BR0110194B1 - cigarro com cavidades de fibras impregnadas com material aromatizante. - Google Patents
cigarro com cavidades de fibras impregnadas com material aromatizante. Download PDFInfo
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CIGARRO COM CAVIDADES DE FIBRAS IMPREGNADAS COM MATERIAL ARO- MATIZANTE".
PEDIDOS RELACIONADOS
Este pedido reivindica o benefício para o pedido provisório N0 .60/198.627 depositado em 20 de abril de 2000, que é incorporado por refe- rência em sua totalidade para todos os propósitos úteis. CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se a filtros de cigarro de fibras de microcavidade formatadas impregnadas com aromatizantes que modificam o aroma de um fluxo de fumaça durante o processo de fumar.
Muitos tipos de agentes modificantes de fumaça de tabaco tal co- mo aromatizantes de mentol são adicionados a produtos de tabaco para melho- rar seu sabor ou compensar por variações em qualidade e mistura de tabaco. Atualmente, os aromatizantes são aplicados na parte de tabaco ou na parte de embalagem dos cigarros, o que resulta em somente pequena parte do aromati- zante sendo liberado ao usuário. Em adição, as características de aromatizantes podem mudar depois da exposição ao alto calor de combustão antes de alcançar o usuário. Existe uma forte necessidade de uma tecnologia prática e consistente em liberar agentes de modificação de fumaça efetivamente ao usuário.
Uma ampla variedade de materiais fibrosos foram empregados em elementos de filtro de fumaça de tabaco. O acetato de celulose ("CA") foi considerado o material de escolha para esta aplicação. No entanto, a esco- lha de materiais foi limitada devido a necessidade de equilibrar várias exi- gências comerciais.
Um método atual para incorporar materiais adsorventes em filtros de cigarro é o aprisionamento físico de partículas adsorventes entre as fibras de CA. A dimensão de partícula de materiais usados em tal técnica anterior é geralmente limitada na faixa de 500 a cerca de 1500 mícrons em diâmetro. A fim de obter queda de pressão e integridade de produto razoá- vel, partículas menores não poderiam ser usadas neste desenho. Em adi- ção, verificou-se que os adsorventes perdem atividade a partir da exposição a triacetina, um plastificador usado como um aglutinante para as fibras de CA.
A fim de manter a queda de pressão através do filtro dentro de limites aceitáveis, materiais granulados grosseiros na dimensão de malha de cerca de 10 a cerca de 60 são em geral usados. Uma vida de prateleira mais longa do adsorvente foi obtida, mas a eficiência dos filtros foi limitada pela dimensão de partícula relativamente grande usada. As partículas adsorven- tes de dimensão mais fina com trajetórias difusivas internas mais curtas e as áreas de superfície efetivas maiores não podem ser usadas diretamente nesta configuração devido a queda de pressão excessiva. Os materiais de adsorvente/absorvente de dimensão de partí-
cula menores em geral melhoram a cinética de reação com componentes de fase de gás devido a suas trajetórias de difusão mais curtas na área de su- perfície interior de tais materiais porosos e o corpo interior de tais materiais absorventes. As fibras de CA atualmente em uso possuem seções transver- sais X ou Y redondas ou abertas que possuem carbono solto no espaço, mas as seções transversais não podem mecanicamente prender pequenas partículas de adsorvente/absorvente no lugar. Sabe-se que empregar partí- culas absorventes menores com trajetórias de difusão mais curtas podem formar filtros com a cinética aperfeiçoada e a capacidade de aplicações de filtragem de fase de gás.
Verificou-se que uma fibra com microcavidades abertas ou se- mi-abertas é desejável para prender o material adsorvente/absorvente e o aromatizante no lugar. O termo "cavidades semi-abertas" como usado aqui significa cavidades que possuem aberturas menores em dimensão que o volume interno da fibra na qual são formadas, e que possuem a habilidade de aprisionar partículas finas sólidas em seu volume interno. O termo "cavi- dades abertas" significa que a abertura é a mesma ou maior em dimensão que o volume interno da fibra na qual são formadas.
