BR112014029802B1

BR112014029802B1 - papel para cigarro e cigarro

Info

Publication number: BR112014029802B1
Application number: BR112014029802-5A
Authority: BR
Inventors: Dieter Möhring; Roland Zitturi; Dietmar Volgger
Original assignee: Delfortgroup Ag
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2021-05-25
Also published as: DE102012104773A1; RU2014148327A; MY167909A; KR20150024318A; PH12014502651B1; CN104350204A; RU2636555C2; BR112014029802A2; WO2013178492A1; US9775378B2; ES2535296T3; CN104350204B; KR102070475B1; PL2761086T3; PH12014502651A1; EP2761086A1; US20150090284A1; EP2761086B1

Abstract

PAPEL PARA CIGARRO E CIGARRO. Trata-se de um papel para cigarro que contém fibras de polpa e partículas de preenchimento. Pelo menos uma parte das partículas de preenchimento tem um formato lamelar, o que permite que a capacidade de difusão seja aumentada a uma permeabilidade ao ar predefinida.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um papel para cigarro, que contém fibras de polpa e partículas de preenchimento. O termo “que contém” não exclui que o papel para cigarro contenha componentes adicionais. Particularmente, está relacionado a um papel para cigarro, que permite que a quantidade de monóxido de carbono na fumaça de cigarro seja reduzida, e também a um cigarro correspondente associado.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A fumaça de cigarro é conhecida por conter muitas substâncias nocivas, dentre as mesmas o monóxido de carbono. Portanto, há um grande interesse na indústria de produzir cigarros, cuja fumaça contém consideravelmente menos substâncias nocivas. Para reduzir a quantidade de tais substâncias, cigarros são, frequentemente, dotados de filtros, tipicamente feitos de acetato de celulose. Entretanto, esses filtros não têm capacidade para reduzir a quantidade de monóxido de carbono na fumaça de cigarro, visto que o acetato de celulose não pode absorver monóxido de carbono. Várias sugestões para incorporar catalisadores ao filtro, para converter monóxido de carbono em dióxido de carbono menos nocivo, não foram bem sucedidas, por razões em parte funcionais, em parte econômicas.

[003] A diluição da fumaça associada ao cigarro, por exemplo, por um fluxo de ar que flui através da perfuração do papel de filtro, também é conhecida. Entretanto, a quantidade de monóxido de carbono na fumaça de cigarro é reduzida por isso ao custo de diluir o sabor das substâncias que definem o cigarro, e, portanto, a sensação de sabor do cigarro e a aceitação do consumidor são comprometidas.

[004] As substâncias na fumaça de cigarro são determinadas por um método em que os cigarros são fumados em condições padronizadas. Tal método é, por exemplo, descrito no ISO 4387. Nesse, o cigarro é inicialmente aceso no começo da primeira baforada e então, a cada minuto, a baforada é tomada na extremidade para boca do cigarro com a duração de 2 segundos e um volume de 35 cm3 com um perfil de baforada sinusoidal. As baforadas são repetidas até que o comprimento do cigarro fique abaixo de um comprimento que é predefinido no padrão. A fumaça que flui para fora da extremidade para boca do cigarro durante as baforadas é coletada em uma almofada de filtro Cambridge e esse filtro é, então, analisado quimicamente em relação ao teor de várias substâncias do mesmo, por exemplo, nicotina. A fase de gás que flui para fora da extremidade para boca do cigarro durante as baforadas e através da almofada de filtro Cambridge é coletada e também analisada quimicamente, por exemplo, para determinar a quantidade de monóxido de carbono na fumaça de cigarro.

