ES2216978T3

ES2216978T3 - Filtro de cigarrillo de alto rendimiento.

Info

Publication number: ES2216978T3
Application number: ES00972837T
Authority: ES
Inventors: Eberhard Teufel; Gunter Maurer; Emmerich Sackers
Original assignee: Rhodia Acetow GmbH
Current assignee: Cerdia Produktions GmbH
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2004-11-01
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: IL149234A0; ATE258017T1; KR100505177B1; CZ296610B6; PL355636A1; CN1221193C; WO2001028369A1; EA200200482A1; EP1221869B1; US6776168B1; SI1221869T1; CA2387487A1; DE19951062C2; EP1221869A1; MXPA02003968A; GEP20043215B; JP2004536551A; KR20020063564A; AU764251B2; SK285134B6

Abstract

Filtro de cigarrillo de alto rendimiento con capacidad de desintegración mecánica, basado en fibras o filamentos de ésteres de celulosa, caracterizado porque a) la relación S de peso de las fibras (o peso de los filamentos)/resistencia a la calada, referida al título de los filamentos, es superior a aproximadamente 0, 7, con lo que el valor S se calcula según la fórmula: S = (mA / DP7.8) / dpf [10 m/daPA] en la que mA significa el peso de las fibras [g], DP la resistencia a la calada [daPA] y dpf el título de los filamentos [dtex] y para la resistencia a la calada se incluye el valor convertido para un diámetro de 7, 8 mm, b) el rizado IR restante del material de filtro no excede el valor 1, 45, con lo que IR se obtiene a partir de la fórmula IR = 10.000* mA / (G * l), con lo que es válido para mA = peso de la fibra [g], G = título total [g/10 exp 4 * m], así como l = longitud del filtro [mm], c) el peso de las fibras tiene un valor máximo de 10 mg/mm de longitud del filtro y d) la dureza de los filtros de cigarrillos excede aproximadamente el 90% de la dureza Filtrona.

Description

Filtro de cigarrillo de alto rendimiento.

La presente invención se refiere a un filtro de cigarrillo de alto rendimiento, apto para la desintegración mecánica, basado en fibras o filamentos de ésteres de celulosa.

La mayoría de los filtros de cigarrillos utilizados actualmente se produce a partir de Filter Tow (estopa de filtro), compuesta por filamentos continuos de 2,5-acetato de celulosa rizados en cámara de compresión. Para la producción de Filter Tow se comprime una disolución de aproximadamente un 30% de 2,5-acetato de celulosa en acetona a través de toberas de hilar, se evapora la acetona en una cámara de hilado mediante soplado con aire caliente, se juntan numerosos filamentos (de 3.000 a 35.000) para formar una banda y a continuación ésta se riza por compresión. A continuación se seca el producto, se envasa en recipientes de almacenamiento y finalmente se comprime para dar fardos con un peso de 300 a 600 kg. La cantidad total de Filter Tow que se produce hoy mundialmente según este procedimiento es aproximadamente de 500.000 toneladas por año, lo que destaca la importancia económica de este proceso. Después de transportar los fardos de Filter Tow al productor de filtros o cigarrillos, el Filter Tow se retira de los fardos y se procesa en una máquina de bastoncillos de filtro, como se describe, por ejemplo, en el documento US-A-5.460.590, para dar bastoncillos de filtro. En lo anterior, el filtro se estira en un dispositivo de estiramiento, se dota de un aditivo que sirve para pegar los filamentos y después, tras la formación de una mecha tridimensional, se introduce en la pieza para dar formato con ayuda de un tolva de entrada, allí se compacta en dirección axial transversal, se envuelve con papel y se corta con la longitud final de los bastoncillos de filtro.

Generalmente, el aditivo aplicado para el pegado de los filamentos es un disolvente para acetato de celulosa de elevado punto de ebullición, como por ejemplo triacetato de glicerina (triacetina), que, después de su aplicación, disuelve por corto tiempo la superficie de los filamentos. En todo lugar donde se tocan casualmente dos filamentos, se forma un punto de pegado fijo un tiempo después, ya que el aditivo en exceso se desplaza a la superficie de la fibra, con lo que se solidifica la gota de disolución antes líquida de 2,5-acetato de celulosa en el aditivo. Después de un almacenamiento con una duración inferior a una hora se obtienen, de manera condicionada por el desplazamiento mencionado anteriormente del medio de endurecimiento, bastoncillos de filtro mecánicamente firmes, reticulados de manera tridimensional (denominados en lo sucesivo como "filtros espaciales"), con una baja densidad de empaquetamiento (hoy habitualmente de 80-120 mg/cm^{3}), que, debido a su dureza, pueden procesarse sin dificultades en máquinas de cigarrillos modernas con altas velocidades.

Las ventajas del procedimiento completo consisten en la alta eficacia de la producción de Filter Tow, los bajos costes de transporte desde el productor de Filter Tow al cliente final y especialmente en la alta productividad durante la producción de filtros, que está determinada de una manera no irrelevante por la longitud de las bandas en los fardos. El procesamiento de Filter Tow se realiza en máquinas de bastoncillos de filtro que pueden adquirirse comercialmente, como por ejemplo la KDF 3/AF 3 de la empresa Körber AG, Hamburgo. En lo anterior, las velocidades de producción de actualmente 600 m/min son estado de la técnica. La productividad de la producción de filtros puede aumentarse aún de manera clara utilizando la tecnología de doble mecha descrita en el documento DE-A-43 40 029 y utilizando la tecnología Twin Tow (estopas gemelas) representada en el documento DE-A-43 20 303. Otra ventaja de la producción tradicional de filtros está basada en que, por medio de la modificación de la relación de velocidades entre la pieza para el tratamiento y la pieza para dar formato, pueden variarse las propiedades de los filtros en gran medida respecto a la disminución de la presión y, con ello, al rendimiento de filtración, manteniendo la especificación de Filter Tow. Además, por medio de la variación del título total o del de los filamentos, según el procedimiento descrito puede producirse una gran variedad de filtros, casi aleatoria, con los más diferentes rendimientos de filtración.

Para la producción de filtros espaciales se utiliza actualmente 2,5-acetato de celulosa. Considerando la discusión respecto a fumar y la salud, éste tiene propiedades que deben destacarse y son demostrables en cuanto a fenómenos de retención específicos. De esta manera, un filtro de acetato de celulosa filtra las nitrosaminas y los fenoles, que son peligrosos desde el punto de vista de la salud, de una manera mucho más eficaz que el condensado y la nicotina. Además, el sabor a humo de las mezclas de tabaco habituales actualmente, como por ejemplo "American Blend", "German Blend" y "Virginia", en combinación con un filtro espacial de acetato de celulosa, es evaluado por el fumador como el más agradable. Otra ventaja que no puede subestimarse de un filtro espacial de 2,5-acetato de celulosa se basa en la homogeneidad óptica de las superficies de corte de los filtros.

