BRPI0520618B1 - material de embrulho de artigo de fumar, processo de produção do referido material e artigo de fumar. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MATERIAL DE EMBRULHO DE ARTIGO DE FUMAR, PROCESSO DE PRODUÇÃO DO REFERIDO MATERIAL E ARTIGO DE FUMAR".

Descrição

A presente invenção refere-se a um material de embrulho de

artigo de fumar, por exemplo, cigarros, com propriedades de queima espon- tânea controladas, de tal modo que por um lado o artigo de fumar irá quei- mar desimpedidamente quando mantido em um estado de queima espontâ- nea no qual o produto que queima é exposto suficientemente ao ar por todos os seus lados, e por outro lado irá se auto-extinguir por contato com substra- tos que podem eles mesmos ser combustíveis.

É conhecida no campo pertinente a aplicação de substâncias tais como, polímeros, silicatos, polissacarídeos e derivados em soluções a- quosas e não aquosas em quantidade suficiente e numa distribuição geomé- trica adequada a um papel de embrulho de artigo de fumar base, preferenci- almente papel de cigarro, a fim de assim influenciar as propriedades de queima do material de embrulho de artigo de fumar.

O documento WO-A-03/034845 descreve cigarros tendo uma maior propensão à auto-extinção, tendo o papel de cigarro zonas anulares cuja porosidade é reduzida pela presença de um polímero. Os polímeros usados compreendem em particular acetato de polivinila, acetato de polivini- Ia parcialmente hidrolisado ou álcool polivinílico.

O pedido de patente U.S. No. 20020129824 descreve um papel de cigarro para a produção de cigarros com propensão à baixa ignição com- preendendo um papel base com uma pluralidade de zonas de polímero ter- moplástico impressa sobre uma superfície do papel em que a pluralidade de zonas do papel base tem porosidades Coresta entre Oe 14,9 UC (= unida- des Coresta, 1 UC = 1 cm2/cm3.cm3 min numa diferença de pressão de 1 kPa, de acordo com o método de teste No. 40 da CORESTA [Centro de Co- operação para Pesquisa Científica Relativa ao Tabaco, Paris, França) reco- mendado: Determinação da Permeabilidade ao Ar de Materiais usados como Papel de Cigarro, Papel de Embrulho de Filtro e de Junção de Filtro tendo uma Zona Permeável orientada, Outubro 1994, publicado no Boletim 1994- 3/4). Os polímeros termoplásticos usados no presente pedido compreendem hidroxipropilcelulose, etilcelulose, etilidroxietilcelulose, acrilamidas N- substituídas, poli(vinil metil éter), poli(óxido de etileno), álcool polivinílico, poli(2-etiloxazolina), metilcelulose éter, acetato de celulose, acetato ftalato de celulose e acetato butirato de celulose.

O documento WO-A-02/067704 descreve um material de embru- lho de artigo de fumar ao qual foi aplicado, em pelo menos uma zona, uma composição para redução da permeabilidade do material de embrulho base, compreendendo a uma substancia redutora de permeabilidade, uma subs- tancia retardadora da taxa de queima e uma substancia aceleradora da taxa de queima. A substancia redutora da permeabilidade do material de embru- lho base é selecionada em particular de polissacarídeos, tais como amido, amido modificado, derivados de amido, celulose, derivados de celulose, qui- tosana, derivados de quitosana, quitina, derivados de quitina, alginato, deri- vados de alginato e combinações dos mesmos.

Da experiência, a porosidade do papel de embrulho do artigo de fumar sem zonas ou em seções onde não foram aplicadas zonas de altera- ção de porosidade situa-se numa faixa de 20 a 200 UC, enquanto que ela é tipicamente muito baixa nas zonas aplicadas, situando-se tipicamente entre 3 e 15 UC dependendo da construção do cigarro. As diferenças na porosi- dade nas zonas aplicadas por um lado e o papel de cigarro base por outro lado alteram a quantidade e a composição dos ingredientes do fumo compa- rado com um cigarro de papel com porosidade não diminuída, mas que deve ser considerado indesejável na técnica pertinente. Portanto, é de particular interesse papel de cigarro tendo porosidades nas zonas que estão acima do nível previamente conhecido, uma vez que neste caso a quantidade e a composição dos ingredientes do fumo experimentariam uma mudança me- nor.