[005] Durante o fumo padronizado, o cigarro está assim sob dois conjuntos diferentes de condições de fluxo. Durante a baforada, há uma diferença de pressão considerável, tipicamente na faixa de 200 Pa a 1.000 Pa, entre o lado interno do papel para cigarro que se volta para o tabaco e o lado externo do papel para cigarro. Devido a essa diferença de pressão, o ar flui através do papel para cigarro para a parte de tabaco do cigarro e dilui a fumaça que é gerada durante a baforada. Durante essa fase, que dura 2 segundos por baforada, a quantidade de diluição da fumaça de cigarro é determinada pela permeabilidade ao ar do papel. A permeabilidade ao ar é medida de acordo com o ISO 2965 e define o tempo de volume de ar por unidade, por unidade de área e por unidade de diferença de pressão que flui através do papel para cigarro e, portanto, tem a unidade cim3/ (min cm2 kPa). A mesma é frequentemente denominada Unidade CORESTA (CU, CORESTA Unit) (1 CU = 1 cim3/ (min cm2 kPa). Com esse parâmetro, a ventilação da barra do cigarro pode ser ajustada, isto é, o fluxo de ar que flui através do papel para cigarro para o cigarro durante a baforada no cigarro. Tipicamente, a permeabilidade ao ar do papel para cigarros está na faixa de 0 CU a 200 CU, em que a faixa de 20 CU a 120 CU é geralmente preferida.

[006] No período entre as baforadas, o cigarro arde sem qualquer diferença de pressão considerável entre o lado de dentro da parte de tabaco do cigarro e os arredores, de modo que o transporte de gás seja determinado pela diferença de concentração de gás entre a parte de tabaco e os arredores. Desse modo, o monóxido de carbono também pode se difundir através do papel para cigarro a partir da parte de tabaco para o ar ambiente. Nessa fase, que dura 58 segundos por baforada de acordo com o método descrito no ISO 4387, a capacidade de difusão é o parâmetro relevante para a redução de monóxido de carbono.

[007] A capacidade de difusão é um coeficiente de transferência e descreve a permeabilidade do papel para cigarro para um fluxo de gás que é causado por uma diferença de concentração. Mais precisamente, a capacidade de difusão é o volume de gás que passa através do papel por unidade de tempo, por unidade de área e por diferença de concentração e, portanto, tem a unidade cm3/ (s cm2) = cm/s. A capacidade de difusão de um papel para cigarro para CO2 pode, por exemplo, ser determinada pelo Medidor de Difusividade de CO2 da empresa Sodim e está proximamente associado à capacidade de difusão de um papel para cigarro para CO.

[008] A partir das considerações acima, resulta que a capacidade de difusão deve ter uma significância independente e importante para o teor de monóxido de carbono na fumaça de cigarro e que os valores para monóxido de carbono na fumaça de cigarro devem poder ser reduzidos pelo aumento da capacidade de difusão. Isso é de particular importância em relação aos cigarros autoextinguíveis conhecidos na técnica anterior, para os quais valores de monóxido de carbono comparativamente altos são observados. Em tais cigarros, tiras que retardam a queima são aplicadas ao papel para cigarro para que os mesmos se autoextingam em um teste padronizado (ISO 12863). Esse teste ou um similar é, por exemplo, uma parte dos regulamentos legais nos EUA, Canadá, Austrália e na União Europeia. Os valores aumentados de monóxido de carbono são devidos ao fato de que o monóxido de carbono pode se difundir apenas a uma extensão muito limitada através das tiras que retardam a queima a partir cigarro. Seria de grande vantagem ter um papel para cigarros disponível que compensasse esse efeito colateral indesejado.

[009] Na prática, entretanto, se torna muito difícil ajustar a capacidade de difusão independentemente da permeabilidade ao ar do papel no processo de produção do papel. A permeabilidade ao ar por si só, entretanto, é, na maioria dos casos, o motivo das especificações para o papel requeridas pelos fabricantes de cigarro, de modo que - sob esse requerimento - a capacidade de difusão resulte praticamente do processo de produção do papel e possa variar apenas dentro de uma faixa muito pequena (compare também B.E.: The influence of the pore size distribution of cigarette paper on its diffusion constant and air permeability, SSPT17, 2005, encontro CORESTA, Stratford-upon-Avon, Reino Unido). Isso se deve ao fato de que a permeabilidade ao ar bem como a capacidade de difusão são determinadas pela estrutura porosa do papel para cigarro, em que há uma relação entre esses parâmetros, que é dada aproximadamente por D*~Z(1/2), em que D* é a capacidade de difusão e Z a permeabilidade ao ar. Essa relação é, acima de tudo, uma aproximação muito boa se a permeabilidade ao ar do papel é primariamente ajustada pelo refino de fibras de polpa.