Todos los demás polímeros posibles con los cuales podrían producirse filtros espaciales según procedimientos comparables, no han podido imponerse en el mercado debido a la influencia negativa del sabor del humo, la retención específica deficiente, los problemas con el endurecimiento y los problemas de corte de los filtros en la máquina de bastoncillos de filtro, así como también en la máquina de cigarrillos. La evaluación negativa sin excepción del sabor del humo y de la deficiencia de retenciones específicas en el caso del uso de otros polímeros hace suponer que las ventajas del filtro de acetato actual no están asociadas causalmente con la estructura física del filtro, sino que se deben a las propiedades de adsorción del polímero 2,5-acetato de celulosa, que también deberían tener un efecto positivo en el caso de filtros superficiales. No obstante, los filtros espaciales de 2,5-acetato de celulosa tienen, sin tener en cuenta su indiscutible dominación sobre el mercado, algunas desventajas agravantes: la resistencia a la calada y el rendimiento de filtración están definidos inequívocamente para los filtros espaciales debido a las especificaciones físicas y estructurales. La filtración de partículas o también la retención "R_{k}" del condensado de un filtro espacial habitual es una función del título de los filamentos (finura de las fibras), el diámetro del filtro, la resistencia a la calada y la longitud del filtro. Es válido:

(1),R_{k} = f \ (dpf, \ D, \ l, \ \Delta P)

significando:

dpf título de los filamentos [dtex],

D diámetro del filtro [mm],

l longitud del filtro [mm] y

\DeltaP resistencia a la calada [daPA].

No han faltado ensayos para representar la relación entre estas magnitudes mediante ecuaciones determinadas empíricamente. Ejemplos de ello pueden encontrarse en los siguientes documentos: "Design of Cigarettes", C.L. Brown, Hoechst – Celanese Corporation, 3ª edición, 1990 y Cable©: Capability Line Expert Copyright © 1994 por Rhodia Acetow AG, D - 79123 Friburgo.

En el caso del actual programa de cálculo de filtro "Cable©", se utiliza la siguiente relación determinada empíricamente:

(2),R_{k} = 100*(1-D_{k})

significando: D_{k} = permeabilidad del filtro para el condensado,

y siendo válido:

(3),D_{k} = exp(L*A+B)

(4),A = K1 – K2 * dpf

(5) yL = 21 – l

(6).B = -(K3 \ * \ D4 \ * \ \Delta P \ + \ K4 \ / \ dpf \ + \ K5)

En lo anterior, K1 a K5 son constantes que se determinan empíricamente de manera correspondiente a la mezcla de tabaco utilizada y el método respectivo de determinación de la retención. Con otras palabras: para una longitud dada del filtro y un diámetro determinado, el rendimiento del filtro de un cigarrillo está inequívocamente determinado por la resistencia a la calada del filtro y el título de los filamentos de la especificación utilizada de Filter Tow.

No han faltado ensayos para aumentar el rendimiento de filtración de los filtros espaciales manteniendo las especificaciones, tales como longitud, diámetro, resistencia a la calada y título de los filamentos. Un filtro de alto rendimiento de este tipo se describe, por ejemplo, en el documento DE-A-26 58 479, con lo que el aumento del rendimiento de filtración se consigue aquí mediante la adición de óxidos metálicos finamente dispersos, que aumentan la retención. También está definida inequívocamente la resistencia \DeltaP a la calada de un filtro espacial. Depende del diámetro D del filtro, de su longitud l, del título dpf de los filamentos, del título G [g/10exp4 * m] total, así como del peso m_{A} [g] de las fibras.

(7).\Delta P = f(D, \ l, \ dpf, \ G, \ m_{A})

Para un bastoncillo de filtro dado, con una resistencia \DeltaP a la calada, un diámetro D y una longitud l, el peso de las fibras está inequívocamente determinado en el caso del uso de una especificación definida de Filter Tow. La relación entre el peso de las fibras y la resistencia a la calada no puede representarse de manera cerrada en una fórmula matemática debido a la variedad de las especificaciones de Filter Tow disponibles, de las dimensiones del bastoncillo de filtro, de los rizados restantes diferentes que pueden realizarse. Sin embargo, el Cable© mencionado anteriormente permite calcular para cada especificación de Filter Tow, rizado restante y dimensiones del bastoncillo de filtro, el peso de las fibras para una resistencia a la calada determinada.

El peso m_{A} de las fibras de un filtro está definido con el rizado restante y el título total por la siguiente ecuación:

(8).I_{R} = 10.000* \ m_{A} \ / \ (G \ * \ l)

En lo anterior, el rizado restante se entiende como la relación de la longitud de los filamentos desrizados respecto a la longitud del filtro. El rizado restante es una propiedad característica para un filtro de cigarrillo dado. Debido a los valores de rizado restante posibles con los medios del estado de la técnica y de los títulos de los filamentos habituales actualmente para filtros espaciales de ésteres de celulosa, la cantidad total de los filtros espaciales puede caracterizarse por medio de la relación del peso de las fibras respecto a la resistencia a la calada, referida al título de los filamentos. Para los filtros espaciales es válido que la relación S de peso de las fibras/resistencia a la calada, referida al título de los filamentos, está definida inequívocamente y este valor no excede nunca el valor 0,7 y, con ello, representa una magnitud característica. Esta relación puede expresarse para filtros espaciales de éster de celulosa por medio de:

(9),S = (m_{A} \ / \ \Delta P_{7.8}) \ / \ dpf \ < \ 0,7 \ [10m/daPA]

con lo que para la resistencia a la calada debe incluirse siempre el valor convertido para un diámetro de 7,8 mm. Para la conversión es válida la siguiente ecuación:

(10),\Delta P_{7.8} = \Delta P_{x}*(D_{x}/7,8) ^{5.8}

\hskip1cm

[daPA]

en la que el índice X caracteriza el diámetro de la muestra real.

A pesar de la enorme variedad de filtros espaciales posibles que resultan de ello, existen limitaciones respecto a las retenciones de condensado que pueden conseguirse, por las relaciones mencionadas (ecuación 2).

Técnicamente no conlleva problemas producir filtros con el espectro de las especificaciones de Filter Tow habituales actualmente, para cubrir de igual manera el sector de los cigarrillos Full-Flavour, como el sector de los cigarrillos Medium o Suaves. Es problemático cuando se requiere un rendimiento del filtro, como el que es necesario para la construcción de cigarrillos Ultra-suaves, claramente superior al 50%, con un diámetro del filtro habitual de 7,80 mm y una longitud del filtro de 21 a 25 mm. Puesto que el humo en un filtro espacial fluye paralelo a la dirección de las fibras, esto puede conseguirse únicamente por medio de una reducción marcada del título de los filamentos, lo que, manteniendo el título total, tendría simultáneamente como consecuencia un aumento marcado de la resistencia a la calada. Por tanto, el título total y el de los filamentos deben reducirse de igual manera, con la consecuencia de que se reduce drásticamente la dureza de los filtros, especialmente también mientras se fuma. El experto denomina este fenómeno como "Hot-collapse" y se considera como totalmente no deseado.

