PT93230A - Involucro para produtos para fumar e processo para a preparacao do mesmo - Google Patents

Description

Descrição referente à patente de invenção de PHILIP MORRIS PRODUCTS INC,, norte-americana, industrial e comercial, estabe. lecida em 3601 Commerce Road, Richmond, Virgínia 23234, Esta dos Unidos da America, (inven-tores;Andrew G. Eallianos, A, Clifton Lilly Jr., Jerry F. Whidby e Rowland ¥. Dwyer Jr., residentes nos E.U.A.), para "INVÕLUCRO PARA PRODUTOS PARA FUMAR E PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DO MESMO0. DESCRIÇÃO 1. Campo da Invenção A presente invenção refere-se a fabricação de invólucros para produtos para fumar, tais como ci. garros. Mais particularmente, a presente invenção refere-se â utilização de geles produzidos por um processo de soluçâo-ge-lificação, ou processo "sol-gel", para controlar a combustão dos invólucros para produtos para fumar. Numa forma de realização, os geles produzidos por este processo são aplicados co_ mo revestimentos das fibras do papel, antes de transformar o papel em invólucro para produtos para fumar, Os invólucros de papel revestido segundo a presente invenção são utilizáveis na redução do fumo da corrente lateral visível e na redução ou na prevenção da combustão dos invólucros de produtos para fumar. Os invólucros são também utilizáveis no controlo da ta_ xa de combustão, em massa* de cigarros. 1

2. Descrição de técnica relacionada

Um problema que surge com os produtos para fumar, tais como cigarros, e a quantidade de fumo da corrente lateral gerada durante a combustão* 0 fumo de correjn te lateral ê o fumo gerado pelos cigarros quando estão a arder mas não a ser aspirados pelo fumador, por exemplo quando se coloca um cigarro num cinzeiro, entre fumadas. 0 fumo de corrente lateral pode ser inconveniente para os não fumadores. Têm-se feito esforços para reduzir a quantidade de fumo de corrente lateral gerados pelos cigarros. Embora tais processos possam reduzir a quantidade de fumo de corrente lateral, eles não proporcionam ao fumador um cigarro com a aparência, a sensação e o sabor iguais aos dos cigarros convencionais. A patente US 4 231 377, de Cline et al ("Cline I") refere-se a um processo de redução do fumo de corrente lateral por aplicação de uma quantidade específica de óxido de magnésio ou de hidróxido de magnésio, em combinação com "adjuvantes" químicos específicos, ãs fibras do papel, como material de enchimento ou como revestimento. Os sais de magnésio são aplicados sob a forma de uma solução. Porém, de acordo com a patente US 4 433 697 de Cline et al ("ClineSl"), a cinza gerada pelos cigarros em combustão tão feitos com papel preparado de acordo com o processo de Cline I é inaceitável devido ã sua susceptibilidade de descamaçao. Cline II pro. pãe reduzir a susceptibilidade de descamaçao da cinza por adi. ção de fibras cerâmicas ã pasta de fabrico do papel. 0 proces. so de Cline II i problemático devido ao custo substancial das fibras cerâmicas. Um outro inconveniente da proposta de Cline II é que as fibras cerâmicas têm de ser adicionadas a pasta de fabrico do papel; os papeis para cigarros disponíveis comercialmente não podem ser modificados, de acordo com a propos. ta, depois do seu fabrico. À patente US 4 450 847 de Owens refe^ re-se â utilização de gel de hidróxido de magnésio em partícu. las de finas, em vez do hidróxido de magnésio referido em Cli - 2 -

ne I e II. Embora Owens caracterize o seu hidróxido de magnésio como um gel, ele afirma que o gel é realmenfce "uma substância aparentemente homogénea ou uma dispersão que consiste num agregado de partículas muito pequenas em associação estrei^ ta com um líquido, sendo o gel, nas concentrações usadas nessa invenção, efectivamente desintegrado em flocos que flutuam no meio aquoso" (Col. 3, linhas 62-68). Afirma-se que o gel de hidróxido de magnésio de Owens é usado com óxido de magnésio ou carbonato de cálcio e um "adjuvante" química apropriado, como em Cline I e Cline II»

Hampl et al, pedido de patente inglês GB 2 191 930 A, refere-se a papeis para cigarros que foram formados com materiais de enchimento de elevada área superficial. Afirma-se que estes papeis para os cigarros produzem fu. mo de corrente lateral reduzido quando usados para cigarros.

Os materiais de enchimento tais como a argila de attapulgite, alumina fumada ou activada, greda, sílica fumada e peróxidos de magnésio, cálcio e estrôncio sao indicados como utilizáveis. Outros materiais de enchimento, tais como carbonatos, fosfatos, sulfatos, aluminatos e silicatos de certos metais são também indicados como utilizáveis, desde que a sua área superficial seja superior a 20 m /g. 0 processo de Hampl et al também exige a utilização de sais de potássio ou de sódio de vários ácidos para manter a integridade da cinza do cigarro.

Fora os problemas já mencionados, os invólucros modificados de Cline I, Cline II, Owens e Hampl et al têm um inconveniente sério: quando se fumam cigarros feitos com papel contendo óxido de magnésio ou hidróxido de magnésio sente-se um sabor estranho. Crê-se que esse sabor resul^ ta da natureza altamente alcalina do magnésio e de outros pro. dutos químicos usados.