[010] A partir da técnica anterior, várias abordagens são conhecidas por aumentar a capacidade de difusão do papel para cigarro, por exemplo, adicionando-se substâncias termicamente instáveis (WO 2012013334) ou selecionando-se o tamanho principal das partículas de preenchimento (EP 1450632, EP 1809128). Apesar de tais tentativas, ainda não há um caso de aumento da capacidade de difusão para uma permeabilidade ao ar dada.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[011] O objetivo da presente invenção é fornecer um papel para cigarro que leve em consideração uma redução seletiva do teor de monóxido de carbono na fumaça de cigarro em uma permeabilidade ao ar predefinida.

[012] Esse objetivo é alcançado por um papel para cigarro de acordo com a reivindicação 1. Realizações adicionais vantajosas são reveladas nas reivindicações dependentes.

[013] De acordo com a invenção, o papel para cigarro contém fibras de polpa e partículas de preenchimento, em que pelo menos uma parte das partículas de preenchimento tem um formato em flocos. Os inventores observaram que a capacidade de difusão do papel para cigarro - em permeabilidade ao ar constante - pode ser aumentada substancialmente se pelo menos uma parte das partículas de preenchimento tiver um formato em flocos. Capacidades de difusão particularmente altas podem ser alcançadas se o preenchimento inteiro for formado por partículas de flocos. Todavia, de tempos em tempos, uma fração menor do preenchimento em flocos pode ser usada por razões de custo. De acordo com a invenção, entretanto, pelo menos 20%, preferencialmente pelo menos 40%, de modo particularmente preferencial pelo menos 55% e particularmente pelo menos 70% das partículas de preenchimento, em massa ou em número de partícula, deve ter um formato em flocos. Tais frações diferentes de partículas em flocos ou não podem, por exemplo, ser alcançadas pela adição de diferentes tipos de preenchimento em uma mistura ao papel.

[014] Em uma realização preferida, as partículas de preenchimento em flocos têm um comprimento l, uma largura b e uma espessura d, que, cada um, corresponde às dimensões máximas em três direções espaciais ortogonais uma à outra, em que o comprimento l e a largura b são pelo menos duas vezes, preferencialmente pelo menos quatro vezes, a espessura d.

[015] O comprimento l e a largura b são tipicamente diferentes um do outro, mas os mesmos devem diferir em um fator menor que 5, preferencialmente menor que 3 e de modo particularmente preferencial menor que 2.

[016] Em uma concepção idealizada de uma geometria quase cuboide, o comprimento l, a largura b e a espessura d podem corresponder, por exemplo, aos comprimentos dos lados do cuboide, isto é, não é necessário, de maneira nenhuma, que o comprimento l corresponda à dimensão máxima da partícula, que em um cuboide idealizado poderia corresponder ao corpo diagonal. Como regra, o comprimento l será, entretanto, maior ou igual à largura b e o próprio diferirá em um fator de 2,5 ou menos que a extensão espacial máxima da partícula.

[017] De modo ilustrativo, deve-se fazer referência à Figura 1, que ilustra uma partícula de preenchimento em flocos, em que o comprimento l, a largura b e a espessura d são indicados.

