ES2336646T3 - Cigarrillo de baja emision de humo de corriente secundaria con papel combustible. - Google Patents
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Abstract
Cigarrillo de baja emisión de humo de corriente secundaria que comprende una barra de tabaco convencional, y un papel de tratamiento que es combustible, se quema y forma cenizas, teniendo dicho papel de tratamiento una composición de tratamiento de humo de corriente secundaria, comprendiendo dicha composición de tratamiento en combinación, un catalizador de óxido metálico de donación de y almacenamiento de oxigeno y un adyuvante particulado poroso finamente dividido esencialmente no-combustible para dicho catalizador.
Description
Cigarrillo de baja emisión de humo de corriente
secundaria con papel combustible.
La invención se refiere a la reducción de humo
de corriente secundaria en la combustión de cigarrillos y similares.
Más particularmente, la invención se refiere a una composición para
su uso con papel de cigarrillo envoltura de cigarrillo o para un
cigarro para tratar y reducir considerablemente el humo de corriente
secundaria.
Se han hecho diversos intentos para reducir o
eliminar el humo de corriente secundaria que emana de un cigarrillo
encendido. El solicitante ha desarrollado diversos enfoques de
sistemas de control de la corriente secundaria de los cigarrillos
como los descritos en sus patentes canadienses 2.054.735 y 2.057.96;
Patentes de los Estados Unidos 5.462.073. y 5.709.228 y las
solicitudes de PCT publicadas WO 96/22031, WO 98/16125 y WO
99/53778.
Se han desarrollado otros sistemas de control de
humo de corriente secundaria que utilizan material de filtro o
material adsortivo en el tabaco, filtro o envoltura de papel.
Ejemplo de estos sistemas se describen en las patentes de los
Estados Unidos 2.755.207 y 4.225.636; la solicitud de patente EP
0740907 y WO 99/53778. la patente de los Estado Unido 2.755.207
describe un papel de cigarrillo de baja emisión de humo de corriente
secundaria. El papel de cigarrillo encendido produce un humo
sustancialmente libre de componentes nocivos. El papel de
cigarrillo es material celulósico de forma libre. Tiene íntimamente
asociado al mismo un material catalizador de silicio de tipo
mineral finamente dividido: El papel de cigarrillo q es
esencialmente no-combustible y refractario sigue
esencialmente sin cambios durante la combustión del papel de
cigarrillo y funciona como un catalizador modificando la combustión
del papel. Los catalizadores de silicio incluyen arcillas tratadas
con ácido, montmorinolita tratada con calor y silicatos naturales y
sintéticos que contienen algunos átomos de hidrógeno que son
relativamente móviles. Los óxidos de sílice mezclados apropiados
incluyen óxido de sílice con óxido de alunima circona titania cromo
y magnesio. Otras sílices incluyen los óxidos de silicio y aluminio
en una relación de peso de 9:1 de sílice: Alumina.
La patente de los Estados Unidos 4.225.636
describe el uso de carbono en el papel de cigarrillo para reducir
los componentes orgánicos en fase de vapor y material particulado
encontrado en el humo de corriente secundaria. Además el carbono da
como resultado una reducción sustancial de la emisión de humo de
corriente secundaria visible de un cigarrillo encendido. Se
prefiere el carbono activado como fuente de carbono. El uso de
carbono activado da como resultado una ligera caída en la emisión
de humos de corriente secundaria visible. Hasta el 50% del papel de
cigarrillo puede ser carbono finamente dividido. Los papeles
revestidos de carbono se pueden usar como envoltura interna para la
barra de tabaco en combinación con un cigarrillo convencional.
La solicitud de patente Europea 0740907
publicada el 6 de noviembre de 1996 describe el uso de zeolitas en
el tabaco de los cigarrillos para alterar las características de
humo de corriente secundaria y en particular eliminar diversos
componentes del humo de corriente secundaria tale como algunos de
los alquitranes. La zeolita proporcionada en el tabaco, también
cambia aparentemente las características del humo secundario. Las
zeolitas usadas tenían una dimensión de partícula de entre 0,5 mm y
1.2 mm.
La solicitud de patente PCT publicada WO
99/53778 describe una hoja no-combustible de
material de tratamiento para reducir las emisiones de humo
secundario. La hoja se usa como envoltura y se aplica sobre el papel
de cigarrillo convencional de un cigarrillo convencional. La
envoltura tiene una porosidad muy elevada para permitir que el
cigarrillo se queme a o muy cerca de velocidades de combustión
libres convencionales reduciendo al mismo tiempo las emisiones humo
de corriente secundaria. La envoltura no-combustible
incluye fibras cerámicas no-combustible, fibras de
carbono activado no-combustible así como otro
materiales estándar usados en la fabricación de la envoltura. La
envoltura también incluye zeolitas u otros materiales absortivos
similares y un catalizador de oxidación de óxido de metal de
donación de oxígeno/almacenamiento de oxígeno. La envoltura
no-combustible proporciona un grado de control de
humo secundario, sin embargo debido ala naturaleza
no-combustible de la envoltura permanece un tubo
carbonizado.
Las patentes de los Estados Unidos 4.433.697 y
4.915.117 describen la incorporación de fibras cerámicas en la
fabricación de papel de cigarrillo. La patente de los Estados Unidos
4.433.697 describe al menos el 1% en peso de algunas fibras
cerámicas en el papel proporcionado en combinación con cargas de
óxido de magnesio y/o hidróxido de magnesio para reducir humo de
corriente secundaria visible que emana del cigarrillo encendido. El
suministro de pulpa de fibra, fibras cerámicas y cargas se usan para
fabricar una hoja de papel en maquinas convencional de fabricación
de papel. Las fibras cerámicas se pueden seleccionar en el grupo de
alumina policristalina, aluminio-silicato y alumina
amorfa. Se una carga de hidróxido de magnesio u óxido de magnesio y
se reviste sobre o se aplica las fibras de la hoja.
La patente de los Estados Unidos 4.915.117, de
ITO, describe una hoja no-combustible para contener
el tabaco. La hoja fina se forma con materiales cerámicos que al
quemarse no producen humo. La hoja cerámica comprende una tela
tejida o no-tejida de fibra cerámica o una mezcla de
papel y cerámica térmicamente descompuestos a alta temperatura. La
fibra cerámica se puede seleccionar partir de fibras inorgánicas
tales como fibras de sílice, fibras de
sílice-alunima, alumina, fibra de alumina, fibra de
circona, fibra de aluminio boro silicato y vidrio. La hoja cerámica
se forma uniendo estos materiales por aglomerantes inorgánicos tales
como gel de sílice o gel de alumina. Las fibras son de
preferiblemente de un diámetro de 1 a 10 micrómetros. Se han
aplicado geles de sol a papel de cigarrillo convencional para
reducir el humo secundario, particularmente geles de sol hechos de
un óxido de aluminato de magnesio, aluminato de calcio, titania,
circona y aluminio como se describe en la patente canadiense
1.180.968 y la solicitud de patente Canadiense 2.010.575. La patente
Canadiense 1.180.968 describe la aplicación de hidróxido de
magnesio den forma de un gel amorfo como componente de carga de
papel de cigarrillo para mejorar el aspecto de la ceniza y la
reducción de humo secundario. El gel de hidróxido de magnesio se
reviste sobre o se aplica a las fibras de la hoja del papel de
cigarrillo. La solicitud de patente Canadiense 2.010.575 describe
el uso de geles producidos por un proceso de gelación de solución o
sol-gel para control la combustión de envolturas
para artículos de fumador. Los geles se pueden aplicar como
revestimientos a fibras de papel antes de que el papel se forme
como envolturas. Las envolturas son útiles para reducir humo de
corriente secundaria visible. Los óxidos de metal para los geles de
sol pueden ser aluminio, titanio zirconio, sodio, potasio o
calcio.
También aplicado directamente catalizadores al
papel de cigarrillo como se ha descrito en la patente Canadiense
604.895 y la patente de los Estados Unidos 5.386.838. La patente
Canadiense 604.895 describe el uso de platino, osmio, iridio,
paladio, rodio, y rutenio, en el papel de cigarrillo. Estos metales
funcionan como catalizadores de oxidación para tratar vapores que
surgen de la combustión de la envoltura de papel. El efecto
catalítico optimo ha sido proporcionado por el paladio metálico las
partículas metálicas en un medio apropiado se dispersan sobre la
cara de una envoltura de papel antes de aplicarla al cigarrillo.
