JP6584319B2 - 喫煙物品用のフィルターを製造するための方法および装置 - Google Patents

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Description

本発明は、喫煙物品用のフィルターを製造するための方法および装置に関する。
紙巻たばこなどの可燃性喫煙物品は通常、たばこロッドを形成する紙ラッパーに囲まれた細かく切られたたばこ（普通はカットフィラーの形態）を備える。紙巻たばこは、その一方の端に点火し、細かく切られたたばこロッドを燃焼することにより、消費者によって使用される。次に、消費者は、紙巻たばこの反対側の端（口側の端またはフィルター端）で引き込むことによって主流煙を受ける。細かく切られたたばこは、一種類のたばこでも二種類以上のたばこの混合でもよい。
たばこなどのエアロゾル形成基質が燃焼式ではなく加熱式である数多くの喫煙物品も、当技術で提案されてきた。加熱式喫煙物品では、エアロゾルはエアロゾル形成基質の加熱によって生成される。公知の加熱式喫煙物品には、例えば、エアロゾルが電気的加熱によるか、または可燃性燃料要素または熱源からエアロゾル形成基質への熱の移動により生成される喫煙物品が含まれる。喫煙中、揮発性化合物は、熱源からの熱伝達によってエアロゾル形成基質から放出され、喫煙物品を通して引き込まれた空気中に混入される。放出された化合物が冷めるにつれて凝結してエアロゾルを形成し、これが消費者によって吸い込まれる。また、燃焼または加熱なしに、たばこ材料、たばこ抽出物、またはその他のニコチン源からニコチン含有エアロゾルが生成される喫煙物品が公知である。
喫煙物品、特に紙巻たばこは通常、たばこロッドまたは別のエアロゾル形成基質などの材料源と、端と端が接した関係で並べられたフィルターを備える。フィルターは通常、チッピングペーパーによってたばこロッドまたは基質に取り付けられた酢酸セルローストウのプラグを含む。主流煙の換気は、チッピングペーパー内のフィルターに沿った位置付近にある一列または複数列の穿孔によって達成できる。
換気は、主流煙の微粒子相およびガス相の両方の成分を減少させうる。しかし、高いレベルの換気を持つ喫煙物品は、消費者にとって許容可能とみなすには低すぎる引き込み抵抗（RTD）レベルを持ちうる。例えば、一つ以上の高密度の酢酸セルロース製フィルターセグメントを含める方法を、換気度の高い喫煙物品の全体RTDを許容可能なレベルに高めるために使用しうる。しかし、高密度の酢酸セルロース製フィルターセグメントは通常、微粒子相（例えば、タール）の供給を減少させる一方、ガス相（例えば、一酸化炭素）の供給にはほとんどまたは全く影響しない。これを解決する一つの方法は、フィルターに制限要素を含めることだが、これは、煙をフィルタリングすることなくRTDを増加させる。高い換気度とともに使用した場合、制限要素は、主流煙の微粒子相およびガス相の両方の成分を減少させつつもRTDを高めることができる。
喫煙物品用のフィルターを製造するための方法および装置であって、フィルターが流量制限要素を含み、先行技術の製造法および装置よりも単純な方法および装置を提供することが望ましい。特に、喫煙物品用のフィルターを製造するための方法および装置であって、フィルターが流量制限要素を含み、先行技術の手順と比較してより少ない数の製造工程が必要とされる方法および装置を提供することが望ましい。
本発明の第一の態様によれば、喫煙物品用のフィルターを製造するための方法が提供されており、その方法は、フィルター材料の中空管を提供する工程であって、それぞれの中空管が外径および内径を有する工程、フィルター挿入物を提供する工程であって、それぞれのフィルター挿入物が中空管の内径よりも大きい断面寸法を有する第一の部分を有する工程、および挿入中に、フィルター挿入物の第一の部分が中空管と嵌合して中空管内にフィルター挿入物を保持するようにフィルター材料の中空管内にそれぞれのフィルター挿入物を挿入する工程を含む。
本発明の方法は、フィルター挿入物がフィルター材料の中空管内に挿入されるときに生じる抵抗を克服するため、先行技術で記述された方法と比べて比較的単純である。フィルター挿入物を中空管内に挿入するにあたっての追加的な誘導手段の必要性がない。例えば、先行技術で記述されたいくつかの方法において使用されるような、中空管の空洞内の誘導スリーブの必要性がない。加えて、フィルター挿入物の第一の部分が挿入中に中空管の内表面と嵌合するため、フィルター挿入物が中空管内に保持される。挿入工程を行うために使用される挿入手段は、フィルター挿入物が外れるというリスクなしに中空管内の空洞から外しうる。
本発明の方法によって作製されるフィルターは、フィルター材料の中空管内に配置された少なくとも一つのフィルター挿入物を含む。フィルターを通して引き込まれる空気および煙の流れは、フィルター挿入物（単数または複数）周辺および中空管の減少したフィルター材料の断面を通して、少なくとも部分的にそらされる。特に、フィルターを通して引き込まれる空気および煙は、フィルター挿入物（単数または複数）の外表面と中空管の外径との間で少なくとも部分的にそらされる。こうして、フィルター挿入物（単数または複数）は、フィルターの浸透可能な断面積を減少させる。フィルター挿入物の断面積は、フィルターの断面積の約35%〜約90%であることが好ましい。すなわち、フィルターの浸透可能な断面積は、フィルターの断面積の約10%〜約65%であることが好ましい。これにより、フィルターのRTDが、消費者にとって許容可能なレベルまで高められうる。
一つの実施形態において、挿入工程は、2つのフィルター挿入物をフィルター材料のそれぞれの中空管に同時に挿入することを含み、2つのフィルター挿入物はフィルター材料の中空管の反対側の両端から挿入される。
この実施形態において、フィルター材料のそれぞれの中空管の長さは、単一の喫煙物品に必要な長さの倍長であるのが好ましい。従って、方法は、倍長のフィルターを製造するために使用でき、その後このフィルターを2つに切断し、喫煙物品に組み込んでもよい。これは、任意の時間内に倍長のフィルターを製造できうるために有益である。加えて、このような方法は、通常倍長のフィルターを使用する従来の製造法と容易に組み合わせうる。倍長のフィルターはそれぞれ、それぞれの端に一つずつ2本のたばこロッド（またはその他のエアロゾル形成基質）に取り付けることができ、その後2つに切断して、それによって2個の喫煙物品を作製しうる。従って、この実施形態において、方法は、フィルター材料のそれぞれの中空管を2つに切断して2つのフィルターを生産する工程であって、それぞれのフィルターがフィルター材料の中空管およびその中に配置されたフィルター挿入物を含む工程をさらに含んでもよい。切断する工程は、一つまたは複数のエアロゾル形成基質にフィルター材料の中空管を取り付ける工程の前または後に行いうる。
その上、2つのフィルター挿入物はフィルター材料のそれぞれの中空管の反対側の両端に同時に挿入されるため、フィルター挿入物の挿入のために使用される2つの力は逆方向である。従って、2つの力が反作用して、フィルター挿入物の少なくとも一つのフィルター断面寸法が中空管の内径よりも大きいために生じる抵抗性を克服することを補助する。これらの反作用力のため、フィルター挿入物を中空管に挿入するにあたっての追加的な誘導手段の必要性がない。例えば、先行技術で記述されたいくつかの方法に使用されるような、中空管の内腔内の誘導スリーブの必要性がない。別の方法として、この利点は、倍長の中空管1つよりも隣接する単一の長さの中空管2つを提供することによっても達成しうる。
一つの実施形態において、それぞれのフィルター挿入物は中空管の内径よりも小さい断面寸法を有する第二の部分を有し、挿入工程中、フィルター挿入物の第二の部分は誘導部分である。
フィルター挿入物の第二の部分は、フィルター材料の中空管の内径よりも小さい断面寸法を有し、フィルター挿入物が中空管内に挿入されるときに誘導部分である。中空管の内径DIは、中空管の内腔の直径である。これにより、追加的な誘導手段を中空管の内腔に挿入する必要なく、フィルター挿入物の簡単な挿入が可能となる。例えば、先行技術で記述されたいくつかの方法に使用されるような、中空管の内腔内の誘導スリーブの必要性がない。この実施形態において、中空管の内径DIに関するフィルター挿入物のサイズおよび形状は、フィルター挿入物の第二の部分が中空管へのフィルター挿入物の簡単な挿入を容易にするように選択しうる。
「誘導部分」という用語は、本明細書において使用されるとき、中空管へのフィルター挿入物の挿入方向に関して、誘導するフィルター挿入物の部分を記述するために使用される。挿入方向は、中空管の空洞と平行した方向であることが好ましい。
