ES2600740T3

ES2600740T3 - Mecha de fibra mixta para uso en la fabricación de elementos del filtro de un cigarrillo

Info

Publication number: ES2600740T3
Application number: ES13747551.3T
Authority: ES
Inventors: Andries D. Sebastian
Original assignee: RJ Reynolds Tobacco Co
Current assignee: RJ Reynolds Tobacco Co
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2017-02-10
Anticipated expiration: 2033-07-24
Also published as: CN104703491B; CN104703491A; US20160044958A1; JP6293751B2; US9833017B2; US20140026909A1; JP2015523089A; EP2877046A1; EP2877046B1; WO2014018645A1; US9179709B2

Abstract

Un procedimiento para formar un paquete fibroso adecuado para su uso en un elemento de filtro para un artículo de fumar, comprendiendo el procedimiento: mezclar una primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa con una segunda pluralidad de fibras discontinuas que comprende un material polimérico diferente de la primera pluralidad de fibras discontinuas para dar una mezcla de fibras; cardar la mezcla de fibras para proporcionar una mecha de fibras mixtas que tiene un denier total en el intervalo de 20.000 denier a 80.000 denier; y conformar la mecha de fibras mixtas para formar una forma de varilla cilíndrica continua adaptada para la incorporación en un elemento de filtro para un artículo de fumar.

Description

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DESCRIPCION

Mecha de fibra mixta para uso en la fabricacion de elementos del filtro de un cigarrillo Campo de la descripcion

La presente descripcion se refiere a productos elaborados o derivados del tabaco o de otro material de fumar que esta destinado para el consumo humano. En particular, la descripcion se refiere a elementos del filtro para artfculos de fumar tal como cigarrillos, y procedimientos y aparatos relacionados para la produccion de elementos del filtro.

Antecedentes

Artfculos de fumar populares, tal como los cigarrillos, pueden tener una estructura con forma de varilla sustancialmente cilmdrica y pueden incluir una carga, rollo o columna de material de fumar, tal como tabaco desmenuzado (por ejemplo, en forma de relleno cortado), rodeado por una envoltura de papel formando, de ese modo, una denominada "varilla de fumar" o "varilla de tabaco". Normalmente, un cigarrillo tiene un elemento de filtro cilmdrico alineado en una relacion de extremo a extremo con la varilla de tabaco. Por lo general, un elemento de filtro comprende una estopa de acetato de celulosa plastificada circunscrita por un material de papel conocido como "envoltura de tapon". Por lo general, el elemento de filtro esta unido a un extremo de la varilla de tabaco utilizando un material de envoltura circunscrito conocido como "material de emboquillado”. Tambien puede ser deseable perforar el material de emboquillado y la envoltura del tapon, a fin de proporcionar la dilucion del humo directo extrafdo con el aire del ambiente. Las descripciones de los cigarrillos y de los diversos componentes de los mismos se exponen en Tobacco Production, Chemistry and Technology, Davis et al. (Eds.) (1999). Un cigarrillo es empleado por un fumador encendiendo un extremo del mismo y quemando la varilla de tabaco. El fumador recibe entonces humo directo en la boca de el o de ella al aspirar por el extremo opuesto (p. ej., por el extremo del filtro) del cigarrillo.

Despues de su uso, la parte desechada del cigarrillo esta compuesta, principalmente, por el elemento de filtro, que consiste, por lo general, en fibras de acetato de celulosa bien compactadas y muy rizadas unidas en sus puntos de contacto y envueltas por la envoltura de tapon y el material de emboquillado. La presencia de los materiales de envoltura, la union de fibra con fibra, y la naturaleza compactada de los elementos de filtro convencionales tienen un efecto perjudicial sobre la velocidad de degradacion de los filtros de cigarrillos en el medio ambiente. A menos que el elemento de filtro sea desenrollado y las fibras sean separadas para aumentar la exposicion, la biodegradacion del filtro puede requerir varios anos.

La celulosa es una conocida fibra biodegradable que es susceptible de degradacion aerobica y/o anaerobica en diversos ambientes. Sin embargo, la celulosa no se ha utilizado tradicionalmente para la produccion de estopa fibrosa para elementos de filtro, debido en gran parte al mal sabor del humo del cigarrillo asociado con los elementos de filtro basados en celulosa comparados con los elementos de filtro tradicionales basados en acetato de celulosa. Se cree que el acetato de celulosa utilizado tradicionalmente es ventajoso en proporcionar grupos acetato que pueden interaccionar con y eliminar ciertos compuestos fenolicos indeseables de la fase de vapor del humo del cigarrillo. La celulosa no tiene grupos acetato en la superficie de la fibra y se cree que esto puede contribuir al mal sabor asociado con los filtros basados en celulosa. Se ha propuesto la acetilacion superficial de la celulosa y de otros tipos de fibras para hacer frente a este problema. Vease, por ejemplo, la patente de EE. UU. n.° 4.085.760 de Toyoshima. Sin embargo, no existe ningun proceso comercial disponible para la acetilacion superficial, que generalmente requiere largos tiempos de reaccion y/o productos qmmicos toxicos.

Se han desarrollado algunos elementos de filtro para cigarrillos que contienen materiales que pueden fomentar la biodegradacion de los elementos del filtro tras su utilizacion. Por ejemplo, se han observado algunos aditivos (por ejemplo, materiales de celulosa solubles en agua, agentes de union de las fibras solubles en agua, partfculas de almidon, pigmentos fotoactivos y/o acido fosforico) que pueden anadirse a los materiales de filtro para aumentar la degradabilidad. Veanse, por ejemplo, las patentes de eE. UU. n.° 5.913.311 de Ito et al.; 5.947.126 de Wilson et al.; 5.970.988 de Buchanan et al.; y 6.571.802 de Yamashita; y la publicacion de la solicitud de patente de EE. UU. n.° 2009/0151735 de Robertson y 2011/0036366 de Sebastian. En algunos casos, el material de filtro de acetato de celulosa convencional se ha sustituido por otros materiales, tales como materiales laminados desintegradores por la humedad, materiales de almidon extrrndos, o poli(alcohol vimlico). Veanse las patentes de EE. UU. n.° 5.709.227 a Arzonico et al.; 5.911.224 de Berger; 6.062.228 de Loercks et al.; y 6.595.217 de Case et al. Tambien se ha dicho que la incorporacion de orificios en un elemento de filtro puede aumentar la biodegradabilidad, como se describe en las patentes de EE. UU. n.° 5.947.126 de Wilson et al., y 7.435.208 de Garthaffner. Tambien se ha propuesto que la biodegradabilidad sea aportada mediante el uso de ciertos adhesivos, tal como se describe en la patente de EE. UU. n.° 5.453.144 de Kauffman et al., y la publicacion de la solicitud de patente de EE. UU. n.° 2012/0000477 de Sebastian et al. Otro posible medio para aumentar la biodegradabilidad es sustituir el material de filtro de acetato de celulosa convencional por un nucleo de un material de celulosa fibroso o en partfculas revestido con un ester de celulosa, como se describe en la patente de EE. UU. n.° 6.344.349 de Asai et al.

Son deseables nuevos avances en elementos de filtro, y en los aparatos y procedimientos para producir los mismos. En particular, para preparar tales filtros con una mayor biodegradabilidad son deseables procedimientos adicionales que aumenten la biodegradabilidad de los elementos de filtro.

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Sumario de la descripcion

En un aspecto, se proporciona un procedimiento para formar un paquete fibroso adecuado para su uso en un elemento de filtro de cigarrillo. Ventajosamente, el procedimiento puede ser tal que proporcione un elemento de filtro que tenga una mayor biodegradabilidad en comparacion con los elementos de filtro basados en estopa de acetato de celulosa tradicional, mientras conserva las propiedades organolepticas deseables asociadas con los filtros de acetato de celulosa.

En una realizacion, la invencion proporciona un procedimiento para formar un paquete fibroso adecuado para su uso en un elemento de filtro para un artfculo de fumar, comprendiendo el procedimiento la mezcla de una primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa con una segunda pluralidad de fibras discontinuas que comprende un material polimerico diferente de la primera pluralidad de fibras discontinuas para dar una mezcla de fibras; y cardar la mezcla de fibras para proporcionar una mecha de fibras mixtas que tenga un denier total en el intervalo de 20.000 denier a 80.000 denier.

En otro aspecto, la invencion proporciona un procedimiento para formar un elemento de filtro para un artfculo de fumar, recibiendo el procedimiento una mecha de fibra mixta que comprende una mezcla de una primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y una segunda pluralidad de fibras discontinuas que comprende un material polimerico diferente de la primera pluralidad de fibras discontinuas, teniendo la mecha de fibras mixtas un denier total en el intervalo de 20.000 denier a 80.000 denier; y procesando la mecha de fibras mixtas para proporcionar un elemento de filtro adecuado para su incorporacion en un artfculo de fumar.

En algunas realizaciones, la mecha de fibras mixtas utilizada en los procedimientos senalados anteriores tiene un denier total en el intervalo de 30.000 denier a 60.000 denier. La segunda pluralidad de fibras discontinuas puede, en algunas realizaciones, comprender un material polimerico degradable, tal como poliesteres alifaticos, celulosa, celulosa regenerada, acetato de celulosa con partfculas de almidon insertadas, celulosa revestida con grupos acetilo, poli(alcohol vimlico), almidon, poliuretanos alifaticos, poliesteramidas, cis-poliisopreno, cis-polibutadieno, poliantndridos, poli(succinato de butileno), y copolfmeros y mezclas de los mismos.

En algunas realizaciones, la pluralidad de fibras discontinuas que comprenden acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas que comprende un material distinto de acetato de celulosa se proporcionan en una relacion en peso de la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa frente a la segunda pluralidad de fibras discontinuas de 25:75 a 75:25, tal como una realizacion en donde los dos tipos de fibras discontinuas estan presentes en cantidades mas o menos equivalentes en peso. En algunas realizaciones, la pluralidad de fibras discontinuas que comprenden acetato de celulosa y la pluralidad de fibras discontinuas que comprenden un material distinto del acetato de celulosa estan en longitudes mas o menos equivalentes. Las longitudes de las fibras discontinuas pueden variar y pueden ser, por ejemplo, de 5,08 a 50,8 cm (2 a 20 pulgadas) y de 12,7 a 38,1 cm (5 a 15 pulgadas). En algunas realizaciones, las fibras discontinuas de ambos tipos tienen longitudes de 17,8 cm (7 pulgadas) o mayores.

El procedimiento puede, en algunas realizaciones, incluir una o mas etapas adicionales, que incluyen, pero no se limitan a, estiramiento de la mecha de fibras mixtas, retorcer o rizar la mecha de fibras mixtas, aplicar un plastificante a la mecha de fibras mixtas, y/o reforzar la mecha de fibras mixtas enmaranada con aire o por incorporacion de un hilo con nucleo o hilo texturado en la mecha de fibras mixtas. Ademas, en algunas realizaciones, el procedimiento comprende ademas incorporar la mecha de fibras mixtas en un elemento de filtro para un artfculo de fumar.