US 5.509.430 que é incorporada por referência em sua totali- dade para todos os propósitos úteis incluindo todos os desenhos refere-se a fibras de bicomponente polimérico e à produção de filtros de fumaça de ta- baco a partir de fibras de bicomponente compreendendo um núcleo de um polímero termoplástico de alta resistência, baixo custo e uma bainha agluti- nável de um material. Existe uma necessidade de desenvolver um filtro aper- feiçoado que possui eficiência melhor em remover seletivamente ou reduzir componentes indesejados do fluxo de fumaça de cigarro do fluxo principal.
US 5.191.905 emitido para Berger, que é incorporado por refe-
rência em sua totalidade para todos os propósitos úteis incluindo todos os desenhos descreve um filtro de cigarro. O filtro de cigarro possui um pedaço de filtro integralmente unido na seção de cigarro. O pedaço de filtro é forma- do combinando em um feixe, pelo menos uma fibra sintética absorvente se- lecionada do grupo que consiste em (1) fibras de polímero de enxerto produ- zidas a partir de polipropileno irradiado reagido com estireno de fase vapor e contendo grupos funcionais absorventes, (2) fibras de carbono ativado, (3) fibras de eletreto carregado e (4) fibras plásticas magnéticas e então cortan- do as fibras combinadas em um comprimento predeterminado. No entanto, Berger não ensina que as fibras (1) possuem microcavidades e (2) que o carbono é carregado nas microcavidades.
Para aumentar a eficiência de liberação, foram feitos esforços para aplicar aromatizantes diretamente no filtro do cigarro. No entanto, limi- tações tornaram sua comercialização impraticável. Em US 5.356.704, as fibras de PET que possuem ranhuras abertas axialmente orientadas, espon- taneamente umedecidas por água ou hexano, são usadas na camada exter- na dos filtros de cigarro para melhorar a liberação de aromatizante em um estado líquido. No entanto, a estrutura aberta das ranhuras limita a capaci- dade das fibras em reter componentes aromatizantes que podem estar em fase sólida, semi-sólida ou líquida. Por exemplo, fibras feitas de polímeros tais como polipropileno possuem estruturas abertas, que são impermeáveis e não umedecidas por aromatizantes de mentol e portanto não satisfazem os resultados finais desejados de liberação de aroma.
US 5.356.704 e 5.275.859 são cedidos em sua face para E- astman Chemical Company, e estas patentes descrevem filtros de cigarro. Todas estas patentes são incorporadas por referência em sua totalidade pa- ra todos os propósitos úteis. Os termos "adsorvente" ou "absorvente" como usados aqui são definidos para significar a capacidade de um material de absorver compo- nentes de gás na superfície do mesmo ou para assimilar tais componentes no corpo do mesmo.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Conseqüentemente, um objetivo da presente invenção é um filtro de cigarro que compreende fibras de microcavidade formatadas im- pregnadas com um aromatizante que efetiva e eficientemente modifica o aroma de um fluxo de fumaça durante o processo de fumar. Outro objetivo da presente invenção é um filtro de cigarro que
compreende fibras formatadas possuindo cavidades semi-abertas impregna- das com aromatizantes.
Ainda outro objetivo da presente invenção é um filtro de fibra com aromatizantes que possuem baixa resistência ao fluxo de ar enquanto obtém excelente eficiência de liberação de aroma.
De acordo com a presente invenção, um filtro de cigarro com- preende fibras de múltiplos lóbulos formadas com cavidades abertas carre- gadas com partículas que incluem aromatizantes que liberam aromas em um fluxo de fumaça durante o processo de fumar. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PATENTE
Novos aspectos e vantagens da presente invenção em adição àquelas mencionadas acima se tornarão evidentes a pessoas versadas na técnica a partir da leitura da descrição detalhada seguinte em conjunto com o desenho anexo onde caracteres de referência similares referem-se a par- tes similares e no qual:
a Figura 1 é uma vista em elevação lateral em seção transver- sal de um filtro de tampão-espaço-tampão(PSP) fixado a um cigarro, de a- cordo com a presente invenção;
a Figura 2 é uma vista em elevação lateral em seção transver- sal de um filtro de tampão-espaço (PS) fixado a um cigarro, de acordo com a presente invenção;
a Figura 3 é uma vista em elevação aumentada de uma fibra em formato de três lóbulos com cavidades semi-abertas entre os lóbulos, de acordo com a presente invenção;
a Figura 4 é uma vista em elevação aumentada de uma fibra em formato de quatro lóbulos com cavidades semi-abertas entre os lóbulos, de acordo com a presente invenção; e
a Figura 5 é uma vista aumentada da Figura 1, de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Na presente invenção, um nova classe de filtros de cigarro con- tém fibras com microcavidades semi-abertas usadas para aprisionar meca- nicamente agentes de modificação de fumaça líquida retidos sólido ou capi- lar tais como aromatizantes.