También los rendimientos específicos de retención causados por medio de aditivos pueden realizarse únicamente en el caso de una retención de base en comparación elevada. De esta manera, por ejemplo el documento WO 97/16986 describe aditivos con efecto antimutagénico, que únicamente actúan eficazmente interactuando con una retención de nicotina mínima igualmente alta. Este requisito limita claramente el espectro de las especificaciones de Filter Tow que pueden utilizarse en el documento WO 97/16986 (véanse allí los ejemplos en la tabla II, página 13).

Otra desventaja indiscutible de los filtros espaciales producidos a partir de acetato de celulosa es su mala capacidad para la desintegración mecánica en el medio ambiente. Esta mala capacidad para la desintegración demora persistentemente la degradación de los filtros de cigarrillos que llegan al medio ambiente. Pudo demostrarse que la degradación de las fibras de acetato de celulosa puede acelerarse con eficacia por medio de diferentes medidas. Sin embargo, todas estas medidas actúan de igual manera en dirección a una mejora de la capacidad de biodegradación del polímero acetato de celulosa, pero no en dirección de una mejor capacidad de desintegración de los filtros. El efecto de las medidas descritas, por ejemplo, en los documentos DE-C-43 22 966 y DE-C-43 22 965, está limitado esencialmente por medio de la reticulación tridimensional de los filamentos en un filtro espacial. Por tanto, al aire libre, los microorganismos necesarios para la degradación del material del filtro tienen un acceso muy reducido a los filamentos y, con ello, a la biodegradación del polímero. Por tanto, la capacidad por cierto mejorada de biodegradación del polímero está controlada o dominada por la mala desintegración mecánica del filtro espacial.

Puesto que en cuanto al rizado en cámara de compresión mencionado anteriormente se trata de un rizado tridimensional, en la mecha formada durante la producción de filtros tiene lugar, también sin adición de endurecedor, pero también, como se propone en el documento DE-C-43 22 966, en el caso del uso de adhesivos solubles en agua, una reticulación tridimensional de los filamentos en el filtro terminado, que es tan considerable, que la desintegración mecánica de los filtros en el medio ambiente también se ve dificultada de forma apreciable en estos casos. Limitaciones similares son válidas para la degradación fotoquímica de filamentos. La aceleración descrita en los documentos EP-A-0 716 117 y EP-B-0 732 432 está limitada por las desventajas estructurales de un filtro espacial descritas.

Por tanto, en el documento EP-A-0 880 907 se propuso evitar ampliamente el entrecruzamiento utilizando especificaciones de Filter Tow con un rizado restante extremadamente bajo (véase página 6, ecuación 8) en el filtro terminado. Esto se consigue finalmente mediante un aumento drástico del título total y, con ello, de los pesos del filtro. Según las leyes de la naturaleza, de ello resulta un aumento de las resistencias a la calada. Por tanto, para compensar estas elevadas resistencias a la calada debe aumentarse el título de los filamentos de manera correspondiente (véase ejemplo II).

Como otras medidas, el documento EP-A-0 880 907 describe el cortado parcial del filtro después de su fabricación y el uso de adhesivos solubles en agua. Para mayor integridad se menciona que el filtro de cigarrillo desintegrable descrito en el documento EP-A-0 880 907 cumple con los criterios del filtro espacial respecto a la relación de peso/resistencia a la calada S < 0,7, referida al título de los filamentos (ejemplo II: S = 0,31 m/daPA).

Otro procedimiento completamente diferente para la producción de filtros de aerosol aprovecha como material de partida un producto superficial, como por ejemplo, papel, material no tejido de hilar, tejidos textiles o materiales no tejidos (Non-Wovens) (en lo sucesivo, dichos filtros se denominan "filtros superficiales"). Estos filtros evitan las limitaciones mencionadas anteriormente respecto al rendimiento del filtro y la capacidad de desintegración. En lo anterior, en la empresa de producción del material de filtro se produce un producto superficial, se enrolla en bobinas y a continuación se envía a la empresa procesadora. El productor de filtros o cigarrillos desenrolla el material de la bobina, lo moldea como un producto en forma de bastoncillo para después compactarlo en dirección axial transversal en la pieza para dar formato de la máquina de bastoncillos de filtro, envolverlo con papel y cortarlo con la longitud final de los bastoncillos de filtro. De manera complementaria a ello, el producto superficial se riza generalmente, pero no necesariamente, por medio de un dispositivo de cresponado, antes de la transformación para formar un bastoncillo y en sentido paralelo al sentido de la máquina. Con ello se consigue por un lado una reducción de la densidad del material y por otro lado una influencia en la disminución de la presión (resistencia a la calada) de los filtros. Sin embargo, la densidad de empaquetamiento de los filtros superficiales conocidos actualmente, con entre 120 y 300 mg de peso de las fibras/cm^{3}, es claramente mayor que la de los filtros espaciales de acetato de celulosa. Generalmente no tiene lugar el entrecruzamiento de las capas de material no tejido y conscientemente no se aspira a conseguirlo.

El filtro superficial más conocido está compuesto por papel y lo comercializa, por ejemplo, la empresa Filtrona, Hamburgo, bajo el nombre comercial Myria Filter. En el documento WO 95/14398 se describe un filtro de un papel de fibras de celulosa artificiales, de la fibra Lyocell, con una alta formación de fibrillas, mezclado con fibras de celulosa o también fibras de acetato. Además, el documento WO 95/35043 se refiere a un filtro de cigarrillos de un tejido punzonado por chorro de agua, que a su vez contiene la fibra Lyocell como componente.

Naturalmente, además de los procedimientos mencionados en las solicitudes nombradas pueden utilizarse todos los procedimientos conocidos para la formación de productos superficiales en relación con la fibra de Lyocell, sumamente interesante por motivos del diámetro de las fibras después de la formación de fibrillas, para la producción de filtros superficiales.

Se considera que todos estos filtros presentan una buena biodegradación, porque pueden desintegrarse fácilmente, esto condicionado por la falta de reticulación de las capas superficiales y la baja resistencia al agua de los productos, que se produjeron en un proceso del papel. Después de enrollar nuevamente el filtro de cigarrillos para formar un producto superficial bajo la influencias del medioambiente, un producto superficial de este tipo ofrece además, en comparación con un filtro espacial difícilmente biodegradable, una superficie esencialmente mayor de manera comparativa para los microorganismos adecuados para la biodegradación. Otra ventaja esencial de los filtros superficiales consiste en una retención marcadamente mayor de la nicotina y el condensado en comparación con los filtros espaciales de resistencia a la calada correspondiente. Este elevado rendimiento de filtración se debe a la estructura física de los filtros superficiales y, por tanto, no depende del material de filtro utilizado cada vez.

Sin embargo, en el caso del uso de filtros superficiales en los que el material de filtro no está compuesto o está compuesto sólo parcialmente por acetato de celulosa, el consumidor evalúa una y otra vez como negativa la influencia negativa de sabor del humo por medio de, por ejemplo, las fibras celulósicas. Además, estos filtros compuestos principalmente por fibras celulósicas no presentan las elevadas retenciones selectivas frente a fenoles y nitrosaminas, típicas para los filtros espaciales de acetato de celulosa.