En otro aspecto de la invencion se proporciona un elemento de filtro que comprende una mecha de fibras mixtas que comprende una mezcla de una primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y una segunda pluralidad de fibras discontinuas que comprende un material polimerico diferente de la primera pluralidad de fibras discontinuas, teniendo la mecha de fibras mixtas un denier total en el intervalo de 20.000 denier a 80.000 denier. En algunas realizaciones, el elemento de filtro presenta una velocidad de degradacion que es al menos aproximadamente un 50 % mas rapida que la de un elemento de filtro tradicional de acetato de celulosa. En una realizacion adicional se proporciona un cigarrillo, que comprende una varilla de material de fumar y un elemento de filtro que comprende una mecha de fibras mixtas como se describe en la presente memoria unida a la varilla.

La invencion incluye, sin limitacion, las siguientes realizaciones.

Realizacion 1: Un procedimiento para formar un paquete fibroso adecuado para su uso en un elemento de filtro para un artfculo de fumar, comprendiendo el procedimiento: mezclar una primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa con una segunda pluralidad de fibras discontinuas que comprende un material polimerico diferente de la primera la pluralidad de fibras discontinuas para dar una mezcla de fibra; y cardar la mezcla de fibras para proporcionar una mecha de fibras mixtas que tenga un denier total en el intervalo de 20.000 denier a 80.000 denier.

Realizacion 2: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la mecha de fibras mixtas tiene un denier total en el intervalo de 30.000 denier a 60.000 denier.

Realizacion 3: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la segunda pluralidad de

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fibras discontinuas comprende un material polimerico degradable.

Realizacion 4: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde el material polimerico degradable se selecciona del grupo que consiste en poliesteres alifaticos, celulosa, celulosa regenerada, acetato de celulosa con partfculas de almidon insertadas, celulosa revestida con grupos acetilo, poli(alcohol vimlico), almidon, poliuretanos alifaticos, poliesteramidas, cis-poliisopreno, cis-polibutadieno, poliantndridos, poli(succinato de butileno), y copolfmeros y mezclas de los mismos.

Realizacion 5: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la relacion en peso de la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa frente a la segunda pluralidad de fibras discontinuas es 25:75 a 75:25.

Realizacion 6: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes en el intervalo de 5,08 a 50,8 cm (2 a 20 pulgadas).

Realizacion 7: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes en el intervalo de 12,7 a 38,1 cm (5 a 15 pulgadas).

Realizacion 8: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes de 17,8 cm (7 pulgadas) o mayores.

Realizacion 9: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, que comprende ademas el estiramiento de la mecha de fibras mixtas para ajustar el denier de la mecha de fibras mixtas.

Realizacion 10: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, que comprende ademas el retorcido o el rizado, o ambos, de la mecha de fibras mixtas.

Realizacion 11: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, que comprende ademas la aplicacion de un plastificante a la mecha de fibras mixtas.

Realizacion 12: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, que comprende ademas el refuerzo de la mecha de fibras mixtas mediante enmaranado por aire o por incorporacion de un hilado con nucleo o hilo texturado en la mecha de fibras mixtas.

Realizacion 13: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, que comprende ademas la incorporacion de la mecha de fibras mixtas en un elemento de filtro para un artfculo de fumar.

Realizacion 14: Un procedimiento para formar un elemento de filtro para un artfculo de fumar, comprendiendo el procedimiento: recibir una mecha de fibras mixtas que comprende una mezcla de una primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y una segunda pluralidad de fibras discontinuas que comprende un material polimerico diferente de la primera pluralidad de fibras discontinuas, teniendo la mecha de fibras mixtas un denier total en el intervalo de 20.000 denier a 80.000 denier; y procesar la mecha de fibras mixtas para proporcionar un elemento de filtro adecuado para su incorporacion en un artfculo de fumar.

Realizacion 15: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la mecha de fibras mixtas tiene un denier total en el intervalo de 30.000 denier a 60.000 denier.

Realizacion 16: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la segunda pluralidad de fibras discontinuas comprende un material polimerico degradable.

Realizacion 17: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde el material polimerico degradable se selecciona del grupo que consiste en poliesteres alifaticos, celulosa, celulosa regenerada, acetato de celulosa con partfculas de almidon insertadas, celulosa revestida con grupos acetilo, poli(alcohol vimlico), almidon, poliuretanos alifaticos, poliesteramidas, cis-poliisopreno, cis-polibutadieno, poliantndridos, poli(succinato de butileno), y copolfmeros y mezclas de los mismos.

Realizacion 18: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la relacion en peso de la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa frente a la segunda pluralidad de fibras discontinuas es 25:75 a 75:25.

Realizacion 19: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes en el intervalo de 5,08 a 50,8 cm (2 a 20 pulgadas).

Realizacion 20: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes en el

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intervalo de 12,7 a 38,1 cm (5 a 15 pulgadas).

Realizacion 21: El procedimiento de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes de 17,8 cm (7 pulgadas) o mayores.

Realizacion 22: Un elemento de filtro que comprende una mecha de fibras mixtas que comprende una mezcla de una primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y una segunda pluralidad de fibras discontinuas que comprenden material polimerico diferente del de la primera pluralidad de fibras discontinuas, teniendo la mecha de fibras mixtas un denier total en el intervalo de 20.000 denier a 80.000 denier.

Realizacion 23: El elemento de filtro de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la mecha de fibras mixtas tiene un denier total en el intervalo de 30.000 denier a 60.000 denier.

Realizacion 24: El elemento de filtro de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la segunda pluralidad de fibras discontinuas comprende un material polimerico degradable.

Realizacion 25: El elemento de filtro de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde el material polimerico degradable se selecciona del grupo que consiste en poliesteres alifaticos, celulosa, celulosa regenerada, acetato de celulosa con partfculas de almidon insertadas, celulosa revestida con grupos acetilo, poli(alcohol vimlico), almidon, poliuretanos alifaticos, poliesteramidas, cis-poliisopreno, cis-polibutadieno, poliantndridos, poli(succinato de butileno), y copolfmeros y mezclas de los mismos.

Realizacion 26: El elemento de filtro de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la relacion en peso de la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa frente a la segunda pluralidad de fibras discontinuas es 25:75 a 75:25.

Realizacion 27: El elemento de filtro de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes en el intervalo de 5,08 a 50,8 cm (2 a 20 pulgadas).

Realizacion 28: El elemento de filtro de cualquier realizacion anterior o posterior, que comprende ademas una envoltura del tapon que circunscribe la mecha de fibras mixtas.

Realizacion 29: El elemento de filtro de cualquier realizacion anterior o posterior, en donde el elemento de filtro presenta una velocidad de degradacion que es al menos aproximadamente un 50 % mas rapida que la de un elemento de filtro tradicional de acetato de celulosa.

Realizacion 30: Un cigarrillo, que comprende una varilla de material de fumary un elemento de filtro, segun cualquier realizacion anterior o posterior, unido a la misma.

Estas y otras caractensticas, aspectos y ventajas de la descripcion seran evidentes a partir de una lectura de la siguiente descripcion detallada junto con los dibujos que se adjuntan, que se describen brevemente a continuacion. La invencion incluye cualquier combinacion de dos, tres, cuatro, o mas de las realizaciones antes indicadas, asf como combinaciones de cualesquiera dos, tres, cuatro o mas caractensticas o elementos expuestos en esta descripcion, sin importar si dichas caractensticas o elementos se combinan expresamente en una descripcion de realizacion espedfica en la presente memoria. Esta descripcion debe ser lefda de manera global tal que cualquiera de las caractensticas o elementos separables de la invencion descrita, en cualquiera de sus diferentes aspectos y realizaciones, debena considerarse que pretenden ser combinables a menos que el contexto dicte claramente lo contrario. Otros aspectos y ventajas de la presente invencion llegaran a ser evidentes a partir de lo siguiente.

Breve descripcion de los dibujos

Con el fin de ayudar a la comprension de realizaciones de la descripcion, ahora se hara referencia a los dibujos adjuntos, que no estan necesariamente dibujados a escala. Los dibujos son solamente de ejemplo, y no debenan ser interpretados como limitantes de la descripcion.

La fig. 1 es un diagrama de bloques de un procedimiento para la formacion de un elemento de filtro de cigarrillo segun una realizacion de ejemplo; y

La fig. 2 es una vista en despiece ordenado de un ejemplo de realizacion de un cigarrillo producido de acuerdo con los sistemas, procedimientos y aparatos descritos en la presente memoria.

Descripcion detallada de las realizaciones preferidas

La presente descripcion se describira ahora mas completamente en lo sucesivo con referencia a los dibujos adjuntos. La descripcion puede ser realizada de muchas formas diferentes y no debena interpretarse limitada a las realizaciones expuestas en la presente memoria; al contrario, estas realizaciones se proporcionan de manera que esta descripcion satisfara los requisitos legales aplicables. Numeros similares se refieren a elementos similares en

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todo. Como se utiliza en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones, las formas en singular "un", "una" y "el" incluyen referencias en plural a menos que el contexto dicte lo contrario.

Como se describe en la presente memoria, las realizaciones de la descripcion se refieren a productos que comprenden fibras discontinuas, configurados para su uso en la fabricacion de elementos de filtro de cigarrillos y procedimientos y aparatos para la produccion de los mismos. A modo de comparacion, en la produccion tradicional de cigarrillos, para formar el elemento de filtro se emplea, por lo general, una fibra de estopa. Una fibra de estopa, tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un paquete sustancialmente sin torsion de dos o mas filamentos de una fibra sustancialmente continuos. La composicion del material de las fibras que forman la fibra de estopa puede variar dependiendo de las caractensticas deseadas del elemento de filtro que se producira a partir de la fibra de estopa. Por ejemplo, las fibras que forman la fibra de estopa pueden comprender acetato de celulosa, que se puede emplear para un sabor deseable y caractensticas de filtracion asociadas con el mismo.

Por consiguiente, en la presente memoria se proporcionan procedimientos y aparatos para elementos de filtro mejorados que incorporan dos o mas fibras que pueden presentar caractensticas diferentes. En particular, en algunas realizaciones, la presente descripcion proporciona un medio por el que dos o mas fibras distintas se pueden incorporar en un elemento de filtro proporcionando las dos o mas fibras en forma de fibra discontinua cortada, mezclando las fibras discontinuas cortadas, conformando las fibras discontinuas cortadas en una mecha, e incorporando la mecha en un elemento de filtro para un artfculo de fumar.

En algunas realizaciones, las dos o mas fibras distintas pueden caracterizarse por tener propiedades de filtracion diferentes o presentar diferentes niveles de biodegradabilidad. Combinando tales fibras en el mismo elemento de filtro utilizando los aparatos, sistemas y procedimientos de la presente descripcion, el nivel global de biodegradabilidad del elemento de filtro se puede ajustar a un nivel deseado o la eficiencia de la filtracion con respecto a los componentes solidos o gaseosos espedficos del humo directo se puede ajustar como se desee. Ejemplos de combinaciones de tipos de fibra que presentan diferentes caractensticas de filtracion se pueden encontrar, por ejemplo, en las publicaciones de las solicitudes de patentes de EE. UU. n.° 2012/0024304 de Sebastian et al., o de EE. UU. n.° 5.720.803 de Itoh et al. En algunas realizaciones, al combinar diferentes tipos de fibras en el mismo elemento de filtro utilizando los aparatos, sistemas y procedimientos de la presente descripcion, el elemento de filtro incorporado en un cigarrillo puede lograr la funcion deseada (p. ej., el nivel deseado de biodegradabilidad y/o eficiencia de filtracion) mientras proporciona al usuario aceptables caractensticas de sabor, por lo general, asociadas con los elementos de filtro tradicionales basados en acetato de celulosa.