フィルター挿入物は、流量制限器であるのが好ましい。フィルター挿入物は、適切な任意の形状でありうる。フィルター挿入物の第一の部分は、中空管の内径よりも大きい断面寸法を有し、中空管内に保持されるように、挿入中および挿入後にフィルター挿入物が中空管内で嵌合することを確実にする。より大きい断面寸法は、中空管へのフィルター挿入物の挿入方向に対して直角に測定される。フィルター挿入物が中空管の内径よりも小さい断面寸法を有する第二の部分を有する場合、より小さい断面寸法は、中空管へのフィルター挿入物の挿入方向に対して直角に測定される。測定は、流量制限器の互いから最も遠い2つの点の間にあるフィルターの長軸方向軸に対して直角に行われる。互いに最も遠い2つの点は、長軸方向の同一の位置としうるか、または長軸方向の異なる位置としうる。
フィルター挿入物は、中実とすることも、または一つ以上の気流チャネルを含めることも、あるいはシェルおよびコアを含むこともできる。フィルター挿入物がコアおよびシェル構造を含む場合、コアは中空としうる。一部の実施形態で、フィルター挿入物は、フィルターを通して引き込まれた空気および煙の一部が、フィルター挿入物の周りに強制的に通されることがないように、フィルター挿入物を通した一つ以上の気流チャネルを含みうる。望ましい実施形態で、本明細書で考察した通り、フィルター挿入物は、煙および空気の流れがフィルター挿入物の周りを強制的に通るように不透気性の材料を含む中実のバリアを形成しうる。フィルター挿入物は、回転金式工程などの連続的な高速工程を使用して製造しうる。
例えば、フィルター挿入物は、実質的に円柱形、角柱形、卵形、楕円形、球状、円錐形、楕円形または涙形でありうる。フィルター挿入物は、流量制限ビーズであるのが好ましい。フィルター挿入物は、流量制限ボールであるのが好ましい。フィルター挿入物は、実質的に球状であるのが好ましい。これは、球形度の値が少なくとも約0.9であるフィルター挿入物を含みうるが、球形度の値はおよそ1であることが好ましい。球形度は、物体がどの程度球状であるかの測定であり、完全な球形の球形度の値は1である。フィルター挿入物が実質的に球状である場合、第一の部分の断面寸法が球体の直径を含むことが好ましい。フィルター挿入物が実質的に球状である場合、中空管の内径よりも小さい断面寸法は、球体の弦（非直径）を含むことが好ましい。球状のフィルター挿入物は製造が容易である。加えて、球状の場合は、フィルター材料の中空管中にフィルター挿入物を簡単に挿入するのが可能となる。同一のRTDが得られうる。加えて、球体が半径方向に対称であるため、フィルター材料の中空管内にフィルター挿入物を挿入する工程は、どの向きでも挿入することを含みうる。フィルター挿入物が中空管内で採用する向き関係なく、同一のRTDが得られうる。
流量制限器の形状にかかわりなく、流量制限器の少なくとも一つの断面寸法は、流量制限器が中空管内に保持されるように、中空管の内径より大きい。摩擦は、中空管に対するフィルター挿入物の動きに抵抗し、中空管内にフィルター挿入物を保持する。運動摩擦は、フィルター挿入物が中空管内に挿入されるときに、フィルター挿入物の表面と中空管の内表面との間で生じる。運動摩擦力は、フィルター材料の中空管にフィルター挿入物を挿入する工程に対して抵抗性を提供する。中空管の内径に対するフィルター挿入物のサイズおよび形状は、所望のレベルの運動摩擦、それゆえ所望のレベルの抵抗性を提供するように選択しうる。静止摩擦は、フィルター挿入物が中空管内にあるときに、フィルター挿入物と中空管の内表面との間の相対的な横方向の移動に抵抗する。従って、静止摩擦は、挿入後にフィルター挿入物が中空管から外れるのを防ぐ。フィルター挿入物のサイズおよび形状は、フィルター挿入物と中空管との間の静止摩擦の所望のレベルを提供するように選択しうる。フィルター挿入物が球状である場合、少なくとも一つの断面寸法は、球の直径であるのが好ましい。フィルター挿入物の第一の部分の（より大きい）断面寸法は、フィルター挿入物が中空管に保持されるのを確実にする方向で測定される。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、フィルター挿入物が中空管内に配置されるときに中空管の内径と外径の方向に測定される。
フィルター挿入物が中空管の内径よりも小さい断面寸法を有する第二の部分を備える場合、より小さい断面寸法は、中空管へのフィルター挿入物の簡単な挿入を可能にする方向に測定される。フィルター挿入物の第二の部分の断面寸法は、フィルター挿入物が中空管内に配置されるときに中空管の内径と外径の方向に測定される。
中空管は約3.8mm〜約9.5mmの外径DOであるのが好ましい。中空管は約4.6mm〜約7.8mmの外径DOであるのがより好ましい。中空管は約7.7mmの外径DOであるのがさらに好ましい。中空管の内径DIは、外径DOの約50%〜約90%であるのが好ましい。内径DIは、外径DOの約60%〜約80%であるのがより好ましい。内径DIは、外径DOの約60%〜約70%であるのがさらに好ましい。内径DIは、外径DOの約69%であるのがさらにより好ましい。管に十分な構造的完全性を与えるため、DO - DIは＞約0.5mmであるのが好ましい。好ましい実施形態において、中空管の内径DIは約5.3mmである。最も好ましいのは外径DOが約7.7mm、内径DIが約5.3mmである。中空管の内径および外径は、フィルターおよび喫煙物品の長軸方向に対して直角に測定される。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、フィルターおよび喫煙物品の長軸方向に対して直角である中空管の内径と外径の方向に測定される。フィルター挿入物の第二の部分の断面寸法は、フィルターおよび喫煙物品の長軸方向に対して直角である中空管の内径と外径の方向に測定される。
中空管の外径DOに対するフィルター挿入物のサイズおよび形状は、RTDの所望のレベルを提供するように選択しうる。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、中空管の外径の約60%〜約95%でありうる。フィルター挿入物および中空管が円形断面を持つ場合には、これはフィルター挿入物によって中空管の断面積の約10%〜約64%に低減される浸透可能な断面積に対応する。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、中空管の外径の約70%〜約90%であることが好ましい。フィルター挿入物および中空管が円形断面を持つ場合には、これはフィルター挿入物によって中空管の断面積の約19%〜約51%に低減される浸透可能な断面積に対応する。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、中空管の外径の約70%〜約80%であることがより好ましい。フィルター挿入物および中空管が円形断面を持つ場合には、これはフィルター挿入物によって中空管の断面積の約36%〜約51%低減される浸透可能な断面積に対応する。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、中空管の外径の約72%〜約78%であることがさらにより好ましい。フィルター挿入物および中空管が円形断面を持つ場合には、これはフィルター挿入物によって中空管の断面積の約39%〜約48%に低減される浸透可能な断面積に対応する。
フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、約（DO - 3.0 mm）〜約（DO - 0.2 mm）であるのが好ましい。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、約（DO - 2.8 mm）〜約（DO - 0.4 mm）であるのがより好ましい。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、約（DO - 1.5 mm）〜約（DO - 0.8 mm）であるのがさらに好ましい。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、約（DO - 1.2 mm）〜約（DO - 1.0 mm）であるのがさらにより好ましい。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、約（DO - 1.73 mm）であってもよい。フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、約（DO - 0.58 mm）であってもよい。一つの好ましい実施形態において、フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、約5.55mmである。もう一つの好ましい実施形態において、フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、約6.0mmである。また別の好ましい実施形態において、フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は、約7.15mmである。
