CIGARRILLO DE POCA PROPENSIDAD A LA IGNICION QUE TIENE OXIDO DE METAL DONADOR DE OXIGENO EN LA ENVOLTURA DEL
CIGARRILLO
CAMPO DE LA INVENCION La invención se relaciona con el control de la velocidad de ignición libre de un cigarrillo de ignición, y de manera más particular, con cigarrillos que tienen baja propensidad a la ignición y cuando son colocados hacia abajo son capaces de autoextinguirse para propósitos de seguridad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se han hecho varios intentos por controlar la velocidad de ignición libre de cigarrillos particularmente con la mira de desarrollar un cigarrillo propenso a la ignición reducida o autoextinguible . Se cree que esas características de baja propensidad a la ignición o autoextinción son características de seguridad. Por ejemplo, la autoextinción del cigarrillo puede reducir la probabilidad de iniciar un incendio si el cigarrillo cayera sobre material combustible, como cubiertas de muebles y similares . Muy comúnmente los modificadores de la velocidad de ignición libre son agregados a los papeles para cigarrillos convencionales para afectar la velocidad de ignición libre. La velocidad de ignición libre puede ser reducida a un nivel donde el cigarrillo se autoextinga si el cigarrillo cae sobre una superficie y es dejado durante un periodo de tiempo prolongado, como dos minutos o más. Un ejemplo de ese cigarrillo es descrito en la Patente Canadiense
1,211,021, donde la envoltura tiene baja porosidad, contiene una o más sustancias que retardan la velocidad de ignición libre, y está sustancialmente libre de un promotor de la ignición. Otro ejemplo ha sido descrito en la Patente Estadounidense 4,622,983, donde el cigarrillo de baja propensidad a la ignición tiene una envoltura con un Indice de Modo de Ignición de 1.5 cm"1 a 5.0 cm"1 y un promotor de la ignición como una sal de metal alcalino de un ácido carboxílico. De manera alternativa, el material que reduce la velocidad de ignición libre puede ser aplicado como una banda al papel del cigarrillo, lo cual proporcionará una baja propensidad a la ignición si se deja quemar en el área de la banda de material de reducción de velocidad de ignición libre. Los ejemplos de ese sistema son descritos en las Patentes Estadounidenses 5,474,095, 5,417,228, 5,263,999, 4,739,775, 4,452,259 y 4,044,778 y Solicitud de Patente Estadounidense 2002/0179105. De manera más específica, la Solicitud de Patente Estadounidense 2002/0179105 describe un cigarrillo de baja propensidad a la ignición que tiene una envoltura base con un área no tratada y al menos un área discreta tratada con una composición para controlar la velocidad de ignición libre. La composición comprende una sustancia que reduce la permeabilidad (por ejemplo almidón y celulosa) , una sustancia que retarda la velocidad de ignición libre (por ejemplo fosfato de amonio) y una sustancia que acelera la velocidad de ignición libre (por ejemplo sales de metal alcalino o alcalinotérreo de ácidos carboxílieos) . La Solicitud de Patente Europea 559,300 describe una envoltura para un cigarrillo convencional o un cigarrillo en aerosol. La envoltura del cigarrillo convencional puede ser recubierta con una banda de un gel de óxidos de metal seleccionados como una sustancia que retarda la velocidad de ignición libre. La Patente Estadounidense 4,739,775 describe una envoltura para cigarrillo. La envoltura incluye una red base de fibra de celulosa de ignición normal y una o más bandas de una red de base de fibra de celulosa que tiene un Indice de Modo de Ignición entre 0 cm"1 y 4.0 era"1, donde el cigarrillo es autoextinguible en las áreas con las bandas . Las Patentes Estadounidenses 5,474,095, 5,417,228 y 5,263,999 describen un cigarrillo de baja propensidad a la ignición que tiene una envoltura con regiones de material celulósico aplicadas a éstas para reducir la velocidad de ignición libre del cigarrillo. En contraste, la Patente Estadounidense 4,615,345 describe un cigarrillo autoextinguible con una envoltura hecha de una base de fibra de celulosa, la cual proporciona la baja propensidad a la ignición, y la envoltura incluye además zonas de promotores de la ignición. El material es un promotor de la ignición de metal alcalino como una sal de potasio de ácido cítrico. Otras alternativas son descritas en las Patentes Estadounidenses 2,666,437 y 4,638,819, las cuales proporcionan un anillo o similar sobre el cigarrillo, el cual extinguirá al cigarrillo una vez que el carbón de la ignición libre se aproxime al anillo. Otro mecanismo común para extinguir el cigarrillo es proporcionar un dispositivo tubular en el cual el cigarrillo es insertado para autoextinguir el carbón de la ignición. Ese dispositivo es descrito en la Patente Estadounidense 1,581,451. Además, la Patente Estadounidense 4,945,932 describe un cigarrillo autoextinguible con una envoltura que comprende áreas con menor o mayor permeabilidad al aire en forma de zonas configuradas. La mayoría de esos sistemas tienen en común la característica de reducir la velocidad de ignición libre usando modificadores de la velocidad de ignición libre, los cuales son consumidos durante la combustión del cigarrillo. El consumo del modificador de la velocidad de ignición libre puede afectar, de manera adversa, varias características del cigarrillo como el humo del flujo lateral, olor, sabor, y características de la ceniza del cigarrillo .
