ES2335355T3 - Material envolvente para productos para fumar con propiedades mejoradas de combustion sin llama. - Google Patents
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Abstract
Material envolvente para productos para fumar, donde se trata de un material envolvente básico sobre el cual está aplicada al menos en zonas discretas una composición que comprende un polisacárido reticulado químicamente y fragmentado mecánicamente con un tamaño de partículas, definido como media ponderada del producto seco en un campo de 1 a 1000 μm.
Description
Material envolvente para productos para fumar
con propiedades mejoras de combustión sin llama.
La presente invención se refiere a un material
envolvente de productos para fumar mejorado, que en productos para
fumar como p.ej. cigarrillos presenta unas propiedades controladas
de combustión sin llama de modo que por una parte el producto para
fumar queme sin llama sin problemas con libre acceso de aire y por
otra parte se autoextinga sobre sustratos que por su parte puedan
ser combustibles.
En el campo técnico correspondiente es conocido
el hecho de aplicar sobre un material envolvente básico para
productos para fumar, preferentemente papel para cigarrillos,
sustancias tales como polímeros, silicatos, polisacáridos y
derivados en soluciones acuosas o no acuosas en cantidad suficiente
y con una distribución geométrica adecuada, para influir de este
modo en las características de combustión sin llama del material
envolvente del producto para fumar.
Así el documento
WO-A-03/034845 describe cigarrillos
con superior tendencia a la autoextinción, para lo cual el papel
para cigarrillos presenta zonas de forma anular cuya permeabilidad
al aire se ha reducido por la presencia de un polímero. Los
polímeros empleados son especialmente acetato de polivinilo, acetato
de polivinilo parcialmente hidrolizado o alcohol de polivinilo.
La solicitud de patente US Nº 20020129824 da a
conocer un papel para cigarrillos para la preparación de cigarrillos
con reducida tendencia a la combustión sin llama que comprende un
papel base que lleva sobreimpresas varias zonas de un polímero
termoplástico con unas permeabilidades al aire Coresta entre 0 y
14,9 CU (= Unidades Coresta, 1 CU = 1 cm^{2}/cm^{3}*min para
una diferencia de presión de 1 kPa, conforme al procedimiento de
ensayo Nº 40 recomendado por CORESTA [Cooperative Centre for
Scientific Research Relative to Tobacco, Paris, Francia]:
Determination of Air Permeability of Materials used as Cigarette
Paper, Filter Plug Wrap and Filter Joining Paper (Determinación de
la Permeabilidad al Aire de los Materiales utilizados como Papel
para Cigarrillos, Papel envolvente de los tapones de filtro y Papel
de unión del filtro, incluidos materiales con una zona permeable
orientada), Octubre 1994, publicado en el Boletín
1994-3/4). En el caso de los polímeros
termoplásticos utilizados en esta Memoria de Patente se trata de
hidropropilcelulosa, etilcelulosa, etilhidroximetilcelulosa,
acrilamidas N-sustituidas,
poli(vinilmetiléter), poli(etilenóxido),
poli(vinilalcohol),
poli(2-etiloxazolin), éter de metilcelulosa,
acetato de celulosa, ftalato de acetato de celulosa y butirato de
acetato de celulosa.
El documento
WO-A-02/067704 da a conocer también
un material envolvente para productos para fumar, sobre la cual va
aplicada por lo menos en una zona una composición para reducir la
permeabilidad del material envolvente básico, comprendiendo la
composición una sustancia que reduce la permeabilidad, una sustancia
que retarda la velocidad de combustión y una sustancia que acelera
la velocidad de combustión. Como sustancia que reduce la
permeabilidad del material envolvente básico se emplean
principalmente polisacáridos tales como almidón, almidón
modificado, derivados del almidón, celulosa, derivados de la
celulosa, chitosán, derivados del chitosán, quitina, derivados de
la quitina, alginato, derivados del alginato o una combinación de
estos compuestos.