A este respecto, la fig. 1 ilustra una realizacion de ejemplo de un sistema 100 de operaciones configuradas para producir elementos de filtro, con operaciones realizadas por el sistema ilustrado esquematicamente. En particular, el sistema 100 esta configurado para recibir dos o mas tipos de estopa fibrosa, cortar las estopas fibrosas en fibras discontinuas, mezclar las fibras discontinuas, y formar una "mecha" mezclada a partir de los dos o mas tipos de fibras discontinuas cortadas. Una mecha es un paquete de fibras alineadas de forma que son, en general, relativamente paralelas entre sf (y por ello se ha sometido a un proceso de cardado). Las fibras en el paquete de fibras se agrupan, por lo general, sueltas. La mecha se puede emplear en la formacion de elementos de filtro, que se pueden incorporar despues en cigarrillos u otros artfculos de fumar. Aunque el sistema 100 se ilustra incluyendo operaciones secuenciales, se ha de entender que las operaciones necesarias no ocurren necesariamente en el orden indicado. Ademas, el sistema puede incluir un numero menor o mayor de operaciones en algunas realizaciones.

El sistema 100 de la fig. 1 puede estar configurado para recibir entradas de dos (o mas) estopas fibrosas. Las estopas fibrosas son bien conocidas en la tecnica y se ha de entender que son agrupaciones de filamentos extruidos que estan alineados longitudinalmente en una orientacion sustancialmente paralela. Las estopas pueden prepararse por varias tecnicas conocidas en la tecnica y pueden, en algunas realizaciones, ser almacenadas en balas y retiradas de las mismas para su uso segun la presente invencion. En realizaciones preferidas, las entradas de estopa fibrosa pueden estar en bruto y/o no tratadas, es decir que pueden estar no ligadas/no plastificadas, y pueden estar rizadas o no rizadas antes de su uso.

En general, una de las entradas de fibra comprende estopa de acetato de celulosa estandar y otra de las entradas de fibra comprende un tipo diferente de estopa. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la segunda entrada de la fibra comprende una estopa basada en fibra degradable (por ejemplo, biodegradable). El termino "biodegradable", como se usa en referencia a un polfmero degradable se refiere a un polfmero que se degrada en condiciones aerobicas y/o anaerobicas en presencia de bacterias, hongos, algas y/u otros microorganismos en dioxido de carbono/metano, agua y biomasa, aunque los materiales que contienen heteroatomos pueden tambien producir otros productos tales como amomaco o dioxido de azufre. "Biomasa" generalmente se refiere a la parte de los materiales metabolizados incorporados en la estructura celular de los organismos presentes o transformados en fracciones de humus indistinguibles de material de origen biologico.

La biodegradabilidad se puede medir, por ejemplo, colocando una muestra en condiciones medioambientales que se espera conduzcan a la descomposicion, tal como colocando una muestra en agua, una solucion que contiene microbios, un material para composta o tierra. El grado de degradacion se puede caracterizar por la perdida de peso de la muestra en un penodo dado de exposicion a las condiciones ambientales. Las velocidades de ejemplo de

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degradacion para algunas realizaciones del elemento de filtro de la invencion incluyen una perdida de peso de al menos aproximadamente 20 % despues del enterrado en tierra durante 60 dfas o una perdida de peso de al menos aproximadamente 30% despues de 15 dfas de exposicion a un tfpico compostaje municipal. Sin embargo, las velocidades de biodegradacion pueden variar ampliamente dependiendo del tipo de partfculas degradables utilizadas, la composicion restante del elemento de filtro, y las condiciones ambientales asociadas con el ensayo de degradacion. Las patentes de EE. UU. n.° 5.970.988 de Buchanan et al., y 6.571.802 de Yamashita proporcionan condiciones de ensayo de ejemplo para los ensayos de degradacion. La degradabilidad de un material plastico se puede determinar tambien usando uno o mas de los siguientes procedimientos de ensayo ASTM: D5338, D5526, D5988 y D6400.

Los materiales biodegradables de ejemplo que se pueden utilizar en una forma fibrosa en la presente invencion incluyen poliesteres alifaticos, celulosa, celulosa regenerada, fibras de acetato de celulosa con partfculas de almidon insertadas, poli(alcohol vimlico), almidon, poliuretanos alifaticos, poliesteramidas, cis-poliisopreno, cis-polibutadieno, polianhndridos, poli(succinato de butileno), y copolfmeros y mezclas de los mismos. Ejemplos adicionales de materiales biodegradables incluyen celulosa termoplastica, disponible de Toray Industries, Inc., de Japon y descrita en la patente de EE. UU. n.° 6.984.631 de Aranishi et al., y poliesteres termoplasticos tales como Ecoflex®, materiales de copoliesteres alifatico-aromaticos disponibles de BASF Corporation o polfmeros de poli(ester de uretano) descritos en la patente de EE. UU. n.° 6.087.465 de Seppala et al. Cualquiera de estas fibras biodegradables puede incluir ademas un revestimiento de acetato de celulosa en la superficie exterior de la misma.

Los poliesteres alifaticos de ejemplo utilizados ventajosamente en la presente invencion tienen la estructura -[C(O)- R-O]n-, en donde n es un numero entero que representa el numero de unidades de monomero en la cadena de polfmero y R es un hidrocarburo alifatico, preferiblemente un alquileno C1-C10, mas preferiblemente un alquileno C1-C6 (p. ej., metileno, etileno, propileno, isopropileno, butileno, isobutileno, y similares), en donde el grupo alquileno puede ser una cadena lineal o ramificada. Los poliesteres alifaticos de ejemplo incluyen poli(acido glicolico) (PGA), poli(acido lactico) (PLA) (p. ej., poli(acido L-lactico) o poli(acido DL-lactico)), poli(hidroxialcanoatos) (PHA), tal como poli(hidroxipropionato), poli(hidroxivalerato), poli(hidroxibutirato), poli(hidroxihexanoato) y poli(hidroxioctanoato), poli(caprolactona) (PCL), poli(succinato de butileno), poli(succinato adipato de butileno), y copolfmeros de los mismos (p.ej., poli(hidroxibutirato)-co-hidroxivalerato (PHBV)).

Otros diversos materiales degradables adecuados para su uso en la presente invencion se exponen, por ejemplo, en las publicaciones de solicitudes de patentes de EE. UU. n.° 2009/0288669 de Hutchens, 20ll/0036366 de Sebastian; 2012/0000479 de Sebastian et al., 2012/0024304 de Sebastian, y la solicitud de patente de EE. UU. n.° 13/194.063 de Sebastian et al., presentada el 29 de julio de 2011.

En realizaciones preferidas, la entrada de estopa fibrosa biodegradable comprende celulosa (e.g., rayon). La celulosa puede ser natural o procesada. En algunas realizaciones, la celulosa utilizada en la presente memoria puede hacer referencia a fibras de celulosa regenerada. Las fibras de celulosa regeneradas son, por lo general, preparadas extrayendo compuestos no celulosicos de madera, poniendo en contacto la madera extrafda con sosa caustica, seguido de disulfuro de carbono y despues de hidroxido de sodio, dando una solucion viscosa. La solucion se ve obligada a pasar posteriormente a traves de cabezales de hilera para crear hilos viscosos para dar fibras regeneradas. Los procedimientos de ejemplo para la preparacion de celulosa regenerada se proporcionan en las patentes de EE. UU. n.° 4.237.274 de Leoni et al.; 4.268.666 de Baldini et al.; 4.252.766 de Baldini et al.; 4.388.256 de Ishida et al.; 4.535.028 de Yokogi et al.; 5.441.689 de Laity; 5.997.790 a Vos et al.; y 8.177.938 de Sumnicht. Son conocidos diversos proveedores de celulosa regenerada, incluido Lenzing AG (Austria). Para uso en la presente invencion, las fibras de celulosa en algunas realizaciones se tratan de forma ventajosa para proporcionar un acabado secundario que comunica funcionalidad acetilo a la superficie de la fibra. Las fibras de celulosa revestidas se pueden proporcionar, por ejemplo, utilizando procedimientos como los que se plantean en las publicaciones de solicitudes de patentes de EE. UU. n.° 2012/0017925; 2012/0000480; y 2012/0000479, todas de Sebastian et al. La combinacion de fibras de acetato de celulosa y de celulosa es particularmente beneficiosa ya que la velocidad de biodegradacion de las fibras de acetato de celulosa y de celulosa se ha demostrado que es mayor que la suma de las velocidades de degradacion de las fibras individuales (es decir, la mezcla se biodegrada de una forma sinergica). Vease la patente de EE. UU. n.° 5.783.505 de Ducket et al.

En algunas realizaciones, una de las entradas de fibra comprende estopa estandar de acetato de celulosa y otra de las entradas de fibras comprende fibras de carbono, fibras de intercambio ionico y/o fibras cataltticas. Las fibras de carbono se pueden describir como fibras obtenidas por la pirolisis controlada de una fibra precursora. Fuentes de fibras de carbono incluyen Toray Industries, Toho Tenax, Mitsubishi, Sumitomo Corporation, Hexcel Corp., Cytec Industries, Zoltek Companies, y SGL Group. Fibras de carbono de ejemplo comercialmente disponibles incluyen ACF-1603-15 y ACF-1603-20 disponibles de American Kynol, Inc. Ejemplos de materiales de partida, procedimientos de preparacion de fibras que contienen carbono y tipos de fibras que contienen carbono se describen en las patentes de EE. UU. n.° 3.319.629 de Chamberlain; 3.413.982 de Sublett et al.; 3.904.577 de Buisson; 4.281.671 de Bynre et al.; 4.876.078 de Arakawa et al.; 4.947.874 de Brooks et al.; 5.230.960 de Iizuka; 5.268.158 de Paul, Jr.; 5.338.605 de Noland et al.; 5.446.005 de Endo; 5.482.773 de Bair; 5.536.486 de Nagata et al.; 5.622.190 de Arterbery et al.; y 7.223.376 de Panter et al.; y la publicacion de patente de EE. UU. n.° 2003/0200973 de Xue et al.; 2006/0201524 de Zhang et al. 2006/0231113 de Newbery et al.; y 2009/0288672 de Hutchens.

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Las fibras de intercambio ionico son fibras susceptibles de intercambio ionico con componentes de la fase gaseosa del humo directo de un artfculo de fumar. Tales fibras se construyen, por lo general, insertando partfculas de un material de intercambio ionico en la estructura de la fibra o revistiendo la fibra con una resina de intercambio ionico. La cantidad de material de intercambio ionico presente en la fibra puede variar pero, por lo general, es de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 por ciento en peso, basado en el peso total de la fibra de intercambio ionico, mas a menudo aproximadamente 20 a aproximadamente 40 por ciento en peso. Las fibras de intercambio ionico de ejemplo se describen en las patentes de EE. UU. n.° 3.944.485 de Rembaum et al., y 6.706.361 de Economy et al. Las fibras de intercambio ionico estan disponibles comercialmente, por ejemplo, desde Fiban de Bielorrusia y Kelheim Fibers GmbH de Alemania. Los productos de ejemplo de Fiban incluyen FIBAN A-1 (fibra de base fuerte monofuncional con el grupo funcional -N+(CH3)3Cl"), FIBAn AK-22-1 (fibra polifuncional con los grupos funcionales EN, =NH y -COOH), FIBAn K-1 (fibra de acido fuerte monofuncional con el grupo funcional -SO3-H+), FIBAN K-3 (fibra polifuncional con los grupos funcionales -COOH, -NH2, y =NH), FIBAN K-4 (fibra de acido debil monofuncional con el grupo funcional -COOH), FIBAN X-1 (fibra de iminodiacetico), FIBAN K-1-1 (fibra de acido fuerte similar a FIBAN K-1 modificado por ferrocianuro de potasio y cobalto), FIBAN A-5 (fibra polifuncional con los grupos funcionales -N(CH3)2, =NH y -COOH), FIBAN A-6 y A-7 (fibra polifuncional con grupos amina de base fuerte y debil), FIBAN AK-22B (fibra polifuncional similar a FIBAN K-3) y FIBAN S (fibra monofuncional con el grupo funcional [FeOH]2+). Un producto de ejemplo de Kelheim Fibers es Poseidon Fiber.

