BR112018017245B1 - Artigo de fumo - Google Patents

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Abstract

É fornecido um artigo de fumo que inclui um aerogel, que pode ser opcionalmente impregnado com um composto de metal catalítico ou pode opcionalmente ser revestido com pelo menos um material formador de aerosol e um agente aromatizante. O artigo para fumar compreende vários segmentos, tais como um segmento de geração de calor, um segmento de geração de aerossol e uma extremidade de boca. O aerogel pode ser colocado próximo ou dentro de qualquer um desses segmentos. A presença do aerogel pode reduzir a concentração de certos componentes gasosos do fumo corrente gerados durante a utilização de um artigo de fumo incorporando um segmento de geração de calor contendo um elemento combustível.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção refere-se a produtos feitos ou derivados de tabaco, ou que de outra forma incorporam tabaco, e são destinados ao consumo humano.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[002] Artigos de fumo populares, tais como cigarros, têm uma estrutura em forma de haste substancialmente cilíndrica e incluem uma carga, rolo ou coluna de material fumável, tal como tabaco picado (por exemplo, na forma de enchimento cortado), rodeado por um invólucro de papel, formando a chamada "haste fumável", "haste de tabaco" ou "haste de cigarro". Normalmente, um cigarro tem um elemento de filtro cilíndrico alinhado em uma relação de ponta a ponta com a haste de tabaco. De um modo preferido, um elemento de filtro compreende um estopa de acetato de celulose plastificada circunscrito por um material de papel conhecido como "embalagem de cilindro". Certos elementos de filtro podem incorporar álcoois poli-hídricos. Veja, por exemplo, Especificação de Patente do Reino Unido 755.475. Certos cigarros incorporam um elemento de filtro tendo múltiplos segmentos, e um desses segmentos pode compreender partículas de carvão ativadas. Veja, por exemplo, Patente 5.300.023 de Blakley et al. e 6.537.186 de Veluz. De um modo preferido, o elemento de filtro é anexado a uma extremidade da haste de tabaco utilizando um material de embalagem circunscrito conhecido como "papel de ponta". Tornou-se também desejável perfurar o material de ponta e a embalagem de cilindro, de modo a fornecer a diluição de fumaça de corrente sugada com o ar ambiente. As descrições de cigarros e seus vários componentes são apresentadas em Produção, Química e Tecnologia do Tabaco, Davis et al. (Eds.) (1999). Um cigarro é empregado por um fumante ao acender uma sua extremidade e queimar a haste de tabaco. O fumante recebe então a fumaça de corrente principal em sua boca por sugar na extremidade oposta (por exemplo, a extremidade de filtro) do cigarro.
[003] Ao longo dos anos, tem sido proposto vários métodos para alterar a composição da fumaça de tabaco de corrente principal. No Publicação de Pedido PCT No. WO 02/37990 de Bereman, foi sugerido que partículas metálicas e/ou partículas carbonáceas podem ser incorporadas no material fumável de um cigarro em uma tentativa de reduzir as quantidades de certos compostos na fumaça produzida por esse cigarro. Na Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2005/0066986 de Nestor et al., foi sugerido que uma haste de tabaco pode incorporar enchimento de tabaco combinado com um material de formação de aerossol, tal como glicerina. Patente dos EUA No. 6.874.508 de Shafer et al. propõe um cigarro tendo uma haste de tabaco embalada em papel tendo uma porção de ponta que é tratada com um aditivo, tal como bicarbonato de potássio, cloreto de sódio ou fosfato de potássio.
[004] Vários materiais substitutos do tabaco foram propostos, e listagens substanciais de exemplos de tais materiais podem ser encontradas na Patente 4.079.742 de Rainer et al. e 4.771.795 de White et al., que são aqui incorporadas por referência na sua totalidade. Referências descrevendo substitutos de tabaco também são apresentadas na seção de fundamentos da Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2007/0215168 de Banerjee et al., que é aqui incorporada por referência na sua totalidade.
[005] Numerosas referências têm proposto vários artigos de fumo de formato e configuração alterados, ou de um tipo que gera vapor aromatizado, aerossol visível ou uma mistura de vapor aromatizado e aerossol visível. Veja, por exemplo, essas referências apresentadas na seção de fundamentos da Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2007/0215168 de Banerjee et al. Além disso, certos tipos de tais artigos de fumo foram comercializados sob as marcas "Premier" e "Eclipse" pela RJ Reynolds Tobacco Company e sob o nome de marca "Accord por Philip Morris Inc. Mais recentemente, foi sugerido que os elementos combustíveis carbonáceos desses tipos de cigarros podem incorporar partículas ultrafinas de metais e óxidos metálicos. Veja, por exemplo, Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2005/0274390 de Banerjee et al., que é aqui incorporada por referência na sua totalidade.
[006] Os artigos de fumo que empregam materiais substitutos do tabaco e artigos de fumo que empregam fontes de calor que não sejam enchimentos de tabaco para produzir vapores aromatizados de tabaco ou aerossóis visíveis aromatizados de tabaco não têm recebido sucesso comercial generalizado. No entanto, seria altamente desejável fornecer um artigo de fumo que demonstrasse a capacidade de fornecer ao fumante muitos dos benefícios e vantagens do tabagismo convencional, ao mesmo tempo que reduz a entrega de produtos de combustão e pirólise incompletos.
BREVE RESUMO DA DIVULGAÇÃO
[007] As necessidades anteriores e outras são satisfeitas por aspectos da presente divulgação que, em um aspecto, fornecem um artigo de fumo alongado tendo uma extremidade de acender e uma extremidade de boca oposta. A invenção fornece artigos de fumo que incluem um aerogel, que pode ser opcionalmente impregnado com um composto metálico catalítico ou opcionalmente revestido com pelo menos um material de formação de aerossol e / ou um agente aromatizante. O artigo de fumo compreende vários segmentos, tais como um segmento de geração de calor, um segmento de geração de aerossol e uma extremidade de boca. O aerogel pode ser colocado próximo ou dentro de qualquer um desses segmentos. Por exemplo, em algumas modalidades, o aerogel pode ser colocado adjacente ao segmento de geração de calor. Em outra modalidade, o segmento de geração de aerossol pode compreender um aerogel. Em outra modalidade, a extremidade de boca pode compreender um aerogel.
[008] A presença da composição de aerogel pode reduzir a concentração de certos componentes gasosos de fumaça de corrente principal gerada durante a utilização de um artigo de fumo incorporando um segmento de geração de calor contendo um elemento combustível.
[009] Em um aspecto da invenção, um artigo de fumo compreende uma extremidade de acender; uma extremidade de boca; um segmento de catalisador opcional e um segmento de geração de aerossol, a extremidade de acender compreende um segmento de geração de calor, referido segmento de geração de calor incluindo um elemento combustível, em que pelo menos um do segmento de catalisador e segmento de geração de aerossol compreende um aerogel, e cada segmento é fisicamente separado e em uma relação de troca de calor. Em algumas modalidades, o segmento de geração de aerossol incorpora glicerina, propilenoglicol ou uma combinação dos mesmos.
[0010] Em outra modalidade, o aerogel compreende um metal selecionado do grupo consistindo de metais alcalinos, metais alcalino terrosos, metais de transição nos Grupos IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB e IIB, elementos do Grupo IIIA, elementos do Grupo IVA, lantanídeos, actinídeos e combinações dos mesmos. Em outras modalidades, o aerogel compreende um metal selecionado de silício, cobre, ferro, titânia, alumínio, níquel, paládio, platina, cobalto ou uma combinação dos mesmos. Em outra modalidade, o aerogel é um aerogel de sílica, um aerogel de óxido metálico, um aerogel orgânico, um aerogel de carbono, um aerogel de calcogeneto, um aerogel contendo um nanotubo ou um aerogel metálico. Em uma modalidade específica, o aerogel é um aerogel de carbono. Em uma outra modalidade específica, o aerogel é um aerogel de óxido metálico. Em outra modalidade, o aerogel de óxido metálico compreende um metal selecionado do grupo consistindo de metais de transição nos Grupos IVB, VB, VIB VIIB, VIIIB, IB e IIB, elementos do Grupo IIIA, elementos do Grupo IVA e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o aerogel adsorve monóxido de carbono na fumaça de corrente principal ou catalisa a conversão de monóxido de carbono em dióxido de carbono. Em uma ou mais modalidades, o aerogel é impregnado com um composto metálico catalítico. Em algumas modalidades, o carregamento do composto metálico catalítico no aerogel é de cerca de 0,1% a cerca de 50%, com base no peso seco total do aerogel. Em algumas modalidades, o composto metálico catalítico compreende um metal selecionado do grupo consistindo de metais alcalinos, metais alcalino terrosos, metais de transição nos Grupos IIIB, IVB, VB, VIBVIIB, VIIIB, IB e IIB, elementos do Grupo IIIA, elementos do Grupo IVA, lantanídeos, actinídeos e combinações dos mesmos. Em outra modalidade, o composto metálico catalítico compreende um metal selecionado do grupo que consiste em Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Cu, Ag, Au, Zn, Y, Ce, Na, K, Cs, Mg, Ca, B, Al, Si, Ge, Sn e combinações dos mesmos. Em outra modalidade, o composto metálico catalítico compreende um metal selecionado do grupo consistindo em ferro, cobre, zinco, cério, prata e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o aerogel compreende uma densidade aparente que varia de cerca de 0,5 a cerca de 0,01 g/cm-3. Em outra modalidade, o aerogel compreende uma área superficial que varia de cerca de 100 a cerca de 1000 m2/g-1. Em outra modalidade, o aerogel é mesoporoso. Em algumas modalidades, o aerogel compreende partículas esféricas de um intervalo médio de tamanho de partícula de cerca de 1 μm a cerca de 250 μm. Em outra modalidade, o aerogel compreende de cerca de 0,5 a cerca de 50% em peso do artigo de fumo. Em algumas modalidades, o segmento de catalisador é posicionado a jusante do segmento de geração de calor e a montante do segmento de geração de aerossol. Em outra modalidade, o segmento de geração de aerossol compreende tabaco tratado com um ou ambos de material de formação de aerossol e um agente aromatizante. Em outra modalidade, o artigo de fumo é um cigarro.
[0011] Em outro aspecto da invenção, um artigo de fumo compreende uma extremidade de acender; uma extremidade de boca; e um segmento de geração de aerossol, a extremidade de acender compreende um segmento de geração de calor, referido segmento de geração de calor incluindo um elemento combustível, a extremidade de boca compreende um filtro, referido filtro incluindo um aerogel, e cada segmento é fisicamente separado e em uma relação de troca de calor. Em algumas modalidades, o aerogel captura ou converte constituintes de fumaça. Em outra modalidade, a extremidade de boca compreende um aerogel monólito poroso. Em outra modalidade, a extremidade de boca compreende uma pluralidade de partículas de aerogel dispersas no filtro. Em algumas modalidades, o aerogel é um aerogel de sílica, um aerogel de óxido metálico, um aerogel orgânico, um aerogel de carbono, um aerogel de calcogeneto, um aerogel contendo um nanotubo ou um aerogel metálico. Em uma modalidade específica, o aerogel é um aerogel de carbono. Em outra modalidade, o aerogel compreende uma densidade aparente que varia de cerca de 0,5 a cerca de 0,01 g/cm-3. Em outra modalidade, o aerogel compreende uma área superficial que varia de cerca de 100 a cerca de 1000 m2/g- 1. Em outra modalidade, o aerogel é mesoporoso. Em certas modalidades, o aerogel é composto por partículas esféricas de um intervalo de tamanho de partícula médio de cerca de 1 μm a cerca de 250 μm. Em outra modalidade, o aerogel compreende de cerca de 0,5% em peso a cerca de 50% em peso do artigo de fumo.
[0012] A invenção inclui, sem limitação, as seguintes modalidades.
[0013] Modalidade 1: Um artigo de fumo compreendendo: uma extremidade de acender; uma extremidade de boca compreendendo opcionalmente um filtro; um segmento de catalisador opcional, e um segmento de geração de aerossol, a extremidade de acender compreendendo um segmento de geração de calor, referido segmento de geração de calor incluindo um elemento combustível, em que pelo menos um do filtro, o segmento de catalisador, e o segmento de geração de aerossol compreende um aerogel, e em que o segmento de geração de aerossol e o segmento de geração de calor são fisicamente separados e em uma relação de troca de calor.
[0014] Modalidade 2: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o aerogel compreende um metal selecionado de silício, cobre, ferro, titânia, alumínio, níquel, paládio, platina, cobalto ou uma combinação dos mesmos.
