Verfahren gleichfalls möglich.

[0062] Die Leistung der Laserstrahlung kann in einem weiten Bereich variieren und hängt neben der erforderlichen Energiedichte vor allem von der Fläche ab, die pro Zeiteinheit mit der Laserstrahlung behandelt werden soll. Der Fachmann wird in der Lage sein, eine geeignete Leistung des Lasers zu bestimmen. Ein Beispiel zur Berechnung des Zusammenhangs zwischen Energiedichte und der erforderlichen Leistung der Laserstrahlung ist weiter unten angegeben.

[0063] Weitere Parameter, die bei der Auswahl eines Lasers von Bedeutung sind, beispielsweise ob ein kontinuierlicher oder gepulster Laserstrahl verwendet werden soll, kann der Fachmann anhand der Erfahrung wählen oder durch Experimente einfach bestimmen.

[0064] Die in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens auf dem Umhüllungspapier erzeugten Registermarken sollen so gestaltet sein, dass sie von einfachen optischen Sensoren, insbesondere solchen, die Helligkeitsunterschiede detektieren, zuverlässig erfasst werden können. Dazu ist es hilfreich, wenn sich die Registermarken ausreichend deutlich in ihrer Farbe oder Weiße vom übrigen Umhüllungspapier unterscheiden, und wenn das Umhüllungspapier selbst sonst keine Strukturen aufweist, die der Sensor mit den Registermarken verwechseln könnte. Sofern es sich bei der Markierung um eine Öffnung im Umhüllungspapier handelt, ist im Bereich des Sensors der Untergrund farblich vom Umhüllungspapier verschieden zu wählen oder überhaupt ein Durchlichtsensor (Lichtschranke) zu verwenden. Auf konventionellen, weißen Umhüllungspapieren für Rauchartikel nach einem der Verfahrensschritte (B.2), oder (B.3) erzeugte Registermarken sind bevorzugt durchgehende oder unterbrochene Linien in Querrichtung, also in einem zumindest annähernd rechten Winkel zur Maschinenrichtung, wie sie oben definiert wurde. Andere Markierungsmuster, beispielsweise Kreise, Dreiecke, Quadrate oder andere geometrische Figuren, können allerdings ebenso verwendet werden.

[0065] Unabhängig von der Art ihrer Erzeugung ist die Ausdehnung der Markierung in Maschinenrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren relevant, weil ihre Ausdehnung für eine zuverlässige Detektion von Bedeutung ist. Bei der Herstellung von Rauchartikeln erreicht das Umhüllungspapier Geschwindigkeiten von bis zu 10 m/s. Die Markierung soll sich mindestens 1 µs unter dem Sensor befinden , um eine zuverlässige Detektion zu gewährleisten, sodass die Markierung in Ausführungsformen der Erfindung eine Ausdehnung in Maschinenrichtung an mindestens einer Stelle von mindestens 0,01 mm besitzt. Bevorzugt beträgt die Ausdehnung in Maschinenrichtung an mindestens einer Stelle der Registermarke aber mindestens 0,10 mm und ganz besonders bevorzugt mindestens 0,20 mm. Die Registermarke selbst soll auf dem Rauchartikel möglichst wenig sichtbar sein. Die Ausdehnung der Registermarke in Maschinenrichtung soll daher höchstens 5,00 mm, bevorzugt höchstens 3,00 mm und ganz besonders bevorzugt höchstens 1,00 mm betragen. Bei diesen bevorzugten Ausdehnungen ist auch berücksichtigt, dass die Zugfestigkeit des Umhüllungspapiers in Maschinenrichtung so wenig reduziert wird, dass eine weitere Verarbeitung des Umhüllungspapiers möglich ist.

[0066] Bei Registermarken, die die mechanische Festigkeit des Umhüllungspapiers nicht oder nur unwesentlich reduzieren, wie jene Registermarken, die nach den Verfahrensschritten (B.2) oder (B.3) erzeugt wurden, kann sich die Registermarke in Querrichtung über die gesamte Breite des Umhüllungspapiers erstrecken. Die minimale Ausdehnung der Registermarke in Querrichtung ist durch die Fähigkeit des eingesetzten Sensors bestimmt, die Registermarke zuverlässig zu detektieren, und hängt auch davon ab, wie genau und wie stabil das Umhüllungspapier unter der Detektionsfläche des Sensors geführt werden kann. Bevorzugt beträgt die Ausdehnung der Registermarke in Querrichtung daher mindestens 0,20 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,50 mm und ganz besonders bevorzugt mindestens 1,00 mm.

[0067] Sofern die Registermarken auf einer breiten Rolle des Umhüllungspapiers erzeugt wurden, die später in schmälere Rollen geschnitten werden soll, ist es sinnvoll, die Registermarken so auf dem Umhüllungspapier anzuordnen, dass sich in Breitenrichtung mindestens eine Registermarke auf jeder der schmalen Rollen befindet. Dadurch können die Registermarken auch bei nachfolgenden Verarbeitungsschritten noch auf den einzelnen schmalen Rollen detektiert werden.

[0068] Für Registermarken, die die mechanische Festigkeit des Umhüllungspapiers nennenswert reduzieren, wie jene Registermarken, die nach dem Verfahrensschritt (B.1) erzeugt wurden, und insbesondere jene Registermarken, die durch Öffnungen im Umhüllungspapier gebildet sind, ist die Ausdehnung in Querrichtung möglichst klein zu wählen. Bevorzugt beträgt die Ausdehnung der Registermarke in Querrichtung daher mindestens 0,20 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,50 mm und ganz besonders bevorzugt mindestens 1,00 mm, und bevorzugt höchstens 5,00 mm, besonders bevorzugt höchstens 4,00 mm und ganz besonders bevorzugt höchstens 3,00 mm.

[0069] Sofern solche Registermarken auf einer breiten Rolle des Umhüllungspapiers erzeugt werden, die später in schmälere Rollen geschnitten wird, ist es sinnvoll, die Registermarken so auf dem Umhüllungspapier anzuordnen, dass sich in Querrichtung mindestens eine Registermarke auf jeder der schmalen Rollen befindet. Dadurch können die Registermarken auch bei nachfolgenden Verarbeitungsschritten noch auf den einzelnen schmalen Rollen detektiert werden. Die Ausdehnung der Registermarken in Querrichtung beträgt dann bevorzugt höchstens ein Drittel, besonders bevorzugt höchstens ein Fünftel und ganz besonders bevorzugt höchstens ein Zehntel der Breite der schmalen Rolle.

[0070] Für das Schneiden einer derart markierten, breiten Rolle in schmale Rollen ist es sinnvoll, die Registermarken so anzubringen und den Schneidvorgang so zu steuern, dass die Registermarken nicht durchschnitten werden und damit nicht am Rand der schmalen Rollen zu liegen kommen.

[0071] Die Registermarke kann sich auf dem Umhüllungspapier auf jeder beliebigen Seite des Umhüllungspapiers befinden. Wenn die Registermarke auf dem Umhüllungspapier erzeugt wird, wird man die Registermarke auf jener Seite des Umhüllungspapiers erzeugen, auf der sie im nachfolgenden Verarbeitungsschritt einfacher detektiert werden kann. Bei Umhüllungspapieren für Rauchartikel ist das bevorzugt jene Seite des Umhüllungspapiers, die sich auf dem Rauchartikel außen befindet. Diese Seite des Umhüllungspapiers ist bevorzugt jene Seite, die bei der Herstellung des Umhüllungspapiers auf der Papiermaschine dem Sieb abgewandt ist und als Oberseite bezeichnet wird, während die Siebseite jene Seite ist, die dem Sieb zugewandt ist und auf dem Rauchartikel typischerweise dem rauchbaren Material zugewandt ist.

[0072] Falls es sich bei der Registermarke um eine Öffnung im Umhüllungspapier handelt, kann die Öffnung von jeder der beiden Seiten oder von beiden Seiten aus erzeugt werden.

[0073] Die Position jeder Registermarke ist grundsätzlich beliebig, solange nur sichergestellt ist, dass sie sich in einem für alle Registermarken gleichen und festen Abstand in Maschinenrichtung zu jeweils mindestens einer Struktur auf dem Umhüllungspapier befindet. Dieser Abstand muss bekannt sein, sodass in dem nachfolgenden Verarbeitungsschritt von der Position der Registermarke auf die Position der Struktur auf dem Umhüllungspapier geschlossen werden kann. Besonders bevorzugt ist die Position der Registermarken relativ zu den Strukturen auf dem Umhüllungspapier so gewählt, dass die Registermarken bei normalem Gebrauch des aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels nicht sichtbar sind. Das kann für Filterzigaretten bedeuten, dass die Registermarken so auf dem Umhüllungspapier positioniert sind, dass sie sich auf der Filterzigarette in dem Bereich befinden, in dem das Mundstückbelagpapier den Strang aus rauchbarem Material überlappt und so die Registermarken auf dem Umhüllungspapier abdeckt.

[0074] Die einzelnen Schritte (A), (B) und (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens können gemeinsam auf einer Vorrichtung oder separat auf mehreren Vorrichtungen durchgeführt werden.

[0075] Beispielsweise kann in Schritt (A) zunächst das Umhüllungspapier auf einer konventionellen Papiermaschine gefertigt und aufgerollt werden. Auf einer separaten Vorrichtung wird das Umhüllungspapier wieder abgerollt, die Registermarken werden im Schritt (B) auf dem Umhüllungspapier erzeugt und das derart markierte Umhüllungspapier wird wieder aufgerollt.