Las fibras catalfticas son fibras susceptibles de catalizar la reaccion de uno o mas componentes de la fase gaseosa del humo directo, reduciendo o eliminando de ese modo la presencia del componente en la fase gaseosa en el humo extrafdo a traves del elemento de filtro. Las fibras catalfticas de ejemplo catalizan la oxidacion de una o mas especies gaseosas presentes en el humo directo, como monoxido de carbono, oxidos de nitrogeno, cianuro de hidrogeno, catecol, hidroquinona, o algunos fenoles. El catalizador de oxidacion utilizado en la invencion es, por lo general, un compuesto metalico catalftico (p. ej., oxidos metalicos tal como oxidos de hierro, oxido de cobre, oxido de zinc y oxido de cerio) que oxida una o mas especies gaseosas del humo directo. Los compuestos metalicos catalfticos de ejemplo se describen en las patentes de EE. UU. n.° 4.182.348 de Seehofer et al.; 4.317.460 de Dale et al.; 4.956.330 de Elliott et al.; 5.050.621 de Creighton et al.; 5.258.340 de Augustine et al.; 6.503.475 de McCormick; 6.503.475 de McCormick, 7.011.096 de Li et al.; 7.152.609 de Li et al.; 7.165.553 de Luan et al.; 7.228.862 de Hajaligol et al.; 7.509.961 de Saoud et al.; 7.549.427 de Dellinger et al.; 7.560.410 de Pillai et al.; y 7.566.681 para Bock et al.; y las publicaciones de patente de EE. UU. n.° 2002/0167118 de Billiet et al.; 2002/0172826 de Yadav et al.; 2002/0194958 de Lee et al.; 2002/014453 de Lilly Jr., et al.; 2003/0000538 de Bereman et al.; 2005/0274390 de Banerjee et al.; 2007/0215168 de Banerjee et al.; 2007/0251658 de Gedevanishvili et al.; 2010/0065075 de Banerjee et al.; 2010/0125039 de Banerjee et al.; y 2010/0122708 de Sears et al. Las fibras catalfticas se pueden construir, por ejemplo, insertando partfculas de un material catalftico en la estructura de la fibra o en el revestimiento de la fibra con un material catalftico, tal como partfculas de oxidos metalicos. La cantidad de material catalftico presente en la fibra puede variar pero, por lo general, es de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 por ciento en peso, basado en el peso total de la fibra de intercambio ionico, mas a menudo de aproximadamente 20 a aproximadamente 40 por ciento en peso. La solicitud internacional n.° WO 1993/005868, describe el uso de fibras catalfticas formadas por revestimiento de un material de hopcalita tratado en la superficie, que es un material que incluye tanto oxidos de cobre como oxidos de manganeso disponibles en el North Carolina Center of Research, situado en Morrisville, Carolina del Norte, sobre un soporte fibroso.

A modo de ejemplo, pueden emplearse algodon y/o celulosa regenerada que tienen grupos de intercambio ionico introducidos en dicho lugar, por ejemplo, como una fibra de intercambio ionico configurada para la absorcion de vapor. A modo de ejemplo adicional, el poli(acido lactico) y/o el polihidroxialcanoato se pueden emplear como una o mas fibras para una mayor biodegradabilidad. Las fibras de carbono activado pueden emplearse tambien para una mejor filtracion de las partfculas y/o una mejor absorcion del vapor. Las fibras pueden incluir cualquier otra fibra, que puede seleccionarse para una mejor biodegradabilidad, una mejor filtracion de las partfculas, una mejor absorcion del vapor, y/o cualquier otro aspecto beneficioso asociado con las fibras. Para ejemplos adicionales, veanse las composiciones de materiales expuestos en las patente de EE. UU. n.° 3.424.172 de Neurath; 4.811.745 de Cohen et al.; 4.925.602 de Hill et al.; 5.225.277 de Takegawa et al., y 5.271.419 de Arzonico et al. De este modo, por ejemplo, los aspectos de acetato de celulosa que pueden ser deseables (por ejemplo, el sabor y la filtracion) pueden ser retenidos mientras se ofrece otra funcionalidad (por ejemplo, mejor biodegradabilidad, mejor filtracion de partfculas, y/o mejor absorcion del vapor).

Las entradas de estopa de fibra pueden tener varias propiedades ffsicas. Por ejemplo, las entradas de estopa de fibra pueden tener cualquier denier total (es decir, peso en gramos de una longitud de 9.000 metros de estopa sin rizado). Segun la presente invencion, el denier total del material de entrada de estopa no es crftico, ya que la estopa se cortara como se desee. Este aspecto de la invencion es particularmente beneficioso ya que algunos materiales (p. ej., la estopa de celulosa regenerada) no estan ampliamente disponibles en los tfpicos intervalos requeridos para el equipo de produccion del elemento de filtro. Valores de denier totales de ejemplo para las entradas de estopa de fibra pueden variar dependiendo de la entrada particular; por ejemplo, la estopa de acetato de celulosa se puede encontrar normalmente con un denier total de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 100.000 (p. ej., aproximadamente 35.000) y la estopa de celulosa se encuentra normalmente en tamanos mucho mayores (p. ej., mayores que aproximadamente 80.000 o mayores que aproximadamente 100.000 denier).

Otras caractensticas de las entradas de estopa de fibra incluyen el denier de sus fibras individuales (denier por

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filamento, es dedr, "dpf"). El denier por filamento es una medida del peso por unidad de longitud de los filamentos individuales de las fibras y puede ser manipulado para lograr una cafda de presion deseada a traves del elemento de filtro producido a partir de las fibras. Un intervalo de dpf de ejemplo para los filamentos que comprenden las entradas de estopa fibrosa puede ser de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 donde el denier se expresa en unidades de gramos/9.000 metros, aunque filamentos mas grandes y mas pequenos se pueden utilizar sin apartarse de la invencion. Las formas de las secciones transversales de los filamentos individuales pueden tambien variar y pueden incluir, pero no se limitan a, multilobular (p. ej., que presentan una forma tal como una forma "X", "Y", "H", "I", o "C"), rectangular, circular u oblonga.

Las cantidades relativas de cada tipo de estopa utilizada segun los procedimientos de la invencion pueden variar. Por ejemplo, las entradas pueden estar en proporciones en peso mas o menos iguales, dando un producto final que comprende aproximadamente 1:1 de material de acetato de celulosa: material degradable. En algunas realizaciones, las entradas pueden ser diferentes, de manera que mas del 50 % de la entrada comprenda material de acetato de celulosa o de manera que mas que el 50 % de la entrada comprenda material degradable. Por ejemplo, la relacion en peso de la entrada de acetato de celulosa frente a la entrada de degradable puede ser desde aproximadamente 1:99 a aproximadamente 99:1, y preferiblemente desde aproximadamente 25:75 a 75:25. En algunas realizaciones, puede ser deseable maximizar la entrada de degradable a fin de maximizar la degradabilidad del producto resultante. Sin embargo, maximizar la entrada de degradable puede, en algunas realizaciones, obstaculizar la capacidad para plastificar la mecha mezclada resultante (p. ej., con triacetina). En tales realizaciones, por lo tanto, se mantiene con ventaja un cierto nivel de acetato de celulosa para asegurar la suficiente plastificacion.

Como se ilustra en la fig. 1, la estopa de acetato de celulosa estandar y la estopa degradable son cada una cortadas en una multiplicidad de fibras discontinuas a traves de las etapas 110 y 112, respectivamente. El corte puede llevarse a cabo por diversos medios. En algunas realizaciones, las fibras discontinuas se cortan utilizando una picadora/cortadora, cortadora rotativa, o cortadora de guillotina o mediante rotura por estiramiento. El equipo de corte/rotura de estopa es conocido como se describe, por ejemplo, en las patentes de EE. UU. n.° 3.485.120 de Keith; 3.658.626 de Berger et al.; 3.915.042 de Laird; 4.006.277 de Laird; 4.141.115 de Fourne et al.; 4.192.041 de Sasaki et al.; y 4.538.490 de Becker y la publicacion de solicitud de patente de EE. UU. n.° 2009/0047857 de Chang et al. El equipo de ejemplo comercialmente disponible (p. ej., cortadora/picadora de estopa) esta disponible, por ejemplo, de DM & E (Shelby, NC) y de Lenzing Technik (Lenzing, Austria). En algunas realizaciones, las longitudes de las fibras discontinuas producidas dependen de la relacion entre la velocidad de la cortadora y la velocidad a la que la estopa se introduce en la cortadora. Por consiguiente, en algunas realizaciones se pueden proporcionar fibras discontinuas mas largas y mas cortas modificando la velocidad de alimentacion en la cortadora. Las longitudes de las fibras discontinuas producidas a traves de este paso pueden variar y puede ser, por ejemplo, de 5,08 a 50,8 cm (2 a 20 pulgadas). En algunas realizaciones, las fibras discontinuas son de 12,7 a 38,1 cm (5 a 15 pulgadas), tal como de 17,8 a 25,4 cm (7 a 10 pulgadas). Las longitudes de las fibras discontinuas estan preferiblemente hacia el extremo superior de estos intervalos, ya que las fibras discontinuas mas largas pueden proveer la mecha producida desde allf con propiedades ffsicas mejoradas (por ejemplo, una aumentada resistencia). Por consiguiente, en algunas realizaciones, las fibras discontinuas son de 12,7 cm (5 pulgadas) o mayores, de 17,8 cm (7 pulgadas) o mayores, de 25,4 cm (10 pulgadas) o mayores. El intervalo de las longitudes producidas segun este paso pueden variar, pero preferiblemente, las longitudes de fibra discontinua son sustancialmente uniformes.

Las fibras discontinuas de acetato de celulosa y fibras discontinuas degradables se mezclan en la etapa 114 para dar un material de fibra mezclado. Varios procedimientos y equipos se pueden usar para mezclar las fibras discontinuas. Las fibras discontinuas pueden ser mezcladas a mano y/o mezcladas en varios tipos de equipo de mezclado (por ejemplo, los recolectores, tales como los fabricados por C. J. Sargent & Son (ahora parte de Buhler Aeroglide Corporation, Cary, NC) y Davis & Furber Machine Company (originalmente en MA)). De manera ventajosa, se produce una mezcla mtima que tiene una mezcla estadfsticamente aleatoria de los dos o mas tipos de fibras discontinuas.

