ES2637923T3 - Método para preparar un elemento combustible para un artículo de fumar - Google Patents

Abstract

Un método para fabricar un elemento combustible para un artículo de fumar, que comprende: mezclar un precursor de un catalizador que contiene un metal con un material de relleno o grafito, o con una combinación de estos, para formar un componente de un elemento combustible pretratado; calcinar el componente del elemento combustible pretratado para convertir el precursor del catalizador en un compuesto metálico catalítico; después de la etapa de calcinación, combinar el componente del elemento combustible pretratado con un material carbonado y un aglutinante para producir una composición de un elemento combustible; y transformar la composición del elemento combustible en un elemento combustible destinado para uso en un artículo de fumar.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para preparar un elemento combustible para un artmulo de fumar Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a productos de tabaco, como artmulos de fumar (por ejemplo, cigarrillos). Antecedentes de la invencion

Los artmulos de fumar populares tienen una estructura en forma de rollo sustancialmente cilmdrico e incluyen una carga, rollo o columna de material fumable, como tabaco desmenuzado (por ejemplo, en forma de material de relleno cortado), rodeado por un papel de envoltura, con lo que se forma un denominado -’’rollo fumable”, “rollo de tabaco” o “rollo de cigarrillo”. Normalmente, un cigarrillo tiene un filtro cilmdrico alineado en una relacion de extremo a extremo con el rollo de tabaco. Preferiblemente, un filtro comprende una estopa de acetato de celulosa plastificado circunscrita por un material de papel conocido como “envoltura del andullo”. Ciertos filtros pueden incorporar alcoholes polihidroxilados. Vease, por ejemplo, la memoria de la patente del Reino Unido 755.475. Ciertos cigarrillos incorporan un filtro que tiene varios segmentos y uno de estos segmentos puede comprender partmulas de carbon activado. Veanse, por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos numeros 5.360.023 concedida a Blakley et al. y 6.537.186 concedida a Veluz. Preferiblemente, el filtro se acopla a un extremo del rollo de tabaco usando un material de envoltura circunscrito conocido como “papel de la boquilla”. Tambien ha sido deseable perforar el material de la boquilla y envoltura del andullo para proporcionar dilucion de la corriente principal de humo aspirada con aire ambiente. Se especifican descripciones de cigarrillos y de sus diversos componentes en Tobacco Production, Chemistry and Technology, edicion de Davis et al. (1999). El fumador emplea los cigarrillos encendiendo uno de sus extremos y quemando el rollo de tabaco. El fumador recibe entonces la corriente principal de humo en su boca aspirando por el extremo opuesto (por ejemplo, el extremo del filtro) del cigarrillo.

A lo largo de los anos se han propuesto diversos metodos para alterar la composicion de la corriente principal de humo del tabaco. En la publicacion de la solicitud PCT numero WO 02/37990, de Bereman, se sugiere que se pueden incorporar partmulas metalicas y/o partmulas carbonadas en el material fumable de un cigarrillo en un intento para reducir las cantidades de ciertos compuestos en el humo producido por ese cigarrillo. En la publicacion de la solicitud de patente de los Estados Unidos numero 2005/006986, de Nestor et al., se sugiere que un rollo de tabaco puede incorporar material de relleno cortado de tabaco combinado con un material formador de aerosol, como glicerina. La patente de los Estados Unidos numero 6.874.508, concedida a Shafer et al., propone un cigarrillo que tiene un rollo de tabaco envuelto por papel y que tiene una porcion de la boquilla tratada con un aditivo, como bicarbonato potasico, cloruro sodico o fosfato potasico.

Se han propuesto diversos materiales sustitutivos del tabaco y se pueden encontrar listados sustanciales de ejemplos de dichos materiales en las patentes de los Estados Unidos numeros 4.079.742 concedida a Rainer et al. y 4.771.705 concedida a White et al. Tambien se especifican referencias que describen sustitutivos del tabaco en los antecedentes de la publicacion de la solicitud de patente de los Estados Unidos numero 2007/0215168 de Banerjee et al.

Numerosas referencias han propuestos diversos artmulos de fumar de formato y configuracion alterados o de un tipo que genera vapor aromatizado, aerosol visible o una mezcla de vapor aromatizado y aerosol visible. Veanse, por ejemplo, las referencias especificadas en los antecedentes de la solicitud de patente de los Estados Unidos numero 2007/0215168 de Banerjee et al. Ademas, ciertos tipos de dichos artmulos de fumar han sido comercializados por R. J. Reynolds Tobacco Company bajo los nombres registrados “Premier” y “Eclipse” y por Philip Morris Inc. bajo el nombre registrado “Accord”. Mas recientemente, se ha sugerido que los elementos combustibles carbonados de esos tipos de cigarrillos pueden incorporar partmulas ultrafinas de metales y oxidos metalicos. Vease, por ejemplo, la publicacion de la solicitud de patente de los Estados Unidos numero 2005/0274 de Banerjee et al.

Los artmulos de fumar que emplean materiales sustitutivos del tabaco y los artmulos de fumar que emplean fuentes de calor distintas de material de relleno cortado de tabaco para producir vapores aromatizados de tabaco o aerosoles visibles aromatizados de tabaco no han tenido exito comercial general. Sin embargo, sena muy deseable proporcionar un artmulo de fumar que demuestre capacidad de proporcionar a un fumador muchos de los beneficios y ventajas de fumar cigarrillos convencionales, reduciendo al mismo tiempo la cantidad de combustion incompleta y productos de pirolisis.

La patente de los Estados Unidos numero 5.211.684 describe un elemento combustible carbonado para artmulos de fumar, que comprende un precursor de un catalizador de paladio. El precursor del catalizador puede ser incorporado en el material carbonado de diversas maneras, incluido el recubrimiento sobre un sustrato de alumina.

Compendio de la invencion

La invencion proporciona un metodo para preparar un elemento combustible carbonado que incorpora un compuesto metalico catalftico y que se puede destinar para uso en un artmulo de fumar. El compuesto metalico catalttico puede originar una reduccion de ciertos constituyentes de la fase gaseosa del humo de la corriente principal durante el uso

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del artfculo de fumar que incluye el elemento combustible tratado por el catalizador. En la presente invencion, en lugar de tratar directamente el elemento combustible con el compuesto metalico catalftico, se anade al elemento combustible un precursor del catalizador que contiene un metal capaz de descomponerse termicamente originando un compuesto metalico catalftico. Tras el tratamiento termico del elemento combustible, se forma el compuesto metalico catalftico como resultado de la descomposicion termica. El compuesto precursor se puede convertir en el catalizador activo durante la combustion/pirolisis del combustible (esto es, en el tiempo de uso del artfculo de fumar). Alternativamente, el combustible tratado puede ser sometido a un pretratamiento termico para facilitar la conversion.

Muchos compuestos metalicos catalfticos, especialmente metales y oxidos metalicos, son insolubles en agua (y en muchos otros disolventes comunes) y, por lo tanto, son diffciles de procesar para su aplicacion uniforme a un elemento combustible. Por el contrario, muchos compuestos precursores tienen una solubilidad alta en agua y otros disolventes comunes y, asf, pueden ser incorporados en el combustible con mayor facilidad. Adicionalmente, es menos probable que los precursores del catalizador se desactiven como consecuencia de exposiciones medioambientales.

En una realizacion, el metodo de la invencion comprende transformar una composicion que comprende un material carbonado combustible en un elemento combustible destinado para uso en un artfculo de fumar; incorporar en el elemento combustible o sobre su superficie un precursor de un catalizador que comprende un metal para formar un elemento combustible tratado; realizandose la etapa de incorporacion antes, durante o despues de la citada etapa de transformacion; y calentar el elemento combustible tratado a una temperatura y durante un tiempo suficientes para convertir el precursor del catalizador en un compuesto metalico catalftico.

La etapa de incorporacion se puede realizar recubriendo un elemento combustible formado (por ejemplo, un rollo extrudido del elemento combustible) con el precursor del catalizador, que puede estar en forma de solucion acuosa, o mezclando el precursor del catalizador en la composicion del elemento combustible antes de la formacion, como mezclando el precursor del catalizador con un material carbonado, un aglutinante e ingredientes opcionales, como grafito, alumina, polvo de tabaco y sales.

En ciertas realizaciones, la etapa de incorporacion comprende mezclar el precursor del catalizador que contiene un metal con un material de relleno o grafito (o con una combinacion de estos) antes de la etapa de formacion para formar un material de relleno recubierto o grafito recubierto. Despues, se combina este material tratado (esto es, el material de relleno recubierto o grafito recubierto) con el material carbonado y un aglutinante para producir una composicion del elemento combustible antes de la etapa de formacion. El material tratado se calcina para convertir el precursor del catalizador en un compuesto metalico antes de mezclar el material tratado con la porcion restante de la composicion del elemento combustible.

La etapa de calentamiento implica tfpicamente calentar el elemento combustible tratado a la temperatura de descomposicion del compuesto precursor, bajo una atmosfera inerte (por ejemplo, una atmosfera de nitrogeno), preferiblemente durante un penodo que asegure su descomposicion completa. El tratamiento termico del elemento combustible origina la conversion del precursor del catalizador en un compuesto metalico catalftico activo, como diversos oxidos de metales que incluyen metales alcalinos, metales alcalinoterreos, metales de transicion de los grupos III-B, IV-B, V-B, VI-B, VlI-B, VIII-B, I-B y II-B, elementos del grupo III-A, elementos del grupo IV-A, lantanidos o actmidos. El compuesto metalico catalftico final catalizara tipicamente reacciones de oxidacion, como la reaccion de monoxido de carbono para formar dioxido de carbono.

El precursor del catalizador que contiene un metal esta preferiblemente en forma de una sal del metal o de un compuesto organico del metal capaces de descomposicion termica a un compuesto catalftico del metal. Ejemplos de sales del metal incluyen citratos, nitratos, nitratos de amonio, sulfatos, cianatos, hidruros, amidas, tiolatos, carbonatos y haluros. En ciertas realizaciones, el precursor del catalizador que contiene un metal es nitrato de hierro, nitrato de cobre, nitrato de cerio, nitrato de amonio y cerio, nitrato de manganeso, nitrato magnesico, nitrato de cinc o una combinacion de estos nitratos. El tratamiento termico del elemento combustible con el precursor del catalizador se puede combinar con un tratamiento con un segundo metal catalftico, como un compuesto de un metal del grupo VIII-B (por ejemplo, paladio, platino o rodio y haluros y nitratos de estos metales).

De acuerdo con cualquiera de los metodos antes descritos, el elemento combustible tratado resultante se puede incorporar en un artfculo de fumar. Por ejemplo, el elemento combustible puede estar en forma de rollo que tiene un tamano apropiado para su introduccion en un artfculo de fumar que tiene las dimensiones generales asociadas a artfculos de fumar convencionales, como cigarrillos.