Além disso, as dimensões das particu las usadas por Cline I e II, Owens, ou Hampl et al são críticas* Se as partículas forem demasiado pequenas, elas serão de. salojadas do invólucro, criando um pó inconveniente» Se forem demasiadamente grandes, obstruirão a porosidade do invólucro, interferindo com a combustão da barra combustível de tabaco. - 3 -

Por conseguinte, é um objecto dã pre sente invenção proporcionar um invólucro para produtos para fumar que produz quantidades substancialmente reduzidas de f_u mo de corrente lateral, que reduz ou impede a combustão dos invólucros dos produtos para fumar e que pode ser incorporado num produto para fumar com a aparência, a sensação e o sabor de produtos para fumar convencionais.

SlMSIO DA INVENÇÃO A presente invenção resolve os problemas associados com os invólucros da técnica anterior para produtos para fumar, proporcionando um invólucro com caracte-rísticas de combustão desejáveis, e ainda que podem ser incor, porados em produtos para fumar que têm aparência, a sensaçao e o sabor de cigarros convencionais. A presente invenção utiliza processos sol—gel para formar uma película de oxidos metálicos que pode ser aplicada como revestimento no papel de cigarro para produzir as características de combustão e sub— jectivas desejadas.

Um processo sol-gel é um processo químico suave da química de preparação do estado sólido. 0 produto do processo é uma rede amorfa inorgânica. Ter, em geral, R. Roy "Ceramics By The Solution-Sol-Gel-Route”, Science 238. p. 1664-69 (1987) e H.Schmidt, "Chemistry Of Material Preparation By The Sol-Gel Process”, J« Non-Crvstalline Solids 100 p. 51-64 (1988).

Numa forma de realização da presente invenção, utiliza-se um processo sol-gel para produzir um gel de óxidos metálicos escolhidos que é aplicado como uma pelíeu la na superfície das fibras de papel de cigarros convencional. Numa outra forma de realizaçáo, aplica-se pelo menos uma fita anular de um gel, formado por um processo sol-gel segundo a presente invenção, ã superfície de um cigarro para produzir um cigarro cuja taxa, em peso, de combustão se aproximará de zero quando deixado em repouso durante um intervalo de tempo pré-determinado. De preferência estão presentes várias fitas - 4 -

discretas, cada uma das quais circunda substancialmente a periferia de um produto para fumar. E, ainda numa outra forma de realizaçao, modifica-se o invólucro de um novo produto para fumar descrito no pedido de patente europeu 0 352 109, publicado em 24 de Janeiro de 1990, de aqui em diante identificado como "um produto para fumar do tipo especificado", com geles preparados como aqui se descreve para impedir a combustão do invólucro do novo produto para fumar.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os objBctos e vantagens anteriores, e outros, da presente invenção tornar-se-ão evidentes na consideração da descrição pormenorizada que vai seguir-se, tomada em ligação com os desenhos anexos, nos quais se usam sempre as mesmas referências numéricas para as mesmas peças em toda a descrição e cujas figuras representam: A fig» 1, um corte longitudinal de um produto para fumar do tipo especificado? A fig. 2, uma vista em perpectiva de um cigarro que mostra um anel de um gel segundo a presente iii venção que foi aplicado no invólucro; A fig. 3, um corte transversal radial do cigarro da fig. 2, feito pela linha (3-3*) da fig. 2? e

As fig. 4 e 5, gráficos das taxas, em massa, de combustão de cigarros fabricados com invólucros nos quais se aplicou um anel de um gel segundo a presente invenção.

DESCRIÇIO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO 0 processo sol-gel permite a síntese de geles homogéneos de óxidos metálicos. Quando secos depois da aplicação aos invólucros para produtos para fumar, estes geles formam películas que reduzem a quantidade de fumo de corrente lateral produzido durante as fumadas. Adicionalmente, devido ao^facto de as películas secas produzidas pelo processo sol-gel reluzirem a propensão para os produtos para fumar ar-

derem, podem ser utilizados para produzir cigarros que se apa_ gam por si, e para eliminar substancialmente a.combustão com chama dos novos produtos para fumar. 0 processo sol-gel consiste em geral nas seguintes fasesi preparação de uma solução de um precursor de um óxido metálico, hidrólise, condensação ou gelificação, formaçao e secagem, R, Roy, "Ceramics By The Solution-Sol-Gel Route” Science, 238, p. 1664,1669,1665 (1987). 0 estado do gel resultante da fase de condensação é determinado pela extensão da hidrólise e da formação. Assim, a morfologia especí fica do produto do processo sol-gel pode ser controlada ajustando a concentração dos reagentes, a temperatura e o pH durante as fases de hidrólise e condensação» 0 processo para preparar as películas segundo a presente invenção começa com a escolha dos precursores dos óxidos metálicos apropriados. Prefere-se que essais substâncias sejam alcoolatos metálicos. Alem dos alcoolatos, podem utilizar-se outros precursores, tais como sais de boratos e silicatos metálicos ou, em alternativa, sais orgânicos ou complexos inorgânicos, como precursores dos óxidos.