Por experiencia, la permeabilidad al aire del
material envolvente de productos para fumar que no presente zonas o
tramos en los que no se haya aplicado zonas que reduzcan la
permeabilidad al aire, está en un campo de 20 a 200 CU, mientras
que en las zonas que han tenido aplicación generalmente es muy baja
y generalmente y según la construcción del cigarrillo se encuentra
entre 3 y 15 CU. Las diferencias de permeabilidad al aire en las
zonas con aplicación por una parte y el papel para cigarrillos
básico por otra altera la cantidad y la composición de las
sustancias contenidas en el humo respecto a un papel para
cigarrillos que no tenga reducida la permeabilidad al aire, lo cual
sin embargo en el sector técnico correspondiente se considera
indeseable. Por este motivo, el papel de cigarrillos con
permeabilidad al aire en las zonas que está por encima de la medida
conocida hasta la fecha son de especial interés, ya que en este caso
la cantidad y composición de las sustancia contenidas en el humo
sufrirían una modificación más reducida.
El objetivo de la presente invención es por lo
tanto superar los problemas antes expuestos y facilitar un material
envolvente para productos para fumar que tengan unas características
de combustión sin llama modificadas de modo controlado.
Los inventores de la presente invención han
comprobado sorprendentemente que el objetivo anterior se resuelve
por medio de un material envolvente para productos para fumar en el
que se trata de un material envolvente básico sobre el cual se ha
aplicado al menos en zonas discretas una composición que comprende
un polisacárido químicamente reticulado, fragmentado mecánicamente
con un tamaño de partículas (tamaño medio ponderado) del producto
seco del polisacárido dentro de un campo de 1 a 1000 \mum.
Como polisacárido químicamente reticulado y
fragmentado mecánicamente se puede emplear un almidón sometido a
reticulación química y fragmentado mecánicamente, un almidón
modificado, derivado del almidón, celulosa, derivado de la
celulosa, chitosán, derivado del chitosán, quitina, derivado de la
quitina, alginato, derivado del alginato o una combinación de estos
compuestos, preferentemente un almidón químicamente reticulado y
fragmentado mecánicamente.
\newpage
Se entiende por polisacárido químicamente
reticulado y fragmentado mecánicamente, un polisacárido que por un
efecto de cortadura y subsiguiente expansión mediante el empleo de
por ejemplo una extrusora, se desmenuza, pudiendo someterse este
polisacárido también a las más diversas reacciones químicas tales
como por ejemplo una oxidación o una reducción.
En el caso de utilizarse un almidón como almidón
de partida de forma granular, puede emplearse por ejemplo un
almidón nativo o un almidón degradado por vía oxidativa, térmica o
hidrolítica, o un derivado del éter o derivado del éster de aquél,
químicamente modificado.
La preparación de derivados de polisacáridos
ionizados se puede efectuar p.ej. con los siguientes medios de
cationización o anionización en el campo de sustitución entre 0,02 -
0,1 (D.S.): cloruro de
3-cloro-2hidroxipropiltrimetilamonio,
cloruro de 2,3-epoxipropiltrimetilamonio, cloruro
de
3-cloro-2-hidroxipropildimetildodecilamonio,
cloruro de
3-cloro-2-hidroxipropildimetiloctadecilamonio,
monocloroacetato sódico, anhídrido del ácido acético y/o anhídrido
del ácido maleico.
Para la reticulación se combinan preferentemente
0,1 - 0,8% en peso de un medio bifuncional o polifuncional,
calculado a base del peso del polisacárido en forma granular, que
pueda reaccionar con los granos de almidón, por lo menos con dos
grupos hidroxilo libres de la molécula del polisacárido. El medio
bifuncional o polifuncional que puede utilizarse se elige de
acuerdo con la invención del grupo que comprende compuestos
epoxihalógenos o dihalógenos alifáticos,
fosforoxihalogenilhalogénidos, alcalimetafosfatos, aldehídos,
incluidas resinas que contengan aldehído, anhídridos ácidos y
reactivos polifuncionales tales como por ejemplo el cloruro del
ácido cianhídrico.