É um objeto da presente invenção suplantar os problemas acima

e fornecer um material de embrulho de artigo de fumar tendo propriedades de queima espontânea alteradas. Os inventores da presente invenção descobriram que, surpreen- dentemente, este objeto é atingido por um papel de embrulho de artigo de fumar compreendendo um material de embrulho base ao qual foi aplicado, pelo menos nas zonas discretas, uma composição compreendendo um po- lissacarídeo quimicamente reticulado, mecanicamente fragmentado tendo um tamanho de partícula (médio ponderado) na faixa de 1 a 1000 μιτι para o produto seco.

Como polissacarídeo quimicamente reticulado, mecanicamente fragmentado pode ser usado de acordo com a presente invenção a um ami- do, amido modificado, amido derivado, celulose, derivado de celulose, quito- sana, derivado de quitosana, quitina, quitina derivado, alginato, derivado de alginato, mecanicamente fragmentado e quimicamente reticulado, ou uma combinação dos mesmos, preferencialmente um amido quimicamente reticu- lado, mecanicamente fragmentado. Um polissacarídeo quimicamente reticulado, mecanicamente

fragmentado é um polissacarídeo que é fragmentado por uma ação de ciza- Ihamento e subseqüente expansão usando, por exemplo, uma extrusora cujo polissacarídeo pode ser também submetido a uma ampla variedade de rea- ções químicas, tais como, por exemplo, uma oxidação ou redução. Quando for usado um amido, o amido granular inicial usado po-

de ser, por exemplo, um amido natural ou um amido oxidativamente, termi- camente ou hidroliticamente degradado ou um derivado de éter e éster qui- micamente modificado do mesmo.

Derivados de polissacarídeos ionizados podem ser produzidos usando, por exemplo, os seguintes agentes de cationização ou anionização na faixa de grau de substituição (GS) entre 0,02 - 0,1: cloreto de 3-cloro-2- hidroxipropiltrimetilamôno, cloreto de 2,3-epoxipropiltrimetilamônio, cloreto de 3-cloro-2-hidroxipropildimetildodecilamônio, cloreto de 3-cloro-2- hidroxipropildimetilocatadecilamônio, monocloroacetato de sódio, anidrido acético e/ou anidrido maléico.

Para reticulação, é preferível reagir 0,1% - 0,8% em peso de um agente bifuncional ou polifuncional, calculado com base no peso do polissa- carídeo na forma de grânulos, que é capaz de reagir com pelo menos dois grupos hidroxila das moléculas de polissacarídeo, com os grânulos de ami- do. O agente bifuncional ou polifuncional que pode ser usado é selecionado de acordo com a presente invenção do grupo consistindo em epóxi halogê- nio alifático ou compostos dialogenados, haletos de fosforoíla, metafosfatos de metais alcalinos, aldeídos, incluindo resinas aldeídicas, anidridos de áci- do e reagentes polifuncionais tal como cloreto cianúrico, por exemplo.

Podem ser realizadas reações de modificação química não ape- nas antes da extrusão, mas também dentro da extrusora. Isto pode ser sen- sível para a sua realização antes da extrusão, uma vez que naquele caso a fragmentação na extrusora e a subseqüente dispersão do produto triturado em água produz dispersões tendo fragmentos menores.

Os amidos podem preferencialmente ser originários de amidos de tubérculos e raízes e também de amidos de cereais como um material de partida. Amidos de tubérculos e raízes típicos são amido de batata e amido de tapioca; e amidos de cereais prontamente disponíveis são amido de milho ou amido de trigo. Entretanto, o amido útil não se restringe de nenhum modo a esses amidos tendo em vista que a única vantagem dos amidos mencio- nados anteriormente ser que eles são atualmente fáceis de serem adquiridos no mercado. É possível também usar misturas de um ou mais amidos sele- cionados do grupo consistindo em amidos de tubérculos, raízes ou cereais naturais, oxidativamente, termicamente ou hidroliticamente degradados e também quimicamente modificados. Farinhas de tubérculos, raízes ou cere- ais podem ser também usadas como uma matéria-prima. Uma extrusora (não apenas uma extrusora de parafuso único,

mas também uma extrusora de parafuso duplo) pode ser usada para obter uma fragmentação definida procedendo a partir de grânulos de amido de batata, por exemplo, moendo o produto seco final abaixo de 2 mm de tama- nho de grânulo, preferencialmente abaixo de 1 mm, a um tamanho médio de partícula de cerca de 500 μιη.

A fragmentação mecânica e térmica dos grânulos de polissaca- rídeos reticulados leva a fragmentos cuja superfície não consiste em distritos moleculares ordenados, mas são formados filamentos de polissacarídeos parcialmente hidrolisados soltos. Esta camada, que é "mole" após intumes- cimento em água, permite áreas de contato maiores com as fibras e conse- qüentemente ligação mais firme das partículas de polissacarídeos com as fibras.