La patente de los Estados Unidos 5.386.838
describe el uso de una solución sol que comprende una mezcla de
hierro y magnesio como composición supresiva de humo: la composición
supresiva de humo se realiza coprecipitando hierro y magnesio a
partir de una solución acuosa en presencia de una base. La
composición de magnesio de hierro de muestra un área de superficie
elevada de aproximadamente 100 m^{2}/g a aproximadamente 225
m^{2}/g cuando se calienta a una temperatura 100ºC y
aproximadamente 500ºC. LA composición de magnesio de hierro se
puede añadir a la pulpa de papel que se usa para hacer un papel de
cigarrillo supresivo de humo. La composición de magnesio de hierro
funciona aparentemente como un catalizador de oxidación y reduce la
cantidad de humo producida por el cigarrillo encendido el
catalizador también se puede aplicar al tabaco, por ejemplo, como
se describe en la patente de los Estados Unidos 4.248.251 también se
puede aplicar paladio, bien en forma metálica o como una sal al
tabaco. LA presencia de paladio en el tabaco reduce los
hidrocarburos aromáticos policíclicos en el humo secundario. El
paladio se usa en combinación con una sal inorgánica o ácido nítrico
o nitroso. Tales nitratos incluyen litio, sodio, potasio. Rubidio,
cesio, magnesio, calcio, estroncio, lantano, cerio, neodimio,
samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, erbio, escandio,
manganeso, hierro, rodio, paladio, cobre, cinc, aluminio, galio,
estaño, bismuto, hidratos de los mismos y mezclas de los mismos los
catalizadores se han usado también en tubos para reducir el humo de
corriente secundaria como se describe en la solicitud PCT publicada
WO 98/16125.
Se han usado materiales catalíticos en tipos de
cigarrillos en aerosol que no producen humo de corriente secundaria
o humo de corriente principal de por si, pero en su lugar producen
un aerosol aromatizado. Ejemplos de estos cigarrillos en aerosol
incluyen los descritos en las patentes de los Estados Unidos
5.040.551, 5.137.034 y 5.944.025 que usan catalizadores para
proporcionar la generación de calor para desarrollar el aerosol.
Tales sistemas catalizadores incluyen óxidos de cerio, paladio, o
platino.
Aun que la técnica anterior comprende diversos
sistemas de control de humo de corriente secundaria ninguno de
ellos ha proporcionado un sistema que reduce efectivamente el humo
de corriente secundaria incorporando simplemente componentes
activos en el papel de cigarrillo combustible de manera que el
cigarrillo se queme como un cigarrillo normal sin afectar
apreciablemente al sabor del cigarrillo. Por consiguiente esta
invención proporciona un sistema de control de humo de corriente
secundaria que no solamente parece y sabe como un cigarrillo
convencional sino que también, desacuerdo con los aspectos del mismo
las cenizas también de un cigarrillo normal.
La invención proporciona una reducción
significante de humo de corriente secundaria en sus diversas
aplicaciones. Se ha encontrado que tal reducción en el humo de
corriente secundaria se puede llevar acabo sorprendentemente por el
uso combinado en una composición de tratamiento de humo secundario,
de un catalizador de oxidación de metal de donación y
almacenamiento de oxigeno y un adyuvante particulado poroso
finamente dividido esencialmente no-combustible
para el catalizador. Esta composición se puede usar con papel de
cigarrillo combustible normal para proporcionar velocidades libres
de combustión ala vez que minimiza o elimina virtualmente el humo de
corriente secundaria.
El adyuvante para el catalizador puede ser
cualquier material particulado esencialmente
no-combustible apropiado tal como arcillas,
materiales de carbono tales como fibras de carbono trituradas
materiales a base de mineral tales como óxidos y fibras de óxido
metálico, cerámica tal como fibras cerámicas trituradas y particular
porosas de área superficial elevada. A este respecto, el adyuvante
catalizador es mas preferiblemente un material absortivo de área
superficial elevada esencialmente no-combustible tal
como carbono activado o zeolitas. En una realización mas preferida
de la invención los materiales absortivos son zeolitas y en
particular zeolitas hidrófobas se prefieren especialmente las
zeolitas cuando se usan en combinación con un catalizador a base de
cerio.
\newpage
La composición de tratamiento de humo de
corriente secundaria se puede aplicar de diversas maneras. La
composición se puede usar como una carga en la fabricación de un
papel de cigarrillo, impregnada en un papel de cigarrillo, o como
uno o varios revestimientos o un o varias capas en el exterior y/o
interior de un papel de cigarrillo. El papel de cigarrillo de
tratamiento de baja emisión de humo de corriente secundaria
resultante puede tener un intervalo de porosidades que va de una
baja porosidad de unidades de aproximadamente 0.05 Coresta a una
alta porosidad de unidades de aproximadamente de 1000 Coresta. Las
porosidades preferidas son normalmente unidades inferiores a 200
Coresta y las porosidades mas preferidas están normalmente en el
intervalo de unidades de 30 a 60 Coresta. Se aprecia que tal papel
tratado se puede usar como una envoltura múltiple. El papel tratado
se puede aplicar como envoltura exterior sobre un cigarrillo que
tiene papel de cigarrillo convencional.
La composición de tratamiento de humo de
corriente secundaria se puede aplicar como un revestimiento sobre
los dos lados o cualquiera de los dos lados de un cigarrillo con
envoltura múltiple o normalmente con envoltura doble, o impregnada
en el papel, o se puede incorporar como carga en la fabricación del
papel para una o múltiples envolturas de papel de cigarrillo. En
una disposición de doble envoltura la composición de tratamiento de
humo de corriente secundaria se puede en una realización interponer
entre dos papeles. En otra realización de doble envoltura, la
composición de humo de corriente secundaria se puede revestir sobre
el lado de un papel adyacente a la barra de tabaco donde diferentes
cargas de la composición intercalada entre los dos papeles pueden
ir. En otra realización más de doble envoltura la composición de
tratamiento de humo de corriente secundaria se puede revestir sobre
los dos lados del papel colocado sobre la barra de tabaco donde se
pueden proporcionar diferentes cargas. Se puede usar un segundo
papel como encima como envoltura adicional. El papel de tratamiento
de cigarrillo puede tener características típicas de formación de
ceniza que es una ventaja significante sobre los tubos y envolturas
de cigarrillo no-combustible de la técnica anterior.
El papel de tratamiento puede ser un papel de cigarrillo
convencional a base de celulosa que, con la composición, no se añade
sorprendentemente al humo de corriente secundaria.
Se ha encontrado que para optimizar la de humo
de corriente secundaria, se usan el catalizador y el adyuvante. Los
dos componentes se pueden comezclar como carga, por ejemplo en la
fabricación de papel de cigarrillo. Alternativamente, cuando se
usan como revestimiento el catalizador y el adyuvante también se
comezclan normalmente como una suspensión, y se aplican tal cual.
Respecto de las realizaciones preferidas, y en particular el uso
combinado de cerio con zeolita los materiales se pueden aplicar como
capas finas de contacto individual para desarrollar un
revestimiento multicapa. Tales capas pueden ser de un espesor
normalmente inferior al de un papel de cigarrillo convencional y
debido a su naturaleza de contacto intimo funcionan como si
estuviesen combinadas y comezcladas.
Según otros aspectos de la invención un
cigarrillo de baja emisión de humo de corriente secundaria comprende
una barra de tabaco convencional y un papel de tratamiento
combustible q tiene una composición de tratamiento de humo de
corriente secundaria para dicha barra, dicha composición de
tratamiento comprende, en combinación, un catalizador de óxido
metálico de donación de y almacenamiento de oxigeno y un adyuvante
particulado poroso finamente dividido esencialmente
no-combustible para dicho catalizador.
Según otros aspectos de la invención un
cigarrillo de baja emisión de humo de corriente secundaria que
comprende una barra de tabaco convencional y un papel de
tratamiento combustible que tiene una composición de tratamiento de
humo de corriente secundaria que comprende óxido de cerio que
funciona tanto como almacenamiento de oxigeno como catalizador de
oxidación de óxido metálico y un adyuvante particulado poroso
finamente dividido esencialmente no-combustible
para el catalizador. Según otro aspecto de la invención una
composición proporcionada para su uso en la fabricación de un papel
de tratamiento de cigarrillo para reducir el humo de corriente
secundaria emitido por un cigarrillo encendido comprende en
combinación un catalizador de óxido metálico donante y de
almacenamiento de oxigeno y un adyuvante particulado poroso
finalmente dividido esencialmente
no-combustible.
Según otro aspecto de la invención un cigarrillo
de baja emisión de humo de corriente secundaria que comprende una
barra de tabaco convencional y un papel de tratamiento combustible
que tiene una composición de tratamiento de humo de corriente
secundaria, comprendiendo dicha composición de tratamiento en
combinación un catalizador de oxidación de óxido metálico donante y
de almacenamiento de oxigeno y de un adyuvante de zeolita
esencialmente no-combustible para dicho
catalizador.