Por exemplo, US 5.057.368 de Honeywell, que é incorporado por referência em sua totalidade incluindo todos os desenhos para todos os propósitos úteis descreve fibras de microcavidade formatadas que são de múltiplos lóbulos tais como de três lóbulos ou quatro lóbulos. Outras paten- tes US de Honeywell que descrevem fibras que são incorporadas por refe- rência em suas totalidades incluindo os desenhos são: 5.902.384; 5.744.236; .5.704.966; 5.713.971; e 5.057.368. Em adição, US. 5.244.614 e 4.858.629 também descrevem fibras de múltiplos lóbulos e são incorporados por refe- rência em sua totalidade para todos os propósitos úteis. Não existe descri- ção ou sugestão nestas patentes que estas fibras podem ser usadas em fil- tros de cigarro.
A estrutura semi-aberta destas fibras de múltiplos lóbulos pro- duz um volume vazio interno bem definido que efetiva e eficientemente re- tém ambos os aromatizantes sólido e líquido. A técnica de impregnar sólido e líquido naquelas microcavidades é discutida por XUE e outros em Highly Efficient Acid-Gas Removing Shaped Fiber Filters, Fundamental and Applied Aspect of Chemically Modified Surfaces; The Royal Society of Chemistry, Ed. por C. Little e J. Blitz; P154, 1999, incorporado aqui por referência.
Agentes modificantes de fumaça tais como mentol em forma de pó sólido ou forma líquida são efetivamente retidos nas microcavidades se- mi-abertas de tais fibras e efetivamente liberados ao usuário. Os agentes modificantes de fumaça podem também ser impregnados com partículas absorventes finas sólidas tais como pó de carbono. O aromatizante é retido em um volume interno separado das fibras e não aumenta a queda de pres- são dos filtros. No Exemplo 2 aqui, 40,56 mg de uma fibra de múltiplos lóbu- Ios podem efetivamente aprisionar 19,48 mg de pós sólidos de mentol pulve- rizados. Também, 11,16 mg de fibra impregnada de mentol (contendo 3,6 mg de mentol) podem ser incluídos no espaço da disposição de filtro de tampão-espaço-tampão. No Exemplo 3, mentol foi primeiro impregnado em pós de carbono triturados finos através de um processo de umedecimento e então o carbono impregnado foi carregado em fibras de múltiplos lóbulos e incorporados nos filtros de cigarro em uma configuração de tampão-espaço (tríade/carbono/mentol). A liberação de mentol por cigarro foi mostrada para ser 0,14 a 1,28 mg para aqueles dois exemplos sob uma condição de teste padrão. Obviamente, o nível de liberação de mentol pode ser ajustado pelo carregamento total das fibras no cigarro e o mentol nas fibras.
