ES2393460B1 - Composición para recubrimiento de una envoltura de papel de artículos de fumar - Google Patents

Composición para recubrimiento de una envoltura de papel de artículos de fumar Download PDF

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Abstract

Composición para recubrimiento de una envoltura de papel de artículos de fumar.#La presente invención se refiere a una composición para recubrimiento de papel de artículos de fumar que comprende una combinación de goma arábiga, preferentemente entre un 40% y un 95% en peso respecto al peso de materia seca total de la composición y una carga que comprende carbonato cálcico, preferentemente en al menos un 5% en peso respecto al peso de materia seca de la composición, solo, o combinado con otras sustancias, como por ejemplo caolín, sulfato cálcico, dióxido de titanio y mezclas de ellas, a su uso para fabricar una envoltura de papel para artículo de fumar.

Description

La patente EP1166656 B1 divulga el uso de carbonato cálcico como carga con un tamaño de partícula de 1 ,3 ¡.Jm y con distintas formas. No obstante tampoco está combinado con goma arábiga. Algo similar ocurre en la solicitud de patente EP1403432, que divulga el uso del carbonato cálcico con tamaño de partícula de diámetro menor de 1 ,3 ¡.Jm. Por otro lado, la solicitud US20030178039 menciona la goma arábiga entre posibles materiales formadores de película para una composición aplicable a papeles dispersables en agua, así como el carbonato cálcico como posible carga en dicha composición. Además, ambas sustancias no aparecen como una combinación concreta, por lo que no hay ningún incentivo para la expresa combinación de ambas sustancias. Por tanto, las diferencias entre esta solicitud y la presente invención son: (1) mientras la nueva composición objeto de esta solicitud se dirige al llamado quot;papel de cigarrilloquot;, la solicitud US20030178039 se dirige únicamente a los papeles de filtro y boquilla; (2) el objeto de la presente invención es el apagado de los cigarrillos encendidos, mientras que el de la solicitud US20030178039 es promover la dispersabilidad en agua de los papeles de filtro y boquilla. Con el papel obtenido según la presente invención se consigue disminuir el valor FASE para un valor SE dado comparativamente al hidróxido de aluminio, como se demostrará más adelante.
OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene como objeto una compos1c1on de recubrimiento de papel de artículos de fumar que comprende una combinación de goma arábiga y carbonato cálcico, que aporta la ventaja de conseguir cigarrillos autoextinguibles con un porcentaje de autoextinción en combustión libre más bajo que utilizando hidróxido de aluminio. El procedimiento de la invención permite dotar a un papel para cigarrillos, preferentemente por la cara interna o en contacto con el tabaco, de un recubrimiento apropiado para conseguir mantener el parámetro FASE con el valor más bajo posible. Dicho recubrimiento se puede aplicar en zonas discretas separadas entre ellas por zonas sin recubrimiento, o en forma continua, con la utilización de técnicas de impresión habituales. Dicha composición de recubrimiento se obtiene a partir de una disolución preparada a base de goma arábiga o goma de acacia, con una carga que contiene al menos carbonato cálcico. Otras cargas minerales que también sirven para este objetivo, y que se podrían emplear en combinación con el carbonato cálcico, son el caolín, el sulfato cálcico, el dióxido de titanio, etc. También se puede añadir a la composición agentes de combustión como los citratos, preferentemente tri-sódico y tri-potásico, solos o combinados entre sí. A lo largo de esta memoria se usan indistintamente los términos quot;composiciónquot; y quot;tintaquot;. Cuando se hace alusión a la composición en materia seca, se hace mención expresa de ello. Además también se usa indistintamente la expresión quot;respecto a la materia secaquot; y quot;respecto a sólidosquot; o quot;respecto a los sólidosquot;.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere en primer lugar a una compos1c1on de recubrimiento de papel de artículos de fumar que comprende una combinación de goma arábiga y una carga que comprende carbonato cálcico, solo o en combinación con otras sustancias.
Según realizaciones particulares de la composición para recubrimiento de papel de artículos de fumar la carga puede comprender carbonato cálcico en combinación con otras sustancias seleccionadas entre caolín, sulfato cálcico, dióxido de titanio y mezclas de ellas. Según realizaciones particulares adicionales de la composición para recubrimiento de papel de artículos de fumar, la carga puede comprender carbonato cálcico en combinación con citratos, preferentemente citratos tri-sódico y tri-potásico. La goma arábiga está presente en la composición en un porcentaje comprendido preferentemente entre 40 % y 95% en peso, respecto al peso total de materia seca, más preferentemente entre 45 y un 90% en peso, más preferentemente aún entre un 50 y un 80 % en peso respecto al peso total de materia seca de dicha composición. El resto de la composición de recubrimiento es al menos carbonato cálcico, solo o en combinación con otras sustancias. Según la presente invención, el porcentaje de carbonato cálcico sobre la materia seca de la composición es de al menos un 5% en peso, y está presente en esta composición en una cantidad entre un 5 y un 60 % en peso con respecto al peso seco total de la composición, preferentemente de entre un 1Oy un 55 % en peso, y más preferentemente de entre un 20 y un 50 %en peso.