[0076] Auf einer weiteren Vorrichtung, beispielsweise einer Druckmaschine oder einer Beschichtungsmaschine, werden dann in Schritt (C1) die Strukturen auf dem markierten Umhüllungspapier aufgebracht.

[0077] Es ist auch denkbar und in bestimmten Anwendungen bevorzugt, die Schritte (B) und (C) auf derselben Vorrichtung auszuführen. Beispielsweise kann es sich bei der Vorrichtung um eine Druckmaschine oder Beschichtungsmaschine handeln, in der zunächst die Registermarken erzeugt werden, Schritt (B), und danach in derselben Vorrichtung die Strukturen aufgebracht werden, Schritt (C). In diesem Fall ist es vorteilhaft, zwischen der Markierungseinheit, die den Schritt (B) durchführt, und der Vorrichtung zum Aufbringen der Strukturen gemäß Schritt (C) eine aus dem Stand der Technik bekannte Registerregelung vorzusehen, die anhand der von einem Sensor detektierten Registermarken die Positionen der Registermarken und der aufzubringenden Strukturen miteinander synchronisiert. Dieses Synchronisieren kann bedeuten, die Längenänderung des Umhüllungspapiers während des Papierlaufs durch die Vorrichtung auszugleichen. Neben aus dem Stand der Technik bekannten Druckmaschinen, Prägemaschinen, Stanzmaschinen oder Perforationsmaschinen ist eine Vorrichtung zum Aufbringen von Strukturen auf Umhüllungspapieren für Rauchartikel auch in WO 2010/124879 beschrieben.

[0078] Bei der maschinellen Herstellung von Rauchartikeln können dann die Registermarken mit geeigneter Sensorik erkannt werden, und der üblicherweise endlose Strang aus rauchbarem Material, der vom Umhüllungspapier umhüllt ist, kann an einer mit den Registermarken synchronisierten Stelle geschnitten werden, sodass die Strukturen eine feste Position auf dem Rauchartikel einnehmen.

[0079] Bei Umhüllungspapieren für die manuelle Herstellung von Rauchartikeln wird die Rolle aus Umhüllungspapier in kleine Blättchen geschnitten, sodass sie für die manuelle Herstellung von Rauchartikeln ("Roll-Your-Own") geeignet sind. Die Markierungen werden auf dieser Maschine detektiert und das Schneiden in Blättchen mit den Registermarken synchronisiert. Damit befinden sich die Strukturen auf einer festen Position auf dem Blättchen und daher auch an einer festen Position auf dem aus dem Blättchen gefertigten Rauchartikel.

[0080] In einer Variante des Verfahrens, bei der in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches bereits die sich in Maschinenrichtung wiederholenden Strukturen aufweist, werden die Schritte (A) und (B) vorzugsweise auf derselben Vorrichtung ausgeführt. Diese Variante des Verfahrens sieht also vor, dass das Umhüllungspapier bereits Strukturen aufweist und die Registermarken im Nachhinein erzeugt werden. Damit sich die Registermarken in einer festen Position relativ zu den Strukturen befinden, ist es notwendig, die Strukturen zu detektieren. Für ein solches Verfahren wäre es daher an sich naheliegend, die Detektion der Strukturen in dem späteren Verarbeitungsschritt selbst vorzunehmen, anstatt zunächst Registermarken zu erzeugen und diese Registermarken im späteren Verarbeitungsschritt zu detektieren. Anders ausgedrückt erscheint das Erzeugen der Registermarken auf den ersten Blick überflüssig, wenn die Strukturen ohnehin detektiert werden müssen.

[0081] Es gibt jedoch Fälle, in denen die Sensorik zur Detektion der Strukturen aufwändig ist und die Detektion nur mit niedrigen Geschwindigkeiten möglich ist, beispielsweise wenn die Strukturen schlecht sichtbar sind oder in einer veränderlichen Zusammensetzung des Umhüllungspapiers bestehen. In diesen Fällen kann das Verfahren in vorteilhafter Weise eingesetzt werden.

[0082] In vielen Anwendungen für Umhüllungspapiere für Rauchartikel liegt das Umhüllungspapier zunächst in einer breiten Rolle vor und wird später zur Herstellung der Rauchartikel in eine Vielzahl schmälerer Rollen, sogenannter Bobinen, geschnitten. Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen dann die aufwändige Detektion der Strukturen und die entsprechende Registermarke des Umhüllungspapiers auf einer breiten Rolle bei niedriger Geschwindigkeit, während auf den Maschinen zur Herstellung von Rauchartikeln nur eine vergleichsweise einfache Sensorik benötigt wird, um die Registermarken anstatt der Strukturen zu detektieren, wodurch hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten erreicht werden können und aufwändige Sensorik eingespart wird. Besonders bevorzugt kann das Verfahren eingesetzt werden, wenn die Maschine zur Herstellung von Rauchartikeln eine Zigarettenmaschine ist und der spätere Verarbeitungsschritt das Schneiden eines endlosen Strangs aus rauchbarem Material ist, der vom Umhüllungspapier umhüllt ist.

[0083] Selbstverständlich können zwischen den einzelnen Schritten beliebige Zwischenschritte durchgeführt werden, wie sie für die Herstellung des Umhüllungspapiers für Rauchartikel erforderlich sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0084] 

Figur 1 zeigt ein Umhüllungspapier, auf dem Strukturen und Registermarken aufgebracht sind.

Figur 2 zeigt ein Umhüllungspapier, auf dem Registermarken in Form von Öffnungen ausgebildet sind.

Figur 3 illustriert die Herstellung eines Umhüllungspapiers mittels einer Papiermaschine, sowie eine mögliche Ausbildung von Registermarken in deren Siebpartie oder Pressenpartie.

Figur 4 illustriert einen Prozess, bei dem in derselben Vorrichtung Registermarken und Strukturen auf einem Umhüllungspapier ausgebildet werden.

Figur 5 illustriert einen Prozess, bei dem ein bereitgestelltes Umhüllungspapier bereits Strukturen aufweist und Registermarken so auf dem Umhüllungspapier erzeugt werden, dass sie sich in einem festen Abstand in Maschinenrichtung relativ zu den zugehörigen Strukturen befinden.

Figur 6 illustriert einen ähnlichen Prozess wie Figur 5, der sich anbietet, wenn Registermarken unabhängig vom Lauf des Umhüllungspapiers ausgebildet werden können.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0085] Das erfindungsgemäße Verfahren soll im Folgenden am Beispiel bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert werden.

[0086] Figur 3 zeigt die Herstellung des erfindungsgemäßen Umhüllungspapiers 150 mittels einer in Maschinenrichtung 151 laufenden Papiermaschine. Gemäß der beispielhaften Figur 3 umfasst die Papiermaschine einen Bereich 100 des Stoffauflaufs, eine Siebpartie 110, eine Pressenpartie 120, eine Trockenpartie 130 und eine Aufrollung 140. Aus einem Stoffauflauf 101 strömt eine wässrige Fasersuspension oder Faser/Füllstoffsuspension auf ein umlaufendes Sieb 111, auf dem durch Entwässerung ein Umhüllungspapier 150 gebildet wird. Das Umhüllungspapier 150 durchläuft danach eine Pressenpartie 120, in der durch typischerweise mit einem Filz versehene Walzenpaare 121 Druck auf das Umhüllungspapier 150 ausgeübt wird und so das Umhüllungspapier 150 weiter entwässert wird. Anschließend durchläuft das Umhüllungspapier 150 die Trockenpartie 130, in der es mit mindestens einem, vorzugsweise aber mehreren, beheizten Trockenzylindern 131 in Kontakt gebracht wird und das Wasser durch Verdampfung entfernt wird, sodass das Umhüllungspapier 150 einen Feuchtegehalt von 3% bis 10% erreicht. Abschließend wird das Umhüllungspapier 150 auf einer Rolle 141 aufgerollt.

[0087] Zum Erzeugen von Registermarken nach Schritt (B.2) kann beispielsweise ein mit einem Muster versehener Zylinder 112 in der Siebpartie 110 der Papiermaschine vorgesehen sein, der Druck auf das noch feuchte Umhüllungspapier 150 ausübt und so das Material im Umhüllungspapier 150 verdrängt und ein Muster mit höherer Transparenz erzeugt. Alternativ kann zum Erzeugen von Registermarken nach Schritt (B.2) beispielsweise auch ein Walzenpaar 122 in der Pressenpartie 120 vorgesehen sein, das durch mechanischen Druck ein auf einer der Walzen 122 vorhandenes Muster auf das Umhüllungspapier 150 überträgt. Vorzugsweise ist das Walzenpaar das in Maschinenrichtung letzte Walzenpaar in der Pressenpartie.

