MX2015004625A - Aparatos, sistemas y metodos asociados para la formacion de masas porosas para filtros de humo. - Google Patents

Aparatos, sistemas y metodos asociados para la formacion de masas porosas para filtros de humo.

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Abstract

Los aparatos de producción de alto rendimiento, sistemas y métodos asociados pueden incluir la alimentación neumática de fase densa; por ejemplo, un método puede implicar la alimentación vía la alimentación neumática de fase densa de un material de la matriz en una cavidad del molde para formar una forma transversal deseada, el material de la matriz comprende una partícula aglutinante y una partícula activa; calentar (por ejemplo, mediante irradiación de microondas) por lo menos una porción del material de la matriz con el fin de unir el material de la matriz en una pluralidad de puntos de contacto formando así una longitud de masa porosa; enfriar la longitud de masa porosa; y cortar la longitud de masa porosa radialmente, produciendo así una masa porosa; en algunos casos, el material de la matriz puede incluir una pluralidad de partículas activas, una pluralidad de partículas aglutinantes (opcionalmente con una modificación de superficie hidrofílica) y, opcionalmente, un aditivo de mejora de microondas.

Description

APARATOS, SISTEMAS Y MÉTODOS ASOCIADOS PARA LA FORMACIÓN DE MASAS POROSAS PARA FILTROS DE HUMO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las modalidades ejemplares descritas en este documento se refiere a aparatos, sistemas y métodos asociados para la fabricación de masas porosas que pueden usarse en filtros de humo, incluyendo sus modalidades de la producción de alto rendimiento.
Los Centros para Prevención y Control de Enfermedades informa que en el 2012 más de 300 mil millones de cigarrillos y más de 13 mil millones de cigarros se vendieron en los Estados Unidos solamente. Así hay una constante demanda de cigarrillos y cigarros por todo el mundo.
Cada vez más, las regulaciones gubernamentales potencialmente podrían requerir mayores eficacias de filtración en la eliminación de componentes nocivos del humo del tabaco. Con acetato de celulosa presente, pueden lograrse mayores eficacias de filtración por dopaje del filtro con el aumento de las concentraciones de partículas como el carbón activado. Sin embargo, el aumento de la concentración de partículas cambia las características de la succión para los fumadores.
Una medida de las características de aspiración es la caída de presión de encapsulado. Como se utiliza en este documento, el término "caída de presión encapsulada" o "EPD" se refiere a la diferencia de presión estática entre los dos extremos de una muestra cuando es atravesado por una corriente de aire en condiciones constantes cuando el caudal volumétrico es de 17.5 ml/seg en el extremo de salida y cuando la muestra es completamente encapsulada en un dispositivo de medición de modo que el aire no puede pasar a través de la envoltura. EPD se ha medido en este documento bajo el método recomendado de CORESTA ("centro de cooperación para la investigación científica relativa al tabaco") No. 41, con fecha de junio de 2007. Valores superiores de EPD se traducen en que el fumador tiene que aspirar un dispositivo para fumar con mayor fuerza.
Ya que la creciente eficacia del filtro cambia la EPD de los filtros, el público y en consecuencia los fabricantes, se han tardado en adoptar teenologías significativamente diferentes. Por lo tanto, a pesar de la continua Investigación, subsiste un interés en el desarrollo de composiciones mejoradas y más eficaces que afectan como mínimo las características de succión mientras que quitan niveles más altos de ciertos componentes en el humo del tabaco convencional. Además, esas soluciones deben los métodos de producción de alto volumen necesarios para satisfacer la demanda comercial de fumar.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las siguientes figuras se incluyen para ilustrar ciertos aspectos de la presente invención, y no deben ser consideradas como modalidades exclusivas. La materia objeto descrita es objeto de una modificación y alteración considerables, y sus equivalentes en cuanto a forma y función, como ocurrirá para aquellos con habilidad en la téenica y que tienen la ventaja de esta descripción.
Las figuras 1A a IB ilustran ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
Las figuras 2A a 2B ilustran ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 3 ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 4 ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 5 ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 6A ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 6B ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 7A ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 7B ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 8 ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 9 ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 10 ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 11 ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 12 ilustra ejemplos no limitantes de sistemas para la formación de masas porosas según por lo menos una modalidad descrita en este documento (no necesariamente a escala).
La figura 13 muestra un diagrama ilustrativo de los procedimientos para producir barras de filtro combinado de acuerdo a por lo menos unas modalidades descritas en este documento.
La figura 14 muestra un diagrama ilustrativo que se refiere a por lo menos algunos métodos de los descritos aquí para formar filtros de acuerdo a por lo menos unas modalidades descritas en este documento.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Las modalidades ejemplares descritas en este documento se refiere a aparatos, sistemas y métodos asociados para la fabricación de masas porosas que pueden usarse en filtros de humo, incluyendo sus modalidades de la producción de alto rendimiento.
Las modalidades ejemplares descritas proporcionadas aquí métodos y aparatos (y/o sistemas) para la producción de alto rendimiento de masas porosas que pueden usarse en filtros de dispositivo para fumar con eficacia aumentada de la filtración de los componentes de la corriente de humo y con características aceptables de succión.
Las masas porosas (descritas en la Solicitud co-pendiente PCT número PCT/US11/56388 presentada el 14 de octubre de 2011, cuya descripción completa se incorpora aquí mediante referencia) generalmentecomprenden una pluralidad de partículas aglutinantes (por ejemplo, polietileno) y una pluralidad de partículas activas (por ejemplo, las partículas de carbón o zeolitas) mecánicamente unidas en una pluralidad de puntos de contacto. Los puntos de contacto pueden ser puntos de contacto activo partícula-aglutinante, puntos de contacto aglutinante-aglutinante, puntos de contacto activo partículas-activo partículas y cualquier combinación de éstos. Como se utiliza en este documento, los términos "unión mecánica," "mecánicamente unida", "unión física", y lo similar se refieren a una conexión física que mantiene dos partículas al menos parcialmente juntas. La unión mecánica es generalmente un resultado de la sinterización. Como tal, cuando se describe aquí, la unión mecánica abarca modalidades donde la pluralidad de las partículas de aglutinante y la pluralidad de partículas activas están unidas mecánicamente en una pluralidad de puntos de contacto sinterizados. Los enlaces mecánicos pueden ser rígidos o flexibles según el material de unión. La unión mecánica puede o no puede implicar la unión química. Debe entenderse que como se utiliza en este documento, los términos "partícula" y "particulados" pueden utilizarse indistintamente e incluyen todas las conocidas formas de materiales, incluyendo esférica y/o ovular, substancialmente esférica y/o ovular, y/o plaquetas, escama, ligamentosa, acicular, fibrosa, poligonal (tales como cúbica), de forma aleatoria (por ejemplo, la forma de rocas trituradas), facetas (por ejemplo, la forma de cristales), o cualquier híbrido de las mismas. Ejemplos adicionales no limitantes de masas porosas se describen detalladamente en las solicitudes co-pendientes PCT/US2011/043264, PCT/US2011/043268, PCT/US2011/043269 y PCT/US2011/043271 todas presentadas el 07 de julio de 2012, cuyas descripciones completas se incluyen en este documento por referencia.
Las masas porosas pueden producirse a través de una variedad de métodos. Por ejemplo, algunas modalidades pueden implicar el material de la matriz (por ejemplo, las partículas activas y partículas aglutinantes) en una forma deseada (por ejemplo, con un molde), calentando el material de la matriz para unir mecánicamente el material de la matriz, y terminando las masas porosas (por ejemplo, cortar las masas porosas a una longitud deseada). De los diversos procedimientos/pasos involucrados en la producción de masas porosas, formando el material de la matriz en una forma deseada mientras mantiene una dispersión homogénea y calentamiento pueden ser dos de los pasos que limita la fabricación de alto rendimiento. Por consiguiente, los métodos que emplean una alimentación de fase densa neumática pueden implicarse en métodos preferidos para la fabricación de alto rendimiento de masas porosas descritas aquí (por ejemplo, un caudal lineal de cerca de 1 m/min a aproximadamente 800 m/min o cerca de 300 m/min a aproximadamente 800 m/min). Además, los métodos que emplean calentamiento rápido (por ejemplo, microondas y opcionalmente con las inclusiones de un aditivo de mejoramiento de microondas en el material de la matriz) opcionalmente con un paso de precalentamiento (por ejemplo, calentamiento indirecto o contacto directo con los gases calientes) pueden participar en algunos métodos preferidos para la fabricación de alto rendimiento de masas porosas descritas aquí. Además, en modalidades de fabricación de alto rendimiento adicionales preferidas, una sinterización secundaria o calentamiento puede utilizarse para el control de calidad o para completar la sinterización cuando la porción de calentamiento rápido del método está diseñado para sinterizar o mecánicamente unir una porción del material de la matriz (por ejemplo, la parte externa).
Como se utiliza en este documento, el término "dispositivo para formar" se refiere a los artículos o dispositivos incluyendo, pero sin limitarse a, cigarrillos, boquillas de cigarrillos, puros, portadores de puros, pipas, pipas de agua, cachimbas, dispositivos electrónicos para fumar, cigarrillos hechos po uno mismo y/o puros.
Cabe señalar que cuando "cerca de" es proporcionado en referencia a un número en una lista numérica, el término "cerca de" modifica cada número de la lista numérica. Se debe notar que en algunas listas numéricas de intervalos, algunos límites inferiores enlistados pueden ser mayores que algunos límites superiores enlistados. Alguien con habilidad en la téenica reconocerá que el subconjunto seleccionado requerirá de selección de un límite superior en exceso del límite inferior seleccionado.
I. Métodos v aparatos para la formación de masas porosas El procedimiento de formar masas porosas puede incluir métodos de procesamiento continuo, métodos de procesamiento por lotes o métodos de procesamiento continuo-lote híbrido. Como se utiliza en este documento, "procesamiento continuo" se refiere a la fabricación o materiales de producción sin interrupción. El flujo del material puede ser continuo, indexado, o combinaciones de ambos. Como se utiliza en este documento, "procesamiento por lotes" se refiere a la fabricación o producción de materiales como un único componente o un grupo de componentes en estaciones individuales antes que el único componente o grupo proceda a la siguiente estación. Como se utiliza en este documento, "procesamiento continuo-lotes" se refiere a un híbrido de los dos donde algunos procedimientos, o serie de procedimientos, se producen continuamente y otros se producen por lotes.
Generalmente las masas porosas pueden formarse a partir de materiales de matriz. Como se utiliza en este documento, el término "material de matriz" se refiere a los precursores, por ejemplo, partículas aglutinantes y activas, usadas para formar masas porosas. En algunas modalidades, el material de la matriz puede comprender, consistir en o esencialmente consistir en partículas de aglutinante y partículas activas. En algunas modalidades, el material de la matriz puede componerse de partículas de aglutinante, partículas activas y aditivos. Ejemplos no limitativos de partículas aglutinantes convenientes, partículas activas y aditivos se encuentran en esta descripción.
La formación de masas porosas puede incluir generalmente formar un material de la matriz en la forma deseada (por ejemplo, adecuado para incorporarse como un filtro de dispositivo para fumar, un filtro de agua, un filtro de aire o similares) y unión mecánicamente (por ejemplo, sinterización) al menos una parte del material de la matriz en una pluralidad de puntos de contacto.
La formación de un material de la matriz en una forma puede implicar una cavidad de molde. En algunas modalidades, una cavidad de molde puede ser una sola pieza o un conjunto de piezas únicas, con o sin las tapas de extremo, placas o enchufes. En algunas modalidades, una cavidad de molde puede ser múltiples partes de cavidad de molde que cuando se ensamblan forman una cavidad de molde. En algunas modalidades, las piezas de la cavidad del molde pueden ser traídas junto con la ayuda de cintas transportadoras, correas y similares. En algunas modalidades, las partes de la cavidad del molde pueden ser estacionarias a lo largo de la ruta del material y configuradas para permitir el paso de bandas transportadoras, correas y lo similar a través de ésta, donde podrá ampliarse la cavidad del molde y contraerse radialmente para proporcionar un nivel deseado de compresión al material de la matriz.
Una cavidad de molde puede tener cualquier forma de corte transversal, incluyendo, pero sin limitarse a, circular, circular substancialmente, ovular, substancialmente ovular, poligonal (como triangular, cuadrada, rectangular, pentagonal y así sucesivamente), poligonal con los bordes redondeados, dona y similares o cualquier híbrido de los mismos. En algunas modalidades, las masas porosas pueden tener una forma de corte transversal que comprenden los agujeros, que pueden lograrse mediante el uso de uno o más troqueles, por mecanizado, por una cavidad de molde adecuadamente formada, o cualquier otro método adecuado (por ejemplo, degradación de un material degradable). En algunas modalidades, la masa porosa puede tener una forma específica de una boquilla de cigarro o pipa que se adapta para caber dentro de la boquilla de cigarro o pipa para permitir el paso de humo a través del filtro al consumidor. Cuando se habla de la forma de una masa porosa en este documento, con respecto a un filtro de dispositivo para fumar tradicional, puede referirse la forma en términos de diámetro o circunferencia (en donde la circunferencia es el perímetro de un círculo) de la sección transversal del cilindro. Pero en las modalidades donde una masa porosa descrita aquí es una forma que no sea un verdadero cilindro, debe entenderse que el término "circunferencia" se utiliza para referirse al perímetro de cualquier sección transversal formada, incluyendo una sección transversal circular.
Generalmente, las cavidades del molde pueden tener una dirección longitudinal y una dirección radial perpendicular a la dirección longitudinal, por ejemplo, una forma cilindrica substancialmente. Un experto en la téenica debe entender cómo traducir las modalidades presentadas en este documento a cavidades de molde sin dirección longitudinal y radial definida, por ejemplo, esferas y cubos, donde sea aplicable. En algunas modalidades, una cavidad de molde puede tener un corte transversal que cambia en la dirección longitudinal, por ejemplo, una forma cónica, una forma que tiene transiciones de cuadrado a circular, o una espiral. En algunas modalidades con una cavidad de molde en forma de hoja (por ejemplo, formado por una abertura entre dos placas), la dirección longitudinal sería la dirección de la máquina o flujo de la dirección de material de matriz. En algunas modalidades, una cavidad de molde puede ser enrollada en papel o formada en una forma transversal deseada, por ejemplo, un cilindro. En algunas modalidades, una cavidad de molde puede ser un cilindro de papel pegado en la costura longitudinal.
En algunas modalidades, las cavidades del molde pueden tener un eje longitudinal con una abertura como un primer extremo y un segundo extremo a lo largo de dicho eje longitudinal. En algunas modalidades, el material de la matriz puede pasar a lo largo del eje longitudinal de una cavidad del molde durante el procesamiento. A modo de ejemplo no limitante, las Figuras 1A y IB muestran la cavidad de molde 120 con un eje longitudinal a lo largo de la ruta del material 110.
En algunas modalidades, las cavidades del molde pueden tener un eje longitudinal teniendo un primer extremo y un segundo extremo a lo largo de dicho eje longitudinal en donde está cerrado por lo menos uno de los extremos. En algunas modalidades, dicho extremo cerrado puede ser capaz de abrirse.
En algunas modalidades, las cavidades de molde individual pueden llenarse con un material de la matriz antes de la unión mecánica. En algunas modalidades, una cavidad de molde individual puede utilizarse para producir continuamente masas porosas continuamente pasando material de la matriz a través de ésta antes y/o durante la unión mecánica. En algunas modalidades, una cavidad de molde individual puede utilizarse para producir una masa porosa individual. En algunas modalidades, dicha cavidad de molde individual puede ser reutilizada y/o continuamente reutilizada para producir una pluralidad de masas porosas individuales.
En algunas modalidades, las cavidades de molde pueden ser al menos parcialmente forradas con las envolturas y/o recubiertas con agentes de liberación. En algunas modalidades, las envolturas pueden ser envolturas individuales, por ejemplo, trozos de papel. En algunas modalidades, las envolturas pueden ser envolturas que se pueden enrollar en longitud, por ejemplo, un rollo de papel de 15.24 m.
En algunas modalidades, las cavidades del molde pueden forrarse con más de un envoltorio. En algunas modalidades, la formación de masas porosas puede incluir forrar una o unas cavidades de molde con uno o aproximadamente envoltorios. En algunas modalidades, la formación de masas porosas puede incluir envolver el material de la matriz con las envolturas para que la envoltura forme efectivamente la cavidad del molde. En esas modalidades, la envoltura puede ser realizada como una cavidad de molde, formada como una cavidad de molde en presencia del material de la matriz, o envuelta alrededor del material de la matriz que se encuentra en una forma preformada (por ejemplo, con la ayuda de un agente de adhesividad). En algunas modalidades, las envolturas pueden ser alimentadas continuamente a través de una cavidad del molde. La envolturas pueden ser capaces de sostener la masa porosa en una forma, capaz de liberar las masas porosas de las cavidades del molde, capaces de ayudar en el paso de material de la matriz a través de la cavidad del molde, capaz de proteger la masa porosa durante su manipulación o envío y cualquier combinación de éstos.
