ES2636163T3 - Material de filtro para la limpieza de aire y gases - Google Patents
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Abstract
Filtro para la limpieza de aire y gases que contiene un material de filtro que está rodeado de una capa de envoltura (9), comprendiendo el material de filtro una capa de fibras (2) de fibras de celulosa y presentando en al menos un lado plano otra capa (3), estando unidas entre sí por zonas las fibras de celulosa de la capa de fibras 2 por prensado, compactándose las fibras de celulosa en las zonas prensadas (4), caracterizado por que la capa de fibras (2) y la(s) capa(s) (3) presentes de manera opcional están encrespadas y por que la capa de fibras (2) y la(s) al menos otra(s) capa(s) presente(s) (3) se presentan en forma de una banda de fibras que está colocada formando canales (11) que se extienden en dirección longitudinal de la corriente de aire que debe limpiarse.
Description
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DESCRIPCION
Material de filtro para la limpieza de aire y gases
La presente invention se refiere a un material de filtro para la limpieza de aire y gases, a un filtro para la limpieza de aire y gases, asi como al uso del material de filtro en filtros de cigarrillos e instalaciones de desempolvado y limpieza de gases.
Materiales de filtro para la limpieza de aire y gases, denominados de manera abreviada como filtros de gas, se emplean para filtrar particulas en suspension no deseadas, como agentes patogenos, polenes, polvos o gases extranos. Areas de aplicacion esenciales son la industria que emite polvo, como la industria papelera y del cemento, sistemas de ventilation para mantener alejadas sustancias nocivas de espacios de vivienda y de trabajo, en aspiradoras para limpiar el aire saliente.
Otra area de aplicacion es el uso como filtro en articulos de fumar como, por ejemplo, cigarrillos. El filtro de cigarrillo debe reducir la proportion de sustancias nocivas para la salud como, por ejemplo, condensado y gases en el humo del cigarrillo. Ademas, por medio del filtro el humo es algo mas suave, motivo por el que algunos fumadores lo retiran o acortan para obtener un sabor mas intenso. En un cigarrillo de filtro clasico, el filtro esta envuelto por una boquilla de color de corcho para que se haga visible la coloration marron del filtro. La mayor parte de los cigarrillos fabricados industrialmente estan provistos de un filtro, los que los lian por si mismos pueden comprarlos en el comercio del tabaco.
El documento DE1 168 309 desvela un filtro para articulos de tabaco de fibras sinteticas unidas entre si por zonas, de las cuales al menos una parte es termoplastica. Las fibras forman una banda no tejida y estan unidas entre si por medio de un modelo de estampado y, por tanto, son resistentes en la forma como un velo. Para la fabrication del filtro, la banda no tejida es recogida en un rollo de filtro de tal modo que los puntos de union generados por la estampacion en el estado recogido de la banda no tejida estan distribuidos de manera aproximadamente uniforme en el cuerpo de filtro.
La materia prima para la fabricacion del filtro de cigarrillo conocido por el estado de la tecnica es acetato de celulosa. El acetato de celulosa se presenta en forma de hebras cuyo diametro asciende a entre 30 y 50 mm. Estas se juntan o aunan en una banda sin fin, pegandose puntualmente con triacetina. Tal filtro de cigarrillo puede retener particulas con un diametro de hasta menos de 0,2 mm.
El acetato de celulosa empleado en los filtros de cigarrillo se obtiene mediante modification quimica de celulosa. Es un material barato que, ademas, tambien se procesa bien. Mediante la modificacion quimica de la celulosa a acetato de celulosa, la fibra ya no es aprovechable como base alimenticia para microorganismos, es decir, es resistente contra moho, o contaminaciones de hongos o bacterias, por lo que tambien es al mismo tiempo dificil su degradation biologica. La resistencia quimica es desventajosa en los filtros de cigarrillos ya que estos solo se degradan o descomponen muy lentamente. Colillas de cigarrillo desechadas, es decir, tiradas, perduran mucho tiempo sin cambios y son visibles como basura.