[0015] Modalidade 3: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o aerogel é um aerogel de sílica, um aerogel de óxido metálico, um aerogel orgânico, um aerogel de carbono, um aerogel calcogeneto, um aerogel contendo um nanotubo ou um aerogel metálico.
[0016] Modalidade 4: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o aerogel é um aerogel de carbono ou um aerogel de óxido metálico.
[0017] Modalidade 5: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o aerogel de óxido metálico compreende um metal selecionado do grupo consistindo de metais de transição nos elementos de Grupo IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB e IIB, elementos de Grupo IIIA, elementos de Grupo IVA, e combinações dos mesmos.
[0018] Modalidade 6: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o aerogel adsorve monóxido de carbono na fumaça de corrente principal ou catalisa a conversão de monóxido de carbono em dióxido de carbono.
[0019] Modalidade 7: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o aerogel é impregnado com um composto metálico catalítico, em que o composto metálico catalítico compreende um metal selecionado do grupo consistindo em ferro, cobre, zinco, cério, prata e combinações dos mesmos.
[0020] Modalidade 8: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o carregamento do composto metálico catalítico no aerogel é de cerca de 0,1% a cerca de 50%, com base no peso seco total do aerogel.
[0021] Modalidade 9: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o aerogel tem pelo menos um de uma densidade aparente que varia de cerca de 0,5 a cerca de 0,01 g/cm-3 e uma área superficial variando de cerca de 100 a cerca de 1000 m2/g-1.
[0022] Modalidade 10: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o aerogel é mesoporoso.
[0023] Modalidade 11: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o aerogel compreende partículas esféricas de um intervalo de tamanho de partícula médio de cerca de 1 μm a cerca de 250 μm.
[0024] Modalidade 12: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o aerogel compreende de cerca de 0,5 a cerca de 50% em peso do artigo de fumo.
[0025] Modalidade 13: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o segmento de catalisador é posicionado a jusante do segmento de geração de calor e a montante do segmento de geração de aerossol.
[0026] Modalidade 14: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o segmento de geração de aerossol compreende tabaco tratado com um ou ambos de material de formação de aerossol e um agente aromatizante.
[0027] Modalidade 15: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o filtro compreende um aerogel adaptado para capturar ou converter constituintes de fumaça.
[0028] Modalidade 16: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o filtro compreende um aerogel monólito poroso.
[0029] Modalidade 17: O artigo de fumo de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que a extremidade de boca compreende uma pluralidade de partículas de aerogel dispersas no filtro, em que as partículas têm um intervalo de tamanho de partícula médio de cerca de 1 μm a cerca de 250 μm.
[0030] Estes e outras recursos, aspectos e vantagens da divulgação serão evidentes a partir da leitura da seguinte descrição detalhada em conjunto com os desenhos anexos, que são brevemente descritos abaixo. A invenção inclui qualquer combinação de dois, três, quatro ou mais das modalidades acima mencionadas, bem como combinações de quaisquer duas, três, quatro ou mais recursos ou elementos apresentados nesta divulgação, independentemente de tais recursos ou elementos estarem expressamente combinados em uma descrição específica da presente invenção. Pretende-se que esta divulgação seja lida holisticamente, de modo que quaisquer recursos ou elementos separáveis da invenção divulgada, em qualquer um dos seus vários aspectos e modalidades, sejam considerados como destinados a serem combináveis, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Outros aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão evidentes a partir do seguinte.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0031] Tendo assim descrito a divulgação em termos gerais, será feita referência ao desenho anexo, que não é necessariamente desenhado em escala, e em que:
[0032] A Figura 1 fornece uma vista de seção transversal longitudinal de um artigo de fumo representativo;
[0033] A Figura 2 é uma imagem mostrando um aerogel seco supercriticamente; e
[0034] A Figura 3 é uma imagem mostrando um aerogel de carbono.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS
[0035] A presente invenção será agora descrita mais completamente a seguir. Esta invenção pode, no entanto, ser realizada em muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada às modalidades aqui apresentadas; em vez disso, estas modalidades são fornecidas de modo que esta divulgação seja abrangente e completa, e irá transmitir completamente o âmbito da invenção para os peritos na arte. Componentes semelhantes são dados como designações numéricas em todas as figuras. Como utilizado nesta descrição e nas reivindicações, as formas singulares "um", "uma" e "o" incluem referentes plurais a menos que o contexto indique claramente o contrário.
[0036] A invenção fornece artigos de fumo que incluem um aerogel, que pode ser opcionalmente impregnado com um composto metálico catalítico ou pode opcionalmente ser revestido com pelo menos um material de formação de aerossol e / ou um agente aromatizante. O artigo de fumo compreende vários segmentos, tais como um segmento de geração de calor, um segmento de geração de aerossol e uma extremidade de boca. O aerogel pode ser colocado próximo ou dentro de qualquer um desses segmentos. Por exemplo, em algumas modalidades, o aerogel pode ser colocado adjacente ao segmento de geração de calor. Em outra modalidade, o segmento de geração de aerossol pode compreender um aerogel. Em outra modalidade, a extremidade de boca pode compreender um aerogel. O aerogel pode fornecer várias funções no artigo de fumo, incluindo o uso como um suporte permeável a gás para um material de filtração ou catalisador, como um elemento de suporte estrutural fornecendo resistência a baixo peso, ou como um substrato permeável a gás para entrega de um aerossol para o usuário, tal como o uso como um substrato para material de formação de aerossol ou um aromatizante. Em certas modalidades, a presença do aerogel pode reduzir a concentração de certos componentes gasosos de fumaça de corrente principal gerada durante a utilização de um artigo de fumo incorporando um segmento de geração de calor contendo um elemento combustível.
Composição de Aerogel
[0037] O artigo de fumo da presente invenção compreende um aerogel. Como usado aqui, o termo "aerogel" refere-se a uma espuma sólida, mesoporosa, de células abertas feita a partir de um composto baseado em metal ou orgânico que é composto de uma rede de nanoestruturas interconectadas e que exibe porosidade (volume não sólido) de não menos que cerca de 50%. O aerogel pode capturar ou converter constituintes de fumaça. O aerogel pode ou reagir diretamente com um ou mais componentes da fase gasosa da fumaça de corrente principal gerada por um artigo de fumo ou catalisar uma reação envolvendo um componente da fase gasosa da fumaça de corrente principal ou ambos, de tal modo que a concentração do componente da fase gasosa é reduzida. O aerogel pode também absorver ou reter um ou mais componentes de fase gasosa da fumaça de corrente principal gerada por um artigo de fumo, de tal modo que a concentração do componente da fase gasosa é reduzida. O aerogel pode ser opcionalmente impregnado com um composto metálico catalítico ou pode ser revestido com pelo menos um material de formação de aerossol e/ou agente aromatizante.
[0038] Como mencionado acima, os aerogéis são uma classe diversa de materiais sólidos, secos, porosos exibindo uma estrutura sólida porosa de baixa densidade de um gel (a parte de um gel que dá ao gel sua coesão tipo sólido) isolado no tato do componente líquido do gel (a parte que faz a maior parte do volume do gel). Os aerogéis são abertos porosos (ou seja, o gás no aerogel não fica preso dentro de bolsas sólidas) e têm poros no intervalo de < 1 a 100 nanômetros (bilionésimos de metro) de diâmetro, normalmente < 20 nm. Geralmente, a maioria dos aerogéis é descrita como “mesoporosa”, que se refere a um material que contém poros que variam de 2 a 50 nm de diâmetro. A maioria dos poros em um aerogel cai dentro deste intervalo de tamanhos e exibe cerca de 90 a 99,8% de porosidade e também contém uma quantidade significativa de microporosidade (poros com menos de 2 nm de diâmetro). Em uma ou mais modalidades, o aerogel é mesoporoso. O pobre volume do aerogel é dependente do diâmetro do poro e, tipicamente, pode variar entre cerca de 0,01 a cerca de 10 cm3/g.
[0039] O aerogel pode estar na forma de uma estrutura monolítica simples ou na forma de uma pluralidade de partículas. Por exemplo, um material de aerogel pode ser cortado em uma forma predeterminada (por exemplo, uma forma cilíndrica) para utilização em um artigo de fumo da invenção ou moído em uma forma granular ou particulada. Quando usado na forma de partículas, o tamanho das partículas do aerogel pode variar. Tipicamente, o aerogel compreende partículas (por exemplo, partículas substancialmente esféricas) de um intervalo de tamanho de partícula médio de cerca de 0,001 μm a cerca de 250 um, de um modo preferido de 1 μm a cerca de 250 μm.
[0040] Além disso, o aerogel compreende uma densidade aparente que varia de cerca de 0,01 a cerca de 0,5 g/cm3. A densidade aparente pode ser dependente da composição do aerogel e a densidade do gel precursor usado para fazer o aerogel.
[0041] Além disso, o aerogel compreende uma área superficial variando de cerca de 100 a cerca de 1000 m2/g. O tamanho da área superficial pode depender da composição do aerogel e da densidade do gel precursor usado para fazer o aerogel.
[0042] Em certas modalidades, o aerogel é selecionado de entre um aerogel de sílica, um aerogel de óxido metálico, um aerogel orgânico, um aerogel de carbono, um aerogel de calcogeneto, um aerogel contendo nanotubo ou um aerogel metálico.
[0043] Em algumas modalidades, a composição de aerogel contém um composto metálico. Exemplos de metais presentes no composto metálico da composição de aerogel incluem, mas não estão limitados a, metais alcalinos, metais alcalino terrosos, metais de transição nos elementos de Grupo IIIB, IVB, VB, VIBVIIB, VIIIB, IB e IIB, Elementos de Grupo IIIA, Elementos de Grupo IVA, lantanídeos e actinídeos. Elementos metálicos exemplares específicos incluem silício, cobre, ferro, titânia, alumínio, níquel, paládio, platina, cobalto ou uma combinação dos mesmos.
[0044] Os aerogéis são formados pela criação de um gel em solução e, em seguida, removendo cuidadosamente o líquido para deixar a estrutura de aerogel intacta. Geralmente, um gel é produzido pela combinação de um precursor de composto baseado em metal, um agente gelificante e um líquido. O precursor de composto à base de metal pode ser selecionado a partir de qualquer sal metálico ou alcóxido metálico. Por exemplo, o sal metálico é independentemente selecionado a partir de um cloreto, nitrato, acetato, oxicloreto ou uma combinação dos mesmos, mas não está limitado a estes sais específicos. Em outro exemplo, o alcóxido metálico é independentemente selecionado de um metóxido, etóxido, terc-butóxido, ou uma combinação dos mesmos, mas não limitado a estes alcóxidos específicos. O agente gelificante promove a formação do gel e pode ser ácido ou básico na natureza incluindo, mas não se limitando a ácidos minerais ou compostos e precursores baseados em amônia (por exemplo, NH4Cl). O líquido é um solvente orgânico quando o precursor metálico é um alcóxido metálico, mas é um solvente aquoso quando o precursor metálico é um sal metálico. Exemplos de solventes orgânicos incluem, mas não estão limitados a álcoois, acetona, cloreto de metileno, benzeno, tolueno, acetonitrila e uma combinação dos mesmos.
[0045] Em muitas modalidades, o líquido é removido do gel através de extração supercrítica ou secagem supercrítica. Preparações exemplares de aerogéis contendo metal são descritas na Patente dos EUA No. 8.436.065 de Hwang et al.; Patente dos EUA No. 8.518.335 de Joung et al.; Patente dos EUA No. 8.894.893 de Ahn et al.; Patente dos EUA No. 9.073.759 de Zeng et al.; Patente dos EUA No. 9.102.076 de Doshi et al.; Patente dos EUA No. 9.115.025 de Bauer et al.; Patente dos EUA No. 5.395.805 de Droege et al.; Patente dos EUA No. 5.911.658 de Yoldas et al.; Patente dos EUA No. 6.197.270 de Sonoda et al.; Patente dos EUA No. 6.307.166 de Heinrichs et al.; Patente dos EUA No. 6.271.170 de Jin et al.; Patente dos EUA No. 7.071.287 de Rhine et al.; Patente dos EUA No. 7.378.450 de Erkey et al.; Patente dos EUA No. 8.222.302 de Yeung et al.; Patente dos EUA No. 5.275.796 de Tillotson et al.; Patente dos EUA No. 5.207.814 de Cogliati et al.; Patente dos EUA No. 4.667.417 de Graser et al.; e Patente dos EUA No. 8.629.076 de Worsley et al. que são aqui incorporadas por referência na sua totalidade.