En otro aspecto, se prepara un elemento combustible para un artfculo de fumar de acuerdo con los metodos aqrn especificados, como un elemento combustible que comprende un material carbonado combustible y un precursor de un catalizador que contiene un metal. Por ejemplo, el precursor del catalizador puede estar presente en forma de un recubrimiento que recubre por lo menos una porcion de la superficie del elemento combustible o disperso por todo el material carbonado en el elemento combustible. En una realizacion, el precursor del catalizador que contiene un metal es llevado por partfculas de grafito o material de relleno (o por ambos) en el elemento combustible.

Aun mas, un artfculo de fumar comprende: un extremo para su encendido, un extremo a insertar en la boca del

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usuario y un sistema generador de aerosol, comprendiendo el sistema generador de aerosol un segmento generador del aerosol y un segmento generador de calor, incluyendo el citado segmento generador de calor un elemento combustible, estando cada segmento separado ffsicamente y en relacion de intercambio de calor, en el que el elemento combustible comprende un material carbonado combustible en contacto mtimo con un precursor de un catalizador que contiene un metal o con un compuesto metalico catalftico producido por descomposicion termica del precursor del catalizador que contiene un metal. El sistema generador de aerosol puede incorporar glicerina, propilenglicol o una combinacion de estos.

Breve descripcion de los dibujos

Habiendo descrito asf la invencion en terminos generales, a continuacion se hara referencia a los dibujos adjuntos, que no estan necesariamente a escala y en los que:

la figura 1 proporciona una vista longitudinal en seccion transversal de un primer artfculo de fumar representativo de la presente invencion,

la figura 2 proporciona una vista longitudinal en seccion transversal de un segundo artfculo de fumar representativo de la presente invencion; y

la figura 3 proporciona una grafica de la perdida de peso de un elemento combustible durante el tratamiento termico. Descripcion detallada de las realizaciones preferidas

A continuacion se describira la presente invencion mas detalladamente. Sin embargo, esta invencion se puede realizar en muchas formas diferentes y no se debe considerar limitada a las realizaciones aqu especificadas; mas bien, estas realizaciones se proporcionan para que esta descripcion sea minuciosa y completa y transmita totalmente el alcance de la invencion a los expertos en la tecnica. En las figuras se dan designaciones numericas iguales a componentes iguales. En esta memoria y en las reivindicaciones, las formas en singular “un”, “una”, “el” y “la” incluyen las referentes en plural, salvo que el contexto dicte claramente lo contrario.

La invencion proporciona un metodo de preparar un elemento combustible (denominado tambien fuente de calor) tal que el elemento combustible incluye un compuesto metalico catalftico incorporado en o sobre aquel. La presencia del compuesto metalico catalftico puede reducir la concentracion de ciertos componentes gaseosos de la corriente principal de humo generada durante el uso de un artfculo de fumar que incorpora el elemento combustible. En la presente memoria, “compuesto metalico catalftico” se refiere a un compuesto que contiene un metal y que puede reaccionar directamente con uno o mas componentes de la fase gaseosa de la corriente principal de humo generada por un artfculo de fumar o catalizar una reaccion que afecta a un componente de la fase gaseosa de la corriente principal de humo, o ambas cosas, de modo que se reduce la concentracion del componente de la fase gaseosa. Por ejemplo, ciertos compuestos metalicos catalfticos pueden catalizar la oxidacion de CO a CO2 en presencia de oxfgeno para reducir el nivel de CO en la corriente principal de humo (esto es, catalizadores de oxidacion). En la solicitud de patente de los Estados Unidos 2007/0215168, de Banerjee et al., se describen artfculos de fumar que comprenden elementos combustibles tratados con partfculas de oxido de cerio. Las partfculas de oxido de cerio reducen la cantidad de monoxido de carbono emitido durante el uso de artfculos de fumar que incorporan los elementos combustibles tratados. Se describen compuestos metalicos catalfticos adicionales en las patentes de los Estados Unidos numeros 6.503.475 concedida a McCormick, 6.503.475 concedida a McCormick y 7.011.096 concedida a Li et al. y en las publicaciones de las solicitudes de patentes de los Estados Unidos numeros 2002/0167118 de Billiet et al., 2002/0172826 de Yadav et al., 2002/0194958 de Lee et al., 2002/014453 de Lilly Jr. et al., 2002/0000538 de Bereman et al. y 2005/0274390 de Banerjee et al.

Ejemplos de metales componentes del compuesto metalico catalftico incluyen, pero sin caracter limitativo, metales alcalinos, metales alcalinoterreos, metales de transicion de los grupos III-B, IV-B, V-B, VI-B, VII-B, VIII-B, I-B y II-B, elementos del grupo III-A, elementos del grupo IV-A, lantanidos y actmidos. Ejemplos espedficos de metales incluyen Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Y, Ce, Na, K, Cs, Mg, Ca, B, Al, Si, Ge y Sn. Los compuestos metalicos catalfticos se pueden usar en una diversidad de formas solidas en partfculas, incluidas partfculas de metal precipitado, partfculas de oxidos metalicos (por ejemplo, oxidos de hierro, oxido de cobre, oxido de cinc y oxido de cerio), y partfculas del catalizador soportadas en las que el compuesto metalico catalftico esta disperso en un material soporte poroso. Se pueden usar combinaciones de compuestos metalicos catalfticos, como una combinacion de paladio (catalizador) con oxido de cerio. El tamano de partfculas de los compuestos metalicos catalfticos puede variar, pero tfpicamente es entre aproximadamente 1 nm y aproximadamente 1 pm.

La cantidad de compuesto metalico catalftico incorporado en el elemento combustible puede variar. Por ejemplo, la cantidad de compuesto metalico catalftico aplicada tfpicamente en un elemento combustible representativo o incorporada en este puede variar de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 80 mg. En general, esta cantidad es por lo menos aproximadamente 1 mg y frecuentemente por lo menos aproximadamente 5 mg. Tfpicamente, la cantidad no excede de aproximadamente 50 mg y frecuentemente no excede de aproximadamente 25 mg. Frecuentemente, la cantidad puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 20 mg.

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En el metodo de la invencion, se trata el elemento combustible con un precursor del compuesto metalicol catalftico (denominado en lo sucesivo precursor del catalizador), que es cualquier compuesto precursor que se descomponga termicamente para formar un compuesto metalico catalftico. Ejemplos de precursores del catalizador incluyen sales de metales (por ejemplo, citratos, hidruros, riolatos, amidas, nitratos, nitratos de amonio, carbonatos, cianatos, sulfatos, bromuros y cloruros de metales, asf como hidratos de estas sales) y compuestos organicos de metales que comprenden un atomo de un metal unido a un radical organico (por ejemplo, alcoxidos, p-dicetonatos, carboxilatos y oxalatos de metales). La solicitud de patente de los Estados Unidos 2007/0251658 de Gedevanishvili et al. describe una diversidad de precursores de catalizadores que se pueden usar en la invencion. Ejemplos de sales de metales que se pueden usar incluyen nitrato de hierro, nitrato de cobre, nitrato de cerio, nitrato de cerio y amonio, nitrato de manganeso, nitrato magnesico, nitrato de cinc y los hidratos de estas sales. Para tratar el elemento combustible tambien se pueden usar combinaciones de varios precursores de catalizadores o combinaciones de un precursor del catalizador con un compuesto metalico catalftico. Cuando se usen varios precursores del catalizador y/o compuestos metalicos catalfticos, los diversos componentes de la combinacion se pueden anadir al elemento combustible juntos o separados.

Igual que el compuesto metalico catalftico, el precursor del catalizador puede estar en forma de material solido en partfculas, que opcionalmente puede estar soportado sobre un sustrato en partfculas. Ejemplos de sustratos incluyen carbon activado, oxido de aluminio, oxido de cobre y oxido de titanio. Por ejemplo, el sustrato soporte deseado se puede recubrir uniformemente con una suspension de las partfculas del precursor del catalizador y secar en una estufa. La cantidad de carga del precursor del catalizador sobre el sustrato puede variar, pero tipicamente es de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 10,0 por ciento, basado en el peso seco total del sustrato recubierto.

El elemento combustible tratado se somete a un tratamiento termico para descomponer termicamente el precursor del catalizador y formar el compuesto metalico catalftico deseado o se somete a irradiacion de microondas a una longitud de onda, intensidad y duracion apropiadas para convertir el precursor del catalizador en un compuesto metalico catalftico. La etapa de tratamiento termico se puede realizar durante un tiempo y a una temperatura suficientes para convertir el precursor del catalizador en el compuesto metalico catalftico deseado. En ciertas realizaciones, este tratamiento termico origina una conversion de las moleculas del precursor del catalizador de por lo menos aproximadamente 50%, tfpicamente de por lo menos aproximadamente 75%, mas frecuentemente de por lo menos aproximadamente 90% y lo mas frecuentemente de por lo menos aproximadamente 99% de las moleculas del precursor. La etapa de tratamiento termico se puede realizar en un horno disponible comercialmente capaz de controlar la velocidad de calentamiento, la temperatura final, el tiempo de parada y la atmosfera. El elemento combustible tratado termicamente se puede usar inmediatamente en un artfculo de fumar o almacenar para su uso posterior.

La temperatura de la etapa de tratamiento termico puede variar. La temperatura del tratamiento depende principalmente de la temperatura de descomposicion del precursor. En general se prefieren precursores de menor temperatura de descomposicion. La temperatura vana tfpicamente entre 100 y 600°C, mas frecuentemente entre 150 y 450°C y lo mas frecuentemente entre 200 y 400°C. La temperatura es tfpicamente mayor que 100°C, frecuentemente mayor que 150°C y lo mas frecuentemente mayor que 200°C. La temperatura es tfpicamente menor que 550°C, frecuentemente menor que 500°C y lo mas frecuentemente menor que 450°C.

La duracion de la etapa de tratamiento puede variar pero tfpicamente es entre 0,25 y 8 horas, mas frecuentemente entre 0,5 y 6 horas y lo mas frecuentemente entre 1 y 5 horas. La etapa de tratamiento termico dura tfpicamente por lo menos 1 hora, mas frecuentemente por lo menos 1,5 horas y lo mas frecuentemente por lo menos 2 horas.

La etapa de tratamiento termico se realiza tfpicamente bajo una atmosfera inerte, lo cual significa una atmosfera o espacio de cabecera sustancialmente sin oxfgeno que pudiera reaccionar con el carbono presente en el elemente combustible. Se pueden usar gases tales como nitrogeno, argon y helio.