Por la patente europea EP 1 032 283 se conoce un cigarrillo de filtro con un filtro biodegradable. El filtro contenido en este cigarrillo de filtro contiene un material no tejido de celulosa sin encrespar fabricado por el procedimiento "airlaid" con capacidad de retention normal y una zona de ventilacion de filtro que discurre en direction circunferencial. Este cigarrillo debe proporcionar la impresion de sabor tipica del acetato y tambien la impresion visual tipica del acetato. Para alcanzar estos objetivos, el cigarrillo debe presentar una estructura especifica, descrita en el documento EP 1 032 283.
Los materiales de filtro, sin embargo, no solo son importantes en los articulos para fumar. En la industria y en el hogar existe una demanda permanente de materiales de filtro nuevos y economicos con los que se puedan eliminar del aire de escape particulas en suspension no deseadas, como agentes patogenos, polenes, polvos o gases o, como en sistemas de ventilacion de hogares y espacios comerciales, para impedir la entrada de sustancias nocivas a estos espacios.
La invencion se basa en el objetivo de proporcionar un material de filtro que reuna las ventajas de un buen efecto de filtrado con la ventaja de una biodegradabilidad.
Para conseguir este objetivo se propone un filtro de acuerdo con la revindication 1. El material de fibra utilizado comprende una capa de fibras de fibras de celulosa que estan unidas entre si por zonas mediante prensado, compactandose las fibras de celulosa en las zonas prensadas. Mediante el prensado por zonas de las fibras de celulosa, la celulosa obtiene una determinada resistencia sin que disminuya la permeabilidad para sustancias en forma de gas en las zonas no prensadas. Se ha puesto de manifiesto una eficacia de filtrado mejorada. La celulosa o las fibras de celulosa a partir de las cuales esta fabricado el material de filtro son materiales economicos y disponibles en el mercado. Ademas, se procesan de manera sencilla.
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El material de filtro de acuerdo con la invention contiene como ingrediente esencial un material natural, celulosa, que en lo esencial se presenta en forma de fibras dispuestas de manera irregular. Preferentemente, se utilizan fibras de celulosa que se presentan en forma de materiales de vellon, particularmente vellones airlaid. Materiales no tejidos o vellones cuentan entre los materiales textiles compuestos, se trata de construcciones superficiales flexibles, porosas que se fabrican mediante entrelazado cohesivo y/o union adhesiva de las fibras. Estos vellones son materiales sueltos de fibras cuya cohesion viene dada generalmente por la propia adherencia de las fibras. Los vellones pueden ser solidificados en caso necesario, siendo preferente para el uso en la presente invencion la solidification mecanica renunciando a aglutinantes.
En el contexto de la presente invencion, biodegradable significa que los ingredientes individuales se descomponen por medio de microorganismos en presencia de oxigeno en dioxido de carbono, agua y sales de otros elementos presentes (mineralization) formando nueva biomasa o en ausencia de oxigeno en dioxido de carbono, metano, sales minerales y nueva biomasa, debiendo cumplir el material la norma europea EN 13432 "Requisitos de los envases y embalajes valorizables mediante compostaje y biodegradation". De acuerdo con esta norma, tras un compostaje de como mucho 12 semanas de duration solo debe encontrarse en una fraction de tamiz >2 mm un maximo de un 10 % del peso en seco original del material de ensayo, es decir, del material de partida.
En una posible configuration, el material de filtro presenta junto a la capa de fibras de fibras de celulosa compactadas en al menos un lado plano otra capa mas. Tambien es posible que el material de filtro presente otras capas en los dos lados planos, pudiendo ser estas capas adicionales del mismo material o de materiales diferentes entre si. Los materiales que pueden utilizarse para estas capas adicionales pueden ser, por ejemplo, papel tisu, material textil, material tipo no tejido o material tipo laminar. Preferentemente, el material para la capa adicional o las capas adicionales se componen tambien de celulosa o un material sintetico facilmente biodegradable. La(s) capa(s) adicional(es) elevan la resistencia del material de filtro y facilitan de esta manera la procesabilidad en maquinas de alta velocidad.
En una configuracion de la presente invencion se propone que las fibras de celulosa y la(s) otra(s) capa(s) presente(s) opcionalmente esten prensadas en las zonas prensadas bajo aplicacion de calor.