[0088] Figur 4 zeigt einen beispielhaften, erfindungsgemäßen Herstellungsprozess des Umhüllungspapiers, bei dem im erfindungsgemäßen Schritt (A) ein Umhüllungspapier 200, das noch keine Strukturen aufweist, auf einer Rolle 201 bereitgestellt wird und in Maschinenrichtung 208 läuft. Mittels einer Markierungseinheit 202 werden in Schritt (B) Registermarken auf dem Umhüllungspapier 200 erzeugt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Markierungseinheit 202 durch einen Laser gebildet, mit dessen Laserstrahlung das Umhüllungspapier 200 in einem Schritt (B.3) behandelt wird. Eine Detektionseinheit 205, beispielsweise ein optischer Sensor, erkennt die von der Markierungseinheit 202 erzeugten Registermarken und beeinflusst eine Registerregelung so, dass die von einer Vorrichtung 206 auf dem Umhüllungspapier 200 erzeugten Strukturen sich in einem festen Abstand zu den Registermarken befinden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung 206 beispielsweise eine Druckvorrichtung sein, mit deren Hilfe Bänder, die der Selbstverlöschung dienen, auf das Umhüllungspapier 200 aufgedruckt werden. Die Registerregelung kann dabei durch eine in Pfeilrichtung 204 bewegliche Umlenkrolle 203 geschehen, die die Länge der Bahn zwischen Markierungseinheit 202 und Vorrichtung 206 verlängert oder verkürzt und so die Registermarken und die Strukturen zueinander positioniert. Bevorzugt kann die Detektionseinheit 205 auch hinter der Vorrichtung 206 vorgesehen sein, wie in Fig. 4 gestrichelt dargestellt ist, weil dann die relative Position von Registermarken und Strukturen auf dem Umhüllungspapier 200 zueinander direkt bestimmt werden kann und eine Regelung der relativen Position möglich ist. In einem abschließenden Schritt wird das Umhüllungspapier 200 auf einer Rolle 207 aufgerollt.

[0089] Figur 5 zeigt einen beispielhaften, erfindungsgemäßen Herstellungsprozess, bei dem das in Schritt (A) bereitgestellte Umhüllungspapier bereits Strukturen aufweist. Das Umhüllungspapier 300 wird dabei auf einer Rolle 301 bereitgestellt und durchläuft in Maschinenrichtung 308 zunächst eine Registerregelung, in der, beispielsweise mittels einer in Pfeilrichtung 304 beweglichen Umlenkrolle 303, die Länge der Papierbahn zwischen der Rolle 301 und einer Markierungseinheit 302 (im gezeigten Ausführungsbeispiel wiederum ein Laser) verlängert oder verkürzt werden kann, so dass die von der Markierungseinheit 302 erzeugten Registermarken sich genau in einem festen Abstand relativ zu den auf dem Umhüllungspapier 300 vorhandenen Strukturen befinden. Eine Detektionseinheit 305, die vor oder hinter der Markierungseinheit angeordnet sein kann, detektiert dabei zumindest die Strukturen und beeinflusst die Position der Umlenkrolle 303 so, dass ein fester Abstand zwischen Registermarken und Strukturen auf dem Umhüllungspapier 300 entsteht. Bevorzugt ist die Detektionseinheit 305 hinter der Markierungseinheit 302 angeordnet, weil an dieser Position sowohl die Registermarken als auch die Strukturen detektiert werden können und deren relative Position zueinander direkt bestimmt und somit geregelt werden kann. Ist die Detektionseinheit 305 vor der Markierungseinheit 302 angeordnet, ist der Abstand zwischen Detektionseinheit 305 und Markierungseinheit 302 vorzugsweise möglichst klein. Abschließend wird das Umhüllungspapier 300 auf einer Rolle 307 aufgerollt.

[0090] Figur 6 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses. In einem Schritt (A) wird ein Umhüllungspapier 400, das bereits Strukturen aufweist, in Form einer Rolle 401 bereitgestellt und durchläuft den Prozess in Maschinenrichtung 408. Eine Detektionseinrichtung 405, die vor oder hinter der Markierungseinheit 402 angeordnet ist, detektiert die Strukturen und steuert direkt die Markierungseinheit 402 (Laser), so dass die von der Markierungseinheit 402 erzeugten Registermarken sich in einem festen Abstand relativ zu den Strukturen auf dem Umhüllungspapier 400 befinden. Diese beispielhafte Ausführung wird dann bevorzugt eingesetzt, wenn das Erzeugen von Registermarken durch die Markierungseinheit 402 unabhängig vom Lauf des Umhüllungspapiers ausgelöst werden kann. Bevorzugt wird das bei einer Markierung mittels Laser gemäß Schritt (B.3) möglich sein. Die Detektionseinheit 405 kann bevorzugt auch hinter der Markierungseinheit 402 angeordnet sein, sodass die relative Position von Registermarken und Strukturen zueinander direkt bestimmt werden kann und somit eine Regelung dieser Position möglich ist. Abschließend wird das Umhüllungspapier 400 auf einer Rolle 407 aufgerollt.

[0091] In einem ersten Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden vier verschiedene Umhüllungspapiere mit den Daten aus Tabelle 1 bereitgestellt, wobei neben Zellstofffasern gefälltes Kalziumcarbonat als Füllstoff und Trikaliumzitrat oder Mischungen aus Trinatriumzitrat und Trikaliumzitrat als Brandsalz verwendet wurden. Die Papiere wurden auf einer konventionellen Langsiebpapiermaschine hergestellt, wie sie in Figur 3 schematisch und stark vereinfacht dargestellt ist.

Tabelle 1 - Daten der Umhüllungspapiere

Papier	Flächengewicht g/m2	Dicke µm		Zellstofffasern	Füllstoffgehalt	Zitratgehalt
P1	30,0	54,0	%	62,2	36,0	1,80
			g/m2	18,66	10,80	0,54
P2	45,0	65,0	%	55,0	45,0	0,00
			g/m2	24,75	20,25	0,00
P3	25,0	43,0	%	67,0	32,0	1,00
			g/m2	16,75	8,00	0,25
P4	26,0	47,0	%	70,0	29,0	1,00
			g/m2	18,20	7,54	0,26

[0092] Als Beispiel für den Verfahrensschritt (B.1) wurden aus jedem Umhüllungspapier eine Rolle mit einer Breite von 106 mm geschnitten und auf einer Stanzeinrichtung wurden Registermarken erzeugt. Die Registermarken waren kreisrunde Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,5 mm. Mehrere solcher Öffnungen waren nebeneinander in Querrichtung angeordnet, wobei der Mittelpunkt der in Querrichtung vom Rand gesehen ersten Öffnung einen Abstand von 13,25 mm vom Rand hatte und der Mittelpunkt jeder weiteren Öffnung von der in Querrichtung gesehen vorhergehenden Öffnung 26,5 mm entfernt war. Die Rolle wurde danach in Bobinen mit einer Breite von je 26,5 mm geschnitten, wie es für die Herstellung von Zigaretten mit einem Durchmesser von etwa 8 mm üblich ist. Dadurch waren die Öffnungen in Querrichtung mittig auf jeder Bobine positioniert. Die Wiederholrate der Öffnungen in Maschinenrichtung war an den speziellen Herstellungsprozess von Zigaretten angepasst. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel wurden nachfolgend Filterzigaretten mit einem Tabakstrang mit einer Länge von 54 mm gefertigt. Dazu wurde der Tabakstrang zunächst in Stücke mit einer Länge von jeweils 54 mm geschnitten. Die Stücke wurden in Längsrichtung separiert und zwischen je zwei solcher Stücke ein doppelt langer Zigarettenfilter eingelegt. Um den Filter und einen Teil jedes der beiden Tabakstrangstücke wurde ein doppelt breites Mundstückbelagpapier geklebt, sodass eine am Mundende verbundene Doppelzigarette entstand. Im letzten Schritt wurde die Doppelzigarette in der Mitte durchschnitten. Aus diesem Herstellungsprozess ergibt sich eine Anordnung der Öffnungen in Maschinenrichtung, bei der vom Mittelpunkt der ersten Öffnung in Maschinenrichtung ausgehend, der nächste Mittelpunkt einer Öffnung 5 mm Abstand hat und wieder von der ersten Öffnung ausgehend der übernächste Mittelpunkt einen Abstand von 108 mm hat, entsprechend der doppelten Länge des Tabakstrangs auf der Zigarette.

[0093] Durch diese Anordnung kommen die Öffnungen unter dem Mundstückbelagpapier zu liegen und sind somit nicht sichtbar. Außerdem wird vermieden, dass die Öffnungen bei der Herstellung von Zigaretten durchschnitten werden.

[0094] Die Öffnungen konnten mittels einer Lichtschranke zuverlässig detektiert werden und die weitere Verarbeitung des Umhüllungspapiers zu Zigaretten war problemlos, was zeigt, dass die Reduktion der Zugfestigkeit ausreichend gering war.

[0095] Als Beispiel für den Verfahrensschritt (B.2) wurde auf jedes der Umhüllungspapiere eine in Querrichtung durchgehende 0,25 mm breite Linie geprägt. Wegen der höheren Dicke des Umhüllungspapiers P2 konnte dabei eine höhere Kraft von etwa 115 N/mm eingestellt werden als bei den Papieren P1, P3 und P4, bei denen die Linienkraft zur Prägung bei etwa 90 N/mm bis 100 N/mm lag. Für die Prägung wurde eine höhere Feuchte des Umhüllungspapiers von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers gewählt, weil dann die Prägung deutlicher sichtbar und leichter detektierbar war. Als Alternative zum Linienmuster wurde bei ähnlichen Linienkräften auch ein Punktmuster geprägt.
Die geprägten Registermarken, sowohl das Linienmuster als auch das Punktmuster, waren auf allen Umhüllungspapieren mit freiem Auge gut sichtbar, sodass keine Zweifel bestanden, dass sie auch bei höheren Geschwindigkeiten von Sensoren detektiert werden können.

[0096] Ein Beispiel für den Verfahrensschritt (B.3) in der bevorzugten Ausführungsform, umfassend die Schritte (B3.1) und (B3.2), ist im Folgenden beschrieben.