El precursor del catalizador se puede aplicar al elemento combustible en forma de material solido en partfculas, o en forma de suspension o solucion que comprende un disolvente. Los disolventes que se pueden usar incluyen agua (por ejemplo, agua desionizada), pentanos, hexanos, ciclohexanos, xilenos, alcoholes derivados del petroleo, alcoholes (por ejemplo, metanol, etanol, propanol, isopropanol y butanol) y mezclas de estos disolventes. A las suspensiones o soluciones del precursor del catalizador se pueden anadir estabilizadores, como acido acetico, acido nftrico y ciertos compuestos organicos. Aplicar al elemento combustible el precursor del catalizador en forma de solucion o suspension puede ser ventajoso debido a la mayor solubilidad del precursor del catalizador en agua (y en otros disolventes comunes) en comparacion con el compuesto catalizador. La mayor solubilidad del precursor origina sitios activos del catalizador que tiende a distribuirse mas uniformemente por todo el elemento combustible en elementos combustibles tratados con el precursor en comparacion con un elemento combustible tratado directamente con el compuesto catalizador.

El tratamiento del elemento combustible con el precursor del catalizar se puede realizar poniendo el elemento combustible en contacto mtimo con partfculas del precursor del catalizador de diversas formas antes, durante o despues de configurar el elemento combustible en su forma final (por ejemplo, en forma de rollo). Las partfculas del precursor del catalizador se aplican al elemento combustible o se incorporan en este. Las partfculas se pueden aplicar rociando, extrudiendo conjuntamente o recubriendo el elemento combustible. Las partfculas se pueden

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mezclar con componentes del elemento combustible de modo que las partfculas se distribuyan en el elemento combustible al azar o de modo sustancialmente homogeneo o se pueden mezclar con un ingrediente que se incorpore en el elemento combustible. Por ejemplo, se pueden mezclar las partfculas con grafito en partfculas o con un material de relleno en partfculas no combustible (por ejemplo, alumina o carbonato calcico) o con una mezcla de estas sustancias antes de incorporar el grafito o material de relleno tratado en una composicion del elemento combustible. Tambien se pueden aplicar las partfculas a un material de aislamiento del conjunto de aislamiento que circunscribe al elemento combustible o incorporar las partfculas en el material de aislamiento, o a cualquier otro punto en el artfculo de fumar (por ejemplo, en una region corriente abajo de la fuente de calor). Por ejemplo, se pueden aplicar las partfculas del precursor del catalizador a la estera de fibras de vidrio de material aislante justo antes de su contacto con el combustible durante la fabricacion.

La cantidad de precursor del catalizador anadido al elemento combustible dependera, al menos en parte, de la cantidad deseada de compuesto metalico catalftico en el elemento combustible. La cantidad de precursor del catalizador aplicado tfpicamente a un elemento combustible, o incorporada en este, puede variar de aproximadamente 1 a aproximadamente 200 mg. En general, la cantidad es por lo menos aproximadamente 5 mg y frecuentemente por lo menos aproximadamente 10 mg. Tfpicamente, la cantidad no excede de aproximadamente 100 mg y frecuentemente no excede de aproximadamente 50 mg. Frecuentemente, la cantidad puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 20 mg.

Con respecto al uso de combinaciones de precursores del catalizador y/o compuestos metalicos catalfticos, un ejemplo de combinacion es un precursor del catalizador, como nitrato de cerio, con un compuesto metalico catalftico del grupo VIII-B, como paladio, platino, rodio, haluros de estos metales (por ejemplo, cloruro de paladio o cloruro de platino) o nitratos de estos metales (por ejemplo, nitrato de paladio o nitrato de platino). Los dos componentes se pueden aplicar al elemento combustible, o incorporar en este, por separado. Alternativamente, los dos componentes se pueden anadir juntos al elemento combustible, como por adicion de ambos componentes durante el mezclado de los ingredientes del elemento combustible y antes de la extrusion del elemento combustible en su forma final. En general, la relacion entre la cantidad de compuesto metalico catalftico (por ejemplo, metal o haluro del metal del grupo VIII-B) a la cantidad de precursor del catalizador vana de aproximadamente1:2 a aproximadamente 1:10.000, en base ponderal. Tfpicamente la cantidad de compuesto metalico catalftico por elemento combustible es entre aproximadamente 1 |jg y aproximadamente 100 mg, mas frecuentemente entre aproximadamente 10 |jg y aproximadamente 10 mg, lo mas frecuentemente entre aproximadamente 50 jg y aproximadamente 1 mg.

En una realizacion, el elemento combustible se recubre por inmersion en una suspension de partfculas del precursor del catalizador. El recubrimiento por inmersion se puede realizar para proporcionar un recubrimiento uniforme sobre la superficie del elemento combustible. En otra realizacion, los elementos combustibles formados se pueden tratar en su superficie con partfculas en polvo secas o recubrir por rociado con una suspension o solucion. Alternativamente, las partfculas del precursor del catalizador pueden contactar con extrudido del elemento combustible inmediatamente despues de que el extrudido salga de la boquilla de extrusion. Tambien, las partfculas del precursor del catalizador, en forma de polvo o en forma de solucion o suspension, se pueden mezclar directamente en una mezcla de material carbonado junto con otros ingredientes de extrusion.

Se puede proporcionar el elemento combustible en contacto mtimo con las partfculas del precursor del catalizador concentrando las composiciones en partfculas en por lo menos un paso longitudinal o ranura periferica que se extiende al menos parcialmente a traves o a lo largo de la longitud del elemento combustible. Por ejemplo, el elemento combustible puede comprender una disposicion de nucleo interior/envoltura exterior en la que la envoltura exterior comprende un material carbonado que rodea al nucleo interior de material carbonado, y el nucleo interior comprende el precursor del catalizador. Alternativamente, por ejemplo, el elemento combustible puede comprender una o mas ranuras perifericas que se extienden longitudinalmente que incorporan el precursor del catalizador.

Uno o mas de los ingredientes que se pueden mezclar para formar el elemento combustible se pueden pretratar con las partfculas del precursor del catalizador antes del mezclado con los ingredientes restantes para formar una composicion del elemento combustible. En una realizacion, se puede tratar grafito o un material de relleno no combustible (por ejemplo, caolines o carbonato calcico) o una combinacion de aquellos, preferiblemente en forma de partfculas, con el precursor del catalizador, por ejemplo, recubriendo el grafito o material de carga en partfculas con una suspension o solucion ftquida que comprenda el grafito o material de relleno en partfculas o mezclando partfculas solidas del precursor del catalizador con el grafito o material de relleno en partfculas. El grafito o el material de relleno tratados se pueden calcinar para convertir el precursor del catalizador en un compuesto metalico catalftico como el descrito en la presente memoria, antes o despues de mezclar el material pretratado con los ingredientes restantes de la composicion del elemento combustible, o incluso despues de la formacion del elemento combustible. Alternativamente, durante el proceso de fabricacion del elemento combustible puede no haber etapa de calcinacion y, en su lugar, puede haber conversion en el compuesto metalico catalftico. Opcionalmente se puede realizar un pretratamiento de un ingrediente de la composicion del elemento combustible, como grafito o un material de relleno, con el precursor del catalizador por pretratamiento al mismo tiempo con un compuesto de un metal del grupo VIII-B.

Tfpicamente, los elementos combustibles que se tratan en la presente invencion comprenden un material carbonado combustible, como polvo de carbon molido. Los materiales carbonados preferidos estan compuestos

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predominantemente de carbono, tienen tfpicamente un contenido de carbono mayor que aproximadamente 60 por ciento, generalmente mayor que aproximadamente 70 por ciento, frecuentemente mayor que aproximadamente 80 por ciento y mas frecuentemente mayor que aproximadamente 90 por ciento, referido a peso seco. Los elementos combustibles pueden incorporar componentes distintos de materiales carbonados combustibles del tipo antes descrito. Ejemplos de ingredientes adicionales incluyen componentes de tabaco, como tabacos en polvo como extractos de tabacos; agentes aromatizantes; sales, como cloruro sodico, cloruro potasico y carbonato sodico; materiales de relleno no combustibles, como carbonato calcico, carbonato sodico, arcillas (como bentonita), filamentos de vidrio o alumina; fibras de grafito estables termicamente; fuentes de amonio (como sales de amonio); y/o agentes aglutinantes, como goma de guar, alginato amonico y alginato sodico. Un elemento combustible representativo tiene una longitud de aproximadamente 12 mm y un diametro exterior total de aproximadamente 4,2 mm. Un elemento combustible representativo se puede extrudir o componer usando un material carbonado en polvo o molido y tiene una densidad mayor que aproximadamente 0,5 g/cm3, frecuentemente mayor que aproximadamente 0,7 g/cm3 y mas frecuentemente mayor que aproximadamente 1 g/cm3, sobre base de peso seco. Veanse, por ejemplo, los tipos de componentes, formulaciones y disenos del elemento combustible en la patente de los Estados Unidos numero 5.551.451 concedida a Riggs et al.

La cantidad de material carbonado combustible incorporado en un elemento combustible puede proporcionar por lo menos aproximadamente 50 por ciento, frecuentemente por lo menos aproximadamente 60 por ciento y mas frecuentemente por lo menos aproximadamente 70 por ciento de un elemento combustible, referido a peso seco del elemento combustible. En algunas realizaciones, los elementos combustibles pueden incorporar hasta aproximadamente 15 por ciento en peso, frecuentemente hasta aproximadamente 10 por ciento en peso de un agente aglutinante; hasta aproximadamente 15 por ciento en peso, frecuentemente hasta aproximadamente 10 por ciento en peso de ingredientes aditivos, como polvo de tabaco; sales, etc.; hasta aproximadamente 20 por ciento en peso, frecuentemente hasta aproximadamente 15 por ciento en peso de otros ingredientes, como grafito o alumina; y por lo menos aproximadamente 50 por ciento en peso, frecuentemente por lo menos aproximadamente 65 por ciento en peso de un material carbonado con un alto contenido de carbono. Sin embargo, en algunas realizaciones, los elementos combustibles pueden carecer de la cantidad de sodio especificada en la patente de los Estados Unidos numero 5.178.167 concedida a Riggs et al. y/o de las cantidades de grafito y/o carbonato calcico especificadas en la patente de los Estados Unidos numero 5.551.451 concedida a Riggs et al. En algunas realizaciones, los elementos combustibles incorporan aproximadamente 10 a aproximadamente 20 partes en peso de ingredientes tales como grafito o alumina, y aproximadamente 60 a aproximadamente 75 partes en peso de material carbonado combustible. Por ejemplo, un elemento combustible representativo puede tener aproximadamente 66,5 por ciento de material carbonado, aproximadamente 18,5 por ciento de grafito, aproximadamente 5 por ciento de partes de tabaco, aproximadamente 10 por ciento de goma de guar y aproximadamente 1 por ciento de carbonato sodico, referido a peso seco.

