ITAN20120002A1 - Filtro per sigarette modulare - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

FILTRO PER SIGARETTE MODULARE

Il presente trovato si riferisce alla costruzione di un particolare filtro per sigarette che nasce con lo scopo di ridurre gli effetti negativi del fumo di sigarette, riducendo il contenuto delle PM10 inalate dal fumatore con tutti i benefici che ne conseguono.

Per particolato atmosferico (PM10) si intendono tutte le particelle presenti in atmosfera, allo stato solido o liquido, che grazie alle loro minuscole dimensioni restano sospese nell'aria per periodi più o meno lunghi. Queste sono in grado di influire sulla salute delle persone quando vengono inalate e raggiungono le vie respiratorie più profonde, arrivando agli alveoli polmonari e rilasciando alcuni elementi tossici che possono sciogliersi nel sangue. Le particelle vengono classificate secondo il diametro aerodinamico e, l'unità di misura convenzionalmente usata, è il micrometro. La classificazione convenzionale le suddivide in:

• PM10, che include tutte le particelle di dimensioni molecolari fino a 10 micrometri di diametro;

• PM2.5, che include tutte le particelle di diametro fino a 2.5 micrometri. La composizione del particolato è estremamente variabile in base all’origine delle particelle (piombo, nichel, zinco, rame, cadmio, fibre di amianto, solfati, nitrati, idrocarburi policiclici pesanti, polvere di carbone e cemento). La concentrazione viene abitualmente espressa in microgrammi per metro cubo di aria (μg/m3).

L'origine di tali particelle è di tipo naturale (sabbie, polveri delle eruzioni vulcaniche, pollini e spore) ed antropica: generalmente prodotte dalla combustione e dai processi industriali, oppure dall'usura di materiali che lavorano per strisciamento, come ad esempio i pattini dei freni dei mezzi di trasporto, oppure i pneumatici che rappresentano una dotazione di tutti i mezzi di trasporto su gomma. Quelle prodotte dalla combustione (qualsiasi tipo di combustione: i motori delle auto, le sigarette, le candele, il riscaldamento, i caminetti, etc.) sono prevalentemente al di sotto del micrometro (frazione fine del particolato) e quindi sono le più pericolose. Queste ultime soprattutto possono inoltre veicolare metalli pesanti (piombo, cadmio, zinco , ecc.) e, assorbiti sulla loro superficie, molecole complesse di idrocarburi (idrocarburi policiclici aromatici ad alto peso molecolare). E’ noto che le principali sorgenti di particolato negli ambienti indoor sono gli apparati di combustione e il fumo di tabacco. Altre sorgenti secondarie sono: gli spray, i fumi degli alimenti cucinati, batteri e spore, pollini. Particelle più grossolane provengono essenzialmente dall’esterno (polveri, frammenti biologici, muffe) attraverso il trasporto umano, la deposizione e il successivo risollevamento.

La nocività per la salute umana dipende sia dalla composizione chimica che dalla dimensione delle particelle: quelle di diametro superiore a 10 pm si fermano nelle mucose rinofaringee dando luogo a irritazioni e allergie; quelle di diametro compreso tra 5-10 μm raggiungono la trachea e i bronchi; quelle infine con diametro inferiore a 5 μm possono penetrare fino agli alveoli polmonari.

Questa ultima classe di particelle è dunque particolarmente pericolosa sia per la composizione chimica sia per la dimensione; comunque è scientificamente dimostrato che l'inalazione di particelle di diametro inferiore a 10 pm ha effetti negativi per la salute. Le sostanze veicolate negli alveoli polmonari possono avere anche effetto cancerogeno.

Recentemente è stata avanzata l'ipotesi che infiammazioni causate da particelle ultrafini negli alveoli polmonari possano scatenare una risposta immunitaria, la quale porta, come conseguenza, un aumento nella coagulazione nel sangue e quindi un aumento del rischio di insorgenza di crisi cardiache in soggetti predisposti.

Proprio per questa particolare pericolosità del particolato fine, la legislazione italiana ha preso in considerazione la misura selettiva della frazione di particolato atmosferico con diametro aerodinamico inferiore a 10 pm, indicato come PM10, stabilendo per essa specifici valori di riferimento di concentrazione. Il particolato atmosferico produce infine degradazione delle superfici esposte e riduzione della visibilità (foschia che spesso vediamo in aria e chiamiamo generalmente smog). Su larga scala può produrre modificazioni sul clima.