[0097] Zur Ermittlung der Energiedichte der Laserstrahlung wurden zunächst die Verbrennungsenthalpien der Papiere abgeschätzt. Dazu sind die Verbrennungsenthalpien von Zellulose und Zitronensäure gemäß Tabelle 2 bekannt und für Kalziumcarbonat ist in Tabelle 2 die Enthalpie für die Reaktion CaCO₃ → CaO + CO₂ angegeben.

Tabelle 2 - Enthalpien zur Ermittlung der Verbrennungsenthalpie

	Enthalpie kJ/mol	Molmasse g/mol	Enthalpie kJ/g
Zellulose	-2828	162,14	-17,44
Kalziumcarbonat	+178	100,08	+1,78
Zitronensäure	-1972	192,13	-10,26

[0098] Aus diesen Daten kann die Enthalpie einer vollständigen Verbrennung der Umhüllungspapiere abgeschätzt werden, in dem für alle Komponenten die im Umhüllungspapier vorhandene Masse pro Fläche mit der Enthalpie pro Masse multipliziert und aufsummiert wird, wobei der Zitratgehalt aus Tabelle 1 noch in den Gehalt an Zitronensäure umgerechnet wurde. Die so erhaltene Enthalpie pro Fläche wurde durch die Dicke dividiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3 - Geschätzte Verbrennungsenthalpien der Umhüllungspapiere

Papier	Verbrennungsenthalpie	kJ·m-2·µm-1
P1	(-17,44 × 18,7 + 1,78 × 10,8 - 10,26 × 0,37)/54	-5,75
P2	(-17,44 × 24,7 + 1,78 × 20,3 - 10,26 × 0,0)/65	-6,07
P3	(-17,44 × 16,7 + 1,78 × 8,0 - 10,26 × 0,16)/43	-6,48
P4	(-17,44 × 18,2 + 1,78 × 7,5 - 10,26 × 0,19)/47	-6,51

[0099] Die Markierung der Papiere erfolgte mit einem CO₂-Laser mit einer Nennleistung von 25 W, der einen kontinuierlichen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 9,2 µm bis 10,9 µm erzeugen kann. Der Laser wurde dabei auf 70% seiner Nennleistung, also mit 17,5 W betrieben. Das Markierungsmuster war eine durchgehende Linie in Querrichtung des Umhüllungspapiers mit einer Breite von 0,25 mm, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten von 1 m/s bis 7 m/s auf den Papieren P1, P2, P3 und P4, erzeugt wurde. Aus diesen technischen Daten ergaben sich rechnerisch die in Tabelle 4 angegebenen theoretischen Energiedichten, indem die Laserleistung (17,5 W) durch die Geschwindigkeit und die Linienbreite dividiert wurde. Legt man dem Zusammenhang zwischen Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers x in kJ·m^-2·µm^-1 und der Energiedichte des Laserstrahls y in kJ·m^-2 eine Funktion y = f(x) = k·x zugrunde, dann kann man den Proportionalitätsfaktor k für jedes der Umhüllungspapiere P1 bis P4 bei den verschiedenen Geschwindigkeiten berechnen. Die Werte für k sind ebenfalls in Tabelle 4 angeführt.

Tabelle 4 - Proportionalitätsfaktor k

		Proportionalitätsfaktor k [µm]
Geschw.	Energiedichte	P1	P2	P3	P4
m/s	kJ·m-2	µm
1	70,0	-12,2	-11,5	-10,8	-10,8
2	35,0	-6,1	-5,8	-5,4	-5,4
3	23,3	-4,1	-3,8	-3,6	-3,6
4	17,5	-3,0	-2,9	-2,7	-2,7
5	14,0	-2,4	-2,3	-2,2	-2,2
6	11,7	-2,0	-1,9	-1,8	-1,8
7	10,0	-1,7	-1,6	-1,5	-1,5

[0100] Die Umhüllungspapiere wurden hinsichtlich ihrer Eignung zur Herstellung von Rauchartikeln und ihres Einflusses auf den Geschmack eines Rauchartikels untersucht.

[0101] In allen Experimenten war die Markierung zwar ausreichend stark, um mit einem einfachen Sensor die Registermarke auf dem in Maschinenrichtung laufenden Umhüllungspapier zuverlässig zu detektieren, allerdings waren sie bei Markierungsgeschwindigkeiten von 6 m/s und 7 m/s nicht mehr so stark, dass die Registermarke auch bei einem mit hoher Geschwindigkeit in Maschinenrichtung laufenden Umhüllungspapier zuverlässig detektierbar war. Daher sollte k den Wert -1 µm nicht überschreiten und bevorzugt weniger als -2 µm betragen.

[0102] Andererseits war die Energiedichte noch gering genug, dass keines der Umhüllungspapiere perforiert wurde, sodass alleine aufgrund des Markierungsergebnisses die Werte für k auch deutlich kleiner als -12 µm sein können.
Um den Geschmackseinfluss zu untersuchen, wurden mehrere durchgehende Linien in Querrichtung dicht nebeneinander in Form eines 6 mm breiten Bandes auf dem Umhüllungspapier erzeugt und daraus Filterzigaretten hergestellt. Die dicht nebeneinander liegenden Linien bildeten dabei ein 6 mm breites Band in Umfangsrichtung der Zigarette. Es wurde festgestellt, ob sich beim Rauchen ein wahrnehmbarer Geschmacksunterschied ergab, wenn beim Zug an der Zigarette der Glutkegel vom unbehandelten Umhüllungspapier in den Bereich des Bandes wanderte. Bei allen Rauchartikeln mit Umhüllungspapieren, die mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s, also Werten von k um etwa -11 µm, gefertigt wurden, war ein negativer Geschmackseinfluss wahrnehmbar, während die anderen Rauchartikel unauffällig waren.

[0103] Daraus ergibt sich, dass der Wert für k vorzugsweise -8 µm nicht unterschreiten sollte, bevorzugt sollte er -7 µm nicht unterschreiten und ganz besonders bevorzugt sollte er -6,5 µm nicht unterschreiten. Aus Gründen der Detektierbarkeit der Registermarken sollte der Wert für k bevorzugt nicht höher als -1 µm, besonders bevorzugt nicht höher als -2 µm, ganz besonders bevorzugt nicht höher als -2,5 µm sein. Die besten Ergebnisse hinsichtlich Sichtbarkeit der Registermarke und Geschmack des Rauchartikels ergaben sich für Markierungsgeschwindigkeiten von 2 m/s bis 3 m/s, also einen Wert für k von -5,0 µm bis -4,0 µm.

[0104] Selbstverständlich kann man durch Einbeziehung weiterer Papierparameter, wie Luftdurchlässigkeit, Transparenz oder Weiße, die Funktion y = f(x) noch weiter verfeinern.

[0105] Auf einer Druckmaschine mit entsprechenden Sensoren und Registerregelung wurde auf das Umhüllungspapier ein Logo aufgedruckt, um zu bestätigen, dass es möglich ist, Strukturen auf dem Umhüllungspapier herzustellen, die in festem Abstand in Maschinenrichtung zu den Registermarken positioniert sind, wie im Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen. Erwartungsgemäß war das problemlos möglich, weil die Umhüllungspapiere durch die Markierung mit dem Laser nicht wesentlich in ihren mechanischen Eigenschaften, insbesondere in ihrer Zugfestigkeit, verändert wurden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Markierung eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel, umfassend die folgenden Schritte:

(A) Bereitstellen eines Umhüllungspapiers für Rauchartikel, wobei das Umhüllungspapier Zellstofffasern umfasst,

(B) Erzeugen von Registermarken auf dem Umhüllungspapier durch mindestens den folgenden Schritt
(B.3) Behandeln der Oberfläche des Umhüllungspapiers mit Laserstrahlung mit einer Energiedichte y in J·m^-2, für die gilt: y = k·x,
wobei x die Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers in J·m^-2·µm^-1 ist,
wobei k mindestens -8 µm und bevorzugt mindestens -7 µm und ganz besonders bevorzugt mindestens -6,5 µm beträgt, und wobei k höchstens -1 µm, bevorzugt höchstens -2 µm und ganz besonders bevorzugt höchstens -2,5 µm beträgt,

wobei entweder in einem Schritt (C) sich regelmäßig wiederholende Strukturen auf dem Umhüllungspapier erzeugt werden, sodass sich jede Struktur in einem festen Abstand in Maschinenrichtung relativ zu mindestens einer Registermarke befindet, oder in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches sich in Maschinenrichtung regelmäßig wiederholende Strukturen aufweist, und die Registermarken im Schritt (B) auf dem Umhüllungspapier so erzeugt werden, dass sich jede Registermarke in einem festen Abstand in Maschinenrichtung relativ zu mindestens einer Struktur befindet, wobei die Registermarken an mindestens einer Stelle eine Ausdehnung in Maschinenrichtung von mindestens 0,01 mm haben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (B) des Erzeugens von Registermarken auf dem Umhüllungspapier ferner einen Schritt (B.1) umfasst, in dem Material aus dem Umhüllungspapier entfernt wird, und/oder einen Schritt (B.2) umfasst, in dem das Umhüllungspapier mechanisch verändert wird, und/oder
bei dem gilt: -5,0 µm ≤ k ≤-4,0 µm, und/oder
wobei für Schritt (B.3) gilt, dass dem Umhüllungspapier, falls überhaupt, nur Substanzen hinzugefügt werden, die bereits im Umhüllungspapier in Schritt (A) enthalten sind oder beim Rauchen eines aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels entstehen.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zellstofffasern ganz oder teilweise durch Holzzellstofffasern gebildet sind, vorzugsweise aus Langfaserzellstoff, insbesondere aus Fichte, Kiefer oder Lärche, oder aus Kurzfaserzellstoff, insbesondere aus Birke, Buche oder Eukalyptus, oder Gemische daraus, oder bei dem die Zellstofffasern teilweise oder ganz aus Flachs, Hanf, Sisal, Jute, Abacá, Baumwolle, Espartogras oder Gemischen daraus sind, und/oder bei dem das Umhüllungspapier Zellstofffasern aus regenerierter Zellulose, insbesondere Lyocellfasern, Viskosefasern oder Modalfasern enthält, und/oder bei dem in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-% Zellstofffasern und höchstens 100 Gew.-%, bevorzugt höchstens 80 Gew.-% Zellstofffasern enthält, jeweils bezogen auf die gesamte Masse des Umhüllungspapiers.

4. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches einen Füllstoff enthält, wobei der Füllstoff bevorzugt ein Oxid, Hydroxid, Carbonat, Hydrogencarbonat oder Silikat oder ein Gemisch daraus ist, bei dem der Füllstoff vorzugsweise ganz oder teilweise durch Calciumcarbonat, insbesondere gefälltes Calciumcarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Titandioxid, Talkum, Kaolin oder Gemische daraus gebildet ist, und/oder bei dem zumindest ein Teil des Füllstoffs so beschaffen ist, dass er unter Einwirkung von Laserstrahlung irreversibel seine Farbe ändert, und/oder bei dem in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-% und höchstens 50 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 40 Gew.-% und besonders bevorzugt höchstens 35 Gew.-% des Füllstoffs enthält, jeweils bezogen auf die gesamte Masse des Umhüllungspapiers.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches mindestens ein Brandsalz enthält, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zitraten, Malaten, Tartraten, Acetaten, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxalaten, Salicylaten, α-Hydroxycaprylaten, Phosphaten, Chloriden und Hydrogencarbonaten und Mischungen daraus, besonders vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trinatriumzitrat, Trikaliumzitrat und Mischungen daraus, und/oder bei dem im Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches brandhemmende Mittel umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat, Borsäure und Mischungen daraus, wobei der Gehalt an Brandsalzen im Umhüllungspapier, welches in Schritt (A) bereitgestellt wird, vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,7 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 1,0 Gew.-% und/oder höchstens 7,0 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5,0 Gew.-% und besonders bevorzugt höchstens 3,0 Gew.-% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des gesamten Umhüllungspapiers.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, welches ein Flächengewicht zwischen 10 g/m² und 100 g/m², bevorzugt zwischen 20 g/m² und 50 g/m² und besonders bevorzugt zwischen 25 g/m² und 35 g/m² aufweist, und/oder bei dem im Schritt (A) ein Umhüllungspapier bereitgestellt wird, dessen Dicke zwischen 15 µm und 100 µm, bevorzugt zwischen 30 µm und 60 µm und ganz besonders bevorzugt zwischen 40 µm und 50 µm beträgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die sich regelmäßig wiederholenden Strukturen durch eine oder mehrere der folgenden Strukturen gebildet werden:

- gedruckte, geprägte oder gestanzte Merkmale auf dem Umhüllungspapier, die auf dem aus diesem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikel in einer festen Position erscheinen sollen,

- Wasserzeichen, Siebmarkierungen oder Vergelinien,

- auf das Umhüllungspapier aufgedruckte Bänder, die der Selbstverlöschung eines daraus gefertigten Rauchartikels dienen,

- Perforationen, die der Verdünnung eines durch den Rauchartikel strömenden Aerosols dienen,

- regelmäßige, lokale Änderungen in der Zusammensetzung des Umhüllungspapiers in Maschinenrichtung, insbesondere lokale Änderungen bezüglich des Gehalts an Brandsalzen, und/oder

bei dem vor dem Schritt (A) oder in dem Schritt (C) die genannten sich regelmäßig wiederholenden Strukturen in einem Prozess ausgebildet werden, der einen oder mehrere Schritte des Druckens, Prägens, Perforierens, Stanzens, Tränkens, Imprägnierens, Beschichtens oder Sprühens, oder Kombinationen derselben umfasst.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem im Schritt (B.1) mindestens eine Öffnung im Umhüllungspapier erzeugt wird, insbesondere durch Stanzen, Perforieren oder Schneiden, bei dem im Falle des Perforierens oder Schneidens vorzugsweise mechanische Perforations- oder Schneidwerkzeuge oder ein Laser, vorzugsweise ein CO₂-Laser verwendet werden, oder bei dem im Schritt (B.1) Material oberflächlich aus dem Umhüllungspapier entfernt wird, insbesondere durch Schleifen oder Kratzen, sodass die Transparenz des Umhüllungspapiers in diesem Bereich erhöht wird, aber keine Öffnung ausgebildet wird, und/oder bei dem im Schritt (B.1) Registermarken erzeugt werden, deren in Querrichtung äußerste Begrenzungen einen Krümmungsradius aufweisen, der mindestens 0,1 mm, bevorzugt mindestens 0,2 mm und besonders bevorzugt mindestens 0,5 mm beträgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem das Umhüllungspapier in Schritt (B.2) derart geprägt oder komprimiert wird, dass sich die Transparenz des Umhüllungspapiers lokal erhöht, wobei das Prägen oder Komprimieren des Umhüllungspapiers vorzugsweise die Ausübung von mechanischem Druck zwischen zwei mit einem entsprechenden Muster versehenen Walzen umfasst, die eine Registermarke im Umhüllungspapier erzeugen, wobei das Umhüllungspapier zur Ausbildung der Registermarken vorzugsweise mit einer Linienkraft geprägt wird, die 70 N/mm bis 130 N/mm, bevorzugt 80 N/mm bis 120 N/mm und besonders bevorzugt 90 N/mm bis 115 N/mm beträgt, und/oder bei dem das Prägen bei einer erhöhten Feuchte des Papiers von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 7 Gew.-% bis 9 Gew.-% bezogen auf die Masse des Umhüllungspapiers durchgeführt wird und/oder wobei die Registermarken in Schritt (B.2) während der Herstellung des Umhüllungspapiers ausgebildet werden, indem das noch nicht vollständig fertige Umhüllungspapier in einer Pressenpartie oder auf einem Sieb einer Papiermaschine lokal komprimiert wird, insbesondere mithilfe eines mit einem entsprechenden Muster versehenen Zylinders.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt (B.3) die folgenden Teilschritte umfasst:

(B3.1) Auswählen der Energiedichte der Laserstrahlung basierend auf der Verbrennungsenthalpie pro Volumen des Umhüllungspapiers, und

(B3.2) Markieren des Umhüllungspapiers unter Verwendung von Laserstrahlung mit der in Schritt (B3.1) ausgewählten Energiedichte, sodass auf dem Umhüllungspapier sich regelmäßig in Maschinenrichtung wiederholende Registermarken erzeugt werden, bei dem die Verbrennungsenthalpie des Umhüllungspapiers vorzugsweise durch Messung mit einem Kalorimeter, insbesondere mit einem Reaktionskalorimeter bestimmt wird, oder bei dem die Verbrennungsenthalpie des Umhüllungspapiers vorzugsweise basierend auf Information bezüglich der Art und Menge der Bestandteile des Umhüllungspapiers und Information bezüglich der Verbrennungsenthalpien der einzelnen Bestandteile berechnet oder abgeschätzt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die in Schritt (B.3) verwendete Laserstrahlung eine Wellenlänge von mindestens 8 µm und höchstens 12 µm, vorzugsweise eine Wellenlänge von etwa 10,6 µm hat, wobei die Laserstrahlung vorzugsweise von einem CO₂-Laser erzeugt wird, und/oder bei dem in einem der Verfahrensschritte (B.2) oder (B.3) Registermarken in Form von durchgehenden oder unterbrochenen Linien ausgebildet werden, die sich zumindest annähernd im rechten Winkel zur Maschinenrichtung erstrecken, und/oder wobei die Registermarken an mindestens einer Stelle eine Ausdehnung in Maschinenrichtung von mindestens 0,10 mm, und bevorzugt von mindestens 0,20 mm aufweisen, und wobei die Ausdehnung der Registermarken in Maschinenrichtung höchstens 5,00 mm, vorzugweise höchstens 3,00 mm und ganz besonders bevorzugt höchstens 1,00 mm beträgt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ausdehnung der Registermarken, die in einem der Schritte (B.2) oder (B.3) erzeugt werden, orthogonal zur Maschinenrichtung mindestens 0,20 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,50 mm und ganz besonders bevorzugt mindestens 1,00 mm beträgt, und/oder bei dem die Ausdehnung der Registermarken, die in Schritt (B.1) erzeugt werden, und insbesondere der Registermarken, die durch Öffnungen im Umhüllungspapier gebildet sind, mindestens 0,20 mm, bevorzugt mindestens 0,50 mm und besonders bevorzugt mindestens 1,00 mm beträgt, und höchstens 5,00 mm, bevorzugt höchstens 4,00 mm und besonders bevorzugt höchstens 3,00 mm beträgt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Registermarken auf einer breiten Rolle des Umhüllungspapiers erzeugt werden, die nachfolgend in schmälere Rollen geschnitten wird, und bei dem die Registermarken so auf dem Umhüllungspapier angeordnet werden, dass sich in einer Richtung orthogonal zur Maschinenrichtung betrachtet mindestens eine Registermarke auf jeder der schmalen Rollen befindet, wobei die Ausdehnung der Registermarken in Richtung orthogonal zur Maschinenrichtung vorzugsweise höchstens ein Drittel, besonders bevorzugt höchstens ein Fünftel und ganz besonders bevorzugt höchstens ein Zehntel der Breite der schmalen Rolle beträgt, und/oder bei dem die Registermarken so angeordnet werden und der Schneidvorgang so gesteuert wird, dass die Registermarken nicht durchschnitten werden und damit nicht am Rand der schmalen Rollen zu liegen kommen, und/oder bei dem die Registermarken auf der Seite des Umhüllungspapiers gebildet werden, die sich auf dem daraus zu fertigenden Rauchartikel außen befindet, wobei diese Seite des Umhüllungspapiers vorzugsweise jene Seite ist, die bei der Herstellung des Umhüllungspapiers auf der Papiermaschine dem Sieb abgewandt ist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Position der Registermarken relativ zu den Strukturen auf dem Umhüllungspapier so gewählt ist, dass die Registermarken bei normalem Gebrauch des aus dem Umhüllungspapier gefertigten Rauchartikels nicht sichtbar sind, und/oder bei dem der Rauchartikel vorzugsweise durch eine Filterzigarette gebildet wird, und bei dem die Registermarken so auf dem Umhüllungspapier positioniert werden, dass sie sich auf der Filterzigarette in einem Bereich befinden, in dem das Mundstückbelagspapier den Strang aus rauchbarem Material überlappt und so die Registermarken auf dem Umhüllungspapier abdeckt.

15. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem in Schritt (A) zunächst das Umhüllungspapier auf einer konventionellen Papiermaschine gefertigt und aufgerollt wird, das Umhüllungspapier auf einer separaten Vorrichtung wieder abgerollt wird, die Registermarken im Schritt (B) auf dem Umhüllungspapier erzeugt werden, das derart markierte Umhüllungspapier wieder aufgerollt wird und dann in Schritt (C) auf einer weiteren Vorrichtung, insbesondere einer Druckmaschine oder einer Beschichtungsmaschine, die Strukturen auf dem markierten Umhüllungspapier aufgebracht werden, und/oder bei dem die Schritte (B) und (C) auf derselben Vorrichtung, insbesondere derselben Druckmaschine oder Beschichtungsmaschine ausgeführt werden, wobei die Vorrichtung ein Markierungseinheit umfasst, die den Schritt (B) durchführt, und eine Vorrichtung zum Aufbringen der Strukturen gemäß Schritt (C) umfasst, und bei dem die Positionen der Registermarken und der aufzubringenden Strukturen miteinander mithilfe einer Registerregelung anhand der von einem Sensor detektierten Registermarken synchronisiert werden.

Claims

1. Method for marking a wrapping paper for smoking articles, comprising the following steps:

(A) providing a wrapping paper for smoking articles, wherein the wrapping paper comprises pulp fibers,

(B) producing register marks on the wrapping paper by means of at least the following step
(B.3) treating the surface of the wrapping paper with laser radiation with an energy density y in J·m^-2, for which y = k·x holds,
wherein x is the enthalpy of combustion per volume of the wrapping paper in J·m^-2·µm^-1,
wherein k is at least -8 µm and preferably at least -7 µm and particularly preferably at least -6.5 µm, and
wherein k is at most -1 µm, preferably at most -2 µm and more particularly preferably at most -2.5 µm,

wherein either in a step (C), regularly repeating structures are produced on the wrapping paper, so that each structure is located at a fixed distance in the machine direction relative to at least one mark, or a wrapping paper is provided in step (A) which has repeating structures in the machine direction, and the register marks are produced on the wrapping paper in step (B) such that each mark is located at a fixed distance in the machine direction relative to at least one structure, wherein, in at least one location, the register marks have an extension in the machine direction of at least 0.01 mm.

2. Method according to claim 1, wherein said step (B) of generating register marks on the wrapping paper further comprises one or both of a step (B.1) of removing material from the wrapping paper and a step (B.2) of mechanical modification of the wrapping paper, and/or
for which: -5.0 µm ≤ k ≤ 4.0 µm holds, and/or
wherein for each of the steps (B.1), (B.2) and (B.3) it holds that, if at all, only substances are added to the wrapping paper which are already present in the wrapping paper in step (A) or which are generated during smoking of a smoking article manufactured from the wrapping paper.

3. Method according to one of the preceding claims, wherein the pulp fibers are entirely or partially formed by wood pulp fibers, preferably from long-fiber pulp, in particular from spruce, pine or larch, or from short-fiber pulp, in particular from birch, beech or eucalyptus, or mixtures thereof, or
wherein the pulp fibers are partially or entirely from flax, hemp, sisal, jute, abaca, cotton, esparto grass or mixtures thereof, and/or wherein the wrapping paper contains pulp fibers from regenerated cellulose, in particular lyocell fibers, viscose fibers or modal fibers, and/or
wherein in step (A), a wrapping paper is provided which contains at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, particularly preferably at least 70% by weight of pulp fibers and at most 100% by weight, preferably at most 80% by weight of pulp fibers, each in relation to the total mass of the wrapping paper.

4. Method according to one of the preceding claims, wherein a wrapping paper is provided in step (A) which contains a filler, wherein the filler is preferably an oxide, hydroxide, carbonate, hydrogen carbonate or silicate, or a mixture thereof,
wherein the filler preferably is entirely or partially formed by calcium carbonate, in particular precipitated calcium carbonate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, titanium dioxide, talc, kaolin, or mixtures thereof, and/or wherein at least a part of the filler is of a type such that it changes its color irreversibly under the action of laser radiation, and/or
wherein a wrapping paper is provided in step (A) which contains filler in an amount of at least 10% by weight, preferably at least 20% by weight and at most 50% by weight, preferably at most 40% by weight and particularly preferably at most 35% by weight, each in relation to the total mass of the wrapping paper.

5. Method according to one of the preceding claims, wherein a wrapping paper is provided in step (A) which contains at least one burn additive, preferably selected from the group consisting of citrates, malates, tartrates, acetates, nitrates, succinates, fumarates, gulconates, glycolates, lactates, oxalates, salicylates, α-hydroxy caprylates, phosphates, chlorides and hydrogen carbonates and mixtures thereof, particularly preferably selected from the group consisting of trisodium citrate, tripotassium citrate and mixtures thereof, and/or
wherein in step (A), a wrapping paper is provided which comprises burn-retarding substances, selected from the group consisting of sodium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, monoammonium phosphate, diammonium phosphate, boric acid and mixtures thereof,
wherein the content of burn additives in the wrapping paper provided in step (A) is preferably at least 0.5% by weight, preferably at least 0.7% by weight, particularly preferably at least 1.0% by weight and/or at most 7.0% by weight, preferably at most 5.0% by weight and particularly preferably at most 3.0% by weight, each in relation to the mass of the entire wrapping paper.

6. Method according to one of the preceding claims, wherein a wrapping paper is provided in step (A) which has a basis weight of between 10 g/m² and 100 g/m², preferably between 20 g/m² and 50 g/m² and particularly preferably between 25 g/m² and 35 g/m², and/or
wherein a wrapping paper is provided in step (A) which has a thickness of between 15 µm and 100 µm, preferably between 30 µm and 60 µm and particularly preferably between 40 µm and 50 µm.

7. Method according to one of the preceding claims, wherein the repeating structures are formed by one or more of the following structures:

- printed, embossed or die-cut features on the wrapping paper, which should appear at a fixed position on the smoking article manufactured from this wrapping paper,

- water register marks, wire register marks or verge lines,

- bands printed on the wrapping paper, which serve for self-extinguishing of a smoking article manufactured therefrom,

- perforations, which serve for dilution of an aerosol flowing through the smoking article,

- regular, local changes in the composition of the wrapping paper in the machine direction, in particular local changes with respect to the content of burn additives, and/or

wherein said repeating structures are formed before step (A) or in step (A) in a process which comprises one or more of the steps of printing, embossing, perforating, die-cutting, soaking, impregnating, coating or spraying, or combinations thereof.

8. Method according to one of claims 2 to 17, wherein at least one opening in the wrapping paper is produced in step (B.1), in particular by die-cutting, perforating or cutting,
wherein in the case of perforating or cutting, mechanical perforation or cutting tools or a laser, preferably a CO₂ laser, are preferably used, or
wherein in step (B.1), material is removed from the surface of the wrapping paper, in particular by grinding or scratching, so that the transparency of the wrapping paper is increased in this area, but no opening is formed, and/or
wherein in step (B.1), register marks are produced, in which the outermost borders in the cross direction have a radius of curvature which is at least 0.1 mm, preferably at least 0.2 mm and particularly preferably at least 0.5 mm.

9. Method according to one of claims 2 to 21, wherein the wrapping paper is embossed or compressed in step (B.2) such that the transparency of the wrapping paper increases locally,
wherein embossing or compressing of the wrapping paper preferably comprises exerting mechanical pressure between two rolls provided with a corresponding pattern, which produce a mark in the wrapping paper,
wherein for the formation of the register marks, the wrapping paper is preferably embossed with a line load which is 70 N/mm to 130 N/mm, preferably 80 N/mm to 120 N/mm and particularly preferably 90 N/mm to 115 N/mm, and/or
wherein embossing is carried out at a higher moisture content of the paper of 5% by weight to 10% by weight, preferably of 7% by weight to 9% by weight with respect to the mass of the wrapping paper, and/or
wherein the register marks in step (B.2) are formed during the manufacture of the wrapping paper, wherein the not yet completely finished wrapping paper is locally compressed in the press section or on a wire in the paper machine, in particular by means of a cylinder provided with a corresponding pattern.