[0046] Em certas modalidades, o aerogel é um aerogel orgânico ou de carbono. Aerogéis orgânicos compreendem pelo menos cerca de 75% em peso, mais preferivelmente pelo menos 90% em peso de compostos orgânicos. Compostos orgânicos incluem qualquer composto comumente referido como orgânico, por exemplo, aqueles que se enquadram na nomenclatura IUPAC de química orgânica. Aerogéis orgânicos incluem elementos como carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre. Exemplos incluem polímeros naturais ou sintéticos, açúcares, proteínas, materiais celulósicos e semelhantes. Alguns destes materiais podem ser carbonizados, pirolisados ou de outro modo aquecidos, a fim de criar estruturas de carbono ativadas para gerar um aerogel de carbono.
[0047] Por exemplo, em uma modalidade, o aerogel orgânico é uma composição de aerogel de resorcinol- formaldeído, que pode ser pirolisado para produzir um aerogel de carbono. A composição de gel de resorcinol- formaldeído pode ser preparada por polimerização de resorcinol e formaldeído de compostos orgânicos em uma solução aquosa na presença de um catalisador básico de polimerização (por exemplo, carbonato de sódio). Em uma modalidade, a polimerização pode ocorrer a temperatura elevada. O gel de resorcinol-formaldeído formado pode então ser lavado e seco para obter a composição de aerogel de resorcinol-formaldeído. Por exemplo, em algumas modalidades, o gel de resorcinol-formaldeído é lavado em um solvente orgânico até toda a água ter sido trocada do gel com o solvente orgânico, que pode ser um álcool, acetona e semelhantes. A secagem do gel lavado é realizada com métodos de secagem supercríticos utilizando dióxido de carbono para obter a composição de aerogel de resorcinol- formaldeído. A área superficial e densidade da composição de aerogel de resorcinol-formaldeído são dependentes da proporção de resorcinol e catalisador usados na preparação do gel. Por exemplo, uma proporção de cerca de 50 pode produzir um aerogel com uma área superficial de cerca de 900 m2/g, enquanto que uma proporção de cerca de 200 pode produzir um aerogel com uma área superficial de cerca de 575 m2/g. Em uma modalidade, o aerogel orgânico pode ser pirolisado a uma temperatura de cerca de 400 °C a cerca de 1400 °C durante um período de tempo que varia desde cerca de 1 a cerca de 24 horas. Em algumas modalidades, o intervalo de temperaturas é de cerca de 600 °C a cerca de 1050 °C durante cerca de 1 a cerca de 3 horas. A temperatura utilizada para a pirólise pode determinar a extensão da carbonização e / ou a grafitização do gel. Preparações exemplares de aerogéis orgânicos e de carbono são descritas na Patente dos EUA No. 8.436.060 de Kim et al.; Patente dos EUA No. 8.119.700 de Park et al.; Patente dos EUA No. 6.090.861 de Mendenhall et al.; Patente dos EUA No. 5.942.553 de Biesmans et al.; Patente dos EUA No. 5.744.510 de Pekala et al.; Patente dos EUA No. 5.306.555 de Ramamurthi et al.; Patente dos EUA No. 5.086.085 de Pekala et al.; Patente dos EUA No. 4.997.804 de Pekala et al.; Patente dos EUA No. 8.865.351 de Mayes et al.; Patente dos EUA No. 8.871.821 de Wang et al.; Patente dos EUA No. 8.470.901 de Park et al.; Patente dos EUA No. 8.119.700 de Park et al.; Patente dos EUA No. 6.737.445 de Bell et al.; Patente dos EUA No. 5.529.971 de Kaschmitter et al.; e Patente dos EUA No. 5.789.338, de Kaschmitter et al., que são aqui incorporadas por referência na sua totalidade.
[0048] A invenção fornece, ainda, artigos de fumo que incluem um aerogel, que pode ser opcionalmente impregnado com um composto metálico catalítico. Exemplos de metais presentes no composto metálico catalítico do aerogel incluem, mas não são limitados a, metais alcalinos, metais alcalino terrosos, metais de transição nos Grupos IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB e IIB, elementos do Grupo IIIA, elementos do Grupo IVA, lantanídeos e actinídeos. Elementos metálicos exemplares específicos incluem silício, cobre, ferro, titânia, alumínio, níquel, paládio, platina, cobalto ou uma combinação dos mesmos.
[0049] Os compostos metálicos catalíticos podem ser usados em uma variedade de formas particuladas sólidas, incluindo partículas de metal precipitadas, partículas de óxidos metálicos (por exemplo, óxidos de ferro, óxido de cobre, óxido de zinco e óxido de cério) e partículas de catalisador suportadas em que o composto metálico catalítico é disperso em um material de suporte poroso (por exemplo, peneira molecular). O tamanho de partícula dos compostos metálicos catalíticos pode variar, mas é tipicamente entre cerca de 1 nm e cerca de 1 mícron.
[0050] Nos métodos da invenção, o composto metálico catalítico pode ser preparado a partir da decomposição térmica de um precursor metálico. O precursor metálico pode ser aplicado ao aerogel na forma de um material particulado sólido ou na forma de uma suspensão ou solução compreendendo um solvente. Os solventes que podem ser utilizados incluem água (por exemplo, água desionizada), pentanos, hexanos, ciclo-hexanos, xilenos, espécies minerais, álcoois (por exemplo, metanol, etanol, propanol, isopropanol e butanol) e suas misturas. Estabilizadores, tais como ácido acético, ácido nítrico e certos compostos orgânicos, podem ser adicionados às suspensões ou soluções de precursor metálico. A aplicação do precursor metálico ao aerogel como uma suspensão ou solução pode ser vantajosa devido à maior solubilidade dos precursores metálicos em água (e outros solventes comuns) em comparação com o composto metálico catalítico. A maior solubilidade do precursor resulta em locais de catalisador ativos que tendem a ser distribuídos de maneira mais uniforme através do aerogel no aerogel tratado com precursor em comparação com um aerogel tratado diretamente com o composto metálico catalítico. Em algumas modalidades, a mistura do precursor metálico com o aerogel em solução pode ocorrer a temperatura elevada.
[0051] O precursor metálico é qualquer composto que se decompõe termicamente para formar um composto metálico catalítico. Os precursores metálicos exemplares incluem sais metálicos (por exemplo, citratos, hidretos, tiolatos, amidas, nitratos, nitratos de amônia, carbonatos, cianatos, sulfatos, brometos, cloretos, bem como hidratos dos mesmos) e compostos orgânicos metálicos compreendendo um átomo de metal ligado a um radical orgânico (por exemplo, alcóxidos metálicos, β- dicetonatos, carboxilatos e oxalatos). Publicação do Pedido de Patente dos EUA 2007/0251658 de Gedevanishvili et al., que é aqui incorporada por referência na sua totalidade, divulga uma variedade de precursores metálicos que podem ser utilizados na invenção. Sais metálicos exemplares que podem ser utilizados incluem nitrato de ferro, nitrato de cobre, nitrato de cério, nitrato de amônia e cério, nitrato de manganês, nitrato de magnésio, nitrato de zinco e os hidratos destes. Combinações de múltiplos precursores metálicos ou combinações de um precursor metálico com um composto metálico podem ser usadas para tratar o aerogel. Quando múltiplos precursores metálicos e / ou compostos metálicos são usados, os vários componentes da combinação podem ser adicionados ao aerogel juntos ou separadamente.
[0052] O precursor metálico pode também ser depositado na superfície do aerogel através da remoção do líquido, tal como por evaporação para que o precursor metálico permaneça no aerogel. O líquido pode ser substancialmente removido do suporte durante ou antes do tratamento térmico do precursor metálico, tal como o aquecimento do aerogel a uma temperatura superior ao ponto de ebulição do líquido ou reduzindo a pressão da atmosfera envolvendo o aerogel. O aerogel impregnado pode então ser seco em um forno.
[0053] A quantidade de precursor metálico adicionada ao aerogel dependerá, pelo menos em parte, da quantidade desejada de composto metálico catalítico presente no aerogel. A quantidade de precursor metálico tipicamente aplicado ou incorporado em um aerogel representativo pode variar entre cerca de 1 mg e cerca de 200 mg. Geralmente, essa quantidade é de pelo menos cerca de 5 mg e frequentemente pelo menos cerca de 10 mg. Normalmente, a quantidade não excede cerca de 100 mg e muitas vezes não excede cerca de 50 mg. Frequentemente, a quantidade pode ser de cerca de 5 mg a cerca de 20 mg.
[0054] A quantidade de carregamento do precursor metálico no aerogel pode variar, mas será tipicamente de cerca de 0,1% a cerca de 50% com base no peso seco total do aerogel.
[0055] Em algumas modalidades, após o tratamento do aerogel com o precursor metálico, o aerogel é submetido a um tratamento térmico para decompor termicamente o precursor metálico e formar o composto metálico catalítico desejado, ou sujeito a irradiação de micro-ondas em um comprimento de onda, intensidade e duração desejados para converter o precursor metálico em um composto metálico catalítico. O passo de tratamento térmico pode prosseguir por um tempo e a uma temperatura suficiente para converter o precursor metálico para o composto metálico catalítico desejado. Em certas modalidades, este passo de tratamento resulta na conversão de pelo menos cerca de 50% das moléculas precursoras de metal, tipicamente pelo menos cerca de 75%, mais frequentemente pelo menos cerca de 90% e mais frequentemente pelo menos cerca de 99% das moléculas precursoras de metal. O passo de tratamento térmico pode ser realizado em qualquer forno comercialmente disponível capaz de controlar a taxa de aquecimento, a temperatura final, o tempo de permanência e a atmosfera. O aerogel tratado termicamente pode ser usado imediatamente em um artigo de fumo ou armazenado para uso futuro.
[0056] A temperatura do passo de tratamento térmico pode variar. A temperatura de tratamento depende principalmente da temperatura de decomposição do precursor. Precursores de baixa temperatura de decomposição são geralmente preferidos. A temperatura tipicamente varia entre cerca de 100 °C e cerca de 600 °C, mais frequentemente entre cerca de 150 °C e cerca de 450 °C, e mais frequentemente entre cerca de 200 ° C e cerca de 400 °C. A temperatura é tipicamente superior a cerca de 100 °C, frequentemente superior a cerca de 150 °C, e mais frequentemente superior a cerca de 200 °C. A temperatura é tipicamente inferior a cerca de 550 °C, frequentemente inferior a cerca de 500 °C, e mais frequentemente inferior a cerca de 450 °C.
[0057] O comprimento do passo de tratamento térmico pode variar, mas é tipicamente entre cerca de 0,25 horas e cerca de 8 horas, mais frequentemente entre cerca de 0,5 horas e cerca de 6 horas, e mais frequentemente entre cerca de 1 hora e cerca de 5 horas. O passo de tratamento térmico dura tipicamente pelo menos cerca de 1 hora, mais frequentemente pelo menos cerca de 1,5 horas e mais frequentemente pelo menos cerca de 2 horas.
[0058] Por exemplo, as composições de aerogel da presente invenção impregnadas com o precursor metálico podem ser secas por tratamento térmico das partículas em temperatura elevada (por exemplo, 100-150 °C) por um período de tempo (por exemplo, 1-3 horas), e depois calcinar para converter o precursor metálico para uma forma de óxido mais cataliticamente ativa. Um processo de calcinação exemplar envolve tratamento térmico em ar em uma temperatura de cerca de 500-800 ° C durante cerca de 1-3 horas.
[0059] O passo de tratamento térmico ocorre sob uma atmosfera inerte, significando uma atmosfera ou espaço livre que é substancialmente livre de oxigênio que poderia reagir com o carbono dentro do elemento combustível. Gases como nitrogênio, argônio e hélio podem ser usados.
[0060] A quantidade de composto metálico catalítico impregnado no aerogel pode variar. Por exemplo, a sua quantidade tipicamente aplicada ou incorporada em um aerogel representativo pode variar entre cerca de 0,01 mg e cerca de 100 mg, de preferência entre cerca de 0,1 mg e cerca de 100 mg.
[0061] A quantidade de carregamento do composto metálico catalítico sobre o aerogel pode variar, mas ser tipicamente de cerca de 0,1% a cerca de 50% com base no peso seco total do aerogel.
[0062] Formas adicionais para tratar o aerogel com o precursor metálico também podem ser usadas. Por exemplo, as partículas podem ser aplicadas por pulverização ou revestimento do aerogel. As partículas podem ser misturadas com os componentes do aerogel, isto é, durante a formação do gel, de tal modo que as partículas são distribuídas aleatoriamente ou essencialmente homogeneamente na composição de aerogel. Por exemplo, um precursor metálico pode ser dissolvido em uma solução e adicionado a uma solução coloidal, isto é, um gel, para formar uma mistura, que pode então ser lavada e tratada termicamente. Em algumas modalidades, a solução coloidal é um gel orgânico. Em outra modalidade, a composição de aerogel é revestida por imersão com uma suspensão das partículas precursoras de metal. O revestimento por imersão pode ser realizado a fim de fornecer um revestimento de superfície uniforme ao aerogel.