Por esta razón, en el pasado no han faltado intentos de proponer filtros superficiales basados en acetato de celulosa. De esta manera, el documento DE-A-27 44 796 describe el uso de las denominadas fibrillas (fibrets) de acetato de celulosa en combinación con fibras de acetato de celulosa o fibras naturales o sintéticas para la producción de filtros superficiales. Por ejemplo, el documento US-A-3 509 009 describe el uso de la técnica Melt-Blown para la producción de materiales no tejidos para el uso en filtros de cigarrillos.

El documento DE-C-196 09 143 reivindica un material no tejido de Melt-Blown, entre otros, para la producción de filtros de cigarrillos, partiendo de un acetato de celulosa termoplástico. Todos los filtros de cigarrillos producidos a partir de los materiales descritos tienen la ventaja de que el rendimiento de filtración de estos filtros (medido como retención de nicotina o alquitrán) es claramente mayor que en los filtros espaciales de acetato de celulosa con una resistencia a la calada comparable. Además se conoce que el acetato de celulosa puro no es adecuado para el tratamiento en procesos con deformación térmica del polímero. Los problemas que se presentan en este caso están expuestos específicamente en el documento DE-C-196 09 143.

Además es desventajoso que, debido a la mayor densidad mencionada de los filtros, la cantidad utilizada de material es tan grande en comparación, que incluso utilizando un material de partida barato, como papel basado en celulosa de papel, el precio por filtro no se diferencia esencialmente del de un filtro espacial de acetato de celulosa. Sin embargo, los filtros se hacen esencialmente más caros si se utilizan productos superficiales de fibras hiladas continuas para la producción. En estos casos, se encuentra al comienzo un proceso de hilado para la producción de un Tow (una estopa) rizado, que después se corta para dar una fibra, que después a su vez se trata posteriormente en una etapa de trabajo adicional para dar un producto superficial como material de partida para el productor de filtros. Ejemplos de un modo de proceder de este tipo se describen en el documento ya mencionado WO 95/14398 o también en el documento DE-A-27 44 796.

Teniendo en cuenta las desventajas expuestas anteriormente se entiende que la tecnología del filtro superficial, producido por el procedimiento de varias etapas (hilado, cortado, producción del material no tejido), no se haya impuesto en el caso del procesamiento para producir artículos de gran consumo (sector Full-Flavour o Light).

Otro procedimiento marcadamente diferente para la producción de filtros superficiales de acetato de celulosa se describe en el documento DE-A-1 930 435. En lo anterior, un Filter Tow tradicional, producido a partir de fibras de acetato de celulosa no plastificadas térmicamente, se retira de un fardo, se extiende en un elemento de preparación habitual, se estira y se dota de un medio de plastificación habitual. A diferencia de los procedimientos de tratamiento habituales para la producción de filtros espaciales, después se calienta la banda de Filter Tow preparada en un dispositivo de calentamiento y a continuación se reticula termoplásticamente, bajo presión, con la ayuda de rodillos perfilados, calentados. El producto superficial producido de esta manera, endurecido en dos dimensiones se junta entonces, se compacta en dirección axial transversal, se envuelve con papel y se corta. Con ello se produce, como se describe en el documento US-A-4.007.745, un filtro superficial de filamentos de éster de celulosa continuos. Una ventaja del procedimiento consiste en que por primera vez, desde el punto de vista de las propiedades de producto del filtro, las ventajas del filtro superficial respecto a la retención de nicotina y de condensado se combinan con las ventajas del polímero acetato de celulosa respecto a la retención específica y al sabor. También es ventajosa la transformación del Filter Tow, en una etapa y de manera favorable en cuanto a su coste, para dar un filtro superficial. Sin embargo, el filtro está caracterizado por un gran número de canales de humo triangulares, que están formados por un material no tejido que presenta un gran número de cavidades rectangulares. Otra desventaja de esta estructura de filtro consiste en que los canales triangulares se hacen muy visibles, especialmente durante el acto de fumar, lo que se percibe como desventaja óptica de los productos fabricados.

No obstante, el procedimiento descrito en el documento DE-A-1 930 435, así como el filtro de cigarrillo correspondiente del documento US-A-4.007.745, tienen alguna otra desventaja considerable: por medio de la fusión termoplástica de los filamentos se producen partes superficiales extensas, completamente fundidas, de porosidad baja (véanse las figuras 2 a 6), que no son eficaces para la filtración del humo. A consecuencia, en el caso de estos filtros se necesita una cantidad de material utilizado que es considerablemente superior a la del filtro espacial actual. En el documento US-A-4.007.745 se describe a modo de ejemplo un filtro, cuya cantidad utilizada de material es dos veces a dos veces y media las cantidades empleadas hoy habitualmente (véanse los ejemplos 4 a 7).

Además, el rizado en las partes superficiales no endurecidas está orientado de manera tridimensional (véase DE-A-1 930 435, figura 6), con la consecuencia de que las capas superficiales contiguas se reticulan a su vez parcialmente de manera tridimensional, durante la compactación en dirección axial transversal para formar el bastoncillo de filtro. Esto está intensificado por el hecho de que mediante el corto tratamiento térmico de la banda de Filter Tow antes de la reticulación termoplástica del material no tejido, el plastificante aplicado antes de la plastificación todavía no se ha desplazado hacia dentro de las fibras y, por tanto, contribuye al pegado de las capas de material no tejido contiguas, de manera correspondiente al endurecimiento de los filtros espaciales de acetato de celulosa. En lo anterior debe saberse que en lo descrito en el documento DE-A-1 930 435 respecto a los productos utilizados para la plastificación del acetato de celulosa, se trata de las mismas sustancias químicas que se utilizan para el endurecimiento de filtros espaciales de acetato de celulosa en su función como disolventes.

Las últimas dos desventajas mencionadas impiden un nuevo enrollamiento del filtro superficial para formar una banda de material no tejido. Los principios responsables de ello corresponden a los de los filtros espaciales discutidos anteriormente.

Otra desventaja de la enseñanza del documento DE-A-1 930 435 se basa en que la banda de Filter Tow en el momento de la formación del material no tejido, como ya se ha mencionado, está humedecida con medio de endurecimiento, con lo que la superficie se vuelve muy pegajosa. Esto produce pegados en los rodillos de la calandria y, por tanto, hace que el control del procedimiento sea extremadamente difícil, especialmente a velocidades de tratamiento de > 100 m/min.

Por consiguiente, la invención se basa en la tarea de proporcionar filtros superficiales basados en fibras de éster de celulosa continuas, que no presenten las desventajas del estado de la técnica mencionadas anteriormente, especialmente del filtro descrito en el documento US-A-4.007.745. Éstos deben tener una dureza suficiente incluso sin reticulación tridimensional, con lo que su capacidad de desintegración mecánica debe corresponder a la de aquellos filtros superficiales que fueron producidos a partir de material no tejido con fibras de corte corto. En lo anterior, la dureza Filtrona debe orientarse por los requisitos del mercado. Además, los filtros superficiales deben conservar las propiedades ventajosas conocidas del estado de la técnica o en casos individuales, mejoradas.