Como se ha indicado anteriormente, el precursor del catalizador, en forma de polvo seco o en solucion o suspension, se puede mezclar directamente, antes de la extrusion, en una mezcla de carbono junto con otros ingredientes del elemento combustible. Veanse, por ejemplo, los componentes y tecnicas descritas en las solicitudes de patentes de los Estados Unidos 2005/0274390 de Banerjee et al. y 2007/0215168 de Banerjee et al.

Los elementos combustibles pueden tener o no en su superficie ranuras perifericas que se extienden longitudinalmente y dichos elementos combustibles pueden tener o no por lo menos un paso de aire, situado en el centro y que se extiende longitudinalmente. Ciertos elementos combustibles pueden tener una forma generalmente tubular, que tiene un diametro central relativamente grande y sin ranuras que se extiendan perifericamente. Por ejemplo, estos elementos combustibles no tienen los tipos de formatos y configuraciones especificadas en la patente de los Estados Unidos numero 4.989.619 concedida a Clearman et al. Ciertos elementos combustibles tienen ranuras perifericas que se extienden longitudinalmente y las ranuras pueden tener una seccion transversal de forma semicircular, triangular o rectangular, o una seccion transversal tal que el elemento combustible puede ser caracterizado como de naturaleza de “copo de nieve”. Otros elementos combustibles pueden tener una superficie sin ranuras, pero incluyendo opcionalmente pasos centrales. Tambien, otros elementos combustibles pueden tener una superficie sin ranuras y ser sustancialmente solidos (por ejemplo, sin ningun paso central) como, por ejemplo, un elemento combustible de forma cilmdrica.

Elementos combustibles adecuados y sus componentes, disenos y configuraciones representativas y maneras y metodos para producir esos elementos combustibles y sus componentes se especifican en las patentes de los Estados Unidos numeros 4.714.082 concedida a Banerjee et al., 4.756.318 concedida a Clearman et al., 4.881.556 concedida a Clearman et Al., 4.989.619 concedida a Clearman et al., 5.020.548 concedida a Farrier et al.,65.027.837 concedida a Clearman et al., 5.067.499 concedida a Banerjee et al.,, 5.076.297 concedida a Farrier et al., 5.099.861 concedida a Clearman et al., 5.105.831 concedida a Banerjee et al., 5.129.409 concedida a White et al., 5.148.821 concedida a Best et al., 5.156.170 concedida a Clearman et al., 5.178.167 concedida a Riggs et al., 5.211.684 concedida a Shannon et al., 5.247.947 concedida a Clearman et al., 5.345.955 concedida a Clearman et al., 5.469.871 concedida a Barnes et al., 5.551.451 concedida a Riggs, 5.560.376 concedida a Meiring et al., 5.706.834 concedida a Meiring et al. y 5.727.571 concedida a Meiring et al.

Ejemplos de elementos combustibles carbonados incluyen los que han sido incorporados en cigarrillos comercializados por R. J. Reynolds Tobacco Company bajo los nombres comerciales “Premier” y “Eclipse”.

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El elemento combustible puede ser conformado en la forma deseada mediante tecnicas tales como compresion, prensado o extrusion. Por ejemplo, se puede extrudir una pasta humeda similar a una masa plastica usando una extrusora de una sola helice o de dos helices, como una extrusora que tiene un tambor de acero inoxidable y una helice, un manguito interior construido de un material ceramico muy resistente al desgaste y a la corrosion y una boquilla ceramica. Ejemplos de tipos de dispositivos de extrusion incluyen los tipos disponibles como modelo numero 70-16D de ICMA San Giorgio y 70-16LD de Welding Engineers. En un elemento combustible extrudido que contiene un nivel relativamente alto de material carbonado, se puede disminuir ligeramente la densidad del elemento combustible incrementando el nivel de humedad en la mezcla extrudida, disminuyendo la presion de la boquilla en la extrusora o incorporando materiales de densidad relativamente baja en la mezcla extrudida.

El elemento combustible preparado de acuerdo con el metodo de la invencion puede ser utilizado en una diversidad de artmulos de fumar, como cualquiera de los artmulos de fumar especificados en las solicitudes de patentes de los Estados Unidos 2007/0215167 de Crooks et al. o 2007/0215168 de Banerjee et al.

Con referencia a la figura 1, se muestra un artmulo de fumar representativo 10 en forma de cigarrillo. El artmulo de fumar 10 tiene una forma similar a un rollo e incluye un extremo de encendido 14 y un extremo a insertar en la boca del fumador 18. En las diversas figuras, se han exagerado los espesores de los diversos materiales de envoltura y envoltura superior de los diversos artmulos de fumar y de sus componentes. Lo mas preferiblemente, los materiales de envoltura y componentes de la envoltura superior estan envueltos apretadamente alrededor de los artmulos de fumar y de sus componentes proporcionando un ajuste apretado y proporcionan una apariencia esteticamente agradable.

En el extremo de encendido 14 esta situado un segmento final fumable de encendido 22, generalmente cilmdrico, que se extiende longitudinalmente y que incorpora material fumable 26. Un material fumable representativo 26 puede ser un material derivado de una planta (por ejemplo, material de tabaco en forma de material de relleno cortado). Un ejemplo de segmento final cilmdrico fumable de encendido 22 incluye una carga o rollo del material fumable 26 (por ejemplo, material de relleno cortado de tabaco) envuelto o dispuesto en, y circunscrito por, un material de papel de envoltura 30, Como tal, la superficie exterior que se extiende longitudinalmente del segmento final cilmdrico fumable de encendido 22 va provista del material de envoltura 30. Preferiblemente, ambos extremos del segmento 22 estan abiertos para dejar expuesto al material fumable 26. El segmento final fumable de encendido 22 puede estar configurado de modo que el material fumable 26 y el material de envoltura 30 se extiendan, cada uno, a lo largo de toda la longitud de aquel.

Situado corriente abajo del segmento final fumable de encendido 22 hay un segmento 35 generalmente cilmdrico, que se extiende longitudinalmente, de generacion de calor. El segmento de generacion de calor 35 incorpora una fuente de calor o elemento combustible 40, que tiene tfpicamente una forma generalmente cilmdrica, circunscrita por el aislamiento 42, rodeada coaxialmente por material de envoltura 45. En algunas realizaciones, cada segmento de fuente de calor 35 incorpora una pieza de elemento combustible 40 y solo un elemento combustible esta incorporado en cada segmento de fuente de calor.

Una capa representativa de aislamiento 42 puede comprender filamentos o fibras de vidrio. El aislamiento 42 puede funcionar como camisa que ayuda a conservar la fuente de calor firmemente en su posicion en el artmulo de fumar 10. El aislamiento 42 puede ser proporcionado como componente de varias capas que incluyen una capa o estera interior 47 de filamentos no tejidos de fibra de vidrio, una capa intermedia de papel de tabaco reconstituido 48 y una capa exterior de filamentos no tejidos de fibra de vidrio 49. Preferiblemente, ambos extremos del segmento de generacion de calor 35 estan abiertos para exponer la fuente de calor 40 y el aislamiento 42 a los segmentos adyacentes. La fuente de calor 40 y el aislamiento 42 que la rodea pueden estar configurados de modo que la longitud de ambos materiales se extiende a la vez (esto es, los extremos de la camisa de aislante 42 estan emparejados con los respectivos extremos de la fuente de calor 40 y particularmente en el extremo corriente abajo del segmento de generacion de calor). Opcionalmente, aunque no necesariamente preferiblemente, el aislamiento 42 se puede extender un poco mas (por ejemplo, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 2 mm) en cualquiera o en ambos extremos de la fuente de calor 40. Ademas, el humo producido cuando el segmento final fumable de encendido 22 se quema durante el uso del artmulo de fumar 10 puede pasar facilmente a traves del segmento de generacion de calor 35 durante la aspiracion por el fumador en el extremo insertado en la boca 18.

El segmento de generacion de calor 35 esta situado adyacente al extremo corriente abajo del segmento final fumable de encendido 22 de modo que estos segmentos estan alineados axialmente en una relacion de extremo a extremo, preferiblemente lindantes entre sf. La proximidad cercana del segmento de generacion de calor 35 y el segmento final fumable de encendido 22 proporciona una relacion apropiada de intercambio de calor (por ejemplo, de modo que la accion de quemar material fumable en el segmento final fumable de encendido 22 actua encendiendo la fuente de calor del segmento de generacion de calor 35). Las formas de la seccion transversal exterior y las dimensiones de los segmentos fumable y de generacion de calor 22 y 35, cuando se observan transversalmente al eje longitudinal del artmulo de fumar, pueden ser esencialmente identicas entre sf (por ejemplo, ambas aparentan tener una forma cilmdrica, teniendo cada una diametros esencialmente identicos).

La forma de la seccion transversal y las dimensiones del segmento de generacion de calor 35, antes de la combustion, pueden variar. Preferiblemente, la superficie de la seccion transversal de la fuente de calor 40

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constituye aproximadamente 10 a aproximadamente 35 por ciento, frecuentemente aproximadamente 15 a aproximadamente 25 por ciento de la superficie de la seccion transversal del segmento 35, mientras que la superficie de la seccion transversal de la region exterior que lo circunscribe (que comprende el aislamiento 42 y materiales relevantes de envoltura exterior) constituye aproximadamente 65 a aproximadamente 90 por ciento, preferiblemente aproximadamente 75 a aproximadamente 85 por ciento de la superficie total de la seccion transversal de ese segmento 35. Por ejemplo, en un cigarrillo cilmdrico que tiene una circunferencia de aproximadamente 24 a aproximadamente 26 mm, una fuente de calor representativa 40 tiene una seccion transversal generalmente circular con un diametro exterior de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 5 mm, frecuentemente de aproximadamente 3 a aproximadamente 4,5 mm.

Situado corriente abajo del segmento de generacion de calor 35 hay un segmento cilmdrico generador de aerosol 51 que se extiende longitudinalmente. El segmento generador de aerosol 51 incorpora un material sustrato 55 que, a su vez, funciona como vehmulo de un segundo agente o material formador de aerosol (no mostrado). Por ejemplo, el segmento generador de aerosol 51 puede tener un material de tabaco reconstituido que incorpora adyuvantes de procesamiento, agentes aromatizantes y glicerina.

Un material de envoltura representativo 58 para el material sustrato 55 puede tener propiedades conductoras del calor y puede tener la forma de tubo de un metal u hoja metalica (por ejemplo, aluminio), o de un material estratificado que tenga una superficie exterior compuesta de papel y una superficie interior compuesta de hoja metalica. Por ejemplo, la hoja metalica puede conducir calor desde el segmento de generacion de calor 35 al segmento generador de aerosol 51, para proporcionar la volatilizacion de los componentes formadores de aerosol contenidos en aquel.