[0063] Em relação ao uso de combinações de precursores metálicos e/ou compostos metálicos, uma combinação exemplar é uma combinação de um precursor metálico, tal como nitrato de cério, com um composto metálico do Grupo VIIIB tal como paládio, platina, ródio ou seus haletos (por exemplo, cloreto de paládio ou cloreto de platina). Os dois componentes podem ser aplicados separadamente ou incorporados no aerogel. Alternativamente, os dois componentes podem ser adicionados ao aerogel juntos, tal como por adição de ambos os componentes durante a preparação do gel. Geralmente, a proporção entre a quantidade de composto metálico (por exemplo, metal do Grupo VIIIB ou haleto metálico) para a quantidade de precursor metálico varia de cerca de 1:2 a cerca de 1:10.000, com base no peso. Tipicamente a quantidade de composto metálico por aerogel está compreendida entre cerca de 1 μg a cerca de 100 mg, mais frequentemente entre cerca de 10 μg a cerca de 15 mg, mais frequentemente entre cerca de 50 μg a cerca de 1 mg.
[0064] A quantidade de aerogel em um aerogel impregnado com metal é tipicamente de cerca de 10 a cerca de 99,9% em peso, mais tipicamente de cerca de 40 a cerca de 99% em peso e frequentemente de cerca de 50 a 90% em peso com base no peso total do peso seco total do aerogel.
[0065] Em outro aspecto, em vez de servir como um material catalisador ou como substrato para um material catalisador, o aerogel pode servir como substrato ou transportador para um material de formação de aerossol e/ou um aromatizante de tal modo que, quando o ar é sugado através do aerogel pelo usuário, o material de formação de aerossol ou aromatizante é volatilizado e adicionado ao fluxo de gás através do aerogel. Assim, a invenção fornece ainda artigos de fumo que incluem um aerogel impregnado com pelo menos um material de formação de aerossol e um agente aromatizante.
[0066] É possível empregar uma grande variedade de agentes ou materiais aromatizantes que alteram o caráter ou natureza sensorial do aerossol de corrente principal sugado gerado pelo artigo de fumo da presente divulgação. Por exemplo, tais agentes aromatizantes opcionais podem ser utilizados para alterar o sabor, aroma e propriedades organolépticas do aerossol. Certos agentes aromatizantes podem ser fornecidos a partir de fontes diferentes do tabaco. Agentes aromatizantes exemplares podem ser de natureza natural ou artificial, e podem ser empregues como concentrados ou embalagens aromatizantes.
[0067] Agentes aromatizantes exemplares incluem vanilina, etilvanilina, benzaldeído, etil valerato, creme, chá, café, fruta (por exemplo, maçã, cereja, morango, pêssego e sabores cítricos, incluindo lima e limão), bordo, mentol, hortelã, hortelã-pimenta, hortelã-verde, wintergreen, noz-moscada, cravo, lavanda, cardamomo, gengibre, mel, anis, sálvia, canela, sândalo, jasmim, cascarilla, cacau, alcaçuz e embalagens de aromas e sabores do tipo e caráter tradicionalmente usados para aromatizar cigarros, charutos e tabacos de cachimbo. Xaropes, como xarope de milho com alto teor de frutose, também podem ser empregados. Certos agentes aromatizantes podem ser incorporados em materiais de formação de aerossol antes da formulação de uma mistura de precursor de aerossol final (por exemplo, certos agentes aromatizantes solúveis em água podem ser incorporados em água, mentol pode ser incorporado em propilenoglicol, e certas embalagens de aroma complexas podem ser incorporadas no propilenoglicol).
[0068] O agente aromatizante compreende qualquer um ou mais daqueles convencionalmente utilizados com a finalidade de aromatizar fumaça de tabaco e inclui ácidos orgânicos, aminoácidos, álcoois, aldeídos, acetais, amidas, aminas, anidridos, ésteres, éteres, pironas, imidas, cetonas, lactonas, fenóis, piridinas, quinolonas, indol, pirazinas, di-hidropirazinas, pirrol, compostos de enxofre, ervas, óleos essenciais, extratos, hidrocarbonetos ou uma combinação dos mesmos.
[0069] O material de formação de aerossol compreende qualquer um ou mais daqueles convencionalmente utilizados com a finalidade de aromatizar fumaça de tabaco e incluem, sem limitação, glicerina, propilenoglicol e combinações dos mesmos.
[0070] O tratamento do aerogel com o agente aromatizante e / ou material de formação de aerossol pode ser conseguido colocando o aerogel em contato íntimo com o agente aromatizante e / ou material de formação de aerossol de várias maneiras. Por exemplo, a adsorção do agente aromatizante e / ou material de formação de aerossol pode ser realizada utilizando uma solução altamente saturada do agente aromatizante no seu solvente na presença do aerogel. O grau de saturação desta solução pode ser melhorado pelo uso de pares de solventes. A adsorção do agente aromatizante e / ou material de formação de aerossol pelo aerogel é também eficazmente conseguida por exposição do aerogel aos vapores do agente aromatizante ou ao agente aromatizante puro e / ou material de formação de aerossol na forma líquida. O agente aromatizante e o material de formação de aerossol podem contatar o aerogel ao mesmo tempo ou sequencialmente. Métodos convencionais adicionais para aplicação de agente aromatizante e material de formação de aerossol conhecidos na técnica podem também ser utilizados.
[0071] A quantidade de agente aromatizante e / ou material de formação de aerossol no aerogel é tipicamente de cerca de 0,5 a cerca de 50% em peso com base no peso total do aerogel, mais frequentemente cerca de 1 a cerca de 20% em peso.
Artigo de fumo
[0072] O aerogel preparado de acordo com a invenção pode ser utilizado em uma variedade de artigos de fumo, tal como qualquer um dos artigos de fumo estabelecidos na Patente dos EUA No. 7.971.590 de Crooks et al. ou Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2007/0215168 de Banerjee et al., que são aqui incorporadas por referência na sua totalidade. Geralmente, o aerogel compreende de cerca de 0,5 a cerca de 50% em peso do artigo de fumo. Referindo à Figura 1, é apresentado um artigo de fumo representativo 10 na forma de um cigarro. O artigo de fumo 10 tem uma forma tipo haste e inclui uma extremidade de acender 14 e uma extremidade de boca 18. A extremidade de acender 14 inclui um segmento de geração de calor 35 estendendo longitudinalmente genericamente cilíndrico. O segmento de geração de calor 35 inclui uma fonte de calor 40 circunscrita por isolamento 42, que pode ser coaxialmente rodeado pelo material de embalagem 45. A fonte de calor 40 é preferivelmente configurada para ser ativada por ignição direta da extremidade de acender 14. O artigo de fumo 10 também inclui um segmento de filtro 65 localizado na outra extremidade (extremidade de boca 18), e um segmento de geração de aerossol 51 (o qual pode incorporar tabaco) que está localizado entre esses dois segmentos.
[0073] A fonte de calor 40 pode incluir um elemento combustível inflamável que tem uma forma geralmente cilíndrica e pode incorporar um material carbonáceo inflamável. Tais materiais carbonáceos inflamáveis geralmente possuem alto teor de carbono. Materiais carbonáceos preferidos podem ser constituídos predominantemente por carbono, tipicamente têm teores de carbono superiores a cerca de 60 por cento, geralmente superiores a cerca de 70 por cento, frequentemente superiores a cerca de 80 por cento, e frequentemente superiores a cerca de 90 por cento, com base no peso seco. Esses elementos combustíveis inflamáveis podem incorporar componentes que não sejam materiais carbonáceos inflamáveis (por exemplo, componentes de tabaco, como tabacos em pó ou extratos de tabaco; agentes aromatizantes; sais, como cloreto de sódio, cloreto de potássio e carbonato de sódio; fibras de grafite termoestáveis; pó de óxido de ferro; filamentos de vidro; carbonato de cálcio em pó; grânulos de alumina; fontes de amônia, tais como sais de amônia; e / ou agentes de ligação, tais como goma guar, alginato de amônia e alginato de sódio). Um elemento combustível representativo, por exemplo, tem um comprimento de cerca de 12 mm e um diâmetro externo total de cerca de 4,2 mm. Um elemento combustível representativo pode ser extrudido ou composto usando um material carbonáceo moído ou em pó, e tem uma densidade que é superior a cerca de 0,5 g/cm3, frequentemente superior a cerca de 0,7 g/cm3, e frequentemente superior a cerca de 1 g/cm3, com base no peso seco. Veja, por exemplo, os tipos de componentes, formulações e projetos de elementos combustíveis estabelecidos na Patente 5.551.451 de Riggs et al.; 7.836.897 de Borschke et al., e 5.469.871 de Barnes et al.; e Publicação de Pedido de Patente dos EUA 2007/0215167 de Llewellyn Crooks et al. e Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2007/0215168 de Banerjee et al.; que são aqui incorporadas por referência na sua totalidade.
[0074] Outra modalidade de um elemento combustível 40 pode incluir um monólito de carbono expandido formado em um processo de espuma. Em outra modalidade, o elemento combustível 40 pode ser co-extrudido com uma camada de isolamento 42, reduzindo assim o tempo e o custo de fabricação. Ainda outras modalidades de elementos combustíveis podem incluir aqueles dos tipos descritos na Patente 4.819.665 de Roberts et al. ou Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2009/0044818 de Takeuchi et al., cada um dos quais é aqui incorporado por referência na sua totalidade.
[0075] Uma camada representativa de isolamento 42 pode compreender filamentos ou fibras de vidro. O isolamento 42 pode atuar como um revestimento que ajuda a manter a fonte de calor 40 firmemente no lugar dentro do artigo de fumo 10. O isolamento 42 pode ser fornecido como um componente de múltiplas camadas incluindo uma camada interior ou tapete 47 de filamentos de vidro não tecidos, uma camada intermediária de papel de tabaco reconstituído 48, e uma camada exterior de filamentos de vidro não tecidos 49. Estes podem ser orientados concentricamente ou cada sobre envolver e/ou circunscrever a fonte de calor.
[0076] Em uma modalidade, a camada interior 47 de isolamento pode incluir uma variedade de filamentos ou fibras de vidro ou não de vidro que são tecidos, tricotados ou tanto tecidos e tricotados (tais como, por exemplo, os chamados tapetes híbridos tecidos / tricotados 3-D). Quando tecida, uma camada interior 47 pode ser formada como um tapete ou tubo tecido. Um tapete ou tubo tricotado ou tecido t pode fornecer um controle melhorado do fluxo de ar em relação à uniformidade através da camada de isolamento (incluindo quaisquer alterações relacionadas à temperatura que possam ocorrer na camada). Os peritos na arte apreciarão que um material tecido, tricotado ou híbrido pode fornecer espaços / lacunas de ar mais regulares e consistentes entre os filamentos ou fibras em comparação com um material não tecido que é mais provável que tenha espaços fechados e abertos irregularmente que podem fornecer um fluxo de ar comparativamente não uniforme e / ou reduzido. Várias outras modalidades de isolamento podem ser moldadas, extrudidas, espumadas ou formadas de outro modo. Modalidades particulares de estruturas de isolamento podem incluir as descritas na Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2012/0042885 de Stone et al., que é aqui incorporada por referência na sua totalidade.
[0077] De preferência, ambas as extremidades do segmento de geração de calor 35 são abertas para expor pelo menos a fonte de calor 40 e o isolamento 42 na extremidade de acender 14. A fonte de calor 40 e o isolamento circundante 42 podem ser configurados de modo que o comprimento de ambos os materiais seja co-extensivo (isto é, as extremidades do isolamento 42 são niveladas com as respectivas extremidades da fonte de calor 40, e particularmente na extremidade a jusante do segmento de geração de calor). Opcionalmente, embora não necessariamente de preferência, o isolamento 42 pode estender ligeiramente para além (por exemplo, a partir de cerca de 0,5 mm a cerca de 2 mm) de uma ou ambas as extremidades da fonte de calor 40. Além disso, calor e / ou ar aquecido produzido quando a extremidade de acender 14 é inflamada durante a utilização do artigo de fumo 10 pode passar facilmente através do segmento de geração de calor 35 durante sugada pelo fumante na extremidade de boca 18.