SUMARIO DE LA INVENCION En un cigarrillo de baja propensidad a la ignición que tiene una envoltura de cigarrillo autoextínguible que es capaz de autoextinguir al cigarrillo, el uso de acuerdo con un aspecto de esta invención ve un óxido de metal almacenador y donador de oxígeno con la envoltura del cigarrillo para soportar y mantener la ignición del cigarrillo autoextinguible, manteniendo a la vez la propiedad de baja propensidad a la ignición de una envoltura de cigarrillo autoextinguible. De acuerdo con otro aspecto de la invención, en un cigarrillo de baja propensidad a la ignición que tiene una barra de tabaco y una envoltura rodeando la barra de tabaco y que tiene una permeabilidad base, la envoltura comprende un área no tratada y al menos un área discreta tratada con una composición para reducir la permeabilidad base, de modo que el carbón de un cigarrillo de ignición avance a lo largo del área tratada, si el cigarrillo autoextinguible es colocado sobre una superficie, la mejora que comprende: la composición que tiene el -óxido de metal de oxidación almacenador y donador de oxígeno para soportar y mantener el carbón de ignición a medida que este avanza a lo largo del área tratada. De acuerdo con otro aspecto de la invención, un cigarrillo de banda de baja propensidad a la ignición comprende una barra de tabaco envuelta con un papel para cigarrillo, la envoltura tiene al menos una banda que abarca la envoltura. La banda está- formada de una composición de control de velocidad de ignición libre para proporcionar un cigarrillo de baja propensidad a la ignición. La composición comprende un agente reductor de la porosidad y un óxido de metal almacenador y donador de oxígeno . De acuerdo con otro aspecto de la invención, un cigarrillo de baja propensidad a la ignición comprende una barra de tabaco envuelta con una envoltura para cigarrillo. La envoltura tiene bajo nivel de porosidad para autoextinguir la barra de tabaco de ignición. La envoltura tiene zonas circunferenciales de un óxido de metal almacenador y donador de oxígeno para soportar una velocidad de ignición libre la cual mantiene la ignición libre de la barra de tabaco a lo largo de las zonas. De acuerdo con otro aspecto de la invención, un método para extinguir un cigarrillo cuando se coloca en una superficie, el método comprende permitir y dejar avanzar el carbón del cigarrillo de ignición que se quema en la banda de la envoltura del cigarrillo que reduce la velocidad de ignición libre a un nivel el cual autoextingue el cigarrillo si permanece sobre la superficie, la banda comprende el óxido de metal almacenador y donador de oxígeno en una cantidad que soporta la ignición libre del carbono de ignición que avanza a través de la banda y retiene a la vez la propiedad de autoextínción de la envoltura del cigarrillo . De acuerdo con otro aspecto de la invención, en un cigarrillo de b a propensidad a la ignición, el cual es capaz de autoextinguirse, el uso de un óxido de metal almacenador y donador de oxígeno con la envoltura del cigarrillo para soportar y mantener la ignición libre del cigarrillo autoextinguible y retener a la vez la propiedad de baja propensidad a la ignición del cigarrillo autoextinguible, el cigarrillo comprende una barra de tabaco que tiene una densidad de tabaco la cual es capaz de autoextinguir el cigarrillo y la envoltura que tiene zonas circunferenciales del óxido de metal almacenador y donador de oxígeno para soportar una velocidad de ignición libre que mantiene la ignición libre de la barra de tabaco a lo largo de las zonas. De acuerdo con otro aspecto de la invención, un cigarrillo bajo en humo del flujo lateral que tiene propiedades de baja propensidad a la ignición, el cigarrillo comprende una envoltura alrededor de una barra de tabaco. Teniendo la envoltura una composición la cual reduce el humo del flujo lateral de - un cigarrillo de ignición y que comprende, en combinación, un catalizador de óxido de metal almacenador y donador de oxígeno y un adyuvante particulado poroso finamente dividido, esencialmente no combustible, para el catalizador. Siendo la composición que reduce el humo del flujo lateral a la porosidad de la envoltura para volver el cigarrillo autoextinguible. El catalizador de óxido de metal almacenador y donador de oxígeno está en una cantidad la cual soporta la ignición libre del cigarrillo y mantiene a la vez la propiedad autoextinguible de la envoltura del cigarrillo . De acuerdo con otro aspecto de la invención, un cigarrillo de bajo humo de flujo lateral que tiene propiedades de baja propensidad a la ignición que comprende una envoltura alrededor de una barra de tabaco. La envoltura tiene una composición la cual reduce el humo del flujo lateral de un cigarrillo de ignición y comprende, en combinación, un catalizador de óxido de metal almacenador y donador de oxígeno y un adyuvante particulado poroso, finamente dividido, esencialmente no combustible, para el catalizador. La composición que reduce el humo del flujo lateral reduce la porosidad de la envoltura para volver el cigarrillo autoextinguible . La envoltura tiene una zona circunferencial de catalizador de óxido de metal almacenador y donador de oxígeno para soportar una velocidad de ignición libre a lo largo de la zona sin autoextinguirse . De acuerdo con un aspecto más de la invención, una envoltura de los aspectos anteriores de la invención para reducir el humo del flujo lateral y/o proporcionar la autoextinción del cigarrillo. De acuerdo con otro aspecto más de la invención, un cigarrillo autoextinguible de doble envoltura que tiene una envoltura interna y una envoltura externa. Una de las envolturas interna y externa comprende un óxido de metal almacenador y donador de oxígeno para soportar y mantener la ignición libre del cigarrillo autoextinguible, reteniendo a la vez la propiedad de baja propensidad a la ignición de una envoltura de cigarrillo autoextinguible .