De acordo com a presente invenção, a composição a ser aplica- da ao material de embrulho base pode opcionalmente compreender um sol- vente bem como o polissacarídeo quimicamente reticulado, mecanicamente fragmentado.

De acordo com a presente invenção, o solvente pode ser água

e/ou um solvente orgânico. Solventes orgânicos úteis incluem, por exemplo, isopropanol, etanol, dimetilacetamida, N-metilpirrolidona e/ou N-óxido de N- metilmorfolina.

A composição a ser aplicada ao material de embrulho base pode opcionalmente incluir adicionalmente uma carga, uma substancia retardado- ra de taxa de queima e/ou uma substancia aceleradora de taxa de queima.

De acordo com a presente invenção, uma carga útil pode ser selecionada de carbonato de cálcio, caulim, dióxido de titânio, talco e oxido de magnésio.

De acordo com a presente invenção, fosfato de hidrogênio dis-

sódico é uma substancia retardadora de taxa de queima útil.

De acordo com a presente invenção, substancias aceleradoras de taxa de queima incluem sais de metais alcalinos ou de metais alcalinos terrosos, tais como sais de sódio, potássio e magnésio, ou sais de ácidos carboxílicos, tais como sais de ácido acético, sais de ácido cítrico, sais de ácido málico, sais de ácido láctico e sais de ácido tartárico, em particular sais de ácido cítrico.

A composição, em adição aos polissacarídeos quimicamente reticulados, mecanicamente fragmentados a ser usada de acordo com a presente invenção, pode compreender adicionalmente uma outra substancia alteradora de porosidade do material de embrulho base. Particularmente os polissacarídeos que não foram submetidos à fragmentação mecânica e à reticulação química, tais como amido, amido modificado, derivados de ami- do, celulose, derivados de celulose, quitosana, derivados de quitosana, qui- tina, derivados de quitina, alginato, derivados de alginato ou uma combina- ção dos mesmos, são adequados aqui.

Deve ser mencionado que os aditivos opcionais mencionados

acima à composição a ser aplicada ao material de embrulho de artigo de fumar base (carga, solvente, substancia retardadora de taxa de queima e/ou substancia aceleradora de taxa de queima) são opcionais.

As proporções dos respectivos constituintes na composição a ser aplicada no material de embrulho de artigo de fumar, em cada caso ba- seadas no teor de sólidos da composição são tipicamente 20 - 100%, prefe- rencialmente 45 - 100%, especificamente 70 - 100% de polissacarídeo me- canicamente fragmentado, quimicamente reticulado, em particular amido, se apropriado 0% a 40%, preferencialmente 0% a 20% de um polissacarídeo convencionalmente usado, se apropriado 0 - 50%, preferencialmente 0 - 30% de carga, e opcionalmente 0 - 6% e preferencialmente 0 - 3% de subs- tancia retardadora e/ou aceleradora de taxa de queima.

O material de embrulho base a ser usado de acordo com a pre- sente invenção consiste tipicamente em fibras de celulose obtidas de Iinha- ça, madeira mole ou madeira dura, por exemplo. Para alterar as proprieda- des do material de embrulho base se desejado, podem ser usadas várias misturas e fibras de celulose como material de embrulho base. O material de embrulho base tipicamente compreende adicionalmente carga e substâncias retardadoras ou aceleradoras de taxa de queima. O peso base do material de embrulho de artigo de fumar usado

de acordo com a presente invenção situa-se tipicamente na faixa 15 a 60 g/m2 e preferencialmente na faixa de 18 a 40 g/m2.

A presente invenção fornece adicionalmente um processo de produção de um material de embrulho de artigo de fumar conforme mencio- nado acima, compreendendo o processo na aplicação de uma composição compreendendo um polissacarídeo quimicamente reticulado, mecanicamen- te fragmentado tendo um tamanho de partícula (médio ponderado) na faixa de 1 a 10OO pm para o produto seco a pelo menos zonas discretas de um material de embrulho de artigo de fumar.

A aplicação da composição ao material de embrulho de artigo de fumar base é efetuada, por exemplo, de acordo com a presente invenção, tipicamente após a produção do material de embrulho de artigo de fumar base, usando uma técnica de pulverização ou de impressão, preferencial- mente uma técnica de impressão por gravura.