El material sustrato 55 puede proceder de una mezcla de tabacos fragantes y aromaticos en forma de material de relleno cortado. Estos tabacos, a su vez, pueden ser tratados con material formador de aerosol y/o por lo menos un agente aromatizante. El material sustrato puede proceder de un tabaco tratado (por ejemplo, tabaco reconstituido fabricado usando tipos de procesos de fabricacion de papel o chapa fundida) en forma de material de relleno cortado. El tabaco, a su vez, puede ser tratado o procesado para incorporar material formador de aerosol y/o por lo menos un agente aromatizante.

El segmento generador de aerosol 51 y el segmento de generacion de calor 35 pueden estar configurados en una relacion de intercambio de calor entre sf La relacion de intercambio de calor es tal que se aporta desde la fuente de calor a la region de formacion de aerosol calor suficiente para volatilizar material formador de aerosol para la formacion de aerosol. En algunas realizaciones, la relacion de intercambio de calor se consigue situando esos segmentos en proximidad cercana entre sf. Tambien se puede conseguir una relacion de intercambio de calor extendiendo un material conductor del calor desde la proximidad de la fuente de calor 40 a, o alrededor de, la region ocupada por el segmento generador de aerosol 51.

En artmulos de fumar preferidos, ambos extremos del segmento generador de aerosol 51 estan abiertos para dejar expuesto el material sustrato de aquel. Los componentes del aerosol producido al quemar el segmento final fumable de encendido 22 durante el uso del artmulo fumable pueden pasar facilmente a traves del segmento generador de aerosol 51 durante la aspiracion por el extremo que se inserta en la boca 18.

Juntos, el segmento generador de calor 35 y el segmento generador de aerosol 51 forman un sistema de generacion de aerosol 60. El segmento generador de aerosol 51 esta situado adyacente al final de la corriente abajo del segmento de generacion de calor 35 de modo que los segmentos 51 y 35 estan alineados axialmente en una relacion de extremo a extremo. Esto es, estos segmentos estan separados ffsicamente entre sf. Estos segmentos pueden estar en contacto entre sf o pueden estar ligeramente separados. Las formas y dimensiones de la seccion transversal exterior de estos segmentos, cuando se observan transversalmente al eje longitudinal del artmulo de fumar 10, pueden ser esencialmente identicas entre sf. La disposicion ffsica de esos componentes es tal que el calor se transfiere (por ejemplo, por medios que incluyen transferencia de calor por conduccion y conveccion) desde la fuente de calor 40 al material sustrato adyacente, durante el tiempo en que la fuente de calor esta activada (por ejemplo, en ignicion) durante el uso del artmulo de fumar 10.

Los componentes del sistema de generacion de aerosol 60 y del segmento final de encendido 22 estan acoplados entre sf, y fijados en su posicion, usando un material de envoltura superior 64. Por ejemplo, un papel de envoltura o un material del tipo de papel estratificado circunscribe cada uno del segmento de generacion de calor 35, por lo menos una porcion de la superficie exterior que se extiende longitudinalmente del segmento generador de aerosol 51 y por lo menos una porcion de un segmento final de encendido 22 adyacente al segmento de generacion de calor. La superficie interior del material de envoltura superior 64 se fija a la superficie exterior del material de envoltura 45 del segmento de generacion de calor 35, a la superficie exterior del material de envoltura exterior 58 del segmento generador de aerosol 51 y a la superficie exterior del material de envoltura exterior 30 del segmento final de encendido 22, usando un adhesivo adecuado.

El artmulo de fumar 10 comprende ademas una pieza adecuada para su insercion en la boca como, por ejemplo, un filtro 65 situado en el extremo que se inserta en la boca 18. El filtro 65 tiene preferiblemente la forma de un tipo tradicional de filtro de cigarrillos. El filtro 65 esta situado en un extremo del cigarrillo adyacente a un extremo del

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sistema generador de aerosol 51, de modo que el filtro y el sistema generador de aerosol 51 estan alineados axialmente en una relacion de extremo a extremo, en contacto entre sf Preferiblemente, las formas y dimensiones generales de la seccion transversal de esos segmentos 51 y 65 son esencialmente identicas entre s^ cuando se observan transversalmente al eje longitudinal. El filtro 65 incorpora un material filtrante 70 (por ejemplo, estopa de acetato de celulosa plastificado) que esta envuelto a lo largo de la superficie que se extiende longitudinalmente de aquel. Ambos extremos del filtro 65 estan abiertos para permitir el paso de aerosol a traves de aquel.

El sistema generador de aerosol 60 se acopla al filtro 65 usando material de la boquilla 78 El material de la boquilla 78 circunscribe la longitud total del filtro 65 y una region adyacente del sistema de generacion de aerosol 60. La superficie interior del material de la boquilla 78 se puede fijar a la superficie exterior de la envoltura 72 y la superficie exterior del cigarrillo envuelve superiormente al material 64 del sistema de generacion de aerosol 60, usando un adhesivo adecuado. Como tal, cualquier region del sistema de generacion de aerosol no cubierta por la envoltura superior esta cubierta por el material de la boquilla y no se puede ver facilmente. El material de envoltura superior 64 se puede extender por toda la longitud del segmento generador de aerosol o, como se muestra en la figura 1, sobresalir ligeramente del extremo final de encendido del segmento (por ejemplo, una distancia suficiente desde el extremo de ese segmento por lo que el material de la boquilla cubre la region del cigarrillo que no esta cubierta por la envoltura superior). Como tal, se proporciona un cigarrillo esteticamente agradable que aparenta tener una unica capa de envoltura superior. Ademas, se proporciona un cigarrillo con filtro, esteticamente agradable, que tiene un filtro adherido a un cigarrillo que aparenta tener una unica capa de envoltura superior.

El artfculo de fumar puede incluir medios de dilucion por aire, como una serie de perforaciones 81, cada una de las cuales se extiende a traves del material de la boquilla 78 del filtro y del material de la envoltura 72.

La cantidad de material fumable 26 empleado para fabricar el segmento final fumable de encendido 22 puede variar. Tfpicamente, un segmento final fumable de encendido 22, fabricado predominantemente de material de relleno cortado de tabaco, incluye por lo menos aproximadamente 20 mg, generalmente por lo menos aproximadamente 50 mg, frecuentemente por lo menos 75 mg y mas frecuentemente por lo menos aproximadamente 100 mg de material de tabaco, referido a peso seco. Tfpicamente, un segmento final fumable de encendido, fabricado predominantemente de material de relleno cortado de tabaco, incluye hasta aproximadamente 400 mg, generalmente hasta aproximadamente 350 mg, frecuentemente hasta aproximadamente 300 mg y mas frecuentemente hasta aproximadamente 250 mg de material de tabaco, referido a peso seco. Ciertos segmentos finales fumables de encendido fabricados predominantemente de material de relleno cortado de tabaco pueden incluir menos de aproximadamente 85 mg, frecuentemente menos de aproximadamente 60 mg e incluso menos de aproximadamente 30 mg de material de tabaco, referido a peso seco. La densidad de empaquetamiento del material fumable en el segmento final fumable de encendido es tfpicamente menor que la densidad del elemento combustible. Cuando el material fumable tiene la forma de material de relleno cortado, la densidad de empaquetamiento del material fumable en el segmento final fumable de encendido es menor que aproximadamente 400 mg/cm3 y generalmente menor que aproximadamente 350 mg/cm3, mientras que la densidad de empaquetamiento del material de tabaco en el segmento final fumable de encendido puede exceder de aproximadamente 100 mg/cm3, frecuentemente excede de aproximadamente 150 mg/am3 y mas frecuentemente excede de aproximadamente 200 mg/cm3. Preferiblemente, el segmento final fumable de encendido 22 esta compuesto totalmente de material fumable y no incluye ningun elemento combustible del tipo de componente carbonado.

La cantidad combinada de agente formador de aerosol y material sustrato 55 empleados en el segmento generador de aerosol 51 puede variar. Normalmente se emplea el material para que llene la seccion apropiada del segmento generador de aerosol 51 (por ejemplo, la region en el material de envoltura 58 de este) a una densidad de empaquetamiento menor que aproximadamente 400 mg/cm3 y generalmente menor que aproximadamente 350 mg/cm3, mientras que la densidad de empaquetamiento del segmento generador de aerosol 51 excede generalmente de aproximadamente 10 mg/cm3 y frecuentemente excede de aproximadamente 150 mg/cm3.

Durante su uso, el fumador enciende el extremo final de encendido 14 del artfculo de fumar 10 usando una cerilla o un encendedor, de manera similar a la manera en que se encienden artfculos de fumar convencionales. Como tal, el material fumable 26 del segmento final fumable de encendido 22 empieza a quemarse. El extremo a insertar en la boca 18 del artfculo de fumar 10 se coloca en los labios del fumador. Los productos de la descomposicion termica (por ejemplo, componentes del humo del tabaco) generados por el material fumable en ignicion 26 son aspirados del artfculo de fumar 10 a traves del filtro 65 a la boca del fumador. Esto es, al fumar, el artfculo de fumar da una corriente principal visible de aerosol que se parece a la corriente principal de humo de cigarrillos tradicionales que queman material de relleno cortado de tabaco. El material fumable 26 y el material de la envoltura exterior 30 del segmento final fumable de encendido arden, esencialmente como es el caso de un cigarrillo tradicional de tabaco en ignicion. La ceniza y materiales carbonizados que se originan como carbon caliente pasan corriente abajo del extremo de encendido pueden desprenderse, o separarse de cualquier otra manera, del cigarrillo, esencialmente de la manera en que la ceniza generada de material de relleno cortado de tabaco quemado se separa de un tipo tradicional de cigarrillo de tabaco en ignicion.

La combustion del segmento final fumable de encendido 22 origina que sea calentada la fuente de calor 40 del segmento de generacion de calor 35, que puede estar situado corriente abajo del segmento final fumable de

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encendido 22, Asf, la fuente de calor se enciende o activa de cualquier otra manera (por ejemplo, empieza a arder) con lo que se genera calor. La fuente de calor 40 en el sistema de generacion de calor 60 arde y proporciona calor para volatilizar material formador de aerosol en el segmento generador de aerosol 51, como resultado de la relacion de intercambio de calor entre esas dos regiones o segmentos. Preferiblemente, los componentes del segmento generador de aerosol 51 no experimentan descomposicion termica (por ejemplo, carbonizacion o combustion) en un grado significativo. Los componentes volatilizados son atrapados en el aire que se aspira a traves de la region generadora de aerosol 51. El aerosol asf formado es aspirado a la boca del fumador a traves del filtro 65.