10. Method according to one of the preceding claims, wherein step (B.3) comprises the following sub-steps:

(B3.1) selecting the energy density of the laser radiation based on the enthalpy of combustion per volume of the wrapping paper, and

(B3.2) marking the wrapping paper by using laser radiation with the energy density selected in step (B3.1), so that regularly repeating register marks are produced on the wrapping paper in the machine direction,

wherein the enthalpy of combustion of the wrapping paper is preferably determined by measurement with a calorimeter, in particular with a reaction calorimeter, or wherein the enthalpy of combustion of the wrapping paper is preferably calculated or estimated based on information with respect to the type and amount of the components of the wrapping paper and information with respect to the enthalpy of combustion of the individual components.

11. Method according to one of the preceding claims, wherein the laser radiation used in step (B.3) has a wavelength of at least 8 µm and at most 12 µm, preferably a wavelength of about 10.6 µm, wherein the laser radiation is preferably produced by a CO₂ laser, and/or
wherein in one of the process steps (B.2) or (B.3), register marks in the shape of continuous or discontinuous lines are formed which extend at least approximately orthogonally to the machine direction, and/or
wherein, in at least one location, the register marks have an extension in the machine direction of at least 0.10 mm, preferably at least 0.20 mm, and wherein the extension of the register marks in the machine direction is at most 5.00 mm, preferably at most 3.00 mm and particularly preferably at most 1.00 mm.

12. Method according to one of the preceding claims, wherein the extension of the register marks, which are produced in one of the steps (B.2) or (B.3), orthogonally to the machine direction is at least 0.20 mm, preferably at least 0.50 mm and particularly preferably at least 1.0 mm, and/or
wherein the extension of the register marks which are produced in step (B.1) and in particular of the register marks which are formed by openings in the wrapping paper is at least 0.20 mm, preferably at least 0.50 mm and particularly preferably at least 1.0 mm and at most 5.00 mm, preferably at most 4.00 mm and particularly preferably at most 3.00 mm.

13. Method according to one of the preceding claims, wherein the register marks are produced on a wide reel of the wrapping paper, which is subsequently cut into narrower reels, and wherein the register marks are arranged on the wrapping paper such that in a direction viewed orthogonally to the machine direction, there is at least one mark on each of the narrow reels, wherein the extension of the register marks in the direction orthogonally to the machine direction is preferably at most one third, particularly preferably at most one fifth and highly particularly preferably at most one tenth of the width of the narrow reel, and/or wherein the register marks are arranged and the cutting process is controlled such that the register marks are not cut through and thus are not located at the edge of the narrow reels, and/or
wherein the register marks are formed on that side of the wrapping paper which is on the outside of a smoking article to be manufactured therefrom, wherein this side of the wrapping paper is preferably the side which is facing the wire during manufacture of the wrapping paper on the paper machine.

14. Method according to one of the preceding claims, wherein the position of the register marks relative to the structures on the wrapping paper is selected such that the register marks are not visible during normal use of the smoking article manufactured from the wrapping paper, and/or
wherein the smoking article is preferably formed by a filter cigarette and wherein the register marks are positioned on the wrapping paper such that they are in an area on the filter cigarette in which the tipping paper overlaps the rod of smokable material and thereby covers the register marks on the wrapping paper.

15. Method according to one of the preceding claims, wherein in step (A), the wrapping paper is firstly manufactured on a conventional paper machine and wound up, the wrapping paper is unwound on a separate device, the register marks in step (B) are produced on the wrapping paper, the wrapping paper marked thereby is wound up and then in step (C), on a further device, in particular a printing machine or a coating machine, the structures are applied to the marked wrapping paper, and/or
wherein steps (B) and (C) are carried out on the same device, in particular the same printing machine or coating machine, wherein the device comprises a marking unit which carries out step (B), and comprises a device for the application of the structures in accordance with step (C) and wherein the positions of the register marks and the structures to be applied are synchronized with each other by means of a register control using the register marks detected by a sensor.

Revendications

1. Procédé de marquage d'un papier d'enveloppe pour des articles à fumer, comprenant les étapes suivantes :

(B) mise à disposition d'un papier d'enveloppe pour des articles à fumer, le papier d'enveloppe comprenant des fibres de cellulose,

(C) production de marques de repérage sur le papier d'enveloppe à l'ai d'au moins l'étape suivante
(B.3) traitement de la surface du papier d'enveloppe avec un rayon laser avec une densité énergétique y en J.m², pour laquelle : y = k.x,
x étant l'enthalpie de combustion par unité de volume du papier d'enveloppe en J.m².µm^-1,
k étant égal à au moins -8 µm, de préférence au moins -7 µm et plus particulièrement de préférence au moins -6,5 µm et k étant au maximum égal à - 1 µm, de préférence au maximum égal à -2 µm et plus particulièrement de préférence au maximum égal à -2,5 µm,

moyennant quoi, soit, dans l'étape (C), des structures se répétant régulièrement sont réalisées sur le papier d'enveloppe, de façon à ce que chaque structure se trouve à une distance fixe, dans la direction de la machine, par rapport à au moins une marque de repérage, soit, dans l'étape (A), un papier d'enveloppe est mis à disposition, qui comprend des structures se répétant régulièrement dans la direction de la machine, et les marques de repérage sont réalisées dans l'étape (B) sur le papier d'enveloppe de façon à ce que chaque marque de repérage se trouve à une distance fixe, dans la direction de la machine, par rapport à au moins une structure, les marques de repérage présentant, à au moins un endroit, une extension, dans la direction de la machine, d'au moins 0,01 mm.

2. Procédé selon la revendication 1, l'étape (B) de réalisation de marques de repérage sur le papier d'enveloppe comprenant en outre une étape (B.1) dans laquelle du matériau est éliminé du papier d'enveloppe et/ou comprend une étape (B.2) dans laquelle le papier d'enveloppe est modifié mécaniquement et/ou
pour lequel : -5,0 µm ≤ k ≤ -4,0 µm et/ou
moyennant quoi, pour l'étape (B.3), au papier d'enveloppe, s'il est présent, ne sont ajoutées que des substances qui sont déjà contenues dans le papier d'enveloppe à l'étape (A) ou qui apparaissent lorsqu'on fume un article à fumer fabriqué à partir du papier d'enveloppe.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les fibres de cellulose sont constituées entièrement ou partiellement de fibres de cellulose de bois, de préférence de cellulose à longues fibres, plus particulièrement d'épicéa, de pin ou de mélèze ou de cellulose à fibres courtes, plus particulièrement de bouleau, de hêtre ou d'eucalyptus, ou de mélanges de ceux-ci, ou dans lequel les fibres de cellulose sont constituées partiellement ou entièrement de lin, de chanvre, de sisal, de jute, d'abaca, de coton, de sparte ou de mélanges de ceux-ci et/ou dans lequel le papier d'enveloppe contient des fibres de cellulose constituées de cellulose régénérée, plus particulièrement des fibres lyocell, des fibres de viscose ou des fibres de modal et/ou dans lequel, à l'étape (A), un papier d'enveloppe est mis à disposition, qui contient au moins 50 % en poids, de préférence au moins 60 % en poids, plus particulièrement de préférence au moins 70 % en poids de fibres de cellulose et au maximum 100 % en poids, de préférence au maximum 80 % en poids de fibres de cellulose, rapportés à la masse totale du papier d'enveloppe.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, à l'étape (A), un papier d'enveloppe est mis à disposition, qui contient une charge, la charge étant de préférence un oxyde, un hydroxyde, un carbonate, un hydrogénocarbonate ou un silicate, ou un mélange de ceux-ci, dans lequel la charge est constitué de préférence entièrement ou partiellement de carbonate de calcium, plus particulièrement du carbonate de calcium précipité, d'oxyde de magnésium, d'hydroxyde de magnésium, d'hydroxyde d'aluminium, d'oxyde de titane, de talc, de kaolin ou de mélanges de ceux-ci et/ou dans lequel au moins une partie de la charge est réalisée de façon à ce que, sous l'action d'un rayon laser, sa couleur change de manière irréversible et/ou dans lequel, à l'étape (A), un papier d'enveloppe est mis à disposition, qui contient au moins 10 % en poids, de préférence au moins 20 % en poids et au maximum 50 % en poids, de préférence au maximum 40 % en poids et plus particulièrement de préférence au maximum 35 % en poids de charge, rapportés à la masse totale du papier d'enveloppe.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, à l'étape (A), un papier d'enveloppe est mis à disposition, qui contient au moins un sel, de préférence sélectionné dans le groupe constitué de citrates, de malates, de tartrates, d'acétates, de nitrates, de succinates, de fumarates, de gluconates, de glycolates, de lactates, d'oxalates, de salicylates, d'a-hydroxycaprylates, de phosphates, de chlorures et d'hydrogénocarbonates et de mélanges de ceux-ci, plus particulièrement de préférence sélectionné dans le groupe constitué du citrate trisodique, du citrate tripotassique et de mélanges de ceux-ci et/ou dans lequel, à l'étape (A), un papier d'enveloppe est mis à disposition, qui comprend des produits ignifugeants sélectionnés dans le groupe constitué du chlorure de sodium, du chlorure de magnésium, du chlorure de calcium, du phosphate monoammonique du phosphate diammonique, de l'acide borique et de mélanges de ceux-ci, la teneur en sels dans le papier d'enveloppe qui est mis à disposition à l'étape (A) étant de préférence d'au moins 0,5 % en poids, de préférence d'au moins 0,7 % en poids, plus particulièrement de préférence d'au moins 1,0 % en poids et/ou au maximum de 7,0 % en poids, de préférence au maximum de 5,0 % en poids et plus particulièrement de préférence au maximum de 3,0 % en poids, rapportés à la masse totale du papier d'enveloppe.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, à l'étape (A), un papier d'enveloppe est mis à disposition, qui présente un grammage entre 10 g/m² et 100 g/m², de préférence entre 20 g/m² et 50 g/m² et plus particulièrement de préférence entre 25 g/m² et 35 g/m² et/ou dans lequel, à l'étape (A), un papier d'enveloppe est mis à disposition, dont l'épaisseur est entre 15 µm et 100 µm, de préférence entre 30 µm et 60 µm et plus particulièrement de préférence entre 40 µm et 50µm.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les structures se répétant régulièrement sont constituées d'une ou de plusieurs des structures suivantes :