[0078] O segmento de geração de calor 35 é preferivelmente posicionado com uma extremidade disposta na extremidade de acender 14, e é axialmente alinhado em uma relação de ponta a ponta com um segmento de catalisador a jusante 30, que por sua vez também é alinhado em uma relação de ponta a ponta com o segmento de geração de aerossol 51, preferivelmente todos os segmentos adjacentes encostando entre si, mas sem barreira (além de espaço aberto) entre eles. A proximidade do segmento de geração de calor 35 à extremidade de acender 14 fornece a ignição direta da fonte de calor / elemento combustível 40 do segmento de geração de calor 35.
[0079] A forma e dimensões de seção transversal do segmento de geração de calor 35, antes da queima, podem variar. De preferência, a área da seção transversal da fonte de calor 40 compõe cerca de 10 por cento a cerca de 35 por cento, frequentemente cerca de 15 por cento a cerca de 25 por cento da área total da seção transversal desse segmento 35; enquanto a área de seção transversal da região exterior ou circunscrita (compreendendo o isolamento 42 e materiais de embalagem externos relevantes) compõe cerca de 65 por cento a cerca de 90 por cento, frequentemente cerca de 75 por cento a cerca de 85 por cento da área total da seção transversal desse segmento 35. Por exemplo, para um artigo de fumo cilíndrico tendo uma circunferência de cerca de 24 mm a cerca de 26 mm, uma fonte de calor representativa 40 tem uma forma de seção transversal geralmente circular com um diâmetro externo de cerca de 2,5 mm a cerca de 5 mm, frequentemente cerca de 3 mm a cerca de 4,5 mm.
[0080] Em uma modalidade, um segmento de catalisador cilíndrico 30 se estendendo longitudinalmente está localizado a jusante do segmento de geração de calor 35. O segmento de catalisador 30 inclui um aerogel 22 que, em certas modalidades, atua como um oxidante para a conversão de monóxido de carbono em dióxido de carbono presente no fluxo de ar liberado quando o elemento combustível queima. Como notado anteriormente, o aerogel pode opcionalmente ser impregnado com um composto metálico que pode converter monóxido de carbono em dióxido de carbono. À medida que o elemento combustível queima, o monóxido de carbono é liberado na fumaça de corrente principal, que é dirigida através do segmento de catalisador 30. Em certas modalidades, o aerogel 22 presente no segmento de catalisador 30 auxilia na conversão de monóxido de carbono em dióxido de carbono. Em algumas modalidades, o aerogel 22 é adicionado em uma quantidade eficaz para reduzir a quantidade de monóxido de carbono para dióxido de carbono em fumaça de corrente principal.
[0081] Um segmento de geração de aerossol cilíndrico se estendendo longitudinalmente 51 é localizado a jusante do segmento catalisador 30 e do segmento de geração de calor 35. O segmento de geração de aerossol 51 inclui um material de substrato 55 que, por sua vez, atua como um transportador para um agente ou material de formação de aerossol (não mostrado). Por exemplo, o segmento de geração de aerossol 51 pode incluir um material de tabaco reconstituído que inclui auxiliares de processamento, agentes aromatizantes e glicerina.
[0082] Em outra modalidade, o material de substrato 55 pode ser uma composição de aerogel como aqui notado, que pode ser revestido com pelo menos um material de geração de aerossol e / ou um agente aromatizante. Os componentes anteriores do segmento de geração de aerossol 51 podem ser dispostos dentro, e circunscritos por, um material de embalagem 58. O material de embalagem 58 pode ser configurado para facilitar a transferência de calor a partir da extremidade de acender 14 do artigo de fumo 10 (por exemplo, a partir do segmento de geração de calor 35) ao segmento de catalisador se presente e aos componentes do segmento de geração de aerossol 51. Ou seja, o segmento de geração de aerossol 51, o segmento de catalisador 30 se presente, e o segmento de geração de calor 35 podem ser configurados em uma relação de troca de calor entre si. A relação de troca de calor é tal que o calor suficiente proveniente da fonte de calor 40 é fornecido através do segmento de catalisador 30 se presente para a região de formação de aerossol para volatilizar material de formação de aerossol para formação de aerossol. Em algumas modalidades, a relação de troca de calor é alcançada por posicionar todos esses segmentos próximos uns aos outros. Uma relação de troca de calor também pode ser conseguida estendendo um material condutor de calor a partir da vizinhança da fonte de calor 40 para dentro ou em torno da região ocupada pelo segmento de catalisador 30 se presente e o segmento de geração de aerossol 51. Modalidades particulares de substratos podem incluir aquelas descritas abaixo ou as descritas na Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2012/0042885 de Stone et al., que é aqui incorporada por referência na sua totalidade.
[0083] Um material de embalagem representativo 58 para o material de substrato 55 pode incluir propriedades condutoras de calor para conduzir calor a partir do segmento de geração de calor 35 através do segmento de catalisador 30 se presente ao segmento de geração de aerossol 51, para fornecer a volatilização dos componentes de formação de aerossol contidos no mesmo. O material de substrato 55 pode ter cerca de 10 mm a cerca de 22 mm de comprimento, com certas modalidades sendo de cerca de 11 mm até cerca de 21 mm. O material de substrato 55 pode ser fornecido a partir de uma mistura de tabacos aromáticos e saborosos na forma de enchimento cortado ou pode ser fornecido como um aerogel. Esses tabacos e aerogéis, por sua vez, podem ser tratados com material de formação de aerossol e / ou pelo menos um agente aromatizante. Quando o material de substrato 55 compreende tabaco, o tabaco pode ser fornecido a partir de um tabaco processado (por exemplo, um tabaco reconstituído fabricado utilizando tipos de processos de fabricação de papel ou folha fundida) na forma de enchimento cortado. Certas construções de folha fundida podem incluir cerca de 270 a cerca de 300 mg de tabaco por 10 mm de comprimento linear. Esse tabaco, por sua vez, pode ser tratado com, ou processado para incorporar, material de formação de aerossol e / ou pelo menos um agente aromatizante, bem como um retardador de combustão (por exemplo, fosfato diamônico ou outro sal) configurado para ajudar a evitar a ignição e / ou queima pelo segmento de geração de calor. Se o material de substrato 55 for um aerogel, essa composição também pode ser tratada com, ou processada para incorporar, material de formação de aerossol e / ou pelo menos um agente aromatizante também. Em algumas modalidades, o aerogel é um monólito poroso, que pode ser tratado com, ou processado para incorporar, material de formação de aerossol e / ou pelo menos um agente aromatizante. Em algumas modalidades, o aerogel é uma pluralidade de partículas dispersas por todo o tabaco, que também podem ser tratado com, ou processado para incorporar, material de formação de aerossol e / ou pelo menos um agente aromatizante. Em algumas modalidades, o aerogel é também uma pluralidade de partículas dispersas por todo o tabaco, que pode opcionalmente ser impregnado com um composto metálico catalítico.
[0084] Uma superfície interna de metal do material de embalagem 58 do segmento de geração de aerossol 51 pode atuar como um transportador para material de formação de aerossol e/ou pelo menos um agente aromatizante.
[0085] Em outras modalidades, o substrato 55 pode incluir um papel de tabaco ou papel recolhido sem tabaco formado como uma seção de cilindro. A seção de cilindro pode ser carregada com materiais de formação de aerossol, aromatizantes, extratos de tabaco, ou semelhantes em uma variedade de formas (por exemplo, microencapsulados, líquidos, em pó). Um retardador de queima (por exemplo, fosfato de diamônio ou outro sal) pode ser aplicado a pelo menos uma porção de extremidade de acender / distal do substrato para ajudar a evitar a ignição e / ou queima pelo segmento de geração de calor. Nestas e / ou outras modalidades, o substrato 55 pode incluir grânulos ou grãos formados a partir de tabaco marumarizado e / ou não marumarizado. O tabaco marumarizado é conhecido, por exemplo, da Patente dos EUA No. 5.105.831 de Banerjee, et al., que é aqui incorporada por referência na sua totalidade. O tabaco marumarizado pode incluir cerca de 20 a cerca de 50 por cento (em peso) de mistura de tabaco na forma de pó, com glicerol (a cerca de 20 a cerca de 30 por cento em peso), carbonato de cálcio (geralmente a cerca de 10 a cerca de 60 por cento em peso, frequentemente a cerca de 40 a cerca de 60 por cento em peso), juntamente com agentes ligantes e aromatizantes. O ligante pode incluir, por exemplo, uma carboximetilcelulose (CMC), goma (por exemplo, goma guar), xantano, pululano e / ou alginato. Os grânulos, grãos ou outras formas marumarizadas podem ser construídos em dimensões apropriadas para encaixar dentro de uma seção de substrato e fornecer um fluxo de ar ótimo e produção do aerossol desejável. Um recipiente, tal como uma cavidade ou cápsula, pode ser formado para reter o substrato no lugar dentro do artigo de fumo. Um tal recipiente pode ser benéfico para conter, por exemplo, grânulos ou grãos de tabaco marumarizado e/ou não marumarizado. O recipiente pode ser formado utilizando materiais de embalagem, como descrito abaixo. O termo "grânulos de tabaco" é aqui definido para incluir grãos, grânulos ou outras pequenas unidades discretas de tabaco que podem incluir tabaco marumarizado e/ou não marumarizado. Os grânulos de tabaco podem ter formas externas lisas e regulares (por exemplo, esferas, cilindros, ovoides, etc.) e/ou podem ter formas externas irregulares. Em um exemplo, o diâmetro de cada grânulo de tabaco pode variar de menos do que cerca de 1 mm a cerca de 2 mm. Os grânulos de tabaco podem pelo menos parcialmente encher uma cavidade de substrato de um artigo de fumo como aqui descrito. Em um exemplo, o volume da cavidade de substrato pode variar de cerca de 500 mm3 até cerca de 700 mm3 (por exemplo, uma cavidade de substrato de um artigo de fumo, onde o diâmetro de cavidade é de cerca de 7,5 a cerca de 7,8 mm e o comprimento de cavidade é de cerca de 11 a cerca de 15 mm, com a cavidade tendo uma geometria geralmente cilíndrica). Em um exemplo, a massa dos grânulos de tabaco dentro da cavidade de substrato pode variar entre cerca de 200 mg e cerca de 500 mg.
[0086] Ainda em outras modalidades, o substrato 55 pode ser configurado como um substrato monolítico, formado, por exemplo, como descrito na Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2012/0042885 de Stone et al., que é aqui incorporada por referência na sua totalidade. O substrato pode incluir ou ser construído a partir de um material extrudido. O substrato pode também ser formado por encaixe de pressão ou moldagem / fundição e transferência de calor convectiva) a partir da fonte de calor 40 para o segmento de catalisador adjacente 30 seguido pelo material de substrato 55, ao longo do tempo que a fonte de calor é ativada (por exemplo, queimada) durante a utilização do artigo de fumo 10.
[0087] Uma região de cilindro 53 pode reduzir o potencial de queima ou outra degradação térmica de porções do segmento de catalisador 30, se presente. A região de cilindro 53 pode incluir principalmente espaço de ar vazio, ou pode ser parcialmente ou substancialmente completamente cheia com um material não inflamável, tal como, por exemplo, materiais metálicos, orgânicos, inorgânicos, cerâmicos ou poliméricos, ou qualquer combinação dos mesmos. As regiões de cilindro podem ser de cerca de 1 mm a cerca de 10 mm ou mais de espessura (comprimento), mas frequentemente terão cerca de 2 mm a cerca de 5 mm de espessura (comprimento).
[0088] Os componentes do sistema de geração de aerossol 60 estão preferencialmente anexados uns aos outros, e presos no lugar usando um material de envolvimento 64. Por exemplo, o material de envolvimento 64 pode incluir um material de embalagem de papel ou um material tipo papel laminado que circunscreve cada do segmento de geração de calor 35, e o segmento de catalisador 30 se presente, e pelo menos uma porção da superfície longitudinalmente estendendo exterior do segmento de geração de aerossol 51. A superfície interna do material de envolvimento 64 pode ser presa às superfícies externas dos componentes que ela circunscreve por um adesivo adequado.
[0089] O artigo de fumo 10 inclui, de preferência, um bocal adequado, tal como, por exemplo, um elemento de filtro 65, posicionado na extremidade de boca 18 do mesmo. O elemento de filtro 65 está de preferência posicionado em uma extremidade da haste de cigarro adjacente a uma extremidade do segmento de geração de aerossol 51, de tal modo que o elemento de filtro 65 e o segmento de geração de aerossol 51 estão alinhados axialmente em uma relação de ponta a ponta, encostando um ao outro, mas sem nenhuma barreira entre eles. De um modo preferido, as formas e dimensões de seção transversal gerais desses segmentos 51 e 65 são essencialmente idênticas a cada outra quando vistas transversalmente ao eixo longitudinal do artigo de fumo. O elemento de filtro 65 pode incluir material de filtro 70 que é envolvido ao longo da sua superfície estendendo longitudinalmente com o material de embalagem de cilindro circunscrito 72.