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En la mayoría de los tipos de cigarrillo de baja propensidad a la ignición, existen dos mecanismos que compiten. Desde el punto de vista de la baja propensidad a la ignición, cuando un cigarrillo es abandonado, como sobre tapicería, telas, revestimientos- de camas u otras superficies sólidas, el cigarrillo se autoextinguirá casi inmediatamente. Desde la perspectiva del fumador un cigarrillo de baja propensidad a la ignición no debe autoextinguirse mientras se fume el cigarrillo de manera normal . Fumar normalmente un cigarrillo incluye encender el cigarrillo, dar el golpe al cigarrillo en cualquier lugar de 6 a 10 veces, donde el cigarrillo permanece encendido entre golpes y continúa con una ignición libre aceptable entre los golpes a menos que sea abandonado sobre una superficie sólida. De acuerdo con esta invención, el uso de un óxido de metal almacenador y donador de oxígeno funciona muy bien equilibrando estos dos mecanismos para proporcionar un cigarrillo de baja propensidad a la ignición el cual tiene propiedades de ignición libre o ignición estática aceptables. La ignición libre o la ignición estática implican la ignición de un cigarrillo mientras esté desocupado entre los dedos del fumador, colocado sobre el borde de un cenicero o similar. El óxido de metal donador de oxígeno soporta la combustión del cigarrillo pero no acelera la combustión de cigarrillo como lo hacen los aceleradores de la ignición de la técnica anterior. El óxido de metal almacenador y donador de oxígeno de esta invención no es consumido en la reacción, en su lugar simplemente tiene un cambio de estado de oxidación durante el cual el oxigeno es liberado cuando cambia de estados de oxidación y cuando cambia nuevamente a su estado original, captando el oxígeno de los alrededores. Por lo tanto, el óxido de metal donador de oxígeno no es consumido en la reacción, permaneciendo por lo tanto en la ceniza del cigarrillo. El óxido de metal almacenador y donador de oxígeno funciona como la fuente de oxígeno el cual es liberado en una forma controlada cuando el óxido de metal cambia de estado de oxidación, de modo que el oxígeno soporta la ignición libre del cigarrillo y no es consumido en la reacción como lo son los aceleradores de la ignición, como los citratos. En virtud de que el oxígeno es liberado del óxido de metal almacenador y donador de oxígeno, existe una mayor oportunidad de diseñar un cigarrillo autoextinguible que tenga propiedades de baja propensidad a la ignición predecibles para que se autoextinga cuando sea abandonado. El óxido de metal almacenador y donador de oxígeno efectúa una función muy benéfica en un cigarrillo de baja propensidad a la ignición soportando y manteniendo una ignición libre deseada para un cigarrillo autoextinguible. El material donador de oxígeno contribuye con oxígeno para proporcionar una ignición libre, de modo que el carbón encendido del cigarrillo continúe avanzando a lo largo del cigarrillo. El material donador de oxígeno supera las actividades retardantes de la ignición de la envoltura de cigarrillo de baja porosidad y/o barra de tabaco de alta densidad. No únicamente es posible proporcionar un cigarrillo autoextinguible proporcionando una envoltura, la cual contribuye a o controla la característica autoextinguible, sino que, como una alternativa, la barra de tabaco también puede ser diseñada para proporcionar un cigarrillo' autoextinguible. Por ejemplo, la barra de tabaco puede ser elaborada para incluir, a lo largo de su longitud, porciones de mayor densidad, las cuales se queman más lentamente y se autoextinguen si se dejan sin atender durante cualquier periodo de tiempo. Una mayor densidad de la barra de tabaco puede ser empleada a todo lo largo de la barra de tabaco o secciones de la barra de tabaco pueden tener una densidad mayor' para disminuir la velocidad y, si no son ayudadas por una fuente donadora de oxígeno, autoextinguir el cigarrillo. Debe comprenderse que una combinación de densidad de la barra de tabaco y modificaciones del papel del cigarrillo debe ser empleada para proporcionar un cigarrillo con una propiedad de baja propensidad a la ignición equilibrada y una propiedad de ignición libre deseada. En muchas situaciones, una ignición libre aceptable en un cigarrillo de baja propensidad a la ignición es que el cigarrillo permanece encendido durante un periodo de tiempo, mayor de 30 segundos hasta aproximadamente 4 minutos. El tiempo de ignición libre preferido usualmente es mayor de aproximadamente 1.5 minutos, y de manera más preferible mayor de aproximadamente 2 minutos cuando se coloca sobre una superficie. Aunque, en promedio, un fumador le da el golpe a un cigarrillo' cada minuto hasta uno y medio minutos, un cigarrillo de baja propensidad a la ignición preferiblemente permanece encendido durante más de aproximadamente 2 minutos de ignición estática o ignición libre. De acuerdo con una modalidad preferida de esta invención, un papel de cigarrillo se produce aplicando a éste o incorporando en él, una composición la cual generalmente reduce en gran medida la porosidad del papel. Esta reducción en la