La tarea anterior se soluciona según la invención mediante un filtro de cigarrillo de alto rendimiento con capacidad de desintegración mecánica, basado en fibras o filamentos de ésteres de celulosa, especialmente acetato de celulosa, caracterizado porque:

a): la relación s de peso de las fibras/resistencia a la calada, referida al título de los filamentos, es superior a aproximadamente 0,7, con lo que el valor S se calcula según la fórmula:

S = (m_{A} \ / \ \Delta P_{7.8}) \ / \ dpf \ [10 m/daPA]

en la que m_{A} significa el peso de las fibras [g], \DeltaP la resistencia a la calada [daPA] y dpf el título de los filamentos [dtex] y para la resistencia a la calada se incluye el valor convertido para un diámetro de 7,8 mm,

b): el rizado IR restante del material de filtro no excede el valor 1,45, con lo que IR se obtiene a partir de la fórmula

IR = 10.000* m_{A} \ / \ (G \ * \ l),

con lo que es válido para m_{A} = peso de la fibra [g], G = título total [g/10 exp 4 * m], así como l = longitud del filtro [mm],

c): el peso de las fibras tiene un valor máximo de 10 mg/mm de longitud del filtro y

d): la dureza de los filtros de cigarrillos sobrepasa aproximadamente el 90% de la dureza Filtrona.

Para la producción de un filtro según la invención se utiliza o bien un material termoplástico de éster de celulosa, de fibras o de filamentos o bien en el caso de un éster de celulosa no termoplástico, un adhesivo soluble en agua. Si a continuación se habla de material de fibras, entonces la realización correspondiente debe ser válida también para materiales de filamentos, siempre que esto tenga sentido. Respecto a las propiedades termoplásticas de los derivados de ésteres de celulosa se hace referencia a la discusión descrita en el documento DE-A-196 09 143 respecto a plastificantes internos y externos (página 1, línea 65 y siguientes). Las comprobaciones realizadas en éste son de fundamental importancia para el entendimiento de las siguientes realizaciones. Respecto a la definición de termoplásticos se hace referencia además al "Römpps Chemielexikon" (Diccionario de química Römpp), 8ª edición, volumen 6, librería editorial Franckh, Stuttgart 1988, página 4229. Para el primer caso de un material termoplástico de fibras de éster de celulosa pueden diferenciarse dos casos. En el primer caso, el material de fibras se produce a partir de un éster de celulosa ya termoplástico por naturaleza, como por ejemplo acetobutirato de celulosa. En este caso, el Filter Tow puede procesarse para dar los filtros según la invención sin llevar a cabo otras medidas. En el caso de un polímero de partida no termoplástico, como por ejemplo 2,5-acetato de celulosa, éste debe plastificarse térmicamente por medio de la adición de un plastificante adecuado. En este caso, el plastificante debe estar distribuido homogéneamente en las fibras. La distribución homogénea del plastificante en las fibras puede detectarse por medio de los métodos más diversos. Éstos son, por ejemplo: registro de la cinética de evaporación del plastificante. Para ello puede calentarse un tapón de filtro en una corriente de gas inerte y detectarse la cinética de evaporación a través de la combustión en un detector de ionización de llama (FID) habitual. La cinética de evaporación de un plastificante introducido uniformemente en las fibras se diferencia mucho de la de un plastificante aplicado superficialmente. Puesto que la evaporación tiene lugar con control de difusión, en el caso de una distribución uniforme la cinética de evaporación es significativamente más lenta que en el caso de la aplicación superficial. Otra posibilidad consiste en representar la cinética de evaporación mediante termogravimetría diferencial. En tercer lugar, la distribución uniforme puede determinarse por medio de procedimientos de extracción de corto tiempo en disolventes adecuados para el polímero, con un análisis cuantitativo subsiguiente del plastificante. Este método proporciona para un plastificante distribuido homogéneamente un valor de análisis claramente inferior que para el plastificante aplicado sólo superficialmente, en el caso de un contenido porcentual igual. Otra posibilidad para diferenciar cualitativamente los plastificantes superficiales y los distribuidos uniformemente consiste en la posibilidad de analizar mediante reflexión NIR. Este método proporciona para el plastificante distribuido homogéneamente un valor de análisis claramente inferior que para el plastificante aplicado sólo superficialmente, en el caso de un contenido porcentual igual.

Para la producción del filtro según la invención se retira un Filter Tow del fardo, se extiende neumáticamente y se estira según un procedimiento habitual para los filtros espaciales. Antes del paso mismo de la producción del filtro se produce intermediariamente un material no tejido (Non-Woven) con una estabilidad lo más baja posible en dirección de los dos ejes superficiales. Sorprendentemente se ha mostrado que esto se logra especialmente cuando el plastificante necesario para la plastificación térmica del polímero está distribuido uniformemente en las fibras.

En el marco de la presente invención, la relación S de peso de las fibras/resistencia a la calada, referida al título de los filamentos, según la fórmula especificada anteriormente, es superior a aproximadamente 0,7. Si se cae por debajo de este valor, entonces esto lleva a valores de retención como los que son habituales para los filtros de acetato de celulosa convencionales. Preferiblemente, la relación S de peso de las fibras/resistencia a la calada, referida al título de los filamentos, tiene un valor máximo de aproximadamente 2, y se encuentra especialmente en el intervalo de aproximadamente 0,8 a 1,3. Si se excede el valor preferido de aproximadamente 2 para la relación S, entonces este producto ya no cumple los requisitos de rentabilidad deseados.

En cuanto a los demás parámetros que sirven de base, son válidas preferiblemente las siguientes condiciones suplementarias:

El rizado I_{R} restante del material de filtro es inferior a 1,45. Preferiblemente, el rizado restante es de entre aproximadamente 1,05 y 1,4, especialmente de entre aproximadamente 1,1 y 1,3.

En el marco de la enseñanza según la invención, el peso de las fibras puede tener un valor máximo de 10 mg/mm de longitud del filtro, especialmente un máximo de 9,0 mg/mm de longitud del filtro y preferiblemente de al menos aproximadamente 4 mg/mm de longitud del filtro. El intervalo preferido se encuentra aproximadamente entre 5 y 8 mg/mm de longitud del filtro. Si se excede el valor máximo de 10 mg/mm de longitud del filtro, entonces un producto de este tipo no es suficientemente rentable. Preferiblemente se mantiene un valor mínimo de aproximadamente 5 mg/mm de longitud del filtro. Si se cae por debajo de este valor, entonces, según el estado de la técnica, no puede mantenerse la dureza deseada del filtro de cigarrillo con un valor mínimo del 90%. El valor límite mínimo de la dureza Filtrona de aproximadamente el 90% se orienta por los requisitos del mercado. En lo anterior, la dureza Filtrona de los filtros de cigarrillos según la invención puede ajustarse preferiblemente en aproximadamente del 90 al 95%, especialmente aproximadamente del 91 al 93%. (Determinación de la dureza Filtrona: un bastoncillo cilíndrico de 12 mm de diámetro presiona con su superficie plana frontal, con una carga de 300 g, de manera vertical, sobre un bastoncillo de filtro colocado horizontalmente. La relación entre el diámetro comprimido y el diámetro de partida determinado previamente por el primer contacto, da como resultado la cifra porcentual de la dureza Filtrona). Ha demostrado ser especialmente ventajoso que el filtro de cigarrillo de alto rendimiento según la invención presente, según el ensayo de CBDTF después de 10 semanas de duración del ensayo, una pérdida de peso de al menos aproximadamente el 40%, especialmente de al menos aproximadamente el 50% en peso.