Relativamente al fumo di sigaretta esso contiene migliaia di componenti dannosi (circa 4000), come ad esempio:

• Nicotina: crea dipendenza, aumento della frequenza cardiaca, difficoltà circolatorie;

• Monossido di Carbonio: genera minor nutrimento per i tessuti, quindi sangue meno ossigenato, ingiallimento della pelle, caduta dei capelli, invecchiamento precoce, ridotta capacità respiratoria;

• Sostanze irritanti: generano accumulo di muco nei bronchi, bronchite cronica, enfisema polmonare;

• Benzopirene e altre sostanze cancerogene : aumentano rischio di cancro;

• Polveri fini: l'insieme delle polveri fini è chiamato PM10 (particulate matter). Esse sono altamente cancerogene e comunque dannose per l'apparato respiratorio e cardio-circolatorio.

L'Istituto dei Tumori di Milano ha misurato la quantità di particelle sottili sprigionata dalle sigarette per calcolare l’inquinamento da fumo, in occasione della Giornata mondiale senza tabacco. Le particelle sottili sprigionate dalle sigarette, pericolose perché possono penetrare nei polmoni, sono state messe a confronto con quelle di una Harley-Davidson e lette attraverso uno strumento che rileva la presenza di micropolveri nell'aria. I risultati dell'esperimento sono stati che dopo un paio di minuti di esposizione allo scarico dell’Hariey le particelle sottili sono passate da 170 mila (livello di partenza neU’aria della metropoli) a 270 mila. Poi è toccato alla sigaretta, e sono bastate un paio di boccate di fumo per far schizzare i livelli di micropolveri a 700mila, il parametro massimo misurabile dalla macchina. Questo significa che fumare una sigaretta in una stanza inquina più di un motore Diesel: il fumo produce un livello medio di PM10 pari a 500 microgrammi per metro cubo, mentre le Regioni sono costrette a correre ai ripari per livelli di PM10 superiori a 65 microgrammi per metro cubo per più di 7 giorni. E’ chiaro che il fumatore è il soggetto che maggiormente percepisce le PM10 generate dalla combustione della sigaretta, a causa dell’elevata concentrazione a cui le inala (quando poi vengono disperse in ambiente la concentrazione diminuisce per l'effetto di diluizione).

Va anche detto che a fronte di quantitativi medi che sono il risultato di valutazioni effettuate su quantitativi generati dalla combustione di una sigaretta completa, il fumatore non assorbe la stessa quantità di micropolveri ad ogni “tirata”, poiché tirata dopo tirata cambiano le condizioni al contorno. Infatti, il fumo generato dalla combustione prima di essere aspirato dal fumatore deve attraversare tutta la sigaretta e poi il filtro; la sigaretta stessa funge da filtro presentando però una capacità filtrante che si riduce proporzionalmente aN’avanzamento della combustione. Infatti, secondo il parere di ogni fumatore le prime tirate sono meno intense di sapore rispetto alle ultime e questa caratteristica dice chiaramente che il quantitativo di micropolveri cresce man mano che si riduce la dimensione della sigaretta a causa dell'avanzamento della combustione. La spiegazione scientifica è che si ha una combinazione di due fenomeni fisici:

1. la sigaretta è costituita da una camera cilindrica di carta all’interno del quale è contenuto il trinciato di tabacco, più o meno pressato a seconda delle caratteristiche della sigaretta stessa e da un filtro (i filtri più comuni sono di acetato di cellulosa, di carta, di cotone e di cotone misto a carta) attraverso il quale il fumo passa prima di essere inalato dal fumatore. Le dimensioni del filtro rimangono sempre invariate, mentre la lunghezza della sigaretta si riduce man mano che la combustione avanza. La sigaretta stessa (o meglio il trinciato di tabacco in essa contenuto) svolge una funzione filtrante che però si riduce proporzionalmente aN’avanzamento della combustione. Quindi questo vuol dire che, riducendosi la capacità filtrante della sigaretta, cresce la quantità di micropolveri che passa e che raggiunge il fumatore;

2. partendo dal concetto che la sigaretta e il filtro rappresentano un sistema di filtraggio meccanico, esso è caratterizzato da una perdita di carico che, nella pratica, si traduce nella difficoltà ad aspirare. Anche questa caratteristica è variabile e si riduce con l’avanzare della combutione. Nella pratica quanto detto si traduce nel fatto che aN’inizio della sigaretta il fumatore deve compiere uno sforzo maggiore nel “tirare" e questo comporta che aspiri una minore quantità di micropolveri, fenomeno che si inverte man mano che la combustione avanza, proprio perché riducendosi la lunghezza della sigaretta, si riduce la perdita di carico e quindi il fumatore incontra minori ostacoli ad aspirare.

Nella prima parte del ventesimo secolo veniva fumata prevalentemente la sigaretta senza filtro, ma dal 1963 in poi si è invertita la tendenza e le sigarette con filtro hanno superato quelle senza filtro fino ad arrivare ai giorni d’oggi quando hanno una preponderanza assoluta: in Italia coprono oltre l’87% delle vendite e questa tendenza è generalizzata a livello mondiale.