La mezcla puede formarse posteriormente en una mecha en la etapa 116 mediante cardado. El cardado, en general, es un proceso mecanico que separa las fibras, elimina maranas entre las fibras y alinea las fibras individuales de manera que quedan mas o menos paralelas entre sf. Tambien pueda proporcionarse un mezclado adicional de dos o mas componentes. Se conocen diversos cardadores, que incluyen pero no se limitan a, cardadores de tambor, cardadores caseros, y cardadores industriales/comerciales. Aunque el cardado puede hacerse a mano, es preferible utilizar una maquina de cardado para su uso en la presente invencion. El sistema de cardado puede comprender un sistema de cardado superior de rodillo o un sistema de cardado superior plano. Las unidades de cardado estan disponibles, por ejemplo, de Hergeth (Aachen, Alemania, p. ej., cardas de mudad por rodillo, de mudada por aire finas y de mudada por aire gruesas) y N. Schlumberger (Guebwiller Cedex, Francia, p. ej., modelos CA7 y CA6). La informacion adicional y medios por los que puede llevarse a cabo el cardado se proporcionan, por ejemplo, en las patentes de EE. UU. n.° 2.936.495 de Taine et al.; 3.249.967 de Varga; 3.470.586 de Roberts; 4.669.151 de Krusche; y 4.831.691 de Hollingsworth et al.

En algunas realizaciones, un paso 122 opcional de torsion se lleva a cabo despues de la etapa de cardado. La mecha puede ser torcida opcionalmente, lo cual puede anadir una resistencia adicional a la mecha. La maquinaria de torsion es conocida y comercialmente disponible, por ejemplo, las maquinas de torsion de Volkmann y Allma de Oerlikon Saurer (Kempten/Krefeld, Alemania); y las maquinas de torsion de Gemini y Cosmos de Savio Macchine

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(Milan, Italia). Otra maquinaria y procedimientos de uso de la misma se describe, por ejemplo, en las patentes de EE. UU. n.° 4.581.886 de Coll-Tortosa; 5.758.483 de Phillips et al.; y 6.076.346 de Nakayama et al. El grado de torsion opcionalmente comunicado a la mecha puede variar pero, en general, es suficiente para proporcionar algun grado de resistencia adicional a la mecha. Debe senalarse que demasiada torsion puede tener un impacto negativo sobre la capacidad de filtracion mecanica del filtro final procesado.

Las mechas (que pueden, opcionalmente, ser retorcidas o, si no, reforzadas) son luego, generalmente, ademas enderezadas y estiradas en una mecha extrafda segun la invencion a traves de la etapa 118 en un proceso de “extraccion” o de “estiramiento”. El proceso de estiramiento da como resultado generalmente reducir el peso/hilo de una mecha y aumentar su longitud. Puede extraerse una sola mecha o pueden combinarse multiples mechas en una hebra, que es extrafda como una sola hebra. Durante esta etapa, las fibras en la mecha pueden enderezarse, alinearse, la mecha puede hacerse mas uniforme en tamano, y/o la mezcla de las fibras componentes se puede mejorar. Por lo general, despues del cardado, la mecha se hace pasar a un manuar, donde pasa entre al menos un par de rodillos. La maquinaria de estiramiento de ejemplo se describe, por ejemplo, en la patente de EE. UU. n.° 2.175.107 de Casablancas; 2.782.112 de Berker; 3.409.946 de Whitehurst; 3.429.010 de Fusaroli; 3.636.591 de Herubel; 4.489.461 de Toyoda; 4.551.887 de Murata; 4.539.729 de Rieter; y 4.768.262 de Gunter, que se incorporan en la presente memoria por referencia. El equipo comercial esta disponible, por ejemplo, de Fleissner GmbH (Egelsbach, Alemania, Unidad de extraccion de estopa) y Zhangjiagang Yonxing Machinery Co., Ltd. (China, Unidades de bancos de estirado).

La etapa de estiramiento proporciona, en general, la mecha en el tamano deseado para su incorporacion en el elemento de filtro de un cigarrillo. Por lo tanto, la etapa de estiramiento da como resultado, por lo general, la modificacion del denier total de la mecha mixta. El denier deseado se puede modificar mediante el ajuste de la velocidad de alimentacion en y/o a traves de la maquina de estiramiento. Segun la presente invencion, se pueden proporcionar varios intervalos de denier total; sin embargo, es particularmente deseable un intervalo de denier total de 20.000 denier a 80.000 denier, mas tfpicamente, de 30.000 denier a 60.000 denier.

La mecha de estiramiento puede, opcionalmente, ser rizada, ilustrado como etapa 126 en la fig. 1, tras la etapa de cardado o estiramiento. El "rizo" es la textura u ondulacion de las fibras individuales o de la mecha en su conjunto. La frecuencia de rizo, de la que se informa en rizos por pulgada (cpi, en ingles), es una medida indirecta del volumen del material. En algunas realizaciones, el rizado puede, en general, involucrar el paso de la mecha a traves de rodillos y a una "prensaestopas" o "embutidora", en donde la friccion genera presion, haciendo que las fibras se comben. Se pueden proporcionar varios niveles de rizado. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el nivel de rizado puede ser de aproximadamente 3,49 a aproximadamente 11,81 rizos/cm (10 a aproximadamente 30 rizos por pulgada), por ejemplo, de aproximadamente 5,9 a aproximadamente 10,24 rizos/cm (15 a aproximadamente 26 rizos por pulgada).

Se conocen varios equipos para este fin, como los proporcionados por ejemplo en las patentes de EE. UU. n.° 3.353.239 de Heijinis; 3.571.870 de Dixon et al.; 3.813.740 de Heijinis; 4.004.330 de Stanley; 4.095.318 de Abbott et al.; 5.025.538 de Saleh; y 7.152.288 de Sanderson et al., que se incorporan en la presente memoria por referencia. Rizadoras comerciales estan disponibles, por ejemplo, de DM & E Corporation (Shelby, NC); Fleissner GmbH (Egelsbach, Alemania), y Oerlikon Neumag (Neumunster, Alemania).

Una mecha debe tener, en general, un cierto grado de resistencia (p. ej., resistencia a la traccion y/o tenacidad) que sea susceptible de ser sometida a etapas de procesamiento posteriores tradicionalmente empleadas para la produccion de filtros de cigarrillos. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se requiere una resistencia a la rotura de al menos aproximadamente 6,8 kg (15 libras). En algunos casos, la mecha preparada como se describio anteriormente, que puede estar en forma rizada o no rizada, tiene intrmsecamente suficiente resistencia de manera que puede someterse directamente a la etapa 120, la incorporacion en un elemento de filtro.

Sin embargo, en algunas realizaciones, la resistencia de la mecha no es suficiente para ser directamente incorporada en un elemento de filtro utilizando procedimientos generalmente utilizados en la tecnica. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la resistencia a la rotura de una mecha (en forma no estirada, o que haya sido sometida a algun grado de estiramiento) segun la invencion esta entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 1,5 libras (p. ej., entre aproximadamente 200 g y aproximadamente 600 g) de carga a maxima carga, con un porcentaje de deformacion a maxima carga de entre aproximadamente 20 % y aproximadamente 50 %. En algunas realizaciones, puede ser posible adaptar las etapas de procesado posteriores para dar cabida a una entrada de la mecha que tenga una baja resistencia. Por ejemplo, la mecha puede, en algunas realizaciones, tener suficiente resistencia que se pueda introducir en una maquina para su posterior procesamiento a muy baja velocidad de alimentacion para asegurar que la mecha no se ve afectada de forma inapropiada (p. ej., rota o estirada) en el proceso.

Puede, en algunas realizaciones, ser ventajoso optimizar uno o mas pasos del proceso de produccion de la mecha y/o anadir pasos adicionales al proceso de produccion de la mecha con el fin de mejorar la resistencia a la rotura de la mecha. La resistencia mejorada puede, en algunas realizaciones, permitir que la mecha sea procesada directamente en la maquinaria convencional de elaboracion del filtro. Por ejemplo, en algunas realizaciones, es deseable una resistencia a la rotura de entre aproximadamente 10 y aproximadamente 20 libras (aproximadamente 4.500 g a aproximadamente 9.100 g), tal como al menos aproximadamente 10 libras (aproximadamente 4.500 g) o al

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En algunas realizaciones, como se senalo anteriormente, la mecha se refuerza antes de ser incorporada en un elemento de filtro. En algunas realizaciones, la mecha puede reforzarse directamente (mostrado como etapa 124 de la fig. 1) y despues ser incorporada en un elemento de filtro en la etapa 120. En algunas realizaciones, la mecha es primero rizada, como se describio anteriormente, y despues reforzada mediante la etapa 128 antes de ser incorporada en un elemento de filtro en la etapa 120. En algunas realizaciones, la mecha puede ser reforzada de manera que pueda someterse a un procesamiento tradicional (p. ej., procesamiento de alta velocidad) para la produccion de elementos de filtro con pocas modificaciones o ninguna para acomodar la mecha. Se conocen numerosos procedimientos para el refuerzo de un material de ese tipo. En algunas realizaciones de ejemplo, el refuerzo puede comprender el enmaranamiento por aire; la insercion de hilo con nucleo, la insercion de hilo texturado, la plastificacion parcial, o una de sus combinaciones, aunque otros procedimientos que pueden funcionar para reforzar la mecha tienen tambien por objeto ser abarcados en la presente memoria.

El enmaranamiento por aire comprende, en general, usar uno o mas chorros de aire configurados para dirigir aire hacia la mecha. Se entiende que la velocidad de alimentacion de la mecha en un sistema de enmaranamiento por aire se debena controlar cuidadosamente para asegurar que se produce una mecha enmaranada de alta calidad. Por lo general, una mecha que ha sido sometida a enmaranamiento por aire en la etapa 128 presenta enmaranamiento mejorado de las fibras o filamentos constituyentes, con una pluralidad de partes voluminosas, separadas en zonas en las que las fibras o filamentos se mantienen unidos. Para el debate del enmaranamiento por aire y las descripciones de equipo a modo de modelo empleado a tal efecto, vease, por ejemplo, la patente de Ee. UU. n.° 4.570.312 de Whitener.

La insercion de hilo, incluida la insercion de hilo con nucleo y la insercion de hilo texturado, comprende, en general, incorporar uno o mas hilos en el interior de la mecha o en el centro de multiples mechas. La mecha puede, en algunas realizaciones, envolverse alrededor de uno o mas hilos. En algunas realizaciones, uno o mas hilos se pueden insertar en la mecha. El tipo de hilo con nucleo incorporado en la mecha en la etapa 128 puede variar y puede ser, por ejemplo, cualquiera de los tipos de fibras mencionados en la presente memoria o, por ejemplo, hilo de algodon, hilo elastico, hilo polimerico, o acetato de celulosa. Los hilos pueden ser texturados, por ejemplo, mediante los procedimientos descritos en la solicitud de patente de EE. UU. n.° 13/241.399 de Sebastian y col, presentada el 23 de septiembre de 2011. Para debates adicionales de configuraciones y procedimientos de ejemplo para la insercion de hilo, veanse, por ejemplo, las patente de EE. UU. n.° 7.484.522 de Jupe; 6.370.858 de Mori; y las publicaciones de solicitudes de patentes de EE. UU. n.° 2010/0294288 de Sampson et al., y 2009/0288672 de Hutchens et al.