Las envolturas adecuadas pueden incluir, pero no se limitan a, documentos (por ejemplo, papeles a base de madera, papeles que contienen lino, papeles de lino, papeles producidos a partir de otras fibras naturales o sintéticas, papeles funcionalizados, papeles especiales de marcado, papeles coloreados), plásticos (por ejemplo, polímeros fluorados como politetrafluoroetileno, silicona), películas, papeles recubiertos, plásticos recubiertos, películas recubiertas y similares y cualquier combinación de éstos. En algunas modalidades, las envolturas pueden ser papeles convenientes para el uso en filtros de dispositivos para fumar.
En algunas modalidades, una envoltura puede ser adherida (por ejemplo, pegada) a sí misma para ayudar a mantener la forma deseada, por ejemplo, en una configuración cilindrica substancialmente. En algunas modalidades, la unión mecánica del material de la matriz puede también unirse mecánicamente (o sinterizar) el material de la matriz a la envoltura que puede aliviar la necesidad de adherir la envoltura en sí misma.
Los agentes de liberación pueden ser agentes de liberación química o agentes de liberación física. Ejemplos no limitantes de agentes químicos de liberación pueden incluir aceites, soluciones a base de aceite, y/o suspensiones, soluciones jabonosas y/o suspensiones, revestimientos adheridos a la superficie del molde y similares y cualquier combinación de éstos. Ejemplos no limitantes de agentes de liberación física pueden incluir papeles, plásticos y cualquier combinación de éstos. Agentes de liberación física, que pueden ser referidos como envolturas de liberación, podrán aplicarse similares a envolturas como se describe en este documento.
Una vez formada en una forma transversal deseada con la cavidad del molde, el material de la matriz puede unirse mecánicamente a una pluralidad de puntos de contacto. La unión mecánica puede ocurrir durante y/o después que el material de matriz se encuentra en la cavidad del molde. La unión mecánica puede lograrse con calor y/o presión y sin adhesivo (es decir, formando un punto de contacto sinterizado). En algunos casos, opcionalmente puede incluirse un adhesivo.
El calor puede ser calor radiante, calor conductivo, calor de convección y cualquier combinación de éstos. El calentamiento puede implicar las fuentes de calentamiento incluyendo, pero no limitado a, fluidos calientes internos a la cavidad del molde, fluidos calientes externos a la cavidad del molde, vapor, gases inertes calientes, radiación secundaria de un componente de la masa porosa (por ejemplo, nanopartículas, partículas activas y similares), hornos, elemento de calentamiento, llamas, materiales conductivos o termoeléctricos, ultrasonidos y similares y cualquier combinación de éstos. A modo de ejemplo no limitante, el calentamiento puede implicar un horno de convección o bloque de calentamiento. Otro ejemplo no limitante puede implicar el calentamiento con energía de microondas (aplicador de mono-modo o multi-modo). En otro ejemplo no limitante, el calentamiento puede implicar pasar aire caliente, nitrógeno u otro gas a través del material de la matriz en la cavidad del molde. En algunas modalidades, los gases inertes calentados puede utilizarse para mitigar cualquier oxidación no deseada de partículas activas y/o aditivos. Otro ejemplo no limitante puede implicar las cavidades del molde hechas de materiales termoeléctricos de modo que se calienta la cavidad del molde. En algunas modalidades, el calentamiento puede implicar una combinación de lo anterior, por ejemplo, pasar gas caliente a través del material de la matriz mientras pasa el material de la matriz a través de un horno de microondas.
La radiación secundaria de un componente de la masa porosa (por ejemplo, nanopartículas, partículas activas y similares) puede, en algunas modalidades, lograrse al irradiar el componente con radiación electromagnética, por ejemplo, rayos gamma, rayos x, luz ultravioleta, luz visible, luz infrarroja, microondas, ondas de radio y/o ondas de radio largas. A modo de ejemplo no limitante, el material de la matriz puede abarcar los nanotubos de carbono que cuando son irradiados con ondas de radiofrecuencia emiten calor. En otro ejemplo no limitante, el material de la matriz puede abarcar partículas activas como las partículas de carbón que son capaces de convertir la irradiación de microondas en calor que une mecánicamente o asiste en la unión mecánicamente (por ejemplo, sinterización) de las partículas aglutinantes. En algunas modalidades, la radiación electromagnética puede ajustarse por la frecuencia y el nivel de potencia con el fin de interactuar adecuadamente con el componente de elección. Por ejemplo, el carbón activado puede utilizarse en conjunción con las microondas con una frecuencia que va desde aproximadamente 900 MHz hasta aproximadamente 2500 MHz con una configuración de potencia fija o ajustable que es seleccionada para que coincida con una tasa objetivo de calentamiento.
Un experto en la téenica, con el beneficio de esta descripción, debe comprender que diferentes longitudes de onda de la radiación electromagnética penetran materiales a diferentes profundidades. Por lo tanto, cuando se emplean métodos de radiación primaria o secundaria, uno debe considerar el material de la cavidad del molde, configuración y composición, la composición del material de la matriz, el componente que convierte la radiación electromagnética a calor, la longitud de onda de la radiación electromagnética, la intensidad de la radiación electromagnética, los métodos de irradiación y la cantidad deseada de radiación secundaria, por ejemplo, calor.
El tiempo de residencia de calentamiento (incluyendo por cualquier método descrito en este documento, por ejemplo, horno de convección o exposición a la radiación electromagnética) y/o aplicando presión que provoca que la unión mecánica (por ejemplo, puntos de contacto sinterlzados) ocurra puede ser por un periodo de tiempo que va desde un límite inferior de aproximadamente una centésima de segundo, una décima de segundo, 1 segundo, 5 segundos, 30 segundos o 1 minuto a un límite máximo de aproximadamente 30 minutos, 15 minutos, 5 minutos, 1 minuto o 1 segundo, y en donde puede variar el tiempo de residencia de cualquier límite inferior a cualquier límite superior y abarca cualquier subconjunto entre éstos. Cabe señalar que para procedimientos continuos que utilizan métodos de calentamiento más rápidos, por ejemplo, la exposición a la radiación electromagnética como microondas, tiempos de residencia cortos pueden ser preferidos, por ejemplo, aproximadamente 10 segundos o menos, o más preferiblemente alrededor de 1 segundo o menos. Además, los métodos de procesamiento que utilizan los procedimientos como el calentamiento por convección puede proporcionar tiempos de residencia más grandes en el plazo de minutos, que pueden incluir tiempos de residencia de más de 30 minutos. Uno de ordinario habilidad en la téenica debe entender que tiempos más largos pueden ser aplicables, por ejemplo, segundos a minutos a horas o más siempre que una temperatura adecuada y el perfil de calentamiento pueden seleccionarse para un material de la matriz dado. Cabe señalar que los métodos de precalentamiento o pretratamiento y/o pasos que no son a una temperatura y/o presión suficientes para permitir la unión mecánica no se consideran parte del tiempo de residencia, como se usa en este documento.
En algunas modalidades, el calentamiento para facilitar la unión mecánica puede ser a una temperatura de ablandamiento de un componente del material de la matriz. Como se utiliza en este documento, el término "temperatura de ablandamiento" se refiere a la temperatura por encima del cual un material llega a ser flexible, que suele estar por debajo del punto de fusión del material.
En algunas modalidades, la unión mecánica puede lograrse a temperaturas que van desde un límite inferior de aproximadamente 90°C, 100°C, 110°C, 120°C, 130°C o 140°C o un límite superior de aproximadamente 300°C, 275°C, 250°C, 225°C, 200°C, 175°C, o 150°C, y en donde la temperatura puede variar desde cualquier límite inferior a cualquier límite superior y abarcan cualquier subconjunto entre éstos. En algunas modalidades, el calentamiento puede ser lograda al someter el material a una sola temperatura. En otra modalidad el perfil de temperatura puede variar con el tiempo. A modo de ejemplo no limitante, puede usarse un horno de convección. En algunas modalidades, el calentamiento puede localizarse dentro del material de la matriz. A modo de ejemplo no limitante, la radiación secundaria de nanopartículas puede calentar sólo el material de la matriz proximal a la nanopartícula.
En algunas modalidades, los materiales de matriz pueden ser precalentados antes de entrar en las cavidades del molde. En algunas modalidades, el material de la matriz puede ser precalentado a una temperatura inferior a la temperatura de ablandamiento de un componente del material de la matriz. En algunas modalidades, el material de la matriz puede ser precalentado a una temperatura de aproximadamente 10%, aproximadamente 5%, o aproximadamente un 1% por debajo de la temperatura de ablandamiento de un componente del material de la matriz. En algunas modalidades, el material de la matriz puede ser precalentado a una temperatura de aproximadamente 10°C, aproximadamente 5°C, o aproximadamente 1°C por debajo de la temperatura de ablandamiento de un componente del material de la matriz. El precalentamiento puede implicar las fuentes de calentamiento incluyendo, pero no limitado a, las enumeradas como fuentes de calor anteriores para lograr la unión mecánica.
En algunas modalidades, la unión del material de la matriz puede producir una masa porosa o longitudes de masas porosas. Como se utiliza en este documento, el término "longitud de masa porosa" se refiere a una masa porosa continua (es decir, una masa porosa que no es interminable, pero bastante larga en comparación con las masas porosas, que pueden ser producidas continuamente). A modo de ejemplo no limitante, las longitudes de masas porosas pueden producir continuamente el paso del material de la matriz a través de una cavidad de molde caliente. En algunas modalidades, las partículas del aglutinante pueden conservar su forma física original (o substancialmente conservando su forma original, por ejemplo, no hay más que 10% de variación (por ejemplo, la contracción) en forma del original) durante el procedimiento de unión mecánica, es decir, las partículas aglutinantes pueden ser substancialmente la misma forma en el material de la matriz y en la masa porosa (o longitudes). Por simplicidad y legibilidad, a menos que se especifique lo contrario, el término "masa porosa" abarca las secciones de masas porosas, masas porosas y longitudes de masas porosas (envueltas o no).
En algunas modalidades, las longitudes de masas porosas pueden cortarse para producir una masa porosa. El corte puede lograrse con un cortador. Los cortadores adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, cuchillas, cuchillas calientes, cuchillas de carburo, cuchillas de estelita, cuchillas cerámicas, cuchillas de acero endurecido, cuchillas de diamante, cuchillas lisas, cuchillas dentadas, láseres, fluidos presurizados, lanzas líquidas, lanzas de gas, guillotinas y similares y cualquier combinación de éstos. En algunas modalidades con procesamiento de alta velocidad, cuchillas o dispositivos similares pueden colocarse en un ángulo para que coincida con la velocidad del procesamiento con el fin de producir masas porosas con extremos perpendiculares al eje longitudinal. En algunas modalidades, el cortador puede cambiar de posición en relación con las longitudes de las masas porosas a lo largo del eje longitudinal de las longitudes de masas porosas.
En algunas modalidades, masas porosas y/o longitudes masas porosas pueden ser extruidas. En algunas modalidades, la extrusión puede implicar un troquel. En algunas modalidades, un troquel puede tener múltiples orificios capaces de extruir masas porosas y/o longitudes de masas porosas.
Algunas modalidades pueden implicar cortar masas porosas y/o longitudes de masas porosas radialmente para producir las masas porosas y/o secciones de masas porosas. Un experto en la técnica reconocería cómo el corte radial se traduce y abarca el corte de formas como las hojas. El corte puede ser alcanzado por cualquier método conocido con cualquier aparato conocido, incluyendo, pero sin limitarse a, aquellos descritos en lo referente al corte de las longitudes de la masa porosa en masas porosas.
La longitud de una masa porosa, o sus secciones, puede variar desde un límite inferior de aproximadamente 2 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm o 30 mm hasta un límite superior de aproximadamente 150 mm, 100 mm, 50 mm, 25 mm, 15 mm o 10 mm, y donde la longitud puede variar desde cualquier límite inferior a cualquier límite superior y abarca cualquier subconjunto entre éstos.
La circunferencia de una longitud de masa porosa, una masa porosa, o sus secciones (envuelta u otra) puede variar desde un límite inferior de aproximadamente 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm, 20 mm, 21 mm, 22 mm, 23 mm, 24 mm, 25 mm o 26 mm hasta un límite superior de alrededor de 60 mm, 50 mm, 40 mm, 30 mm, 20 mm, 29 mm, 28 mm, 27 mm, 26 mm, 25 mm, 24 mm, 23 mm, 22 mm, 21 mm, 20 mm, 19 mm, 18 mm, 17 mm o 16 mm, donde la circunferencia puede variar desde cualquier límite inferior a cualquier límite superior y abarcar cualquier subconjunto entre éstos.
Un experto en la técnica reconocería los requisitos dimensionales para las masas porosas configuradas para los dispositivos que no sean artículos para fumar. A modo de ejemplo no limitante, las masas porosas configuradas para su uso en filtros para fluidos concéntricos pueden ser cilindros huecos con un diámetro exterior de aproximadamente 250 mm o mayor. Como otro ejemplo no limitante, las masas porosas configuradas para su uso como una hoja en un filtro de aire puede tener un grosor relativamente fino (por ejemplo, alrededor de 5 mm a cerca de 50 mm) con una longitud y anchura que son de decenas de centímetros.
Algunas modalidades pueden implicar envolver las masas porosas con un envoltorio después que el material de la matriz ha sido mecánicamente unido, por ejemplo, después del retiro de la cavidad del molde o salir de un troquel de extrusión. Los envoltorios adecuados incluyen aquellos descritos antes.
Algunas modalidades pueden implicar enfriar las masas porosas. El enfriamiento puede ser activo o pasivo, es decir, el enfriamiento puede ser asistido o natural. El enfriamiento activo puede implicar pasar un fluido por y/o a través de la cavidad del molde, masas porosas; disminuir la temperatura del ambiente local alrededor de la cavidad del molde, masas porosas, por ejemplo, pasando por un componente refrigerado; y cualquier combinación de éstos. El enfriamiento activo puede implicar un componente que puede incluir, pero no se limita a, bobinas de enfriamiento, chorros de fluido, materiales termoeléctricos y cualquier combinación de éstos. La tasa de enfriamiento puede ser al azar o puede ser controlada.
Algunas modalidades pueden implicar transportar las masas porosas a otra ubicación. Las formas adecuadas de transporte pueden incluir, pero no se limitan a, transportar, llevar, rodar, empujar, enviar, movimiento robótico y similares y cualquier combinación de éstos.
Un experto en la téenica, con el beneficio de esta descripción, debe entender la pluralidad de aparatos y/o sistemas capaces de producir las masas porosas. A modo de ejemplos no limitantes, las Figuras 1A a 12 ilustran una pluralidad de aparatos y/o sistemas capaces de producir las masas porosas.
Cabe señalar que cuando se utiliza un sistema, está en el ámbito de esta descripción tener un aparato con los componentes de un sistema, y viceversa.
Para facilitar la comprensión, el término "ruta del material" se utiliza en este documento para identificar la ruta por la cual el material de la matriz, longitudes de masas porosas, y/o masas porosas viajarán en un sistema y/o aparato. En algunas modalidades, una ruta del material puede ser contigua. En algunas modalidades, una ruta del material puede ser no contigua. A modo de ejemplo no limitante, los sistemas de procesamiento por lotes con varias cavidades independientes del molde pueden ser consideradas con una ruta del material no contigua.
Refiriéndose ahora a las figuras 1A a IB, el sistema 100 puede incluir una tolva 122 operablemente conectada a la ruta del material 110 para alimentar el material de la matriz (no mostrado) a la ruta del material 110. El sistema 100 también puede incluir el alimentador de papel 132 operablemente conectado a la ruta del material 110 para alimentar papel 130 en la ruta del material 110 para formar una envoltura que rodea sustancialmente el material de la matriz entre la cavidad del molde 120 y el material de la matriz. El elemento 124 de calentamiento está en comunicación térmica con el material de la matriz en la cavidad del molde 120. El elemento de calentamiento 124 puede provocar que el material de la matriz se una mecánicamente en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizados) produciendo de tal modo una longitud de masa porosa envuelta (no mostrada). Después que la longitud de masa porosa envuelta sale de la cavidad del molde 120 y convenientemente es enfriada, el cortador 126 corta la longitud masa porosa envuelta radialmente, es decir, perpendicular al eje longitudinal, produciendo así masas porosas envueltas y/o secciones de masas porosas envueltas.