Según otro aspecto de la invención una
composición de suspensión para su aplicación al papel de cigarrillo
para reducir el humo de corriente secundaria emitido por un
cigarrillo encendido comprende en combinación con catalizador de
oxidación de óxido metálico y almacenamiento donante y
almacenamiento de oxigeno, un adyuvante particulado poroso finamente
dividido esencialmente no-combustible para dicho
catalizador para dicho catalizador.
Según otro aspecto de la invención, un papel de
cigarrillo combustible para su uso sobre una barra de tabaco fumable
de un cigarrillo para reducir el de humo de corriente secundaria
emitido por un cigarrillo encendido, comprendiendo el papel de
tratamiento de cigarrillo q incluye una composición de tratamiento
de humo de corriente secundaria en combinación un catalizador de
oxidación de óxido metálico donante y almacenamiento de oxigeno y un
adyuvante particulado poroso finamente dividido esencialmente
no-combustible.
Según otro aspecto de la invención, un
procedimiento para reducir el de humo de corriente secundaria
emitido por un cigarrillo encendido comprende tratar el humo de
corriente secundaria con una composición de tratamiento llevada por
un papel de cigarrillo combustible, comprendiendo dicha composición
de tratamiento en combinación, un catalizador de oxidación de óxido
metálico donante y almacenamiento de oxigeno y un adyuvante
particulado poroso finamente dividido esencialmente no.-combustible
para dicho catalizador.
Según otro aspecto de la invención un cigarrillo
de baja emisión de humo de corriente secundaria que comprende una
barra de tabaco convencional y un papel de cigarrillo combustible
que tiene una composición de tratamiento de humo de corriente
secundaria asociada al papel de cigarrillo, en el cual dicha
composición de tratamiento reduce el humo de corriente secundaria
en más de aproximadamente el 90%. Para facilitar la descripción
cuando se usa el termino cigarrillo, se entiende que no solamente
incluye cigarrillos fumables sino cualquier forma de producto
envuelto fumable, tal como cigarros o similares. Siempre que se use
papel de tratamiento se entiende que abarca envolturas combustibles
y similares que se pueden usar sobre cigarrillos, cigarros y
similares. La envoltura se puede usar como capa única de papel de
cigarrillo o capa múltiple de papel de cigarrillo la envoltura se
puede aplicar como capa única del papel de cigarrillo o como una
envoltura sobre el papel de cigarrillo convencional de un
cigarrillo. El papel de tratamiento pueden incluir como su sustrato,
papel de cigarrillo convencional o producto combustible similar con
una amplio intervalo de porosidades. La barra de tabaco
convencional comprende composiciones de tabaco normalmente
utilizadas en cigarrillos fumables. Estas barras se han de
distinguir de los componentes de tabaco usados en los cigarrillos de
aerosol.
Se muestran realizaciones preferidas de la
invención en los dibujos en los cuales:
- La figura 1 es una vista esquemática de una
técnica de pulverización para aplicar la composición de tratamiento
aun papel de cigarrillo.
- La figura 2 es una vista esquemática de la
extrusión de una película de la composición de tratamiento sobre el
papel de cigarrillo;
- La figura 3 es una vista esquemática de un
revestimiento enrollo de la composición de tratamiento sobre el
papel de cigarrillo;
- La figura 4 es una vista esquemática de la
impregnación de un revestimiento de la composición de tratamiento en
el papel de cigarrillo;
- La figura 5 es una vista esquemática de la
mezcla de la composición de tratamiento con la pulpa de papel en la
fabricación de papel de cigarrillo;
- La figura 6 es una vista en perspectiva de una
barra de tabaco que tiene el papel de tratamiento de la presente
invención aplicado ala misma;
- La figura 7 muestra una realización
alternativa de la figura 6;
- La figura 8 es una vista en perspectiva de una
barra de tabaco que tiene la composición de tratamiento intercalada
entre dos capas de papel de cigarrillo aplicada ala barra de tabaco;
y
- La figura 9 es una vista en perspectiva de una
doble envoltura para la barra de tabaco donde se aplica el papel de
tratamiento sobre papel de cigarrillo convencional.
En su forma más sencilla, la invención de la
composición de tratamiento de humo de corriente secundaria
comprende, un catalizador de oxidación de óxido metálico donante y
de almacenamiento de oxígeno usado en combinación con un adyuvante
particulado poroso finamente dividido no-combustible
para el catalizador. Se ha encontrado inesperadamente que cuando
estos dos componentes se usan en combinación bien solos o con otros
constituyentes, se proporciona un alto muy elevado de control de
humo de corriente secundaria, sin afectar al sabor del cigarrillo
y, en la mayoría de las realizaciones, sin afectar a la manera en
que se quema el cigarrillo. Además, puesto que esta composición se
puede aplicar como revestimiento a o como carga dentro del papel de
cigarrillo, el cigarrillo de baja emisión de humo de corriente
secundaria parece un cigarrillo convencional.
El adyuvante puede ser cualquier material
particulado poroso finamente dividido esencialmente no combustible
que no afecta al aroma y el sabor del humo de corriente principal y
no desprende ningún olor indeseable en los vapores de corriente
secundaria. El material particulado es físicamente estable a
temperaturas elevadas del carbón del cigarrillo encendido. El
adyuvante poroso tiene un área superficial elevada, usualmente
sobrepasando aproximadamente 20 m^{2}/g de adyuvante. Con el fin
de que las partículas alcancen tales áreas superficiales, deben ser
porosas. Preferiblemente, el adyuvante poroso tiene poros con un
diámetro medio inferior a 100 nm (1000 \ring{A}). Más
preferiblemente, los poros tienen un diámetro medio inferior a 20 nm
(200 \ring{A}) e incluso más preferido son poros con un diámetro
medio de 0,5 a 10 nm (5-100 \ring{A}). Con
materiales a base de zeolitas, los porosos tienen un diámetro medio
en el intervalo de aproximadamente 0,5 a 1,3 nm
(5-13 \ring{A}).
Se prefiere que el adyuvante particulado tiene
una dimensión de partícula media inferior a aproximadamente 20
\mum, más preferiblemente inferior a 20 \mum y más
preferiblemente aproximadamente 1 \mum a 5 \mum Los materiales
no-combustibles pueden ser arcillas porosas de
diversas categorías comúnmente usadas en la fabricación de papel de
cigarrillo, tales como las arcillas de bentonita o arcillas tratadas
que tienen áreas superficiales elevadas. Se pueden usar diversos
óxidos metálicos tales como materiales a base de mineral monolítico
poroso que incluyen óxido de zirconio, óxidos de titanio, óxidos de
cerio, óxidos de aluminio tales como alumina, fibras de óxido
metálico tales como fibras de zirconio y otros materiales cerámicos
tales como fibras cerámicas porosas y sus mezclas. Respecto del
óxido de cerio, se ha encontrado que pueden funcionar como un
adyuvante finamente dividido y como un catalizador de oxidación de
óxido de cerio donante y de almacenamiento de oxígeno. Otros
materiales adyuvantes incluyen materiales de área superficial
elevada tal como carbono activado y zeolitas.
El adyuvante también puede comprender materiales
altamente absortivos de área superficial elevada que no son
particulados finamente divididos, inorgánicos y
no-combustibles, tales como cedazos moleculares que
incluyen zeolitas, faujasitas y zeolitas X, Y y L, zeolitas beta,
zeolitas Mordenitas y zeolitas ZSM. Las zeolitas preferidas
incluyen zeolitas hidrófobas y zeolitas ligeramente hidrófobas que
tienen afinidad hidrófoba y compuestos orgánicos ligeramente
hidrófobos de tal humo de corriente secundaria. Los materiales de
zeolita se ramifican de los macroporos. Se cree que los componentes
capturados en los macroporos y microporos en presencia de los
catalizadores de óxido de cerio u otro de oxidación apropiados a
temperatura elevado del cigarrillo encendido, convierte tales
componentes capturados en compuestos oxidados que siguen atrapados
en el material adsorbente o se liberan como gases invisibles que
tienen niveles suficientemente bajos de alquitrán y nicotina de
manera que la corriente secundaria es invisible o con un nivel
deseado bajo.
Los materiales de zeolita se pueden caracterizar
por la siguiente fórmula:
M_{m},
M'_{M}M''_{P}[aAlO_{2}\cdotbSiO_{2}\cdotcTO_{2}]
en la
cual
M es un catión monovalente,
M' es un catión divalente,
M'' es un catión trivalente,
a, b, c, n, m y p son números que reflejan las
proporciones estequiométricas, c m, n, o p también pueden ser
cero,
Al y Si son átomos Al y Si están
tetrahédricamente coordinados, y
T es un átomo de metal tetrahédricamente
coordinado capaz de reemplazar Al o Si,
\vskip1.000000\baselineskip
En la que la relación de b/a de la zeolita o el
material de zeolita, tiene un valor de aproximadamente 5 a 300 y la
dimensión de microporo está dentro del intervalo de aproximadamente
0,5 a 1,3 (5 a 13 \ring{A}).