En una posible configuracion, la capa de fibras y la otra capa tambien estan unidas entre si mediante un prensado solo por zonas por medio de aplicacion de calor. La fabrication de tales fibras de celulosa unidas entre si y capas o bandas de fibras se describe a modo de ejemplo en las solicitudes de patente alemanas DE19824825, DE19803837, DE19750890 y en la patente europea EP1032342.
Se ha puesto de manifiesto que mediante el uso como material de filtro de las fibras de celulosa prensadas solo por zonas se puede obtener una muy buena eficacia de filtrado, es decir, un efecto de retention de las particulas en suspension y gases que deben eliminarse. Se conjetura que este efecto se obtiene porque las zonas individuales prensadas modifican la superficie o el paso del gas o del aire que debe limpiarse de tal modo que las particulas en suspension son retenidas. Otro motivo puede estribar en que mediante el prensado se obtiene otra estructura superficial, particularmente ventajosa, en los lados planos del material de filtro.
De acuerdo con la invencion, la estructura superficial del material de filtro varia porque la cubierta de tipo superficial esta plegada, colocada y/o rizada de tal modo que obtiene una apariencia rizada u ondulada, es decir, que en direction del plegado/colocado/rizado se acorta la extension de la construction tipo superficial. Este rizado o plegado puede ser regular o irregular. Este tipo de cambio estructural se denomina cresponado o encrespado.
El material de filtro de acuerdo con la invencion se presenta por lo comun practicamente como capa bidimensional cuyo efecto de filtrado puede aprovecharse de distintas maneras.
Para el uso como filtro de aire o gas, la construccion bidimensional tipo superficial a partir de la capa de fibras y capas adicionales opcionalmente presentes, que se presenta en forma de una banda de fibras, se enrolla formando canales que se extienden en direccion longitudinal de la corriente de aire/gas que debe limpiarse y se coloca alternativamente. En una forma de realization de este tipo, el aire que debe limpiarse o el gas que debe limpiarse puede entrar desde un lado en el material de filtro y atraviesa asi los canales formados y tambien las zonas de las capas de fibra que no estan prensadas. Con ayuda del plegado o colocado del material de filtro se puede ajustar el tamano (el diametro) de los canales que se forman de este modo. El ajuste del tamano de estos canales es tanto mas sencillo cuanto mas delgada es la capa de material de filtro. En el otro lado, el espesor de las fibras de celulosa que solo estan parcialmente prensadas no debe ser demasiado pequeno, dado que, de lo contrario, la resistencia del material de filtro no es suficiente para que poder ser transformado en un filtro. El espesor de capa del material de filtro se eleva preferentemente a entre 0,3 y 1,8 mm.
Por parte de los inventores se conjetura que el buen efecto de filtrado se origina porque las corrientes de aire o gas que han de limpiarse atraviesan diferentes espacios de filtro. Una influencia adicional sobre el efecto de filtrado parecen tener las zonas de estampacion, dado que en estas zonas se modifica la estructura superficial de la capa de fibras. El material de filtro de acuerdo con la invencion, por consiguiente, es apropiado para el uso en instalaciones de desempolvado y limpieza de gases y tambien como material de filtro en articulos para fumar.
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El material de filtro utilizado de acuerdo con la invencion tiene por lo comun un peso por unidad de superficie de entre 15 g/m2 y 600 g/m2, preferentemente de entre 20 g/m2 y 200 g/m2.
La capacidad de filtracion del filtro de acuerdo con la invencion puede aumentarse mediante aditivos. Estos aditivos pueden ser, por ejemplo, agentes adsorbentes o tambien sustancias saborizantes, aromaticas o excipientes. Los agentes adsorbentes pueden estar seleccionados a partir de carbones activados, zeolitas, silicatos y/o SiO2. Los agentes adsorbentes se caracterizan por una elevada superficie y una elevada capacidad de adsorcion. Como aditivos adicionales con un efecto de retention para sustancias nocivas pueden utilizarse acidos organicos y sus sales, metales y oxidos metalicos, componentes de nitrogeno, sistemas intercambiadores de iones, alcoholes, polifenoles, y derivados de porfirina.