Las figuras 1A a IB, demuestran que el sistema 100 puede ser en cualquier ángulo. Un experto en la técnica, con el beneficio de esta descripción, debe entender las consideraciones configuracionales cuando se ajusta el ángulo en que el sistema 100, o cualquier componente del mismo, se coloca. A modo de ejemplo no limitante, la figura IB muestra una tolva 122 puede configurarse tal que la salida de la tolva 122 (y cualquier dispositivo de alimentación de matriz correspondiente) está dentro de la cavidad del molde 120. En algunas modalidades, una cavidad de molde puede estar en un ángulo en o entre vertical y horizontal.
En algunas modalidades, el material de la matriz de alimentación a un ruta del material puede implicar cualquier sistema alimentador adecuado incluyendo, pero no limitado a, alimentación manual, alimentadores volumétricos, alimentadores de flujo de masa, alimentadores gravimétricos, recipiente presurizado (por ejemplo, tolva presurizada o tanque a presión), taladros o tornillos, toboganes, deslizadoras, transportadores, tubos, conductos, canales y lo similar y cualquier combinación de éstos. En algunas modalidades, la ruta del material puede incluir un componente mecánico entre la tolva y la cavidad del molde, incluyendo, pero sin limitarse a, guarniciones, moldes de compresión, moldes de compresión de flujo pasante, prensas de pistón, pistones, agitadores, extrusoras, extrusoras de doble tornillo, extrusoras de estado sólido y similares y cualquier combinación de éstos. En algunas modalidades, la alimentación puede implicar, pero no se limita a, alimentación forzada, alimentación con velocidad controlada, alimentación volumétrica, alimentación de flujo de masa, alimentación gravimétrica, alimentación asistida por vacío, alimentación de polvo fluidizado, alimentación neumática de fase densa (por ejemplo, a través de flujo tapón, flujo duna o duna irregular, flujo de lecho cortante u ondulación y flujo de extrusión), alimentación neumática de fase diluida y cualquier combinación de éstos.
En algunas modalidades, la alimentación del material de la matriz a una ruta del material que implica la alimentación neumática de fase densa puede permitir ventajosamente el procesamiento de alto rendimiento. La alimentación neumática de fase densa se ha realizado en altos caudales con salidas de gran diámetro, pero aquí inesperadamente se ha demostrado que es eficaz con pequeños diámetros a altas velocidades. Por ejemplo, sorprendentemente, el uso de la alimentación neumática de fase densa ha quedado demostrado con diámetros pequeños (por ejemplo, alrededor de 5 mm a aproximadamente 25 mm y aproximadamente 5 mm a aproximadamente 10 mm) con alto rendimiento (por ejemplo, aproximadamente 575 kg/hora o cerca de 500 m/min para una salida de la tubería (descrita más en este documento) de aproximadamente 6.1 mm). Por comparación la alimentación por gravedad produce típicamente menos de aproximadamente 10 m/min en los diámetros similares y la alimentación neumática de fase densa puede realizarse a velocidades similares con salidas con tamaño de 50 mm o mayor tamaño. La combinación del diámetro pequeño y alto rendimiento para un material de la matriz, especialmente un material de matriz granular o en partículas, ha sido inesperada. Un experto en la téenica reconocería el tamaño adecuado y la forma para la salida de un aparato de alimentación de fase densa neumática para dar cabida a la cavidad del molde. A modo de ejemplo no limitante, la salida puede ser similar en forma a la cavidad del molde pero menor que la cavidad del molde y se extienden en la cavidad del molde. En otro ejemplo, la salida puede ser formada para dar cabida a las cavidades del molde para masas porosas en hoja (por ejemplo, una salida larga de forma rectangular) o para las masas porosas cilindricas huecas (por ejemplo, una salida con forma de rosquilla).
Además, el procedimiento de alimentación neumática de fase densa puede mitigar ventajosamente la migración de partículas y la segregación, que puede ser especialmente problemática cuando el aglutinante y las partículas activas son de tamaño y/o forma diferente. Sin estar limitado por la teoría, se cree que la presión de aire aplicada en la tolva presurizada crea un flujo tapón de material de la matriz, que reduce al mínimo la separación de partículas y, en consecuencia, proporciona una composición del material de matriz más homogénea y más consistente en la salida del alimentador. En algunas modalidades, la tolva presurizada puede ser diseñada para flujo máslco. Las condiciones de flujo de masa puede depender, entre otras cosas, de la pendiente de las paredes internas de la tolva presurizada, el material de las paredes y la composición del material de la matriz.
En algunas modalidades, la tasa de alimentación del material de matriz a un ruta del material puede variar desde un límite inferior de aproximadamente 1 m/min, 10 m/min, 25 m/min, 100 m/min, o 150 m/min hasta un límite superior de aproximadamente 800 m/min, 600 m/min, 500 m/min, 400 m/min, 300 m/min, 200 m/min, o 150 m/min, y en donde la tasa de alimentación puede variar desde cualquier límite inferior a cualquier límite superior y abarcan cualquier subconjunto entre estos. En algunas modalidades, la tasa de alimentación del material de matriz a un ruta del material puede variar desde un límite inferior de aproximadamente 1 m/min, 10 m/min, 25 m/min, 100 m/min, o 150 m/min hasta un límite superior de aproximadamente 800 m/min, 600 m/min, 500 m/min, 400 m/min, 300 m/min, 200 m/min, o 150 m/min en combinación con una cavidad del molde con un diámetro que varía desde un límite inferior de acerca de 0.5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm o 6 mm hasta un límite superior de aproximadamente 10 mm, 9 mm, 8 mm, 7 mm o 6 mm, y en donde cada una de la tasa alimentación y diámetro de la cavidad del molde independientemente puede variar desde cualquier límite inferior a cualquier limitar superior y abarcar cualquier subconjunto entre éstos. Uno de ordinaria habilidad en la téenica debe entender que el diámetro (o forma) y combinación de la tasa de alimentación alcanzable puede depender, entre otras cosas, del tamaño y la forma de las partículas en el material de la matriz, los otros componentes del material de la matriz (por ejemplo, aditivos), la permeabilidad del material de matriz y constante de desaireación, la distancia transportada (por ejemplo, la longitud de la tubería, descrita además aquí), la configuración del sistema de transporte y similares y cualquier combinación de éstos.
En algunas modalidades, el flujo neumático puede caracterizarse por una relación de sólido a fluido de alrededor de 15 o mayor. En algunas modalidades, el flujo neumático puede caracterizarse por una relación de sólido a fluido que varía desde un límite inferior de aproximadamente 15, 20, 30, 40 o 50 hasta un límite superior de aproximadamente 500, 400, 300, 200, 150, 130, 100 o 70, y en donde la relación de sólido a fluido puede variar desde cualquier límite más bajo a cualquier límite superior y abarca cualquier subconjunto entre éstos. La relación de sólido a fluida puede depender, entre otras cosas, el tipo de alimentación neumática de fase densa donde la alimentación de fase densa de extrusión ocurre típicamente en los valores más altos.
En algunas modalidades, la alimentación neumática de fase densa puede implicar aplicar una presión de aire de un límite inferior de aproximadamente 0.068 atm, 0.136 atm, 0.340 atm, 0.68 atm o 1.701 atm a cerca de 10.206 atm, 8.505 atm, 6.804 atm, 3.402 atm o 1.701 atm, y en donde la presión del aire puede variar de cualquier límite inferior a cualquier límite superior y abarca cualquier subconjunto entre éstos. Cabe señalar que la presión del aire puede aplicarse con una pluralidad de gases, por ejemplo, un gas inerte (por ejemplo, nitrógeno, argón, helio y similares), un gas oxigenado, un gas calentado, un gas seco (es decir, menos de 6 ppm de agua) y similares y cualquier combinación de los mismos (por ejemplo, un gas caliente, seco, inerte como el nitrógeno o argón). Ejemplos de sistemas que incluyen la alimentación neumática de fase densa se incluyen en este documento.
En algunas modalidades, la alimentación puede ser indexada para permitir la inserción de un material espaciador a intervalos predeterminados. Los materiales espaciadores adecuados pueden componerse de aditivos, barreras sólidas (por ejemplo, piezas de la cavidad del molde), barreras porosas (por ejemplo, papeles y envolturas de liberación), filtros, cavidades y similares y cualquier combinación de éstos. En algunas modalidades, la alimentación puede implicar la agitación y/o vibración. Un experto en la téenica, con el beneficio de esta descripción, debe comprender el grado de agitación y/o vibración que es apropiado, por ejemplo, un material de matriz homogéneamente distribuido compuesto por partículas aglutinantes grandes y pequeñas partículas activas pueden verse afectado negativamente por vibración, es decir, la homogeneidad puede ser perdida al menos parcialmente. Además, un experto en la técnica debe comprender los efectos de los parámetros de alimentación y/o alimentadores en las propiedades finales de las masas porosas producidas, por ejemplo, los efectos en al menos el volumen hueco (discutido adicionalmente abajo), caída de presión encapsulada (discutidos adicionalmente abajo) y homogeneidad de la composición.
En algunas modalidades, el material de la matriz o sus componentes pueden ser secados antes de ser introducidos en la ruta del material y/o mientras está en la ruta del material. El secado puede lograrse, en algunas modalidades, con el calentamiento del material de la matriz o sus componentes, soplado de gas seco sobre el material de la matriz o sus componentes, y cualquier combinación de éstos. En algunas modalidades, el material de la matriz puede tener un contenido de humedad de alrededor del 10% en peso o menos, alrededor del 5% en peso o menos, o más preferentemente cerca del 2% en peso o menos y en algunas modalidades tan bajo como el 0.01% en peso. El contenido de humedad puede analizarse por métodos conocidos que involucran el secado por congelamiento o pérdida de peso después del secado.
Refiriéndose ahora a las figuras 2A a 2B, el sistema 200 pueden incluir la tolva 222 operablemente conectada a la ruta del material 210 para alimentar el material de la matriz a la ruta del material 210. El sistema 200 también puede incluir el alimentador de papel 232 operablemente conectado a la ruta del material 210 para alimentar papel 230 en la ruta del material 210 para formar una envoltura que rodea sustancialmente el material de la matriz entre la cavidad del molde 220 y el material de la matriz. Además, el sistema 200 puede incluir el alimentador de liberación 236 operablemente conectado a la ruta del material 210 para así alimentar la envoltura de liberación 234 en la ruta del material 210 para formar una envoltura entre el papel 230 y de la cavidad del molde 220. En algunas modalidades, alimentador de liberación 236 puede configurarse como el transportador 238 que continuamente ciela la envoltura de liberación 234. El elemento 224 de calentamiento está en comunicación térmica con el material de la matriz en la cavidad del molde 220. El elemento 224 de calentamiento puede provocar el material de matriz para unirse mecánicamente en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado) produciendo de tal modo una longitud de masa porosa envuelta. Después que la longitud de masa porosa envuelta sale de la cavidad del molde 220 y se enfría convenientemente, el cortador 226 corta la longitud de masa porosa envuelta radialmente de tal modo produciendo masas porosas envueltas y/o secciones de masas porosas envueltas. En modalidades donde la envoltura de liberación 234 no está configurada como un transportador 238, envoltura de liberación 234 puede eliminarse de la longitud de masa porosa envuelta antes de cortar o de las masas porosas envueltas y/o secciones de masas porosas envueltas después del corte.
Refiriéndose ahora a la figura 3, el sistema 300 puede incluir tolvas componente 322a y 322b tal que los componentes de alimentación del material de matriz en la tolva 322. El material de la matriz puede ser mezclado y precalentado en la tolva 322 con el mezclador 328 y precalentador 344. La tolva 322 pueden conectarse operablemente a la ruta del material 310 para alimentar el material de matriz a la ruta del material 310. El sistema 300 también puede incluir el alimentador de papel 332 operablemente conectado a la ruta del material 310 para alimentar papel 330 en la ruta del material 310 para formar una envoltura que rodea sustancialmente el material de la matriz entre la cavidad del molde 320 y el material de la matriz. La cavidad del molde 320 puede incluir conexión fluida 346 a través de la cual el fluido caliente (líquido o gas) puede pasar en la ruta del material 310 y mecánicamente une el material de la matriz en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado) produce de tal modo una longitud de masa porosa envuelta. Cabe señalar que la conexión fluida 346 puede situarse en cualquier lugar a lo largo de la cavidad del molde 320 y que más de una conexión fluida 346 puede disponerse a lo largo de la cavidad del molde 320. Después que la longitud de la masa porosa envuelta sale de la cavidad del molde 320 y está convenientemente enfriada, el cortador 326 corta la longitud de la masa porosa envuelta radialmente produciendo de tal modo masas porosas envueltas y/o secciones de masas porosas envueltas.
Un experto en la téenica con el beneficio de esta descripción debe entender que el precalentamiento puede también ocurrir para los componentes de alimentación individuales antes de la tolva 322 y/o con los componentes mixtos después de la tolva 322.
Los mezcladores adecuados pueden incluir, pero no se limita a, mezcladoras de cinta, mezcladoras de paleta, mezcladoras de pala, mezcladoras de doble cono, mezcladoras de carcasa doble, mezcladoras planetarias, mezcladoras fluidizadas, mezcladoras de alta intensidad, tambores rotatorios, tornillos de mezclado, mezcladores rotativos, y lo similar y cualquier combinación de éstos.
En algunas modalidades, las tolvas de componente pueden tener componentes individuales del material de la matriz, por ejemplo, dos tolvas de componente con uno sosteniendo partículas aglutinantes y la otra manteniendo partículas activas. En algunas modalidades, las tolvas de componente pueden mantener mezclas de componentes del material de la matriz, por ejemplo, dos tolvas de componente con una retención de una mezcla de partículas aglutinantes y partículas activas y la otra sosteniendo un aditivo como un saborizante. En algunas modalidades, los componentes dentro de las tolvas de componente pueden ser sólidos, líquidos, gases o combinaciones de éstos. En algunas modalidades, los componentes de tolvas de componentes diferentes pueden añadirse a la tolva a diferentes velocidades para lograr una mezcla deseada para el material de la matriz. A modo de ejemplo no limitante, tres tolvas de componente por separado mantienen las partículas activas, partículas aglutinantes y compuestos activos (un aditivo descrito además abajo) en forma líquida. Las partículas aglutinantes pueden añadirse a la tolva dos veces la velocidad de las partículas activas, y los compuestos activos se pueden rociar con el fin de formar al menos una capa parcial en las partículas activas y las partículas aglutinantes.
En algunas modalidades, las conexiones fluidas para moldear las cavidades pueden ser para pasar un fluido en la cavidad del molde, pasar un fluido a través de una cavidad de molde, y/o succionando en una cavidad de molde. Como se utiliza en este documento, el término "succión" se refiere a la creación de una caída de presión negativa a través de un límite y/o a lo largo de un ruta, por ejemplo, aspirando. Pasar un fluido caliente en y/o a través de una cavidad del molde puede asistir mecánicamente en la unión del material de la matriz en este (por ejemplo, en una pluralidad de puntos de contacto sinterizados). Succionar en una cavidad de molde que tiene una envoltura dispuesta en esta puede ayudar a recubrir la cavidad del molde uniformemente, por ejemplo, con menos arrugas.
Refiriéndose ahora a la figura 4, el sistema 400 puede incluir una tolva 422 operablemente conectada a la ruta del material 410 para alimentar el material de la matriz a la ruta del material 410. La tolva 422 puede ser configurado a lo largo de la ruta del material 410 tal que la salida de la tolva 422, o una extensión desde su salida, está dentro de la cavidad del molde 420. Esto puede permitir ventajosamente que el material de la matriz sea introducido en la cavidad del molde 420 a una velocidad para controlar el embalaje de los materiales de la matriz y, en consecuencia, el volumen vacío de masas porosas resultantes. En este ejemplo no limitante, la cavidad de molde 420 comprende un material termoeléctrico y por lo tanto incluye una conexión eléctrica 448. El sistema 400 también puede incluir un alimentador de liberación 436 operablemente conectado a la ruta del material 410 para alimentar la envoltura de liberación 434 en una ruta de material 410 para formar una envoltura alrededor substancialmente del material de la matriz entre la cavidad del molde 420 y el material de la matriz. La cavidad del molde 420 puede hacerse de un material termoeléctrico de modo que la cavidad de molde 420 puede proporcionar el calor para unir mecánicamente el material de la matriz en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado), produciendo así una longitud de masa porosa envuelta. A lo largo de la ruta del material 410 después de la cavidad de molde 420, rodillo 440 puede ser operablemente capaz de ayudar al movimiento de la longitud de masa porosa envuelta a través de la cavidad del molde 420. Después que la longitud de masa porosa envuelta sale de la cavidad del molde 420 y se enfría convenientemente, el cortador 426 corta la longitud de la masa porosa envuelta radialmente produciendo de tal modo masas porosas envueltas y/o secciones de masas porosas envueltas. Después del corte, las masas porosas continúan a lo largo de la ruta del material 410 en el transportador de masa porosa 462, por ejemplo, para el embalaje o procesamiento posterior. La envoltura de liberación 434 puede eliminarse de la longitud de la masa porosa envuelta antes del corte o de las masas porosas envueltas y/o secciones de masas porosas envueltas después del corte.