Una composición de recubrimiento especialmente preferida es una composición o tinta que tiene un contenido en materia seca de entre un 25 y un 40 % en peso
respecto al peso total de la composición, y en la que dicha materia seca comprende: -un 67% en peso de goma arábiga respecto a la materia seca -y un 33% en peso, de carbonato cálcico respecto a la materia seca.
La composición es aplicada en forma líquida al papel del artículo de fumar.
Con esta cantidad de carbonato cálcico se consiguen las siguientes ventajas: La visibilidad de la banda impresa por la cara opuesta a la impresión es menor.
El valor de difusividad para conseguir el valor deseado de extinción de los cigarrillos de acuerdo al test ASTM E2187 es más elevado cuando se usa carbonato cálcico que cuando se emplea hidróxido de aluminio según la solicitud de patente W02003/15543 y, por tanto, usando carbonato cálcico se reducen los contenidos de alquitrán, nicotina y monóxido de carbono, algo clave para el cumplimiento de la legislación europea vigente.
Una realización adicional de la composición, también preferida, es una composición que tiene un contenido en materia seca de entre un 25 y un 40 % en peso respecto al peso total de la composición y que comprende:
-
entre un 40 % y un 95% de goma arábiga respecto al peso de materia seca,
-
entre 5 y 60% en peso de carbonato cálcico al peso de materia seca.
Una realización adicional de la composición, también preferida, es una composición que tiene un contenido en materia seca de entre un 25 y un 40 % en peso respecto al peso total de la composición y que comprende:
-
entre un 40 % y un 95% en peso de goma arábiga respecto al peso de materia seca, -entre 5 y 60% en peso, de carbonato cálcico respecto al peso de materia seca.
-
entre un 2,5% y un 4 % en peso, de un agente de combustión seleccionado entre tricitrato sódio, tricitrato potásico y mezcla de ambos, preferentemente, aproximadamente un 3,5% en peso respecto al peso de materia seca.

El valor de difusividad para conseguir un valor correcto de extinción de los cigarrillos de acuerdo al test ASTM E2187 es más elevado cuanto más elevado es el porcentaje de carbonato cálcico sobre el peso en sólidos en la tinta, lo que hace preferible emplear una tinta con niveles altos de carbonato cálcico.
Con respecto a la medición de la difusividad (también llamada coeficiente o