porosidad del papel puede deberse a la adición al papel de un constituyente deseado para tratar el humo del flujo principal o el flujo lateral, por ejemplo, la adición de un componente de área superficial grande como óxidos de metal o similares . Ese papel es de una porosidad baja tal que cuando se enciende, casi inmediatamente se extingue. De acuerdo con un aspecto de esta invención, agregado al papel se encuentra un donador de oxígeno el cual soporta la combustión del tabaco. El material donador de oxígeno es aplicado al papel en una forma que es incluida a lo largo del papel para proporcionar una velocidad de combustión durante un periodo de tiempo predeterminado, de modo que la temperatura del carbón en ignición disminuya y proporcione la autoextinción si el cigarrillo es colocado sobre una superficie. De manera alternativa, la composición donadora de oxígeno es aplicada como zonas, como las zonas descritas en la Patente Estadounidense 4,615,345, para que el papel proporcione zonas anulares a lo largo del papel de cigarrillo que sostengan una ignición libre adyacente a las bandas anulares del papel del cigarrillo que está autoextinguiéndose. Sobre la base de las técnicas para fumar convencionales anormales con aproximadamente 8 a 10 golpes por cigarrillo, las zonas son de aproximadamente 15 a 20 mm de longitud a lo largo del cigarrillo y las bandas son de aproximadamente 2 a 10 mm de longitud. El material donador de oxígeno puede ser aplicado al papel por incorporación o impregnación en el papel a todo lo largo del papel o aplicado en zonas o bandas, como por recubrimiento o impregnación. Si la envoltura es una envoltura doble, la envoltura interna o externa puede ser tratada con los agentes reductores de la porosidad para volverlo autoextinguible y entonces en la envoltura interna o la envoltura externa, el material donador de oxígeno es usado para soportar la ignición libre del cigarrillo en el grado deseado. El material donador de oxígeno es aplicado preferiblemente sobre una envoltura externa la cual coloca el material donador de oxígeno adyacente en la cara externa de la envoltura interna. El recubrimiento o impregnación de la envoltura con la composición de tratamiento para proporcionar bandas de autoextinción no se suma apreciablemente al espesor de la envoltura. Aunque debe comprenderse que algunas composiciones de tratamiento pueden incluir agentes reductores de la porosidad los cuales pueden sumarse al espesor del papel, como bandas de celulosa como se describe en la Patente Estadounidense 5,740,095. De acuerdo con un aspecto de esta invención, el mecanismo de control de velocidad de ignición libre es proporcionado agregando o incluyendo una cantidad seleccionada de material donador de oxigeno como óxido de cerio, con un papel para cigarrillo de ignición muy lenta. El material donador de oxígeno es sorprendentemente efectivo para suministrar suficiente oxígeno para soportar el grado deseado de combustión. En ausencia, el material donador de oxígeno o a niveles reducidos del mismo, el cigarrillo se autoextingue debido a la baja propensidad a la ignición cuando se coloca sobre un mueble tapizado o similar. Entonces se logra un equilibrio entre esos mecanismos que compiten entre sí usando suficiente óxido de metal almacenador y donador de oxígeno para soportar y mantener la ignición libre deseada del cigarrillo autoextinguible y al mismo tiempo retener la baja propensidad a la ignición deseada del cigarrillo autoextinguible. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, puede ser aplicado a o incorporado un absorbente en el papel para cigarrillos para lograr ciertos resultados deseados en el tratamiento del humo del flujo principal o el flujo lateral. En virtud de la incorporación de esos materiales, la porosidad del papel puede aproximarse a cero. Normalmente, este papel no serla útil aunque, de manera sorprendente, de acuerdo con esta invención, el uso de un donador de oxígeno como el oxígeno de cerio proporciona suficiente oxígeno para permitir que el papel no poroso se queme . Puede ser usada una cantidad predeterminada de óxido de cerio, por ejemplo, en el intervalo de aproximadamente 10% a 15% en peso del papel. La cantidad de óxido de cerio es suficiente para soportar la combustión durante aproximadamente 2 minutos antes de que el cigarrillo se autoextinga. De manera alternativa, pueden ser aplicadas concentraciones mucho mayores de óxido de cerio al papel para cigarrillos como zonas que suministren suficiente oxígeno para promover la velocidad de- ignición libre a través de la zona de material de óxido de cerio. Una vez que el carbón en ignición entra a la región donde no existe material almacenador y donador de oxígeno o muy poco de ese material, la temperatura del carbón de cigarrillo cae dramáticamente hasta la autoextinción y proporciona un cigarrillo de baja propensidad a la ignición. Los pesos base típicos de esos papeles son de aproximadamente 20 a 125 g/m2. Sobre -un porcentaje del peso seco de la envoltura, la cantidad de óxido de metal almacenador y donador de oxígeno puede fluctuar de aproximadamente 5 a 60% en peso. Un intervalo más preferido es de