La plastificacion parcial requiere generalmente la adicion de un plastificante, es decir, un material que sea susceptible de ablandar uno o mas componentes de la mecha. El plastificante se aplica, opcionalmente, a la mecha estirada y puede, en algunas realizaciones, ser aplicado en cantidades tradicionales utilizando las tecnicas conocidas. Por ejemplo, la aplicacion del plastificante puede involucrar la aplicacion (p. ej., mediante la aplicacion de pulverizacion o absorcion) de un plastificante a la mecha para producir un producto de fibra plastificado. La aplicacion del plastificante de la operacion 128 puede, en algunas realizaciones, ser realizada con el fin de la union definitiva de los filamentos de la estopa entre sf para producir una estructura relativamente firme y ngida configurada para no ablandarse ni colapsarse mientras se fuma. Varios tipos de plastificantes son conocidos y se pueden emplear segun el procedimiento descrito en la presente memoria. Por ejemplo, triacetato de glicerina (triacetina), carbowax, diacetatos, dipropionatos y dibutiratos de trietilenglicol, tetraetilenglicol, y pentaetilenglicol; esteres de acido levulmico, esteres de acido ftalico (p. ej., ftalato de dimetilo, ftalato de dibutilo y ftalato de dioctilo), esteres fosforicos (p. ej., tris(P-monocloroetil)fosfato, tris(2,3-dicloropropil)fosfato y tris(2,3-dibromopropil)fosfato), y combinaciones de los mismos. En una realizacion, el plastificante puede comprender triacetina y carbowax en una relacion 1:1 en peso. La cantidad total de plastificante puede ser generalmente aproximadamente 4 a aproximadamente 20 por ciento en peso, preferiblemente de aproximadamente 6 a aproximadamente 12 por ciento en peso del material de filtro. Otros materiales o aditivos adecuados utilizados en relacion con la estructura del elemento de filtro seran facilmente evidentes para los expertos en la tecnica del diseno y la fabricacion del filtro del cigarrillo. Vease, por ejemplo, la patente de eE. UU. n.° 5.387.285 de Rivers.

La mecha de fibras mixtas, que se pueden, opcionalmente, rizar y/u, opcionalmente, reforzar, se incorpora en un elemento de filtro por la etapa 120. Esta etapa puede llevarse a cabo por tecnicas tradicionales conocidas en la tecnica, tal como las descritas, por ejemplo, en la solicitud de patente de EE. UU. 13/241.399 de Sebastian et al., presentada el 23 de septiembre de 2011. La mecha de fibras mixtas sometida a una o mas operaciones de la elaboracion de la varilla, incluida la conformacion de la mecha de fibras mixtas estirada, la mecha de fibras mixtas es comprimida o, si no, conformada para formar una forma de varilla continua cilmdrica.

El sistema utilizado en la produccion de un filtro segun la invencion puede diferir de las realizaciones de los sistemas existentes configurados para la fabricacion de cigarrillos en que las operaciones de separacion requeridas, por lo general, en sistemas de este tipo (p. ej., apertura de la estopa, eliminacion del rizo y desbastado) puede que no sean necesarias. Esto puede ser factible debido a que los procesos de la invencion son, en algunas realizaciones susceptibles de combinar las fibras discontinuas en la forma descrita anteriormente de manera que las fibras discontinuas estan enmaranadas (para proporcionar una distribucion mixta de las fibras de forma sustancialmente

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uniforme) y separadas lo suficiente, permitiendo al plastificante penetrar con eficacia en el producto de fibra mixta. Por consiguiente, el sistema 100, en combinacion con los procedimientos de produccion de cigarrillos descritos en la presente memoria, puede, en algunas realizaciones, proporcionar un medio para combinar dos o mas entradas de estopa fibrosa, evitando al mismo tiempo la necesidad de operaciones de separacion (p. ej., apertura de estopa, eliminacion del rizado y desbastado) tras la etapa 114 de mezclado, ya que la mecha de fibras mixtas producida puede parecer estopa desbastada.

Las operaciones de la elaboracion de varillas puede incluir ademas cortar en segmentos la mecha de fibras mixtas en segmentos. A este respecto, la mecha puede subdividirse longitudinalmente en segmentos de filtro con forma cilmdrica. En algunas realizaciones, la longitud de los segmentos de filtro se puede seleccionar basada en una longitud deseada del elemento del filtro para un unico cigarrillo. A modo de ejemplo adicional, en otra realizacion, los segmentos de filtro pueden ser cortados en longitudes que sean equivalentes a dos veces la longitud del elemento de filtro para un unico cigarrillo, y el segmento del filtro puede ser cortado en dos posteriormente. Por ejemplo, el segmento de filtro puede conectar dos varillas de tabaco, y el segmento del filtro puede dividirse para formar los filtros de dos cigarrillos.

Las medidas de los segmentos del filtro dependen de la aplicacion particular del mismo, pero por lo general los segmentos del filtro de los cigarrillos pueden variar en longitud desde aproximadamente 80 mm a aproximadamente 140 mm, y de aproximadamente l6 mm a aproximadamente 27 mm de circunferencia. Por ejemplo, un tfpico segmento de filtro que tenga una longitud de 100 mm y una circunferencia 24,53 mm pueden presentar una cafda de presion de aproximadamente 1.960 Pa a 3.920 Pa ((200 mm a aproximadamente 400 mm de agua), determinada a un caudal de aire de 17,5 centimetros cubicos por segundo (cm3/s) utilizando un medidor de la cafda de presion encapsulado, vendido comercialmente como Modelo n.° FTS-300 por Filtrona Corporation, Richmond, Virginia.

Algunas realizaciones del sistema que emplea la produccion de una mecha de fibras mixtas de la presente invencion pueden proporcionar beneficios tanto en terminos de permitir la combinacion de multiples fibras, como en terminos de reducir el numero de operaciones requeridas para producir los elementos de filtro. Ademas, las operaciones realizadas despues de la produccion del producto de fibra mixta pueden ser sustancialmente las mismas que las realizadas en los sistemas tradicionales de produccion de artfculos de fumar. Por ello, puede utilizarse el equipo productor de cigarrillos existente. Por ejemplo, el producto de fibra plastificada se puede someter a una o mas operaciones de elaboracion de varillas en las que el producto de fibra plastificada es envuelto con una envoltura de tapon.

La mecha de fibras mixtas puede envolverse con la envoltura de tapon de modo que cada extremo del material de filtro quede expuesto. La envoltura de tapon puede variar. Vease, por ejemplo, la patente de EE. UU. n.° 4.174.719 de Martin, que se incorpora en la presente memoria por referencia. Por lo general, la envoltura de tapon es un material de papel poroso o no poroso. Los materiales de envoltura de tapon adecuados estan comercialmente disponibles. Los papeles de envoltura de tapon de ejemplo que vanan en porosidad desde aproximadamente 1.100 unidades CORESTA hasta aproximadamente 26.000 unidades CORESTA estan disponibles de Schweitzer-Maudit International como Porowrap 17-M1, 33-M1, 45-M-1, 70-M9, 95-M9, 150-M4, 150-M9, 240M9S, 260-M4 y 260-M4T; y de Miquel-y-Costas como 22HP90 y 22HP150. Los materiales de envoltura de tapon no porosos presentan, por lo general, porosidades de menos que aproximadamente 40 unidades CORESTA, y a menudo menos que aproximadamente 20 unidades CORESTA. Los papeles de envoltura de tapon no porosos de ejemplo estan disponibles de Olsany Facility (OP Paprina) de la Republica Checa como PW646; Wattenspapier de Austria como el FY/33060; Miquel-y-Costas de Espana como 646; y Schweitzer-Mauduit International como MR650 y 180. El papel de envoltura de tapon puede revestirse, en particular sobre la superficie que se orienta hacia la mecha de fibras mixtas, con una capa de un material formador de pelfcula. Un revestimiento de este tipo se puede proporcionar utilizando un agente de formacion de pelfcula polimerico adecuado (p. ej., etilcelulosa, etilcelulosa mezclada con carbonato de calcio, nitrocelulosa, nitrocelulosa mezclada con carbonato de calcio, o una denominada composicion de revestimiento de liberacion de los labios del tipo normalmente empleado para la fabricacion de cigarrillos). Como alternativa, se puede utilizar una pelfcula de plastico (p. ej., una pelfcula de polipropileno) como un material de envoltura de tapon. Por ejemplo, los materiales de polipropileno no porosos que estan disponibles como ZNA-20 y ZNA-25 de Treofan Germany GmbH y Co. KG se pueden emplear como materiales de envoltura de tapon.

Si se desea, tambien se pueden producir los denominados segmentos de filtro de "acetato no envuelto". Los segmentos de ese tipo se producen utilizando los tipos de tecnicas expuestas en general en la presente memoria. Sin embargo, en lugar de emplear una envoltura de tapon que circunscribe la periferia que se extiende longitudinalmente del material de filtro, se dispone una varilla algo ngida, por ejemplo, para aplicar vapor a la mecha de fibras mixtas conformada. Las tecnicas para fabricar comercialmente varillas de filtro de acetato no envuelto son propiedad de Filtrona Corporation, Richmond, Virginia.

Por consiguiente, los elementos de filtro conformados, cortados y/o envueltos (o no envueltos) pueden ser producidos por la operacion (operaciones) de elaboracion de la varilla. El sistema 100 antes descrito puede emplear equipo susceptible de proporcionar un producto de fibras mixtas, evitando al mismo tiempo la necesidad de operaciones de separacion (por ejemplo, apertura de la estopa, eliminacion del rizado y desbastado) dado que el producto de fibra mixta producido por el aparato de cardado puede parecerse a estopa desbastada. El sistema 100 puede incorporarse ademas en una operacion mayor de elaboracion de cigarrillos. Las operaciones de elaboracion

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de cigarrillos pueden incluir envolver un suministro de material de fumar con un material de envoltura para formar una varilla de fumar.

Las operaciones de elaboracion de cigarrillos utilizadas en combinacion con el proceso 100 de preparacion del filtro mostrado en la Figura 1 y descrito anteriormente pueden llevarse a cabo utilizando una maquina convencional automatica de elaboracion de la varilla de cigarrillo. En general, las maquinas automaticas de elaboracion de cigarrillos proporcionan una varilla de cigarrillo conformada continua (u otra varilla de fumar) que se puede subdividir en varillas de fumar conformadas de las longitudes deseadas. Los componentes y el funcionamiento de las maquinas convencionales automaticas de elaboracion de cigarrillos seran facilmente evidentes para los expertos en la tecnica del diseno y funcionamiento de la maquinaria de elaboracion de cigarrillos. Las maquinas de elaboracion de varilla de cigarrillo de ejemplo son del tipo comercialmente disponible de Molins PLC o Hauni-Werke Korber & Co. KG. Por ejemplo, se pueden emplear las maquinas de elaboracion de la varilla de cigarrillo del tipo conocido como MkX (comercialmente disponibles de Molins PLC) o PROTOS (comercialmente disponible de Hauni-Werke Korber & Co. KG). Una descripcion de una maquina PROTOS de elaboracion de cigarrillos se proporciona en la patente de EE. UU. n.° 4.474.190 de Brand, de la col. 5, lmea 48 a la col. 8, lmea 3. Tipos de equipos adecuados para la fabricacion de cigarrillos se exponen tambien en la patente de EE. UU. n.° 4.781.203 de La Hue; 4.844.100 de Holznagel; 5.131.416 de Gentry; 5.156.169 de Holmes et al.; 5.191.906 de Myracle, Jr. et al.; 6.647.870 de Blau et al.; 6.848.449 a Kitao et al.; y 6.904.917 de Kitao et al.; y las publicaciones de las solicitudes de patentes de EE. UU. n.° 2003/0145866 de Hartman; 2004/0129281 de Hancock et al.; 2005/0039764 de Barnes et al.; y 2005/0076929 de Fitzgerald et al. Las descripciones de los componentes y el funcionamiento de varios tipos de chimeneas, equipo de suministro de relleno de tabaco, sistemas de transporte por succion y sistemas de decoracion se exponen en las patentes de EE. UU. n.° 3.288.147 de Molins et al.; 3.915.176 de Heitmann et al.; 4.291.713 de Frank; 4.574.816 de Rudszinat; 4.736.754 de Heitmann et al.; 4.878.506 de Pinck et al.; 5.060.665 de Heitmann; 5.012.823 de Keritsis et al., y 6.360.751 de Fagg et al.; y la publicacion de la solicitud de patente de EE. UU. n.° 2003/0136419 de Muller.