[0090] Em um exemplo, o material de filtro 70 inclui uma estopa de acetato de celulose plastificada, enquanto em alguns exemplos o material de filtro pode incluir um aerogel como aqui descrito, quer na forma de um monólito ou como material particulado. À medida que o elemento combustível queima, o monóxido de carbono é liberado na fumaça de corrente principal, que é direcionada através do filtro. O aerogel presente no filtro pode adsorver componentes gasosos de fumaça de corrente principal durante a utilização do artigo de fumo e, em certas modalidades em que o aerogel inclui um metal catalítico, pode catalisar certas reações envolvendo componentes de fumaça de corrente principal tal como monóxido de carbono. Ambas as extremidades do elemento de filtro 65 são de preferência abertas para permitir a passagem de aerossol através das mesmas. O sistema de geração de aerossol 60 está de preferência anexado ao elemento de filtro 65 utilizando o material de ponta 78. O elemento de filtro 65 pode também incluir uma cápsula de sabor esmagável do tipo descrito na Patente dos EUA No. 7.479.098 de Thomas et al.; Patente dos EUA No. 7.793.665 de Dube et al.; e Patente dos EUA No. 8.186.359 de Ademe et al., que são aqui incorporadas por referência na sua totalidade.
[0091] O artigo de fumo 10 pode incluir um meio de diluição de ar, tal como uma série de perfurações 81, cada uma das quais pode estender através do material de ponta de elemento de filtro 78 e o material de embalagem de cilindro 72 da maneira mostrada, e/ou que pode estender a ou para o substrato 55.
[0092] As dimensões globais do artigo de fumo 10, antes da queima, podem variar. Tipicamente, os artigos de fumo 10 são hastes de forma cilíndrica tendo circunferências de cerca de 20 mm a cerca de 27 mm, têm comprimentos totais de cerca de 70 mm a cerca de 130 mm - frequentemente cerca de 83 mm a cerca de 100 mm. Os segmentos de extremidade de acender de fumável 22 possuem tipicamente comprimentos de cerca de 3 mm a cerca de 15 mm, mas podem ser até cerca de 30 mm. O sistema de geração de aerossol 60 tem um comprimento total que pode variar de cerca de 20 mm a cerca de 65 mm. O segmento de geração de calor 35 do sistema de geração de aerossol 60 pode ter um comprimento de cerca de 5 mm a cerca de 30 mm; o segmento de catalisador 30 do sistema de geração de aerossol 60 pode ter um comprimento de cerca de 1 mm a cerca de 30 mm; e o segmento de geração de aerossol 51 do sistema de geração de aerossol 60 pode ter um comprimento total de cerca de 10 mm a cerca de 60 mm.
[0093] A quantidade combinada de agente de formação de aerossol e material de substrato 55 empregue no segmento de geração de aerossol 51 pode variar. O material de um modo preferido pode ser utilizado de modo a preencher a seção apropriada do segmento de geração de aerossol 51 (por exemplo, a região no interior do material de embalagem 58 do mesmo) em uma densidade de empacotamento de cerca de 100 a cerca de 400 mg/cm3.
[0094] Durante utilização, o fumante acende a extremidade de acender 14 do artigo de fumo 10 utilizando um fósforo ou isqueiro, de uma maneira semelhante à que os artigos de fumo convencionais são acesos, de tal modo que a fonte de calor / elemento combustível 40 na extremidade de acender 14 é inflamada. A extremidade de boca 18 do artigo de fumo 10 é colocada nos lábios do fumante. Produtos de decomposição térmica (por exemplo, componentes da fumaça de tabaco) gerados pelo sistema de geração de aerossol 60 são sugados através. Assim, o termo genérico "substrato monolítico" pode incluir um substrato formado por extrusão ou por um desses outros métodos.
[0095] Em alguns artigos de fumo preferidos, ambas as extremidades do segmento de geração de aerossol 51 estão abertas para expor o material de substrato 55 do mesmo. Juntos, o segmento de geração de calor 35, o segmento de catalisador 30 se presente, e o segmento de geração de aerossol 51 formam um sistema de geração de aerossol 60. O segmento de geração de aerossol 51 é posicionado adjacente à extremidade a jusante do segmento de catalisador 30, que por sua vez, é posicionado adjacente à extremidade a jusante do segmento de geração de calor 35, de tal modo que esses segmentos 51, 30 e 35 são axialmente todos alinhados em uma relação de ponta a ponta. Esses segmentos podem encostar uns nos outros, ou ser posicionados em uma relação ligeiramente afastada, que pode incluir uma região de cilindro 53. As formas e dimensões de seção transversal externas desses segmentos, quando vistas transversalmente ao eixo longitudinal do artigo de fumo 10, podem ser essencialmente idênticas umas às outras. A disposição física desses componentes é preferivelmente tal que o calor seja transferido (por exemplo, por meio de transferência de calor condutiva e convectiva) a partir da fonte de calor 40 para o material adjacente 30 se presente e / ou material de substrato 55, ao longo do tempo que a fonte de calor é ativada (por exemplo, queimada) durante o uso do artigo de fumo 10.
[0096] A ignição direta aciona o elemento combustível 40 do segmento de geração de calor 35, de tal forma que, de preferência, ele será inflamado ou de outra forma ativado (por exemplo, começa a queimar). A fonte de calor 40 dentro do sistema de geração de aerossol 60 irá queimar, e fornecer calor para volatilizar material de formação de aerossol dentro do segmento de geração de aerossol 51 como resultado da relação de troca de calor entre esses dois segmentos. Certas fontes de calor preferidas 40 não experimentarão diminuição volumétrica durante a ativação, enquanto outras podem degradar de uma maneira que reduza seu volume. De um modo preferido, os componentes do segmento de geração de aerossol 51 não sofrem decomposição térmica (por exemplo, carbonização ou combustão) em qualquer grau significativo. Os componentes volatilizados são arrastados no ar que é sugado através da região de geração de aerossol 51. O aerossol assim formado será sugado através do elemento de filtro 65 e para a boca do fumante.
[0097] Durante certos períodos de utilização, o aerossol formado dentro do segmento de geração de aerossol 51 será sugado através do elemento de filtro 65 e para a boca do fumante. Assim, o aerossol de corrente principal produzido pelo artigo de fumo 10 inclui fumaça de tabaco produzida pelo material de formação de aerossol volatilizado.
[0098] Como anteriormente divulgado, o elemento de filtro 65 está preferencialmente anexado à haste de cigarro assim formada utilizando um material de ponta 78. O artigo de fumo pode opcionalmente ser diluído com ar fornecendo perfurações apropriadas 81 na vizinhança da região de extremidade de boca 18, como é conhecido na arte. Os filtros podem incluir materiais e podem ser fabricados por métodos tais como, por exemplo, aqueles divulgados nas Patentes dos EUA Nos 7.740.019 de Nelson et al., 7.972.254 de Stokes et al., 8.375.958 de Hutchens et al.; e Publicação de Pedido de Patente dos EUA 2008/0142028 de Fagg, et al.; e 2009/0090372 de Thomas et al., cada uma das quais é aqui incorporada por referência na sua totalidade.
[0099] O sabor pode ser fornecido ou melhorado por materiais de cápsula ou microcápsula sobre ou dentro do material de substrato 55 do segmento de geração de aerossol 51, os materiais de embalagem, o elemento de filtro 65, ou qualquer outro componente capaz de conter e libertar aromatizantes, de preferência com mínima degradação que alteraria o aroma de forma indesejável. Outros componentes de aroma associados a um filtro também podem ser usados; ver, por exemplo, Patente dos EUA No. 5.724.997 de Fagg, et al., que é aqui incorporada por referência na sua totalidade.
[00100] Cigarros descritos com referência à Figura 1 podem ser utilizados da mesma maneira que os cigarros comercializados sob o nome comercial de "Eclipse" pela RJ Reynolds Tobacco Company. Veja também o cigarro "Steam Hot One" comercializado pela Japan Tobacco Inc.
[00101] Elementos combustíveis do segmento de geração de calor podem variar. Elementos combustíveis adequados, e componentes, projetos e configurações representativos dos mesmos, e métodos para produzir esses elementos combustíveis e os seus componentes, são apresentados na Patente dos EUA No. 4.714.082 de Banerjee et al.; Patente dos EUA No. 4.756.318 de Clearman et al.; Patente dos EUA No. 4.881.556 de Clearman et al.; Patente dos EUA No. 4.989.619 de Clearman et al.; Patente dos EUA No. 5.020.548 de Farrier et al.; Patente dos EUA No. 5.027.837 de Clearman et al.; Patente dos EUA No. 5.067.499 de Banerjee et al.; Patente dos EUA No. 5.076.297 de Farrier et al.; Patente dos EUA No. 5.099.861 de Clearman et al.; Patente dos EUA No. 5.105.831 de Banerjee et al.; Patente dos EUA No. 5.129.409 de White et al.; Patente dos EUA No. 5.148.821 de Best et al.; Patente dos EUA No. 5.156.170 de Clearman et al.; Patente dos EUA No. 5.178.167 de Riggs et al.; Patente dos EUA No. 5.211.684 de Shannon et al.; Patente dos EUA No. 5.247.947 de Clearman et al.; Patente dos EUA No. 5.345.955 de Clearman et al.; Patente dos EUA No. 5.469.871 de Barnes et al.; Patente dos EUA No. 5.551.451 de Riggs et al.; Patente dos EUA No. 5.560.376 de Meiring et al.; Patente dos EUA No. 5.706.834 de Meiring et al.; Patente dos EUA No. 5.727.571 de Meiring et al.; Patente dos EUA No. 8.469.035 de Banerjee et al.; e Publicação de Pedido de Patente dos EUA 2005/0274390 de Banerjee et al.; e 2013/0269720 de Stone et al.; que são aqui incorporadas por referência na sua totalidade.
[00102] Os elementos combustíveis compreendem frequentemente material carbonáceo e podem incluir ingredientes tais como grafite ou alumina, bem como material carbonáceo com alto teor de carbono. Os elementos combustíveis carbonáceos incluem o tipo que foi incorporado nos cigarros comercializados sob os nomes comerciais "Premier" e "Eclipse" pela RJ Reynolds Tobacco Company. Veja também o cigarro "Steam Hot One" comercializado por Japan Tobacco Inc. Algumas outras modalidades de elementos combustíveis são apresentadas na Patente dos EUA No. 5.178.167 de Riggs et al. e Patente dos EUA No. 5.551.451 de Riggs et al., ambas aqui incorporadas por referência na sua totalidade, mas certas modalidades podem não ter o carbonato de sódio, grafite e / ou cálcio aqui estabelecido. Algumas modalidades de elemento combustível podem incluir um monólito de carbono expandido. Em outra modalidade, o elemento combustível 40 pode ser co-extrudido com uma camada de isolamento 42, reduzindo assim o tempo e o custo de fabricação.
[00103] O elemento combustível será, de preferência, circunscrito ou de outro modo revestido por isolamento, ou outro material adequado. O isolamento pode ser configurado e empregado de modo a suportar, manter e reter o elemento combustível no lugar dentro do artigo de fumo. O isolamento pode adicionalmente ser configurado de modo que o ar e aerossol sugados possam passar facilmente através dele. Exemplos de materiais de isolamento, componentes de conjuntos de isolamento, configurações de conjuntos de isolamento representativos dentro de segmentos de geração de calor, materiais de embalagem para conjuntos de isolamento, e maneiras e métodos para produzir esses componentes e conjuntos, são estabelecidos na Patente dos EUA No. 4.807.809 de Pryor et al.; Patente dos EUA No. 4.893.637 de Hancock et al.; Patente dos EUA No. 4.938.238 de Barnes et al.; Patente dos EUA No. 5.027.836 de Shannon et al.; Patente dos EUA No. 5.065.776, de Lawson et al.; Patente dos EUA No. 5.105.838 de White et al.; Patente dos EUA No. 5.247.947 de Clearman et al.; Patente dos EUA No. 5.303.720 de Banerjee et al.; Patente dos EUA No. 5.345.955 de Clearman et al.; Patente dos EUA 5.396.911 de Casey, III et al.; Patente dos EUA No. 5.546.965 de White et al.; Patente dos EUA No. 5.727.571 de Meiring et al.; Patente dos EUA No. 5.902.431 de Wilkinson et al.; Patente dos EUA No. 5.944.025 de Cook et al.; Patente dos EUA No. 8.424.538 de Thomas et al.; e Patente dos EUA No. 8.464.726 de Sebastian et al.; que são aqui incorporadas por referência na sua totalidade. Conjuntos de isolamento foram incorporados dentro dos tipos de cigarros comercializados comercialmente sob os nomes comerciais "Premier" e "Eclipse" pela RJ Reynolds Tobacco Company, e como cigarro "Steam Hot One" comercializado pela Japan Tobacco Inc.