Esses processos são bem conhecidos de uma pessoa versada na técnica pertinente e exaustivamente descrito na literatura de patentes, de modo que uma descrição detalhada dos métodos de aplicação úteis não é necessária aqui.

Numa modalidade adicional, particularmente preferida da pre- sente invenção, a aplicação da composição ao material de embrulho de arti- go de fumar base pode ser também efetuada por meio de um bocal de pres- são tendo uma abertura de saída geralmente transversal à direção da má- quina. O bocal de pressão útil de acordo com a presente invenção compre- ende tipicamente um bocal tendo uma câmara interna sob uma pressão de admissão, válvulas de controle e de reação rápida para controlar o fluxo de saída para uma abertura do bocal, e uma geometria bocal/saída adaptada à aplicação desejada.

O uso de tal bocal de pressão permite tatno uma aplicação con- tínua ou descontínua do material de embrulho de artigo de fumar base em discretas regiões requeridas para o uso descrito. E também possível para uma pluralidade de bocais separados individualmente controláveis, a combi- nação na forma modular para A.

O processo, dada a viscosidade adequada para o meio de apli- cação, proporciona revestimentos uniformes tendo bordas frontais e trasei- ras claras e precisamente demarcadas. Uma vez que não é um processo de pulverização, não existem borrifos individuais indesejáveis do material apli- cado fora da região discreta.

De acordo com a presente invenção, a aplicação de acordo com um dos métodos de aplicação descritos acima ao material de embrulho de artigo de fumar base da composição a ser aplicada é efetuada pelo menos em zonas discretas do material de embrulho de artigo de fumar base, se de- sejado também ao material de embrulho de artigo de fumar base por inteiro.

A quantidade de composição aplicada ao material de embrulho de artigo de fumar base situa-se tipicamente na faixa de 0,1 - 10 g/m2 e pre- ferencialmente 0,3 - 2 g/m2 do material de embrulho de artigo de fumar ba- se.

A aplicação é tipicamente realizada de tal modo que a aplicação seja escassamente visível, se de toda visível, no material de embrulho de artigo de fumar obtido e as zonas tratadas têm uma consistência lisa e plana que é substancialmente igual àquela das zonas não tratadas.

A largura e espaçamento das zonas aplicadas dependem de uma série de variáveis, tais como a porosidade do material de embrulho de artigo de fumar base, a densidade da composição do cilindro de tabaco, etc. As zonas têm tipicamente pelo menos 3 mm e preferencialmente de 5 a 10 mm de largura.

A distância entre as zonas depende também de uma série de variáveis. As zonas deveriam ser tipicamente espaçadas de 1 a 3 mm e pre- ferencialmente separadas de 10 a 25 mm. Usualmente, o papel de embrulho de artigo de fumar contem (na

sua forma enrolada) 1 a 3 zonas anulares que são espaçadas conforme mencionado acima.

Em geral, o material de embrulho de artigo de fumar tem uma porosidade reduzida na região dessas zonas, de tal modo que os cigarros se auto-extinguem nessa região se o acesso ao ar livre for prejudicado. Para determinar a propensão à auto-extinção, a presente invenção emprega um padrão geralmente reconhecido, o teste NIST conforme a NIST Technical Note 1436. A presente invenção emprega adicionalmente um teste de quei- ma espontânea usual no campo geral, por meio do qual um cigarro preso num suporte é aceso uma vez com ar sendo livremente acessível. Num teste bem-sucedido para queima espontânea, o cigarro queima completamente, sem extinção, após ter sido aceso no suporte. Se isto não for o caso e o ci- garro se extinguir antes de queimar completamente, o cigarro não passou no teste ou passou apenas em parte.

Usando o material de embrulho de artigo de fumar reivindicado de acordo com a presente invenção faz com que o artigo de fumar queime desimpedidamente quando o ar for livremente acessível, mas se auto- extinguem em substratos que possam eles mesmos ser combustíveis. Isto torna possível reduzir a propensão dos artigos de fumar causar incêndios contanto que o material de embrulho de artigo de fumar seja usado como um embrulho para artigos de fumar auto-extinguíveis e o artigo de fumar entre em contato no estado de queima com substratos combustíveis tais como têxteis (carpete, mobília estofada).