La resistencia a la calada de los filtros según la invención se encuentra preferiblemente en el intervalo entre 1 y 12 daPA/mm de longitud del filtro. El título de los filamentos de las calidades de Filter Tow utilizadas varían entre 1 y 20 dtex.

La capacidad de desintegración de los filtros de cigarrillos según la invención se aumenta por medio de un rizado I_{R} restante leve. Este rizado restante leve reduce los entrecruzamientos de los filamentos dentro y entre las capas de las bandas de material no tejido. El rizado restante del filtro según la invención es, como se ha expuesto anteriormente, inferior a 1,45.

Para mejorar adicionalmente la capacidad de desintegración mecánica del filtro según la invención se recomienda producirlo a partir de una tira de fibras de anchura múltiple según la enseñanza del documento DE 43 40 029. Según otra forma de realización, el filtro de cigarrillos puede producirse a partir de una tira de fibras, de la que se separaron varias tiras antes de la entrada a la parte de formación de la mecha de la máquina de bastoncillos de filtro.

Las fibras termoplásticas de éster de celulosa continuas de la invención pueden contener acetato de celulosa, especialmente 2,5-acetato de celulosa, butirato de celulosa, acetobutirato de celulosa, acetopropionato de celulosa y/o propionato de celulosa. Ventajosamente, las fibras termoplásticas continuas de acetato de celulosa según la invención presentan un grado de sustitución de aproximadamente 1,5 a 3,0, preferiblemente de aproximadamente 2,2 a 2,6.

Los plastificantes utilizados para la plastificación térmica de los ésteres de celulosa empleados y distribuidos uniformemente en las fibras pueden seleccionarse, por ejemplo, de los siguientes grupos: éster de glicerina (especialmente triacetato de glicerina), carbonato de etileno y de propileno, éster del ácido cítrico (especialmente citrato de acetilo, de trietilo), glicoléster (especialmente diacetato de trietilenglicol (TEGDA) o dibenzoato de dietilenglicol), Carbowax® (especialmente polietilenglicoles de un peso molecular de 200 a 14.000, como por ejemplo los producidos por la empresa UCC, EE.UU.), sulfolano (1,1-dióxido de tetrahidrotiofeno), ésteres de ácidos grasos, éster del ácido fosfórico (especialmente fosfato de trioctilo, de trifenilo o de trimetilo), ésteres del ácido ftálico (especialmente ftalato de dimetilo, de dietilo, de dibutilo y/o de diisodecilo) y mezclas de cualquier composición a partir de una o varias de estas sustancias.

La cantidad de plastificante y/ o adhesivo soluble en agua que debe utilizarse es habitual, sin más, para el experto en esta área técnica. Generalmente, está presente un contenido de plastificante y/o adhesivo de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 40% en peso, sin embargo, en casos especiales, el contenido de plastificante puede exceder sin más este intervalo, sin que la enseñanza de la invención se vea afectada por ello.

Como adhesivos solubles en agua que se encuentran preferiblemente sobre la superficie de las fibras, pueden utilizarse los disolventes habituales de elevado punto de ebullición, utilizados en la producción de filtros espaciales de acetato de celulosa, tales como óxidos de polialquileno (tales como polietilenglicoles, polipropilenglicoles o copolímeros de óxido de polietileno y polipropileno, así como sus derivados), ésteres o éteres solubles en agua (también ésteres o éteres de celulosa), almidón, derivados de almidón, p-polivinilalcoholes (hidrolizados parcial o completamente, así como derivados de los mismos), poliviniléter (y sus derivados), p-polivinilacetatos y/o polisacáridos, poliamidas y poliacrilatos solubles en agua, es decir, pueden aplicarse sobre la banda de fibras.

En otra forma de realización preferida de la invención, los filamentos o las fibras de éster de celulosa contienen aditivos en forma de aditivos fotorreactivos, aditivos que favorecen la biodegradación, aditivos con un efecto selectivo de retención y/o pigmentos de color. Como aditivo fotorreactivo se prefiere un dióxido de titanio finamente disperso del tipo anatasa con un tamaño medio de partícula inferior a 2 \mum. Como aditivos que favorecen la biodegradación deben nombrarse especialmente: sustancias que contienen nitrógeno, cuyos productos naturales o microbiológicos de descomposición liberan aminas (por ejemplo, urea y sus derivados; oligopéptidos y proteínas, tales como, por ejemplo, beta-lactoglobulina; productos de condensación de carbonileno y aminas, por ejemplo hexametilentetramina; así como heterociclos orgánicos que contienen nitrógeno, especialmente carbazoles).

Los aditivos preferidos con efecto selectivo de retención son adyuvantes de filtración, como los que se mencionan, por ejemplo, en el documento WO 97/16986. Preferiblemente se utilizan ácidos orgánicos o ésteres ácidos de ácidos carboxílicos, polifenoles, o derivados de porfirina.

Por consiguiente, por medio de medidas adecuadas, el filtro de cigarrillo de alto rendimiento según la invención puede mejorarse en cuanto a la capacidad de degradación fotoquímica y biológica en una medida que únicamente es posible de manera condicionada en el caso de los filtros espaciales del estado de la técnica.

Por consiguiente, las ventajas ligadas a la invención son variadas. Es especialmente muy ventajosa la capacidad de desintegración fácil del filtro según la invención bajo la influencia del medioambiente. Esto puede mejorarse claramente en cuanto a la capacidad de degradación fotoquímica y biológica en comparación con un filtro espacial conocido. Además, en comparación con los filtros espaciales, por ejemplo de acetato de celulosa, tiene una retención aumentada en el caso de la misma resistencia a la calada, con lo que simultáneamente se cumplen en gran medida los requisitos establecidos para el filtro, especialmente por el productor de cigarrillos, así como por el consumidor final. Además, mediante el mezclado de diferentes Tows de partida de cualquier tamaño de filamento (título de los filamentos) es posible ajustar de manera correspondiente un volumen superficial y una capacidad de filtración óptimos. Esta forma de trabajo permite también optimizar los filtros de manera correspondiente a su dureza Filtrona. Además, mediante el plastificante presente, como por ejemplo triacetina, puede tener lugar una influencia positiva sobre el sabor, con lo que sin embargo, simultáneamente pasa una menor cantidad de plastificante directamente al humo. A consecuencia de eso, en el filtro de cigarrillo de alto rendimiento según la invención se detectan valores de condensado significativamente más bajos.

A continuación, la invención se describe en detalle mediante ejemplos que no deben limitar la enseñanza de la invención. Otros ejemplos de realización son evidentes para el experto en el marco de la revelación según la invención.