[00104] Os materiais retardantes de chama / queima e os aditivos úteis no isolamento podem incluir sílica, carbono, cerâmica, fibras metálicas e / ou partículas. Quando se tratam fibras celulósicas ou outras fibras tais como - por exemplo - algodão, ácido bórico ou vários compostos organofosfatos podem fornecer propriedades retardadoras de chama desejáveis. Além disso, várias nanopartículas orgânicas ou metálicas podem conferir uma propriedade de retardamento de chama desejada, assim como o fosfato de diamônio e / ou outros sais. Outros materiais úteis podem incluir compostos organo-fósforo, bórax, alumina hidratada, grafite, tripolifosfato de potássio, dipentaeritritol, pentaeritritol e polióis. Outros, como os sais de ácido fosfônico nitrogenados, fosfato de mono- amônia, polifosfato de amônia, brometo de amônia, cloreto de amônia, borato de amônia, borato de etanolamônia, sulfamato de amônia, compostos orgânicos halogenados, tio- ureia e óxidos de antimônio podem ser utilizados, mas não são agentes preferidos. Em cada modalidade de materiais retardantes de chama, retardantes de fogo e / ou retardantes de queima utilizados no isolamento, material de substrato e outros componentes (isolados ou em qualquer combinação uns com os outros e / ou outros materiais), as propriedades desejáveis são mais preferencialmente fornecidas sem comportamento tipo remoção de gases ou derretimento indesejável.
[00105] Um tecido de isolamento terá, de preferência, capacidade de difusão de oxigênio suficiente para sustentar um artigo de fumo, tal como um cigarro, em uma condição acesa durante um tempo de utilização desejado. Por conseguinte, o tecido de isolamento será de preferência poroso em virtude da sua construção. Em construções tricotadas, tecidas ou combinadas tecidas e tricotadas, a porosidade requerida pode ser controlada configurando a maquinaria de montagem para deixar espaços suficientes (desejados) entre as fibras para permitir a difusão de oxigênio na fonte de calor. Para tecidos não tecidos, que podem não ser porosos o suficiente para promover combustão uniformemente sustentada, pode ser obtida porosidade adicional por perfurações no isolamento por métodos conhecidos na arte incluindo, por exemplo, perfuração de pinos quentes ou frios, perfuração por chama, gravação em relevo, corte a laser, perfuração, corte por lâmina, perfuração por produtos químicos, punção e outros métodos. Cada um do cilindro e o isolamento podem incluir material não vítreo que é tecido, tricotado ou uma sua combinação, um material metálico espumado, um material cerâmico espumado, um composto metálico cerâmico expandido, e qualquer combinação destes, e o material no isolamento pode ser o mesmo ou diferente do que no cilindro.
[00106] O material de formação de aerossol pode variar, e podem ser utilizadas misturas de vários materiais de formação de aerossol, assim como várias combinações e variedades de agentes aromatizantes (incluindo vários materiais que alteram o caráter sensorial e/ou organoléptico ou a natureza do aerossol de corrente principal de artigo de fumo), materiais de embalagem, peças de extremidade de boca, elementos de filtro, embalagem de cilindro e material de ponta. Tipos representativos destes componentes estão estabelecidos na Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2007/0215167 de Llewellyn Crooks, et al., que é aqui incorporado por referência na sua totalidade.
[00107] O material de substrato pode incorporar tabaco de alguma forma, e pode ser fornecido por praticamente todo o material de tabaco. O material de substrato pode incorporar um aerogel, que pode ser um monólito de aerogel ou pode ser partículas dispersas através de qualquer composição contendo tabaco. A forma do material de substrato pode variar. Em algumas modalidades, o material de substrato é utilizado em uma forma de enchimento essencialmente tradicional (por exemplo, como enchimento cortado). O material de substrato pode ser de outro modo formado nas configurações desejadas (ver, por exemplo, Pedido de Patente dos EUA 2011/0271971 de Conner et al., que é aqui incorporado por referência na sua totalidade. O material de substrato pode ser usado na forma de uma teia ou folha recolhida, utilizando os tipos de técnicas geralmente apresentadas na Patente dos EUA No. 4.807.809 de Pryor et al, que é aqui incorporada por referência na sua totalidade. O material de substrato pode ser utilizado sob a forma de um folha ou teia que é fragmentada em uma pluralidade de cadeias estendendo longitudinalmente, utilizando os tipos de técnicas geralmente apresentadas na Patente dos EUA No. 5.025.814 de Raker et al., que é aqui incorporada por referência na sua totalidade. O material de substrato pode ter a forma de uma folha laminada frouxamente, de tal modo que um tipo espiral de passagem de ar estende longitudinalmente através do segmento de geração de aerossol. Tipos representativos de tabaco contendo materiais de substrato podem ser fabricados a partir de misturas de tipos de tabaco; ou a partir de um tipo predominante de tabaco (por exemplo, um tabaco reconstituído tipo folha fundida ou tipo papel composto principalmente por tabaco burley, ou um tabaco reconstituído tipo folha fundida ou tipo papel constituído principalmente por tabaco oriental).
[00108] O material de substrato também pode ser tratado com aditivos de tabaco do tipo que são tradicionalmente utilizados para a fabricação de cigarros, tais como componentes de revestimento de topo e/ou invólucro. Veja, por exemplo, os tipos de componentes estabelecidos na Publicação de Pedido de Patente 2004/0173229 de Crooks et al., que é aqui incorporado por referência na sua totalidade.
[00109] A maneira pela qual o material de formação de aerossol é posto em contato com o material de substrato pode variar. O material de formação de aerossol pode ser aplicado a um material de tabaco formado, ou pode ser incorporado em materiais de tabaco processados durante a fabricação desses materiais. O material de formação de aerossol pode ser dissolvido ou disperso em um líquido aquoso, ou outro transportador de solvente ou líquido adequado, e pulverizado sobre esse material de substrato. Veja, por exemplo, Publicação de Pedido de Patente No. 2005/0066986 de Nestor et al, que é aqui incorporado por referência na sua totalidade. A quantidade de material de formação de aerossol empregue em relação ao peso seco do material de substrato pode variar. Materiais que incluem níveis excessivamente altos de material de formação de aerossol podem ser difíceis de processar em hastes de cigarro usando tipos convencionais de equipamento de fabricação de cigarros automatizado.
[00110] O aerossol de corrente principal produzido pelo artigo de fumo 10 inclui fumaça de tabaco produzida pelo material de formação de aerossol volatilizado no segmento de geração de aerossol 51. Para cada sopro a maior parte do aerossol de corrente principal que é fornecido é produzida pelo sistema de geração de aerossol 60. O fumante pode fumar um artigo de fumo para um número desejado de sopros. No entanto, quando o material fumável 55 foi consumido, e a fonte de calor 40 extingue, a utilização do artigo de fumo é cessada (isto é, a experiência de fumar está terminada).
[00111] Normalmente, o segmento de extremidade de acender pode ser fabricado fornecendo um segmento de extremidade de acender “duplo”, alinhando um segmento de fonte de calor em cada extremidade do segmento “duplo” e envolvendo os componentes alinhados para fornecer um segmento combinado “duplo”. Esse segmento combinado “duplo” é então cortado ao meio perpendicular ao seu eixo longitudinal para fornecer dois segmentos combinados. Alternativamente, dois segmentos podem ser alinhados e envolvidos para fornecer um segmento combinado.
[00112] Tipicamente, o segmento de extremidade de boca pode ser fornecido conectando o segmento de geração de aerossol a cada extremidade do segmento de elemento de filtro “duplo” para fornecer um segmento combinado “duplo”; e subdividir o segmento combinado “duplo” para fornecer dois segmentos de extremidade de boca combinados. Alternativamente, esse segmento combinado pode ser fornecido por conectar um segmento de elemento de filtro a cada extremidade de um segmento de geração de aerossol “duplo” para fornecer um segmento combinado “duplo”; e subdividir o segmento combinado “duplo” para fornecer dois segmentos de extremidade de boca combinados.
[00113] Segmentos de extremidade de acender fumáveis, segmentos de geração de calor, os segmentos de geração de aerossol, segmentos contendo tabaco, peças de extremidade de boca, e vários componentes dos anteriores, podem ser fabricados utilizando tipos convencionais de cigarros e técnicas e equipamentos de fabricação de cigarros, ou cigarro e equipamento de fabricação de componentes de cigarros modificados apropriadamente. Isto é, as várias partes e peças de componentes podem ser processadas e montadas em cigarros usando os tipos convencionais de tecnologias conhecidas dos peritos na arte da concepção e fabricação de cigarros e componentes de cigarros, e na arte da montagem de componentes de cigarros. Veja, por exemplo, os tipos de configurações de componentes, materiais de componentes, metodologias de montagem e tecnologias de montagem estabelecidas na Patente dos EUA No. 5.052.413 de Baker et al.; Patente dos EUA No. 5.088.507 de Baker et al.; Patente dos EUA No. 5.105.838 de White et al.; Patente dos EUA No. 5.469.871 de Barnes et al.; e Patente dos EUA No. 5.551.451 de Riggs et al.; e Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2005/0066986 de Nestor et al., que são aqui incorporadas por referência na sua totalidade.
[00114] A fabricação de componentes de múltiplos segmentos pode ser realizada utilizando equipamento combinado do tipo disponível sob a marca Mulfi ou Merlin da Hauni Maschinenbau AG de Hamburgo, Alemanha; ou como LKF-01 Laboratory Multi Filter Maker de Heinrich Burghart GmbH. A combinação de vários segmentos ou componentes de cigarros também pode ser realizada utilizando dispositivos tipo convencional ou modificados adequadamente, tais como dispositivos de ponta disponíveis como dispositivos de união Lab MAX, MAX, MAX S ou MAX 80 da Hauni Maschinenbau AG. Ou seja, hastes, segmentos e segmentos combinados podem ser alimentados (por exemplo, usando bandejas, tremonhas, rodas e similares), alinhados, inclinados ou conectados, subdivididos, girados, transportados, separados e coletados (por exemplo, usando bandejas, correias, tremonhas e semelhantes) utilizando dispositivos de ponta adequadamente modificados e dispostos. Veja, por exemplo, os tipos de dispositivos e técnicas de combinação estabelecidos na Patente dos EUA No. 3.308.600 de Erdmann et al.; Patente dos EUA No. 4.280.187 de Reuland et al.; Patente dos EUA 4.281.670 de Heitmann et al.; e Patente dos EUA No. 6.229.115 de Vos et al.; e Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2005/0194014 da Read, Jr., que são todas incorporadas por referência aqui na sua totalidade.
[00115] Os tipos de materiais e configurações utilizados para materiais fumáveis, materiais de isolamento, materiais de formação de aerossol, agentes aromatizantes, materiais de embalagem, peças de extremidade de boca (por exemplo, elementos de filtro), embalagens de cilindro, e materiais de ponta nos artigos de fumo da invenção podem variar. As modalidades de tais componentes de artigo de fumo estão estabelecidas na Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2007/02015167 de Crooks et al. e Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2007/0215168 de Banerjee et al., que são incorporadas por referência na sua totalidade.
[00116] Para cigarros da presente invenção que são diluídos com ar ou ventilados, a quantidade ou grau de diluição com ar ou ventilação pode variar. Frequentemente, a quantidade de diluição com ar para um cigarro diluído com ar é maior que cerca de 10%, geralmente é maior que cerca de 20%, geralmente é maior que cerca de 30% e, às vezes, é maior que cerca de 40%. Em algumas modalidades, o nível superior para a diluição com ar para um cigarro diluído com ar é inferior a cerca de 80 por cento e, frequentemente, é inferior a cerca de 70 por cento. Como aqui utilizado, o termo “diluição com ar” é a proporção (expressa como uma percentagem) do volume de ar sugado através dos meios de diluição com ar para o volume total de ar e aerossol sugados através do cigarro e saindo da porção de extremidade de boca do cigarro. Níveis mais elevados de diluição com ar podem agir para reduzir a eficiência de transferência do material de formação de aerossol para o aerossol de corrente principal.
[00117] Em algumas modalidades, os cigarros da presente invenção exibem resistência desejável para sugada. Por exemplo, um cigarro exemplar exibe uma queda de pressão entre cerca de 50 e cerca de 200 mm de queda de pressão de água em fluxo de ar de 17,5 cc/seg. Os cigarros preferidos exibem valores de queda de pressão entre cerca de 60 mm e cerca de 180 mm e, em algumas modalidades, entre cerca de 70 mm e cerca de 150 mm, a queda da pressão da água em fluxo de ar de 17,5 cc/seg. Os valores de queda de pressão dos cigarros são medidos usando uma Estação de Teste de Cigarros Filtrona (Série CTS), disponível na “Filtrona Instruments and Automation Ltd”.