aproximadamente 10 hasta aproximadamente 50% en peso del papel y el intervalo más preferido es de aproximadamente 10 hasta 30% en peso del papel. El óxido de metal almacenador y donador de oxigeno puede efectuar otras funciones como el catalizador de la oxidación. El uso del catalizador térmico enfatiza que el catalizador de la oxidación donador de oxígeno puede cambiar de estado de oxidación para liberar una molécula de oxígeno, pero el catalizador no es consumido en la reacción. Los ejemplos específicos de material donador de oxígeno incluyen al catalizador de la oxidación de óxido de metal almacenador y donador de oxígeno, como, óxidos de metal de transición, óxidos de metal de tierra rara, una solución sólida de óxidos de metal mezclados, y mezclas de los mismos. En particular, el grupo de transición consiste de los óxidos de metales del Grupo IVB, VB, VIB, VIIB VIII, IB y mezclas de los mismos. Los preferidos son óxidos de metal de tierras raras seleccionadas del grupo que consiste de óxidos de escandio, itrio, metales lantánidos y mezclas de los mismos . Preferiblemente los metales lantánidos incluyen al lantano, cerio, praseodimio, neodimio y mezclas de los mismos. El óxido de metal lantanido preferido es el óxido de cerio o su sol de ceria precursora . Además, el donador de oxígeno también puede ser un material de superficie grande como el óxido de cerio en forma particulada o soluciones sólidas mezcladas de óxido de cerio con otros constituyentes como los óxidos de cerio/circonio. Los óxidos de circonio también pueden ser usados en forma particulada con el material donador de oxigeno. Otros materiales particulares adecuados incluyen óxidos de estaño, óxidos de titanio, óxidos de magnesio, alúmina, óxido de cerio de área superficial baja, carbonato de calcio y mezclas de los mismos. La solución sólida mezclada de óxidos de metal incluye cualquier combinación como, óxidos de cerio/lantano mezclados, óxidos de cerio/circonio mezclados, óxidos de cerio/aluminio mezclados, óxidos de cerio/magnesio mezclados, óxidos de cerio/titanio mezclados, óxidos de cerio/circonio/lantano mezclados, óxidos de cerio/lantano mezclados, óxidos de cerio/circonio mezclados, óxidos de cerio/circonio/lantanio mezclados, óxidos de cerio/circonio/praseodimio mezclados, óxidos de cerio/circonio/lantano/praseodimio mezclados, óxidos de cerio/circonio/neodimio mezclados . Pueden ser incorporadas varias cargas en el papel para cigarrillos para aumentar la efectividad del donador de oxígeno, por ejemplo, los adsorbentes en combinación con el donador de oxígeno, o proporcionan una reducción en el humo del flujo lateral visible. Los adyuvantes adecuados para el material donador de oxígeno incluyen cualquier material particulado, finamente dividido, esencialmente no combustible, adecuado, que no afecte el aroma y sabor del humo del flujo principal y no de ningún olor indeseable en los vapores del flujo lateral. El adyuvante puede ser de área superficial baja, usualmente en un exceso de 5 m2/g hasta un adyuvante poroso de área superficial alta que tenga áreas superficiales mayores de 20 m2/g. El adyuvante poroso puede tener poros con un diámetro promedio de menos de 100 nm (1000 Á) . De manera más preferible, los poros tienen un diámetro promedio menor de 20 nm (200 Á) y de manera aún más preferida son poros con un diámetro promedio de 0.5 a 10 nm (5-100 Á) . Con materiales basados en zeolita, los poros tienen un diámetro promedio en el intervalo de aproximadamente 0.5 a 1.3 nm (5-13 Á) . El adyuvante particulado puede tener un tamaño de partícula promedio de menos de aproximadamente 30 µ?t?, de manera más preferible de menos de aproximadamente 20 µt? y de manera más preferible de menos de 1 µt? hasta aproximadamente 5 µt?. Los materiales no combustibles pueden ser arcillas porosas de varias categorías comúnmente usadas en la fabricación de papel para cigarrillos, como las arcillas de bentonita o arcillas tratadas que tienen áreas superficiales altas. También pueden ser usados materiales de carbono no combustibles, incluyendo fibras y partículas de carbono porosas, molidas. Pueden ser usados varios óxidos de metal como materiales basados en mineral monolítico poroso los cuales incluyen al oxido de circonio, óxidos de titanio, Óxidos de cerio, óxidos de aluminio como la alúmina, fibras de óxido de metal como las fibras de circonio y otras cerámicas como fibras de cerámica porosa molida y mezclas de los mismos. Con respecto al óxido de cerio, se ha encontrado que este es capaz de funcionar como un adyuvante finamente dividido y como un catalizador de la oxidación de óxido de cerio almacenador y donador de oxígeno. Otros materiales adyuvantes incluyen materiales de área superficial alta como carbono y zeolitas activadas. El adyuvante también puede comprender materiales altamente sorbentes de área superficial alta los cuales no son combustibles, partículas inorgánicas finamente divididas, como tamices moleculares los cuales incluyen zeolitas y materiales amorfos como la sílice/alúmina y similares. Las zeolitas como las zeolitas de silicalita, zeolitas de faujasitas X, Y y L, beta zeolitas, zeolitas de Mordenita y zeolitas de ?? son aceptables. Las zeolitas preferidas incluyen zeolitas hidrofóbicas y zeolitas moderadamente hidrofóbicas las cuales tienen afinidad por compuestos orgánicos hidrofóbicos y moderadamente hidrofóbicos de ese humo del flujo lateral por lo que puede evitarse el vapor de agua . Los materiales de zeolita proporcionan una estructura altamente porosa la cual absorbe y adsorbe selectivamente los componentes del humo del flujo lateral. La estructura altamente porosa generalmente comprende macroporos entre las partículas y microporos dentro de las partículas con ramificación de los macroporos. Los materiales de zeolita pueden ser caracterizados por la siguiente fórmula: MmM'tlM [aAl02«b Si02 · cT02] donde es un catión monovalente, M' es un catión di alente " es un catión trivalente, a, b,c, n, m, y p son números los cuales reflejan las proporciones estequiométricas , c, m, n o p también pueden ser cero, el Al y el Si son átomos de Al y Si coordinados tetrahédricamente, y T es un átomo de metal coordinado tetrahédricamente que es capaz de reemplazar al Al o Si, donde la relación de b/a de la zeolita o el material similar a la zeolita, tiene un valor de aproximadamente 5 a 300 y el tamaño del microporo está dentro del intervalo de aproximadamente 0.5 a 1.3 nm (5 a 13 Á) . Las zeolitas preferidas de la fórmula anterior, tienen las fórmulas específicas de las faujasitas ( (Na2, Ca, Mg) 29 [AlB8Si1340384] . 240 ¾0; cúbico), ß-zeolitas (Nan [AlnSiS -nOi28] con n<7; tetragonal) , zeolitas de Mordenita (Na8 [Al8SÍ4o096] . 24 H20; ortorrómbico) , zeolitas ZS (Nan[AlnSi9S-n0192] -16 H20 con n<27; ortorrómbico), y mezclas de las mismas. Se aprecia que pueden ser usados varios grados de material sorbente. Esto es particularmente cierto con gradientes de zeolitas que pueden ser diseñados de manera personalizada para adsorber selectivamente, por ejemplo, materiales de temperatura de ebullición alta, materiales de temperatura de ebullición media y materiales de temperatura de ebullición baja. Esto puede conducir a capas de la composición de zeolita donde el óxido de cerio u otro catalizador adecuado contemplado por esta invención es dispersado preferiblemente a través de esas capas, las capas pueden entonces ser unidas sobre papel para cigarrillos para la barra de tabaco usando un aglutinante o un adhesivo que puede ser, por ejemplo, acetato de polivinílo, alcohol polivinílico, carboximetilcelulosa (CMC) , almidones y caseína y proteínas de soya, y mezclas de los mismos.
Los adyuvantes y cargas pueden incluir óxidos de metal, sales de metal como acondicionadores de cenizas, carbonato de calcio, zeolitas, óxidos de metal mezclados, arcillas aglutinantes, aglutinantes inorgánicos, fibras molidas, materiales basados en mineral monolítico y carbón activado no combustible . Los aglutinantes y adyuvantes para los catalizadores pueden ser usados como agentes reductores de la porosidad. Esos agentes reductores de la porosidad pueden ser incorporados en el papel durante la fabricación para desarrollar un papel de baja porosidad o pueden ser recubiertos sobre papel sobre cigarrillos convencional para reducir la porosidad del papel. Con la mayoría de los cigarrillos con baja propensidad a la ignición la porosidad usualmente es menor de 10 unidades de Coresta y . puede en algunas circunstancias caer tan bajo como hasta 0 unidades de Coresta . También debe comprenderse que en el acondicionamiento de las cenizas del cigarrillo, pueden ser usados aditivos convencionales, como acondicionadores de cenizas'. Los acondicionadores de ceniza comunes son carbonatos como calcio, sales de metal de ácidos carboxílicos y fosfatos de amonio. Los ejemplos de las sales de ácido carboxílico incluyen sales de metal alcalino y metal alcalinotérreo de ácido acídico, ácido cítrico, ácido maleico, ácido láctico, ácido tartárico y similares . Los fosfatos de amonio adecuados incluyen fosfato de monoamonio, fosfato de diamonio, ortofosfato ácido de diamonio, sal de diamonio de ácido fosfórico y fosfato ácido de amonio. También, las 'cargas típicas que contribuyen a condicionar la ceniza incluyen las arcillas usuales, carbonato de calcio, óxido de titanio, óxido de circonio, óxido de titanio, óxido de magnesio, óxido de aluminio, óxido de cerio, óxido de estaño, óxido de hierro, óxido de manganeso, carbonato de calcio, carbonato de circonio, carbonato de magnesio y similares. La adición de adyuvantes en combinación con el donador de oxígeno para lograr características deseadas como la reducción del humo del flujo lateral puede incrementar en gran medida la porosidad del papel para cigarrillos . Eligiendo una cantidad funcional de material donador de oxígeno, el papel de baja porosidad puede quemarse aún. Sin embargo, desde el punto de vista de un cigarrillo de encendido seguro, la cantidad de donador de oxígeno seleccionado es tal que reduce la temperatura del carbón en ignición del cigarrillo para proporcionar un cigarrillo de baja propensidad a la ignición. Si el cigarrillo es abandonado, este puede autoextinguirse después de un periodo de tiempo predeterminado, usualmente no mayor de cuatro minutos. Este aspecto de la invención proporciona un