Las zeolitas preferidas de la fórmula anterior,
tienen las fórmulas específicas de faujasitas ((Na_{2}, Ca,
Mg)_{29})
[Al_{58}Si_{134}O_{384}]. 240 H_{2}; cúbicas), \beta-zeolitas (Na, [Al_{n}Si_{64-n}O_{128}] con n<7; tetragonales), zeolitas mordenitas (Na_{8}[Al_{8}Si_{40}O_{96}]. 24 H_{2}O; ortorómbicas), ZSM zeolitas (Na_{n}[Al_{n}Si_{96}-nO_{192}] \sim 16 H_{2}O con n<27; ortorrómbicas) y sus mezclas.
[Al_{58}Si_{134}O_{384}]. 240 H_{2}; cúbicas), \beta-zeolitas (Na, [Al_{n}Si_{64-n}O_{128}] con n<7; tetragonales), zeolitas mordenitas (Na_{8}[Al_{8}Si_{40}O_{96}]. 24 H_{2}O; ortorómbicas), ZSM zeolitas (Na_{n}[Al_{n}Si_{96}-nO_{192}] \sim 16 H_{2}O con n<27; ortorrómbicas) y sus mezclas.
Se aprecia que se pueden usar diversos grados
del material absortivo. Esto es particularmente cierto con
gradientes de zeolitas que se pueden diseñar de manera
personalizada para absorber selectivamente, por ejemplo, materiales
de punto de ebullición elevado, materiales de punto de ebullición
intermedio, y materiales de punto de ebullición bajo. Esto puede
conducir a las capas de la composición de zeolita donde el cerio u
otro catalizador apropiado por la invención se dispersa
preferiblemente a través de todas estas capas. Las capas se pueden
unir entonces sobre el papel de cigarrillo para la barra de tabaco
usando un aglomerante o un adhesivo que puede ser, por ejemplo,
polivinilacetato, alcohol de polivinilo, carboxi metil celulosa
(CMC) almidones y caseína o proteínas de soja, y sus
mezclas.
mezclas.
El catalizador de óxido de metal donante de
oxígeno y de almacenamiento de oxígeno se selecciona preferiblemente
a partir de óxidos de metal de transición, óxidos metálicos de
tierras raras, (tales como series de metales de escandio, itrio, y
lantánido es decir lantano) y sus mezclas. Se aprecia que el
catalizador puede estar en su forma de óxido metálico o un
precursor del óxido metálico que, a la temperatura del cigarrillo
encendido, se convierte en un óxido metálico para llevar a cabo sus
actividades catalíticas. Los óxidos de metal de transición se
pueden seleccionar a partir de óxidos del grupo de metales de la
Tabla periódica constituido por los Grupos de metales IVB, VB, VIB,
VIIB, VIII e IB y sus mezclas. Los metales preferidos del grupo de
metales de transición son óxidos de hierro, cobre, plata manganeso,
titanio, zirconio, vanadio y tungsteno y del grupo de tierras raras
con óxidos de metales de lantánido tales como óxidos de cerio. Por
ejemplo, el cerio se puede usar mezclado con cualquiera de los
metales de transición. Otros catalizadores metálicos de este tipo
incluyen metales preciosos y metales de los grupos IIA, IVA y sus
mezclas. Los ejemplos incluyen estaño, platino, paladio y sus
mezclas.
El precursor de catalizador de cerio puede estar
en forma de una sal de cerio tal como nitrato de cerio u otras
formas dispersables de cerio que se aplican en solución o sol al
material absortivo y que se convierte en óxido de cerio a
temperatura elevada del cigarrillo encendido para entonces funcionar
como un catalizador. Con el fin de describir la invención, el
término catalizador se entiende que incluye cualquier precursor de
catalizador.
El catalizador tal como óxido de cerio se usa en
combinación con el material adyuvante. Se ha encontrado que cuando
se usan los dos separados el uno del otro o en capas no adyacente
separadas, la capacidad para controlar el humo de corriente
secundaria se reduce en gran medida. Aunque en algunas
disposiciones, se puede llevar a cabo algún control del humo de
corriente secundaria. Preferiblemente, el catalizador es
sustancialmente adyacente al material adyuvante. Esto se puede
conseguir comezclando el catalizador particulado con el adyuvante,
poniendo en contacto una capa del adyuvante con una capa de
catalizador, revistiendo el catalizador sobre el adyuvante o
impregnando el catalizador dentro o sobre las superficies porosas
del adyuvante, para ocasionar las propiedades de control de humo de
corriente secundaria sorprendentemente deseadas. Se ha de apreciar
que muchos otros constituyentes se pueden usar además para la
combinación del catalizador de oxidación de óxido de metal donante
de oxígeno o de almacenamiento de oxígeno y el adyuvante. Se pueden
usar aditivos adicionales para mejorar el tratamiento del humo de
corriente secundaria o modificar otras características del
cigarrillo. Tales aditivos adicionales se pueden mezclar con la
composición de tratamiento o usarse en algún otro lugar en la
construcción del cigarrillo, proporcionando evidentemente que tales
aditivos no impacten de manera apreciable negativamente sobre la
capacidad de la composición de tratamiento para tratar el humo de
corriente secundaria.
La composición se puede formular en una
diversidad de manera que consiguen comezclando el cerio con el
material adsortivo. Por ejemplo, el material adsortivo se puede
pulverizar con o sumergir en una solución de sal de cerio tal como
nitrato de cerio o sol de cerio para impregnar la superficie del
material adsortivo con cerio. El óxido de cerio se puede preparar
como un polvo fino separado que se mezcla con el polvo fino del
material adsortivo. Se prefiere particularmente que los polvos de
catalizador tengan una dimensión de partícula media inferior a
aproximadamente 30 \mum y preferiblemente inferior a 20 \mum y
más preferiblemente de aproximadamente 1,0 a 5 \mum para
garantizar la mezcla íntima y comezclando los materiales.
Como guía general para seleccionar la dimensión
de partícula de catalizador y el área de superficie, se aprecia por
parte del experto en la técnica que el catalizador seleccionado
tiene un área superficial que es tal que garantiza que los sitios
de acción de catalizador están disponibles para los componentes de
humo de corriente secundaria migrantes. Esto puede dar como
resultado una dimensión de partícula de catalizador superior a 30
\mum en algunas realizaciones, si las partículas de catalizador se
distribuyen apropiadamente para conseguir el grado de oxidación de
componentes de humo de corriente secundaria.
Se ha encontrado sorprendentemente que el óxido
de cerio es uno de los pocos óxidos metálicos que pueden llevar a
cabo ambas funciones de la invención, en concreto como el
catalizador donante de oxígeno y de almacenamiento de oxígeno y
también como el adyuvante. Las partículas de óxido de cerio poroso
se pueden realizar con las áreas de superficie elevadas y una
dimensión de partícula media requerida para el adyuvante. El óxido
de cerio se usa con el papel de cigarrillo en una primer cantidad
como el catalizador y en una segunda cantidad como el adyuvante en
la composición de tratamiento. Tales cantidades del óxido de cerio
corresponden generalmente a las cantidades usadas para el
catalizador y el adyuvante según otros aspectos de la invención para
constituir la carga total.
El cerio se puede formular como una dispersión
en solución, tal como sol de óxido de cerio, o similar y se puede
aplicar al material absortivo tal como zeolita. A continuación se
seca y se quema para proporcionar partículas de óxido de cerio
fijadas sobre las superficies del material adsortivo. Cuando las
partículas de óxido de cerio se fijan a la superficie de aditivos
tales como superficies de zeolita, la dimensión de partícula media
puede ser inferior a aproximadamente 1,0 \mum. Las cantidades
relativas de óxido de cerio fijado a la zeolita puede variar entre
aproximadamente el 1% y el 75% en peso basado en el contenido total
equivalente de óxido de cerio y zeolita. Las cantidades relativas
preferidas de óxido de cerio fijadas a la zeolita pueden variar
entre aproximadamente el aproximadamente el 10% y aproximadamente el
70% en peso basado en el contenido total equivalente de óxido de
cerio y zeolita.
Un procedimiento preferido para fabricar el
producto de combinación de óxido de cerio fijado sobre las
superficies de la zeolita se describe en una solicitud en trámite,
US 2003 114298 que tiene por título A process For Making Metal
Oxide-Coated Microporous Materials, presentadas en
la Oficina de Patentes de los Estados Unidos el 13 de septiembre de
2002, cuya materia objeto se incorpora a la presente memoria por
referencia.