capacidad de difusión), aunque no hay un método estándar para medirla, su fundamento consiste en lo siguiente: la muestra de papel se coloca entre dos cámaras. En una de ellas hay se mantiene un flujo constante de nitrógeno y en la otra el mismo flujo de dióxido de carbono. No existe diferencia de presión entre ambas cámaras. El nitrógeno se difunde a través del papel hacia la corriente de dióxido de carbono y a la inversa. Se mide continuamente la concentración de dióxido de carbono a la salida de la cámara donde fluye el nitrógeno, siendo esta concentración la utilizada para el cálculo de la difusividad de la muestra. La presente invención tiene además como objeto el uso de la composición descrita para recubrir parcial o totalmente una envoltura de papel de fumar. La composición se puede aplicar mediante impresión por una técnica seleccionada entre flexografía, huecograbado, serigrafía y off-set. La composición se puede aplicar sobre un papel de fumar como recubrimiento parcial, en forma de bandas paralelas entre sí y dispuestas perpendicularmente al eje del artículo para fumar o con una ligera desviación de dicho eje, por ejemplo en un ángulo de entre 0,5° y 5° aproximadamente con respecto a la perpendicular del eje de dicho artículo para fumar. Dichas bandas paralelas entre sí, pueden tener una anchura de entre 4 y 1 O mm, y preferentemente entre 6 y 8 mm. Las bandas paralelas entre sí pueden estar separadas por una distancia de entre 1 O y 30 mm, y preferentemente están separadas por una distancia de entre 15 y 25 mm. Dicha composición se puede aplicar al papel en cantidades comprendidas entre 0,5 y 1 O gramos de materia seca por metro cuadrado de papel, y preferentemente entre 0,9 y 8 gramos de materia seca por metro cuadrado de papel, medido en la zona impresa. Para la aplicación de la composición se pueden usar técnicas habituales de impresión, tales como flexografía, huecograbado, serigrafía u off-set, aunque se prefiere utilizar flexografía en forma continua o de bandas, con el empleo de un rodillo de transferencia diseñado para una transferencia correcta de dicha composición al papel para un artículo para fumar. De acuerdo con la invención, esta composición debe ser aplicada a dicho papel en cantidades comprendidas en la gama de entre 0,5 y 1 O gramos de materia seca por metro cuadrado de papel, y más preferentemente entre 0,9 y 8 gramos de materia seca por metro cuadrado de papel, medido en la zona impresa. Un parámetro muy importante a tener en cuenta cuando se imprime un papel por medio de cualquier técnica, consiste en la viscosidad de la composición. En huecograbado y flexografía existe un límite de viscosidad por encima del cual se dificulta la transferencia de la composición hacia el soporte a imprimir. De acuerdo con nuestra experiencia, viscosidades entre 80 y 600 cps, medidas con un viscosímetro Brookfield RVT a temperatura ambiente, 20 rpm y con la varilla adecuada para estos valores de viscosidad, son las más apropiadas. La permeabilidad al aire del papel se mide en ml/min/cm2, a una caída de presión de 1 kPa, según se explica en el método estándar CORESTA n° 40. Por ello, a esta unidad se le llama comúnmente Unidad Coresta, o UC. La permeabilidad inicial del papel puede ser de 19 UC o superior, por ejemplo, 150 UC. Las fibras que componen el papel pueden ser de origen maderero u otros, como es el caso de las plantas anuales lino, cáñamo, esparto, yute, y otros. Estos papeles tienen gramajes de por ejemplo entre 19 y 40 g/m2, preferiblemente de entre 20 y 30 g/m2. La presente invención tiene además como objeto una envoltura de papel de fumar que comprende la composición descrita anteriormente.
Una realización particular de la envoltura para artículo de fumar con baja propensión a la ignición, es una envoltura que comprende, al menos, zonas recubiertas con una tinta compuesta por:
un porcentaje de materia seca de entre un 25 y un 40% en peso respecto a la composición total, entre un 40 % y un 95% en peso de goma arábiga respecto al peso de materia seca,
entre 5 y 60% en peso, de carbonato cálcico respecto al peso de materia
seca. y que de manera preferente, tiene una permeabilidad inicial al aire de entre 1 O UC y150UC.
Una realización particular adicional de la envoltura para artículo de fumar con baja propensión a la ignición, es una envoltura que comprende, al menos, zonas recubiertas con una tinta compuesta por:

-un porcentaje de materia seca de entre un 25 y un 40% en peso respecto a la composición total, -entre un 40 % y un 95% en peso de goma arábiga respecto al peso de materia seca, -entre 5 y 60% en peso, de carbonato cálcico respecto al peso de materia seca,
entre un 2,5% y un 4 % en peso, de un agente de combustión seleccionado
entre tricitrato sódio, tricitrato potásico y mezcla de ambos, preferentemente, aproximadamente un 3,5% en peso respecto al peso de materia seca, y que de manera preferente, tiene una permeabilidad inicial al aire de entre 1 O UC y150UC.
La presente invención tiene además como objeto un artículo de fumar, preferentemente un cigarrillo, que comprende la envoltura de papel de fumar descrita anteriormente. A lo largo de la presente memoria la palabra quot;tintaquot; y la expresión quot;composición de recubrimientoquot; se deben considerar sinónimas y se usan indistintamente.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 muestra los resultados obtenidos de porcentaje de cigarrillos apagados, medido según ASTM E2187 (SE) y según el parámetro de extinción en combustión libre (FASE), frente a los valores de difusividad, para cigarrillos con una carga exclusivamente de carbonato cálcico. La figura 2 muestra los resultados obtenidos de porcentaje de cigarrillos apagados, medido según ASTM E2187 (SE) y según el parámetro de J.ffife. extinción en combustión libre (FASE), frente a los valores de difusividad, para cigarrillos con una carga exclusivamente de hidróxido de aluminio.
EJEMPLOS DE REALIZACIÓN Preparación de una composición de recubrimiento

La preparación de una composición según la invención se describe en la solicitud de patente W02003/15543. Tal composición se fabrica disolviendo una cantidad predeterminada de goma arábiga o goma de acacia en agua, en concentraciones que varían entre un 40 y un 95 % en peso respecto al peso total de materia seca de la composición, preferentemente entre un 45 y un 90 % en peso, más preferentemente entre 50 y 80 % en peso, y más preferentemente aún entre un 60 y un 68% en peso, siendo el resto de sólidos, carbonato cálcico al menos. Se añade agua hasta completar el 1 00% en peso. La preparación de la tinta liquida, o composición, de recubrimiento se hace mezclando las cantidades adecuadas de una disolución de goma arábiga en agua al 39% y de carbonato cálcico en el sistema adecuado para conseguir una buena dispersión del carbonato cálcico (normalmente, dicho sistema son agitadores con
un componente de cizallamiento importante como por ejemplo, un agitador Silverstone), añadiendo al final la cantidad necesaria de agua para ajustar la concentración adecuada de materia seca. Esta concentración de materia seca dependerá básicamente de dos factores:
los parámetros de impresión, que en flexografia es fundamentalmente el volumen del rodillo anilox la difusividad y/o la permeabilidad al aire del papel de fumar a imprimir. La difusividad y/o la permeabilidad al aire del papel de fumar no son parámetros que midan lo mismo estrictamente, aunque para una muestra de papel de fumar concreta están relacionados.
Ejemplo de aplicación de la composición de recubrimiento y análisis de la influencia del tipo de carga. Para determinar los límites de trabajo con nuestra tecnología, se ha partido de una tinta consistente en un 67% en peso de materia seca de goma arábiga, y un 33% en peso respecto a materia seca, de carga a varios niveles de contenido en materia sólida siendo esta carga hidróxido de aluminio con un tamaño de partícula de 1,2 micras en un caso y carbonato cálcico precipitado con un tamaño de partícula de menos de 1 micra en el otro. Con esta composición se han imprimido bandas con diversos gramajes sobre un papel para artículo de fumar fabricado con fibras de madera y con una permeabilidad al aire de 50 UC.
Modo de aplicación concreto de la composición a la envoltura