Embora tenham sido preparados alcoolatos de quase todos os metais do quadro periódico, as matérias primas preferidas são os alcoolatos de alumínio, de cálcio, de titânio, de magnésio e de zircónio. Em formas de realização alternativas, podem usar-se alcoolatos de sódio e de potássio, mas prefere-se que sejam misturados com alcoolatos de outros metais. Quando a película desejada for de óxido de magnésio, prefere-se formar uma solução para o processo sol--gel a partir de uma combinação de um alcoolato de magnésio e um alcoolato de alumínio, de titânio ou de zircónio. As películas mais preferidas compreendera Óxidos de cálcio, de alumínio e misturas de alumínio e magnésio, misturas de cálcio e alumínio e misturas de cálcio, de magnésio ou de alumínio com zircónio.

Adicionam-se agua e um ácido apropria^ do ao alcoolato metálico» por exemplo alcoolato de alumínio e de preferência butóxido de alumínio secundário, para iniei— 6 -

f ar a hidrólise, enquanto se agita a mistura. Has formas de realização comerciais da presente invenção, prefere-se conduzir esta parte do processo sol—gel numa atmosfera inerte, tal como sob um lençol ou uma corrente de azoto. A hidrólise também pode ser iniciada pela adição de bases, embora se prefira a utilização de ácidos. 0 ácido pode ser um ácido orgânico ou um ácido inorgânico. Os aços inorgânicos, incluindo o ã :do clorídrico, o ácido fosfórico e o ácido nítrico, são os prefe ridos. Prefere-se particularmente o ácido clorídrico. Estão também dentro do escopo da presente invenção ácidos orgânicos, tais como os ácidos acético, succínico e cítrico. 0 aumento da acidade ou da alcalinidade, bem como o aumento da temperatura fazem com que as reacçoes de hidrólise ocorram mais rapí damente. Preferem-se condiçoes moderadas, pois então a reacção é mais fácil de controlar.

Depois da hidrólise, a mistura é aque^ cida e agitada continuamente, para iniciar a condensação. A adiçao de um ácido ou de um sal neutro facilita a condensação e afecta a viscosidade do gel resultante. 0 ácido pode ser qualquer dos ácidos usados na fase de hidrólise. 0 sal neutro pode ser acetado de potássio, cloreto de potássio, cloreto de sódio ou o fosfato de sódio. De preferência, os geles têm uma concentração de óxidos metálicos de cerca de 12% e uma viscosidade de cerca de 5 a 20 centipoise depois de se completar a fase de gelificação. Os geles mais preferidos têm uma concentração de óxidos de cerca de 16 a 18%, com aumentos de viscosidade concomitantes.

Depois de se verificar a gelificaçao no grau desejado, deixa-se arrefecer a mistura. 0 gel resultante, sob a forma diluida ou não diluida, ê aplicado sob a forma de uma película nas fibras de papel para utilização como invólucros de cigarros. Os geles podem ser aplicados por uma de várias técnicas conhecidas. De preferência,,;os geles são aplicados a invólucros utilizando uma prensa de gomagem, uma prensa de rotogravura ou um revestidor de lâminas, podendo no entanto ser aplicados manualmente. Depois da aplicação do gel • no papel, seca-se o gel para formar uma película sobre o pa- 7

pel. Ce preferência seca-se o gel a uma temperatura de 100 a 150 C. 0 processo de secagem pode ser qualquer processo conhe. eido, tal como por contacto com uma superfície quente.

Quando usados como invólucros para produtos para fumar, os papeis modificados pela aplicação dos geles segundo a presente invenção têm caractèrísticas de combustão superiores, quando comparados com os papeis não tratados. Estes aperfeiçoamentos incluem a redução substancial de fumo da corrente lateral, uma incidência reduzida da combustão com chama e, se se desejar, a completa eliminação da combustão. Embora não se pretenda a ligação a qualquer teoria, crê-se que durante a combustão dos papeis revestidos com gel, a cerâmica sofre colapso para formar um manto em torno do papel e a cinza do tabaco na extremidade do produto para fumar. Este manto mantém a sua integridade estrutural devido ã resis têneia conferida pela estrutura de ligações transversais da película sol-gel seca. A espessura, a uniformidade do revesti mento e a porosidade do manto, tanto na direcção radial como na longitudinal, determina as caractèrísticas de combustão re sultantes do produto para fumar.

Numa forma de realização segundo a presente invenção, fabrica-se um cigarro de acordo com procejs sos bem conhecidos na técnica, excepto que se forma um invólu cro de papel para cigarros no qual se aplicou um revestimento fino e contínuo dos geles segundo a presente invenção. Este revestimento pode ser aplicado ao papel para cigarros antes da fabricaçao destes, utilizando por exemplo prensas de goma-gem, prensas de rotogravura ou revestidores de lâminas. A uti, lização do papel de cigarros revestido de acordo com a preseja te invenção como invólucros dos cigarros reduz a quantidade de fumo de corrente lateral gerado durante a combustão, em comparaçao com cigarros fabricados com invólucros de papel não tratados.