中空管の内径DIに対するフィルター挿入物のサイズおよび形状は、挿入中にフィルター挿入物の第一の部分が中空管と嵌合するように、またフィルター挿入物が摩擦によって中空管内に保持されるように選択しうる。中空管の内径は、フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法の約75%〜約99%でありうる。中空管の内径は、フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法の約80%〜約95%であるのが好ましい。中空管の内径は、フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法の約88%〜約95%であるのが好ましい。一つの実施形態において、中空管の内径は、フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法の約88%である。もう一つの実施形態において、中空管の内径は、フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法の約95%である。
フィルターの長さLFは約15mm〜約40mmであることが好ましい。フィルターの長さLFは約18mm〜約27mmであることがさらにより好ましい。一つの実施形態において、フィルターの長さLFは約27mmである。しかし、望ましい実施形態で、フィルターの長さLFは約21mmである。本発明によるフィルターのデザインによって望ましいRTDがより短い長さで達成できるため、長さを短くすることが可能である。
フィルター材料のそれぞれの中空管は、例えば本方法を従来の製造法と組み合わせるために、単一の喫煙物品に必要な長さの倍長でありうる。例えば、喫煙物品フィルターの長さLFが約15 mm〜約40 mmである場合、倍長の中空管の長さは、約30 mm〜約80 mmとしうる。喫煙物品フィルターの長さLFが約18 mm〜約27 mmである場合、倍長の中空管の長さは、約36 mm〜約54 mmとしうる。喫煙物品フィルターの長さLFが約27 mmである場合、倍長の中空管の長さは約54 mmとしうる。喫煙物品フィルターの長さLFが約21 mmである場合、倍長の中空管の長さは約42 mmとしうる。
中空管内のフィルター挿入物の中心の長軸方向の最終位置は、望ましいRTDレベルを提供するために選択しうる。フィルター挿入物をフィルター材料の中空管内に挿入する工程は、フィルター挿入物の中心がフィルターの下流端から少なくとも約6mmである位置にフィルター挿入物を挿入することを含むのが好ましい。フィルター挿入物の「中心」は、本明細書においては、フィルターの下流端の最も近くに配置されたフィルター挿入物の部分と、フィルターの上流端の最も近く配置されたフィルター挿入物の部分との間の中点を意味する。
フィルター挿入物をフィルター材料の中空管に挿入する工程は、フィルター挿入物を挿入するための挿入手段の使用を含んでもよく、挿入手段の長さは所望の挿入距離と実質的に同等である。一つ以上のフィルター挿入物がフィルター材料のそれぞれの中空管内に望まれる場合、方法は、少なくとも一つのさらなるフィルター挿入物をフィルター材料の中空管内に挿入する工程をさらに含みうる。
フィルター挿入物は、不透気性の材料を含むことが好ましい。「不透気性の材料」という用語は本明細書の全体で、材料の隙間や細孔を通して流体（特に空気および煙）の通過を許容しないことを意味する。フィルター挿入物の材料が空気および煙に対して不透気性の場合、フィルターを通して引き込まれる空気および煙は、フィルター挿入物の周りを強制的に流れ、また中空管のフィルター材料の減少した断面を通して強制的に流れる。特に、フィルターを通して引き込まれる空気および煙は、フィルター挿入物の外表面と中空管の外径との間を強制的に通ることになる。従って、フィルター挿入物は、フィルターの浸透可能な断面積を減少させる。フィルター挿入物の断面積は、フィルターの断面積の約35%〜約90%であることが好ましい。すなわち、フィルターの浸透可能な断面積は、フィルターの断面積の約10%〜約65%であることが好ましい。これにより、RTDが消費者にとって許容可能なレベルまで高められる。フィルター挿入物は不透気性の材料を含みうるが、これは、一つ以上の気流チャネルを含む形状を持つフィルター挿入物を除外するものではない。一部の場合では、フィルター挿入物によってすべてまたは実質的にすべての煙および空気がフィルターの中央部分を通して流れないようにされ、また他の場合では、ほとんどの煙および空気が強制的にフィルター挿入物の周辺を通るようにしつつも、少量の煙および空気が制限要素、例えば挿入物内の一つ以上のチャネルを通るようにできる。
空気または煙、または空気および煙の両方の流れは主としてフィルターの中央部分を通る可能性があるために、フィルターの端部に流れをそらすことはRTDを高めるのに特に効果的でありうる。フィルター挿入物の大きさおよび形状、および中空管のフィルター材料の種類は、望ましい方法でRTDに影響を及ぼすために選択しうる。例えば、換気のない単一のフィルターセグメント内に配置したとき、フィルター挿入物はおよそ200 mm H2O（約1960 Pa）〜およそ500 mm H2O（約4900 Pa）の範囲のRTDを発生させうる。フィルター挿入物は、およそ250 mm H2O（約2450 Pa）〜およそ400 mm H2O（約3920 Pa）のRTDを発生させうることが好ましい。
フィルター挿入物は非圧縮性であることが好ましい。「非圧縮性」という用語は本明細書の全体で、喫煙物品がパックから除去される際の手による取り扱い、指による圧縮（すなわち、フィルターに触れるユーザーの指による圧縮）、口内の圧縮（すなわち、フィルターの口側の端に触れるユーザーの唇または歯による圧縮）、または手で消す（「揉み消し」）の過程のうちいずれかによる圧縮に対する耐性を意味する。すなわち、「非圧縮性」という用語は、製造時および使用時の喫煙物品の通常の取り扱いにおいて、変形しにくい、または壊れにくいことを意味するのに使用される。
フィルター挿入物は、約8.0kPaより大きい圧縮降伏強度を持つことが好ましい。フィルター挿入物は、約12.0kPaより大きい圧縮降伏強度を持つことがより好ましい。圧縮降伏強度は、フィルター挿入物の永久的変形が発生するときに到達する単軸の圧縮応力として定義される。フィルター挿入物の10%の変形時の圧縮強度は、約50.0kPaより大きいことが好ましい。10%の変形時の圧縮強度は、フィルター挿入物の10%の変形（すなわち、一つの断面寸法における10%の変化）が発生ときに到達する単軸の圧縮応力の値として定義される。
圧縮降伏強度が約8.0 kPaより大きい、より好ましくは約12.0 kPaより大きい、または10％の変形時の圧縮強度が約50.0 kPaより大きいフィルター挿入物は、中空管から容易に外れない。しかし、フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法は中空管の内径より大きいため、中空管のフィルター材料は、フィルター挿入物が中空管に挿入されるのを可能にするのに十分な圧縮性を備えていなければならない。例えば、フィルター挿入物は、中空管内にフィルター挿入物を保持するように、フィルター挿入物と変形可能な中空管の内表面との間の摩擦力により生まれる抵抗性によって、中空管と嵌合する。
圧縮降伏強度および10%の変形時の圧縮強度はどちらも、標準化試験ISO 604によって実験的に入手しうる。当業者によって理解される通り、この試験において、試料（フィルター挿入物）は、喫煙者が喫煙物品を掴んでいるときに喫煙者の指がフィルター挿入物に及ぼす圧力に相当する、軸に沿った圧縮板によって圧縮される。試験は、負荷または変形が所定の値に到達するまで一定の変位レートで実施される。この手順中に、試料（フィルター挿入物）が持ち応えた負荷が測定される。
フィルター挿入物は、流量制限器であるのが好ましい。別の方法として、フィルター挿入物は、カプセルまたはフィルター材料の中空管内に挿入されるのが望ましいその他のフィルター要素でありうる。フィルター挿入物は、適切な任意の材料（単数または複数）を含みうる。適切な材料の例は、ゼラチンまたはその他の種類の親水コロイド、アルギン酸、カルボキシメチルセルロース（CMC）、セルロース、澱粉、ポリ乳酸、ポリ（ブチレンコハク酸塩）およびその共重合体、ポリ（ブチレンアジピン酸塩-co-テレフタル酸塩）およびその組み合わせが含まれるが、これに限定されない。フィルター挿入物は、圧縮したたばこ、たばこダスト、挽いたたばこ、その他の芳香成分またはその組み合わせを含みうる。