- motifs imprimés, gaufrés ou estampés sur le papier d'enveloppe, qui doivent apparaître sur l'article à fumer fabriqué à partir de ce papier d'enveloppe dans une position fixe,

- filigranes, marques de toile ou lignes de vergé,

- bandes imprimées sur le papier d'enveloppe, qui permettent l'auto-extinction d'un article à fumer constitué de celui-ci,

- perforations qui permettent la dilution d'un aérosol traversant l'article à fumer,

- variations régulières locales de la composition du papier d'enveloppe dans la direction de la machine, plus particulièrement variations locales de la teneur en sels et/ou

dans lequel, avant l'étape (A) ou à l'étape (C), les structures se répétant régulièrement sont réalisées dans un processus qui comprend une ou plusieurs étapes d'impression, de gaufrage, de perforation, d'estampage, de trempage, d'imprégnation, de revêtement ou de pulvérisation ou des combinaisons de celles-ci.

8. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel, à l'étape (B.1), est réalisée au moins une ouverture dans le papier d'enveloppe, plus particulièrement par estampage, perforation ou découpe, dans lequel, dans le cas d'une perforation ou d'une découpe, de préférence des outils de perforation ou de découpe ou un laser, de préférence un laser au CO₂ sont utilisés ou dans lequel, à l'étape (B.1), du matériau est éliminé en surface du papier d'enveloppe, plus particulièrement par ponçage ou grattage, de façon à ce que la transparence du papier d'enveloppe dans cette zone soit augmentée, mais qu'aucune ouverture ne soit réalisée, et/ou dans lequel, à l'étape (B.1), des marques de repérage sont réalisées, dont les délimitations externes dans la direction transversale présentent un rayon de courbure d'au moins 0,1 mm, de préférence d'au moins 0,2 mm et plus particulièrement de préférence d'au moins 0,5 mm.

9. Procédé selon l'une des revendications 2 à 8, dans lequel, à l'étape (B.2), le papier d'enveloppe est gaufré ou comprimé de façon à ce que la transparence du papier d'enveloppe soit augmentée localement, le gaufrage ou la compression du papier d'enveloppe comprenant de préférence l'application d'une pression mécanique entre deux rouleaux munis d'un motif correspondant, qui produisent une marque de repérage dans le papier d'enveloppe, le papier d'enveloppe étant gaufré, pour la réalisation des marques de repérage, de préférence avec une force linéaire de 70 N/mm à 130 N/mm, de préférence de 80 N/mm à 120 N/mm et plus particulièrement de préférence de 90 N/mm à 115 N/mm et/ou dans lequel le gaufrage est réalisé avec une humidité augmentée du papier de 5 % en poids à 10 % en poids, de préférence de 7 % en poids à 9 % en poids, rapportés à la masse du papier d'enveloppe et/ou les marques de repérage étant réalisées, à l'étape (B.2), pendant la fabrication du papier d'enveloppe, grâce au fait que le papier d'enveloppe non encore entièrement fini est comprimé localement dans une partie de presse ou sur un tamis d'une machine à papier, plus particulièrement à l'aide d'un cylindre muni d'un motif correspondant.

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (B.3) comprend les étapes partielles suivantes :

(B.3.1) sélection de la densité énergétique du rayon laser sur la base de l'enthalpie de combustion par unité de volume du papier d'enveloppe et

(B.3.2) marquage du papier d'enveloppe à l'aide d'un rayon laser avec la densité énergétique sélectionnée à l'étape (B.3.1), de façon à réaliser, sur le papier d'enveloppe, des structures se répétant régulièrement dans la direction de la machine, dans lequel l'enthalpie de combustion du papier d'enveloppe est déterminée de préférence par une mesure avec un calorimètre, plus particulièrement avec un calorimètre de réaction ou dans lequel l'enthalpie de combustion du papier d'enveloppe est calculée ou estimée de préférence sur la base d'informations concernant le type et la quantité des composants du papier d'enveloppe et d'informations concernant les enthalpies de combustions des différents composants.

11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le rayon laser utilisé à l'étape (B.3) présente une longueur d'onde d'au moins 8 µm et au maximum de 12 µm, de préférence une longueur d'onde d'environ 10,6 µm, le rayon laser étant produit de préférence par un laser au CO₂ et/ou dans lequel, dans une des étapes (B.2) ou (B.3), des marques de repérage sont réalisées sous la forme de lignes continues ou interrompues, qui s'étendent au moins approximativement à angle droit par rapport à la direction de la machine et/ou les marques de repérage présentant, à au moins un endroit, une extension, dans la direction de la machine, d'au moins 0,10 mm et de préférence d'au moins 0,20 mm et l'extension des marques de repérage dans la direction de la machine est au maximum de 5,00 mm, de préférence au maximum de 3,00 mm et tout particulièrement de préférence au maximum de 1,00 mm.

12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'extension des marques de repérage réalisées dans une des étapes (B.2) ou (B.3), orthogonalement à la direction de la machine, est d'au moins 0,20 mm, plus particulièrement de préférence d'au moins 0,50 mm et tout particulièrement de préférence d'au moins 1,00 mm et/ou dans lequel l'extension des marques de repérage réalisées à l'étape (B.1) et plus particulièrement l'extension des marques de repérage constituées d'ouvertures dans le papier d'enveloppe, est d'au moins 0,20 mm, de préférence d'au moins 0,50 mm et plus particulièrement de préférence d'au moins 1,00 mm et au maximum de 5,00 mm, de préférence au maximum de 4,00 mm et plus particulièrement de préférence au maximum de 3,00 mm.

13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les marques de repérage sont réalisées sur un rouleau large de papier d'enveloppe, qui est ensuite découpé en rouleaux plus étroits, et dans lequel les marques de repérage sont disposées sur le papier d'enveloppe de façon à ce que, vue dans une direction orthogonale à la direction de la machine, au moins une marque de repérage se trouve sur chacun des rouleaux étroits, l'extension des marques de repérage dans la direction orthogonale à la direction de la machine représentant de préférence au maximum un tiers, plus particulièrement de préférence au maximum un cinquième et tout particulièrement de préférence au maximum un dixième de la largeur du rouleau étroit et/ou dans lequel les marques de repérage sont disposées et le processus de découpe est contrôlé de façon à ce que les marques de repérage ne soient pas entièrement découpées et ne viennent donc pas en appui contre le bord des rouleaux étroits et/ou dans lequel les marques de repérage sont réalisées sur le côté du papier d'enveloppe qui se trouve à l'extérieur sur l'article à fumer qui doit être fabriqué à partir de celui-ci, ce côté du papier d'enveloppe étant de préférence le côté qui est opposé au tamis lors de la fabrication du papier d'enveloppe sur la machine à papier.

14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la position des marques de repérage par rapport aux structures sur le papier d'enveloppe est choisie de façon à ce que les marques de repérage ne soient pas visibles lors d'une utilisation normale de l'article à fumer fabriqué à partir du papier d'enveloppe et/ou dans lequel l'article à fumer est constitué de préférence d'une cigarette à filtre et dans lequel les marques de repérage sont positionnées sur le papier d'enveloppe de façon à ce qu'elles se trouvent, sur la cigarette à filtre, dans une zone dans laquelle le papier de revêtement de l'embout buccal se superpose au cordon de matériau fumable et recouvre ainsi les marques de repérage sur le papier d'enveloppe.

15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, à l'étape (A), le papier d'enveloppe est d'abord fabriqué et enroulé sur une machine à papier conventionnelle, le papier d'enveloppe est à nouveau déroulé sur un dispositif séparé, les marques de repérage sont réalisées sur le papier d'enveloppe à l'étape (B), le papier d'enveloppe ainsi marqué est à nouveau enroulé puis, à l'étape (C), sur un autre dispositif, plus particulièrement une machine d'impression ou une machine de revêtement, les structures sont réalisées sur le papier d'enveloppe marqué et/ou dans lequel les étapes (B) et (C) sont exécutées sur le même dispositif, plus particulièrement la même machine d'impression ou la même machine de revêtement, le dispositif comprenant une unité de marquage qui exécute l'étape (B) et un dispositif pour la réalisation des structures selon l'étape (C) et dans lequel les positions des marques de repérage et des structures à réaliser sont synchronisées entre elles à l'aide d'une régulation de repérage grâce aux marques de repérage détectées par un capteur.

Zeichnung