Numa outra forma de realização da presente invenção, aplica-se um revestimento anular dos geles segundo a presente invenção âs fibras do papel do invólucro • de um cigarro pelo menos um anel separado colocado perpendi- ♦ - 8 -

cularmente no eixo longitudinal de um cigarro* Isso produz um cigarro que deixara de arder se nao for fumado activamente, isto é, aspirado pelo fumador, durante um tempo prê—determin<a do. De preferência utilizam-se várias fitas discretas, cada uma delas circundando substancialmente a periferia do produto para fumar. Este revestimento ê de preferência aplicado direc tamente aos cigarros ou pode ser aplicado ao papel para cigajr ros, como uma prensa de gomagem, uma prensa de rotogravura ou um revestidor de lâminas, o qual á depois usado para fabricar os cigarros. Desse tratamento resulta um cigarro que terá uma taxa, em massa, de combustão que se aproxima de zero se se deixar em repouso e quando for colocado num cinzeiro entre fu^ madas. 0 tempo necessário para um cigarro feito segundo a pre sente invenção se aproximar de um valor nulo da taxa de combustão varia com a localização e a espessura da película apli, cada âs fibras de papel.

Ainda numa outra forma de realização da presente invenção, prepara-se um produto para fumar do tipo especificado usando papel de cigarros fabricado segundo a presente invenção. Em alternativa, aplica-se um anel de 10 mm de largura dos geles segundo a presente invenção a cerca de 8 mm de uma extremidade distante, ou extremidade de acendimexi to, destes novos produtos para fumar. Depois de o gel secar, a película resultante protege os invólucros destes produtos para fumar da danificação pelo calor, incluindo a combustão cora carbonização e com chama.

Como se representa na fig. 1, os pro_ dutos para fumar preferidos do tipo especificado consistem nii ma extremidade do lado da boca (13), um elemento espaçador (12) e um elemento activo (11) numa extremidade distante afas, tada da extremidade do lado da boca. 0 elemento activo (11) está em comunicação de fluidos com a extremidade do lado da boca (13). 0 elemento activo (11) inclui uma manga oca (22) substancialmente reflectora do calor, com uma parede interior (23) e uma parede exterior (24) e tendo uma primeira extremidade no extremo distante e uma segunda extremidade mais proxji ma da extremidade do lado da boca. Pode fixar-se ama tampa - 9 -

terminal reflectòra (15) sobre a parede exterior (24) da manga (22) na primeira extremidade da manga. A tampa (15) tem um ou mais orifícios ou perfurações (16) que permitem a entrada de ar para o interior do elemento activo (11), 0 disco (27) pode ser proporcionado na segunda extremidade da manga (22) ou próximo do elemento activo (11) a partir do elemento espa-çador (12), deixando no entanto ainda a possibilidade de conm nicação de fluídos através do orifício (28).

Na manga (22), junto da primeira extremidade da manga, i introduzida uma fonte de calor (20) con tendo carbono, substancialmente cilíndrica. Be preferência, a manga (22) está equipada com uma mais moías metálicas (17) que retêm a fonte de calor (20) suspensa afastada da parede de in^ terior (23) da manga (22), definindo um espaço anular (25) em torno da fonte de calor, A fonte de calor (20) tem uma passagem para fluidos (206) substancialmente através do seu céntro.

Um leito de substâncias aromáticas (21) é mantido no interior da manga (22) entre a mola (17) e a fonte de calor (20), numa das extremidades e uma mola em forma de crivo (26), que suporta grânulos do leito de aromas (21), permitindo a passagem do ar, na outra extremidade. 0 leito de aromas (21) está numa relação de transferência de ca. lor por radiação e por convex ão com a fonte de calor (20). 0 elemento activo (11) e o elemento espaçador (12) são enrolados unidos, numa relação de encosto, pelo invólucro (14). A extremidade do lado da boca (13) inclui um segmento de filtro (29) e um segmento de barra de tabaco (30). 0 segmento de filtro (29) pode ser um tampao de filtro de acetato de celulose (201) embrulhado no-invólucro (202) do tampão. 0 segmento de barra de tabaco (30) pode ser material de enchimento de tabaco (203) embrulhado num invólucro de tampão (208). 0 segmento de filtro (29) e o segmento de barra de tabaco (30) são embrulhados unidos e encostados pelo invólucro de tampão (204). A extremidade do lado da boca (13) é embrulhada unida com um elemento espaçador (12), que é embrulhado unido com o elemento activo (11), encostados, pe, • lo papel da ponta do cigarro (205). 10

Quando se acender a fonte de calor e se aspirar ar através do produto para fumar, o ar é aquecido enquanto passa através da passagem de fluido, 0 ar aquecido escoa-se através do leito de aromas provocando a libertação de um aerossol aromático que o ar aquecido transporta -depois para a extremidade do lado da boca.

Os exemplos seguintes apresentam processos específicos de preparaçao e utilização dos geles se' gundo a presente invenção. Estes exemplos e processos particu lares de utilização devem ser entendidos como ilustrações e não limitações da presente invenção,

EXEMPLO I

Preparação de geles de óxido de alumínio com ácido acético

Misturam-se aproximadamente 240 g (1 mole de butoxido secundário de alumínio com 3 litros de água destilada contendo 50 ml de ácido acético IN (0,05 moles) Dividiu-se a mistura em duas partes iguais e levaram-se a ebju lição. Manteve-se uma agitaçao constante, utilizando uma placa magnética de agitação quente, com uma frequência suficiente para produzir um turbilhão ã superfície da mistura, durante todo o processo e durante mais 1,5 h* Adicionou-se a uma porção da mistura um volume de 10 ml de uma solução contendo 0,486 g de acetato de potássio em 20 ml de água destilada. Adicionou-se gota-a-gota a solução de acetato de potássio, d.u rante um intervalo de tempo de 1 hora. Depois de meia hora adicional, interrompeu-se a ebulição das duas misturas. Combl naram-se depois as duas misturas e levou-se esta mistura combinada a uma temperatura combinada de 80°G.