Aunque una descripción detallada de la
fabricación del producto de combinación se proporciona en la
solicitud anterior, por razones de sencillez, el procedimiento
comprende generalmente la fabricación de un material particulado de
zeolita revestido con óxido de cerio catalítico que tiene al menos
el 1% en peso de óxido de cerio revestido sobre las superficies
exteriores del material particulado de zeolita, basado en el
contenido total equivalente de óxido de cerio y zeolita. En un
aspecto, el procedimiento comprende generalmente las etapas de:
- i)
- combinar una cantidad de dispersión coloidal de hidrato de óxido de cerio con un material particulado de zeolita compatible para formar una suspensión, siendo la cantidad de la dispersión coloidal suficiente para proporcionar, cuando el calor se trata por la etapa ii), más del 20% en peso del óxido de cerio, teniendo el material particulado de zeolita una dimensión de poro media inferior a 20A y teniendo la dispersión coloidal una dimensión de partícula media de al menos 20A, para posición de este modo, la dispersión coloidal sobre las superficies exteriores de la zeolita; y
- ii)
- tratar con calor en primer lugar la suspensión, a temperatura inferior a aproximadamente 200ºC y en segundo lugar, por encima de aproximadamente 400ºC para fijar el óxido de cerio resultante sobre las superficies exteriores del material particulado de zeolita, para proporcionar un particulado a granel de flujo libre.
\vskip1.000000\baselineskip
Este producto está disponible en AMR
Technologies, Inc de Toronto, Canadá. Alternativamente a este
procedimiento, el material absortivo adyuvante se puede sumergir en
una solución de sal de cerio y secarse y tratarse con calor para
formar el óxido de cerio sobre las superficies del material
absortivo.
La actividad sorprendente de la composición de
tratamiento del humo de corriente secundaria permite su uso en
papeles de cigarrillo que tienen un gran intervalo de porosidades.
Se ha encontrado también que la composición no se ha de usar en
papeles de cigarrillo que solo tienen porosidades elevadas. La
composición de tratamiento funciona igualmente bien en papeles con
porosidades muy bajas de aproximadamente 0,5 unidades de Coresta a
porosidades muy elevadas de aproximadamente 1.000 unidades Coresta.
Las porosidades preferidas son usualmente inferiores a 200 unidades
Coresta u las porosidades más preferidas están preferiblemente en la
gama de aproximadamente 30 a 60 unidades Coresta. Se aprecia que el
papel se puede usar como envoltura doble o múltiple. el papel se
puede aplicar como una envoltura exterior sobre un cigarrillo que
tiene papel de cigarrillo convencional. Se aprecia que dependiendo
de la porosidad, algunas combinaciones del catalizador y el
adyuvante pueden funcionar mejor que otras.
La composición se puede pulverizar simplemente
sobre un lado o los dos lados del papel de cigarrillo y absorberse
en el papel. Como se muestra en la figura 1, el papel 10 se
transporta en la dirección de la flecha 12. La composición de
tratamiento 14 en forma de suspensión se pulveriza por la boquilla
de pulverización 16 sobre el papel 10 para proporcionar un
revestimiento 18 que se seca sobre el papel. Alternativamente, la
composición se puede extruir en forma de película en la superficie
del papel y se puede usar como una envoltura única o envoltura
múltiple. Como se muestra en la figura 2, un dispositivo de
revestimiento de película 20 contiene la composición de tratamiento
en suspensión 14. El dispositivo de revestimiento de película 20
dispone una fina película 22 sobre el papel 10 que se lleva en la
dirección de la flecha 12. La película se seca para proporcionar un
revestimiento 24 sobre el papel 10. Con estas disposiciones, es
bastante sorprendente que el humo de corriente secundaria visual de
un cigarrillo encendido desaparezca virtualmente. La composición de
tratamiento se puede aplicar a un cigarrillo convencional sobre el
exterior del papel de cigarrillo. El revestimiento se puede
conseguir mediante un aplicador de rodillos 26, como se muestra en
la figura 3. La composición de tratamiento 14 se aplica como una
capa 28 sobre el rodillo 30. Una cuchilla 32 determina el espesor
de una capa 34 que está depositada sobre el papel 10 que se consigue
usando el rodillo de revestimiento 24 de la figura 4 y la capa
resultante 36 que se dispone entonces sobre el papel 10 que es
transportado en la dirección de la flecha 12. La capa a
continuación se seca para formar un revestimiento 36 sobre el papel
10. La impregnación se consigue usando el rodillo de revestimiento
24 de la figura 4 y la capa resultante 36 con papel pasa en la
dirección de la flecha 12 por los rodillos de presión 38 y 40 que
constriñen la capa de material dentro del papel 10 para de este
modo impregnar los constituyentes de la composición de tratamiento
en el papel.
Se ha de entender también por el experto en la
técnica que se pueden usar otros diversos procedimientos de
revestimiento que incluyen procedimientos de revestimiento por
transferencia, para realizar el papel de tratamiento de la
invención. En el procedimiento de revestimiento por transferencia,
la hoja Mylar^{TM} u otra hoja continua apropiada se puede usar
para transferir una composición de revestimiento de la hoja
Mylar^{TM} a la superficie del papel de cigarrillo. Este tipo de
revestimiento por transferencia es útil cuando la hoja de sustrato
puede no aceptar fácilmente el revestimiento de rodillo de una
composición debido a características de resistencia física del papel
o similares.
Otra alternativa es la incorporación de la
composición de tratamiento en la fabricación de papel. La
composición se puede introducir en el suministro de papel en forma
de suspensión. Con referencia a la figura 5, la composición de
tratamiento en la fabricación 42 se agita mediante el agitador 44
para formar una suspensión en el tanque 46. La suspensión se
transfiere al modo convencional de fabricación de papel y se
deposita como una capa 44 sobre un transportador móvil 50 para
formar el papel 52 de cigarrillo resultante. En consecuencia, la
composición de tratamiento se incorpora en el producto de papel
final. Otra alternativa es intercalar la composición de tratamiento
entre capas de papel para formar una envoltura de papel de
cigarrillo doble sobre barras de tabaco. Por ejemplo, la
composición se puede aplicar tal cual por la técnica de
pulverización de la figura 1 en el interior del papel exterior o el
exterior del papel interior. Una vez que se han aplicado los dos
papeles a la barra de papel, la composición en forma de capa se
intercala entre los dos papeles. Cada papel puede ser la mitad del
espesor del papel de cigarrillo convencional de manera que la doble
envoltura no se añade apreciablemente al diámetro global del
cigarrillo puesto que se maneja fácilmente mediante las máquinas da
fabricación de cigarrillos.
Con referencia a la figura 6, la barra de tabaco
54 tiene, por ejemplo, el papel de cigarrillo 10 envuelto alrededor
de la misma con el revestimiento 18 sobre el lado exterior del
papel. Por el contrario, como se muestra en la figura 7, el papel
de cigarrillo 10 se puede aplicar con el revestimiento 18 sobre la
superficie interior del papel adyacente a la barra de tabaco 54.
Otra alternativa, como se muestra en la figura
8, es intercalar el revestimiento 18 entre los papeles de cigarrillo
56 y 58. Los papeles 56 y 58 con el revestimiento intermedio 18 se
puede formar como una única envoltura de cigarrillo que se aplica a
la barra de tabaco 54. Otra alternativa se muestra en la figura 9
donde la barra de tabaco 54 se cubre con papel de cigarrillo
convencional 60. Sobre el papel convencional 60 está el papel de
cigarrillo 52 de la figura 5 con la composición de tratamiento
incorporada en el mismo. Se apreciará que el papel 52 con la
composición de tratamiento incorporada en el mismo se puede aplicar
directamente a la barra de tabaco 54.
Como lo aprecia el experto en la técnica, el
procedimiento anteriormente mencionado para proporcionar la
composición de tratamiento de humo de corriente secundaria dentro o
sobre un papel de cigarrillo deseado puede variar respecto de las
cargas proporcionadas y el número de envolturas usadas sobre la
barra de tabaco. Por ejemplo, se pueden usar dos o más papeles con
diversas cargas de la composición sobre ambos lados de los papeles,
de manera que se reduce la carga en un lado, haciendo que la
aplicación del revestimiento sea más fácil.
Con cualquiera de estas combinaciones, se ha
encontrado sorprendentemente que el humo de corriente secundaria se
elimina virtualmente. Al mismo tiempo, el papel de cigarrillo
demuestra características convencionales de formación de ceniza. ES
particularmente sorprendente que la simple aplicación de la
composición al exterior del papel de cigarrillo puede minimizar a
un nivel casi indetectable, el humo visible de corriente
secundaria.