En funcion del ambito de aplicacion, ademas de los agentes adsorbentes, tambien pueden estar contenidas sustancias olorosas, saborizantes y aromaticas, asi como otros excipientes que mejoren el sabor y la tolerabilidad del cigarrillo, como mentol, aceite de clavo, cacao, vainilla y sustancias similares.
La adicion de aditivos puede efectuarse mediante dispersion o pulverization sobre los materiales de filtro, por ejemplo, sobre las fibras, antes o despues del prensado o tambien mediante inyeccion directa en el propio rollo de filtro.
Otro objeto de la presente invencion es un filtro para la limpieza de gases y/o aire que comprende el material de filtro descrito anteriormente.
Otro objeto de la presente invencion es un filtro para cigarrillos que comprende el material de filtro descrito anteriormente.
Para el uso en filtros de cigarrillo, el material de filtro que se presenta por regla general como construction plana puede ser llevado de una manera conocida a una forma preferentemente cilindrica. En una posible configuration, el material de filtro esta rodeado por una capa de envoltura. Esta capa de envoltura puede servir para mantener el material de filtro en forma, pero tambien puede ser un papel de cigarrillo convencional.
En la configuracion como filtro de cigarrillo, el material de filtro puede situarse directamente a continuation de la zona de tabaco del cigarrillo. En una posible forma de realization, el filtro puede presentar otro material de filtro en el extremo por el que entra el humo desde el lado del tabaco. En el caso de este otro material de filtro, puede tratarse de materiales convencionales que se utilizan en cigarrillos de filtro, por ejemplo, carbon activado, acetato de celulosa u otros materiales de filtro conocidos por el estado de la tecnica.
En otra posible configuracion, el filtro de cigarrillo contiene, adicionalmente al material de filtro de acuerdo con la invencion, otro material complementario que esta dispuesto en el extremo por el que sale el humo, es decir, en el extremo del lado de la boca. Puede ser, por ejemplo, otro material de filtro o un material que influya sobre la impresion visual del filtro en el extremo de filtro del cigarrillo.
En una posible forma de realizacion, la capa de envoltura contiene perforaciones de ventilation. La fabrication de perforaciones de ventilacion es conocida para el experto.
La invencion se representa con mas detalle en las figuras adjuntas con ayuda de un ejemplo de realizacion. Muestran
la Figura 1 la Figura 2 la Figura 3 la Figura 4
una representation en perspectiva del material de filtro con dos capas, un corte a traves del material de filtro en el estado encrespado una vista en perspectiva de un filtro parcialmente sin la capa de envoltura, un corte a traves del filtro a lo largo de la linea A-A de la figura 3.
En la figura 1 se representa el material de filtro de acuerdo con la invencion en una escala aumentada y en perspectiva. El espesor esta representado de manera sobredimensionada. El material de filtro 1 comprende en la forma de realizacion representada en este caso dos capas, una capa de fibras 2 y una capa adicional 3.
La capa inferior, con espesor claramente mayor, es una capa de fibras 2 de fibras de celulosa, opcionalmente con aditivos. La capa 2 se fabrica preferentemente en un procedimiento airlaid a partir de material de celulosa. Tal material de celulosa esta disponible a un precio economico como material a granel. En la fabricacion en un procedimiento airlaid continuo, la banda de material de fibra se fabrica a partir de un vertido en capas en una corriente de aire de fibras de celulosa (pulpa de celulosa) y, dado el caso, materiales adsorbentes esparcidos. Para la fabricacion de un producto estandarizado se puede recurrir a las materias primas de madera renovables disponibles en el mercado.
El procedimiento del vertido de celulosa en la corriente de aire como producto de partida para la capa de de fibras 1, posibilita un procesamiento en seco de las fibras de celulosa y, por tanto, en la subsiguiente union con otras capas
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una buena compactacion de las fibras de celulosa en zonas de estampacion 4 individuales, es decir, discretas. Fuera de tales zonas de estampacion 4, las fibras se situan sueltas unas junto a otras, lo cual mejora en estas zonas la capacidad de absorcion / eficacia de filtrado y flexibilidad de la capa 1.