EXEMPLO II

Revestimento dos papeis com geles preparados pelo processo sol-gel

Revestiram-se com o gel do Exemplo I papeis de cigarro comerciais com enchimento de carbonato de - 11 -

cálcio (TOB 04242 obtido na Ecusta, uma divisão da P.H. Glat-felter Co, P.O. Box 200, Pisgah Forest, HC 28768)* Os geles foram mantidos a uma temperatura de 80°C durante toda a opera ção de revestimento* Mergulharam-se no gel folhas manuais de ensaio de papel de cigarro, deixando-se escorrer do papel o excesso de gel* Secaram-se os papeis num forno de microondas (Sharp Carousei, de potência total de 650 ¥ ajustado na posição media) para formar uma película. Comprimiram-se os papeis manualmente com um ferro de passar para eliminar as pregas*

EXEMPLO III

Revestimento dos papeis com geles preparados pelo processo sol-gel

Revestiram-se com geles preparados de acordo com o exemplo I papeis de cigarro comerciais (TOÍ 04242 obtido na Ecusta), numa passagem única através de um aplicador de prensa de gomagem. 0 revestimento produziu um ga nho de peso de 3,5 a 4,0%. Secou-se o papel revestido num for, no de microondas como no Exemplo II.

EXEMPLO IV

Ensaio de produtos para fumar fabricados com invólucros tratados com gel de oxido de alumínio

Fabricaram-se produtos para fumar do tipo especificado, com invólucros de papel revestido como se descreveu nos Exemplos II e III. Ensaiaram-se depois os produ_ tos para fumar numa máquina de fumar com uma porfea única, uti, 3 lizando uma fumada de 70 cm de 15 em 15 segundos. Cada um dos produtos foi aceso e fizeram-se 4 fumadas pela máquina de fumar para obter uma temperatura de fumar normal no interior do produto antes de começar propriamente o ansaio.

Fizeram-se então três ensaios para determinar a combustão do invólucro exterior de papel* Em primeiro lugar, levou—se a chama de um isqueiro a cerca de 1 mm da extremidade distante do produto para fumar durante a 12 -

combustão estática. Em segundo lugar, manteve—se a chama do isqueiro directamente por baixo da extremidade distante do produto para fumar durante a combustão estática* Em terceiro lugar» levou-se a chama de um isqueiro para sob a extremidade distante do produto para fumar durante uma fumada para simular o acendimento de um produto já aceso. Durante o ensaio, fizeram-se observações da quantidade de fumo de corrente late ral fornecidos pelo produto para fumar.

Quando se ensaiaram produtos para £_u mar do tipo especificado feitos com invólucros tratados com os geles do Exemplo I, como aqui se descreve, verificou-se que, os geles forem aplicados por imersão (Exemplo II) ou com uma prensa de gomagem (Exemplo III), os invólucros resistem substancialmente ã combustão. Não se observou qualquer fumo de corrente lateral visível quando os invólucros foram preparados a partir de papeis tratados por imersão no gel do Exemplo I, embora se tenha observado um ligeiro fumo de corrente lateral quando se aplicou o gel do Exemplo I com uma prensa de gomagem.

EXEMPLO V

Preparação de aeles de óxido de alumínio com acido clorídrico

Esta preparaçao foi semelhante â do Exemplo I, excepto que se utilizou ácido clorídrico. Misturaram—se aproximadamente 240 g (1 mole) de butoxido secundário de alumínio com 3 litros de água destilada contendo 30 ml (0,03 moles) de ácido clorídrico IN, Aqueceu-se depois a mistura, agitando continuamente, como no Exemplo I até se obter a solução completa* Dividiu-se depois a mistura em duas por-çoes iguais. Colocou-se cada uma das porçoes numa placa de agitaçao magnética quente e levou-se rapidamente a umâ tempe-ratura de 95 C. Mantiveram-se a agitaçao e a temperatura cons. tantes durante mais 1,5 horas. Depois deste tempo, adicionou— -se a cada porção 60 ml (0,06 moles) de ácido clorídrico IN. Manteve-se a temperatura da solução a 95°C e continuou-se a agitaçao durante mais 1,5 horas. Combinaram-se depois as duas - 13

temperatura de 80 o C. misturas e levou-se a mistura obtida à

EXEMPLO ?I

Avaliação dos invólucros tratados com geles de óxido de alumí nio

Depositou-se uma película do gel do Exemplo V nas fibras de papeis de cigarro comerciais com car-ga de carbonato de cálcio, como se descreveu nos Exemplos II e III, e prepararam-se com os mesmos produtos para fumar do tipo especificado. Efectuaram-se os ensaios descritos no Exem pio IV aos produtos para fumar. Em todas as três situações de ensaio, quer os geles tenham sido aplicados por imersão (como no Exemplo II), quer com prensa de gomagem (como no Exemplo III), os invólucros de papel tratados com o gel preparado segundo o Exemplo V resistiram â combustão com chama. Não se ol> servou qualquer fumo visível de corrente lateral proveniente dos produtos para fumar preparados com papeis tratados por imersão, enquanto que se observou um ligeiro fumo de corrente lateral proveniente de produtos para fumar feitos com papeis aos quais se aplicou o gel com uma prensa de gomagem.