Elementos de filtro producidos segun esta descripcion se pueden incorporar en los cigarrillos convencionales configurados para la combustion de un material de fumar, y tambien en los tipos de cigarrillos expuestos en las patentes de Ee. UU. n.° 4.756.318 de Clearman et al.; 4.714.082 de Banerjee et al.; 4.771.795 de White et al.; 4.793.365 de Sensabaugh et al.; 4.989.619 de Clearman et al.; 4.917.128 de Clearman et al.; 4.961.438 de Korte; 4.966.171 de Serrano et al.; 4.969.476 de Bale et al.; 4.991.606 de Serrano et al.; 5.020.548 de Farrier et al.; 5.027.836 de Shannon et al.; 5.033.483 de Clearman et al.; 5.040.551 de Schlatter et al.; 5.050.621 de Creighton et al.; 5.052.413 de Baker et al.; 5.065.776 de Lawson; 5.076.296 de Nystrom et al.; 5.076.297 de Farrier et al.; 5.099.861 de Clearman et al.; 5.105.835 de Drewett et al.; 5.105.837 de Barnes et al.; 5.115.820 de Hauser et al.; 5.148.821 de Best et al.; 5.159.940 de Hayward et al.; 5.178.167 de Riggs et al.; 5.183.062 de Clearman et al.;

5.211.684 de Shannon et al.; 5.240.014 de Deevi et al.; 5.240.016 de Nichols et al.; 5.345.955 de Clearman et al.;

5.396.911 de Casey, III et al.; 5.551.451 de Riggs et al.; 5.595.577 de Bensalem et al.; 5.727.571 de Meiring et al.;

5.819.751 de Barnes et al.; 6.089.857 de Matsuura et al.; 6.095.152 de Beven y col; y 6.578.584 de Beven. Aun mas,

los elementos de filtro producidos segun la descripcion proporcionada anteriormente pueden ser incorporados en los tipos de cigarrillos que han sido puestos en el mercado comercialmente bajo las marcas comerciales "Premier" y "Eclipse" por R. J. Reynolds Tobacco Company. Veanse, por ejemplo, los tipos de cigarrillos descritos en Chemical and Biological Studies on New Cigarrete Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco, R. J. Reynolds Tobacco Company Monograph (1988) y Inhalation Toxicology, 12:5, p. 1-58 (2000); que se incorporan en la presente memoria por referencia. Otros ejemplos de cigarrillos no tradicionales, generalmente conocidos como "e-cigarrillos", que podna incorporar un elemento de filtro de la presente invencion, incluyen las patentes de EE. UU. n.° 7.726.320 de Robinson et al., y 8.079.371 de Robinson et al., y las solicitudes de patentes de EE. UU. n.° 13/205.841 de Worm et al., presentada el 9 de agosto de 2011; 13/432.406 de Griffith Jr. et al., presentada el 28 de marzo de 2012; y 13/536.438 de Sebastian et al., presentada el 28 de junio de 2012.

El material de fumar empleado en la fabricacion de la varilla de fumar puede variar. Por ejemplo, el material de fumar puede tener la forma de relleno (por ejemplo, relleno de picadura de tabaco). Tal como se utiliza en la presente memoria, los terminos "relleno" o "relleno de picadura" se entiende que incluyen materiales de tabaco y otros materiales de fumar que tienen una forma adecuada para su uso en la fabricacion de varillas de fumar. Como tal, el relleno puede incluir materiales de fumar que se mezclen y se encuentren en una forma facil para el fabricante de cigarrillos. Los materiales de relleno se emplean normalmente en la forma de hebras o fragmentos como es normal en la fabricacion convencional de cigarrillos. Por ejemplo, el material de relleno de picadura se puede emplear en forma de hebras o fragmentos de materiales en forma de lamina o "tira" que se cortan en anchuras que vanan de 0,127 cm a 0,042 cm (1/20 de pulgada a 1/60 de pulgada), preferiblemente de 0,102 a 0,072 cm (1/25 de pulgada a 1/35 de pulgada). En general, las hebras o fragmentos de este tipo tienen longitudes que vanan de 0,635 a 7,62 cm (0,25 pulgadas a 3 pulgadas).

Ejemplos de tipos adecuados de materiales de tabaco incluyen los tabacos curados al humo, Burley, Maryland u Oriental, tabacos raros o de especialidades, y mezclas de los mismos. El material de tabaco se puede proporcionar en forma de lamina de tabaco; tabaco procesado, tallos de tabaco procesado tal como tallos de corte por rodillos o de corte inflado, materiales de tabaco reconstituido; o mezclas de los mismos. El material de fumar o la mezcla de materiales de fumar pueden consistir esencialmente en material de relleno de tabaco. Los materiales de fumar tambien pueden ser metidos en cajas y la parte superior adornada como se realiza convencionalmente durante las diversas fases de la fabricacion de cigarrillos.

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Por lo general, la varilla de fumar: tiene una longitud que vana de aproximadamente 35 mm a aproximadamente 85 mm, preferiblemente de aproximadamente 40 a aproximadamente 70 mm; y una circunferencia de aproximadamente 17 mm a aproximadamente 27 mm, preferiblemente de aproximadamente 22,5 mm a aproximadamente 25 mm. Se pueden emplear varillas de cigarrillos cortas (es decir, que tengan longitudes de aproximadamente 35 a aproximadamente 50 mm), en particular cuando se emplean mezclas de fumar que tienen una densidad de empaquetado relativamente alta.

El material de envoltura puede variar y, por lo general, es un material de envoltura de cigarrillo que tiene un bajo valor de permeabilidad al aire. Por ejemplo, los materiales de envoltura de este tipo pueden tener permeabilidades al aire menores que aproximadamente 5 unidades CORESTA. Los materiales de envoltura de este tipo incluyen una banda de base celulosica (p. ej., proporcionada a partir de pasta de madera y/o fibras de lino) y material de cargas inorganicas (p. ej., partmulas de carbonato de calcio y/o de hidroxido de magnesio). Un material de envoltura adecuado es un papel para cigarrillos que consiste esencialmente en carbonato de calcio y lino. Materiales de envoltura particularmente preferidos incluyen una cantidad de un agente de formacion de pelfcula polimerico suficiente para proporcionar una permeabilidad al aire deseablemente baja. Los materiales 164 de envoltura de ejemplo son P-2540-80, P-2540-81, P-2540-82, P-2540-83, P-2540-84 y P-2831-102 disponibles de Kimberly-Clark Corporation, y TOD 03816, TOD 05504, TOD 05560 y TOD 05551 disponibles de Ecusta Corporation.

Las densidades de empaquetado de la mezcla de materiales de fumar contenida en los materiales de envoltura pueden variar. Las densidades de empaquetado tfpicas para varillas de fumar pueden variar de aproximadamente 150 a aproximadamente 300 mg/cm3. Normalmente, las densidades de empaquetado de las varillas de fumar vanan de aproximadamente 200 a aproximadamente 280 mg/cm3.

Ademas, las operaciones de elaboracion de cigarrillos pueden incluir la union del elemento de filtro basado en la mecha de fibras mixtas a la varilla de fumar. Por ejemplo, el elemento de filtro y una parte de la varilla de fumar pueden estar circunscritos por un material de emboquillado con un adhesivo configurado para unirse al elemento de filtro y la varilla de tabaco para acoplar el elemento de filtro basado en mecha de fibras mixtas a un extremo de la varilla de tabaco.

Por lo general, el material de emboquillado circunscribe el elemento de filtro y una zona adyacente de la varilla de fumar de manera que el material de emboquillado se extiende de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 6 mm a lo largo de la longitud de la varilla de fumar. Por lo general, el material de emboquillado es un material de emboquillado de papel convencional. El material de emboquillado puede tener una permeabilidad al aire que puede variar. Por ejemplo, el material de emboquillado puede ser esencialmente impermeable al aire, permeable al aire, o estar tratado (p. ej., mediante tecnicas de perforacion mecanica o por laser) para tener una zona de perforaciones, aberturas u orificios que proporcionen de ese modo un medio para proporcionar al cigarrillo dilucion por aire. La superficie total de las perforaciones y la situacion de las perforaciones a lo largo de la periferia del cigarrillo se pueden variar para controlar las caractensticas de rendimiento del cigarrillo.

Por consiguiente, los cigarrillos (u otros artfculos de fumar) pueden ser producidos segun las realizaciones de ejemplo descritas anteriormente, o bajo otras diversas realizaciones de sistemas y procedimientos para la produccion de cigarrillos. Las operaciones de elaboracion de cigarrillos realizadas despues de la produccion de la mecha de fibras mixtas descritas anteriormente pueden, en algunas realizaciones, ser sustancialmente iguales que las realizadas en los sistemas tradicionales de produccion de artmulos de fumar. Por ello, se puede utilizar el equipo de produccion de cigarrillos existente. Debe senalarse que el sistema para formar los cigarrillos puede tambien incluir otros aparatos y componentes que se correspondan con las operaciones comentadas anteriormente.

La fig. 2 ilustra una vista en despiece ordenado de un artmulo de fumar en la forma de un cigarrillo 200 que puede ser producido por los aparatos, sistemas y procedimientos descritos en la presente memoria. El cigarrillo 200 incluye una varilla 212 generalmente cilmdrica de una carga o rollo de material de relleno de fumar contenida en un material 216 de envoltura circunscrito. La varilla 212 se denomina convencionalmente "varilla de tabaco". Los extremos de la varilla 212 de tabaco estan abiertos para exponer el material de relleno de fumar. El cigarrillo 200 se muestra con una banda 222 opcional (p. ej., un revestimiento impreso que incluye un agente de formacion de pelmula, tal como almidon, etilcelulosa o alginato de sodio) aplicado al material 216 de envoltura, y esa banda circunscribe la varilla 212 de cigarrillo en una direccion transversal al eje longitudinal del cigarrillo 200. Es decir, la banda 222 proporciona una zona en direccion transversal con respecto al eje longitudinal del cigarrillo 200. La banda 222 puede estar impresa en la superficie interior del material 216 de envoltura (es decir, orientada al material de relleno de fumar) o menos preferiblemente, en la superficie exterior del material de envoltura. Aunque el cigarrillo puede poseer un material de envoltura que tenga una banda opcional, el cigarrillo puede poseer tambien el material de envoltura con bandas opcionales adicionales espaciadas que se numeran dos, tres o mas.