I filtri più comuni sono quelli di acetato di cellulosa, di carta, di cotone e di cotone misto a carta; vi sono poi filtri che contengono combinazioni di carbone attivo, carta e acetato di cellulosa o altro materiale filtrante di vario genere. Inoltre, si possono associare filtri più o meno lunghi o più filtri.

Molti studi sono stati fatti sulla geometria dei filtri, che possono comprendere delle camere di varia geometria, finalizzate a diluire il fumo aspirato, contribuendo così a ridurre il quantitaivo di catrame inalato dal fumatore. Resta il problema prima descritto e cioè il fatto che la sigaretta stessa è un elemento filtrante e che, man mano che la combustione avanza si riduce la perdita di carico da essa praticata, con la conseguenza che aumenta la quantità di catrame aspirato dal fumatore, proprio perché si riduce la difficoltà ad aspirare.

Scopo del presente trovato è quello di ovviare agli inconvenienti propri delle sigarette con filtro tradizionali, quale che sia la forma e la geometria realizzata, mediante la realizzazione di un nuovo filtro che è caratterizzato da due semi-filtri (che possono essere uguali o differenti) e da un terzo elemento filtrante inserito tra i due semi-filtri (come è schematicamente rappresentato nella Fig. 1) realizzato da un elemento metallico poroso, che a titolo di esempio può essere rappresentato da una lamiera microforata, con fori del diametro < 10 μm.

Il filtro così fatto ha lo scopo di risolvere tutte le problematiche prima descritte. Infatti, l’elemento filrante aggiunto, rappresentato dalla lamiera microforata, ha la capacità sia di contribuire a intercettare le PM10 facendo diminuire la quantità inalata dal fumatore, sia di bilanciare l'effetto della riduzione della perdita di carico, conseguenza dell'avanzamento della comnbustione. Questo fatto è possibile poiché il lamierino microforato si intasa con il passaggio del fumo, tirata dopo tirata, aumentando la sua perdita di carico, compensando così l’effetto di riduzione della perdita di carico dovuta alla riduzione della dimensione della sigaretta.

In questo modo si ottiene una sigaretta che ha un comportamento costante durante tutto il periodo di accensione, e grazie a questo nuovo ed innovativo filtro si può concludere che si ottiene un notevole miglioramento delle caratteristiche di una sigaretta il cui comportamento e sapore rimane invariato durante tutto l'avanzamento della combustione.

In altre parole, il sapore ed il gusto della sigaretta rimane invariato tra la prima tirata e l'ultima tirata, come pure quindi il quantitativo di condensato inalato dal fumatore rimane costante tirata dopo tirata, proprio perché l’effetto di riduzione del filtraggio da parte del trinciato di tabacco (che si riduce all’avanzare della combustione) viene compensato dal progressivo intasamento del lamierino microforato.

Va detto che l’effetto e l’efficacia del nuovo filtro è notevolmente migliorata rispetto a quanto è ottenibile con i filtri attualmente in commercio e soprattutto si può dire che l'effetto ottenibile risolve una problematica tecnica a cui fino ad oggi non si è trovato rimedio, consentendo al fumatore di sentire lo stesso gusto tirata dopo tirata, senza notare differenze nemmeno man mano che si va verso la parte finale, cioè vicino al filtro.

Inoltre, in accordo con il trovato sono raggiunti anche altri scopi. In particolare, il trovato, risolverebbe la problematica di ridurre ulteriormente il quantitativo di PM10 inalate dal fumatore, contribuendo così a ridurre gli effetti negativi della sigaretta, senza per altro far variare in maniera apprezzabile le caratteristiche di aspirazione.

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sottoriportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento al disegno allegato, che ne rappresenta una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica esplosa del filtro per sigarette secondo il trovato rappresentato nel suo insieme, completo dell'elemento filtrante rappresentato dal lamierino microforato, oggetto del presente trovato, essenzialmente comprendente un primo semi-filtro, indicato con (1), il lamierino microforato con (2), un secondo semi-filtro, indicato con (3).