Las reacciones de modificación química se pueden
realizar tanto antes de la extrusión como también en la extrusora.
Puede ser conveniente realizarlos antes de la extrusión porque
entonces después de la fragmentación en la extrusora y subsiguiente
dispersión en agua del producto molido se forman dispersiones con
fragmentos más pequeños.
Los almidones pueden proceder preferentemente de
almidones de tubérculos y almidones de raíces así como almidones de
cereales, como materiales de partida. Los almidones típicos de
tubérculos y raíces son el almidón de patata, almidón de tapioca;
habiendo almidones de cereales de fácil disposición como almidón de
maíz o almidón de trigo. El almidón empleado no está limitado en
modo alguno a estos almidones - la ventaja de los antes citados
consiste únicamente en que actualmente son fáciles de adquirir en el
mercado. Naturalmente se pueden emplear también mezclas de uno o
varios almidones elegidos del grupo compuesto por almidones de
tubérculos, de raíces o de cereales nativos, oxidativos, térmicos o
degradados hidrolíticamente así como químicamente modificados.
Además de estos se pueden utilizar como materia prima harinas de
tubérculos, de raíces o de cereales.
Sirviéndose de una extrusora (tanto una
extrusora de un solo husillo como también de doble husillo) y
partiendo por ejemplo de granos de almidón de patata se puede
conseguir una fragmentación definida, moliéndose el producto seco
terminado a una granulación inferior a 2 mm, preferentemente
inferior a 1 mm, con un tamaño medio de partículas de aprox. 500
\mum.
El desmenuzado mecánico o térmico de los granos
de polisacárido reticulados da lugar a fragmentos cuya superficie
no se compone de zonas moleculares ordenadas sino de ristras de
polisacárido sueltas parcialmente hidrolizadas. Esta capa,
"blanda" después de esponjar en agua, permite obtener unas
superficies de contacto mayores al adosarse a fibras y por lo tanto
un ligamento más fuerte de las partículas de polisacárido con las
fibras.
De acuerdo con la invención, la composición que
se ha de aplicar sobre el material envolvente básico puede contener
opcionalmente además del polisacárido químicamente reticulado y
fragmentado mecánicamente, también un disolvente.
De acuerdo con la invención se pueden emplear
como disolventes el agua y/o un disolvente orgánico. Como disolvente
orgánico son especialmente adecuados el isopropanol, etanol,
dimetilacetamida, N-metilpirrolidon y
N-metilmorfolin-N-óxido.
La composición que se va a aplicar sobre el
material envolvente básico puede contener opcionalmente un material
de carga, una sustancia que retarde la velocidad de combustión y/o
una sustancia que acelera la velocidad de combustión.
Como materiales de carga se pueden citar
conforme a la invención el carbonato de calcio, caolín, dióxido de
titanio, talco y óxido de magnesia.
Como sustancia retardadora de la velocidad de
combustión se puede citar conforme a la invención el fosfato
hidrogenado disódico.
Como sustancias aceleradoras de la velocidad de
combustión se pueden emplear conforme a la invención sales de
metales alcalinos y alcalinotérreos tales como sales de sodio,
potasio o magnesio o sales del ácido carbónico tales como sales del
ácido acético, del ácido cítrico, del ácido maleico, del ácido
láctico y del ácido vínico, en particular sales del ácido
cítrico.
La composición puede contener además del
polisacárido químicamente reticulado y fragmentado mecánicamente
que se ha de utilizar conforme a la invención, también otra
sustancia que altere la permeabilidad al aire del material
envolvente básico. Aquí se pueden citar en particular polisacáridos
no sometidos a una fragmentación mecánica y reticulación química
tales como almidón, almidón modificado, derivados del almidón,
celulosa, derivados de la celulosa, chitosán, derivados del
chitosán, quitina, derivados de la quitina, alginato, derivados del
alginato o una combinación de estos compuestos.
A este respecto hay que señalar que las
sustancias adicionales opcionales antes citadas para la composición
a aplicar sobre el material envolvente para productos para fumar
(materiales de carga, disolventes, sustancias retardantes de la
velocidad de combustión y/o acelerantes de la velocidad de
combustión), son opcionales.
