Material adsorbente impregnado con componente de óxido metálico.

Un elemento de filtro (26) adaptado para su uso en un artículo para fumar (10),

que comprende un material poroso que adsorbe de óxido metálico (34) impregnado con un óxido metálico, en donde el material poroso que adsorbe óxido metálico (34) se encuentra impregnado con al menos aproximadamente 2 por ciento en peso de óxido metálico, y en donde el material adsorbente impregnado (34) tiene un área de superficie BET total de al menos aproximadamente 200 m2/g, un volumen total de mesoporos de al menos aproximadamente 0,1 cc/g y un porcentaje de volumen de mesoporos de al menos 30 %.

Material adsorbente impregnado con componente de óxido metálico Antecedentes de la invención Campo de la invención La invención hace referencia a materiales adsorbentes útiles como medios de filtración, así como también a filtros que comprenden materiales adsorbentes.

Descripción de la técnica relacionada Los artículos para fumar más populares, tales como los cigarrillos, tienen una estructura en forma de columna cilíndrica e incluyen una carga, columna o cilindro de material que se fuma, tal como tabaco triturado (por ejemplo, en forma de relleno cortado) , rodeado de una envoltura de papel, formando así lo que se denomina "columna que se fuma" o "columna de tabaco". Normalmente, un cigarrillo posee un elemento de filtro cilíndrico alineado en una relación de extremo a extremo con la columna de tabaco. Comúnmente, un elemento de filtro comprende filamentos de acetato de celulosa plastificado circunscripto por un material de papel conocido como "papel filtro". Determinados elementos de filtro pueden incorporar alcoholes polihídricos. Normalmente, el elemento de filtro se adhiere a un extremo de la columna de tabaco usando un material de envoltura delimitante conocido como "papel boquilla". La producción de tabaco establece las descripciones de cigarrillos y de sus distintos componentes, Chemistr y and Technology, Davis et al. (Eds.) (1999) . Un fumador utiliza un cigarrillo al encender un extremo de este y quemar la columna de tabaco. Luego, el fumador recibe el humo directo en su boca al inhalar en el extremo opuesto (por ejemplo, el extremo del filtro) del cigarrillo.

Determinados cigarrillos incorporan elementos de filtro que tienen materiales adsorbentes dispersos en estos, tales como materiales de carbón o activados con carbón (en forma conjunta, materiales carbonosos) en particulados o forma granular. Por ejemplo, un filtro de cigarrillo de ejemplo puede poseer múltiples segmentos y al menos uno de esos segmentos puede comprender partículas de materiales de alto contenido de carbón. Se pueden incorporar gránulos de material carbonoso en tipos "dálmata" de regiones de filtro usando los tipos de técnicas generales utilizadas para la fabricación de filtros dálmatas tradicionales. Se conocen las técnicas para la producción de filtros dálmatas y Filtrona Greensboro Inc. ha proporcionado al mercado filtros dálmata representativos. De forma alternativa, se pueden incorporar gránulos de material carbonoso en tipos de "cavidad" de regiones de filtro usando los tipos de técnicas generales utilizadas para la fabricación de filtros de "cavidad". Distintos tipos de filtros que incorporan partículas de carbón o tipos de materiales activados con carbón se establecen en las patentes estadounidenses números 2, 881, 770 para Touey; 3, 101, 723 otorgado a Seligman et al.; 3, 236, 244 a Irby et al.; 3, 311, 519 a Touey et al.; 3, 313, 306 a Berger; 3, 347, 247 a Lloyd; 3, 349, 780 a Sublett et al.; 3, 370, 595 a Davis et al.; 3, 413, 982 a Sublett et al.; 3, 551, 256 a Watson; 3, 602, 231 a Dock; 3, 972, 335 a Tigglebeck et al.; 5, 360, 023 a Blakley et al.; 5, 909, 736 a Stavridis; y 6, 537, 186 a Veluz; publicación de patente estadounidense N.º 2003/00340085 a Spiers et al.; 2003/0106562 a Chatterjee; 2006/0025292 a Hicks et al.; y 2007/0056600 a Coleman, III et al.; PCT WO 2006/064371 a Banerjea et al. PCT WO 2006/051422 a Jupe et al.; y PCT WO2006/103404 a Cashmore et al., US 2007/204870 a Deevi Sarojini et al., que describen un elemento de filtro adaptado para uso en un artículo para fumar que comprende un material adsorbente poroso impregnado con un óxido metálico.

US 2004/250827 para Deevi Sarojini et al., describe filtros de cigarrillos que comprenden partículas de óxido metálico en partículas de soporte poroso (por ejemplo, gel de sílice, carbón activado, alúmina, sílice) .