[018] Conforme mencionado inicialmente, a capacidade de difusão D* é, para papéis convencionais, para uma boa aproximação proporcional à raiz quadrada da permeabilidade ao ar Z em CU, isto é, se aplica D*~Z(1/2). Um valor típico para a capacidade de difusão para CO2 em uma permeabilidade ao ar de Z=50 CU é, por exemplo, 1,65 cm/s. Até agora, foi tecnicamente extraordinariamente difícil variar a capacidade de difusão D* independentemente da permeabilidade ao ar Z tal que uma capacidade de difusão aumentada D* resulte em uma permeabilidade ao ar predefinida Z. Usando-se preenchimento em flocos de acordo com a invenção é, entretanto, possível, aumentar a capacidade de difusão D* para CO2 para D*>1,80 cm/s para um papel, de outro modo, idêntico com uma permeabilidade ao ar de Z=50 CU. Um aumento relativo similar da capacidade de difusão D* devido ao preenchimento em flocos também resulta para permeabilidades de ar que diferem de Z=50 CU. Para quantificar esse efeito para permeabilidades de ar gerais de x CU também, a capacidade de difusão D* para CO2 pode ser normalizada em uma capacidade de difusão esperada em 50 CU usando-se a relação D*~z(1/2), multiplicando-se o mesmo por um fator V5Õ/V>, isto é, D5*0 = D; • Vsõ/V*.

[019] Assim, em uma realização vantajosa da invenção D* • V5Õ/V% > 1,80 cm/s, preferencialmente >1,85 cm/s, aplica-se à capacidade de difusão D* para CO2 de um papel para cigarro com uma permeabilidade ao ar de x CU. Isso se aplica particularmente para valores de permeabilidade ao ar x na faixa 20 <x <120, preferencialmente 30 <x <100, e pelo menos para papéis com conteúdo de preenchimento entre 20 e 40% em peso.

[020] Mostrou-se que a geometria, isto é, o formato em flocos, é essencialmente mais decisivo para o efeito de acordo com a invenção do que o tamanho de partícula médio, isto é, o efeito desejado pode ser alcançado independentemente do tamanho de partícula médio dentro de certos limites. Em uma realização preferida, a valor mediano da massa específica d50 da distribuição de tamanho de partícula medida de acordo com o ISO 13317-3 está entre 0,2 μm e 4,0 μm, preferencialmente entre 0,5 μm e 3,0 μm.

[021] Visto que, de acordo com as investigações dos inventores, a geometria ou o formato da partícula, respectivamente, é primariamente crucial para o aumento da capacidade de difusão, o material de preenchimento é, em primeiro lugar, não mais limitado, visto que o preenchimento é aceitável para o papel para cigarro por razões toxicológicas ou legais. Preferencialmente, entretanto, o preenchimento contém carbonato de cálcio em flocos que, em relação às considerações legais e relacionadas à saúde, é completamente acrítico. Conforme mencionado inicialmente, não é, entretanto, requerido que o preenchimento seja inteiramente formado por carbonato de cálcio em flocos, em vez disso, também, carbonatos de cálcio sem geometria em flocos ou preenchimentos inteiramente diferentes podem ser adicionados à mistura.

[022] Em uma realização preferida, o carbonato de cálcio é uma calcita, uma vaterita ou uma mistura das mesmas, que são preferidas em vez de aragonita ou outras modificações de carbonato de cálcio. Preferencialmente, a mistura consiste em 50% em peso a 70% em peso de calcita e 30% em peso a 50% em peso de vaterita.

[023] O preenchimento de acordo com a invenção pode ser adicionado ao papel da maneira usual, com é conhecido a partir da técnica anterior à pessoa versada na produção de papel. Além disso, para a produção do papel, nenhuma medida especial adicional é requerida após adicionar o preenchimento de acordo com a invenção.

[024] Preferencialmente, o teor do preenchimento inteiro do papel está entre 10% em peso e 45% em peso, de modo particularmente preferencial entre 20% em peso e 40% em peso. Adicionalmente, o papel para cigarro preferencialmente tem um peso-base de 10 g/m2 a 60 g/m2, de modo particularmente preferencial 20 g/m2 a 35 g/m2.