Las proporciones de los componentes respectivos
en la composición para aplicar sobre el material envolvente básico
para productos para fumar son, referidos en cada caso al contenido
de sustancia sólida de la composición, generalmente del 20 al 100%,
preferentemente del 45 al 100%, muy preferentemente del 70 al 100%
de polisacárido químicamente reticulado y fragmentado
mecánicamente, en particular almidón, eventualmente del 0 a 40%,
preferentemente del 0 a 20% de un polisacárido empleado
convencionalmente, eventualmente del 0 al 50%, preferentemente del
0 al 30% de material de carga y opcionalmente del 0 al 6%,
preferentemente del 0 al 3% de sustancia que retarde la velocidad
de combustión y/o que acelere la velocidad de combustión.
El material envolvente básico a emplear conforme
a la invención consiste generalmente de fibras de celulosa que se
obtienen por ejemplo a partir de lino, madera blanda o madera dura.
Para modificar, si se desea, las propiedades del material
envolvente básico se pueden emplear también como material envolvente
básico diversas mezclas de fibras de celulosa. El material
envolvente básico contiene además generalmente un material de carga
y sustancias que favorecen o aceleran la velocidad de
combustión.
El peso básico del material envolvente de
productos para fumar empleado conforme a la invención es
generalmente de 15 a 60 g/m^{2}, preferentemente de 18 a 40
g/m^{2}.
El objeto de otro aspecto de la presente
invención es un procedimiento para la preparación de un material
envolvente para productos para fumar conforme a lo expuesto
anteriormente, incluyendo el procedimiento la aplicación de una
composición que comprenda un polisacárido químicamente reticulado y
fragmentado mecánicamente con un tamaño de partículas (valor medio
ponderado) de producto seco en la gama de 1 a 1000 \mum, sobre
por lo menos zonas discretas de un material envolvente básico de
productos para fumar.
La aplicación de la composición sobre el
material envolvente básico para productos para fumar se efectúa
conforme a la invención generalmente después de la preparación del
material envolvente básico para productos para fumar por ejemplo
mediante una técnica de rociado o estampado, preferentemente una
técnica de huecograbado.
Estos procedimientos son bien conocidos para el
especialista en el sector técnico correspondiente y se describen
con detalle en la bibliografía de la patente, por lo que se puede
renunciar aquí a una descripción detallada de los procedimientos de
aplicación que se pueden utilizar.
En otra forma de realización especialmente
preferida de la presente invención se puede efectuar la aplicación
de la composición sobre el material envolvente básico para productos
para fumar también mediante la aplicación por medio de una tobera
de impresión con una rendija de salida que transcurre por lo general
en dirección transversal a la dirección de avance. En el caso de la
tobera de impresión para utilizar conforme a la invención se trata
generalmente de una tobera con una cámara interior sometida a una
presión inicial, válvulas controladas y de reacción rápida que
controlan la salida en una rendija de tobera, y una geometría de la
tobera y de la rendija de salida adaptada a la aplicación
deseada.
El empleo de una tobera de impresión de esta
clase permite o bien una aplicación de material continua o
discontinua sobre el material envolvente básico del producto para
fumar en las zonas discretas necesarias para la aplicación
descrita. Para la aplicación deseada puede haber también combinadas
varias toberas individuales con control independiente, en forma
modular.
Cuando el medio de aplicación tiene suficiente
viscosidad el procedimiento proporciona unos recubrimientos
uniformes con bordes anteriores y posteriores nítidos y exactamente
definidos. Puesto que no se trata de ningún procedimiento de
rociado no aparecen fuera de la zona discreta salpicaduras aisladas
indeseables del material aplicado.
De acuerdo con la invención la aplicación de la
composición que se trata de aplicar sobre el material envolvente
básico del producto para fumar tiene lugar de acuerdo con uno de los
procedimientos de aplicación arriba descritos, por lo menos en
zonas discretas del material envolvente básico parra productos para
fumar, eventualmente sobre la totalidad del material envolvente
básico para productos para fumar.