フィルター挿入物は、一つ以上の水溶性重合体ポリマーから形成された溶解可能な高分子材料から形成されることが好ましい。溶解可能な高分子材料は、一つ以上の水溶性の熱可塑性物質から形成されることがより好ましい。「溶解可能」という用語は、高分子材料が溶媒水を含む溶液に溶けることができることを意味する。これは、一つ以上の水溶性材料を使用して材料を形成することによって達成される。フィルター挿入物は完全に溶解可能な高分子材料で製造することができ、また溶解可能な高分子材料を不活性の無機物のフィラーなどの不活性成分と混合することもでき、これは溶解可能であってもなくてもよい。溶解可能材料を使用してフィルター挿入物を形成することで、破棄された後でのフィルターの分解速度が有利にも早くなる。別の方法としてまたは追加的に、フィルター挿入物は、水を加えることで懸濁液またはコロイドに分散する材料を含みうる。
フィルター挿入物は、生物分解性高分子材料で形成されることがより好ましい。好ましいポリマーは、欧州規格EN13432に概説されている水系好気的生物分解度試験（Aqueous Aerobic Biodegradation Test、Sturm試験）に定義されている通り、完全に生物分解性である。好ましい生物分解性ポリマーは澱粉を含む。
中空管のフィルター材料は、適切な任意の材料（単一または複数）を含みうる。フィルター材料の種類は、望ましいRTDレベルを提供するように選択しうる。適切な材料の例は、酢酸セルロース、セルロース、再生セルロース、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ナイロン、ポリヒドロキシ酪酸塩、開放セル発泡体に形成された熱可塑性材料（澱粉など）、およびその組み合わせを含むが、これに限定されない。フィルター全体またはその一部は、活性炭を含みうる。フィルターは、中空管にフィルター挿入物を保持することを支援するために接着剤または可塑剤またはそれらの組み合わせを含みうる。これはまた、それぞれのフィルター挿入物をフィルター材料の中空管内に挿入する工程を支援しうる。フィルター材料は、フィルター挿入物の中空管内への挿入を可能にするために圧縮性を備えるのが好ましい。
中空管のフィルター材料の微粒子の効率は低いことが好ましい。中空管は、フィラメント当たりおよそ1.5デニール（dpf）〜およそ12.0dpfの繊維を含むことが好ましい。一つの望ましい実施形態で、中空管はおよそ3.3dpfの中直径の繊維を含む。中空管は、およそ15000合計デニール（td）〜およそ50000tdの繊維を含むことが好ましい。一つの望ましい実施形態で、中空管はおよそ44000tdの中直径の繊維を含む。
フィルター材料のそれぞれの中空管は、フィルター材料を囲むフィルターラッパーを含むことが好ましい。フィルターラッパーは、中空管のための強度および構造剛性を提供する。これは、フィルター挿入物が中空管に挿入されるなかで中空管が変形または損傷する可能性を減少させる。これはまた、フィルター挿入物が中空管内に配置される領域周辺で、中空管がその外表面上で変形する可能性を減少させる。フィルターラッパーは、適切な任意の材料を含みうる。フィルターラッパーは、例えば固い紙または厚紙を含む固いプラグラップであることが好ましい。固い紙または厚紙の坪量は、約60gm-2を超えることが好ましい。固いフィルターラッパーは、高い構造剛性を提供する。フィルターラッパーは、一列以上の接着剤を含む継ぎ目を含みうる。継ぎ目は2列の接着剤を含むことが好ましい。これは、フィルター挿入物が中空管に挿入されるなかで、フィルターラッパーが裂ける可能性を減少させる。一列の接着剤は、ホットメルト接着剤を含みうる。一列の接着剤は、ポリビニルアルコールを含みうる。
それぞれのフィルター挿入物をフィルター材料の中空管に挿入する工程は、第一の回転ドラム上でフィルター材料の中空管を支持することを含むのが好ましい。
すなわち、フィルター材料の中空管は、挿入工程中に第一の回転ドラム上で支持されるのが好ましい。フィルター材料の中空管は、挿入工程の前に第一の回転ドラム上で支持されるのが好ましい。別の方法としてまたは追加的に、フィルター材料の中空管は、挿入工程の後、第一の回転ドラム上で支持される。第一の回転ドラムは、フィルター挿入物をフィルター材料の中空管に挿入する工程中に、連続的に回転していることが好ましい。第一のドラムは操作ドラムでありうる。
第一の回転ドラムは、フィルター材料の複数の中空管を支持するための複数の支持体を含むことが好ましい。支持体は、ドラム周辺で円周方向に間隔が空いているのが好ましい。支持体は、それぞれの中空管の長軸がドラムの回転軸と実質的に平行となるよう中空管を支持するように配列されるのが好ましい。それぞれの支持体は、中空管を受け取る窪みまたは凹部を含みうる。
好ましい実施形態において、それぞれの中空管支持体は、フィルター挿入物を中空管に挿入する工程を行うための挿入手段を含む。その実施形態において、ドラムが回転するにつれて、それぞれの中空管はそれぞれの挿入手段と共に円周方向に運ばれる。挿入手段および中空管は、中空管がドラムから外れるまで、ドラムの円周方向に互いに移動しない。フィルター挿入物は、ドラムの回転経路上の所望の位置（単数または複数）に供給されうる。次に、挿入手段は、フィルター挿入物をフィルター材料の中空管に挿入する工程を行いうる。これは、ドラムの回転中に行われるのが好ましい。次に、それぞれのフィルター挿入物がその中に配置されたフィルター材料の中空管を、ドラムから外してもよい。
別の実施形態においては、中空管支持体よりも数の少ない挿入手段がドラム上で提供されている。その実施形態では、ドラムが回転するにつれて、中空管は挿入手段に対する位置へと回転しうる。そのため、挿入手段と中空管は、挿入手段に対して連続的な中空管を配置するようにドラムに対して円周方向に互いに動くことになる。
第一の回転ドラム上でフィルター材料の中空管を支持することは、フィルター材料の中空管がドラムに付着するように、第一のドラムの内部と外部との間に圧力差を提供することを含みうる。ドラム表面の開口部は、中空管がドラムに付着するように吸引力を提供する。
挿入工程が2つのフィルター挿入物をフィルター材料のそれぞれの中空管の反対側の両端に同時に挿入することを含む場合、2つの反対方向の力かつ反作用する力は小さい圧力差のみが必要なことを意味しうる。
方法は、フィルター材料のそれぞれの中空管を第一の回転ドラムへ移す前に、第二の回転ドラム上でフィルター材料のそれぞれの中空管を支持することをさらに含みうる。その場合、第二の回転ドラム上でフィルター材料のそれぞれの中空管を支持することは、フィルター材料の中空管が第二のドラムに付着するように第二のドラムの内部と外部との間に圧力差を提供することを含みうる。ドラム表面の開口部は、中空管がドラムに付着するように吸引力を提供する。第二のドラムは、コンベヤードラムでありうる。
方法は、それぞれのフィルター挿入物がその中に配置されたフィルター材料のそれぞれの中空管を、第一の回転ドラムから第三の回転ドラム上に移すことをさらに含みうる。すなわち、方法は、それぞれのフィルター挿入物をそれぞれの中空管に挿入する工程の後で、それぞれのフィルター挿入物がその中に配置されたフィルター材料のそれぞれの中空管を、第一の回転ドラムから第三の回転ドラム上に移す工程をさらに含みうる。その場合、それぞれのフィルター挿入物がその中に配置されたフィルター材料のそれぞれの中空管を第三の回転ドラム上で支持することは、フィルター材料の中空管が第三のドラムに付着するように、第三のドラムの内部と外部との間に圧力差を提供することを含みうる。ドラム表面の開口部は、中空管がドラムに付着するように吸引力を提供する。第三のドラムは、収集ドラムでありうる。
方法は、フィルター挿入物を中空管に挿入するための手段にフィルター挿入物を送達することをさらに含みうる。フィルター挿入物を送達する工程は、フィルター挿入物を一つずつ挿入手段に送達することを含みうる。挿入工程が2つのフィルター挿入物をフィルター材料のそれぞれの中空管に同時に挿入することを含む場合、フィルター挿入物を送達する工程は、フィルター挿入物を2つずつ挿入手段に送達することを含みうる。
それぞれのフィルター挿入物をフィルター材料の中空管に挿入する工程が、第一の回転ドラム上に中空管を支持することを含む場合、フィルター挿入物を送達する工程は、固定された送達位置でフィルター挿入物を送達することを含みうる。従って、フィルター材料の中空管は固定された送達位置の方へ回転しうる。中空管が適切な位置へと回転したら、少なくとも一つのフィルター挿入物を送達しうる。
方法は、挿入工程の前に、フィルター材料の中空管に対してそれぞれのフィルター挿入物を配置することをさらに含みうる。配置工程は、フィルター材料の中空管に隣接して配置されるように配列されたスリーブ（単数または複数）によって行いうる。スリーブ（単数または複数）は、挿入工程中、中空管に対して静止したままであるのが好ましい。フィルター挿入物が球状である場合、球状のフィルター挿入物とドラム表面との間の接触領域が限られているため、ドラムの内部と外部との間に圧力差を提供することはドラムにフィルター挿入物を付着させる上で特に効率的ではない場合がある。従って、例えばスリーブを使用して中空管に対してフィルター挿入物を配置することが特に有益でありうる。フィルター挿入物が中空管の内径よりも小さい断面寸法を有する第二の部分を有する場合、配置工程は、挿入中にフィルター挿入物の第二の部分が誘導部分であるようにフィルター挿入物を正しい位置に置くことを含みうる。