Exemplo VII

Preparação de geles de óxido de alumínio diluídos e aplicagao ao papel de cigarro

Numa atmosfera de azoto, misturaram--se aproximadamente 52 g (0,2 moles) de butóxico seco de alumínio com 600 ml de agua destilada contendo 6 ml (0,006 moles) de ácido clorídrico IN*. Colocou-se a solução numa placa magné. tica de agitação quente e levou-se ã ebulição rapidamente a solução, agitando constantemente como no Exemplo I. Continuou, -se a ebulição e a agitação durante cerca de 1 hora. Adiciona ram-se depois 32 ml de ácido clorídrico IN (0,032 moles) à so luçao. Continuaram—se a ebulição e a agitaçao por mais 5 minu. tos. Nesta altura dividiu-se o gel em duas porções iguais.

Reteve-se uma por ão do gel como foh. - 14

te de gel concentrado. Diluiu-se a outra porção do gel preparado a partir deste processo com água destilada na proporção de 50:50. Aplicou—se o gel a papel de cigarro como se descreveu no Exemplo II*

Preparou—se uma segunda diluição do gel adicionando 50 ml de gel concentrado a 15 ml de agua destilada* Mergulhou-se uma amostra do mesmo papel neste gel diluído e secou-se como no Exemplo II. Finalmente, mergulhou-se a mesma amostra de papel na solução concentrada e secou-se co mo anteriormente. Comprimiu-se depois manualmente o papel com um ferro para eliminar as rugas.

EXEMPLO VIII

Redução da produção de fumo da corrente lateral pelos cigarros convencionais

Tratou-se papel de cigarro (TOD 04242 e TOD 04254, obtido na Ecusta) com geles do Exemplo VII com várias diluições (10:1,5:1,2,5:1 e 1:1) e não díluido. Aplicou-se ao papel de cigarro uma película de cada uma das dilui, ções, pelo processo do Exemplo II. Prepararam-se cigarros con vencionais utilizando estes invólucros, embrulhando manualmen. te uma barra de um tabaco de mistura comercial. Fumaram-se es. tes cigarros numa máquina de fumar com uma unica porta e avaliou-se a produção de fumo de corrente lateral, comparando a extinção com a que se observa quando se fumam cigarros preparados usando papel não tratado, nas mesmas condições. Dos cigarros que se mantiveram acesos durante o ensaio, os cigarros feitos com invólucros tratados pelo processo sol-gel produziram menos 21% a 36% de fumo de corrente lateral que os cigarros não tratados*

EXEMPLO IX

Preparação de geles de aluminato de magnésio e tratamento de fibras de celulose

Misturaram-se aproximadamente 120 g 15

(0,5 moles) de butoxico sec de alumínio com 1*5 litros de á-gna destilada contendo 15 ml (0,015 moles) de ácido clorídrico IN* Levou-se a mistura à ebulição e agitou-se continuamen-te como no Exemplo I* Continuou-se a ebulição e a agitação até que a mistura reduziu o seu volume de aproximadamente 870 ml. Dividiu—se depois a mistura em uma parte de 150 ml e seis partes de 120 ml cada uma*

Aqueceu-se uma das partes de 120 ml até â ebulição e adicionaram—sé depois, com agitaçao, 3,8 g (0,033) de alcoolato de magnésio. Depois da dissolução comple. ta do alcoolato de magnésio, adicionou-se água destilada sufi. ciente para levar o volume da solução a 350 ml e adicionaram--se depois 12 ml (0,012 moles) de ácido clorídrico IN. 0 pH desta solução era de cerca de 12, estando presente uma espuma considerável. Adicionou-se gota-a-gota ácido clorídrico concentrado (aproximadamente 12 N) até se atingir o pH igual a 4* 0 volume de ácido clorídrico concentrado adicionado foi aproximadamente 8 ml. 0 gel deste exemplo foi aplicado em papel de cigarro comercial de acordo com o Exemplo II e modelado com a forma de um tubo oco para ensaio das suas caracte-rísticas de combustão. 0 papel de cigarro revestido com o gel preparado como se descreveu neste Exemplo resistiu â combustão quando se obteve a ignição com uma chama aberta.

EXEMPLO X

Preparação de gel de aluminato de cálcio

Preparou-se uma solução de alcoolato de cálcio fazendo reagir cálcio metálico com etanol absoluto, ao mesmo tempo que se aqueceu a solução numa atmosfera de azo. to. Misturou-se uma amostra de 24,6 g de bítéxido sec de alumínio (0,1 moles) com 50 ml (0,05 moles) de uma solução 1M de alcoolato de cálcio em etanol absoluto.

Depois de combinar o alcoolato de cálcio e o butóxido sec de alumínio, agitou-se a mistura e deixou-se em repouso durante 48 horas. Observaram-se cristais - 16 em forma de agulhas no fundo do vaso de reacção. Decantou-se o líquido que sobrenadava e lavaram-se os cristais com etanol absoluto* Depois de assentar, verificou-se que os cristais de, saparecerara e a solução tomou a consistência de um gel* Adicionou-se ácido clorídrico (IN) suficiente para reduzir o pH de 12 para 8.