Los rodillos adecuados y/o sustitutos de los rodillos pueden incluir, pero no se limitan a, engranajes, piñones, ruedas, correas, engranajes y similares y cualquier combinación de éstos. Además los rodillos y los similares pueden ser planos, dentados, biselados y/o con muescas.
Refiriéndose ahora a la figura 5, el sistema 500 puede incluir una tolva 522 operablemente conectada a la ruta del material 510 para alimentar el material de la matriz a la ruta del material 510. El elemento 524 de calentamiento está en comunicación térmica con el material de la matriz en la cavidad del molde 520. El elemento de calentamiento 524 puede provocar que el material de la matriz se una mecánicamente en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado), produciendo así una longitud de masa porosa. Después que la longitud de masa porosa sale de la cavidad del molde 520, troquel 542 puede usarse para extruir la longitud de masa porosa en una forma transversal deseada. El troquel 542 puede incluir una pluralidad de troqueles 542' (por ejemplo, troqueles múltiples o agujeros múltiples dentro de un troquel simple) a través del cual la longitud de la masa porosa puede ser extruida. Después que la longitud de masa porosa se extruye a través del troquel 542 y convenientemente enfriado, el cortador 526 corta la longitud de masa porosa radialmente, produciendo de tal modo masas porosas y/o secciones de masas porosas.
Refiriéndose ahora a la figura 6A, el sistema 600 puede incluir un alimentador de papel 632 operablemente conectado a la ruta del material 610 para alimentar papel 630 en la ruta del material 610. La tolva 622 (u otro aparato de entrega de material de matriz, por ejemplo, un taladro) puede conectarse operablemente a la ruta material 610 para colocar el material de la matriz en el papel 630. El papel 630 puede envolverse alrededor del material de la matriz, por lo menos en parte, debido al paso a través de la cavidad del molde 620 (o molde de compresión que a veces se refiere a un dispositivo de guarnición en relación con los aparatos de formación del filtro del cigarrillo), que proporcionan la forma deseada de corte transversal (u opcional, en algunas modalidades, el material de la matriz se puede combinar con papel 630 después que la formación de la sección transversal deseada ha comenzado o se ha completado). En algunas modalidades, la costura del papel puede ser pegada. El elemento de calentamiento 624 (por ejemplo, una fuente de microondas, un horno de convección, un bloque de calentamiento y similares, o sus híbridos) está en comunicación térmica con el material de la matriz al mismo tiempo y/o después de estar en la cavidad de molde 620. El elemento de calentamiento 624 puede provocar que el material de la matriz se una mecánicamente a una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado), produciendo así una longitud de masa porosa envuelta. Después que la longitud de masa porosa envuelta sale de la cavidad del molde 620 y está convenientemente enfriada, el cortador 626 corta la longitud de masa porosa envuelta radialmente, produciendo así las masas porosas envueltas y/o secciones de masas porosas envueltas. El movimiento a través del sistema 600 puede ser ayudado por el transportador 658 con la cavidad de molde 620 que es estacionario. Cabe señalar que mientras no se muestra, una modalidad similar puede incluir papel 630 como parte de un transportador de bucle que se desenvuelve desde la longitud de masa porosa antes de cortar, que produciría masas porosas y/o secciones de masas porosas.
Refiriéndose ahora a la figura 6B, el sistema 600' incluye un alimentador de papel 632' operablemente conectado a la ruta del material 610' con el fin de alimentar papel 630' en la ruta del material 610'. La tolva 622' (u otro aparato de entrega de material de matriz, por ejemplo, un taladro) puede conectarse operablemente a la ruta del material 610' con el fin de colocar material de la matriz en papel 630'. El papel 630' puede envolverse alrededor del material de la matriz, por lo menos en parte, debido a la cavidad de molde con paso 620' (por ejemplo, un molde de compresión a veces se refiere a un dispositivo de guarnición en lo referente al aparato de formación de filtro de cigarrillos), que proporcionan la forma transversal deseada (u opcional, en algunas modalidades, el material de la matriz se puede combinar con papel 630' después de la formación de la sección transversal deseada ha comenzado o se ha completado). En algunas modalidades, la costura del papel puede ser pegada.
El sistema 600' puede abarcar más de un elemento de calentamiento 624'. El primer elemento de calentamiento 624a' está en comunicación térmica con el material de matriz al mismo tiempo y/o después de estar en la cavidad de molde 620' y puede causar que al menos una parte del material de la matriz se una mecánicamente en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado). La longitud de masa porosa puede entonces dimensionarse a una forma transversal deseada o tamaño con el molde de compresión 656' (por ejemplo, para la reformación de la forma transversal la longitud de masa porosa envuelta) y luego se vuelve a calentar con un segundo elemento de calentamiento 624b' (que puede ser un elemento de calentamiento similar al del primer elemento de calentamiento 624a', por ejemplo, dos microondas, o diferente, por ejemplo, primero un microondas y segundo un horno) para formar la unión mecánica adicional (por ejemplo, de punto de contacto sinterizado). Opcionalmente, no se muestra la longitud de masa porosa envuelta después del segundo elemento de calentamiento 624b' puede dimensionarse de nuevo a una forma o tamaño transversal deseado. La longitud de la masa porosa envuelta resultante puede entonces ser convenientemente enfriada, radialmente cortada con el cortador 626 en masas porosas envueltas y/o secciones de masas porosas. El movimiento a través del sistema 600' puede ser ayudado por el transportador 658' con la cavidad del molde 620' siendo estacionario.
En algunos casos, dependiendo del grado de la primera sinterización o paso de calentamiento, la longitud de masa porosa puede ser enfriada y cortada, entonces, recalentada. Un experto en la téenica reconocería cómo modificar los otros sistemas y métodos descritos en este documento para proporcionar dos o más pasos de sinterización (o calentamiento).
En algunas modalidades, mientras que el material de la matriz está a una temperatura elevada, la masa porosa o similares pueden ser redimensionados y/o reformados con la aplicación de presión. El moldeo por compresión puede consistir en un rodillo de dimensionado activado o no activado o rodillo formador, una serie de rodillos, o un troquel o serie de troqueles y cualquier combinación de éstos conveniente para llevar la barra a una forma final o dimensión. Cambiar el tamaño y/o remodelación puede realizarse después de cada paso del calentamiento del método.
Refiriéndose ahora a la figura 7A, el sistema 700 puede incluir un alimentador de papel 732 operablemente conectado a la ruta del material 710 para alimentar papel 730 en la ruta del material 710. Como se muestra, la cavidad del molde 720, un papel laminado cilindricamente pegado en la costura longitudinal, puede ser formado en el aire con el molde formador 756a (o formar un molde a veces referido a un dispositivo de guarnición, incluidas los plegadores de tubo de papel, en relación con los aparatos formadores de filtro de cigarrillos) causando que el papel 730 se enrolle con pegamento 752 aplicado con el dispositivo de aplicación de pegamento 754 (por ejemplo, una pistola de pegamento), opclonalmente seguido por un calentador de costura del pegamento (no mostrado). Durante la formación de la cavidad del molde 720, el material de la matriz puede introducirse a lo largo de la ruta del material 710 desde la tolva 722. El elemento de calentamiento 724 (por ejemplo, una fuente de microondas, un horno de convección, un bloque de calentamiento y similares, o sus híbridos) en comunicación térmica con la cavidad del molde 720 puede provocar que el material de la matriz se una mecánicamente en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado), produciendo de tal modo una longitud masa porosa envuelta. Entonces, el molde de compresión 756b puede usarse antes del enfriamiento completo del material de la matriz para dimensionar la longitud de la masa porosa envuelta en un tamaño transversal deseado, que puede utilizarse ventajosamente para la uniformidad en la circunferencia y forma (por ejemplo, ovallzación) de la masa porosa envuelta. Después que la longitud de la masa porosa envuelta se ha enfriado convenientemente, el cortador 726 corta la longitud de la masa porosa envuelta radialmente, produciendo así las masas porosas envueltas y/o secciones de masas porosas envueltas. El movimiento a través del sistema 700 puede ser ayudado por los rodillos, transportadores o similar, no se muestra. Un experto en la téenica con el beneficio de esta descripción debe entenderse que los procedimientos descritos pueden ocurrir en un solo aparato o aparatos múltiples. Por ejemplo, enrolado del papel, introduciendo el material de matriz, exposición al calor (por ejemplo, por aplicación de microondas o calentamiento en un horno convencional) y cambiar el tamaño se pueden realizar en un solo aparato y la longitud de la masa porosa resultante puede ser transportada a un segundo aparato para cortar. El sistema 700 se puede orientar en cualquier dirección, por ejemplo horizontal o vertical o en cualquier lugar entre éstos.
En algunas modalidades, el pegamento u otros adhesivos utilizados para sellar una cavidad de molde de papel (u otro material de la cavidad del molde flexible como plásticos) puede ser un adhesivo de fusión fría, un adhesivo de fusión en caliente, adhesivo sensible a la presión, un adhesivo curable y similares. Los adhesivos fríos pueden ser preferidos con el fin de mitigar la falla del pegamento durante un procedimiento de calentamiento posterior (por ejemplo, durante la sinterización).
Refiriéndose ahora a la figura 7B, el sistema 700' incluye un alimentador de papel 732' operablemente conectado a la ruta del material 710' con el fin de alimentar papel 730' en la ruta del material 710'. Como se muestra, la cavidad del molde 720', un papel enrollado de forma cilindrica pegado en la costura longitudinal, puede ser formado sobre la marcha con el molde de formación 756a' (o molde de formación a veces se refiere a un dispositivo de guarnición, incluyendo los plegadores de tubo de papel, en relación con el aparato de formación de filtros de cigarrillos) causando que el papel 730' se enrolle con el pegamento 752' aplicado con el dispositivo de aplicación de pegamento 754' (por ejemplo, una pistola de pegamento). Durante la formación cavidad del molde 720', el material de la matriz puede introducirse a lo largo de la ruta del material 710' de la tolva 722' (por ejemplo, una tolva presurizada de un alimentador neumático de fase densa) operablemente conectada a la tubería 722a por el empalme 722b', que puede ser una junta flexible. El elemento de calentamiento 724' (por ejemplo, una fuente de microondas, un horno de convección, un bloque de calentamiento y similares, o sus híbridos) en comunicación térmica con la cavidad de molde 720' (como se muestra en proximidad cercana al extremo del tubo 722a') puede causar que el material de la matriz se una mecánicamente en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado), produciendo de tal modo una longitud de masa porosa envuelta. Entonces, el molde de compresión 756b' (mostrado como rodillos) puede enfriarse para ayudar en el enfriamiento del material de la matriz mientras que forma la longitud de la masa porosa envuelta en una circunferencia uniforme y forma más deseadas (por ejemplo, ovalidad). Después que la longitud de la masa porosa envuelta convenientemente se enfrió, el cortador 726' corta la longitud de la masa porosa envuelta radialmente, produciendo así masas porosas envueltas y/o secciones de masas porosas envueltas.
En algunas modalidades, una cavidad de molde puede ser no porosa o diferentes grados de porosidad para permitir la extracción del fluido del material de la matriz. Además, el molde de formación y/o ruta del material puede conectarse operablamente a pasillos para permitir el paso de fluido desde el papel poroso en la orientación deseada. En algunos casos, estos pasos de fluidos pueden conectarse a una fuente por debajo de la presión atmosférica. La extracción del fluido de la mezcla puede, en algunas modalidades, mejorar la manejabilidad del sistema y minimizar la segregación de partículas de material de matriz.
En algunas modalidades, un alimentador puede incluir una porción alargada diseñada para encajar en la cavidad del molde. En algunas modalidades, la salida de un alimentador (por ejemplo, la salida del tubo 722a') puede dimensionarse para ser un poco más pequeñas (por ejemplo, aproximadamente 5% más pequeño) que el diámetro interior de la cavidad del molde. Además, el alimentador o porción alargada del mismo puede incluir una porción flexible que permite la salida para moverse dentro de la cavidad del molde. Durante la alimentación neumática de fase densa, tal movimiento puede ser ventajoso al permitir que la salida se mueva dentro de la cavidad del molde. Tal movimiento puede permitir ventajosamente la salida para encontrar libremente el centro en la cavidad del molde, que puede proporcionar un ajuste que mejora la manejabilidad y reduce al mínimo la segregación de la mezcla de la matriz. En algunas modalidades, un alimentador (por ejemplo, la salida del tubo 722a') puede terminar antes de formar el molde 756a', dentro de molde formador 756a formador, o después del molde formador 756a' y opcionalmente después de un calentador de costura de pegamento.
Además, la salida puede, en algunas modalidades, ser diseñada para tener un área transversal variable, que puede ser ventajosa en la alimentación neumática de fase densa para ayudar en la densidad de empacado de la mezcla de la matriz, para minimizar la segregación de partículas y para permitir diferentes presiones y caudales en un único sistema.
En algunas modalidades, la salida puede ser ventilada con una malla que no permite que el material de la matriz fluya a través de éste pero permite que el líquido pase a través de éste. Dicha ventilación puede permitir que la presión se disipe de forma controlada sobre una longitud más larga y mitigar la migración significativa de partículas (que puede conducir a no homogeneidad del material matriz) conforme el material de la matriz sale de la salida, especialmente en altos caudales y presiones altas.
Refiriéndose ahora a la figura 8, la cavidad de molde 820 del sistema 800 puede formarse de las partes de la cavidad del molde 820a y 820b operablemente conectadas a los transportadores de cavidad de molde 860a y 860b, respectivamente. Una vez que se forma la cavidad de molde 820, el material de la matriz puede introducirse a lo largo del ruta del material 810 de la tolva 822. El elemento de calentamiento 824 está en comunicación térmica con el material de la matriz en la cavidad del molde 820. El elemento de calentamiento 824 puede provocar que el material de la matriz se una mecánicamente en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado), produciendo así una masa porosa. Después la cavidad de molde 820 convenientemente se enfría y separa en las partes de la cavidad del molde 820a y 820b, la masa porosa puede ser removida de las partes de la cavidad del molde 820a y/o 820b y continuar por la ruta del material 810 vía un transportador de masa porosa 862. Debe señalarse que la figura 8 ilustra un ejemplo no limitante de un ruta de material no contiguo.
En algunas modalidades, remover masas porosas de las cavidades del molde y/o las partes de la cavidad del molde pueden implicar mecanismos de tracción, mecanismos de empuje, mecanismos de levantamiento, gravedad, y cualquier híbrido de los mismos y cualquier combinación de éstos. Los mecanismos de remoción pueden configurarse para acoplar masas porosas en los extremos, a lo largo del ó los lados y cualquier combinación de éstos. Los mecanismos de tracción adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, las copas de succión, componentes de vacío, pinzas, tenazas, fórceps, planchas, sujetadores, garras, abrazaderas y similares y cualquier combinación de éstos. Los mecanismos de empuje adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, cyectores, punzones, varillas, pistones, cuñas, rayos, esclusas, fluidos bajo presión y similares y cualquier combinación de éstos. Los mecanismos de elevación adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, copas de succión, componentes de vacío, pinzas, tenazas, fórceps, planchas, sujetadores, garras, abrazaderas y cualquier combinación de éstos. En algunas modalidades, las cavidades del molde pueden configurarse para trabajar operablemente con diversos mecanismos de remoción. A modo de ejemplo no limitante, puede incluir un mecanismo de vaivén híbrido empujando longitudinalmente con una barra, con el fin de mover la masa porosa parcialmente hacia fuera del otro extremo de la cavidad del molde, que luego puede ser contratada por fórceps para sacar la masa porosa de la cavidad del molde.