方法は、フィルターを形成するために一つ以上のさらなるフィルター要素とフィルター材料の中空管を組み合わせる工程をさらに含みうる。フィルターが追加的な要素を含む場合、それぞれのフィルター挿入物がその中に配置された中空管は、喫煙物品フィルター全体ではなく喫煙物品フィルターのフィルター構成要素の一つにすぎない。組み合わせの工程は、フィルター挿入物をそれぞれの中空管に挿入する工程の前に行ってもよい。その場合、組み合わせの工程は、フィルター材料の空の中空管を一つ以上のさらなるフィルター要素とを組み合わせることを含む。これは、2つのフィルター挿入物がフィルター材料のそれぞれの中空管の反対側の両端に同時に挿入される実施形態を排除しうる。別の方法として、組み合わせの工程は、フィルター挿入物をそれぞれの中空管に挿入する工程の後に行ってもよい。その場合、組み合わせの工程は、それぞれのフィルター挿入物がその中に配置されたフィルター材料の中空管を、一つ以上のさらなるフィルター要素と組み合わせることを含む。さらなるフィルター要素（単数または複数）は、フィルター材料のプラグ、フィルター材料のディスク、管状要素または任意のその他の適切なフィルター要素を含みうる。さらなるフィルター要素は、フィルター材料の中空管と軸方向に整列されるのが好ましい。フィルタが一つ以上のさらなるフィルター要素を含む場合、方法は、プラグラップなどのフィルターラッパーでフィルター材料の中空管およびさらなるフィルター要素（単数または複数）を上から包む工程を含むのが好ましい。上から包む工程は、フィルター挿入物をそれぞれの中空管内に挿入する工程の前または後に行いうる。フィルターラッパーは、フィルター挿入物が中空管内に挿入されるときに中空管に損傷が生じる可能性を減少させうる。フィルターラッパーは、フィルター挿入物が中空管内部に配置される領域周辺で、中空管がその外表面上で変形する可能性を減少させうる。フィルター材料の中空管が一つ以上のさらなるフィルター要素と組み合わさられるかどうかに関係なく、フィルターが口側の端の空隙を形成することが好ましいで。これにより、口側の端の目に見える見苦しい染みが低減できる。
方法は、喫煙物品を形成するためにエアロゾル形成基質とフィルター材料の中空管を組み合わせる工程をさらに含みうる。方法は、喫煙物品を形成するためにたばこロッドとフィルター材料の中空管を組み合わせる工程をさらに含みうる。組み合わせの工程は、フィルター挿入物をそれぞれの中空管に挿入する工程の前に行ってもよい。その場合、組み合わせの工程は、フィルター材料の空の中空管をたばこロッドまたはその他のエアロゾル形成基質と組み合わせることを含む。これは、2つのフィルター挿入物がフィルター材料のそれぞれの中空管の反対側の両端に同時に挿入される実施形態を排除しうる。別の方法として、組み合わせの工程は、フィルター挿入物をそれぞれの中空管に挿入する工程の後に行ってもよい。その場合、組み合わせの工程は、それぞれのフィルター挿入物がその中に配置されたフィルター材料のそれぞれの中空管を、たばこロッドまたはその他のエアロゾル形成基質と組み合わせることを含む。方法は、フィルター材料の中空管およびエアロゾル形成基質またはたばこロッドを、チッピング材料に取り付ける工程をさらに含みうる。取付けの工程は、フィルター挿入物をそれぞれの中空管に挿入する工程前または後に行ってもよい。チッピング材料は、さらなる強度および構造剛性を中空管に提供しうる。チッピング材料は、フィルター挿入物が中空管内に挿入されるときに中空管に損傷が生じる可能性を減少させうる。チッピング材料は、フィルター挿入物が中空管に配置される場所での中空管の外部面の変形の可能性を減少させうる。
チッピング材料は、チッピング材料を通る穿孔を含む換気ゾーンを含みうる。チッピング材料は、主流煙の換気を提供するように少なくとも一列の穿孔を含みうる。フィルターがフィルターラッパーを含む場合、穿孔はフィルターラッパーを通して延びることが好ましい。別の方法として、フィルターラッパーは浸透可能としうる。チッピング材料は、標準的な予め穿孔されたチッピング材料としうる。別の方法として、チッピング材料は製造工程中に、穿孔の望ましい数、サイズおよび位置に従い（例えば、レーザーを使用して）穿孔しうる。穿孔の数、サイズおよび位置は、望ましい換気レベルを提供するために選択しうる。フィルター挿入物および中空管のフィルター材料とともに、換気によって望ましいRTDレベルが生まれる。
チッピング材料は、フィルター挿入物の中心から下流の少なくとも約1 mmに少なくとも一つの円周列の穿孔を含むことが好ましい。少なくとも一つの円周列の穿孔は、フィルター挿入物の中心から下流の少なくとも約3 mmにあることがより好ましい。換気空気がフィルター挿入物の下流に配置された空隙またはフィルター要素内に導入されるように、換気ゾーンはフィルター挿入物の下流に配置されることが最も好ましい。これにより、穿孔を通して引き込まれる周辺空気と、フィルターを通して流れる空気と煙の混合物とが最適に混合される。
本発明の第二の態様によれば、喫煙物品用のフィルターを製造するための装置が提供されており、それぞれのフィルターがフィルター材料の中空管を含み、中空管が外径および内径を有し、それぞれのフィルター挿入物が中空管の内径よりも大きい断面寸法を有する第一の部分を有し、装置は、挿入中にフィルター挿入物の第一の部分が中空管と嵌合してフィルター挿入物を中空管内に保持するように、フィルター材料の中空管内にフィルター挿入物を挿入する手段を含む。
挿入手段は、フィルター挿入物をフィルター材料の中空管に押し込むための少なくとも一つの可動ピストンを含むのが好ましい。
一つの実施形態において、挿入手段は、2つのフィルター挿入物をフィルター材料のそれぞれの中空管に同時に挿入するように配列され、2つのフィルター挿入物は、フィルター材料の中空管の反対側の両端から挿入される。その実施形態において、挿入手段は、フィルター材料の中空管のそれぞれの端に一つずつ2つの可動ピストンを含みうる。
フィルター材料のそれぞれの中空管は、単一の喫煙物品のために必要な長さの倍長であるのが好ましい。従って、装置は、倍長のフィルターを製造するために使用でき、その後これを2つに切断し、喫煙物品に組み込んでもよい。従って、この実施形態において、装置は、2つのフィルターを生産するためにフィルター材料のそれぞれの中空管を2つに切断する切断手段をさらに含むことができ、それぞれのフィルターは、フィルター材料の中空管およびその中に配置された一つのフィルター挿入物を含む。
その上、2つのフィルター挿入物は、挿入手段によってフィルター材料のそれぞれの中空管の反対側の両端に同時に挿入されるため、フィルター挿入物の挿入に使用される2つの力は逆方向である。従って、2つの力が反作用し、フィルター挿入物の少なくとも一つの断面寸法が中空管の内径よりも大きいために生じる抵抗性を克服することを補助する。この反作用力のため、フィルター挿入物を中空管内に挿入するにあたっての追加的な誘導手段の必要がない。
一つの実施形態において、それぞれのフィルター挿入物は、中空管の内径よりも小さい断面寸法を有する第二の部分を有し、挿入手段は、挿入中にフィルター挿入物の第二の部分が誘導部分であるように、フィルター挿入物を中空管内に挿入するように配列される。
フィルター挿入物の第二の部分は、フィルター材料の中空管の内径よりも小さい断面寸法を有し、フィルター挿入物が中空管内に挿入されるときに誘導部分となる。これにより、追加的な誘導手段を中空管の空洞に挿入する必要なく、フィルター挿入物の簡単な挿入が可能となる。
すでに本発明の第一の態様に関して考察したように、フィルター挿入物は望ましい任意のサイズを有しうる。すでに本発明の第一の態様に関して考察したように、フィルター挿入物は、フィルター材料の中空管において望ましい任意の長軸方向の最終位置を有しうる。すでに本発明の第一の態様に関して考察したように、フィルター挿入物は、望ましい任意の形状を有しうる。しかし、好ましい態様において、フィルター挿入物は実質的に球状である。
すでに本発明の第一の態様に関して考察したように、フィルター挿入物は不透気性の材料を含むことが好ましい。すでに本発明の第一の態様に関して考察したように、フィルター挿入物の圧縮降伏強度は約8.0 kPaより大きいことが好ましく、約12.0 kPaよりも大きいことがより好ましい。すでに本発明の第一の態様に関して考察したように、フィルター挿入物の10%の変形時の圧縮強度は約50.0 kPaより大きいことが好ましい。すでに本発明の第一の態様に関して考察したように、フィルター挿入物は適切な任意の材料（単数または複数）を含みうる。
すでに本発明の第一の態様に関して考察したように、フィルター材料の中空管の内径および外径は、任意の望ましいサイズを有しうる。すでに本発明の第一の態様に関して考察したように、中空管のフィルター材料は適切な任意の材料（単数または複数）を含みうる。好ましい実施形態において、フィルター材料のそれぞれの中空管は、フィルター材料を囲むフィルターラッパーを含む。