Sería sumamente deseable que se proporcione un cigarrillo que posea un elemento de filtro que incorpore un material adsorbente, donde el elemento de filtro posea la capacidad de alterar el carácter o naturaleza del humo directo que pasa a través del elemento de filtro.

Compendio de la invención La invención proporciona un método para aumentar el volumen de mesoporos de un material adsorbente poroso al impregnar el adsorbente con un óxido metálico, lo que da como resultado un adsorbente modificado que puede alterar el carácter o naturaleza del humo directo que pasa a través del filtro del cigarrillo que contiene el adsorbente modificado, tal como al mejorar la adsorción de determinadas moléculas de fase gaseosa. Se pueden utilizar los adsorbentes de la invención en varias aplicaciones de filtración, lo que incluye, la filtración del humo directo en los artículos para fumar, tales como los cigarrillos. En un aspecto, la invención proporciona un elemento de filtro adaptado para su uso en un artículo para fumar que comprende un material adsorbente poroso impregnado con un óxido metálico, de acuerdo con la reivindicación 1. Los adsorbentes de ejemplo incluyen carbón activado, tamices moleculares, resinas de intercambio de iones, alúminas activadas, geles de sílice, espuma de mar y sus mezclas. Es posible utilizar el material adsorbente modificado como medio de filtración en distintas formas, lo que incluye, en polvo, granular, particulado, fibroso y monolítico.

El metal del óxido metálico se selecciona del grupo que consiste en metales alcalinos, metales alcalinotérreos,

metales de transición en los grupos IIB, IVB, VB, VIB VIIB, VIIIB, IB y IIB, elementos del grupo IIIA, elementos del grupo IVA, lantánidos y actínidos. Los ejemplos típicos del metal del óxido metálico incluyen hierro, cobre, cerio, manganeso, magnesio y cinc. El precursor del óxido metálico se encuentra comúnmente en forma de sal metálica o un compuesto metálico orgánico capaz de realizar la descomposición térmica para formar un óxido metálico. Un óxido metálico es óxido de cerio.

La cantidad de óxido metálico impregnado en el material adsorbente poroso puede variar dependiendo de las características deseadas del material adsorbente. La cantidad de óxido metálico presente dentro del adsorbente es de al menos aproximadamente 2 por ciento en peso, basado en el peso total del óxido metálico y del adsorbente, a menudo al menos aproximadamente 5 por ciento en peso y más a menudo al menos aproximadamente 10 por ciento en peso. En una realización, el material adsorbente poroso comprende una cantidad suficiente de óxido metálico para aumentar el volumen de mesoporos del material adsorbente por al menos 25 %.

En otro aspecto, la invención proporciona un método para preparar un elemento de filtro para un artículo para fumar, de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende: (i) impregnar un material adsorbente poroso con un óxido metálico o precursor de óxido metálico para formar un material adsorbente impregnado; (ii) si el paso (i) tiene como resultado la impregnación con un precursor de óxido metálico, calcinar el material adsorbente impregnado durante un tiempo y a una temperatura suficiente para convertir el precursor de óxido metálico en el óxido metálico correspondiente con el fin de proporcionar un material adsorbente poroso impregnado con el óxido metálico; y (iii) incorporar el material adsorbente poroso impregnado con el óxido metálico en un elemento de filtro del artículo para fumar. El paso de impregnar se puede lograr, por ejemplo, tratando el material adsorbente poroso con una composición líquida que comprende un portador líquido (por ejemplo, agua) y un óxido metálico o precursor de óxido metálico.

En aún otro aspecto de la invención, se proporciona un filtro de cigarrillo que comprende el adsorbente modificado de la invención, tal como un filtro de cigarrillo que comprende una cavidad ubicada entre dos secciones de material de filtro fibroso, el adsorbente se ubica dentro de la cavidad y en forma granular. De manera alternativa, al menos una sección del material de filtro fibroso del filtro del cigarrillo puede incluir el adsorbente modificado, en forma granular, embebido en el material de filtro fibroso. Además, se proporcionan artículos para fumar que incluyen el filtro que incorporan el material adsorbente modificado.

Breve descripción de los dibujos Con el fin de ayudar a comprender las realizaciones de la invención, se realizará ahora la referencia a los dibujos adjuntos, los cuales no se encuentran necesariamente a escala. Los dibujos son únicamente de ejemplo y no deben considerarse como limitantes de la invención.