La cantidad de composición aplicada sobre el
material envolvente básico para productos para fumar suele estar
generalmente en un campo de 0,1 - 10 g/m^{2}, preferentemente 0,3
- 2 g/m^{2} del material envolvente básico del producto para
fumar.
La aplicación se realiza generalmente de tal
modo que sobre el material envolvente básico para productos para
fumar así obtenido no es perceptible o apenas perceptible y las
zonas tratadas presentan una estructura lisa y plana que se
corresponde esencialmente con la de las zonas sin tratar.
La anchura y separación de las zonas que han
sido tratadas depende de una serie de variables tales como la
permeabilidad al aire del material envolvente básico para productos
para fumar, la densidad de la composición de la ristra de tabaco,
etc. Las zonas presentan generalmente una anchura mínima de 3 mm,
preferentemente de 5 a 10 mm.
La separación entre las zonas depende también de
una serie de variables. En general la separación entre las zonas
debería ser de 1 a 30 mm, preferentemente de 10 a 25 mm.
Generalmente el papel envolvente para productos
para fumar contiene (en forma enrollada) de 1 a 3 zonas tratadas de
forma anular, que están separadas entre sí tal como se ha indicado
anteriormente.
En general se puede decir que el material
envolvente del producto para fumar presenta en estas zonas una
permeabilidad al aire reducida, con lo cual el cigarrillo se apaga
en esta zona si existe un impedimento para el acceso libre del
aire. Para medir la tendencia a la autoextinción se aplica conforme
a la invención una norma de aceptación general, el ensayo NIST
según NIST Technical Note 1436. De acuerdo con la invención se
realiza además un ensayo usual en el sector técnico general
relativo a la combustión sin llama libre, donde después de fijar un
cigarrillo en un soporte y permitiendo libre acceso de aire se
enciende un cigarrillo una sola vez. Si el ensayo de combustión sin
llama libre es satisfactorio, el cigarrillo arde completamente sin
llama después de haber sido encendido en el soporte, y no llega a
apagarse. Si esto no fuera así y el cigarrillo se apagase antes de
haberse terminado de quemar sin llama, entonces no se cumple este
ensayo, o sólo se cumple parcialmente.
Mediante el empleo del material envolvente para
productos para fumar reivindicado conforme a la invención se
consigue por una parte que el producto para fumar arda sin llama sin
obstáculos en aire de libre acceso, pero que por otra parte se
autoextingue sobre sustratos que a su vez pueden ser combustibles.
De este modo se puede reducir la tendencia a la formación de
incendios causados por productos para fumar, siempre y cuando se
utilice el material envolvente del producto para fumar como
envolvente para productos para fumar autoextinguibles, y el
producto para fumar entra en estado incandescente en contacto con
sustratos combustibles tales como textiles (alfombras, muebles
tapizados).
El objeto de otro aspecto de la presente
invención es un artículo de fumador que comprende una ristra de
tabaco, un material envolvente básico del producto para fumar, en
el que se trata de un material envolvente básico sobre el cual está
aplicada al menos en zonas discretas una composición que comprende
un polisacárido químicamente reticulado y fragmentado mecánicamente
con un tamaño de partículas (valor medio ponderado) del producto
seco en un campo de 1 a 1000 \mum, y un filosilicato, y
eventualmente un filtro.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Se prepararon cigarrillos para ensayo. Para ello
se imprimieron sobre un papel para cigarrillos estándar apto para
arder sin llama Sigla 55 (permeabilidad al aire 55 CU, Julius Glatz
GmbH, Niedenfels) unas bandas discretas de 7 mm de ancho y a una
separación de 18 mm mediante procedimientos de huecograbado. Como
medio para la impresión se empleó una sustancia acuosa al 13,5% de
un almidón de patata reticulado químicamente y fragmentado
mecánicamente (F6493, Emsland-Stärke GmbH,
Emlichheim). La permeabilidad al aire en las zonas recubiertas está
en 14 CU. El ensayo NIST y el ensayo de combustión libre sin llama
se cumplen en un 100%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
1
El cigarrillo para ensayo se preparó de forma
análoga al del ejemplo 1, pero empleando como medio de impresión
una solución acuosa al 7,5% de un hidroxipropiléter de almidón de
patata sumamente capaz de formar película (Emsize E2,
Emsland-Stärke GmbH). La permeabilidad al aire en
las zonas recubiertas está en 14 CU, el ensayo de combustión libre
sin llama se cumple en un 100% pero el ensayo NIST sólo se cumple en
un 63%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Los cigarrillos para ensayo se prepararon de
forma análoga a los del ejemplo 1 pero empleando como medio para
impresión una suspensión al 12,5% del almidón de patata reticulado
químicamente y fragmentado del ejemplo 1 (F6493). La permeabilidad
al aire dentro de las zonas recubiertas está en 25 CU, el ensayo
NIST y el ensayo de combustión libre sin llama se cumplen en un
100%.