avance significativo dado que permite diseñar un papel de baja porosidad para mejorar una característica del cigarrillo y entonces usar un óxido de metal almacenador y donador de oxígeno para mantener una velocidad de ignición libre reducida, deseada . El material donador de oxígeno puede ser incorporado en la fabricación del papel, aplicado como un recubrimiento al papel o impregnado en el papel . De manera alternativa, el material donador de oxígeno puede ser aplicado como zonas, como las zonas descritas en la Patente Estadounidense 4,615,345, al papel para proporcionar regiones de velocidad de ignición libre convencionales para la velocidad de ignición libre lenta adyacente al cigarrillo la cual da como resultado la autoextinción del cigarrillo si se deja sobre una superficie. Existen disponibles varios métodos para aplicar la composición a un papel de baja porosidad como la incorporación, recubrimiento, impregnación o como una banda de .material. El recubrimiento, incorporación o impregnación pueden ser logrados en la forma descrita en la Solicitud de Patente Internacional copendiente de la solicitante O 02/1024005, la materia objeto de la cual se incorpora aquí como referencia. La aplicación en bandas o aplicación del donador de oxígeno como zonas sobre el papel para cigarrillos puede ser efectuada por una pluralidad de boquillas que se muevan transversalmente que se muevan a través del papel para cigarrillos cuando esté siendo fabricado para aplicar zonas separadas de material donador de oxígeno al papel de baja porosidad. Cuando el papel es cortado y enrollado las zonas de forma un tanto espiral se reúnen para definir zonas separadas de composición que promueve la velocidad de ignición normal con áreas intermedia .de papel de - baja porosidad. La zona que proporciona la velocidad de ignición libre normal o convencional está usualmente en el intervalo de aproximadamente 15 mm hasta 25 mm de longitud y de manera más preferible de aproximadamente 20 mm hasta aproximadamen e 22 mm. La banda de material de ignición lenta puede ser diseñada para autoextinguir el cigarrillo, si no se le da el golpe, y es de un ancho de aproximadamente 2 mm hasta aproximadamente 10 mm de longitud, preferiblemente de más de 5 mm. El papel puede ser enrollado de manera doble sobre un cigarrillo donde la capa interna del papel contiene el material donador de oxígeno para proporcionar una baja propensidad a la ignición y el papel externo es proporcionado para mejorar las características de la ceniza del papel interno de baja porosidad, como se describe en la solicitud PCT, copendiente, No. de Serie PCT/CA03/00353, presentada en Marzo 14, 2003 y titulada "Cigarrillo de Humo de Flujo Lateral Bajo con Papel Combustible que Tiene una Ceniza Modificada", la materia objeto de la cual se incorpora aquí' como referencia. Otras posibles configuraciones del cigarrillo de doble envoltura incluyen proporcionar sobre la envoltura interna una composición de tratamiento del humo del flujo lateral que proporciona una envoltura interna con un nivel de baja porosidad para una barra de tabaco de cigarrillo en ignición autoextinguible . Aunque la envoltura externa puede servir para una función acondicionadora de ceniza, también puede ser proporcionada con zonas circunferenciales de óxido de metal almacenador y donador de oxígeno para soportar la velocidad de ignición libre deseada que mantiene la ignición libre de la barra de tabaco a lo largo de las zonas. De manera alternativa, el conjunto con el material de control del humo del flujo lateral sobre al envoltura interna, pueden ser proporcionadas zonas de material donador de oxígeno para mantener la velocidad de ignición libre deseada. Como alternativa a las zonas, también debe comprenderse que puede ser usado el suficiente material donador de oxígeno a todo lo largo de la envoltura interna para mantener la velocidad de ignición libre deseada . De acuerdo con un aspecto de esta invención, una selección juiciosa del óxido de cerio con un adyuvante puede proporcionar el control del humo del flujo lateral así como un cigarrillo seguro de encender. Puede ser proporcionada una composición donador de oxígeno para controlar el humeo del flujo lateral en un papel base. Pueden ser aplicadas zonas de composición de control de humo del flujo lateral normales como se describe en la Solicitud de Patente Internacional mencionada anteriormente WO 02/024005, que tengan mayores cantidades de material donador de oxígeno para soportar las velocidades de ignición libre convencionales para el cigarrillo en aquellas zonas o regiones. Las porciones intervinientes que son pobres en donador de oxígeno, autoextinguen el cigarrillo si el cigarrillo no es fumado dentro de un tiempo predeterminado, por ejemplo, dentro de 2 a 4 minutos. De manera alternativa, puede ser aplicada o usada una composición de control del humo del flujo lateral en el papel base de baja porosidad, donde la cantidad de donador de oxígeno esté en un nivel reducido para asegurar que el cigarrillo se autoextinga cuando sea abandonado dentro de un periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo dentro de dos a cuatro minutos.