La FIG. 1 es una vista en perspectiva de despiece de un artículo para fumar que tiene la forma de un cigarrillo que muestra el material fumable, los componentes del material de envoltura y el elemento de filtro... [Seguir leyendo]

1. Un elemento de filtro (26) adaptado para su uso en un artículo para fumar (10) , que comprende un material poroso que adsorbe de óxido metálico (34) impregnado con un óxido metálico, en donde el material poroso que adsorbe óxido metálico (34) se encuentra impregnado con al menos aproximadamente 2 por ciento en peso de óxido metálico, y en donde el material adsorbente impregnado (34) tiene un área de superficie BET total de al menos aproximadamente 200 m2/g, un volumen total de mesoporos de al menos aproximadamente 0, 1 cc/g y un porcentaje de volumen de mesoporos de al menos 30 %.

2. El elemento de filtro de la reivindicación 1, en donde el material poroso que adsorbe óxido metálico (34) comprende al menos aproximadamente 5 por ciento en peso del óxido metálico que se impregna y, en particular, en donde el material poroso que adsorbe óxido metálico (34) comprende al menos aproximadamente 10 por ciento en peso de óxido metálico que se impregna.

3. El elemento de filtro de la reivindicación 1 o 2, en donde el material poroso que adsorbe óxido metálico (34) se encuentra en forma granular.

4. El elemento de filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende adicionalmente al menos una sección de filamentos fibrosos (38) , donde el material adsorbente (34) se dispersa dentro de la sección de filamentos fibrosos (38) .

5. El elemento de filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende adicionalmente una cavidad (32) formada entre dos secciones de filamentos fibrosos (36, 38) , donde el material adsorbente poroso de óxido metálico

(34) se coloca en la cavidad (32) .

6. Un artículo para fumar (10) que comprende el elemento de filtro (26) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que se une a una columna de tabaco (12) .

7. Un método para preparar un elemento de filtro (26) para un artículo para fumar (10) , que comprende:

(i) impregnar un material poroso que adsorbe óxido metálico (34) con un óxido metálico o precursor de óxido metálico para formar un material adsorbente impregnado;

(ii) si la etapa (i) tiene como resultado la impregnación con un precursor de óxido metálico, calcinar el material adsorbente impregnado durante un tiempo y a una temperatura suficiente para convertir el precursor de óxido metálico en el correspondiente óxido metálico para proporcionar un material poroso que adsorbe óxido metálico impregnado con óxido metálico, en donde el material poroso que adsorbe óxido metálico (34) se encuentra impregnado con al menos aproximadamente 2 por ciento en peso de óxido metálico, y en donde el material adsorbente impregnado tiene un área de superficie BET total de al menos aproximadamente 200 m2/g, un volumen de mesoporos total de al menos aproximadamente 0, 1 cc/g y un porcentaje de mesoporos total de al menos aproximadamente 30 %; e

(iii) incorporar el material poroso que adsorbe óxido metálico (34) impregnado con óxido metálico en un elemento de filtro de un artículo para fumar (26) .

8. El método de la reivindicación 7, donde dicha etapa de impregnación comprende el tratamiento del material poroso adsorbente (34) con una composición líquida que comprende un portador líquido y un óxido metálico o precursor de óxido metálico y, en particular, en donde el portador líquido es agua.

9. El método de la reivindicación 7 u 8, en donde la etapa (i) tiene como resultado la impregnación con un precursor de óxido metálico y el precursor de óxido metálico se encuentra en forma de una sal metálica o un compuesto de metal orgánico con capacidad de descomposición térmica para formar un óxido metálico.

10. El método de la reivindicación 9, en donde el precursor de óxido metálico se selecciona del grupo que consta de nitrato de hierro, nitrato de cobre, nitrato de cerio, nitrato amónico cérico, nitrato de manganeso, nitrato de magnesio, nitrato de zinc y sus hidratos.

11. El método de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde el material poroso que adsorbe óxido metálico

(34) comprende al menos aproximadamente 5 por ciento en peso del óxido metálico y, en particular, donde el material poroso adsorbente (34) comprende al menos aproximadamente 10 por ciento en peso del óxido metálico.

12. El elemento de filtro o el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el material poroso que adsorbe óxido metálico (34) o el material poroso adsorbente comprende una cantidad de óxido metálico impregnado u óxido metálico suficiente para aumentar el volumen de mesoporos del material adsorbente en al menos 25 %.

13. El elemento de filtro o el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el material poroso que adsorbe óxido metálico es alúmina u óxido de titanio.

14. El elemento de filtro o el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde el metal del óxido

metálico que se impregna se selecciona del grupo que consta de hierro, cobre, cerio, manganeso, magnesio y zinc.

15. El elemento de filtro o el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde el óxido metálico o el óxido metálico que se impregna es óxido de cerio.