Durante ciertos penodos de uso, el aerosol formado en el segmento generador de aerosol 51 es aspirado a la boca del fumador a traves del filtro 65, junto con el aerosol (esto es, humo) formado como resultado de la degradacion termica del material fumable en el segmento de encendido 22. Asf, la corriente principal de aerosol producida por el artfculo de fumar 10 incluye humo de tabaco producido por la descomposicion termica del material de relleno cortado de tabaco asf como material volatilizado formador de aerosol. En las primeras caladas (esto es, durante y poco despues del encendido), la mayor parte de la corriente principal de aerosol se origina por la descomposicion termica del segmento final fumable de encendido 22 y, por lo tanto, contiene productos de la descomposicion termica del material fumable 26. En las caladas posteriores (esto es, despues de haberse consumido el segmento final fumable de encendido y haberse encendido la fuente de calor del sistema de generacion de calor), la mayor parte de la corriente principal de aerosol proporcionada es producida por el sistema de generacion de aerosol 60. El fumador puede fumar un artfculo de fumar durante el numero de caladas deseado. Sin embargo, cuando se haya consumido el material fumable 26 y se extinga la fuente de calor 40, cesa el uso del artfculo de fumar (esto es, se acaba la experiencia de fumar).

Tfpicamente, el segmento final de encendido se puede fabricar proporcionando un segmento final de encendido de “hasta dos”, alineando un segmento de fuente de calor en cada extremo del segmento de “hasta dos” y envolviendo los componentes alineados para proporcionar un segmento combinado de “hasta dos”. Ese segmento combinado de “hasta dos” se corta despues por la mitad perpendicular a su eje longitudinal para proporcionar dos segmentos combinados. Alternativamente, se pueden alinear y envolver dos segmentos para proporcionar un segmento combinado.

Tfpicamente, el segmento final que se inserta en la boca puede ser proporcionado conectando el segmento generador de aerosol a cada extremo de un segmento del filtro de “hasta dos” para proporcionar un segmento combinado de “hasta dos” y subdividiendo el segmento combinado de “hasta dos” para proporcionar dos segmentos finales combinados que se insertan en la boca del fumador. Alternativamente, ese segmento combinado puede ser proporcionado conectando el segmento del filtro a cada extremo de un segmento generador de aerosol de “hasta dos” para proporcionar un segmento combinado de “hasta dos” y subdividiendo el segmento combinado de “hasta dos” para proporcionar dos segmentos finales combinados que se insertan en la boca del fumador.

Con referencia a la figura 2, se muestra un segundo artfculo de fumar representativo 10 en forma de cigarrillo. El cigarrillo incluye un segmento de generacion de calor 35 situado en el extremo de encendido 14, un segmento filtrante 65 situado en el extremo a insertar en la boca del fumador 18, un segmento de formacion de aerosol 51 situado adyacente al segmento de generacion de calor y un segmento que contiene tabaco 155 adyacente al filtro 65. Si se desea, el segmento que contiene tabaco puede ser un segmento de varios componentes que se han combinado para formar una pieza de un solo componente. Las composiciones, formatos, disposiciones y dimensiones de los diversos segmentos del artfculo de fumar 10 pueden ser en general similares a los incorporados en cigarrillos comercializados por R. J. Reynolds Tobacco Company bajo el nombre registrado “Eclipse”. El segmento que contiene tabaco 155 tiene tabaco y/o material generador de aroma de tabaco (por ejemplo, material de relleno cortado de tabaco, material de relleno de tabaco tratado, tiras de material de tabaco, una hoja continua reunida de material de tabaco reconstituido, etc.). El segmento puede tener una envoltura circundante 159, como un material envolvente de papel.

El segmento de la fuente de calor 35 se acopla y fija al segmento generador de aerosol 51 usando un material de envoltura 161 que circunscribe por lo menos una porcion de la longitud del segmento de la fuente de calor (por ejemplo, la porcion del segmento inmediatamente adyacente al segmento generador de aerosol) y por lo menos una porcion de la longitud del segmento generador de aerosol (por ejemplo, la porcion inmediatamente adyacente al segmento de generacion de calor). Si se desea, el material de envoltura puede circunscribir toda la longitud de uno o ambos de los segmentos generador de aerosol y de generacion de calor. Lo mas preferiblemente, el material de envoltura 161 que se usa para combinar el segmento de generacion de calor al segmento generador de aerosol es un estratificado de papel y hoja metalica (esto es, un material que se puede usar para conducir calor desde el segmento de generacion de calor al segmento generador de aerosol).

El segmento de generacion de calor 35 y el segmento generador de aerosol 51, combinados, se acoplan y fijan al segmento que contiene tabaco 155 usando un material de envoltura 64 que circunscribe por lo menos una porcion de la longitud del segmento de generacion de calor 35 (por ejemplo, la porcion del segmento inmediatamente adyacente al segmento generador de aerosol), el segmento generador de aerosol 51 y por lo menos una porcion de la longitud del segmento que contiene tabaco 155 (por ejemplo, la porcion del segmento inmediatamente adyacente al filtro). Si se desea, el material de envoltura puede circunscribir toda la longitud de uno cualquiera o ambos del segmento que contiene tabaco y el segmento de generacion de calor. La combinacion de los tres segmentos usando

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el unico material de envoltura proporciona un cigarrillo.

El filtro 65 se acopla al cigarrillo asf formado usando un material de la boquilla 78, de la manera general antes especificada en relacion con la figura 1. El artfculo de fumar se puede diluir opcionalmente con aire proporcionando perforaciones apropiadas 81 en la proximidad de la region final de insercion en la boca del fumador 18.

Los componentes antes mencionados se pueden combinar proporcionando dos segmentos de generacion de calor y alineando estos dos segmentos en cada extremo de un segmento generador de aerosol de “hasta dos”. Un ejemplo de segmento generador de aerosol de “hasta dos” puede tener una longitud de aproximadamente 40 a aproximadamente 45 mm, preferiblemente de aproximadamente 21 mm. Los tres segmentos se combinan usando un tipo adherente de aparato, como un dispositivo disponible como MAX S. Despues, estos segmentos se almacenan, se secan, se reordenan o se usan directamente en etapas adicionales de fabricacion. El segmento de “hasta dos” se puede cortar por la mitad, perpendicular a su eje longitudinal, usando una cuchilla divisora adecuada, para proporcionar dos segmentos combinados. Los segmentos pueden estar separados entre sf y, entre estos dos segmentos combinados, se puede situar un segmento de “hasta dos” que contiene tabaco. Los tres segmentos alineados resultantes se combinan usando un tipo de aparato de boquilla, como un dispositivo disponible como MAX S. Por ejemplo, para combinar estos segmentes entre sf se puede usar un papel de boquilla que tenga un ancho de aproximadamente 90 mm. El segmento del rollo de cigarrillo de “hasta dos” resultante se corta por la mitad, perpendicular a su eje longitudinal, para proporcionar dos rollos de cigarrillo. Estos rollos se pueden recoger o girar y recoger en un recipiente apropiado. Los rollos de cigarrillo individuales se pueden alimentar a la tolva de un aparato, como un dispositivo disponible como MAX S.

Se pueden fabricar segmentos finales fumables de encendido, segmentos de generacion de calor, segmentos generadores de aerosol, segmentos que contienen tabaco, elementos de insercion en la boca del fumador y diversos componentes de los segmentos antes mencionados usando tipos convencionales de equipos y tecnicas de fabricacion de fabricacion de cigarrillos y componentes de cigarrillos o equipos modificados apropiadamente de fabricacion de cigarrillos y componentes de cigarrillos. Esto es, las diversas partes y piezas se pueden procesar y ensamblar en cigarrillos usando los tipos convencionales de tecnologfas conocidas por los expertos en la tecnica de diseno y fabricacion de cigarrillos y componentes de cigarrillos y en la tecnica de ensamblaje de componentes de cigarrillos. Veanse, por ejemplo, los tipos de configuraciones de componentes, materiales componentes, metodologfas de ensamblaje y tecnologfas de ensamblaje en las patentes de los Estados Unidos numeros 5.052.413 concedida a Baker et al., 5.088.507 concedida a Baker et al., 5.105.838 concedida a White et al., 5.469.871 concedida a Barnes et al. y 5.551.451 concedida a Riggs et al; y en las publicacion de solicitud de patente de los Estados Unidos numero 2005/0066986 de Nestor et al.,

La fabricacion de componentes de varios segmentos se puede realizar usando equipos de combinacion del tipo disponible de Hauni Maschinenbau AG (Hamburgo, Alemania) bajo el nombre comercial registrado Mulfi o Merlin, o como LKF-01Laboratory Multi Filter Maker de Heinrich Burghart GmbH. La combinacion de diversos segmentos o componentes de cigarrillos tambien se puede realizar usando dispositivos convencionales o modificados adecuadamente, como dispositivos de boquillas disponibles de Hauni Maschinenbau AG, como Lab MAX, MAX, MAX S o MAX 80. Esto es, se pueden alimentar rollos, segmentos y segmentos combinados (por ejemplo, usando bandejas, tolvas, ruedas, etc.) usando dispositivos de boquillas dispuestos y modificados apropiadamente. Veanse, por ejemplo, los tipos de dispositivos y tecnicas de combinacion especificados en las patentes de los Estados Unidos numeros 3.308.600 concedida a Erdmann et al., 4.280.187 concedida a Reuland et al., 4.281.670 concedida a Heimann et al. y 6.229.115 concedida a Vos et al. y en la publicacion de la solicitud de patente de los Estados Unidos numero 2005/0194014 de Read Jr.

Los tipos de materiales y configuraciones utilizados en materiales fumables, materiales de aislamiento, materiales formadores de aerosol, agentes aromatizantes, materiales de envoltura, piezas de insercion en la boca del fumador (por ejemplo, filtros), envolturas de andullos y materiales de las boquillas en los artfculos de fumar pueden variar. Se especifican realizaciones de dichos componentes de artfculos de fumar en las solicitudes de patentes de los Estados Unidos numeros 2007/0215167 de Crooks et al. y 2007/0215168 de Banerjee et al.

En cigarrillos de la presente invencion que se diluyan o aireen con aire, puede variar la cantidad o grado de dilucion o aireacion con aire. Frecuentemente, la cantidad de dilucion por aire en un cigarrillo diluido por aire es mayor que aproximadamente 10 por ciento, generalmente mayor que aproximadamente 20 por ciento, frecuentemente mayor que 30 por ciento y a veces mayor que aproximadamente 40 por ciento. En algunas realizaciones, el nivel superior de dilucion por aire en un cigarrillo diluido por aire es menor que aproximadamente 80 por ciento y frecuentemente menor que aproximadamente 70 por ciento. En la presente memoria, el termino “dilucion por aire” es la relacion (expresada como porcentaje) del volumen de aire aspirado a traves de los medios de dilucion por aire al volumen total de aire y aerosol aspirados a traves del cigarrillo y que salen de la porcion final del cigarrillo insertada en la boca del fumador. Niveles mayores de dilucion por aire pueden reducir la eficiencia de la transferencia de material formador de aerosol a la corriente principal de aerosol.