Refiriéndose ahora a la figura 9, cavidad de molde 920 del sistema 900 está formada por las partes de la cavidad de molde 920a y 920b o 920c y 920d operablemente conectadas a los transportadores de la cavidad de molde 960a, 960b, 960c y 960d, respectivamente. Una vez que se forma la cavidad del molde 920, o durante la formación, las hojas de papel 930 se introducen en la cavidad del molde 920 vía el alimentador del papel 932. Entonces el material de la matriz es introducido en papel 930 de la tolva 922 a lo largo de la ruta del material 910, la cavidad del molde forrada 920 y mecánicamente unida en masas porosas con calor del elemento calentamiento 924 (por ejemplo, calentada para formar una pluralidad de puntos de contacto sinterizados). Después de un enfriamiento adecuado, la remoción de las masas porosas puede lograrse mediante la inserción del cyector 964 en puertos del eyector 966a y 966b de las partes de la cavidad del molde 920a, 920b, 920c y 920d. Las masas porosas pueden continuar por una ruta del material 910 vía el transportador de masa porosa 962. Otra vez, la figura 9 ilustra un ejemplo no limitante de un ruta de material no contiguo.
El control de calidad de la producción de masa porosa pueden ser ayudada con la limpieza de las cavidades del molde y/o las partes de la cavidad del molde. Refiriéndose nuevamente a la figura 8, los instrumentos de limpieza pueden ser incorporados en el sistema 800. Como las partes de la cavidad del molde 820a y 820b retornan de formar las masas porosas, las partes de la cavidad del molde 820a y 820b pasan una serie de limpiadores incluyendo un chorro de líquido 870 y aire o chorro de gas 872. Del mismo modo en la figura 9, como las partes de la cavidad del molde 960a, 960b, 960c y 960d regresan de formar las masas porosas, las partes de la cavidad del molde 960a, 960b, 960c y 960d pasan una serie de limpiadores que incluyen calor del elemento de calentamiento 924 y aire o chorro de gas 972.
Otros limpiadores adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, depuradores, cepillos, baños, duchas, chorros de líquido de inserto (tubos que se insertan en las cavidades del molde capaces de echar en chorro de fluidos radialmente), aparatos ultrasónicos y cualquier combinación de éstos.
En algunas modalidades, las masas porosas pueden componerse de cavidades. A modo de ejemplo no limitante, refiriéndose ahora a la figura 10, las partes de la cavidad de molde 1020a y 1020b operablemente conectadas a los transportadores de la cavidad de molde 1060a y 1060b se conectan operablemente para formar la cavidad del molde 1020 del sistema 1000. La tolva 1022 operablemente se une a dos alimentadores volumétricos 1090a y 1090b tal que cada allmentador volumétrico 1090a y 1090b llena la cavidad del molde 1020 parcialmente con el material de la matriz a lo largo de la ruta del material 1010. Entre la adición de material de la matriz del alimentador volumétrico 1090a y el alimentador volumétrico 1090b, el inyector 1088 coloca una cápsula (no mostrada) en la cavidad del molde 1020, produciendo así una cápsula rodeada del material de la matriz. El elemento de calentamiento 1024, en contacto térmico con la cavidad de molde 1020, hace que el material de la matriz se una mecánicamente en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado), produciendo así una masa porosa con una cápsula dispuesta en esto. Después que la masa porosa se formó y convenientemente se enfrió, una rectificadora rotatoria 1092 se inserta en la cavidad del molde 1020 a lo largo de la dirección longitudinal de la cavidad del molde 1020. La rectificadora rotatoria 1092 es operablemente capaz de moler la masa porosa hasta una longitud deseada en la dirección longitudinal. Después que se separa la cavidad del molde 1020 en las partes de la cavidad del molde 1020a y 1020b, la masa porosa se retira de las partes del molde de la cavidad 1020a y/o 1020b y continúa a lo largo de la ruta del material 1010 vía el transportador de masa poroso 1062.
Las cápsulas convenientes para el uso dentro de las masas porosas y similares pueden Incluir, pero no se limitan a, cápsulas poliméricos, cápsulas porosos, cápsulas cerámicas y similares. Las cápsulas pueden llenarse con un aditivo, por ejemplo, carbón granulado o un saborizante (más ejemplos proporcionados abajo). Las cápsulas, en algunas modalidades, también pueden contener un tamiz molecular que reacciona con los componentes seleccionados en el humo para remover o reducir la concentración de los componentes sin afectar negativamente los constituyentes deseables de sabor del humo. En algunas modalidades, las cápsulas pueden incluir tabaco como un saborizante adicional. Se debe tener en cuenta que si la cápsula está suficientemente llena de una sustancia elegida, en algunas modalidades del filtro, esto puede crear una falta de Interacción entre los componentes del humo principal y la sustancia en las cápsulas.
Un experto en la téenica, con el beneficio de esta descripción, debe entender que otros métodos descritos en este documento pueden ser alterados para producir masas porosas con cápsulas en estas. En algunas modalidades, más de una cápsula puede estar dentro de una sección de masa porosa, masa porosa y/o longitud de la masa porosa.
En algunas modalidades, la forma, por ejemplo, longitud, anchura, diámetro y/o altura, de masas porosas puede ser ajustado por operaciones distintas a las del corte incluyendo, pero no limitado a, lijado, fresado, rectificado, alisado, pulido, frotamiento y similares y cualquier combinación de éstos. Generalmente, estas operaciones se referirán aquí como el pulido. Algunas modalidades pueden involucrar el pulido de los lados y/o extremos de masas porosas para lograr las superficies lisas, las superficies raspadas, superficies acanaladas, superficies modeladas, superficies niveladas y cualquier combinación de éstas. Algunas modalidades pueden incluir el pulido de los lados y/o extremos de masas porosas para alcanzar las dimensiones deseadas dentro de las limitaciones de la especificación. Algunos modalidades pueden implicar el pulido de los lados y/o extremos de masas porosas mientras están en o salen de las cavidades del molde, después del corte, durante el tratamiento posterior y cualquier combinación de éstos. Un experto en la téenica debe entender que se puede producir polvo, partículas y/o pedazos del pulido. Como tal, pulido puede implicar quitar el polvo, partículas y/o piezas por métodos como el vacío, gases de soplado, enjuague, agitación y similares y cualquier combinación de éstos.
Cualquier componente y/o instrumento capaz de alcanzar el nivel deseado de pulido puede usarse en conjunción con los sistemas y métodos descritos en este documento. Ejemplos de componentes adecuados y/o instrumentos capaces de alcanzar el nivel deseado de pulido pueden incluir, pero no se limita a, pestillos, lijas rotatorias, cepillos, pulidores, reguladores de pH, dispositivos de grabado, escribas y similares y cualquier combinación de éstos.
En algunas modalidades, la masa porosa puede mecanizarse para ser más ligero en peso, si se desea, por ejemplo, perforando una porción de la masa porosa.
Un experto en la técnica, con el beneficio de esta descripción, debe entender las configuraciones de componente y/o instrumento necesarias para acoplar masas porosas en varios puntos con los sistemas descritos aquí. A modo de ejemplo no limitante, los instrumentos de pulido y/o instrumentos de perforación utilizados mientras las masas porosas están en las cavidades del molde (o longitudes de masas porosas están dejando las cavidades del molde) deben configurarse para no afectar de forma negativa la cavidad del molde.
Refiriéndose ahora a la figura 11, la tolva 1122 operablemente se une al conducto 1182 y alimenta el material de la matriz a la ruta del material 1110. A lo largo de la ruta del material 1110, cavidad del molde 1120 está configurada para aceptar el pistón 1180, que es capaz de presionar el material de la matriz en la cavidad del molde 1120. El elemento de calentamiento 1124, en comunicación térmica con el material de la matriz al mismo tiempo en la cavidad de molde 1120, hace que el material de la matriz se una mecánicamente en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto sinterizado), produciendo así una longitud de masa porosa. La inclusión del pistón 1180 en el sistema 1100 ventajosamente puede ayudar a garantizar que el material de la matriz se debidamente empacado con el fin de formar una longitud de masa porosa con un volumen de vacío deseado. Además, el sistema 1100 consta de un área de enfriamiento 1194, mientras que la longitud de la masa porosa todavía está contenida dentro de la cavidad del molde 1120. En este ejemplo no limitante, el enfriamiento se logra pasivamente.
Refiriéndose ahora a la figura 12, la tolva 1222 del sistema 1200 operablemente alimenta el material de matriz a la extrusora 1284 (por ejemplo, tornillo) a lo largo de la ruta del material 1210. La extrusora 1284 mueve el material de la matriz a la cavidad del molde 1220. El sistema 1200 también incluye el elemento de calentamientol224 en comunicación térmica con el material de la matriz mientras está en la cavidad del molde 1220 que provoca que el material de la matriz se una mecánicamente en una pluralidad de puntos (por ejemplo, forma puntos de contacto) sinterizado, produciendo así una longitud de masa porosa. Además, el sistema 1200 incluye el elemento de enfriamiento 1286 en la longitud de la masa porosa en comunicación térmica mientras está en la cavidad del molde 1220. El movimiento de la longitud de la masa porosa fuera de la cavidad del molde 1220 es asistida y/o dirigida por los rodillos 1240.
En algunas modalidades, un sistema de control puede tener interfaz con los componentes de los sistemas y/o aparatos descritos aquí. Como se utiliza en este documento, el término "sistema de control" se refiere a un sistema que puede funcionar para recibir y enviar señales electrónicas o neumáticas y puede incluir funciones de interfaz con el usuario, proporcionando lecturas de datos, recopilación de datos, almacenamiento de datos, cambio de puntos de ajuste variables, mantenimiento de los puntos de ajuste, proporcionando notificaciones de errores y cualquier combinación de éstos. Los sistemas de control adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, transformadores variables, ohmímetros, controladores lógicos programables, circuitos lógicos digitales, relés eléctricos, computadoras, sistemas de realidad virtual, sistemas de control distribuido y cualquier combinación de éstos. Los componentes del sistema y/o aparatos adecuados que pueden conectarse operablemente a un sistema de control pueden incluir, pero no se limita a, tolvas, elementos de calentamiento, elementos de enfriamiento, cortadores, mezcladores, alimentadores de papel, alimentadores de liberación, transportadores de liberación, elementos de limpieza, rodillos, transportadores de la cavidad del molde, transportadores, cyectores, chorros de líquido, chorros de aire, pistones, toboganes, extrusoras, inyectores, alimentadores de material de matriz, alimentadores de pegamento, rectificadoras y similares y cualquier combinación de éstos. Cabe señalar que los sistemas y/o aparatos descritos en este documento pueden tener más de un sistema de control que puede tener interfaz con cualquier número de componentes.
Un experto en la téenica, con el beneficio de esta descripción, debe entender la capacidad de intercambio de los distintos componentes de los sistemas y/o aparatos descritos aquí. A modo de ejemplo no limitante, los elementos de calentamiento pueden intercambiarse con las fuentes de radiación electromagnética (por ejemplo, una fuente de microondas, un horno de convección, un bloque de calentamiento y similares, o sus híbridos) cuando el material de la matriz comprende un componente capaz de convertir la radiación electromagnética al calor (por ejemplo, nanopartículas, partículas de carbón y similares). Además, a manera de ejemplo no limitante, los envoltorios de papel pueden intercambiarse con envoltorios de liberación.
En algunas modalidades, las masas porosas pueden producirse a velocidades lineales de aproximadamente 800 /min o menos, incluso por métodos que implican una muy baja velocidad lineal de menos de aproximadamente 1 m/min. Como se utiliza en este documento, el término "velocidad lineal" se refiere a la velocidad a lo largo de una sola línea de producción en contraste con una velocidad de producción que puede abarcar varias líneas de producción en paralelo, que puede ser a lo largo de aparatos individuales, dentro de un solo aparato, o una combinación de éstos. En algunas modalidades, las masas porosas se pueden producir por métodos descritos aquí a velocidades lineales que van desde un límite inferior de aproximadamente 1 m/min, 10 m/min, 50 m/min, o 100 m/min hasta un límite superior de 800 m/min, 600 m/min, 500 m/min, 300 m/min, o 100 m/min, y en donde la velocidad lineal puede variar desde cualquier límite inferior a cualquier límite superior y abarcar cualquier subconjunto entre éstos. Un experto en la téenica podría reconocer que los avances de la productividad en la maquinaria pueden permitir velocidades lineales de más de 800 m/min (por ejemplo, 1000 m/min o mayor). Uno de ordinario habilidad en la técnica debe también entender que un aparato solo puede incluir varias líneas (por ejemplo, dos o más líneas de las Figuras 7A, 7B u otras líneas ilustradas en el presente documento) en paralelo para aumentar la tasa de producción global de masas porosas y similares, por ejemplo, a varios miles de m/min o mayor.
Algunas modalidades pueden implicar el procesamiento de masas porosas. Algunas modalidades pueden implicar procesamiento adicional de masas porosas. El procesamiento adicional adecuado puede incluir, pero no se limita a, dopaje con un saborizante u otro aditivo, molido, perforación, formación adicional, filtros multi-segmentados de formación, dispositivos de fumado de formación, transporte o cualquier combinación de los mismos.
Algunas modalidades pueden involucrar materiales de matriz de dopaje, masas porosas con un aditivo. Los ejemplos no limitantes de aditivos se proporcionan posteriormente. Los métodos de dopaje adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, que incluyen los aditivos en el material de matriz; mediante la aplicación de los aditivos a por lo menos una porción del material de matriz antes de la adhesión mecánica; mediante la aplicación de los añadidos después de adhesión mecánica mientras que en la cavidad del molde; mediante la aplicación de los aditivos después de salir de la cavidad del molde; mediante la aplicación de los aditivos después del corte; y cualquier combinación de los mismos. Se debe notar que la aplicación incluye, pero no está limitada a, inmersión, sumersión, hundimiento, remojo, enjuague, lavado, pintado, recubrimiento, ducha, llovizna, pulverización, colocación, espolvoreo, regadura, añadidura y cualquier combinación de los mismos. Además, cabe señalar que la aplicación incluye, pero no se limita a, tratamientos superficiales, tratamientos de infusión donde el aditivo incorpora al menos parcialmente en un componente del material de matriz, y cualquier combinación de los mismos. Una persona con experiencia en la técnica con el beneficio de esta descripción debe comprender que la concentración del aditivo dependerá por lo menos en la composición del aditivo, el tamaño del aditivo, el propósito del aditivo, y el punto en el procedimiento en el cual se incluye el aditivo.
En algunas modalidades, el dopaje con un aditivo puede ocurrir antes, durante y/o después de adherir mecánicamente los materiales de matriz. Una persona con experiencia en la téenica con el beneficio de esta descripción debe entender que los aditivos que degradan, cambian, o de lo contrario se ven afectados por el procedimiento de adhesión mecánica y parámetro asociado (por ejemplo, temperaturas elevadas y/o presiones) debe añadirse después de adhesión mecánica y/o los parámetros deben ajustarse en consecuencia (por ejemplo, el uso de gases inertes o temperaturas reducidas). A modo de ejemplo no limitante, perlas de vidrio pueden ser un aditivo en el material de la matriz. Entonces, después de la adhesión mecánica, las perlas de vidrio pueden ser funcionalizadas con otros aditivos tal como saborizantes y/o compuestos activos.
Algunas modalidades pueden implicar moler masas porosas después de ser producidas. El molido incluye aquellos métodos y aparatos/componentes descritos anteriormente.
II. Métodos de formación de filtros v dispositivos para fumar que comprenden masas porosas Algunas modalidades pueden implicar conectar operablemente masas porosas a filtros y/o secciones de filtro. Los filtros adecuados y/o secciones de filtro pueden comprender al menos uno de celulosa, derivados celulósicos, remolque de éster de celulosa, remolque de acetato de celulosa, remolque de acetato de celulosa con menos de aproximadamente 10 denier por filamento, remolque de acetato de celulosa con aproximadamente 10 denier por filamento mayor, acetatos orientados al azar, papeles, papel corrugado, polipropileno, polietileno, remolque de poliolefina, remolque de polipropileno, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, polvos gruesos, partículas de carbono, fibras de carbono, fibras, perlas de vidrio, zeolitas, tamices moleculares, una segunda masa porosa, y cualquier combinación de los mismos.
En algunas modalidades, las masas porosas y otras secciones de filtro pueden independientemente tener características como un diseño de filtro concéntrico, un envoltorio de papel, una cavidad, una cámara de vacío, una cámara de vacío deflectora, cápsulas, canales y lo similar y cualquier combinación de los mismos.
En algunas modalidades, las masas porosas y otras secciones de filtro pueden tener substancialmente la misma forma en sección transversal y/o circunferencia.