II semi-filtro (1) è quello che si trova dal lato esterno, cioè dal lato che viene a contatto con la bocca del fumatore, mentre il semi-filtro (3) è quello che si trova a contatto con il trinciato di tabacco e quindi dal lato della sigaretta. Relativamente ai due semi-filtri (1) e (3) essi possono essere uguali, oppure possono essere differenti a seconda delle caratteristiche che si vogliono ottenere, ma questo è assolutamente irrilevante ai fini del trovato, poiché l'elemento che differenzia nel suo complesso il nuovo filtro è l'elemento (2) che può essere realizzato con un lamierino microforato o con una qualsiasi matrice porosa; gli aspetti tecnici rilevante sono due:

1. i micro-fori devono avere un diametro < 10 μm per ottenere l’effetto di bloccare le PM10;

2. lo spessore dell'elemento (2) deve essere contenuto quanto più possibile e comunque deve risultare < 1 mm perché il filtro nel suo complesso non deve variare di dimensioni in maniera rilevante, e perché la perdita di carico aggiuntiva derivante dall'inserimento di questo elemento (2) non deve risultare molto apprezzabile, e comunque tale di permettere al fumatore di tirare senza sostanziali differenze.

Il trovato consegue dunque pienamente gli obiettivi correlati agli scopi precedentemente citati e, in raffronto con l'attuale tecnica nota del settore, presenta anche notevoli vantaggi economici non trascurabili poiché, con un minimo sforzo in termini di dotazione, si consente alla sigaretta di incrementare notevolmente le proprie prestazioni e la propria flessibilità, offrendo all’utente un prodotto con notevoli vantaggi, notevolmente migliorato sia sull’aspetto della funzionalità, sia sull'aspetto degli effetti negativi indotti dal fumo ed ormai scientificamente dimostrati, per quanto riguarda le patologie correlate alla prolungata esposizione alle PM10.

Ridurre gli effetti negativi del fumo ha come conseguenza anche una ricaduta sociale poiché le malattie e le patologie correlate al fumo rappresentano una fetta notevole della spesa pubblica per la sanità.

Il trovato così concepito è suscettibile di evidente applicazione industriale; inoltre può essere oggetto di numerose modifiche e varianti tutte rientranti neH'ambito del concetto inventivo sopra esposto. Inoltre, tutti i dettagli possono essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti che assolvono allo stesso concetto funzionale.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Filtro per sigarette, caratterizzato dal fatto di comprendere tre elementi, un primo semi-filtro, indicato con (1), il lamierino microforato indicato con (2), un secondo semi-filtro, indicato con (3), i quali sono montati in sequenza a formare un unico filtro. In particolare, il semi-filtro (1) è quello che si trova dal lato esterno, cioè dal lato che viene a contatto con la bocca del fumatore, mentre il semi-filtro (3) è quello che si trova a contatto con il trinciato di tabacco e quindi dal lato della sigaretta. Il filtro così fatto consente di ottenere particolari prestazioni in termini di riduzione del condensato aspirato dal fumatore, con ricadute positive sulla riduzione degli effetti negativi del fumo e di tutte le patologie ad esso correlate.
2. 2. Filtro per sigarette, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il nuovo filtro consente di ridurre nel complesso il quantitativo di condensato inalato dal fumatore, ma anche di rendere uniforme e costante il quantitativo di condensato aspirato ad ogni tirata.
3. 3. Filtro per sigarette, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la perdita di carico della sigaretta rimane costante durante tutta la combustione, nonostante si riduca la lunghezza della sigaretta per effetto dell’avanzamento della combustione, con la conseguenza che il gusto della sigaretta rimane invariato tirata dopo tirata.
4. 4. Filtro per sigarette, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i micro-fori dell'elemento (2), il lamierino microforato, devono avere un diametro < 10 μm consentendo di ottenere l’effetto di bloccare le PM10.
5. 5. Filtro per sigarette, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che lo spessore dell’elemento (2) deve essere contenuto quanto più possibile e comunque deve risultare < 1 mm consentendo di lasciare invariate le dimensioni del filtro nel suo complesso e di avere una perdita di carico aggiuntiva derivante dall’inserimento dell’elemento (2) non molto apprezzabile, e comunque tale da permettere al fumatore di tirare senza sostanziali differenze rispetto ad un filtro tradizionale.
6. 6. Filtro per sigarette, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i due semi-filtri (1) e (3) possono avere forme, dimensioni e/o soluzioni tecniche realizzative uguali oppure no, senza precludere gli effetti notevolmente migliorativi indotti dall’aggiunta dell’elemento (2), che è l’elemento caratterizzante il nuovo filtro.
7. 7. Filtro per sigarette, secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che l’elemento (2) può essere realizzato in materiale metallico o in qualsiasi altro materiale, purché la perdita di carico indotta sia compatibile con la possibilità di fumare e che il materiale sia compatibile con le temperature in gioco.
8. 8. Filtro per sigarette, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il diametro dell’elemento (2) sia identico al diametro del filtro tradizionale.
9. 9. Filtro per sigarette, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che l’elemento (2) sia inerte e comunque non realizzi reazioni chimiche con il fumo che lo attraversa.