Depois de assentar, separou-se o líquido que sobrenadava numa camada alcoólica de cor amarelada e uma camada coloidal escura. Adicionou—se um mililitro da ca, mada alcoólica a 0,1 ml de ácido clorídrico 0,09 N para formar um gel transparente. Enxaguou-se este gel rapidamente com 2 ml de água destilada e secou-se num forno a cerca de 150°C. Aplicou-se o pó branco resultante a grelhas de suporte de car. bono para análise elementar usando um microscópio electrónico de varrimento e transmissão. Estavam presentes sinais fortes de cálcio e alumínio* Crê-se que o gel preparado neste Exemplo ê constituído por umâ rede amorfa de aluminato de cálcio

Experiências preliminares indicam que papel de li- 2° nho mergulhado neste gel deste Exemplo resiste à combustão.

EXEMPLO II

Preparação de gel de óxido de titânio

Adicionaram-se 17,52 ml (0,3 moles) de álcool absoluto a uma proveta de 50 ml. Colocou-se a prove, ta num banho de gelo. Dirigiu-se para o interior da proveta uma corrente de gás azoto* Enquanto se agitou vigorosamente com um agitador magnético, adicionaram-se gota-a-gota 11,16 ml (0,1 moles) de tetracloreto de titanilo na proveta. Depois de se completar a adição, retirou-se a proveta do banho de gelo. Agitou-se a mistura durante mais duas horas. Guardou-se então a mistura para uso futuro.

EXEMPLO XII

Revestimento e avaliação de papeis com geles preparados pelo

PROCESSO SOL-GEL

Dissolveram—se aproximadamente 0,6 g do gel do Exemplo XI, que tinha solidificado, em 25 ml de eta. ηοΐ a 70 %. Revestiram-se amostras de papel de linho para cigarros do tipo comercial mergulhando-o como se descreve no Exemplo II. Uma amostra foi mergulhada uma vez e deixou-se se car. Uma outra amostra foi mergulhada uma vez, deixou-se secar, mergulhou-se novamente e deixou-se secar., Uma terceira amostra mergulhou-se duas vezes e secou-se depois num forno de microondas como se descreve no Exemplo II. Micrografias ob_ tidas com microscópio electrónico de varrimento revelaram que o gel do Exemplo XI produzia um revestimento uniforme sobre a superfície dos papeis mergulhados,

EXEMPLO XIII

Preparação de geles de óxido de zircónio

Dissolveram-se 32,72 g (0,1 moles) de isopropóxido de zircónio em 200 ml de isopropanol. Enquanto se agitava com uma placa de agitação magnética quente, adi cionou-se aproximadamente 108,5 ml de isopropanol contendo 8 ml de ácido acético glacial e 3,6 ml de água destilada. Aqueceu-se depois a mistura, agitando constantemente, como no Exemplo I. Formou-se um gel dentro de 5 minutos.

EXEMPLO XIV

Preparação de gel de óxido de alumínio com ácido clorídrico

Adicionaram-se 15 ml de ácido clorídrico IN a 1 500 ml de água destilada. Aqueceu-se a mistura do ácido e da água até 70°C. Adicionaram-se depois 120 g (0,5 moles) de butóxido sec de alumínio. Aqueceu-se esta mistura ate 95 C, com agitaçao. Manteve-se a temperatura da solução a 95°C e continuou-se a agitação até que se evapore todo o sec-—butanol. Isso demorou cerca de 2 horas, Messa altura, adicic* naram-se 30 ml (0,03 moles) de ácido clorídrico IN. Manteve-se a temperatura e continuou-se a agitação até obter um volume final de 400 ml. 18 -

EXEMPLO XV

Preparaçao de gel de óxido áe almninio com acido clorídrico

Misturaram-se aproximadamente 240 g (1 mole) de butóxido sec de alumínio com 1 600 ml de água con tendo 30 ml (0*03 moles) de ácido clorídrico IN, que tinha si, do aquecido ate 70°C antes da mistura. Levou-se a mistura ra-pidamente ate 95 C, agitando constantemente e manteve—se a essa temperatura durante cerca de 2*5 horas» Mo fim desse intervalo de tempo, adicionaram-se 60 ml de ácido clorídrico IN â mistura. Manteve-se a temperatura da solução e agitou-se continuamente ate se obter um volume final de 500 ml.

EXEMPLO XVI

Redução da taxa* em massa, de combustão

Trataram-se cigarros convencionais com gel preparado de acordo com o Exemplo XIV. Como se mostrou nas fig. 2 e 3» o cigarro (100) foi revestido com um anel de gel (101). 0 anel de gel (101) foi aplicado no invólucro (102) do cigarra (100) manualmente com um pincel. 0 centro do anel foi colocado a 32,5 mm da extremidade de acendimento (103) do cigarro (100). Revestiu-se um conjunto de cigarros com um anel de 4 mm de largura, um outro grupo de cigarros foi revestido com um anel de 5 mm de largura. A largura de cada anel foi me, dida paralelamente ao eixo longitudinal do cigarro. Secaram--se os cigarros revestidos no ar atá que os geles formaram pe, lículas sobre os cigarros.