En algunas modalidades, una sección de filtro puede comprender un espacio que define una cavidad entre dos secciones de filtro. La cavidad puede, en algunas modalidades, llenarse con un aditivo, por ejemplo, carbón granulado. La cavidad puede, en algunas modalidades, contener una cápsula, por ejemplo, una cápsula polimérica, que por sí misma contiene un catalizador. La cavidad, en algunas modalidades, también puede contener un tamiz molecular que reacciona con componentes seleccionados en el humo para eliminar o reducir la concentración de los componentes sin que afecte negativamente a los componentes de sabor deseable del humo. En una modalidad, la cavidad puede Incluir tabaco como un saborizante adicional. Se debe tener en cuenta que si la cavidad está suficientemente llena con una sustancia elegida, en algunas modalidades, esto puede crear una falta de interacción entre los componentes de la corriente principal de humo y la sustancia en la cavidad y en la ó las otras secciones del filtro.
En algunas modalidades, las secciones de filtro pueden ser combinadas o unidas con el fin de formar un filtro o una barra de filtro. Como se utiliza aquí el término "barra de filtro" se refiere a una longitud de filtro que es adecuada para ser cortada en dos o más filtros. A modo de ejemplo no limitante, las barras de filtro que comprenden una masa porosa descrita aquí pueden, en algunas modalidades, tener longitudes que varían de aproximadamente 80 mm a aproximadamente 150 mm y pueden ser cortadas en filtros que tienen longitudes de aproximadamente 5 a aproximadamente 35 mm en longitud durante una operación de inmersión del dispositivo para fumar (la adición de una columna de tabaco a un filtro).
Las operaciones de basculación pueden implicar la combinación o unión a un filtro o barra de filtro descritos aquí con una columna de tabaco. Durante las operaciones de basculación, las barras de filtro que comprenden una masa porosa descrita aquí pueden, en algunas modalidades, ser primero cortadas en filtros o cortadas en filtros durante el procedimiento de basculación. Además, en algunas modalidades, los métodos de basculación además pueden implicar la combinación o unión de secciones adicionales que comprenden papel y/o carbón al filtro, barras de filtro o columna de tabaco.
En la producción de filtros, barras de filtro y/o dispositivos para fumar, algunas modalidades pueden implicar envolver el papel sobre sus diversos componentes con el fin de mantener los componentes en la configuración deseada y/o contacto. Por ejemplo, la producción de filtro y/o barras de filtro puede implicar papel para envolver sobre una serie de secciones de filtro contiguas. En algunas modalidades, las masas porosas envueltas con una envoltura de papel pueden tener una envoltura adicional dispuesta por ahí para mantener el contacto entre la masa porosa y otra sección del filtro. Los papeles adecuados para la producción de filtros, barras de filtro y/o dispositivos para fumar pueden incluir cualquier papel descrito aquí en relación con las masas porosas envueltas. En algunas modalidades, los papeles pueden comprender aditivos, dimensionamiento, y/o agentes de impresión.
En la producción de filtros, barras de filtro y/o dispositivos para fumar, algunas modalidades pueden implicar adherir sus componentes adyacentes (por ejemplo, una masa porosa a una sección del filtro adyacente, columna de tabaco y lo similar o cualquier combinación de los mismos). Los adhesivos preferibles pueden incluir aquellos que no imparten sabor o aroma bajo condiciones ambientales y/o bajo condiciones de combustión. En algunas modalidades, envolver y adherir pueden utilizarse en la producción de filtros, barras de filtro y/o dispositivos para fumar.
Algunas modalidades descritas aquí pueden implicar proporcionar una barra de masa porosa que comprende una pluralidad de partículas orgánicas y aglutinante unidas a una pluralidad de puntos de contacto; proporcionar una barra de filtro que no tiene la misma composición que la barra de masa porosa; cortar la barra de masa porosa y la barra de filtro en secciones de masa porosa y secciones de filtro, respectivamente; formar una configuración contigua deseada que comprende una pluralidad de secciones, la pluralidad de secciones que comprende al menos algunas de las secciones de masas porosas y por lo menos algunas de las secciones de filtro; asegurar la configuración deseada contigua con una envoltura de papel y/o un adhesivo con el fin de producir una longitud de barra de filtro segmentado; cortar la longitud de barra de filtro segmentado en barras de filtro segmentada; y en donde el método es realizado con el fin de producir las barras de filtro segmentadas filtro a una velocidad de aproximadamente 800 m/min o menos. Algunas modalidades pueden implicar además formar un dispositivo para fumar con al menos una porción de la barra de filtro segmentado.
Como se usa aquí, el término "configuración contigua" se refiere a una configuración donde dos secciones de filtro (o lo similar) están alineadas axialmente para tocar un extremo de la primera sección a un extremo de la segunda sección. Una persona con experiencia en la téenica entenderá que esta configuración contigua puede ser continua (es decir, no interminable, pero muy larga) con un gran número de secciones o corta en longitud con al menos dos de muchas secciones.
Cabe señalar que en algunas modalidades del método descritas aquí, el término "segmentado" se utiliza para modificar claramente varios artículos y debe ser visto para ser incluido por varias modalidades descritas aquí con referencia a los artículos (por ejemplo, filtros y barras de filtro) que comprenden masas porosas.
Algunas modalidades descritas aquí pueden implicar proporcionar una pluralidad de secciones de masas porosas que comprenden una pluralidad de partículas orgánicas y partículas aglutinantes unidas a una pluralidad de puntos de contacto; proporcionar una pluralidad de secciones de filtro que no tienen la misma composición que las secciones de masas porosas; formar una configuración deseada contigua que comprende una pluralidad de secciones, la pluralidad de las secciones que comprende al menos una de las secciones de masa porosa y por lo menos una de las secciones de filtro; asegurar la configuración deseada contigua con una envoltura de papel y/o adhesivo con el fin de producir un filtro segmentado o una longitud de barra de filtro segmentado; y en donde el método es realizado con el fin de producir el filtro segmentado o la barra de filtro segmentado a una velocidad de aproximadamente 800 m/min o menos. Algunas modalidades pueden además implicar formar un dispositivo para fumar con el filtro segmentado o al menos una porción de la barra de filtro segmentado.
Haciendo referencia ahora a la figura 13, un diagrama del procedimiento de producción de los filtros segmentados en este ejemplo, una barra de filtro de acetato de celulosa 1310 se corta en 8 secciones (aproximadamente 15 mm cada una) y la barra de filtro de masa porosa 1312 se divide en 10 secciones (aproximadamente 12 mm cada una) para producir segmentos 1314 y 1316, respectivamente. Los segmentos 1314, 1316 son entonces alineados extremo en extremo en una configuración alterna, presionados juntos, y envueltos con papel y pegados en la línea de costura con el fin de producir una longitud de filtro segmentado 1318. En algunos casos, la longitud del filtro segmentado 1318 luego puede cortarse en aproximadamente la mitad de cada cuatro segmentos de acetato de celulosa 1314 con el fin de producir la barra de filtro segmentada 1320 que tiene porciones de un segmento de acetato de celulosa 1314 dispuestas en cada extremo. Una persona con experiencia en la téenica con el beneficio de esta descripción comprenderá que otros tamaños y configuraciones de segmentos de acetato de celulosa y segmentos de masa porosa pueden utilizarse para producir las longitudes de filtro segmentado y entonces se pueden cortar en cualquier punto para producir una barra de filtro segmentado deseada, por ejemplo, la barra de filtro segmentado 1320', que incluye cinco segmentos donde los segmentos de masa porosos están en los extremos. Una persona con experiencia en la técnica debe reconocer que estos ejemplos son dos de muchas configuraciones potenciales de una barra de filtro segmentado.
En algunas modalidades, el método anterior puede ser adaptado para dar cabida a tres o más secciones de filtro. Por ejemplo, una configuración deseada de una longitud de barra de filtro puede ser una primera sección de masa porosa, una primera sección de filtro y una segunda sección de filtro en serie una primera sección de masa porosa, una primera segunda sección de filtro, una primera primera sección del filtro, una segunda segunda sección de filtro, una segunda sección de masa porosa, una tercera segunda sección de filtro, una segunda primera sección de filtro, y una cuarta segunda sección de filtro en serie. Dicha configuración puede ser por lo menos una modalidad útil para la producción de filtros que comprenden tres secciones, como se ilustra en la figura 14, que ilustra una longitud de barra de filtro que es cortada en una barra de filtro que es cortada entonces dos veces adicionales con el fin de producir una sección de filtro que comprende tres secciones.
En algunas modalidades, una cápsula puede incluirse para anidarse entre dos secciones contiguas. Como se utiliza aquí, el término "anidar" o "anidación" se refiere a estar dentro y no directamente expuesto al exterior del artículo producido. En consecuencia, anidar entre dos secciones contiguas permite a las secciones adyacentes ser tocadas, es decir, contiguas. En algunas modalidades, una cápsula puede estar en una porción.
En algunas modalidades, los filtros descritos aquí pueden ser producidos utilizando instrumentación conocida, por ejemplo, más de aproximadamente 25 m/min en instrumentos automatizados y menos para los instrumentos de producción manual. Mientras que la tasa de producción puede ser limitada por las capacidades del instrumento solamente, en algunas modalidades, las secciones de filtro descritas aquí pueden combinarse para formar una barra de filtro a una tasa que varía desde un límite inferior de aproximadamente 25 m/min, 50 m/min, o 100 m/min hasta un límite superior de aproximadamente 800 m/min, 600 m/min, 400 m/min, 300 m/min, o 250 m/min, y en donde la tasa de combinación puede variar de cualquier límite inferior a cualquier límite superior e incluye cualquier subconjunto entre estos.
En algunas modalidades, las masas porosas utilizadas en la producción de filtro y/o barras de filtro descritas aquí se pueden envolver con un papel. El papel puede, en algunas modalidades, reducir el daño y la producción de partículas debido a la manipulación mecánica de las masas porosas. Papel adecuado para su uso en conjunto con la protección de masas porosas durante la manipulación pueden incluir, pero no se limitan a, papeles basados en madera, papeles que contienen lino, papeles de lino, papel de algodón, papeles funcionalizados (por ejemplo, aquellos que son funcionalizados con el fin de reducir el alquitrán y/o monóxido de carbono), papeles de marca especial, papeles coloreados y cualquier combinación de los mismos. En algunas modalidades, los papeles pueden ser de alta porosidad, corrugados, y/o tienen una superficie de alta resistencia. En algunas modalidades, los papeles pueden ser substancialmente de menos no porosidad, por ejemplo, que aproximadamente 10 unidades CORESTA.
En algunas modalidades, los filtros y/o barras de filtro que comprenden masas porosas descritas aquí pueden ser directamente transportados a una línea de fabricación, por la cual se combinarán con las columnas de tabaco para formar los dispositivos para fumar. Un ejemplo de dicho método incluye un procedimiento para la producción de un dispositivo para fumar que comprende: proveer una barra de filtro que comprende por lo menos una sección de filtro que comprende una masa porosa descrita aquí que comprende una partícula orgánica y una partícula aglutinante; proporcionar una columna de tabaco; cortar la barra de filtro transversal a su eje longitudinal a través del centro de la barra para formar al menos dos filtros que tienen por lo menos una sección de filtro, cada sección de filtro que comprende una masa porosa que comprende una partícula orgánica y una partícula aglutinante; y unir por lo menos uno de los filtros a la columna de tabaco a lo largo del eje longitudinal del filtro y el eje longitudinal de la columna de tabaco para formar al menos un dispositivo para fumar.
En otras modalidades, los filtros de dispositivo y/o barras de filtro que comprenden masas porosas pueden ser colocados en un contenedor adecuado para su almacenamiento hasta su uso posterior. Los contenedores de almacenamiento adecuados incluyen aquellos comúnmente usados en la téenica de filtro de dispositivo para fumar que incluyen, pero no se limitan a, cajones, cajas, tambores, bolsas, contenedores y lo similar.
Algunas modalidades pueden implicar conectar operablemente sustancias fumables a masas porosas (o filtros segmentados que comprenden por lo menos uno de los anteriores). En algunas modalidades, las masas porosas (o filtros segmentados que comprenden por lo menos uno de los anteriores) pueden estar en comunicación fluida con una sustancia fumable. En algunas modalidades, un dispositivo para fumar puede comprender las masas porosas (o filtros segmentados que comprenden por lo menos uno de los anteriores) en comunicación fluida con una sustancia fumable. En algunas modalidades, un dispositivo para fumar puede comprender un alojamiento capaz de mantener operablemente las masas porosas (o filtros segmentados que comprenden por lo menos uno de los anteriores) en comunicación fluida con una sustancia fumable. En algunas modalidades, las varillas de filtro, los filtros, las secciones de filtro, los filtros seccionados, y/o las varillas de filtro seccionadas pueden ser extraíbles, reemplazables, y/o desechables del alojamiento.
Como se usa aquí, el término "sustancia fumable" se refiere a un material capaz de producir humo cuando se quema o calienta. Las sustancias fumables adecuadas pueden incluir, pero no se limitan a, tabacos, por ejemplo, tabaco de hoja brillante, tabaco Oriental, tabaco turco, tabaco Cavendish, tabaco corojo, tabaco criollo, tabaco Perique, tabaco shade, tabaco burlcy blanco, tabaco curado al aire caliente, tabaco Burley, tabaco de Maryland, tabaco de Virginia; tés; hierbas; componentes carbonizados o pirolizados; componentes de relleno inorgánico; y cualquier combinación de los mismos. El tabaco puede tener la forma de lámina de tabaco en forma de relleno de corte, tallos de tabaco procesado, relleno de tabaco reconstituido, relleno de tabaco expandido de volumen, o lo similar. El tabaco y otras sustancias fumables cultivadas, pueden ser cultivadas en los Estados Unidos, o pueden ser cultivadas en una jurisdicción fuera de los Estados Unidos.
En algunas modalidades, una sustancia fumable puede estar en un formato de columna, por ejemplo, una columna de tabaco. Como se utiliza aquí, el término "columna de tabaco" se refiere a la mezcla de tabaco, y opcionalmente otros ingredientes y saboreantes que pueden combinarse para producir un artículo fumable basado en tabaco, tal como cigarrillos o puros. En algunas modalidades, la columna de tabaco puede comprender ingredientes seleccionados del grupo que consiste en: tabaco, azúcar (tal como sacarosa, azúcar morena, azúcar invertida, o jarabe de maíz de alta fructosa), propilenglicol, glicerol, cacao, productos de cacao, gomas de algarroba, extractos de algarroba, y cualquier combinación de los mismos. En todavía otras modalidades, la columna de tabaco puede comprender adicionalmente saborizantes, aromas, mental, extracto de regaliz, fosfato diamónico, hidróxido de amonio, y cualquier combinación de los mismos. En algunas modalidades, las columnas de tabaco pueden comprender aditivos. En algunas modalidades, las columnas de tabaco pueden comprender por lo menos un elemento doblable.
Los alojamientos adecuados pueden incluir, pero no limitarse a, cigarrillos, portador de cigarrillos, cigarros, portadores de cigarros, pipas, pipas de agua, cachimbas, dispositivos electrónicos para fumar, cigarrillos enrollados por ti mismo, cigarros enrollados por ti mismo, papeles y cualquier combinación de los mismos.
El empacado de las masas porosas puede incluir, pero no se limitan a, colocar en bandejas o cajas o contenedores protectores, por ejemplo, las bandejas típicamente utilizadas para empacado y transporte de barras de filtro de cigarrillo.
En algunas modalidades, un paquete de filtros y/o dispositivos para fumar con filtros puede comprender masas porosas. El paquete puede ser un paquete de tapa tipo bisagra, un paquete de deslizamiento y coraza, un paquete de copa dura, un paquete de copa suave, una bolsa de plástico, o cualquier otro contenedor de paquete adecuado. En algunas modalidades, los paquetes pueden tener una envoltura externa, tal como una envoltura de polipropileno, y opcionalmente una pestaña de desgarre. En algunas modalidades, los filtros y/o dispositivos para fumar pueden sellarse como un grupo dentro de un paquete. Un grupo puede contener un número de filtros y/o dispositivos para fumar, por ejemplo, 20 o más. Sin embargo, un grupo puede incluir un único filtro y/o dispositivo para fumar, en algunas modalidades, tal como filtro exclusivo y/o modalidades de dispositivo para fumar como aquellas de venta individual, o un filtro y/o dispositivo para fumar que comprende una especia específica, tal como vainilla, clavo de olor o canela.
En algunas modalidades, la caja de cartón de paquetes de dispositivo para fumar puede incluir al menos un paquete de dispositivos para fumar que incluye al menos un dispositivo para fumar con un filtro (multi-segmentado u otro) que comprende las masas porosas. En algunas modalidades, la caja de cartón (por ejemplo, un contenedor) tiene la integridad física para contener el peso de los paquetes de dispositivos para fumar. Esto se puede lograr a través de cartulina más gruesa que se utiliza para formar la caja de cartón o adhesivos más fuertes que se utilizan para enlazar los elementos de cartón.