La otra capa 3 es esencialmente mas fina que la capa de fibras 2. La capa 3 puede estar formada, por ejemplo, por una banda de material textil, no tejido o tipo laminar.
La union de las dos capas 2, 3 se efectua, por ejemplo, en un procedimiento de estampacion. A este respecto, se produce un prensado por zonas compactandose las fibras de celulosa de la capa de fibras 2.
El prensado no es superficialmente amplio-uniforme, sino que tiene lugar un prensado principalmente en zonas de estampacion 4, formandose depresiones 5 en la capa de fibras 2. Las depresiones 5 en las zonas de estampacion 4 pueden ser redondas o poligonales. En la forma de realizacion representada en este caso, presentan la forma de piramides truncadas o conos truncados.
A causa de la pared delgada de la capa adicional 3, el modelo de estampacion que se genera en el prensado tambien se puede reconocer sobre el lado exterior de la capa 3.
La estampacion tiene lugar mediante dos rodillos de los cuales uno esta provisto con la estructura que forma las depresiones 5. De esta manera, en las zonas discretas de estampacion 4 se obtiene una compactacion de las fibras de celulosa. Fuera de las zonas de estampacion 4, las fibras se situan sueltas entre si, lo que mejora la capacidad de absorcion y la flexibilidad del material. En la fabricacion del material de filtro de este ejemplo, no se requieren pegamentos ni otros aglutinantes como, por ejemplo, latex. Por el contrario, la union se efectua de manera puramente termomecanica. Mediante la disposition obtenida, como numero y tamano de las zonas de estampacion, se puede controlar el paso de gases y, por tanto, tambien en parte el efecto de filtrado.
El peso por unidad de superficie de la capa de fibras 2 puede elevarse a entre 15 g/m2 y 600 g/m2. Preferentemente el peso por unidad de superficie se eleva a entre 20 g/m2 y 200 g/m2. El peso por unidad de superficie de la otra banda 3 es por regla general algo menor que el peso por unidad de superficie de la capa de fibras 2 y se situa preferentemente en entre15 y 30 g/m2.
La figura 2 muestra un corte a traves de una banda de material 1 en estado encrespado. Las capas individuales en este caso no estan representadas. En la configuration representada en este caso, el material esta dispuesto en pliegues de manera irregular. Se obtiene un material de filtro que presenta, junto a las zonas de estampacion 4, una estructura superficial con elevaciones 6 y otras depresiones 7. Mediante estas elevaciones y depresiones se obtiene un agrandamiento de la superficie.
En la figura 3 se representa un filtro 8 de acuerdo con la invention que esta formado por el material de filtro representado en la figura 1 que se presenta como estructura superficial y una capa de envoltura 9 que se ha omitido parcialmente en la representation. El material de filtro 1, en la forma de realizacion representada en este caso, esta colocado o plegado alternativamente, formandose canales 11 que se extienden en direction longitudinal del filtro. La colocation alterna puede ser uniforme o irregular. A traves de los canales 11 y a traves de la capa de fibras del material de filtro 1 puede pasar el gas que debe limpiarse. El gas que debe limpiarse pasa, por tanto, preferentemente a lo largo de las capas plegadas 2, 3, y no transversalmente a estas y, si se da el caso, solo en pequena medida a traves de las capas. Por tanto, las perdidas de presion son reducidas.
En la forma de realizacion representada en este caso, el filtro esta rodeado por una capa de envoltura 9.
En el caso de un uso del filtro 8 como filtro de cigarrillo, la capa de envoltura 9 puede ser un simple papel de envoltura que puede rodear de una sola pieza tanto el rollo de tabaco del cigarrillo (aqui no representado) como el filtro de cigarrillo. Tambien es posible que la capa de envoltura 9 solo rodee el filtro 8.
La superficie 10 del material de filtro 1 forma la superficie interior de los canales 11. Por medio de las depresiones 5 y por medio del encrespado del material de filtro 1, se forma una estructura superficial irregular de los canales 11 que tiene efectos positivos sobre la eficacia de filtrado del filtro de acuerdo con la invencion.