As Figuras 1 e 2 ilustram, somente dois exemplos de configu- rações de cigarro usando fibras formatadas impregnadas de material aroma- tizante, mas outras configurações podem ser usadas. A Figura 1 é uma vista em elevação lateral em seção transver-
sal mostrando um filtro de tampão/espaço/tampão (PSP) fixado a um cigarro10. O cigarro 10 possui um tampão à jusante 12, um espaço 14 e um tam- pão à montante 16 com o tampão à jusante 12, o espaço 14 e o tampão à montante 16 todos sendo conectados. O tampão à jusante 12 pode ser feito de acetato de celulose, e o tampão à montante 16 pode ser o mesmo mate- rial ou diferente. O tabaco 18 é mostrado junto ao tampão à montante 16. Uma combinação de fibra 22 e um adsorvente 23 é inserida no espaço 14. As fibras 22 que podem ser usadas são fibras de microcavidade formatadas de múltiplos lóbulos tais como aquelas fibras descritas nos fundamentos da invenção, de preferência, a patente US 5.057.368 e a patente US 5.509.430 que novamente são incorporados por referência em sua totalidade para to- dos os propósitos úteis. Estas fibras 22 são mais preferivelmente as fibras mostradas nas figuras 3 e 4 e são fibras de tríade de Honeywell feitas de polipropileno e possuem um volume fracional vazio interno de 0,5-0,6 e po- dem mecanicamente aprisionar partículas finas dentro de seus canais de microcavidade.
Outros materiais poliméricos, tais como, mas não limitados a poliéster, acetato de celulose e polissulfona podem também ser usados para substituir polipropileno em fibras de microcavidade para usar nesta invenção. As microcavidades semi-abertas como definidas aqui não tem que ser tão contínuas quanto as fibras de tríade. Outras fibras formatadas tais como fi- bras porosas com menos microcavidades semi-abertas contínuas podem ser usadas. As fibras impregnadas de material aromatizante como definido aqui podem ser incluídas em qualquer parte do cigarro ou um dispositivo de fu- mar acessório em qualquer desenho técnico possível que permite que elas sejam expostas ao fluxo de fumaça para alcançar o efeito definido aqui.
O material aromatizante 23 pode ser qualquer composto aro- matizante em forma líquida ou particulada pura ou um particulado suportado por adsorvente/absorvente, que tem a habilidade de adicionar aroma ao flu- xo de fumaça. Exemplos de tais materiais incluem metanol em forma de pó sólido puro, partículas de sílica-gel ou carbono impregnado de mentol, solu- ções dissolvidas ou líquidas fundidas de mentol. O adsorvente 23 é mecani- camente misturado com a fibra 22. A relação de partículas adsorvente a fibra pode estar na faixa de 1 a cerca de 90% em peso e de preferência cerca de .30-50% em peso. Estes absorventes 23 são mecanicamente mantidos nas microcavidades de fibras formatadas 22. As fibras 22 misturadas com o ad- sorvente 23 são então inseridas no espaço 14 e embaladas a uma densida- de para obter o resultado desejado de aromatizante adicionado no fluxo de fumaça durante o processo de fumaça. Um envoltório 20 encerra o tabaco, o tampão à montante 16, o espaço 14 e a fibra 22, o material aromatizante 23 e o tampão à jusante 12.
A Figura 2 ilustra outra modalidade similar à Figura 1 exceto que é uma configuração de tampão/espaço (PS). O cigarro 10A possui um tampão à jusante 12 e um espaço 14. A fibra 22 e o material aromatizante 23 são inseridos no espaço 14.
Outras configurações podem também funcionar em adição a disposições P/S/P e P/S. A fibra 22 impregnada com material aromatizante23 pode ser colocada em qualquer localização no cigarro que está exposto ao fluxo de fumaça tal como nas localizações de tampão 12 e 16 ou em um dispositivo de fumar acessório.
A Figura 3 ilustra fibras de três lóbulos 30 com cavidades semi- abertas de acordo com a invenção. A Figura 4 ilustra fibras de quatro lóbulos32 com cavidades semi-abertas de acordo com esta invenção. Novamente, estas fibras são descritas em US 5.057.368 e 5.509.430.
A Figura 5 é um aumento da Figura 1 e ilustra as fibras de múl- tiplos lóbulos 22 sendo combinadas com partículas finas de liberação de a- romatizante 23 em uma configuração P/S/P.
EXEMPLOS
Os exemplos seguintes demonstram o espírito e escopo da
presente invenção.
Tabela 1: Dados dos Exemplos
<table>table see original document page 9</column></row><table>
* Quantidade pode ser menor devido a perda no procedimento experimental.