装置は、フィルター挿入物がフィルター材料の中空管内に挿入されるときにフィルター材料の中空管を支持するための第一の回転ドラムをさらに含むことが好ましい。第一のドラムは、挿入の前にフィルター材料の中空管を支持しうる。第一のドラムは、挿入の後にフィルター材料の中空管を支持しうる。第一のドラムは操作ドラムでありうる。
第一の回転ドラムは、フィルター材料の複数の中空管を支持するための複数の支持体を含むことが好ましい。支持体は、ドラム周辺で円周方向に間隔が空いているのが好ましい。支持体は、それぞれの中空管の長軸がドラムの回転軸と実質的に平行となるよう中空管を支持するように配列されるのが好ましい。それぞれの支持体は、中空管を受け取る窪みまたは凹部を含みうる。第一のドラムの内部と外部との間の圧力差は、フィルター材料の中空管がドラムに付着するように提供されることが好ましい。
装置は、フィルター材料の中空管が第一の回転ドラムに移動する前にフィルター材料の中空管を支持するための第二の回転ドラムをさらに含みうる。その場合、第二のドラムの内部と外部との間の圧力差は、フィルター材料の中空管が第二のドラムに付着するように提供されることが好ましい。第二のドラムは、コンベヤードラムでありうる。
装置は、それぞれのフィルター挿入物がその中に配置されたフィルター材料の中空管が第一の回転ドラムから移動した後で、それぞれのフィルター挿入物がその中に配置されたフィルター材料の中空管を支持するための第三の回転ドラムをさらに含みうる。その場合、第三のドラムの内部と外部との間の圧力差は、それぞれのフィルター挿入物がその中に配置されたフィルター材料の中空管が第三のドラムに付着するように提供されることが好ましい。第三のドラムは、収集ドラムでありうる。
装置は、挿入手段にフィルター挿入物を送達するための送達手段をさらに含みうる。送達手段は、挿入手段にフィルター挿入物を分配するための少なくとも一つのホッパーを含みうる。送達手段は、挿入手段に連続してフィルター挿入物を送達するように配列されるのが好ましい。送達手段は、挿入手段にフィルター挿入物を一つずつ送達するように配列してもよい。挿入手段が2つのフィルター挿入物をフィルター材料のそれぞれの中空管に同時に挿入するように配列される場合、送達手段は、挿入手段にフィルター挿入物を2つずつ送達するように配列されうる。
挿入手段が可動ピストンを含む場合、送達手段は、ピストンと中空管との間にフィルター挿入物を送達するように配列されるのが好ましい。挿入手段が中空管のそれぞれの端に一つずつ2つの可動ピストンを含む場合、送達手段は、それぞれのピストンと中空管との間にフィルター挿入物を送達するように配列されるのが好ましい。
フィルター挿入物がフィルター材料の中空管に挿入されるときに、装置がフィルター材料の中空管を支持するための第一の回転ドラムを含む場合、送達手段は固定されることが好ましい。従って、ドラムは送達手段に対して回転する。従って、フィルター材料の中空管は送達手段の方へ回転しうる。次に、送達手段は、中空管が送達手段に対して適切な位置に回転したらフィルター挿入物（単数または複数）を供給しうる。次に、挿入手段は、その後の中空管が送達手段に対して適切な位置に回転するのと好ましくは同時に、フィルター挿入物（単数または複数）物を中空管内に挿入しうる。
挿入手段は、フィルター材料の中空管に対してそれぞれのフィルター挿入物を配置するための配置手段を含みうる。配置手段は、フィルター材料の中空管に隣接して配置されるように配列されたスリーブ（単数または複数）を含みうる。スリーブは、フィルター挿入物の第一の部分の断面寸法と実質的に同じサイズの内径を有しうる。従って、スリーブは、中空管の内腔に対してフィルター挿入物を正確に配置することができ、その結果、フィルター挿入物を中空管の空洞に挿入することができる。スリーブ（単数または複数）は、挿入工程中、中空管に対して静止したままであるのが好ましい。フィルター挿入物が球状である場合、球状のフィルター挿入物とドラム表面との間の接触領域は限られているため、ドラムの内部と外部との間に圧力差を提供することはドラムにフィルター挿入物を付着させる上で特に効率的ではない場合がある。従って、中空管に対してフィルター挿入物を配置するための配置手段が特に有益となりうる。
フィルター挿入物が中空管の内径よりも小さい断面寸法を有する第二の部分を有する場合、配置手段は、挿入中にフィルター挿入物の第二の部分が誘導部分であるようにフィルター挿入物を正しい位置に置くように配列しうる。
挿入手段が少なくとも一つの可動ピストンを含む場合、配置手段は、ピストンがフィルター挿入物を中空管の案内するときにピストンを誘導するようにさらに配列されるのが好ましい。配置手段がスリーブを含む場合、少なくとも一つの可動ピストンは、ピストンが中空管にフィルター挿入物を案内するときにスリーブで受け取られるのが好ましい。
装置が第一の回転ドラムを含む場合、配置手段はドラム上に提供されうる。それぞれの中空管支持体は、配置手段を含みうる。別の方法として、中空管支持体よりも数の少ない配置手段をドラム上で提供しうる。
装置は、フィルターを形成するために一つ以上のさらなるフィルター要素とフィルター材料の中空管を組み合わせるための組み合わせ手段をさらに含みうる。組み合わせ手段は、フィルター挿入物がそれぞれの中空管に挿入される前またはフィルター挿入物がそれぞれの中空管に挿入された後のいずれかに、一つ以上のさらなるフィルター要素とフィルター材料の中空管を組み合わせるように配列しうる。装置は、フィルター材料の中空管およびさらなるフィルター要素（単数または複数）をプラグラップなどのフィルターラッパーで上から包む手段をさらに含みうる。上から包む手段は、フィルター挿入物がそれぞれの中空管に挿入される前、またはフィルター挿入物がそれぞれの中空管に挿入された後のいずれかに、フィルター材料の中空管およびさらなるフィルター要素（単数または複数）をフィルターラッパーで上から包むように配列しうる。フィルターラッパーは、フィルター挿入物が中空管内に挿入されるときに中空管に損傷が生じる可能性を減少させうる。フィルターラッパーはまた、フィルター挿入物が中空管内部で配置される領域周辺で、中空管がその外表面上で変形する可能性を減少させうる。
装置は、喫煙物品を形成するためにエアロゾル形成基質にフィルターを取り付けるための手段をさらに含みうる。取り付ける手段は、フィルター挿入物がそれぞれの中空管に挿入される前またはフィルター挿入物がそれぞれの中空管に挿入された後のいずれかに、エアロゾル形成基質にフィルター材料のそれぞれの中空管を取り付けるように配列しうる。すでに本発明の第一の態様に関して考察したように、エアロゾル形成基質およびフィルターをチッピング材料に取り付けうる。
本発明の方法および装置を用いて製造されたフィルターは、フィルターたばこ、およびたばこ材料が燃焼されて煙を形成するその他の喫煙物品用のフィルターで有利に使用されうる。別の方法として、本発明の方法および装置を用いて製造されたフィルターは、たばこ材料が燃焼されるのではなく加熱されてエアロゾルを形成する喫煙物品で使用しうる。本発明の方法および装置を用いて製造されたフィルターはまた、燃焼または加熱なしに、たばこ材料、たばこ抽出物、またはその他のニコチン源からニコチン含有エアロゾルが生成される喫煙物品で使用しうる。
また、本発明の方法に関連して説明した特徴は本発明の装置に適用でき、また、本発明の装置に関連して説明した特徴は本発明の方法にも適用されうる。
本発明は、以下の添付図面を参照しながら、例証としてのみであるがさらに説明する。
本発明の一つの実施形態に従って製造されたフィルターを含む喫煙物品の斜視図である。 本発明の一つの実施形態に従って製造されたフィルターの断面図である。 本発明の一つの実施形態に従ってフィルターを製造するための装置の断面図である。 図3の操作ドラムの斜視図である。 第一の位置における図3および4の挿入手段の図である。 第二の位置における図3および4の挿入手段の図である。 図1は、本発明の一つの実施形態に従って製造されたフィルターを含む喫煙物品100の斜視図である。喫煙物品100は、通常的に円筒形のたばこロッド101および通常的に円筒形のフィルター103を含む。たばこロッド101およびフィルター103は、端と端が接した関係で軸方向に配置されており、互いに隣接することが好ましい。たばこロッドは、喫煙材料を囲む外側ラッパー105を含む。外側ラッパー105は、多孔性の包装材料または紙ラッパーとしうる。たばこは、細かく切られたたばこであるか、またはたばこカットフィラーであることが好ましい。たばこロッド101は、上流の点火側の端107と下流端109を持つ。フィルタ103は、上流端111および下流の口側の端113を持つ。フィルター103の上流端111は、たばこロッド101の下流端109と隣接している。図1では表示されていないが、フィルター挿入物がフィルター103に配置されている。