Ejemplos

Ejemplo de comparación 1

Como ejemplo de comparación 1, el cual representa un filtro de cigarrillo (filtro espacial) hoy en día habitual, se produjo un filtro de cigarrillo a partir de un Filter Tow de especificación 3,0 Y 35. Este filtro está compuesto por filamentos individuales de título de los filamentos 3,33 dtex y un título total de 38.889 dtex, con lo que Y describe la sección transversal del filamento. Los filtros tienen una longitud de 21 mm con un diámetro de 7,80 mm. El contenido en triacetina es del 7% (= 8,5 mg). La resistencia a la calada es de 60 daPA para un peso utilizado de acetato de 107 mg. Los filtros se envolvieron con un papel de envoltura para filtros de la empresa Glatz (D-67468 Neidenfels) con la designación F 796-28. La dureza Filtrona de los bastoncillos de filtro es del 92,2%. Por consiguiente, el filtro tiene una relación de peso/resistencia a la calada ajustada al título de los filamentos de S = 0,54 (10 m/daPA). Estos filtros se investigaron con respecto a su desintegración según las técnicas de ensayo (ensayo CBDTF) conseguidas por el grupo de trabajo CORESTA, descritas a continuación. Los resultados se resumen en la tabla 1.

El material de prueba (10 tapones de filtro sin el papel de envoltura) se irradia con una lámpara de xenón con longitudes de onda mayores de 290 nm. La intensidad de la irradiación se determina a 340 nm y se ajusta en 0,35 Wm-2nm-1. La temperatura, medida mediante un patrón blanco, es de 55ºC. Dos veces al día se irrigan las muestras con agua desionizada. Una vez al día, las muestras se cargan mecánicamente mediante vibración con cuatro esferas de acero (M = 16 g, D = 1,2 cm) en un vaso de acero. Semanalmente, tras el acondicionamiento de las muestras se realiza la determinación del peso y opcionalmente del volumen. Para determinar la retención de condensado de los filtros se acoplaron los filtros de 21 mm de largo a una mecha de tabaco de "American Blend" y se fumaron según las recomendaciones nº 22 y 23 de CORESTA. El filtro Cambridge y los filtros separados de las colillas de tabaco se extraen en metanol y según la dilución correspondiente, se determina mediante espectroscopia ultravioleta la extinción de las disoluciones a una longitud de onda de 310 nm. La retención se calcula entonces según la siguiente fórmula:

R_{k} = E_{filtro} \ / \ (E_{filtro} \ + \ E_{filtro \ de \ Cambridge}).

En el ejemplo de comparación 1 se determinó un valor para la retención de condensado del 37,5%.

Ejemplo de comparación 2

Se preparó un Filter Tow de especificación 3.0 Y 55 (título de los filamentos: 3,33 dtex; título total: 61.111 dtex) en un dispositivo de estiramiento KDF 2 habitual, con dos etapas, de la empresa Hauni, Hamburgo y se rocía con 8% de triacetina. Tras abandonar el rodillo de desviación, la banda de Filter Tow con una anchura mínima de 250 mm se introduce en un par de rodillos de la calandria calentados y se calandran con una presión de línea eficaz de 40 kg/cm. Los rodillos de la calandria perfilados tienen un diámetro de 230 mm y una anchura acanalada de 350 mm y presentan 10 estrías por cm. Se calientan con un aceite de silicona a una temperatura de 205 \pm 3ºC. El perfil de la ranura tiene forma trapezoidal con una anchura superior de 0,4 mm y una profundidad de 0,45 mm y un ángulo incluido de 35º.

Tras dejar los rodillos de la calandria, el material no tejido así producido se dobla en forma de mecha mediante introducción en una tobera de entrada y se envuelve en papel en una KDF2 habitual, de la empresa Körber, Hamburgo, a una velocidad de la mecha de 70 m/min y se cortan bastoncillos de filtro de una longitud de 126 mm. El diámetro de los bastoncillos de filtro se ajustó en 7,8 mm. La dureza Filtrona de los bastoncillos de filtro es del 89,5%. A partir de esos bastoncillos se cortan después tapones de filtro de una longitud de 21 mm, que a continuación, como se describe en el ejemplo de comparación 1, se analizan con respecto a su capacidad de desintegración (los resultados se resumen en la tabla 1). La resistencia a la calada de estos bastoncillos de filtro es de 51 daPA para un peso utilizado de acetato de 141 mg. De esta manera, la relación de peso de las fibras/resistencia a la calada, referida al título de los filamentos, es de S = 0,83 [10 m/daPA]. La retención de condensado, determinada como se describe en el ejemplo de comparación 1, fue del 42,3%.

La demostración de la distribución no homogénea de la triacetina pulverizada se lleva a cabo tal como sigue: un tapón de filtro producido tres meses antes de la fecha del análisis, con una longitud de 21 mm, se introduce en un tubo de acero V2A con un diámetro interior de 7,5 mm. El diámetro interior del tubo de acero se reduce a ambos lados, mediante medios técnicos adecuados, hasta alcanzar un diámetro de 0,3 mm. Del lado de la entrada, se introduce gas nitrógeno con una velocidad de flujo de 30 ml por minuto y en el lado de la salida, se acopla con un detector de ionización de llama (FID) habitual. El tubo de muestras se caliente en una estufa con una tasa de calentamiento de 75ºC/min hasta una temperatura de la estufa de 150ºC. La señal del FID registrada alcanza su máximo de intensidad como muy tarde después de dos minutos y la línea de base después de aproximadamente 6 minutos.

Ejemplo

En un mezclador universal de pared doble con un contenido total de 615 l de volumen y un dispositivo de refrigeración-calefacción se colocaron 300 kg de escamas de acetato de celulosa. La herramienta 1 de mezclado es de una sola pieza, con tres alas fijadas cerca del suelo a un eje de propulsión de forma rotatoria y vertical. De manera horizontal al eje de propulsión, se sujeta una herramienta 2 de vibración, de una sola pieza, con cuatro alas, que impide la formación de aglomerado durante la adición y la difusión del plastificante y trabaja con una velocidad circunferencial de 21 m/seg (2890 rpm).

El mezclador 1 se puso en marcha con una velocidad circunferencial de 6,5 m/seg. Durante 10 min, se añadieron uniformemente 65 kg de triacetina. En ese instante se conecta adicionalmente la herramienta 2 de vibración. A continuación se mezcló durante 12 min intensamente hasta conseguir una mezcla intensa. En los siguientes 20 min se calentó hasta una temperatura del material de 76ºC. Esta temperatura se mantuvo durante 5 min. A continuación, se enfrío durante 30 min de manera continua hasta 20ºC. El tiempo de acción total de la triacetina sobre las escamas fue de 67 min. A continuación se hizo un vaciado rápido del mezclador en el plazo de 3 minutos. El producto obtenido mediante este procedimiento puede granularse y almacenarse muy bien. El granulado de acetato de celulosa plastificado térmicamente se transforma mediante el procedimiento habitual de hilatura en seco para dar un Filter Tow de especificación 3,0 Y 55 [título de los filamentos 3,33 dtex; título total 61.111 dtex].