Algunas modalidades pueden implicar el envío de masas porosas. Dichas masas porosas pueden ser como individuos, como por lo menos una porción de filtros, como al menos una porción de los dispositivos para fumar, en paquetes, en cajas de cartón, en bandejas y cualquier combinación de los mismos. El envío puede ser por tren, camión, avión, bote/buque y cualquier combinación de los mismos.
III. Masas porosas Puede ser cualquier relación peso de partículas activas a las partículas aglutinantes en el material de matriz. En algunas modalidades, el material de matriz puede comprender partículas activas en cantidades que varían de un límite inferior de alrededor 1% en peso, 5% en peso, 10% en peso, 25% en peso, 40% en peso, 50% en peso, 60% en peso o 75% en peso del material de matriz de hasta un límite superior de aproximadamente 99% en peso, 95% en peso, 90% en peso o 75% en peso del material de matriz, y en donde la cantidad de partículas activas puede variar de cualquier límite inferior a cualquier límite superior y comprender cualquier subconjunto entre estos. En algunas modalidades, el material de la matriz puede comprender las partículas aglutinantes en una cantidad que varía de un límite inferior de aproximadamente 1% en peso, 5% en peso, 10% en peso o 25% en peso del material de matriz hasta un límite superior de aproximadamente 99% en peso, 95% en peso, 90% en peso, 75% en peso, 60% en peso, 50% en peso, 40% en peso o 25% en peso del material de matriz, y en donde la cantidad de partículas aglutinantes puede variar desde cualquier límite inferior a cualquier límite superior e incluyen cualquier subconjunto entre estos.
Las partículas activas pueden ser cualquier material adaptado para mejorar el humo que fluye sobre el mismo. Adaptado para mejorar el humo que fluye sobre el mismo se refiere a cualquier material que pueda eliminar, reducir o agregar componentes a una corriente de humo. La eliminación o reducción (o adición) puede ser selectiva. A modo de ejemplo, en la corriente de humo de un cigarrillo, los compuestos tal como aquellos que se muestra a continuación en el siguiente listado pueden ser selectivamente eliminados o reducidos. Este cuadro está disponible de la FDA de Estados Unidos como una lista inicial propuesta diseñada de constituyentes nocivos/potencialmente nocivos en los productos de tabaco, que incluyen el humo de tabaco; cualquiera de las abreviaturas en el siguiente listado son químicos bien conocidos en la téenica. En algunas modalidades, la partícula activa puede reducir o eliminar por lo menos un componente seleccionado de la lista de componentes de humo posterior, que incluye cualquier combinación de los mismos. Los componentes de corriente de humo pueden incluir, pero no se limitan a, acetaldehído, acetamida, acetona, acroleina, acrilamida, acrilonitrilo, aflatoxina B-l, 4-aminobifenilo, 1-aminonaftaleno, 2-aminonaftaleno, amoniaco, sales de amonio, anabasina, anatabina, 0-anisidina, arsénico, A-a-C, benz[a]antraceno, benz[b]fluoroanteno, benz[j]aceantrileno, benz[k]fluoroanteno, benceno, benzo(b)furano, benzo[a]pireno, benzo[c]fenantreno, berilio, 1,3-butadieno, butiraldehído, cadmium, ácido caféico, monóxido de carbono, catecol, dioxinas/furanos clorados, cromo, criseno, cobalto, coumarina, cresol, crotonaldehído, ciclopenta[c,d]pireno, dibenz(a,h)acridina, dibenz(a,j)acridina, dibenz[a,h]antraceno, dibenzo(c,g)carbazol, dibenzo[a,e]pireno, dibenzo[a,h]pireno, dibenzo[a,i]pireno, dibenzo[a,l]pireno, 2,6-dimetilanilina, carbamato de etilo (uretano), etilbenceno, óxido de etileno, eugenol, formaldehído, furano, glu-P-1, glu-P-2, hidracina, cianuro de hidrogeno, hidroquinona, indeno[1,2,3-cd]pireno, IQ, isopreno, plomo, MeA-a-C, mercurio, metil etil cetona, 5-metilcriseno, 4-(metilnitrosamino)-1-(3-piridil)-l-butanona (NNK), 4-(metilnitrosamino)-l-(3-p¡ridil)-1-butanol (NNAL), naftaleno, níquel, nicotina, nitrato, óxido nítrico, un óxido de nitrógeno, nitrito, nitrobenceno, nitrometano, 2-nitropropano, N-nitrosoanabasina (NAB), N-nitrosodietanolamina (NDELA), N-nitrosod¡etilam¡na, N-nitrosodimetilamina (NDMA), N-nitrosoetilmetilamina, N-nitrosomorfolina (NMOR), N-nitrosonornicotina (NNN), N-nitrosopiperidina (NPIP), N-nitrosopirrolidina (NPYR), N-nitrososarcosina (NSAR), phenol, PhlP, polonio-210 (radio-isotopo), propionaldehído, óxido de propileno, piridina, quinolina, resorcinol, selenio, estireno, alquitrán, 2-toluidina, tolueno, Trp-P-1, Trp-P-2, uranio-235 (radio-isotopo), uranio-238 (radio-isotopo), acetato de vinilo, cloruro de vinilo, y cualquier combinación de los mismos.
Un ejemplo de una partícula activa es carbón activado (carbón vegetal activado o carbón vegetal activo). El carbón activado puede ser de baja actividad (aproximadamente 50% a aproximadamente 75% de adsorción de CCI4) o alta actividad (aproximadamente 75% a aproximadamente 95% de adsorción de CCI4) o una combinación de ambos. Los carbones activados pueden incluir aquellos derivados de (por ejemplo, pirolizados de) cáscaras de coco, carbón vegetal, resinas sintéticas y lo similar. Los ejemplos de carbono comerdalmente disponible pueden incluir, pero no se limitan a, los grados del producto ofrecidos por Calgon, Jacobi, Norit y otros proveedores similares. A modo de ejemplo no limitante, uno de los productos de carbón activado granular de Norit es NORIT® GCN 3070. En otro ejemplo, Jacobi ofrece carbonos activados en los grados que incluyen CZ, CS, CR, CT, CX, y GA-Plus en una variedad de tamaños de partículas.
En algunas modalidades, el carbono activo puede ser de partícula de carbono a nano-escala, tal como los nanotubos de carbono de cualquier número de paredes, nanoconos de carbono, nanoestructuras de carbono tipo bambú, fulerenos y agregados de fulerenos, y grafeno que incluye pocas capas de grafeno y grafeno oxidado. Otros ejemplos de partículas activas pueden incluir, pero no se limitan a, resinas de intercambio iónico, desecantes, silicatos, tamices moleculares, geles de sílice, alúmina activada, zeolitas, perlitas, sepiolita, tierra de Fuller, silicato de magnesio, óxidos metálicos (por ejemplo, óxido de hierro, nanopartículas de óxido de hierro como aproximadamente 12 nm de Fe304, óxido de manganeso, óxido de cobre y óxido de aluminio), oro, platino, pentóxido de yodo, pentóxido de fósforo, nanopartículas (por ejemplo nanopartículas de metal como oro y plata, nanopartículas de óxido de metal como alúmina; nanopartículas magnéticas, paramagnéticas y superparamagnéticas como óxido de gadolinio, varias estructuras de cristal de óxido de hierro como hematita y magnetita, gado-nanotubos y endofulerenos como Gd@Ceo; y nanopartículas núcleo-coraza y onionadas como nanocorazas de oro y plata, óxido de hierro onionado y otras nanopartículas o micropartículas con una coraza exterior de cualquiera de dichos materiales) y cualquier combinación de los anteriores (que incluyen carbón activado). Las resinas de intercambio iónico incluyen, por ejemplo, un polímero con una cadena principal, tal como copolímero de estireno-dlvlnil benceno (DVB), acrilatos, metacrilatos, condensados de formaldehído de fenol y condensados de amina de epiclorhidrina; y una pluralidad de grupos funcionales cargados eléctricamente conectados a la cadena principal del polímero. En algunas modalidades, las partículas activas son una combinación de varias partículas activas. En algunas modalidades, la masa porosa puede comprender múltiples partículas activas. En algunas modalidades, una partícula activa puede comprender al menos un elemento seleccionado del grupo de partículas activas descrito aquí. Cabe señalar que "elemento" está siendo utilizado como un término general para describir puntos en una lista. En algunas modalidades, las partículas activas se combinan con al menos un saborizante.
Las partículas activas adecuadas pueden tener por lo menos una dimensión de aproximadamente menos de un nanómetro, tal como grafeno, y tan grandes como una partícula que tiene un diámetro de aproximadamente 5000 mieras. Las partículas activas pueden variar desde un límite de tamaño inferior en por lo menos una dimensión de aproximadamente: 0.1 nanómetros, 0.5 nanómetros, 1 nanómetro, 10 nanómetros, 100 nanómetros, 500 nanómetros, 1 miera, 5 mieras, 10 mieras, 50 mieras, 100 mieras, 150 mieras, 200 mieras o 250 mieras. Las partículas activas pueden variar desde un límite de tamaño superior en por lo menos una dimensión de aproximadamente: 5000 mieras, 2000 mieras, 1000 mieras, 900 mieras, 700 mieras, 500 mieras, 400 mieras, 300 mieras, 250 mieras, 200 mieras, 150 mieras, 100 mieras, 50 mieras, 10 mieras o 500 nanómetros. Cualquier combinación de límites inferiores y límites superiores anteriores puede ser adecuada para el uso en las modalidades descritas aquí, en donde el tamaño máximo seleccionado es mayor que el tamaño mínimo seleccionado. En algunas modalidades, las partículas activas pueden ser una mezcla de tamaños de partículas que varían desde los límites inferior y superior anteriores. En algunas modalidades, el tamaño de las partículas activas puede ser polimodal.
Las partículas aglutinantes pueden ser cualquiera de las partículas aglutinantes termoplásticas adecuadas. En una modalidad, las partículas aglutinantes no exhiben virtualmente flujo en su temperatura de fusión. Esto significa un material que cuando se calienta hasta su temperatura de fusión no exhibe poco o ningún flujo de polímero. Los materiales que cumplen estos criterios incluyen, pero no se limitan a, polietileno de peso molecular ultra alto, polietileno de peso molecular muy alto, polietileno de peso molecular alto y combinaciones de los mismos. En una modalidad, las partículas aglutinantes tienen un índice de flujo de fusión (MFI, ASTM D1238) de menos o igual a aproximadamente 3.5 g/10min a 190°C y 15 kg (o aproximadamente 0-3.5 g/10 min a 190°C y 15 kg). En otra modalidad, las partículas aglutinantes tienen un índice de flujo de fusión (MR) de menos o igual a aproximadamente 2.0 g/10min a 190°C y 15 Kg (o de aproximadamente 0-2.0 g/10 min a 190°C y 15 kg). Un ejemplo de dicho material es polietileno de peso molecular ultra alto, UHMWPE (que tiene no tiene flujo de polímero, MR de aproximadamente 0, a 190°C y 15 kg, o un MR de aproximadamente 0-1.0 a 190°C y 15 kg); otro material puede ser polietileno de peso molecular muy alto, VHMWPE (que puede tener MR en el intervalo de, por ejemplo, aproximadamente 1.0-2.0 g/10min a 190°C y 15 kg); o polietileno de peso molecular alto, HMWPE (que puede tener MFI de, por ejemplo, aproximadamente 2.0-3.5 g/10m¡n a 190°C y 15 kg). En algunas modalidades, puede ser preferible usar una mezcla de partículas aglutinantes que tiene diferentes pesos moleculares y/o diferentes índices de flujo de fusión, En términos de peso molecular, "polietlleno de peso molecular ultra alto" como se usa aquí se refiere a composiciones de polietileno con peso molecular de peso promedio de al menos aproximadamente 3 x 106 g/mol. En algunas modalidades, el peso molecular de la composición de polietileno de peso molecular ultra alto es entre aproximadamente 3 x 106 g/mol y aproximadamente 30 x 106 g/mol, o entre aproximadamente 3 x 106 g/mol y aproximadamente 20 x 106 g/mol, o entre aproximadamente 3 x 106 g/mol y aproximadamente 10 x 106 g/mol, o entre aproximadamente 3 x 106 g/mol y aproximadamente 6 x 106 g/mol. "Polietileno de peso molecular muy alto" se refiere a composiciones de polietileno con un peso promedio de peso molecular de menos de aproximadamente 3 x 106 g/mol y más de aproximadamente 1 x 106 g/mol. En algunas modalidades, el peso molecular de la composición de polietileno de peso molecular muy alto es entre aproximadamente 2 x 106 g/mol y menos de aproximadamente 3 x 106 g/mol. "Polietileno de peso molecular alto" se refiere a las composiciones de polietileno con peso molecular promedio de peso de al menos aproximadamente 3xl05 g/mol a lxlO6 g/mol. Para propósitos de la presente especificación, los pesos moleculares mencionados aquí se determinan de acuerdo con la ecuación Margolies ("peso molecular Margolles").
Los materiales de poliestireno adecuados están comercialmente disponibles de varias fuentes incluyendo GUR® UHMWPE de Tlcona Polymers LLC, una división de Celanese Corporation de Dallas, TX y DSM (Holanda), Braskem (Brasil), Beijing Factory No. 2 (BAAF), Shanghai Chemical y Qilu (República Popular de China), Mitsui y Asahi (Japón). Específicamente, polímeros GUR® pueden incluir: serie GUR® 2000 (2105, 2122, 2122-5, 2126), serie GUR® 4000 (4120, 4130, 4150, 4170, 4012, 4122-5, 4022-6, 4050-3/4150-3), serie GUR® 8000 (8110, 8020), serie GUR® X (X143, X184, X168, X172, X192).
Un ejemplo de un material de polietileno adecuado es que tienen una viscosidad intrínseca en el intervalo de aproximadamente 5 dl/g aproximadamente 30 dl/g y un grado de cristalinidad de aproximadamente 80% o más como se describe en la publicación de solicitud de patente No. 2008/0090081. Otro ejemplo de un material de polietileno adecuado es que tienen un peso molecular en el intervalo de aproximadamente 300,000 g/mol a aproximadamente 2,000,000 g/mol como se determina por ASTM D 4020, un tamaño promedio de partícula, D50, entre aproximadamente 300 mm y aproximadamente 1500 mm, y una densidad a granel de entre aproximadamente 0.25 g/ml y aproximadamente 0.5 g/ml como se describe en la solicitud internacional No. PCT/US2011/034947 presentada el 03 de mayo de 2011.
Las partículas aglutinantes pueden asumir cualquier forma. Estas formas incluyen esférica, hiperion, asteroidal, crondular o ¡nterplanetaria tipo polvo, granulada, patata, irregular o combinaciones de las mismas. En modalidades preferidas, las partículas aglutinantes adecuadas descritas aquí son no-fibrosas. En algunas modalidades las partículas aglutinantes están en forma de un polvo, pella o particulado. En algunas modalidades, las partículas aglutinantes son una combinación de varias partículas aglutinantes.
En algunas modalidades, las partículas aglutinantes pueden variar desde un límite de tamaño inferior en al menos una dimensión de aproximadamente: 0.1 nanometros, 0.5 nanometros, 1 nanometro, 10 nanometros, 100 nanometros, 500 nanometros, 1 miera, 5 mieras, 10 mieras, 50 mieras, 100 mieras, 150 mieras, 200 mieras, y 250 mieras. Las partículas aglutinantes pueden variar desde un límite de tamaño superior en al menos una dimensión de aproximadamente: 5000 mieras, 2000 mieras, 1000 mieras, 900 mieras, 700 mieras, 500 mieras, 400 mieras, 300 mieras, 250 mieras, 200 mieras, 150 mieras, 100 mieras, 50 mieras, 10 mieras, y 500 nanometros. Cualquier combinación de límites inferiores y límites superiores anteriores puede ser adecuada para el uso en las modalidades descritas aquí, en donde el tamaño máximo seleccionado es mayor que el tamaño mínimo seleccionado. En algunas modalidades, las partículas aglutinantes pueden ser una mezcla de tamaños de partículas que varían desde los límites inferiores y superiores anteriores. En algunas modalidades, partículas de diámetro más pequeño pueden ser ventajosas en el calentamiento más rápido para la unión de las partículas aglutinantes juntas, que pueden ser especialmente útiles en los procedimientos de alto rendimiento para la producción de masas porosas descritas aquí.