フィルター103は、フィルター103の全長およびたばこロッド101の隣接した領域を囲むチッピング材料115によって、たばこロッド101に取り付けられている。明確にするために、チッピング材料115は、図1では喫煙物品から部分的に取り外された状態で示されている。チッピング材料115は通常、紙様の製品である。しかし、適切な任意の材料を使用できる。この実施形態で、チッピング材料115は、フィルター103と整列された穿孔117の円周列を含む。穿孔は、主流煙の換気のために提供される。
本明細書では、喫煙物品の構成要素間の「上流」および「下流」という相対的な位置は、主流煙がたばこロッド101から、およびフィルター103を通して引き込まれたときの主流煙の方向に関連して描写されている。
図2は、本発明の一つの実施形態に従って製造されたフィルター103の横断面図である。フィルター103は、図1の喫煙物品で使用されうる。図2において、フィルター103は、フィルター材料203の中空管201を含む。中空管201は外径207および内径209を持つ。フィルター103は、流量制限ビーズ205の形態のフィルター挿入物をさらに含む。流量制限ビーズ205は、不透気性の材料を含みうる。流量制限ビーズ205は実質的に球状であり、直径211および誘導する断面寸法213を持つ。流量制限ビーズ205は中空管201内に配置される。流量制限ビーズ205の直径211は中空管201の内径209よりもわずかに大きく、そのため流量制限ビーズ205によりビーズ205に隣接するフィルター材料がわずかに圧縮され、流量制限ビーズ205が摩擦によって中空管201内に保持される。流量制限ビーズ205の寸法213は、中空管201内への流量制限ビーズ205の挿入を支援するために、中空管201の内径209よりもわずかに小さい。すなわち、流量制限ビーズ205の湾曲した誘導表面が、流量制限ビーズ205を中空管201内に挿入することを支援する。矢印によって図解的に示す通り、喫煙物品の使用時にフィルター103を通して引き込まれる空気および煙は、流量制限ビーズ205の周りを強制的に流れ、また中空管201のフィルター材料203の減少した断面を通して強制的に流れる。図2において、中空管201の外径207は7.7mm、中空管201の内径209は5.3mm、流量制限ビーズ205の直径は6.0mm、フィルター103の長さは21mm、流量制限ビーズ205の中心はフィルター103の下流端から11mmである。フィルターがチッピング材料によって囲まれるとき、フィルターの直径は7.73 mmとしうる。
図3は、本発明の一つの実施形態に従って図2に示すようなフィルターを製造するための装置の断面図である。装置300は、操作ドラム301、コンベヤードラム303および収集ドラム305を含む。図4は、操作ドラム301の概略斜視図である。
図3および4を参照して、それぞれのドラム301、303、305は、その円周の周りに窪み307の形態での複数の支持体を含む。それぞれの窪み307は、フィルター材料の中空管309を支持するのに適切である。操作ドラム301は、それぞれの窪み307において提供される挿入手段311をさらに含む。それぞれの挿入手段311は、2つのピストン313を含み、図5および6に関してさらに説明する。装置は、流量制限ビーズ205（図2で表示するようなもの）を提供するための送達手段315およびマニホールド317をさらに含む。
装置300の操作は、以下の通りである。フィルター材料の中空管309は、コンベヤードラム303から導入される。それぞれの中空管309は、コンベヤードラム303上のそれぞれの窪み307で支持される。窪み307に中空管309を固定するために、コンベヤードラム303に真空が適用されることが好ましい。図3および4に示した実施形態において、コンベヤードラム303は時計回りの方向に回転する。
次に、中空管309はコンベヤードラム303から操作ドラム301上に移され、それがコンベヤードラム303とは逆方向に回転する。この実施形態において、操作ドラム301は反時計回りの方向に回転する。それぞれの中空管309は、操作ドラム301上のそれぞれの窪み307で支持される。繰り返しになるが、窪み307に中空管309を固定するために、操作ドラム301に真空が適用されることが好ましい。また、挿入手段311は操作ドラム301上のそれぞれの窪み307に提供される。挿入手段311は2つのピストン313を含み、中空管309がコンベヤードラム303から移動するときに、それぞれの中空管309は窪みの中心に配置され、中空管309の両側にピストン313を持つことになる。送達手段315で、流量制限ビーズ205が提供される。それぞれの窪み307は、2つの流量制限ビーズ205を受け取る。一つの流量制限ビーズ205は第一のピストン313と中空管309との間に分配され、もう一つの流量制限ビーズ205は第二のピストン313と中空管309との間に分配される。操作ドラム301が回転するにつれて、ピストン313は、中空管309の方へそれぞれ移動して流量制限ビーズ205を中空管309に挿入する。一つの流量制限ビーズは、それぞれの中空管309のそれぞれの端で受け取られる。マニホールド317（明確にするために図4では未表示）は、流量制限ビーズが挿入されるときに、操作ドラムに対して中空管の移動、損傷または変形を予防するように提供される。
流量制限ビーズ205を中空管内に挿入するプロセスを、図5および6を参照してさらに説明していく。2つの位置VおよびVIを図4に示す。位置Vは流量制限ビーズ205が送達手段315から分配される位置を示し、図5を参照してさらに説明していく。位置VIは流量制限ビーズ205が中空管に挿入された位置を示し、ピストン313は中空管309中に完全に延びており、図6を参照してさらに説明していく。
次に、2つの流量制限ビーズ205がそれぞれその中に配置された中空管309は、操作ドラム301から収集ドラム305上に移し、それは操作ドラム301と逆方向に回転する。この実施形態において、収集ドラム305は時計回りの方向に回転する。流量制限ビーズ205がその中に配置されたそれぞれの中空管309は、収集ドラム305上のそれぞれの窪み307で支持される。繰り返しになるが、窪み307に中空管309を固定するために、収集ドラム305に真空が適用されることが好ましい。
図5および6は、操作ドラム301上のそれぞれの窪み307において提供される挿入手段311の操作を示す。すでに考察したたように、この実施形態において、それぞれの挿入手段は2つのピストン313（図5および6で313aおよび313bと表示）を含む。それぞれのピストンは、ピストンヘッド（図5および6において示した501aおよび501b）を含む。フィルター材料の中空管309は、ピストン313aが中空管309の第一の側にあり、ピストン313bが中空管309の第二の側にあるように、窪み307に配置される。図5は、例えば図4における位置Vで、流量制限ビーズ205が中空管309に挿入される前のピストン313a、311bの位置を示す。図6は、例えば図4における位置VIで、流量制限手段が中空管309に挿入された後のピストン313a、313bの位置を示す。
図5はまた、流量制限ビーズ205を供給するための送達手段315を示す。図5で示した実施形態において、315aおよび315bで表示される2つの送達手段が提供されている。送達手段315aは、ピストン313aと中空管309の第一の末端との間に流量制限ビーズ205を分配するように整列される。送達手段315bは、ピストン313bと中空管309の第一の末端との間に流量制限ビーズ205を分配するように整列される。送達手段315aは、送達傾斜路503aおよび分配ホッパー505aを含む。送達手段315bは、送達傾斜路503bおよび分配ホッパー505bを含む。別の方法として、単一のホッパーを両方の送達手段のために提供してもよい。また、挿入手段311は、スリーブ507a、507bの形態での配置手段を含む。スリーブ507aは、ピストン313aと中空管309の第一の末端との間に配置される。スリーブ507aは、流量制限ビーズ205を分配ホッパー505aから受け取るための開口部を有する。スリーブ507aの内径は、ピストン313aおよび流量制限ビーズ205の直径211よりわずかに大きいことが好ましい。同様に、スリーブ507bは、ピストン313bと中空管309の第二の末端との間に配置される。スリーブ507bは、流量制限ビーズ205をホッパー505bから受け取るための開口部を有する。スリーブ507bの内径は、ピストン313bおよび流量制限ビーズ205の直径211よりわずかに大きいことが好ましい。スリーブ507a、507bは、操作ドラム301上のそれぞれの窪み307で提供されることが好ましいが、明確にするためこれは図4には表示していない。