Ensaiaram-se depois cigarros de cada grupo individualmehte, acendendo um cigarro e colocando-o numa balança de pratos. Mediu—se a variação do peso do cigarro em combustão ao longo do tempo, As fig. 4 e 5 ilustram a varia-çao do peso de um cigarro de cada um dos grupos em função do tempo. A fig. 4 representa o resultado quando se aplicou uma banda de gel de 4 mm de largura; a fig. 5 mostra o resultado quando se aplicou urna banda de gel de 5 mm de largura. A inclinação das linhas nas fig» 4 e - 19 -

5 representa a taxa, em massa, da combustão do cigarro, isto I, o peso que ele perdeu durante um tempo determinado de combustão. A taxa de combustão negativa, correspondente ã inclinação negativa que se inicia no instante Os, representada nas fig. 4 e 5, ilustra que os cigarros experimentam uma per-da de peso constante depois do acendimento. Mas a taxa diminui quando o carbono em combustão atinge o anel da película no in volucro do cigarro* Este ponto está assinalado com ,rA!f em ambas as figuras* Na fig* 4, esta alteração verifica-se a cerca de 197 s. Na fig. 5 após aproximadamente 263 s« Esta alteração da inclinação ilustra o facto de o anel de película inibir a combustão do cigarro*

Como se mostra na fig. 4, no ponto ”B" (a cerca de 455 s), depois de o cigarro ter ardido através do anel de película, a taxa de combustão aumenta novamente. Mas, como mostra a fig. 5, no ponto MC” (a cerca de 417 s) a taxa diminui até zero, indicando que o cigarro se apagou. 0 efeito das larguras diferentes das películas i assim evidente a partir da comparação das linhas da taxa de combustão. Com o anel de película de 4 mm de largura, o cigarro fica aceso depois da combustão do carbono através de toda a largura do anel de película. Mas com um anel de película de 5 mm, o cigarro deixa de arder depois de a combustão do carbono atingir o anel de película, mas antes de arder atravessando o anel. 20 -

Claims (1)

1. Ç2 REIVINDICAÇÕES _ ia _ Invólucro de papel (102) para um produto para ..fumar, incluindo o invólucro um aditivo, carácter izado por o aditivo ser uma rede amorfa inorgânica. - 2* - Invólucro (102) de acordo com a rei. vindicaçao 1, caracterizado por a rede amorfa inorgânica ser pelo menos uma fita anular (101). - 3â - Invólucro (102) de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a rede inorgânica amorfa ser produzida por um processo de seol-gel. - 4^ - Invólucro (102) de acordo com a rei. vindicaçao 3, caracterizado por a rede amorfa inorgânica produzida por um processo de sol—gel ser formada a partir de pelo menos um precursor de óxido metálico. - 5« - Invólucro (102) de acordo com a rei^ vindicaçao 4, caracterizado por o metal do precursor do óxido metálico se alumínio, titânio, zircónio, sódio, potássio, cál. cio ou magnésio. - 6â - Invólucro (102) de acordo com a rei. 21

   vindicação anterior, caracterizado por a rede amorfa inorgâni ca ser aplicada como uma película* - 7ã - Invólucro (102) de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o processo para produzir uma rede amorfa inorgânica compreender as fases de: a) formar uma solução de pelo menos um precursor de óxido metálico ; b) hidrolizar o precursor de óxido metálico para formar um sol; c) condensar o sol para formar um gel; e d) secar o gel* - 3a - Invólucro (102) de acordo com a rei_ vindicação 7, caracterizado por a fase c) compreender a diminuição do pH do sol por adição de um ácido. - 9» - Invólucro (102) de acordo com a rei vindicação 7, caracterizado por a fase c) compreender a adição de um sal neutro. - 10a - Processo para a alteraçao das oaraç terísticas de combustão de um invólucro de papel para produtos para fumar, caracterizado por incluir as fases de: I) criar um gel de pelo menos um metal pelo processo do sol-gel; II) III) aplicar o gel a fibras de papel; e secar o gel nas fibras de papel* - 22

   Processo de acordo com a reivindicsa ção 10, caracterizado por a fase I) compreender; a) a formaçao de ama solução que compreende pelo menos um pre. cursor de Óxido de metálico; b) converter a solução num sol por hidrólise, e c) condensar o sol para formar um gel, - 12a - Processo de acordo com a reivindica, çao 11, caracterizado por o precursor de oxido metálico compreender um alcoolato metálico» - 13â - Processo de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado por a hidrólise ser efectuada por adição de ácido ã solução. - 14 a Processo de acordo com a reivindica, çao 13, caracterizado por o acido clorídrico, acido acético, ácido cítrico, ácido succínico» ácido fosfórico, ou ácido nítrico, - 15a - Processo de acordo com asreivindica. çoes 11 ou 12, caracterizado por a fase c) incluir a adição de um sal neutro à solução. - 23 * L - 16a - Processo de acordo com a reivindica, çao 15, caracterizado por o sal neutro ser acetato de potássio cloreto de potássio, cloreto de sódio ou fosfato de sódio. 17 a - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 10 a 16, caracterizado por o gel compreender óxido de alumínio, aluminato de magnésio ou aluminato de cálcio . - 18 a - Invólucro (102) para produtos para fumar que compreende fibras de papel e um aditivo, caracteri— zado por o aditivo ser óxido de alumínio, óxido de zircónio, óxido de titânio, óxido de cálcio, aluminato de magnésio ou aluminato de cálcio. - 19 a Produto para fumar, caracterizado por compreender um invólucro de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9 ou 18. Â requerente reivindica a prioridade do pedido norte-americano apresentado em 23 de Fevereiro de 1989, sob o numero de série 315,388# Lisboa, 22 de Fevereiro de 1990

   - 24 -