Este Filter Tow se preparó en un dispositivo de estiramiento KDF 2 habitual, con dos etapas, de la empresa Hauni, Hamburgo. A diferencia del ejemplo de comparación 2, tras el estirado no se añade ningún plastificante adicional. Tras dejar el rodillo de desviación, se introduce la banda de Filter Tow con una anchura mínima de 250 mm en un par de rodillos de la calandria calentados y se calandran. Los rodillos de la calandria perfilados tienen un diámetro de 150 mm y una anchura de 550 mm y muestran 10 estrías por cm. Se calientan con un aceite de silicona a una temperatura de 180 \pm 3ºC. El perfil de la ranura tiene forma trapezoidal con una anchura superior de 0,4 mm y una profundidad de 0,45 mm y un ángulo incluido de 35º. Tras dejar los rodillos de la calandria, el material no tejido así producido se dobla en forma de mecha mediante introducción en una tobera de entrada y se envuelve en papel en una KDF2 habitual, de la empresa Körber, Hamburgo, a una velocidad la mecha de 120 m/min y se cortan bastoncillos de filtro de una longitud de 126 mm. El diámetro de los bastoncillos de filtro se ajustó en 7,8 mm. La dureza Filtrona de los bastoncillos de filtro es del 91,4%.

A partir de esos bastoncillos se cortan después tapones de filtro de una longitud de 21 mm, que a continuación, como se describe en el ejemplo de comparación 1, se analizan con respecto a su capacidad de desintegración (los resultados se resumen en la tabla 1). La resistencia a la calada de estos bastoncillos de filtro es de 51 daPA para un peso utilizado de acetato de 156 mg. De esta forma, la relación de peso de las fibras y la resistencia a la calada ajustada al título de los filamentos es de S = 0,92 [10 m/daPA]. La retención de condensado, determinada como se describe en el ejemplo de comparación 1, fue del 44,1%.

La demostración de la distribución homogénea de la triacetina pulverizada se lleva a cabo tal como sigue: un tapón de filtro producido tres meses antes de la fecha del análisis, con una longitud de 21 mm, se introduce en un tubo de acero V2A con un diámetro interior de 7,5 mm. Se reduce el diámetro interior del tubo de acero mediante medios técnicos a ambos lados hasta alcanzar un diámetro de 0,3 mm. Del lado de la entrada, se mete gas nitrógeno con una velocidad de flujo de 30 ml por minuto y en el lado de la salida, se acopla con un detector de ionización de llama (FID) habitual. El tubo de muestras se caliente en una estufa con una tasa de calentamiento de 75ºC/min hasta una temperatura de la estufa de 150ºC. La señal del FID apuntada alcanza su máximo de intensidad después de cuatro minutos como pronto y la línea de base después de aproximadamente 10 minutos.

En la tabla 1 se representan los resultados de los ensayos de desintegración de los ejemplos de comparación 1, 2 y del ejemplo según la invención.

TABLA 1

Duración del ensayo	Ejemplo de comparación 1	Ejemplo comparación 2	Ejemplo
en semanas	Peso residual [%]	Peso residual [%]	Peso residual [%]
1	93	95	87
2	92	94	85
3	92	94	82
4	91	94	75
5	88	93	69
6	86	93	62
7	81	92	47
8	78	91	34
9	76	90	28
10	72	89	21

De los valores de la tabla anterior es evidente que, con una duración del ensayo cada vez mayor, la desintegración de un producto elaborado según la invención es sorprendentemente muy superior a los valores de los ejemplos de comparación.

En la tabla 2 se resumen todas las mediciones realizadas.

TABLA 2

1

Claims

1. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento con capacidad de desintegración mecánica, basado en fibras o filamentos de ésteres de celulosa, caracterizado porque

a): la relación S de peso de las fibras (o peso de los filamentos)/resistencia a la calada, referida al título de los filamentos, es superior a aproximadamente 0,7, con lo que el valor S se calcula según la fórmula:

S = (m_{A} \ / \ \Delta P_{7.8}) \ / \ dpf \ [10 \ m/daPA]

: en la que m_{A} significa el peso de las fibras [g], \DeltaP la resistencia a la calada [daPA] y dpf el título de los filamentos [dtex] y para la resistencia a la calada se incluye el valor convertido para un diámetro de 7,8 mm,

I_{R} = 10.000* \ m_{A} \ / \ (G \ * \ l),

: con lo que es válido para m_{A} = peso de la fibra [g], G = título total [g/10 exp 4 * m], así como l = longitud del filtro [mm],

d): la dureza de los filtros de cigarrillos excede aproximadamente el 90% de la dureza Filtrona.

2. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el material de celulosa es acetato de celulosa.

3. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el material de celulosa es termoplástico y las fibras o los filamentos, siempre que se incluya un plastificante, contienen a este plastificante distribuido uniformemente.

4. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque sobre la superficie de las fibras o los filamentos se encuentra un adhesivo soluble en agua.

5. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el rizado restante se encuentra entre aproximadamente 1,05 y 1,4, especialmente entre aproximadamente 1,1 y 1,3.

6. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el filtro de cigarrillo se produjo a partir de una tira de anchura múltiple.

7. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el filtro de cigarrillo se produjo a partir de una tira de fibras que previamente se separó en varias tiras.

8. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras o los filamentos termoplásticos contienen acetato de celulosa, especialmente 2,5-acetato de celulosa, butirato de celulosa, acetobutirato de celulosa, acetopropionato de celulosa y/o propionato de celulosa.

9. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el caso del uso de un plastificante, el contenido de plastificante se encuentra entre el 1 y el 40%.

10. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el caso del uso de un plastificante, éste es triacetina, diacetato de trietilenglicol y/o éster dietílico del ácido cítrico.

11. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras o los filamentos termoplásticos se basan en acetato de celulosa con un grado de sustitución de aproximadamente 1,5 a 3,0, especialmente de aproximadamente 2,2 a 2,6.

12. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los adhesivos solubles en agua están presentes en forma de polietilenglicoles, ésteres o éteres solubles en agua, almidón y/o derivados de almidón, p-polivinilalcoholes, p-polivinilacetatos.

13. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la relación S de peso de las fibras (o peso de los filamentos)/resistencia a la calada, referida al título de los filamentos, tiene un valor máximo de aproximadamente 2, especialmente se encuentra en el intervalo de aproximadamente 0,8 a 1,3.

14. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el peso de las fibras (o el peso de los filamentos) es de al menos aproximadamente 4 mg/mm de longitud del filtro, especialmente de aproximadamente 5 a 8 mg/mm de longitud del filtro.

15. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la dureza Filtrona del filtro de cigarrillo es aproximadamente del 90 al 95%, especialmente aproximadamente del 91 al 93%.

16. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras o los filamentos de éster de celulosa contienen aditivos en forma de aditivos fotorreactivos, aditivos que favorecen la biodegradación, aditivos con un efecto selectivo de retención y/o pigmentos de color.

17. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque como aditivo fotorreactivo se utiliza dióxido de titanio finamente disperso del tipo anatasa, con un tamaño medio de partícula inferior a 2 \mum.

18. Filtro de cigarrillo de alto rendimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque como aditivos se utilizan ácidos orgánicos o ésteres ácidos de ácidos carboxílicos, polifenoles y/o derivados de porfirina.