操作ドラム301が位置Vと位置VIとの間で回転するにつれ、ピストン313a、313bは図5に示した矢印の方向に移動する。ピストン313aはスリーブ507aに受け取られ、第一の末端で流量制限ビーズ205を中空管309の空洞に強制的に通す。ピストンヘッド501a、501bは、中空管309の内径209よりわずかに小さい直径をそれぞれ有し、その結果、これらは多少の隙間の余裕をもって中空管の空洞で受け取られうる。ピストンヘッド501aは中空管309の空洞に受け取られ、ピストンヘッド501aの長さは、中空管309の第一の末端における流量制限ビーズ205の望ましい位置に応じて選択される。同様に、ピストン313bはスリーブ507bに受け取られ、第二の末端で流量制限ビーズ205を中空管309の空洞に強制的に通す。ピストンヘッド501bは中空管309の空洞に受け取られ、ピストンヘッド501bの長さは、中空管309の第二の末端における流量制限ビーズ205の望ましい位置に応じて選択される。ピストン313a、313bが完全に延びると（図6）、流量制限ビーズ205は中空管309内の望ましい位置に配置される。次に、図6に矢印で示したようにピストンは引き出されうる。
図3、4、5および6に図示した実施形態において、フィルター材料のそれぞれの中空管309の長さは、喫煙物品のために必要な長さの倍長である。従って、流量制限ビーズ205が中空管309に挿入された後に、中空管309を2つに切断してもよく、これにより喫煙物品のための個々のフィルターを提供する。中空管309は、喫煙物品内のその他の要素と組み合わせる前に2つに切断しうる。別の方法として、倍長の中空管309は、第一の末端で1つ、第二の末端で1つの2本のたばこロッドをチッピングペーパーに取り付け、その後これを切断して2つの完成した喫煙物品を提供してもよい。
流量制限ビーズ205の直径211は中空管309の内径209よりも大きいため、流量制限ビーズ205をフィルター材料の中空管309に挿入する際には摩擦による抵抗性を克服する必要がある。図3、4、5および6に図示した実施形態において、この抵抗性は2つの方法で克服される。第一に、2つの流量制限ビーズ205が中空管309の反対側の両端に同時に挿入される。ピストン313aおよび313bによる2つの力は逆方向であり、互いに反作用して抵抗性を克服するのを補助する。従って、ピストン313a、313bを受け取り、中空管309に対して流量制限ビーズ205を正確に配置するために、スリーブ507a、507bが中空管309に隣接して提供されるが、中空管の内腔内の追加的な誘導スリーブの必要性はない。第二に、流量制限ビーズ205の形状は球状であるが、これは、ビーズが中空管309に挿入されるときに流量制限ビーズ205の誘導表面が湾曲することを意味する。流量制限ビーズ205は、中空管309の内径209よりも小さい誘導する断面直径213を有する。これは、ビーズ直径211が中空管309の内径209よりも大きいにもかかわらず、流量制限ビーズ205の挿入を容易にする。この実施形態において、中空管309の材料は、中空管の空洞へのビーズの挿入を可能にするほど十分な圧縮性および弾力性を持つ。これは、例えば、卵形、楕円形、円錐形および涙形を含むがこれに限定されない、フィルター挿入物用のいくつかの代わりの形状で達成されうる。マニホールド317（明確にするために図4では未表示）は、流量制限ビーズが挿入されるときに、中空管の移動または変形の可能性を減少させるように提供される。
しかし、これらの2つの機序のうちの一つのみによって摩擦による抵抗性を克服することが可能である。例えば、図3および4に示される配列を、円筒形の形状であるフィルター挿入物を挿入するために使用してもよい。ピストン313aおよび313bによる2つの力は互いに反作用し、円筒形のフィルター挿入物をフィルター材料の中空管に挿入するときに直面する抵抗性を克服するのを補助する。例えば、球状の流量制限ビーズ205を使用しうるが、図3、4、5および6に示した倍長の配置ではなく、流量制限ビーズを個々に挿入してもよい。流量制限ビーズの湾曲した誘導表面は、流量制限ビーズをフィルター材料の中空管に挿入するときに、摩擦による抵抗性を克服するのを補助する。その場合、フィルター材料の中空管がたばこロッドまたはその他のエアロゾル形成基質と組み合わされる前または後のいずれかに流量制限ビーズを挿入して、喫煙物品を形成してもよい。従って、本発明の方法および装置は、先行技術で説明された方法および装置より単純かつ分かりやすいものでありうる。

Claims (13)

  1. 喫煙物品用のフィルターを製造する方法であって、前記方法が
    フィルター材料の中空管を提供する工程であって、それぞれの前記中空管が外径および内径を有する工程と、
    フィルター挿入物を提供する工程であって、それぞれの前記フィルター挿入物が中空管の内径よりも大きい断面寸法を持つ第一の部分を有する工程と、
    挿入中、前記フィルター挿入物の前記第一の部分が前記中空管と嵌合し前記中空管内に前記フィルター挿入物を保持するように、それぞれの前記フィルター挿入物をフィルター材料の前記中空管に挿入する工程であって、該挿入する工程は、一つまたは複数のスリーブをフィルター材料の前記中空管に隣接して配置することにより、フィルター材料の前記中空管に対してそれぞれの前記フィルター挿入物を配置する工程を含み、前記フィルター挿入物が実質的に球状であり、前記フィルター挿入物の前記第一の部分の断面寸法が球状のフィルター挿入物の直径である工程
    を含む方法。
  2. 挿入工程が2つの前記フィルター挿入物をフィルター材料のそれぞれの前記中空管に同時に挿入することを含み、2つの前記フィルター挿入物がフィルター材料の前記中空管の反対側の両端から挿入される、請求項1に記載の方法。
  3. それぞれの前記フィルター挿入物が前記中空管の内径よりも小さい断面寸法を有する第二の部分を有し、挿入工程中、前記フィルター挿入物の第二の部分が誘導部分である、請求項1または請求項2に記載の方法。
  4. フィルター材料のそれぞれの前記中空管がフィルター材料を囲むフィルターラッパーを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. それぞれの前記フィルター挿入物をフィルター材料の前記中空管へ挿入する工程が、第一の回転ドラム上でフィルター材料の前記中空管を支持することを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記第一の回転ドラム上にフィルター材料の前記中空管を支持することが、フィルター材料の前記中空管がドラムに付着するように、前記第一の回転ドラムの内側と外側との間に圧力差を提供することを含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記第一の回転ドラムが、前記フィルター挿入物をフィルター材料の前記中空管に挿入する工程中に連続的に回転している、請求項5または請求項6に記載の方法。
  8. 喫煙物品用のフィルターを製造するための装置であって、それぞれのフィルターがフィルター材料の中空管を含み、前記中空管が外径および内径を有し、フィルター挿入物がフィルター材料の前記中空管内に配置され、それぞれの前記フィルター挿入物が前記中空管の内径よりも大きい断面寸法を有する第一の部分を有する装置であって、前記装置が、
    挿入中に前記フィルター挿入物の前記第一の部分が前記中空管と嵌合して前記中空管に前記フィルター挿入物を保持するように、フィルター材料の前記中空管に対してそれぞれの前記フィルター挿入物を配置するための、フィルター材料の前記中空管に隣接して配置されるように配列された一つまたは複数のスリーブを含む、前記フィルター挿入物をフィルター材料の前記中空管に挿入するための挿入手段であって、前記挿入手段が2つの前記フィルター挿入物をフィルター材料のそれぞれの前記中空管に同時に挿入するように配列され、2つの前記フィルター挿入物がフィルター材料の前記中空管の反対側の両端から挿入される挿入手段を含む、装置。
  9. それぞれのフィルター挿入物が、前記中空管の内径よりも小さい断面寸法を有する第二の部分を有し、前記挿入手段が、挿入中に前記フィルター挿入物の前記第二の部分が誘導部分となるように前記フィルター挿入物を前記中空管内に挿入するように配列される、請求項8に記載の装置。
  10. 前記フィルター挿入物が実質的に球状であり、前記フィルター挿入物の前記第一の部分の断面寸法が球状の前記フィルター挿入物の直径である、請求項8または請求項9に記載の装置。
  11. 前記フィルター材料のそれぞれの前記中空管がフィルター材料を囲むフィルターラッパーを含む、請求項8〜10のいずれか1項に記載の装置。
  12. 前記フィルター挿入物がフィルター材料の前記中空管に挿入されるときに、フィルター材料の前記中空管を支持するための第一の回転ドラムをさらに含む、請求項8〜11のいずれかに記載の装置。
  13. 挿入手段に前記フィルター挿入物を送達するための送達手段をさらに含む、請求項8〜12のいずれかに記載の装置。
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