La capa de tinta o composición de recubrimiento fue imprimida con una máquina flexográfica de tambor central, utilizando un anilox de 30 cc/m2 y un cliché de 2,54 mm.,. Se ha analizado la difusividad de las bandas así impresas y se han fabricado cigarrillos utilizando tabaco de una típica quot;American blendquot;. Los cigarrillos se han analizado de acuerdo al método ASTM E2187 para la determinación de su extinción sobre soporte de papel filtro (SE). Asimismo se ha determinado su extinción en combustión libre (FASE). Las figuras 1 y 2 muestran los resultados obtenidos de porcentaje de cigarrillos apagados medido según el parámetro de autoextinción (SE) y según el parámetro de libre extinción al aire (FASE), frente a los valores de difusividad, para cigarrillos con una carga exclusivamente de carbonato cálcico (figura 1) y para cigarrillos con una carga exclusivamente de hidróxido de aluminio (figura 2).
Teniendo en cuenta que los objetivos son obtener un mínimo de 75% de cigarrillos extinguidos sobre soporte (% SE) y un valor de FASE lo más bajo posible, este estudio demuestra que los valores de % FASE para este valor de 75% SE son sustancialmente menores utilizando carbonato cálcico que utilizando hidróxido de
5 aluminio (aproximadamente, un 50% FASE con hidróxido de aluminio y un 15% con carbonato cálcico). Además, el intervalo de valores de difusividad para conseguir al menos el 75% de SE es mayor para el caso del carbonato cálcico (O a 0,293 cm/seg) que para el caso del hidróxido de aluminio (O a O, 172 cm/seg).
10 Ejemplo de una envoltura del cigarrillo según la invención Aunque cualquier papel para artículos de fumar, como es el caso de los que tienen una permeabilidad al aire comprendida entre 15 y 150 UC, sirve para el objeto de la presente invención, a efectos de ejemplo en la siguiente tabla se indican las características del papel utilizado en los ensayos siguientes:
15 Tabla 1. Características del papel para artículos de fumar:
TIPO DE PAPEL
VERGE EXTRA 824 N-SO_CO
GRAMAJE g 1m2
25.5
CENIZAS,%
17.0
POROSIDAD, UC
49.1
RESISTENCIA, g/15 mm
1400
ALARGAMIENTO,%
1.4
ADITIVOS DE COMBUSTION*
0.70
* porcentaje de acido cítrico monohidrato
20 Lo que se define como cenizas es una medida del contenido en carga mineral del papel, que en el caso del papel para artículos de fumar, normalmente es carbonato cálcico. El factor experimental por el que hay que multiplicar este valor para obtener el porcentaje de carbonato cálcico es 1 ,695. Los datos de composición de la tinta, gramaje de capa aplicado, junto con la
25 difusividad medida en la banda y los valores SE y FASE de los cigarrillos fabricados con estos papeles se muestran en las tablas 2 y 3, a continuación.

Tabla 2. Composición con hidróxido de aluminio: Tabla 3. Composición con carbonato cálcico:
Composición tinta(% en peso)
Gramaje de capa, g/m2 Difusividad, cm/seg %SE %FASE
25% Goma arábiga 12,4% hidróxido de aluminio
4,4 0,06 100 100
20% Goma arábiga 9,9% hidróxido de aluminio
3,4 0,122 100 85
16% Goma arábiga 7,9% hidróxido de aluminio
2,5 0,248 35 o
12,1% Goma arábiga 5,9% hidróxido de aluminio
1,7 0,642 o o
% en peso, en la composición
Gramaje de capa, g/m2 Difusividad, cm/seg %SE %FASE
25% Goma arábiga 12,4% carbonato cálcico
3,9 0,129 100 100
20% Goma arábiga 9,9% carbonato cálcico
3,2 0,144 100 100
16% Goma arábiga 7,9% carbonato cálcico
2,5 0,293 75 15
12,1% Goma
1,7 0,476 10 o
1 arábiga 5,.9°~o carbonato caiCICO
En todos los casos, los porcentajes de goma arábiga y de carbonato cálcico sobre materia seca son 67% y 33% respectivamente. Varía el porcentaje de materia seca
5 de la tinta utilizada en la impresión. Las figuras 1 y 2 muestran la relación entre difusividad de la banda y los porcentajes SE y FASE para cada tipo de carga. Existe una dificultad muy elevada en conseguir valores predeterminados de SE, por lo que se preparan tintas con varios contenidos de materia seca manteniendo

10 la relación entre goma arábiga y carga, y se interpola.