En algunas realizaciones, un ejemplo de cigarrillo exhibe una resistencia deseable a ser aspirado. Por ejemplo, un ejemplo de cigarrillo exhibe una perdida de presion entre aproximadamente 50 y aproximadamente 200 mm de agua a un flujo de aire de 17,5 cm3/s. Los cigarrillos preferidos exhiben valores de la perdida de presion entre

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aproximadamente 60 y aproximadamente 180 mm y, en algunas realizaciones, entre aproximadamente 70 y aproximadamente 150 mm de agua a un flujo de aire de 17,5 cm3/s. Los valores de la perdida de presion de cigarrillos se mide usando un equipo de ensayo de cigarrillos Filtrona (serie CTS), disponible de Filtrona Instruments and Automation Ltd.

Las realizaciones preferidas de cigarrillos de la presente invencion, cuando se fuman, dan un numero aceptable de caladas. Dichos cigarrillos proporcionan normalmente mas de aproximadamente 6 caladas y generalmente mas de aproximadamente 8 caladas, por cigarrillo, cuando se fuman en maquina bajo condiciones de fumar FTC. Dichos cigarrillos proporcionan normalmente menos de aproximadamente 15 caladas y generalmente menos de aproximadamente 12 caladas, por cigarrillo, cuando se fuman bajo condiciones de fumar FTC. Las condiciones de fumar FTC consisten en caladas de 35 ml de 2 segundos de duracion separadas por 58 segundos de combustion lenta.

Los cigarrillos de la presente invencion, cuando se fuman, dan una corriente principal de aerosol. La cantidad de corriente principal de aerosol que se da por cigarrillo puede variar. Cuando se fuma bajo condiciones FTC, un cigarrillo de acuerdo con la presente invencion da una cantidad de “alquitran” FTC que normalmente es por lo menos aproximadamente 1 mg, frecuentemente por lo menos aproximadamente 3 mm y mas frecuentemente por lo menos aproximadamente 5 mg. Cuando se fuma bajo condiciones de fumar FTC, un cigarrillo tfpico da una cantidad de “alquitran” FTC que normalmente no excede de aproximadamente 20 mg, frecuentemente no excede de aproximadamente 15 mg y mas frecuentemente no excede de aproximadamente 12 mg.

Un cigarrillo preferido exhibe una relacion de rendimiento de “alquitran” FTC a nicotina FTC menor que aproximadamente 30 y frecuentemente menor que aproximadamente 25. Un cigarrillo preferido exhibe una relacion de rendimiento de “alquitran” FTC a nicotina FTC mayor que aproximadamente 5. Un cigarrillo (por ejemplo, un cigarrillo que incluye un elemento combustible carbonado sin un paso de aire situado internamente y que se extienda longitudinalmente) exhibe una relacion de rendimiento de monoxido de carbono FTC a “alquitran” FTC menor que aproximadamente 1, frecuentemente menor que aproximadamente 0,8 y mas frecuentemente menor que aproximadamente 0,6. Tecnicas para determinan “alquitran” FTC y nicotina FTC se especifican en Pillsbury et al., J. Assoc. Off. Anal. Chem., 52, 458-462 (1969). Tecnicas para determinar monoxido de carbono FTC se especifican en Horton et al., J. Assoc. Off. Anal. Chem., 57, 1-7 (1974).

Los aerosoles que se producen por cigarrillos de la presente invencion son los que comprenden componentes que contienen aire, como vapores, gases, componentes en partfculas en suspension, etc. Los componentes del aerosol pueden ser generados a partir de alguna forma de tabaco en ignicion (y opcionalmente de otros componentes que se queman generando calor), por descomposicion termica de tabaco originada calentando tabaco y carbonizando tabaco (o haciendo que el tabaco experimente alguna otra forma de combustion), y vaporizando agente formador de aerosol. Como tal, el aerosol puede contener compuestos volatilizados, productos de combustion (por ejemplo, dioxido de carbono y agua), productos de combustion incompleta y productos de pirolisis. Los componentes del aerosol tambien pueden ser generados por accion del calor procedente de alguna forma de tabaco en ignicion (y opcionalmente de otros componentes que se queman generando calor), por sustancias situadas en una relacion de intercambio de calor con material de tabaco en combustion y otros componentes que se queman generando calor. Los componentes del aerosol tambien pueden ser generados por el sistema de generacion del aerosol como resultado de la accion del segmento de generacion de calor de un segmento generador de aerosol. En algunas realizaciones, los componentes del segmento generador de aerosol tienen una composicion global y estan situados en el artfculo de fumar de tal manera que esos componentes tienen tendencia a no sufrir un grado significativo de descomposicion termica (por ejemplo, como resultado de combustion, ignicion o pirolisis) durante condiciones de uso normal.

Los artfculos de fumar de la presente invencion pueden ser empaquetados para su distribucion, venta y uso. Los cigarrillos pueden ser empaquetados de la manera usada para los cigarrillos comercializados por R. J. Reynolds Tobacco Company bajo los nombres comerciales registrados “Primier” y “Eclipse”. Los cigarrillos tambien pueden ser empaquetados de la manera usada para los cigarrillos comercializados por R. J. Reynolds Tobacco Company bajo el nombre comercial registrado Camel Blackjack Gin. Los cigarrillos tambien pueden ser empaquetados de la manera usada para los cigarrillos comercializados por R. J. Reynolds Tobacco Company bajo el nombre comercial registrado Salem Dark Currents Silver Label. Veanse tambien los tipos de cajetillas especificadas en las patentes de los Estados Unidos numeros 4.715.497 concedida a Focke et al., 4.294.353 concedida a Focke et al., 4.534.463 concedida a Bouchard, 4.852.734 concedida a Allen et al., 5.139.140 concedida a Burrows et al. y 5.938.018 concedida a Keaveney et al, en la memoria de la patente del Reino Unido 1.042.000, solicitud de patente alemana DE 10238906 de Marx y en las publicaciones de las solicitudes de patentes de los Estados Unidos numeros 2004/0217023 de Fagg et al., 2004/0256253 de Henson et al. y 2005/0150786 de Mitten et al.

En otro aspecto de la invencion, se trata un material de tabaco con el precursor del catalizador que contiene un metal del tipo aqrn descrito. Despues, se puede incorporar el material de tabaco en un artfculo de fumar, opcionalmente despues de haber sido sometido a un tratamiento de calor/irradiacion como el aqrn descrito para convertir el precursor en el catalizador deseado. Si el tabaco no es tratado previamente para convertir el precursor, se producira conversion durante la combustion del material de tabaco durante el uso del artfculo de fumar.

El material de tabaco tratado puede ser incorporado despues en cualquier tipo de artfculo de fumar, incluidos

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cigarrillos convencionales o el tipo de artfculos de fumar aqu descritos. El precursor del catalizador puede ser aplicado al tabaco usando cualquiera de las tecnicas aqu descritas, como recubrimiento por rociado, recubrimiento por immersion, etc.

El material de tabaco al que se ha aplicado el precursor del catalizador se puede usar en formas y maneras que son tradicionales en la fabricacion de artfculos de fumar, como cigarrillos. Estos materiales pueden incorporar trozos desmenuzados (por ejemplo, hojas y tallos) y/o estos materiales pueden ser materiales de tabaco que estan en formas tratadas. Por ejemplo, estos materiales se usan normalmente en forma de material de relleno cortado (por ejemplo, trozos o hebras de material de relleno cortado en anchos de aproximadamenteO 2,5 mm a aproximadamente 0,04 mm o de aproximadamente 1,3 a aproximadamente 0,7 mm y en longitudes de aproximadamente 3,2 a aproximadamente 76 mm, usualmente de aproximadamente 6,3 a aproximadamente 25 mm). Alternativamente, aunque menos preferiblemente, estos materiales, como materiales de tabaco tratado, se pueden emplear como hebras que se extienden longitudinalmente o como hojas conformadas en la configuracion deseada, o como trozos comprimidos o extrudidos conformados en la forma deseada.

Los materiales de tabaco pueden incluir o se pueden obtener de diversos tipos de tabacos, como tabaco curado en atmosfera artificial, tabaco “burley” (tabaco de hojas delgadas y color claro), tabaco Oriental o tabaco de Maryland, tabaco oscuro, curado en la oscuridad y tabacos Rustica, asf como otros tabacos raros y especiales o mezclas de estos tabacos. Descripciones de diversos tipos de tabacos, practicas de cultivo, practicas de recoleccion y practicas de curado se especifican en Tobacco Production, Chemistry and Technology, edicion de Davis et al. (1999). Vease tambien la publicacion de la solicitud de patente de los Estados Unidos numero 2004/0084056 de Lawson et al. En algunas realizaciones, los materiales de tabaco son los que han sido curados y envejecidos apropiadamente.

Los materiales de tabaco se pueden usar en una forma denominada “mezclada”. Por ejemplo, ciertas mezclas de tabaco, denominadas comunmente “mezclas americanas”, comprenden mezclas de tabaco curado en atmosfera artificial, tabaco “burley” y tabaco Oriental. En muchos casos, dichas mezclas contienen materiales de tabaco que han sido tratados, como tallos de tabaco tratado (por ejemplo, tallos en rollo cortados, tallos en rollo cortados- expandidos o tallos hinchados cortados), tabaco expandido en volumen (por ejemplo, tabaco hinchado, como tabaco expandido por hielo seco (DIET), preferiblemente en forma de material de relleno cortado]. Los materiales de tabaco tambien pueden tener la forma de tabacos reconstituidos (por ejemplo, tabacos reconstituidos fabricados usando procesos del tipo de fabricacion de papel o del tipo de hoja fundida). Los procesos de reconstitucion del tabaco convierten tradicionalmente porciones de tabaco que normalmente pueden ser desechadas en formas comercialmente utiles. Por ejemplo, se puede usar tallos de tabaco, trozos reciclables de tabaco y polvo de tabaco para fabricar tabacos reconstituidos tratados de consistencia casi uniforme. La cantidad exacta de cada tipo de tabaco en una mezcla de tabacos usada para la fabricacion de una marca particular de cigarrillos puede variar y es una manera de seleccion del diseno, dependiendo de factores tales como las caractensticas sensoriales deseadas. Vease, por ejemplo, Tobacco Encyclopedia, edicion de Voges, paginas 44-45 (1984); Rrowne, The Design of Cigarettes, 3a edicion, pagina 43 (1990); y Tobacco Production, Chemistry and Technology, edicion de Davis et al., pagina 346 (1999)., Se especifican tambien tipos representativos tabacos, tipos de mezclas de tabacos, componentes e ingredientes de cigarrillos y configuraciones de rollos de tabaco en las patentes de los Estados Unidos numeros 4.836.224 concedida a Lawson et al., 4.924.883 concedida a Perfetti et al., 4.924.888 concedida a Perfetti et al., 5.056.537 concedida a Brown wt al., 5.159.942 concedida a Brinkley et al., 5.220.930 concedida a Gentry, 5.360.023 concedida a Blakley et al., 5.715.844 concedida a Young et al. y 6.730.832 concedida a Dominguez et al.; en las publicaciones de las solicitudes de patentes de los Estados Unidos numeros 2002/0000235 de Shafer et al., 2003/0075193 de Li et al., 2003/0131859 de Li et al., 200$/0084056 de Lawson et al., 2004/0255965 de Perfetti et al. y 2005/0066986 de Nestor et al.; en la publicacion PCT numero WO 02/37990 de Bereman y en Bombick et al., Fund. Appl. Toxicol., 39, paginas 11-17 (1997).