En un extremo de la varilla 212 de tabaco esta el extremo 218 de encender, y en el extremo 220 de la boca esta situada una mecha 226 de fibras mixtas. La mecha 226 de fibras mixtas puede ser producida por los aparatos, sistemas y procedimientos descritos en la presente memoria. El elemento 226 de filtro basado en la mecha mixta puede tener una forma generalmente cilmdrica, y el diametro del mismo puede ser esencialmente igual al diametro de la varilla 212 de tabaco. El filtro 226 basado en la mecha mixta esta circunscrito a lo largo de su circunferencia exterior o periferia longitudinal mediante una capa de envoltura 228 de tapon exterior para formar un elemento de

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filtro. El elemento de filtro esta situado adyacente a un extremo de la varilla 212 de tabaco de manera que el elemento de filtro y la varilla de tabaco estan alineados axialmente en una relacion de extremo a extremo, haciendo preferiblemente tope entre sf Los extremos del elemento de filtro permite la etapa de aire y humo a su traves.

Un artfculo de fumar ventilado o diluido con aire se puede proporcionar con un medio opcional de dilucion con aire, tal como una serie de perforaciones 230, cada una de las cuales se extiende a traves del material 240 de emboquillado y de la envoltura 228 de tapon. Las perforaciones 230 opcionales pueden realizarse por varias tecnicas conocidas por los expertos corrientes en la tecnica, tal como tecnicas de perforacion por laser. Como alternativa, se pueden utilizar las denominadas tecnicas de dilucion por aire fuera de lmea (p. ej., mediante el uso de una envoltura de tapon de papel poroso y material de emboquillado previamente perforado). Para los cigarrillos que son diluidos con aire o ventilados, puede variar la cantidad o grado de dilucion con aire o ventilacion. Con frecuencia, la cantidad de dilucion con aire para un cigarrillo diluido con aire es mayor que aproximadamente 10 por ciento, generalmente es mayor que aproximadamente 20 por ciento, a menudo es mayor que aproximadamente 30 por ciento y, a veces, es mayor que aproximadamente 40 por ciento. Por lo general, el nivel superior de la dilucion con aire para un cigarrillo diluido con aire es menor que aproximadamente 80 por ciento, y a menudo es menor que aproximadamente 70 por ciento. Como se usa en la presente memoria, la expresion "dilucion con aire" es la relacion (expresada como porcentaje) del volumen de aire extrafdo a traves del medio de dilucion con aire frente al volumen total de aire y humo extrafdo a traves del cigarrillo y que sale por la parte final del extremo de la boca del cigarrillo. El producto 226 de fibra plastificado puede unirse a la varilla 212 de tabaco usando el material 240 de emboquillado (p. ej., material de emboquillado esencialmente impermeable al aire), que circunscribe tanto la longitud completa del elemento de filtro como una zona adyacente de la varilla 212 de tabaco. La superficie interior del material 240 de emboquillado esta asegurada de forma fija a la superficie exterior de la envoltura 228 de tapon y a la superficie exterior del material 216 de envoltura de la varilla de tabaco, utilizando un adhesivo adecuado; y en consecuencia, el elemento de filtro y la varilla de tabaco estan conectados entre sf para formar el cigarrillo 200.

EXPERIMENTAL

Ejemplo 1: Preparacion de la mecha

a) Corte

La estopa de acetato (40.000 denier, 3,0 dpf suministrada por Eastman Chemical Company) y la estopa de rayon (1,5 millones de denier, 3,0 dpf suministrada por Lenzing) se cortan por separado en fibras discontinuas de 17,8 cm (7 pulgadas). Las fibras discontinuas se combinan en una relacion 1:1 mezclando a mano.

b) Mezclado/cardado

Las fibras discontinuas mezcladas son alimentadas en incrementos de 453,592 g (1 libra) a un minifaldon de alimentacion de carda y se procesan a traves de una carda superior de rodillo (Carolina Specialty TTC Mini Card). La mecha resultante es una mecha de 5,83-6,48 g por mecha de hilo (90-100 granos por mecha de hilo) que tiene un denier de aproximadamente 57.000-64.000 denier.

La mecha en este punto tiene una resistencia a la rotura de aproximadamente 453,592 g (1 libra) a maxima carga. Debe senalarse que este dato se basa en una mecha sin optimizar. Como se describe en la presente solicitud, hay muchas maneras de aumentar la resistencia, tal como retorciendo la mecha o insertando una fibra a lo largo de la longitud de la mecha. Ademas, el procedimiento de cardado se puede optimizar en algunas realizaciones para proporcionar una mecha que tenga una resistencia mas manejable para su uso en equipos de fabricacion de filtros tradicionales.

c) Estiramiento de peines

Cuatro extremos de las mechas se alimentan en una unidad de estiramiento de peines (Warner y Swasey Co.), en un peso total de 243.000 denier. La unidad de estiramiento se establece para producir una mecha de 40.000 denier. Aunque el proceso de estiramiento proporciono con exito una mecha estirada, el producto no era optimo. La mecha estirada tema manchas en algunas areas (resultantes de zonas concentradas de fibras discontinuas de acetato), muchas de las fibras discontinuas de acetato fueron danadas, y la mecha preparada era en conjunto diffcil de procesar, relativamente debil y no homogenea. Una optimizacion adicional de los procedimientos y materiales, segun lo dispuesto por la presente descripcion, son por ello deseables para proporcionar una mecha estirada que tenga propiedades ffsicas mas deseables.

Ejemplo 2: Produccion de funda-nucleo

Como se describio anteriormente, un medio para reforzar una mecha segun la invencion consiste en insertar otro tipo de material para producir un producto que tenga una estructura de tipo funda-nucleo.

a) Insercion de hilo de acetato de celulosa

Un hilo de acetato de celulosa texturado de 10.000 denier se alimenta en la unidad de estiramiento de peines

para proporcionar el hilo como un nucleo dentro de una mecha estirada. Debe senalarse que, de nuevo, la etapa de estiramiento no estaba optimizaba y, por tanto, se produda el mismo tipo de producto no homogeneo y la mecha estirada de funda-nucleo no era uniforme. La mecha reforzada presentaba una resistencia a la rotura de 7,25 kg (16 libras)

5 b) Insercion de Kevlar

Un KEVLAR® de 24,0 denier/3 dpf, 100 % hilado (poli-parafenilen-tereftalamida) se alimenta en la unidad de cardado para proporcionar el KEVLAR® como un nucleo dentro de la mecha. La mecha reforzada presentaba una resistencia a la rotura de 4,53 kg (10 libras).

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para formar un paquete fibroso adecuado para su uso en un elemento de filtro para un artmulo de fumar, comprendiendo el procedimiento:

mezclar una primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa con una segunda pluralidad de fibras discontinuas que comprende un material polimerico diferente de la primera pluralidad de fibras discontinuas para dar una mezcla de fibras;

cardar la mezcla de fibras para proporcionar una mecha de fibras mixtas que tiene un denier total en el intervalo de 20.000 denier a 80.000 denier; y

conformar la mecha de fibras mixtas para formar una forma de varilla cilmdrica continua adaptada para la incorporacion en un elemento de filtro para un artmulo de fumar.
2. El procedimiento de la reivindicacion 1, en donde la mecha de fibras mixtas tiene un denier total en el intervalo de 30.000 denier a 60.000 denier.
3. El procedimiento de la reivindicacion 1, en donde la segunda pluralidad de fibras discontinuas comprende un material polimerico degradable y, en particular, en donde el material polimerico degradable se selecciona del grupo que consiste en poliesteres alifaticos, celulosa, celulosa regenerada, acetato de celulosa con partmulas de almidon insertadas, celulosa revestida con grupos acetilo, poli(alcohol vimlico), almidon, poliuretanos alifaticos, poliesteramidas, cis-poliisopreno, cis-polibutadieno, polianhndridos, poli(succinato de butileno), y copolfmeros y mezclas de los mismos.
4. El procedimiento de la reivindicacion 1, en donde la relacion en peso de la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa frente a la segunda pluralidad de fibras discontinuas es de 25:75 a 75:25.
5. El procedimiento de la reivindicacion 1, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes en el intervalo de 5,08 a 50,8 cm (2 a 20 pulgadas) y, en particular, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes en el intervalo de 12,7 a 38,1 cm (5 a 15 pulgadas).
6. El procedimiento de la reivindicacion 1, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes de 17,8 cm (7 pulgadas) o mayores.
7. El procedimiento de la reivindicacion 1, que comprende ademas el estiramient0o de la mecha de fibras mixtas para ajustar el denier de la mecha de fibras mixtas.
8. El procedimiento de la reivindicacion 1, que comprende ademas la torsion o el rizado, o ambos, de la mecha de fibras mixtas.
9. El procedimiento de la reivindicacion 1, que comprende ademas la aplicacion de un plastificante a la mecha de fibras mixtas.
10. El procedimiento de la reivindicacion 1, que comprende ademas reforzar la mecha de fibras mixtas mediante enmaranado con aire o mediante la incorporacion de un hilo con nucleo o hilo texturado en la mecha de fibras mixtas.
11. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, que comprende ademas la incorporacion de la mecha de fibras mixtas en un elemento de filtro para un artmulo de fumar.
12. Un elemento de filtro que comprende una mecha de fibras mixtas que comprende una mezcla de una primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y una segunda pluralidad de fibras discontinuas que comprende un material polimerico diferente de la primera pluralidad de fibras discontinuas, teniendo la mecha de fibras mixtas un denier total en el intervalo de 20.000 denier a 80.000 denier, y que tiene una forma de varilla cilmdrica.
13. El elemento de filtro de la reivindicacion 12, en donde la mecha de fibras mixtas tiene un denier total en el intervalo de 30.000 denier a 60.000 denier.
14. El elemento de filtro de la reivindicacion 12, en donde la segunda pluralidad de fibras discontinuas comprende un material polimerico degradable y, en particular, en donde el material polimerico degradable se selecciona del grupo que consiste en poliesteres alifaticos, celulosa, celulosa regenerada, acetato de celulosa con partmulas de almidon insertadas, celulosa revestidas con grupos acetilo, poli(alcohol vimlico), almidon, poliuretanos alifaticos, poliesteramidas, cis-poliisopreno, cis-polibutadieno, poliantndridos, poli(succinato de butileno), y copolfmeros y mezclas de los mismos.
15. El elemento de filtro de la reivindicacion 12, en donde la relacion en peso de la primera pluralidad de fibras

discontinuas de acetato de celulosa frente a la segunda pluralidad de fibras discontinuas es 25:75 a 75:25.
16. El elemento de filtro de la reivindicacion 12, en donde la primera pluralidad de fibras discontinuas de acetato de celulosa y la segunda pluralidad de fibras discontinuas tienen longitudes en el intervalo 5,08 a 50,8 cm (2 a 20 pulgadas).

5 17. El elemento de filtro de la reivindicacion 12, que comprende ademas una envoltura de tapon que circunscribe la

mecha de fibras mixtas.
18. El elemento de filtro de las reivindicaciones 12-17, en donde el elemento de filtro presenta una velocidad de degradacion que es al menos aproximadamente el 50 % mas rapida que la de un elemento de filtro tradicional de acetato de celulosa.

10 19. Un cigarrillo, que comprende una varilla de material de fumar y un elemento de filtro unido a la misma, segun

cualquiera de las reivindicaciones 12-17 aqrn adjuntas.