La envoltura para la barra de tabaco es usualmente papel para cigarrillos convencional que ha sido modificado para tener una permeabilidad base la cual es suficientemente baja de modo que el carbón del cigarrillo en ignición avance a lo largo de la barra de tabaco y se autoextinga cuando se coloque sobre una superficie ¦ sólida o cuando el cigarrillo no sea atendido durante un periodo de tiempo que exceda de dos a tres o cuatro minutos. La permeabilidad base preferida de la envoltura usualmente es menor de 10 unidades de Coresta, preferiblemente menor de 6 unidades de Coresta y puede aproximarse aún a 0 unidades de Coresta. Una reducción en la porosidad puede estar en bandas predeterminadas o a lo largo de la longitud del papel para cigarrillos. Como se hizo notar, pueden ser aplicados varios agentes reductores de la porosidad a las bandas para reducir la porosidad a un nivel deseado. El agente reductor de la porosidad puede tener funciones alternativas, como se describió aqui anteriormente pero también, puede comprender celulosa adicional colocada sobre el papel para proporcionar bandas de menor porosidad las cuales se autoextinguirán. La banda de celulosa puede incluir óxido de metal - almacenador y donador de oxígeno para proporcionar la ignición libre deseada de la banda, de modo que la banda se queme durante un periodo de tiempo predeterminado pero se autoextinga si se abandona antes de que el cono de fuego pase a través de la banda. Los ejemplos de bandas de celulosa usadas para proporcionar bandas de porosidad reducidas son descritas por ejemplo en la Patente Estadounidense No. 5,740,095 mencionada anteriormente. El periodo de tiempo predeterminado es preferiblemente mayor que o igual a aproximadamente 2 minutos . En el equilibrio de la cantidad de material donador de oxígeno en un cigarrillo de baja porosidad, la velocidad de ignición libre del cigarrillo usualmente da como resultado un mayor número de golpes . El conteo de golpes puede exceder de diez y quizá doce hasta 16 golpes por longitud convencional del cigarrillo. En virtud de esta invención, puede tomarse ventaja de los beneficios de un óxido de metal almacenador y donador de oxígeno en combinación con un agente reductor de la porosidad para desarrollar un cigarrillo que tenga bloques de tabaco significativamente más cortos, usualmente al menos 1/3 más cortos en virtud de la ignición libre más lenta con el bloque de tabaco más corto. El conteo de golpes convencional deseado de 6 a 10 golpes es logrado entonces. Un tercio menos de tabaco usado en un cigarrillo contribuye a ahorros de costos considerables en la fabricación y venta de cigarrillos. Este es un beneficio significativo en el uso del óxido de metal almacenador y donador de oxígeno debido a la liberación controlada de oxígeno, la ignición libre deseada a lo largo de la longitud del bloque de tabaco acortado es realizada. Para lograr el equilibrio correcto y la cantidad de óxido de metal almacenador y donador de oxígeno, el cual es preferiblemente un catalizador de la oxidación, este usualmente se determina por ensayo y error. Existen muchos parámetros que pueden afectar la porosidad del material de la envoltura, cada uno de ellos correspondiendo de manera diferente al uso de un donador de oxígeno. Como se mencionó anteriormente, un tiempo de autoextinción de menos de 30 segundos normalmente no es aceptable para un cigarrillo comercial. La industria está proponiendo que un tiempo de autoextinción de menos de dos minutos tampoco sea aceptable. Es usado suficiente donador de oxígeno para incrementar el periodo de autoextinción, preferiblemente más allá de aproximadamente dos minutos. Un cigarrillo convencional arderá sin extinguirse hasta que todo el tabaco combustible sea consumido. Un cigarrillo de baja propensidad a la ignición por otro lado se autoextingue en cualquier momento de aproximadamente 30 segundos hasta 4 minutos.
Aquellos expertos en la técnica comprenden que el tiempo predeterminado antes de que el cigarrillo se autoextinga depende al menos en parte de los parámetros de la envoltura. Aquellos parámetros de la envoltura incluyen el ancho de la banda, la porosidad de la red base, la separación de la banda, la longitud de las zonas de ignición libre y los aditivos usados para mejorar la ceniza y similares. Por el método de ensayo y error, puede ser diseñado por lo tanto un tiempo predeterminado para la extinsión en la envoltura por experimentación con esos parámetros . Aunque las modalidades preferidas de la invención han sido descritas aquí con detalle, será comprendido por aquellos expertos en la técnica que pueden hacerse variaciones a esta sin apartarse del espíritu de la invención o del alcance de las reivindicaciones anexas .