La figura 4 muestra un corte a traves de un filtro de acuerdo con la invencion a lo largo de la linea A-A. El material de filtro 1, como se representa en este caso, esta dispuesto alternativamente de tal manera que se forman canales 11 en direccion longitudinal del filtro. El material de filtro 1 dispuesto alternativamente puede estar dispuesto dentro del filtro 8 simetrica o asimetricamente. En la forma de realizacion representada en este caso, las capas de material de filtro 1 dispuestas alternativamente forman segmentos. Esta disposicion de las capas de material de filtro tambien puede ser irregular.
El material de filtro de acuerdo con la invencion tambien se puede emplear en instalaciones para la limpieza de aire y gases. La colocacion del material de filtro 1 puede efectuarse, como se representa en las figuras 3 y 4, tambien en forma de un cilindro, la forma del filtro empleado en las instalaciones puede ser cualquiera, por ejemplo, en forma de
caja o cualquier otra forma concebible. Lista de referencias:
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- 1 Material de filtro
- 2 Capa de fibras
- 3 Capa adicional
- 4 Zona de estampacion
- 5 Depresiones
- 10
- 6 Elevaciones
- 7 Otras depresiones
- 8 Filtro
- 9 Capa de envoltura
- 10 Superficie del material de filtro 1
- 15
- 11 Canales
Claims (15)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Filtro para la limpieza de aire y gases que contiene un material de filtro que esta rodeado de una capa de envoltura (9), comprendiendo el material de filtro una capa de fibras (2) de fibras de celulosa y presentando en al menos un lado plano otra capa (3), estando unidas entre si por zonas las fibras de celulosa de la capa de fibras 2 por prensado, compactandose las fibras de celulosa en las zonas prensadas (4), caracterizado por que la capa de fibras (2) y la(s) capa(s) (3) presentes de manera opcional estan encrespadas y por que la capa de fibras (2) y la(s) al menos otra(s) capa(s) presente(s) (3) se presentan en forma de una banda de fibras que esta colocada formando canales (11) que se extienden en direccion longitudinal de la corriente de aire que debe limpiarse.
- 2. Filtro de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que las fibras de celulosa en las zonas prensadas (4) estan prensadas bajo aplicacion de calor.
- 3. Filtro de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que en la fabrication del material de filtro no se utilizan ni pegamentos ni otros aglutinantes.
- 4. Filtro de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado por que la capa de fibras presenta en ambos lados planos otras capas (3), pudiendo ser las otras capas del mismo material o de materiales diferentes unas de otras.
- 5. Filtro de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado por que las otras capas (3) estan elegidas, independientemente unas de otras, de papel tisu, material textil, material tipo no tejido o material tipo laminar.
- 6. Filtro de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que presenta un peso por unidad de superficie de entre 15 g/m2 y 600 g/m2, preferentemente de entre 20 g/m2 y 200 g/m2.
- 7. Filtro de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que contiene uno o varios aditivos seleccionados a partir de agentes adsorbentes y/o sustancias saborizantes y otros excipientes.
- 8. Filtro de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizado por que los agentes adsorbentes estan seleccionados a partir de carbones activados, zeolitas, silicatos y/o SiO2.
- 9. Uso del filtro de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8 en instalaciones de desempolvado y limpieza de gases.
- 10. Uso del filtro de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8 en articulos de fumar.
- 11. Filtro de cigarrillo que comprende un filtro de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8.
- 12. Filtro de cigarrillo de acuerdo con la reivindicacion 11, caracterizado por que el material de filtro presenta en el extremo por el que entra el humo un material de filtro adicional.
- 13. Filtro de cigarrillo de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por que los materiales de filtro adicionales estan seleccionados a partir de carbones activados, acetato de celulosa, papel u otros materiales de filtro conocidos por el estado de la tecnica.
- 14. Filtro de cigarrillo de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que en el extremo por el que sale el humo, el material de filtro esta unido a otro material como cierre visual.
- 15. Filtro de cigarrillo de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que tras un compostaje de como mucho 12 semanas de duration se obtiene en una fraction de tamiz >2 mm un maximo de un 10 % del peso en seco original del material de partida.
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