Se aprecia que dependiendo de la manera en que
se usa la composición y se aplica al cigarrillo, se puede requerir
que diversas ayudas de procesamiento y sus mezclas para facilitar la
aplicación particular de la composición de tratamiento. Tales
ayudas de procesamiento incluyen materiales de laminación tales como
alcohol de polivinilo, almidones, CMC, caseína y otros tipos de
colas a aceptables, diversos tipos de arcillas aglomerantes, cargas
inertes, blanqueadores, agentes modificantes de la viscosidad,
material fibroso inerte tal como fibras de zirconio y fibras de
zirconio/cerio, tal como se describe en la patente de los Estados
Unidos nº 6.790.807, que lleva por título Zirconium/Metal Oxide
Fibres, concedida el 4 de septiembre de 2004, cuya materia objeto
se incorpora a la presente memoria por referencia. Se pueden emplear
también agentes de penetración para llevar la composición dentro
del papel. Se usan también diluyente apropiados para diluir la
composición para que de este modo se pueda revestir por
pulverización, revestir por cortina, revestir con labio soplador,
revestir por barra, revestid por lámina, revestir por impresión,
revestir por prensa encoladora, revestir por rodillos, revestir por
boquilla ancha, técnica de revestimiento de transferencia y
similares sobre un papel de cigarrillo convencional.
Las cargas deseables de la composición de
tratamiento sobre el papel de cigarrillo, envoltura o similares
varían preferiblemente entre aproximadamente 2,5 g/m^{2} y
aproximadamente 125 g/m^{2}. Más preferiblemente las cargas
varían entre aproximadamente 2,5 g/m^{2} y aproximadamente 100
g/m^{2}. Expresado en forma de porcentaje en peso, el papel puede
tener entre aproximadamente el 10% y el 50% en peso y más
preferiblemente entre el 10% y el 400% en peso de la composición de
tratamiento. Aunque estas cargas son representativas de únicamente
el papel, el experto en la técnica ha de entender que estas cargas
totales se pueden proporcionar con el uso de dos o más papeles.
La composición de reducción de humo de corriente
secundaria se usa normalmente como suspensión de agua de la
composición. La suspensión se puede incorporar en l suministro del
papel en el procedimiento de fabricación de papel, o se reviste
sobre el papel mediante diversos procesos de revestimiento o se
impregna en el papel por diversos procedimientos de impregnación.
La dimensión de partícula media preferida del catalizador y el
adyuvante para la suspensión varía entre aproximadamente 1 \mum y
aproximadamente 30 \mum y más preferiblemente entre
aproximadamente 1 \mum y aproximadamente 5 \mum. Las cantidades
relativas preferidas de catalizador fijadas al adyuvante pueden
variar entre aproximadamente el 1% y el 75%, más preferiblemente
entre aproximadamente el 10% y el 70%, e incluso más
preferiblemente entre aproximadamente el 20% y el 70% en peso basado
en el contenido total equivalente de catalizador y adyuvante.
Aunque el mecanismo responsable de esta
reducción o eliminación sorprendente del humo de corriente
secundaria no se entiende totalmente, se piensa que el uso de un
catalizador de oxidación en el papel de cigarrillo aumenta la
velocidad de combustión libre por encima de la velocidad de
combustión libre convencional. Sin establecer ninguna teoría, es
posible que el adyuvante en combinación con el catalizador afecte no
solamente a la velocidad de combustión libre sino que también
afecte a la transferencia de calor y la transferencia de masa desde
el carbón encendido del cigarrillo encendido. Es posible que el
adyuvante, en combinación con el catalizador retrase la velocidad a
la cual el cigarrillo modificado con catalizador se quemaría para
ahora devolver el cigarrillo a una velocidad de combustión libre
convencional: A esta velocidad de combustión libre convencional, el
catalizador puede conseguir una conversión significante de
componentes de humo de corriente secundaria cigarrillo para reducir
notablemente el humo de corriente secundaria visible en más del 50%,
y normalmente en más del 80% y más preferiblemente en más del 95%,
como se ilustra en los siguientes ejemplos.
\vskip1.000000\baselineskip
El prototipo de cigarrillo 359-3
se suministró con doble envoltura de papel de cigarrillo
convencional revestido. La carga de revestimiento por papel de
tratamiento era de 47 g/m^{2}. El ingrediente funcional en el
revestimiento comprende un catalizador de óxido metálico de
almacenamiento de oxígeno y donante de oxígeno, específicamente
óxido de cerio comezclado con o fijado a un adyuvante apropiado,
específicamente una zeolita de tipo Y CBV 720 de Zeolyst
International de Valley Forge, Oenmsylvania, EE.UU.
Estos ingredientes funcionales se convirtieron
en apropiados para el revestimiento del papel de cigarrillo
convencional a través de la formulación con un paquete de
revestimiento estándar que incluye, pero no se limita a, un agente
humectante, mejorador de pH, sistema aglomerante, tensioactivo y
desespumante. Para este ejemplo, se formuló un ingrediente
funcional total de una parte con 0,02 partes de agente humectantes,
0,06 partes de mejorador de pH, 0,18 partes de sistema aglomerante,
0,01 partes de tensioactivo y 0,00024 partes de desespumante. Tales
paquetes de revestimiento son bien conocidos por el experto en la
técnica en el campo del revestimiento.
Los cigarrillos preparados se fumaron en una
máquina de fumar estándar. La cantidad de humo de corriente
secundaria se cuantificó visualmente sobre una escala de 0 a 8,
siendo 0 la ausencia de humo de corriente secundaria y siendo 8 el
humo de corriente secundaria generado por un cigarrillo
convencional.
\vskip1.000000\baselineskip
El papel de tratamiento reduce
significativamente el humo de corriente secundaria visual, hasta una
reducción del 95% o más respecto de un cigarrillo convencional.
Existe una gran correlación entre el humo de corriente secundaria
visual y un número de mediciones cuantificables de componentes de
humo de corriente secundaria, por ejemplo, los niveles de alquitrán
y nicotina. Las mediciones de humo de corriente secundaria
realizadas por el Protocolo 359-3 según el
procedimiento de Health Canada T212 (para la determinación de
alquitrán y nicotina en el humo de tabaco de corriente secundaria
muestran, en la Tabla 1A una reducción del 96% en la nicotina de
corriente lateral y una reducción de 73% en el alquitrán de
corriente lateral. Esta reducción porcentual del alquitrán se
correlaciona con una reducción del 95% del humo de corriente
secundaria visual mostrado en la Tabla 1B. Por lo tanto no todos
los constituyentes de alquitrán necesitan ser eliminados del humo
de corriente secundaria para proporcionar una corriente
esencialmente invisible del humo de corriente secundaria. Los
resultados de la cromatografía de gas/cromatografía de masa de la
Tabla 1C son coherentes con estas mediciones, mostrando una
reducción del 82% de hidrocarburos aromáticos y una reducción del
88% de nicotina en el humo de corriente secundaria. Las mediciones
de humo de corriente secundaria sobre diversos prototipos se
muestran en la Tabla 1D. La cantidad de humo de corriente secundaria
se cuantifica visualmente sobre una escala de 0 a 8, siendo 0 la
ausencia de humo de corriente secundaria y siendo 8 el humo de
corriente secundaria generado por un cigarrillo convencional. La
Tabla 1D muestra la cantidad de reducción de humo de corriente
secundaria en los prototipos comparada con el cigarrillo
convencional y la correlación entre el humo de corriente secundaria
visual y, por consiguiente, la reducción coherente en alquitrán y
nicotina. Por ejemplo, una lectura de humo de corriente secundaria
visual virtualmente imperceptible de 0,5 corresponde a una cantidad
de alquitrán que permanece en la corriente secundaria de
aproximadamente 6 mg por cigarrillo. La considerable
experimentación en esta área ha revelado que hay una relación
esencialmente lineal entre la lectura visual de humo de corriente
secundaria y la cantidad de alquitrán que permanece en la corriente
secundaria. Por ejemplo, las lecturas visuales aceptables de
aproximadamente 2 corresponde con un contenido de alquitrán en la
corriente secundaria de aproximadamente 10 mg. Generalmente, no se
prefiere una lectura visual superior a 2, aunque se entiende que
puede haber circunstancias donde una lectura visual superior a 2 se
puede justificar, por ejemplo, donde se desea una menor reducción de
humo de corriente secundaria.