Claims (16)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Una composición para recubrimiento de papel de artículos de fumar que comprende una combinación de goma arábiga y una carga que comprende carbonato cálcico solo o combinado con otras sustancias.
  2. 2.
    Una composición para recubrimiento de papel de artículos de fumar según la reivindicación 1, caracterizada porque la carga comprende carbonato cálcico en combinación con otras sustancias seleccionadas entre caolín, sulfato cálcico, dióxido de titanio y mezclas de ellas.
  3. 3.
    Una composición para recubrimiento de papel de artículos de fumar según la reivindicación 1, caracterizada porque la carga comprende carbonato cálcico en combinación con citratos, preferentemente tri-sódico y tri-potásico.
  4. 4.
    Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende entre un 40 % y un 95% en peso de goma arábiga respecto al peso de materia seca total de la composición.
  5. 5.
    Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende entre 45% y 90 % en peso de goma arábiga respecto al peso de materia seca total de la composición.
  6. 6.
    Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende al menos 5% de carbonato cálcico en peso respecto al peso de materia seca total de la composición.
  7. 7.
    Uso de la composición definida en una de las reivindicaciones 1 a 6 como recubrimiento parcial o total de un papel de fumar.
  8. 8.
    Uso según la reivindicación 7, caracterizado porque la composición se aplica mediante impresión por una técnica seleccionada entre flexografía, huecograbado, serigrafía y off-set.
  9. 9.
    Uso según la reivindicación 7, caracterizado porque la composición se aplica sobre un papel de fumar como recubrimiento parcial, en forma de bandas paralelas entre sí y dispuestas perpendicularmente al eje longitudinal del artículo para fumar. 1 O Uso según la reivindicación 7, caracterizado porque la composición se aplica sobre un papel de fumar como recubrimiento parcial, en forma de bandas paralelas entre sí y dispuestas en un ángulo de entre 0,5° y 5°, aproximadamente con respecto a la perpendicular del eje longitudinal del artículo para fumar.
  10. 11.
    Uso según la reivindicación 1O, caracterizado porque las bandas paralelas entre sí tienen una anchura de entre 4 y 1 O mm.
  11. 12.
    Uso según la reivindicación 1O, caracterizado porque las bandas paralelas entre sí tienen una anchura de entre 6 y 8 mm.
  12. 13.
    Uso según la reivindicación 1O, caracterizado porque las bandas paralelas entre sí están separadas por una distancia de entre 1 O y 30 mm.
  13. 14.
    Uso según la reivindicación 1O, caracterizado porque las bandas paralelas entre sí están separadas por una distancia de entre 15 y 25 mm.
    5 15. Uso según la reivindicación 7, caracterizado porque la composición se aplica al papel en cantidades comprendidas entre 0,5 y 1 O gramos de materia seca por metro cuadrado de papel, preferentemente entre 0,9 y 8 gramos de materia seca por metro cuadrado de papel, medido en la zona impresa.
  14. 16. Una envoltura de papel de fumar que comprende la composición definida en 10 una de las reivindicaciones 1 a 6.
  15. 17. Una envoltura según la reivindicación 16, caracterizada porque comprende, al
    menos, zonas recubiertas con una tinta compuesta por: -un porcentaje de materia seca de entre un 25 y un 40% en peso respecto a la composición total,
    15 -entre un 40 % y un 95% en peso de goma arábiga respecto al peso de materia seca, -entre 5 y 60% en peso, de carbonato cálcico respecto al peso de materia seca,
    un 3,5% en peso, de un agente de combustión seleccionado entre tricitrato 20 sódio, tricitrato potásico y mezcla de ambos, y que tiene una permeabilidad inicial al aire de entre 10 UC y 150 UC.

  16. 18. Un artículo de fumar que comprende la envoltura definida en la reivindicación 16ó17.
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