Seccion experimental

La presente invencion se ilustra mas detalladamente por los siguientes ejemplos, que se proporcionan para ilustrar la presente invencion y no se deben considerar como limitativos de esta.

Ejemplo 1 (no de acuerdo con la invencion)

Se separaron cuidadosamente de cigarrillos marca ECLIPSE elementos combustibles sin alterar la capa de fibra de vidrio circundante. Se recubrieron los elementos combustibles de los cigarrillos ECLIPSE con una solucion acuosa de nitrato de cerio hexahidrato [50% peso/peso (p/p)] y se secaron durante una noche a 110°C. Un lote de elementos combustibles de control se trato solo con agua.

Los elementos combustibles tratados se sometieron a un tratamiento termico bajo atmosfera de nitrogeno en un horno programable Barnstead THERMOLYNE 62700. Los elementos combustibles se calentaron a 400°C a una velocidad de calentamiento de 5°C/min y se mantuvieron a esa temperatura durante cuatro horas. Mediante analisis termogravimetrico (TGA) usando un analizador modelo STA409 PC, de Netzsch Instruments Inc., se determino la temperatura mmima a la que tiene lugar la conversion completa del nitrato de cerio hexahidrato en oxido de cerio.

La transicion termica tiene lugar en cuatro etapas distintas, que se pueden ver en la figura 3. La perdida de agua de

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cristalizacion (23,9% en peso) tiene lugar entre 57 y 200°C. La descomposicion de nitrato de cerio a oxido de cerio (35,3% de perdida de peso) tiene lugar entre 200 y 378°C. La perdida de agua de cristalizacion es permanente y el oxido de cerio no recupera el agua. Se cree que este tratamiento origina una conversion completa de nitrato a oxido.

Los combustibles se equilibran bajo condiciones ambiente y se reinsertan en un cigarrillo de construccion similar a un cigarrillo ECLIPSE. Los cigarrillos se fuman bajo condiciones de fumar 50/30/2 (esto es, caladas de 50 ml de 2 segundos de duracion separadas 28 segundos) y se mide el contenido de CO en la corriente principal de humo por espectroscopia no dispersiva de infrarrojos (NDIR) usando un instrumento NGA 2000 de Rosemount Inc. El tratamiento del combustible con nitrato de cerio, seguido de tratamiento termico del combustible, origino una reduccion del 53% del contenido de CO en la corriente principal del humo, en comparacion con el control.

Ejemplo 2 (no de acuerdo con la invencion)

Se repitio el proceso de tratamiento del elemento combustible del ejemplo 1 usando los siguientes precursores del catalizador: nitrato de cerio, nitrato de cobre, nitrato potasico y nitrato de cerio, combinados con paladio. Los combustibles tratados no se sometieron a tratamiento termico antes de su combustion en el artfculo de fumar. Los cigarrillos resultantes se fumaron bajo condiciones de fumar 50/30/2 y se midio el contenido de CO en la corriente principal de humo por NDIR. El tratamiento del combustible con nitrato de cerio, nitrato de cobre, nitrato potasico, nitrato de cerio/cloruro de paladio origino una reduccion del contenido de CO de 73,8, 27,2, 16,3 u 84,7%, respectivamente, en comparacion con el control no tratado.

Ejemplo 3

Se disolvieron en 7 ml de agua aproximadamente 15 g de nitrato de cerio (III) hexahidrato (Alfa Acsar) o de nitrato de cobre (II) hemi(pentahidrato) (Alfa Acsar). A continuacion, se impregnaron 18 g de polvo de grafito (Superior Graphite Inc.) con una de las soluciones de nitrato y se secaron en aire durante una noche. El grafito tratado se calcino a 300°C durante una hora, bajo una atmosfera de nitrogeno, en un horno programable Barnstead THERMOLYNE 62700. La velocidad de calentamiento se fijo en 5°C/min. La calcinacion origino la descomposicion de los nitraos a oxidos.

Se trituro en un mortero de pistilo el grafito recubierto con oxido metalico y se combino con 72 g de polvo de carbono molido BKO (Barnaby and Suttcliffe) y 10 g de goma de guar. Se realizo un mezclado adicional en un mezclador de paletas Sigma (Teledyne) durante aproximadamente una hora. Se anadio despues agua para convertir el polvo en una masa plastica. Se anadio agua suficiente para asegurar que la masa plastica era lo suficientemente ngida para conservar su forma despues de la extrusion. En esta etapa, el contenido de humedad de la masa es usualmente 42 a 43% (p/p). Se dejo envejecer la masa a temperatura ambiente durante la noche en un recipiente cerrado hermeticamente.

Para la extrusion, se cargo la mezcla plastica en el tambor de una extrusora discontinua. Un extremo del tambor estaba provisto de una boquilla de extrusion para conformar el extrudido. La boquilla hembra de extrusion tema una superficie de seccion decreciente para facilitar un flujo suave de la masa plastica. La boquilla tiene cinco o siete ranuras y un diametro de 4,2 mm. Una aguja opcional de acero asegura un paso central a traves del extrudido. Para la extrusion se usa una presion en la boquilla de 1.360 kg. Los rollos humedos se colocan en una bandeja bien ventilada durante aproximadamente una hora. Los rollos semisecos se cortan despues cuidadosamente en trozos de 12 mm de longitud conservando la forma del extrudido y la integridad del orificio axial. Los rollos combustibles se secan a temperatura ambiente durante la noche.

Se separan cuidadosamente elementos combustibles de cigarrillos marca ECLIPSE sin alterar la capa de fibra de vidrio aislante circundante. Los combustibles de ensayo se reinsertan en el cigarrillo y se fuman bajo condiciones de fumar 60/30/2. Se mide el contenido de monoxido de carbono en la corriente principal de humo por el metodo NDIR antes descrito. La incorporacion de nitrato de cerio o nitrato de cobre en el combustible reduce el contenido de monoxido de carbono en la corriente principal de humo un 38 y 46%, respectivamente, en comparacion con el control no tratado.

Ejemplo 4

Se tratan aproximadamente 18 gramos de grafito con nitrato de cobre (II) hemi(pentahidrato) y se calcinan como se ha descrito en el ejemplo 3. Se mezclan aproximadamente 8 gramos del grafito tratado con 10 gramos de carbonato calcico (Alfa Acsar), 10 gramos de goma de guar y 22 gramos de carbono BKO molido. Se realiza un mezclado adicional en un mezclador de paletas Sigma durante aproximadamente una hora. Se anade despues agua para convertir el polvo en una masa plastica. Se anade agua suficiente para asegurar que la masa plastica es suficientemente ngida para conservar su forma despues de la extrusion, como se ha descrito anteriormente. En esta fase, el contenido de humedad de la masa es usualmente 42 a 43% (p/p). Se deja envejecer la masa a temperatura ambiente durante la noche en un recipiente cerrado hermeticamente. Los rollos combustibles se extruden, se cortan en trozos de 12 mm de longitud y se insertan en un cigarrillo marca ECLIPSE, como se ha descrito anteriormente. Se mide el contenido de monoxido de carbono por NDIR, como se ha descrito anteriormente. La incorporacion de grafito tratado con nitrato de cobre y carbonato calcico origina una reduccion del contenido de CO de aproximadamente 38%, en comparacion con un control no tratado.

Claims (14)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un metodo para fabricar un elemento combustible para un artfculo de fumar, que comprende:

   mezclar un precursor de un catalizador que contiene un metal con un material de relleno o grafito, o con una combinacion de estos, para formar un componente de un elemento combustible pretratado;

   calcinar el componente del elemento combustible pretratado para convertir el precursor del catalizador en un compuesto metalico catalttico;

   despues de la etapa de calcinacion, combinar el componente del elemento combustible pretratado con un material carbonado y un aglutinante para producir una composicion de un elemento combustible; y

   transformar la composicion del elemento combustible en un elemento combustible destinado para uso en un artfculo de fumar.
2. 2. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la etapa de mezclado comprende mezclar el precursor del catalizador que contiene un metal con un material en partfculas seleccionado del grupo que consiste en partfculas de grafito, partfculas de carbonato calcico, partfculas de caolm y partfculas de alumina.
3. 3. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la etapa de calcinacion comprende calentar o irradiar el componente del elemento combustible pretratado, bajo una atmosfera inerte, a una temperatura y durante un tiempo suficientes para convertir el precursor del catalizador en un compuesto metalico catalftico.
4. 4. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la etapa de calcinacion comprende calentar el componente del elemento combustible pretratado a una temperatura entre 100 y 600°C durante 0,25 a 8 horas.
5. 5. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende ademas incorporar un compuesto catalftico de un metal del grupo VIII-B en el elemento combustible o sobre la superficie de este.
6. 6. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que la citada etapa de incorporacion comprende pretratar el componente del elemento combustible pretratado con un compuesto de un metal del grupo VIII-B.
7. 7. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el compuesto catalftico de un metal del grupo VIII-B se selecciona del grupo que consiste en paladio, platino, rodio y haluros y nitratos de estos metales.
8. 8. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el aglutinante se selecciona del grupo que consiste en goma de guar, alginato amonico y alginato sodico.
9. 9. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la etapa de transformacion comprende extrudir la mezcla del elemento combustible en forma de rollo.
10. 10. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende ademas incorporar el elemento combustible en un artfculo de fumar.
11. 11. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el precursor del catalizador que contiene un metal esta en forma de sal del metal o de compuesto organico del metal capaces de descomposicion termica a un compuesto metalico catalftico.
12. 12. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que el precursor del catalizador que contiene un metal esta en forma de una sal del metal seleccionada del grupo que consiste en citratos, nitratos, nitratos de amonio, sulfatos, cianatos, hidruros, amidas, tiolatos, carbonatos y haluros.
13. 13. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que el metal se selecciona del grupo que consiste en metales alcalinos, metales alcalinoterreos, metales de transicion de los grupos III-B, IV-B, V-B, VI-B, VII-B, VIII-B, I-B i II-B, elementos del grupo III-A, elementos del grupo IV-A, lantanidos y actmidos.
14. 14. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que el precursor del catalizador que contiene un metal se selecciona del grupo que consiste en nitrato de hierro, nitrato de cobre, nitrato de cerio, nitrato de cerio y amonio, nitrato de manganeso, nitrato magnesico, nitrato de cinc y combinaciones de estos nitratos.