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El papel de tratamiento no altera materialmente
el humo de corriente principal. Las mediciones de humo de corriente
principal por el prototipo 359-3. Las mediciones se
realizan usando los siguientes procedimientos: Procedimiento ISO,
ISO 3308, véase la cuarta edición del 15 de abril de 2000 (para
medición de cigarrillo analítico de rutina), Procedimiento ISO, ISO
4387, véase la segunda edición del 15 de octubre de 1991 (para la
determinación de material particulada seca sin nicotina usando una
máquina de fumar analítica de rutina), Procedimiento ISO, ISO 10315
véase la primera edición del 1 de agosto de 1991 (para la
determinación de nicotina en procedimiento cromatográfico de gas
-condensados de humo), Procedimiento ISO, ISO
10362-1, véase la segunda edición, del 15 de
diciembre de 1999 (para la determinación de agua en condensados de
humo -método cromatográfico de gas), Procedimiento ISO, ISO 3402,
véase la cuarta edición del 15 de diciembre de 1999 (atmósfera para
acondicionamiento y ensayo), Procedimiento ISO, ISO 8485, véase la
segunda edición del 15 de noviembre de 1995 (para la determinación
de monóxido de carbono en la fase vapor del humo de cigarrillo -
procedimiento NDIR, y se muestra en la tabla 2A que los niveles de
nicotina y de alquitrán son sustancialmente los mismos en la
corriente principal comparado con los niveles en un cigarrillo
convencional. Los resultados de la cromatografía de
gas/cromatografía de masa mostrados en la Tabla 2B son coherentes
con estas mediciones. Las cantidades mensurables de hidrocarburos
aromáticos son 150 microgramos por cigarrillo convencional por 119
microgramos por el Prototipo 359-3- Las cantidades
mensurables de compuestos que contienen nitrógeno aromático,
específicamente nicotina son 1.436 microgramos por cigarrillo
convencional por 1.352 microgramos por el Prototipo
359-3. Las cantidades mensurables de furano y
derivados son 159 microgramos por cigarrillo convencional por 156
microgramos por el Prototipo 359-3. Las cantidades
mensurables de hidrocarburo son 202 microgramos por cigarrillo
convencional por 177 microgramos por el prototipo
359-3. Las cantidades mensurables de otros
carbonilos, específicamente triacetina, son 478 microgramos por
cigarrillo convencional y 674 microgramos por el Prototipo
359-3.
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El papel de tratamiento es combustible, se quema
de una manera convencional, y produce ceniza. Las características
de combustión se midieron cuantitativamente siguiente le
procedimiento ISO, ISO 4387, véase la segunda edición del 15 de
octubre de 1991 (para la determinación de material particulada total
y libre de nicotina usando una máquina de fumar analítica de
rutina). El prototipo 359-3, mostrado en la Tabla 3A
tiene una un recuento medio de caladas de 8,7 caladas por prototipo
comparado con una media de 9,5 caladas por cigarrillo convencional.
Las velocidades de combustión calculadas muestran en la tabla 3A que
el prototipo 359-3 tiene sustancialmente la misma
velocidad de combustión de 0,09 mm/s que el cigarrillo convencional.
Se tomaron mediciones de perfil de temperatura de combustión según
una técnica descrita en la solicitud de PCT publicada WO 99/53778,
cuya materia objeto se incorpora en la presente memoria por
referencia. Los resultados de la Tabla 3A son coherentes con las
mediciones anteriores, mostrando que las características de
combustión del prototipo tanto durante la calada como durante la
combustión son sustancialmente las mismas que el cigarrillo
convencional. Durante la calada, el control tiene una temperatura
ligeramente inferior medida en la superficie del papel, en la línea
central del cigarrillo y en una posición a medio camino a lo largo
del radio del cigarrillo. Durante la combustión, la temperatura del
papel del control y el prototipo 359-3 tiene
esencialmente la misma temperatura.
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Las porosidades de papel de tratamiento
revestido se midieron usando procedimientos descritos en el Manual
de Operación FILTRONA para la medición de permeabilidad del papel
PPM 100, y se muestra en la Tabla 4A. El papel de tratamiento usado
en proporcionar el prototipo 359,3 tiene una porosidad de 9 Coresta.
El papel de tratamiento revestido usado para proporcionar el
prototipo 359-6 de cigarrillos tiene una porosidad
de 32 Coresta. En el ensayo Humo .... Panel el prototipo
359-3 se encontró que tenía un sabor aceptable
comparado con un cigarrillo convencional con la misma mezcla de
tabaco.
El prototipo 359-6 se
proporcionó de una manera similar de doble envoltura al prototipo
359-3, descrito en el preámbulo. La carga del
revestimiento por envoltura era de 34,5 g/m^{2}. Los ingredientes
funcionales en el revestimiento fueron idénticos a los ingredientes
funcionales enunciados en el preámbulo, pero incluían materiales
adyuvantes adicionales, la zeolita de tipo ZSM 5 CBV 2802 de
Zeolyst, y la zeolita de tipo beta CP-811 EL de
Zeolyst.
Estos ingredientes funcionales se convirtieron
en apropiados para el revestimiento del papel de cigarrillo
convencional a través de la formulación con un paquete de
revestimiento estándar similar descrito en el preámbulo. Para este
paquete de revestimiento se formuló un ingrediente funcional total
de una parte con 0,002 partes de agente humectante, 0,06 partes de
mejorador de pH, 0,16 partes de sistema aglomerante, 0,01 partes de
tensioactivo y 0,00024 partes de desespumante.
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Se muestran diferentes catalizadores de
oxidación de óxido metálico donante de oxígeno capaces de reducir
el humo visual de corriente secundaria a niveles descritos en la
presente memoria. En referencia a la Tabla 5ª, el prototipo
2-143-1 muestra la capacidad del
óxido de cerio de funcionar tanto como adyuvantes de área de
superficie elevada que como catalizador de oxidación de óxido
metálico donante de oxígeno. El prototipo
2-143-2 muestra los efectos del
óxido de cerio de área de superficie elevada comezclado con el
material adyuvante de zeolita CBV 720 para reducir el humo de
corriente secundaria visual. El prototipo
2-133-3 muestra los efectos del
catalizador de oxidación de óxido metálico donante de oxígeno, el
óxido de hierro comezclado con el material adyuvante CBV 720 de
área de superficie elevada para reducir el humo visual de corriente
secundaria. A cargas de aproximadamente la mitad las cargas para el
catalizador a base de cerio, el óxido de hierro consiguió una
reducción del humo visual de corriente secundaria de aproximadamente
el 2,5. Puede ser evidente que el aumento de las cargas de óxido de
hierro a los niveles del óxido de cerio pueda conseguir una
reducción similar del humo visible de corriente secundaria de
aproximadamente 1,0. Es muy evidente que doblando las cargas de
óxido de hierro y zeolita a los niveles de los prototipos 2-
143-1 y 2-143-2, se
puede conseguir una reducción similar de humo de corriente
secundaria visible de aproximadamente 1,0.
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Las partículas dentro de un intervalo de un
diámetro medio de 2 \mum y más de 16 \mum son capaces de reducir
el humo de corriente secundaria visible a los niveles descritos en
los ejemplos anteriores. Aunque con una dimensión de partícula
inferior es posible aplicar cargas de revestimiento menores para
satisfacer los mismos niveles de humo de corriente secundaria visual
mostrados en la tabla 6A.
Los ingredientes funcionales en los
revestimientos de los prototipos
2-50-1,
2-50-2 y 2- 50-3
eran idénticos a los ingredientes funcionales enunciados en el
preámbulo, difiriendo solamente en la dimensión de partícula media
del adyuvante.
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Aunque las realizaciones preferidas de la
invención se han descrito en la presente memoria en detalle, el
experto en la técnica ha de entender que se pueden llevar a cabo
variaciones sin salirse del alcance de las reivindicaciones
anexas.
Claims (34)
1. Cigarrillo de baja emisión de humo de
corriente secundaria que comprende una barra de tabaco convencional,
y un papel de tratamiento que es combustible, se quema y forma
cenizas, teniendo dicho papel de tratamiento una composición de
tratamiento de humo de corriente secundaria, comprendiendo dicha
composición de tratamiento en combinación, un catalizador de óxido
metálico de donación de y almacenamiento de oxigeno y un adyuvante
particulado poroso finamente dividido esencialmente
no-combustible para dicho catalizador.
2. Cigarrillo según la reivindicación 1, en el
cual dicho adyuvante tiene una dimensión de partícula media inferior
a aproximadamente 30 \mum.
3. Cigarrillo según la reivindicación 1 o 2, en
el cual dicho adyuvante es un material poroso de área superficial
elevada con un área superficial que sobrepasa aproximadamente 20
m_{2}/g y una dimensión media de partícula superior a
aproximadamente 1 \mum.
4. Cigarrillo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el cual dicho adyuvante se elige en el
grupo que comprende arcillas, fibras trituradas esencialmente
no-combustibles, materiales a base de mineral
monolítico, carbono activado esencialmente
no-combustible, zeolitas y sus mezclas.