A presente invenção fornece adicionalmente um artigo de fumar compreendendo um cilindro de tabaco, um material de embrulho de artigo de fumar base ao qual foi aplicado, pelo menos em zonas discretas, uma com- posição compreendendo um polissacarídeo quimicamente reticulado, meca- nicamente fragmentado tendo um tamanho de partícula (médio ponderado) na faixa de 1 a 1000 μιη para o produto seco, e um filossilicato, e se apropri- ado um filtro. Exemplos: Exemplo 1

Cigarros de teste foram produzidos. Para esta finalidade, tiras discretas de 7 mm de largura foram impressas por gravura sobre papel de cigarro padrão Cigla 55 capaz de combustão brilhante (porosidade 55 UC, Julius Glatz GmbH, Neidenfels) separadas 18 mm. O meio de impressão usado foi uma suspensão aquosa a 13,5% de amido de batata quimicamente reticulado e mecanicamente fragmentado (F6493, Emsland-Stàrke, GmbH, Emlichheim). A porosidade nas regiões revestidas é de 14 UC. Passaram 100% no teste NIST e no teste de queima espontânea. Exemplo Comparativo 1 Os cigarros de teste foram produzidos de modo similar ao do

Exemplo 1, exceto que o meio de impressão usado foi uma solução aquosa a 7,5% de amido de batata hidroxipropil éter extremamente capaz de formar filme (Emsize E2, Emsland-Starke GmbH). A porosidade nas regiões reves- tidas é de 14 UC. O teste de queima espontânea passou 100%, mas o teste NIST penas 63%. Exemplo 2

Os cigarros de teste foram produzidos de modo similar ao do

Exemplo 1, exceto que o meio de impressão usado foi uma suspensão a 12.5% do amido de batata quimicamente reticulado e fragmentado do E- xemplo 1 (F6493). A porosidade dentro das regiões é de 25 UC, e passaram 100% no teste NIST e no teste de queima espontânea. Exemplo Comparativo 2

Os cigarros de teste foram produzidos de modo similar ao do Exemplo 2, exceto que o meio de impressão usado foi uma suspensão a 8% de amido de batata hidroxipropiléter (Emsol K 115, Emsland-Starke GmbH1 Emlichhein) em água. A porosidade é de 37 UC, passaram no teste de queima espontânea e não passaram no teste NIST.

Claims (10)

1. Material de embrulho de artigo de fumar, caracterizado pelo fato de que compreende um material de embrulho base ao qual foi aplicado, pelo menos em zonas discretas, uma composição compreendendo um polis- sacarídeo quimicamente reticulado, mecanicamente fragmentado, tendo um tamanho de partícula (médio ponderado) na faixa de 1 a 1000 pm para o produto seco.

2. Material de embrulho de artigo de fumar de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polissacarídeo quimicamente reticulado, mecanicamente fragmentado, compreende amido quimicamente reticulado, mecanicamente fragmentado.

3. Material de embrulho de artigo de fumar de acordo com a rei- vindicação 2, caracterizado pelo fato de que a composição compreende ex- clusivamente amido quimicamente reticulado, mecanicamente fragmentado, tendo um tamanho de partícula (médio ponderado) na faixa de 1 a 1000 pm para o produto seco.

4. Material de embrulho de artigo de fumar de acordo com a rei- vindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a composição compreende adicionalmente um polissacarídeo.

5. Material de embrulho de artigo de fumar de acordo com qual- quer uma das reivindicações 1, 2 e 4, caracterizado pelo fato de que a com- posição compreende adicionalmente uma carga, uma substancia retardado- ra da taxa de queima e/ou uma substancia aceleradora da taxa de queima.

6. Processo de produção de um material de embrulho de artigo de fumar, caracterizado pelo fato de que compreende a aplicação de uma composição compreendendo um polissacarídeo quimicamente reticulado, mecanicamente fragmentado, tendo um tamanho de partícula (médio ponde- rado) na faixa de 1 a 1000 pm, para o produto seco a pelo menos as zonas discretas do material de embrulho de artigo de fumar.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a aplicação é efetuada por impressão, preferencialmente im- pressão por gravura ou pulverização.

8. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a aplicação é efetuada usando um bocal de pressão.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que as substancias que devem ser aplicadas da composição para a produção de zonas discretas estão presentes na água, uma mistura de água e solvente orgânico, num solvente orgânico, ou numa mistura de solventes orgânicos.

10. Artigo de fumar, caracterizado pelo fato de que compreende um cilindro de tabaco, um material de embrulho de artigo de fumar compre- endendo um material de embrulho base ao qual foi aplicado, pelo menos em zonas discretas, uma composição compreendendo um polissacarídeo quimi- camente reticulado, mecanicamente fragmentado, tendo um tamanho de partícula (médio ponderado) na faixa de 1 a 1000 μιτι para o produto seco, e, se apropriado, um filtro.