\newpage
Ejemplo comparativo
2
Los cigarrillos para ensayo se prepararon de
forma análoga a los del ejemplo 1 pero empleando como medio para
impresión una suspensión al 8% de éter hidroxipropílico de almidón
de patata (Emsol K 115, Emsland-Stärke GmbH,
Emlichheim), en agua. La permeabilidad al aire está entre 37 CU, se
cumple la combustión libre sin llama pero no se cumple el ensayo
NIST.
Claims (10)
1. Material envolvente para productos para
fumar, donde se trata de un material envolvente básico sobre el
cual está aplicada al menos en zonas discretas una composición que
comprende un polisacárido reticulado químicamente y fragmentado
mecánicamente con un tamaño de partículas, definido como media
ponderada del producto seco en un campo de 1 a 1000 \mum.
2. Material envolvente de productos para fumar
según la reivindicación 1, donde en el caso del polisacárido
reticulado químicamente y fragmentado mecánicamente se trata de un
almidón reticulado químicamente y fragmentado mecánicamente.
3. Material envolvente de productos para fumar
según la reivindicación 2, comprendiendo la composición
exclusivamente almidón reticulado químicamente y fragmentado
mecánicamente con un tamaño de partículas, definido como media
ponderada, del producto seco en un campo de 1 a 1000 \mum.
4. Material envolvente de productos para fumar
según una de las reivindicaciones 1 ó 2, comprendiendo la
composición exclusivamente un polisacárido.
5. Material envolvente para productos para fumar
según una de las reivindicaciones 1, 2 ó 4, conteniendo la
composición adicionalmente un material de carga, una sustancia
retardadora de la velocidad de combustión y/o una sustancia
aceleradora de la velocidad de combustión.
6. Procedimiento para la preparación de un
material envolvente para productos para fumar que comprende la
aplicación sobre por lo menos zonas discretas de un material
envolvente para productos para fumar de una composición que
comprende un polisacárido reticulado químicamente y fragmentado
mecánicamente con un tamaño de partículas, definido como media
ponderada, del producto seco en un campo de 1 a 1000 \mum.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
efectuándose la aplicación mediante una técnica de impresión,
preferentemente huecograbado, o una técnica de rociado.
8. Procedimiento según la reivindicación 6,
efectuándose la aplicación mediante el empleo de una tobera de
impresión.
9. Procedimiento según las reivindicaciones 6 a
8, donde las sustancias a aplicar de la composición para producir
zonas discretas están contenidas en agua, en una mezcla de agua y
disolventes orgánicos, en un disolvente orgánico o en una mezcla de
disolventes orgánicos.
10. Producto para fumar que comprende una ristra
de tabaco, un material envolvente del producto para fumar, donde se
trata de un material envolvente básico sobre el cual está aplicada
por lo menos en zonas discretas una composición que comprende un
polisacárido reticulado químicamente y fragmentado mecánicamente con
un tamaño de partículas, definido como media ponderada, del
producto seco en un campo de 1 a 1000 \mum, y eventualmente un
filtro.
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