[025] Em uma realização particularmente preferida, o papel é tratado em áreas com substâncias que retardam a queima, que podem fornecer um cigarro fabricado a partir do papel com propriedades autoextinguíveis. Conforme mencionado inicialmente, tais áreas que retardam a queima obstruem a difusão de CO a partir do cigarro entre duas baforadas sequenciais. Essa é a razão pela qual valores tipicamente aumentados de CO são observados para tais cigarros autoextinguíveis. Isso é um problema substancial porque a proteção contra fogo aumentada não deve aumentar a nocividade da fumaça de cigarro. Com o papel para cigarro de acordo com a invenção, o aumento típico no teor de CO na fumaça de cigarro devido às áreas que retardam a queima pode ser, pelo menos parcialmente, compensado pela capacidade de difusão aumentada do papel nas áreas não tratadas. Assim, a invenção fornece um efeito técnico específico em relação a tais papéis tratados.

BREVE DESCRIÇÃO DA FIGURA

[026] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma partícula de preenchimento em floco, em que o comprimento l, a largura b e a espessura d são mostrados.

DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS EXEMPLO 1

[027] O ponto inicial, por exemplo, 1 é um papel para cigarro que não está de acordo com a invenção que compreende fibras de polpa de madeira e 25,5% em peso de carbonato de cálcio convencional, não flocoso e precipitado, que serve como um exemplo para comparação. Entretanto, substâncias adicionais, por exemplo, aditivos de queima, podem ser incluídos. O papel para cigarro tinha um peso-base de 28,2 g/m2 e uma permeabilidade ao ar de 46,9 CU. A capacidade de difusão de CO2 foi medida com um medidor de difusividade de CO2 da empresa Sodim após condicionar o papel de acordo com o ISO 187 e foi verificada como sendo D 4.6,9 = 1,59 cm/s.

[028] Um papel adicional e idêntico para cigarro foi produzido, para o qual o carbonato de cálcio com partículas em flocos foi usado em vez do carbonato de cálcio convencional. Uma análise estrutural de raio-X mostrou que era uma mistura de cerca de 60% em peso de calcita e cerca de 40% em peso de vaterita. O diâmetro médio de partícula era cerca de 1,1 μm. Um método para produzir tal carbonato de cálcio em flocos é descrito no documento no EP 1.151.966 B1.

[029] Pode-se verificar que, trocando-se o carbonato de cálcio, um aumento na capacidade de difusão de 1,59 cm/s para 1,81 cm/s pode ser alcançado com propriedades de papel praticamente idênticas, isto é, em 13,8%. Deve-se considerar, aqui, que a permeabilidade ao ar do papel com o giz em flocos de acordo com a invenção é ligeiramente menor, em 41,7 CU, do que a do papel do exemplo comparativo, em 46,9 CU. Essa pequena diferença na permeabilidade ao ar pode ser facilmente compensada, por exemplo, mudando- se a intensidade de refinamento da polpa e deve-se esperar que com uma permeabilidade ao ar idêntica, o aumento na capacidade de difusão seria ainda maior. Se a capacidade de difusão for normalizada para uma permeabilidade ao ar de 50 CU na maneira descrita acima, uma capacidade de difusão normalizada de 1)50 = 1,59 cm/s • V50/V46,9 = 1,64 cm/s resulta para o exemplo comparativo, sendo que para o papel para cigarro do exemplo 1 com o giz em flocos de acordo com a invenção, a capacidade de difusão normalizada D^0 de 1,81 cm/s • V5Õ/V41T7 = 1,98 cm/s é obtida.

EXEMPLO2

[030] Um papel para cigarro que não esteja de acordo com a invenção que compreende 30,2% em peso do carbonato de cálcio convencional, não flocoso e precipitado foi produzido como o exemplo comparativo. O papel tinha um peso-base de 28,8 g/m2, uma permeabilidade ao ar de 60,6 CU e uma capacidade de difusão de 1,84 cm/s, novamente medida com o medidor de difusividade de CO2 a partir da empresa Sodim após condicionar o papel de acordo com o ISO 187. Isso corresponde a um valor normalizado em 50 CU de ^50 = 1,84 cm/s • V50/V60,6 = 1,67 cm/s, que é assim similar àquele do exemplo comparativo do exemplo 1.