Exemplo 1 foi cigarro de referência P1/S/P2 branco n° 2280. Exemplo 2 foi preparado como se segue:
.40,3 mg de fibra 3-dpf PP de fibra tríade (pré-cortada em cerca de 2,54 cm (1 polegada) em comprimento) é misturada e agitada com ex- cesso de pó sólido triturado de 200 mg de agulhas de L-mentol brasileira em sacos de polipropileno vedado com zíper. Depois de remover o excesso de sólido peneirando com uma peneira N0. 70, a fibra pesou 60,11 mg. 11,16 mg de fibra impregnada foi então inserido no espaço de cigarro de referência N0. 2280 em uma configuração de P1/tríade (mentol)/P2. O cigarro preferido foi vedado em sacos plásticos e testados em 11 dias. O nível de liberação de mentol é 0,14 mg.
O Exemplo 3 foi preparado como se segue: 238,14 mg do mentol acima; 463,29 mg de Metanol, e 393,17 mg de pó de carbono de coco de pica foram misturados e triturado sob agi- tação. Depois que a maioria do solvente metanol foi evaporado, o sólido re- sultante (647,65 mg) foi ainda triturado em pó fino e transferido em um saco plástico e misturado e agitado com 29,73 mg da fibra 3-dpf de tríade discuti- da acima. Depois de peneirar o excesso de sólido com uma peneira N0. 70, .56,12 mg de fibra impregnada foi obtida e inserida em um cigarro N°. 2280 em uma configuração P2/Triad (Carbono, mentol). A amostra foi então veda- da em um saco plástico e testada em 5 dias. O nível de liberação de mentol é 1,28 mg.
Fibras formatadas com microcavidades de semi-abertas ou a - bertas poderiam ser usadas para preparar filtros aperfeiçoados possuindo aromatizantes aprisionados nas microcavidades. Suas micro-cavidades po- deriam ser usadas para reter partículas absorventes finas tais como carbono e pós de sílica-gel APS ou misturas das mesmas e um aromatizante sem incorrer em RTD alto. Dependendo da característica de superfície dos pós sólidos impregnados, a remoção de componentes de fase gás pode ser rea- lizada por meio de adsorção física ou mecanismo de reação química. Sele- cionando o mecanismo de reação, certos componentes doa fumaça do cigar- ro podem ser seletivamente removidos.
Enquanto é mostrado e descrito certas estruturas específicas que incorporam a invenção, será evidente para aqueles versados na técnica que várias modificações e redisposições das partes podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo do conceito inventivo subjacente e que o mesmo não está limitado às formas particulares aqui mostradas e descritas.
Claims (8)
1. Cigarro com cavidades de fibras impregnadas com material aromatizante compreendendo: uma haste de tabaco (18); um filtro unido à haste de tabaco (18) compreendendo uma con- figuração tampão/espaço com um espaço (14) no qual é inserida a fibra (22,30,32) contendo cavidades carregadas com material de liberação de a- romatizante (23) em formas sólidas ou líquidas; e um tampão a jusante (12); caracterizado pelo fato de que as cavidades são micro- cavidades semi-abertas de retenção de material aromatizante para liberação controlada.
2. Cigarro, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um tampão a montante (16).
3. Cigarro, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as fibras (22, 30, 32) são fibras de múltiplos lóbulos con- formadas.
4. Cigarro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .3, caracterizado pelo fato de que a fibra é uma fibra de três lóbulos (30) com cavidades semi-abertas contínuas.
5. Cigarro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .3, caracterizado pelo fato de que a fibra é uma fibra de quatro lóbulos (30) com cavidades semi-abertas contínuas.
6. Cigarro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .3, caracterizado pelo fato de que a fibra (20, 30, 32) é carregada com ma- terial de liberação de aromatizante de mentol puro (23) na forma de pó sólido ou na forma dissolvida ou líquida fundida.
7. Cigarro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .5, caracterizado pelo fato de que a fibra (20, 30, 32) é carregada com ma- terial de liberação de aromatizante de mentol (23) suportado em uma partí- cula de adsorção/absorção.
8. Cigarro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o material de liberação de aromatizante (23) está em uma razão para a fibra (22, 30, 32) em uma quantidade de cer- ca de 1 a cerca de 90% em peso.
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