5. Cigarrillo según la reivindicación 4, en el
cual dichas fibras trituradas no-combustibles se
eligen en el grupo que comprende fibras de zirconio, fibras de
cerámica, fibras de carbono y sus mezclas en el cual dichos
materiales a base de mineral monolítico se eligen en el grupo que
comprende óxidos de zirconio, óxidos de titanio, óxidos de cerio, y
sus mezclas, y en el que dicha zeolita se selecciona en el grupo que
comprende zeolitas de silicato, faujasitas, y zeolitas X, Y y L,
zeolitas beta, zeolitas Mordenitas y zeolitas ZSM y sus mezclas.
6. Cigarrillo según la reivindicación 4 o 5, en
el cual dicho adyuvante es dicha zeolita.
7. Cigarrillo según la reivindicación 4, en el
cual dichas zeolitas se representan por la siguiente fórmula:
M_{m},
M'_{M}M''_{P}[aAlO_{2}\cdotbSiO_{2}\cdotcTO_{2}]
en la
cual
M es un catión monovalente,
M' es un catión divalente,
M'' es un catión trivalente,
a, b, c, n, m y p son números que reflejan las
proporciones estequiométricas,
c, m, n, o p también pueden ser cero,
Al y Si son átomos Al y Si coordinados
tetrahédricamente, y
Te es un átomo de metal tetrahédricamente
coordinado capaz de reemplazar Al o Si,
en la que la relación de b/a de la zeolita o el
material de zeolita, tiene un valor de aproximadamente 5 a 300 y la
dimensión de microporo está comprendida dentro del intervalo de
aproximadamente 0,5 a 1,3 (5 a 13 \ring{A}).
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8. Cigarrillo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el cual dicho catalizador se elige en el
grupo que comprende un óxido metálico de transición seleccionado en
el grupo constituido por óxidos del grupo de metales de los grupos
VB, VIB, VIIB, VIII e IB y sus mezclas, un óxido de tierra rara y
sus mezclas; y una mezcla de dicho óxido metálico de transición y
dicho óxido metálico de tierra rara.
9. Cigarrillo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el cual dicho catalizador es una mezcla
de un óxido de metal de tierra rara y un óxido metálico de
transición, eligiéndose dicho óxido de metal de transición en el
grupo que comprende óxido de metal de grupo IVB, VB, VIB, VIIB, VIII
e IB y sus mezclas.
10. Cigarrillo según la reivindicación 8 o 9, en
el cual dicho óxido de metal de tierra rara se elige en el grupo que
comprende óxidos de escandio, itrio, lantano, metales de lantánido y
sus mezclas.
11. Cigarrillo según la reivindicación 10, en el
cual dicho catalizador es dicho óxido de metal de tierra rara.
\newpage
12. Cigarrillo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el cual dicho catalizador es un
precursor de dicho catalizador.
13. Cigarrillo según la reivindicación 11, en el
cual dicho óxido metálico de tierra rara es un óxido de cerio, que
se añade a la zeolita como adyuvante.
14. Cigarrillo según la reivindicación 13, en el
cual dicho óxido de cerio se dispone en forma de una capa adyacente
a una capa de zeolita, o partículas de óxido de cerio fijadas a las
superficies de las partículas de zeolita.
15. Cigarrillo según la reivindicación 13 o 14,
en la cual un catalizador de oxidación de metal o de óxido de metal
se utiliza condicho óxido de cerio, seleccionándose dicho
catalizador de oxidación de metal o de óxido de metal en el grupo
que comprende óxidos de metales preciosos, metales de transición,
metales de tierra rara, metales de los grupos IIA e IVA y las
mezclas de los mismos.
16. Cigarrillo según la reivindicación 15, en el
cual dicho catalizador de oxidación de metal o de óxido de metal se
selecciona en el grupo que comprende platino, paladio, óxido de
cobre, óxido de hierro, óxido de magnesio, óxido de plata y sus
mezclas.
17. Cigarrillo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, en el cual dicho adyuvante poroso tiene
poroso para constituir dichas superficies activas que sobrepasan 20
m^{2}/g, teniendo dichos poros un diámetro medio inferior a
aproximadamente 20 nm, dicho adyuvante poroso tiene una dimensión
media de partícula de aproximadamente 1 \mum a aproximadamente 5
\mum.
18. Cigarrillo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 17, en el cual dicho catalizador es un
particulado finamente dividido con una dimensión media de partícula
inferior a aproximadamente 30 \mum.
19. Cigarrillo según la reivindicación 18, en el
cual dicho catalizador tiene una dimensión media de partícula
inferior a aproximadamente 1 \mum cuando dichas partículas de
catalizador se fijan a superficies de dicho adyuvante.
20. Cigarrillo según la reivindicación 19, en el
cual las cantidades de dicho catalizador fijado a dicho adyuvante
varían entre aproximadamente el 1 y el 75% en peso y más
preferiblemente, entre aproximadamente el 20 y el 70% en peso sobre
la base del contenido total equivalente de catalizador y
adyuvante.
21. Cigarrillo según la reivindicación 11, en la
cual una primera cantidad de óxido de cerio en dicha composición de
tratamiento es dicho adyuvante particulado y una segunda cantidad de
dicho óxido de cerio en dicha composición de tratamiento es dicho
catalizador donante de oxígeno.
22. Cigarrillo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 21, en el cual al menos uno de dicha
composición de tratamiento es una capa sobre dicho papel de
cigarrillo, dicha composición de tratamiento se impregna en dicho
papel de cigarrillo, y dicha composición de tratamiento se incorpora
a dicho papel de cigarrillo durante la fabricación del papel de
cigarrillo.
23. Cigarrillo según la reivindicación 22, en el
cual dicho papel de cigarrillo va revestido, además, de un
catalizador de oxidación.
24. Cigarrillo según la reivindicación 22 o 23,
en el cual dicho papel de cigarrillo se envuelve por duplicado en
dicha barra de tabaco.
25. Cigarrillo según la reivindicación 1, en el
cual dicha composición de tratamiento se incorpora a dicho papel
combustible de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 500% en
peso.
26. Cigarrillo según la reivindicación 22, en el
cual dicha composición de tratamiento se incorpora a dicho papel de
tratamiento con una proporción de carga de aproximadamente 2,5
g/m^{2} a aproximadamente 125 g/m^{2} y preferiblemente,
inferior a aproximadamente 100 g/m^{2}.
27. Cigarrillo según la reivindicación 22, en el
cual dicha composición de tratamiento se aplica a la forma de un
revestimiento a dicho papel de tratamiento usando una boquilla de
revestimiento, una cabeza de revestimiento, una boquilla ancha de
revestimiento o una recubridora de rodillo o dicha composición de
tratamiento se impregna en dicho papel de tratamiento usando una
máquina de revestimiento por rodillo a presión.
28. Uso de una composición de fabricación
durante la fabricación de un papel de cigarrillo para reducir un
humo de corriente secundaria emitida por un cigarrillo encendido,
comprendiendo dicha composición de fabricación dicha composición de
tratamiento según la reivindicación 1.
29. Uso de una composición de suspensión durante
la fabricación de un papel de tratamiento de cigarrillo para reducir
un humo de corriente secundaria emitido por un cigarrillo encendido,
comprendiendo dicha composición de suspensión dicha composición de
tratamiento según la reivindicación 1.
30. Papel combustible de tratamiento de
cigarrillo para un uso sobre una barra de tabaco fumable de un
cigarrillo para reducir un humo de corriente secundaria emitido por
un cigarrillo encendido, dicho papel de tratamiento de cigarrillo
que es combustible, se quema y produce cenizas, comprendiendo dicho
papel de tratamiento una composición de tratamiento de humo de
corriente secundaria según la reivindicación 1.
31. Invención según la reivindicación 28, 29 o
30, en la cual dicho catalizador es dicho adyuvante tiene una
dimensión media de partícula inferior a 30 \mum.
32. Invención según la reivindicación 28, 29 o
30, en la cual dicho catalizador es óxido de cerio y dicho adyuvante
es una zeolita.
33. Invención según la reivindicación 1, 28, 29
o 30, que comprende, además, un adyuvante de proceso seleccionado en
el grupo que comprende fibras de zirconio y fibras de
zirconio/cerio.
34. Procedimiento de reducción de humo de
corriente secundaria emitido por un cigarrillo encendido, que
comprende el tratamiento de humo de corriente secundario con la
ayuda de una composición de tratamiento transportada por un papel
combustible de tratamiento de cigarrillo, comprendiendo dicha
composición de tratamiento, en combinación, un catalizador de
oxidación de óxido de metal de almacenamiento y donante de oxígeno y
un adyuvante particulado poroso finamente dividido esencialmente no
combustible para dicho catalizador.
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