[031] Esse papel para cigarro foi modificado usando-se a mistura de calcita e vaterita com uma estrutura em flocos em vez do carbonato de cálcio convencional. O papel modificado para cigarro tinha um teor de preenchimento de 31,0 % em peso, um peso-base de 29,1 g/m2 e uma permeabilidade ao ar de 59,5 CU. A capacidade de difusão era 2,17 cm/s. Um aumento na capacidade de difusão de 1,84 cm/s a 2,17 cm/s, isto é,17,9%, pode ser alcançada, assim, por propriedades de papel, de outro modo, quase idênticas. Tal capacidade de difusão alta conforme obtida com o papel, de acordo com a invenção, de acordo com exemplo 2 pode ser esperada para papéis para cigarro convencionais em uma permeabilidade ao ar de pelo menos cerca de 85 CU. A capacidade de difusão D50 normalizada para uma permeabilidade ao ar de 50 CU é, desse modo, 2,17 cm/s • 750/759,5 = 1,99 cm/s e é, portanto, similar ao exemplo 1.

[032] Consequentemente, os papéis para cigarro de acordo com a invenção permitem uma difusão substancialmente melhorada de monóxido de carbono a partir da barra de tabaco do cigarro fabricado a partir desse papel, sem ter que mudar a permeabilidade ao ar do papel para cigarro.

Claims

1. PAPEL PARA CIGARRO, caracterizado por conter fibras de polpa e partículas de preenchimento, em que pelo menos 20%, preferencialmente pelo menos 40%, de modo particularmente preferencial pelo menos 55% e particularmente 70% das partículas de preenchimento, em massa ou em número de partícula, têm um formato em flocos, em que as partículas de preenchimento em flocos têm um comprimento l, uma largura b e uma espessura d, que correspondem à respectiva extensão máxima em três direções espaciais mutuamente ortogonais, em que o comprimento l, assim como a largura b, são pelo menos duas vezes mais largos, preferencialmente pelo menos quatro vezes mais largos do que a espessura d, em que o valor mediano de massa específica d50 da distribuição de tamanho da partícula medida de acordo com o ISO 13317-3 está entre 0,2 μm e 4,0 μm, preferencialmente entre 0,5 μm e 3,0 μm, em que as partículas em flocos são formadas por carbonato de cálcio, em que dito papel para cigarro tem uma permeabilidade ao ar de x CU e uma capacidade de difusão D* para CO2 e em que se aplica Dx* -V50 / Vx > 1,80 cm/s.

2. PAPEL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se aplicar Dx* -V50 / Vx >1,85 cm/s, e preferencialmente >1,90 cm/s.

3. PAPEL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se aplicar 20 <x <120, preferencialmente 30 <x <100.

4. PAPEL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo carbonato de cálcio compreender uma calcita, uma vaterita ou uma mistura das mesmas.

5. PAPEL, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela mistura consistir em 50% em peso a 70% em peso de calcita e 30% em peso a 50% em peso de vaterita.

6. PAPEL, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo teor do preenchimento inteiro do papel estar entre 10% em peso e 45% em peso, preferencialmente entre 20% em peso e 35% em peso.

7. PAPEL, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo peso-base estar entre 10 g/m2 e 60 g/m2, preferencialmente entre 20 g/m2 e 35 g/m2.

8. PAPEL, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo papel ser tratado em áreas com substâncias que retardam a queima, que são adequadas para fornecer um cigarro fabricado a partir do papel com propriedades autoextinguíveis.

9. CIGARRO, caracterizado por compreender uma barra de tabaco e um papel para cigarro que embrulha a barra de tabaco, que o papel para cigarro é um papel para cigarro conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.