[00118] Modalidades preferidas de cigarros da presente invenção, quando fumados, produzem um número aceitável de sopros. Tais cigarros fornecem normalmente mais do que cerca de 6 sopros, e geralmente mais do que cerca de 8 sopros, por cigarro, quando a máquina fumou sob condições de fumo de FTC. Esses cigarros normalmente fornecem menos de cerca de 15 sopros, e geralmente menos do que cerca de 12 sopros, por cigarro, quando fumados sob FTC de mais de 5. Um cigarro (por exemplo, um cigarro incluindo um elemento combustível carbonáceo ausente de uma passagem de ar estendendo longitudinalmente localizado central ou internamente) exibe uma proporção de rendimento de monóxido de carbono de FTC para "alcatrão" de FTC inferior a cerca de 1, muitas vezes inferior a cerca de 0,8, e frequentemente inferior a cerca de 0,6. As técnicas para determinar o "alcatrão" de FTC e a nicotina de FTC estão estabelecidas em Pillsbury et al., J. Assoc. Off. Anal. Chem., 52, 458-462 (1969), que é incorporado por referência na sua totalidade. As técnicas para a determinação do monóxido de carbono de FTC são apresentadas em Horton et al., J. Assoc. Off. Anal. Chem., 57, 1-7 (1974), que é incorporado por referência na sua totalidade.
[00119] Aerossóis que são produzidos por cigarros da presente invenção são aqueles que compreendem componentes contendo ar tais como vapores, gases, partículas em suspensão e semelhantes. Os componentes de aerossol podem ser gerados por vaporização do agente de formação de aerossol. Como tal, o aerossol pode conter componentes volatilizados, produtos de combustão (por exemplo, dióxido de carbono e água) e produtos de combustão incompleta, e produtos de pirólise. Componentes de aerossol também podem ser gerados pela ação do calor a partir da queima de tabaco de alguma forma (e opcionalmente outros componentes que são queimados para gerar calor), sobre substâncias que estão localizadas em uma relação de troca de calor com material de tabaco que é queimado e outros componentes que são queimados. Os componentes de aerossol também podem ser gerados pelo sistema de geração de aerossol como resultado da ação do segmento de geração de calor sobre um segmento de geração de aerossol. Em algumas modalidades, os componentes do segmento de geração de aerossol têm uma composição global, e estão posicionados dentro do artigo de fumo, de tal modo que esses componentes têm uma tendência para não sofrer um grau significativo de decomposição térmica (por exemplo, como resultado de combustão, combustão lenta ou pirólise) durante condições de uso normal.
[00120] Artigos de fumo da presente invenção podem ser embalados para distribuição, venda e uso. Os cigarros podem ser embalados da maneira utilizada para os cigarros comercializados sob os nomes comerciais “Premier” e “Eclipse” pela RJ Reynolds Tobacco Company. Os cigarros também podem ser embalados da maneira utilizada para os cigarros comercializados sob o nome comercial Camel Blackjack Gin pela RJ Reynolds Tobacco Company. Os cigarros também podem ser embalados da maneira utilizada para os cigarros comercializados com o nome comercial Salem Dark Currents Silver Label pela RJ Reynolds Tobacco Company. Veja também os tipos de embalagens estabelecidas na Patente 4.715.497 de Focke et al.; Patente dos EUA 4.294.353 de Focke et al.; Patente dos EUA No. 4.534.463 de Bouchard; Patente dos EUA No. 4.852.734 de Allen et al.; Patente dos EUA No. 5.139.140 de Burrows et al.; e Patente dos EUA No. 5.938.018 de Keaveney et al.; Especificação de Patente do Reino Unido 1,042,000; Publicação de Pedido de Patente Alemã No. DE 10238906 de Marx et al.; e Publicação de Pedido de Patente dos EUA 2004/0217023 de Fagg et al.; 2004/0256253 de Henson et al.; e 2005/0150786 de Mitten et al., que são incorporadas por referência na sua totalidade.
EXEMPLOS EXEMPLO 1:Preparação exemplificativa de um aerogel de carbono Passo 1:Preparação de Gel
[00121] Uma solução de catalisador é preparada por dissolução de 0,20 g de Na2CO3 em 100 g de água. Em um recipiente separado, 1,00 gramas de resorcinol são dissolvidos em 47,1 g de água. A esta solução, adicionam-se 47 g de uma solução de formaldeído seguida por 2,41 g da solução de catalisador preparada. A mistura reacional é selada e agitada durante 24 h. Após 24 h, a mistura reacional é transferida para um forno a 80 °C. O gel é colocado dentro de algumas horas a um dia e é deixado no forno por cerca de 3 dias.
Passo 2: Condições de Processamento de Gel
[00122] O gel é removido e a troca de solvente para acetona, metanol ou isopropanol ao longo de 3-5 dias é feita, trocando o solvente pelo menos uma vez por dia. O gel é colocado em um secador supercrítico. Troca para CO2 líquido ao longo de 2-3 dias é executada. O procedimento aqueceu o CO2 através do seu ponto crítico (31,1 °C e 72,9 bar) para ~ 45 °C, enquanto mantendo uma pressão de ~ 100 bar e despressurizado a uma taxa de ~ 7 bar por hora.
Passo 3: Método de Pirólise
[00123] O aerogel orgânico do Passo 2 é aquecido a alta temperatura em um forno tubular de alta temperatura (1100 °C max), tal como um Lindberg Blue / M ™ Mini-Mite ™, utilizando um tubo de processo de quartzo fundido. As tampas usadas conectaram o tanque de gás ao tubo de quartzo e também conectaram a outra extremidade do tubo de quartzo a uma linha de exaustão. Alternativamente, o gel pode ser aquecido em um forno de alta temperatura ou forno equipado com um termômetro, um cadinho de cerâmica, e um encaixe de tubulação para adaptar a saída de tanque de gás à entrada de forno, bem como a linha de exaustão do forno.
[00124] O aerogel é colocado no centro do tubo de quartzo ou cadinho. Se um forno tubular for usado, o tubo de quartzo é colocado no centro do forno tubular de forma que o aerogel esteja na metade ao longo do comprimento aquecido. Se estiver usando um forno de caixa, o cadinho é colocado no centro do forno, sempre que possível. A linha de nitrogênio ou argônio é conectada. Se um tubo de quartzo for usado, a tampa de extremidade é presa e o tanque de gás é conectado a uma extremidade do tubo. Se um forno de caixa for usado, a linha de suprimento de gás é anexada a um encaixe selado adequado (como um adaptador farpa-para-NPT) anexado ao forno. Uma linha de exaustão é conectada ao sistema e encaminhada para uma ventilação adequada, como um duto de exaustão ou um exaustor químico. O tanque de gás é aberto. O regulador é aberto para permitir que o gás flua. Uma taxa de fluxo adequada para um tubo de quartzo de 1" é de 200 sccm (centímetros cúbicos padrão por minuto) de gás. Se um medidor de fluxo de massa não for usado, apenas alguns psi devem ser usados para gerar um fluxo relativamente suave. A temperatura de forno é definida entre 600 e 1050 °C (embora as temperaturas de 400-1800°C funcionem). A temperatura ajustada determina o grau de pirolisação (para aerogéis orgânicos, o grau de carbonização e/ou a grafitização). Uma vez na temperatura, o aerogel é deixado realizar pirólise por 3-10 h. Deve ser observado que, se o sistema demorar muito para atingir seu ponto de ajuste de temperatura, esse tempo de aceleração deve ser fatorado no tempo de pirólise total. Um forno de aquecimento rápido como o Mini-Mite ™ demora alguns minutos para atingir a temperatura e requer tempos de imersão maiores no ponto de ajuste do que um forno grande que leva de 1 a 3 horas para atingir a rampa (já que o aerogel estará acima de temperaturas pirolizáveis durante muito da fase de rampa). O forno é desligado e resfriado a ~ 200 °C ou menos antes da abertura. O tanque de gás é desligado.
EXEMPLO 2: Preparação de um aerogel de carbono
[00125] Preparou-se um aerogel de carbono de acordo com o procedimento geral estabelecido no Exemplo 1, exceto que no Passo 2 o gel foi colocado em isopropanol e trocado 5 vezes. Além disso, secagem supercrítica foi realizada em um extrator supercrítico como descrito abaixo. O método de secagem de CO2 supercrítico foi realizado em um extrator de fluido supercrítico Jasco ao longo de um curso de três dias. O material de partida de aerogel foi colocado em uma coluna de aço inoxidável e aquecido no forno de coluna para 32oC. Para secar o material de partida de aerogel, três ensaios de 999 minutos consecutivos foram feitos a uma temperatura e pressão constantes de 32 °C e 10 MPa utilizando 100% de CO2 como solvente de secagem. Após a conclusão dos três ensaios, um método de despressurização foi operado em 0,7 MPa / h com uma temperatura constante de 32 °C e 100% de CO2. A Figura 2 é uma fotografia do aerogel após secagem supercrítica. O aerogel neste estágio é extremamente leve e tem uma cor vermelho-cereja.
[00126] O aerogel seco supercriticamente foi colocado em um tubo de quartzo e inserido em um forno sob gás de nitrogênio. A amostra foi aquecida para 800 oC durante 3 horas e deixada arrefecer durante a noite sob gás de nitrogênio. A Figura 3 é uma fotografia do aerogel após pirólise. O aerogel é extremamente leve e preto como carvão. O desenvolvimento de produtos poderia usar tecnologia de aerogel de carbono em aplicações incluindo isolamento, suporte de matriz para tecnologia de redução de danos (isto é, catalisadores), filtração (carvão ativado) e para usos de cigarros eletrônicos específicos.

Claims (15)

1. Artigo de fumo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma extremidade de acender (14); uma extremidade de boca (18); um segmento de catalisador (30), e um segmento de geração de aerossol (51), a extremidade de acender (14) compreendendo um segmento de geração de calor (35), o referido segmento de geração de calor incluindo um elemento combustível (40), em que o segmento de catalisador (30) compreende um aerogel, em que o aerogel adsorve monóxido de carbono na fumaça de corrente principal ou catalisa a conversão de monóxido de carbono em dióxido de carbono, em que o segmento de geração de aerossol (51) e o segmento de geração de calor (35) são fisicamente separados e em uma relação de troca de calor; e em que o segmento de catalisador (30) está posicionado a jusante do segmento de geração de calor (35) e a montante do segmento de geração de aerossol (51).
2. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aerogel compreende um metal selecionado de silício, cobre, ferro, titânia, alumínio, níquel, paládio, platina, cobalto ou uma combinação dos mesmos.
3. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aerogel é um aerogel de sílica, um aerogel de óxido metálico, um aerogel orgânico, um aerogel de carbono, um aerogel de calcogeneto, um aerogel contendo um nanotubo ou um aerogel metálico.
4. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o aerogel é um aerogel de carbono ou um aerogel de óxido metálico.
5. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o aerogel de óxido metálico compreende um metal selecionado do grupo consistindo de metais de transição nos Grupos IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB e IIB, elementos do Grupo IIIA, elementos do Grupo IVA e combinações dos mesmos.
6. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aerogel é impregnado com um composto metálico catalítico, em que o composto metálico catalítico compreende um metal selecionado do grupo consistindo em ferro, cobre, zinco, cério, prata e combinações dos mesmos.
7. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o carregamento do composto metálico catalítico no aerogel é de 0,1% a 50%, com base no peso seco total do aerogel.
8. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aerogel tem pelo menos um dentre uma densidade aparente que varia de 0,5 a 0,01 g/cm3 e uma área superficial variando de 100 a 1000 m2/g-1.
9. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aerogel é mesoporoso.
10. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aerogel compreende partículas esféricas de um intervalo de tamanho de partícula médio de 1 m a 250 m.
11. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aerogel compreende entre 0,5 e 50% em peso do artigo de fumo.
12. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segmento de geração de aerossol (51) compreende tabaco tratado com um ou ambos de material de formação de aerossol e um agente aromatizante.
13. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o filtro compreende um aerogel adaptado para capturar ou converter constituintes de fumaça.
14. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o filtro compreende um aerogel de monólito poroso.
15. Artigo de fumo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a extremidade de boca (18) compreende uma pluralidade de partículas de aerogel dispersas no filtro, em que as partículas têm um intervalo de tamanho de partícula médio de 1 m a 250 m.
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