Mientras que la relación del tamaño de partícula del aglutinante al tamaño de partícula activa puede incluir cualquier iteración como dictada por los intervalos de tamaño para cada uno descritos aquí, las relaciones de tamaño específico pueden ser ventajosas para aplicaciones específicas y/o productos. A manera de ejemplo no limitante, en filtros del dispositivo para fumar los tamaños de las partículas activas y partículas aglutinantes deben ser tal que permite EPD para la elaboración de los fluidos a través de la masa porosa. En algunas modalidades, la relación del tamaño de partícula aglutinante al tamaño de partícula activa puede variar de aproximadamente 10:1 a aproximadamente 1:10, o más preferiblemente que varía de aproximadamente 1: 1.5 a aproximadamente 1:4.
Adicionalmente, las partículas aglutinantes pueden tener una densidad a granel en el intervalo de aproximadamente 0.10 g/cm3 a aproximadamente 0.55 g/cm3. En otra modalidad, la densidad a granel puede ser en el intervalo de aproximadamente 0.17 g/cm3 a aproximadamente 0.50 g/cm3. En aún otra modalidad, la densidad a granel puede ser en el intervalo de aproximadamente 0.20 g/cm3 a aproximadamente 0.47 g/cm3.
Además de las partículas aglutinantes anteriores, otros termoplásticos convencionales pueden utilizarse como partículas aglutinantes. Dichos termoplásticos incluyen, pero no se limitan a, poliolefinas, poliésteres, poliamidas (o nylon), poliacrílicos, pol ¡estírenos, polivinilos, politetrafluoroetileno (PTFE), poliéter éter cetona (PEEK), cualquier copolímero de los mismos, cualquier derivado del mismo, y cualquier combinación de los mismos. Los derivados de celulosa plastificada no fibrosa también pueden ser adecuados para su uso como partículas aglutinantes descritas aquí. Ejemplos de poliolefinas adecuados incluyen, pero no se limitan a, polietileno, polipropileno, polibutileno, polimetilpenteno, cualquier copolímero de los mismos, cualquier derivado de los mismos, cualquier combinación de los mismos, y lo similar. Los ejemplos de polietilenos adecuados además incluyen polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de alta densidad, cualquier copolímero de los mismos, cualquier derivado de los mismos, cualquier combinación de los mismos y lo similar. Los ejemplos de poliésteres adecuados incluyen tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, policiclohexileno dimetileno tereftalato, politrimetileno tereftalato, cualquier copolímero de los mismos, cualquier derivado de los mismos, cualquier combinación de los mismos y lo similar. Los ejemplos de poliacrílicos adecuados incluyen, pero no se limitan a, polimetil metacrilato, cualquier copolímero de los mismos, cualquier derivado de los mismos, cualquier combinación de los mismos y lo similar. Los ejemplos de poliestirenos adecuados incluyen, pero no se limitan a, poliestireno, acrilonitrilo-butadieno-estireno, estireno-acrilonitrilo, estireno-butadieno, anhídrido estireno-maléico, cualquier copolímero de los mismos, cualquier derivativo de los mismos, cualquier combinación de los mismos y lo similar. Los ejemplos de polivinilos adecuados incluyen, pero no se limitan a, acetato de etilen vinilo, alcohol de etilen vinilo, cloruro de polivinilo, cualquier copolímero de los mismos, cualquier derivado de los mismos, cualquier combinación de los mismos y lo similar. Los ejemplos de celulósicos adecuados incluyen, pero no se limitan a, acetato de celulosa, celulosa acetato butirato, celulósicos plastificados, propionato de celulosa, celulosa de etilo, cualquier copolímero de los mismos, cualquier derivado de los mismos, cualquier combinación de los mismos y lo similar. En algunas modalidades, una partícula aglutinante puede ser cualquier copolímero, cualquier derivado y cualquier combinación de los aglutinantes mencionados anteriormente.
En algunas modalidades, las partículas aglutinantes descritas aquí pueden tener un tratamiento de superficie hidrófila. Los tratamientos de superficie hidrófila (por ejemplo, funcionalidades oxigenadas como carboxi, hidroxilo y eopoxi) pueden lograrse por la exposición a por lo menos uno de los oxidantes químicos, flamas, iones, plasma, descarga de corona, radiación ultravioleta, ozono y sus combinaciones (por ejemplo, ozono y tratamientos ultravioletas). Porque muchas de las partículas activas descritas aquí son hidrófilas, ya sea como una función de su composición o agua adsorbida, un tratamiento de superficie hidrófila a las partículas aglutinantes puede aumentar la atracción (por ejemplo, van der Waals, electrostática, unión de hidrógeno y lo similar) entre las partículas aglutinantes y las partículas activas. Esta atracción mejorada puede mitigar la segregación de partículas activas y aglutinantes en el material de la matriz, con lo cual minimiza la variabilidad en EPD, integridad, circunferencia, forma de sección transversal, y otras propiedades de las masas porosas resultantes. Además, se ha observado que la atracción incrementada proporciona un material de matriz más homogéneo, que puede incrementar la flexibilidad de diseño del filtro (por ejemplo, disminución de EPD total, reducción de la concentración de las partículas aglutinantes, o ambas).
En algunas modalidades, los materiales de matriz y/o masas porosas pueden comprender partículas activas, partículas aglutinantes y aditivos. En algunas modalidades, el material de matriz o masas porosas pueden comprender aditivos en una cantidad que varía de un límite inferior de aproximadamente 0.01% en peso, 0.05% en peso, 0.1% en peso, 1% en peso, 5% en peso, o 10% en peso del material de matriz o masas porosas hasta un límite superior de aproximadamente 25% en peso, 15% en peso, 10% en peso, 5% en peso o 1% en peso del material de matriz o masas porosas, y en donde la cantidad de aditivos puede variar de cualquier límite inferior a cualquier límite superior e incluye cualquier subconjunto entre estos.
En algunas modalidades, las masas porosas pueden tener un volumen vacío en el intervalo de aproximadamente 40% a aproximadamente 90%. En algunas modalidades, las masas porosas pueden tener un volumen vacío de aproximadamente 60% a aproximadamente 90%. En algunas modalidades, las masas porosas pueden tener un volumen vacío de aproximadamente 60% a aproximadamente 85%. El volumen de vacío es el espacio libre que queda después de contabilizar el espacio ocupado por las partículas activas.
Para determinar el volumen vacío, aunque no se desea estar limitado por cualquier teoría particular, se cree que la prueba indica que la densidad final de la mezcla final se conduce casi en su totalidad por la partícula activa; por lo tanto el espacio ocupado por las partículas aglutinantes no se consideró para este cálculo. Por lo tanto, el volumen vacío, en este contexto, se calcula basado en el espacio restante después de contabilizar las partículas activas. Para determinar el volumen de vacío, primero los diámetros superiores e inferiores basados el tamaño de malla se promedian para las partículas activas, y luego se calculó el volumen (asumiendo una forma esférica basada en este diámetro promediado) usando la densidad del material activo. Luego, el porcentaje de volumen vacío se calcula como sigue: Volumen [(volumen de masa porosa, cm3) - (Peso de las partículas activas, vacío = gm)/ (densidad de las partículas activas, gm/cm3)] * 100 _ volumen de masa porosa, cm3 En algunas modalidades, las masas porosas pueden tener una caída de presión encapsulada (EPD) en el Intervalo de aproximadamente 0.10 a aproximadamente 25 mm de agua por mm de longitud de masa porosa. En algunas modalidades, las masas porosas pueden tener una EDP en el intervalo de 0.10 a aproximadamente 10 mm de agua por mm de longitud de masa porosa. En algunas modalidades, las masas porosas pueden tener una EPD de aproximadamente 2 a aproximadamente 7 mm de agua por mm de longitud de masa porosa (o no mayor de 7 mm de agua por mm de longitud de masa porosa).
En algunas modalidades, las masas porosas pueden tener una carga de partícula activa de al menos aproximadamente 1 mg/mm, 2 mg/mm, 3 mg/mm, 4 mg/mm, 5 mg/mm, 6 mg/mm, 7 mg/mm, 8 mg/mm, 9 mg/mm, 10 mg/mm, 11 mg/mm, 12 mg/mm, 13 mg/mm, 14 mg/mm, 15 mg/mm, 16 mg/mm, 17 mg/mm, 18 mg/mm, 19 mg/mm, 20 mg/mm, 21 mg/mm, 22 mg/mm, 23 mg/mm, 24 mg/mm o 25 mg/mm en combinación con una EPD de menos de aproximadamente 20 mm de agua o menos por mm de longitud, 19 mm de agua o menos por mm de longitud, 18 mm de agua o menos por mm de longitud, 17 mm de agua o menos por mm de longitud, 16 mm de agua o menos por mm de longitud, 15 mm de agua o menos por mm de longitud, 14 mm de agua o menos por mm de longitud, 13 mm de agua o menos por mm de longitud, 12 mm de agua o menos por mm de longitud, 11 mm de agua o menos por mm de longitud, 10 mm de agua o menos por mm de longitud, 9 mm de agua o menos por mm de longitud, 8 mm de agua o menos por mm de longitud, 7 mm de agua o menos por mm de longitud, 6 mm de agua o menos por mm de longitud, 5 mm de agua o menos por mm de longitud, 4 mm de agua o menos por mm de longitud, 3 mm de agua o menos por mm de longitud, 2 mm de agua o menos por mm de longitud, y 1 mm de agua o menos por mm de longitud.
A manera de ejemplo, en algunas modalidades, las masas porosas pueden tener una carga de partícula activa de menos de aproximadamente 1 mg/mm y una EPD de aproximadamente 20 mm de agua o menos por mm de longitud. En otras modalidades, la masa porosa puede tener una carga de partícula activa de al menos aproximadamente 1 mg/mm y una EPD de aproximadamente 20 mm de agua o menos por mm de longitud, en donde la partícula activa no es carbono. En otras modalidades, la masa porosa puede tener una partícula activa que comprende carbono con una carga de al menos 6 mg/mm en combinación con una EPD de 10 mm de agua o menos por mm de longitud.
En algunas modalidades, las masas porosas pueden ser efectivas en la eliminación de los componentes del humo del tabaco, por ejemplo, aquellos en el listado aquí. Las masas porosas pueden utilizarse para reducir el suministro de ciertos componentes del humo del tabaco dirigidos por la convención del marco de la organización de salud mundial en control de tabaco ("WHO FCTC"). A manera de ejemplo no limitante, una masa porosa donde el carbono activado se utiliza como las partículas activas puede usarse para reducir el suministro de ciertos componentes del humo del tabaco a niveles por debajo de las recomendaciones de WHO FCTC. Los componentes pueden, en algunas modalidades, incluir, pero no limitarse a, acetaldehído, acroleína, benceno, benzo[a]p¡reno, 1,3-butadieno y formaldehído. Las masas porosas con carbono activado pueden reducir acetaldehídos en una corriente de humo por aproximadamente 3.0% a aproximadamente 6.5%/mm de longitud de masa porosa; acroleína en una corriente de humo por aproximadamente 7.5% a aproximadamente 12%/mm de longitud de masa porosa; benceno en una corriente de humo por aproximadamente 5.5% a aproximadamente 8.0%/mm de longitud de masa porosa; benzo[a]pireno en una corriente de humo por aproximadamente 9.0% a aproximadamente 21.0%/mm de longitud de masa porosa; 1,3-butadieno en una corriente de humo por aproximadamente 1.5% a aproximadamente 3.5%/mm de longitud de masa porosa; y formaldehído en una corriente de humo por aproximadamente 9.0% a aproximadamente 11.0%/mm de longitud de masa porosa. En otro ejemplo, las masas porosas donde una resina de intercambio iónico se usa como las partículas activas pueden ser utilizadas para reducir el suministro de ciertos componentes de humo de tabaco por debajo de las recomendaciones de WHO. En algunas modalidades, las masas porosas que tienen una resina de intercambio iónico pueden reducir: acetaldehídos en una corriente de humo por aproximadamente 5.0% a aproximadamente 7.0%/mm de longitud de masa porosa; acroleína en una corriente de humo por aproximadamente 4.0% a aproximadamente 6.5%/mm de longitud de masa porosa; y formaldehído en una corriente de humo por aproximadamente 9.0% a aproximadamente 11.0%/mm de longitud de masa porosa. Una persona con experiencia ordinaria en la téenica debe entender que los valores reportados aquí en relación con la concentración de componentes específicos de corriente de humo pueden variar por el protocolo de prueba y la mezcla de tabaco. Las reducciones citadas aquí se refieren a prueba de carbonita por un método similar al método recomendado CORESTA No. 74, determinación de carbonitas seleccionados en humo de cigarrillo de corriente principal por cromatografía líquida de alto rendimiento, utilizando el protocolo para fumar intenso de salud de Canadá. Los cigarrillos de muestra se prepararon de una marca comercial de Estados Unidos al reemplazar manualmente el filtro de acetato de celulosa estándar con un filtro segmentado doble que consiste de segmentos de masa porosa y segmentos de acetato de celulosa. La longitud del segmento de masa porosa varió entre 5 y 15 mm.
IV. Aditivos Los aditivos adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, compuestos activos, resinas iónicas, zeolitas, nanopartículas, aditivos mejorados con microondas, partículas de cerámica, perlas de vidrio, agentes suavizantes, plastificantes, pigmentos, colorantes, saboreantes, aromas, vesículas de liberación controlada, adhesivos, espesantes, agentes de modificación superficial, vitaminas, peróxidos, biocidas, anti-fúngicos, antimicrobianos, agentes antiestáticos, retardantes de flama, agentes de degradación y cualquier combinación de tas mismos.
Los compuestos activos adecuados pueden ser compuestos y/o moléculas adecuadas para la eliminación de componentes de una corriente de humo, que incluyen, pero no se limitan a, ácido mélico, carbonato de potasio, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido láctico, ácido ascórbico, polietilenimina, ciclodextrina, hidróxido de sodio, ácido sulfámico, sulfamato de sodio, acetato de polivinilo, acrilato carboxilado y cualquier combinación de los mismos. Cabe señalar que una partícula activa también puede considerarse un compuesto activo y viceversa. A manera de ejemplo no limitante, fulerenos y algunos nanotubos de carbono pueden ser considerados que son un particulado y una molécula.
Las resinas iónicas adecuadas pueden incluir, pero no se limita a, polímeros con una cadena principal, tal como copolímero de estireno-divinil benceno (DVB), acrilatos, metacrilatos, condensados de formaldehído de fenol y condensados de epiclorhidrina amina; una pluralidad de grupos funcionales cargados eléctricamente unidos a la cadena principal del polímero; y cualquier combinación de los mismos.
Las zeolitas pueden incluir aluminosilicatos cristalinos que tienen poros, por ejemplo, canales o cavidades de dimensiones uniformes, de tamaño molecular. Las zeolitas pueden incluir materiales naturales y sintéticos. Las zeolitas adecuadas pueden incluir, pero no se limitan a, zeolita BETA (Na7(Al7SÍ570i28) tetragonal), zeolita ZSM-5 (Nan(AlnSi96-nOi92) 16 H2O, con n < 27), zeolita A, zeolita X, zeolita Y, zeolita K-G, zeolita ZK-5, zeolita ZK-4, silicatos mesoporosos, SBA-15, MCM-41, MCM48 modificado por grupos de 3-aminopropilsililo, alumino-fosfatos, aluminosilicatos mesoporosos, otros materiales porosos relacionados (por ejemplo, tal como geles de óxidos mezclados) y cualquier combinación de los mismos.
Las nanopartículas adecuadas pueden incluir, pero no se limitan a, partículas de carbono nano-escaladas tal como los nanotubos de carbono de cualquier número de paredes, nanoconos de carbono, nanoestructuras de carbono tipo bambú, fulerenos y agregados de fulereno, y grafeno que incluye algunas capas de grafeno y grafeno oxidado; nanopartículas de metal tipo oro y plata; nanopartículas de óxido de metal como alúmina, sílice y titania; nanopartículas magnéticas, paramagnéticas y superparamagnéticas como óxido de gadolinio, varias estructuras de cristal de óxido de hierro como hematita y magnetita, aproximadamente 12 nm de Fe304, gado-nanotubos y endofulerenos como Gd@C6o; y nanopartículas núcleo-coraza y onionadas como nanocorazas de oro y plata, óxido de hierro onionatado, y otras nanopartículas o micropartículas con una coraza exterior de cualquiera de dichos materiales) y cualquier combinación de los anteriores (que incluyen carbón activado). Se debe notar que las nanopartículas pueden incluir nanobarras, nanoesferas, nanoarroces, nanohilos, nanoestrellas (como nanotrípodos y nanotetrápodos), nanoestructuras huecas, nanoestructuras híbridas que son dos o más nanopartículas conectadas como una, y partículas no-nano con nano-recubrimientos o paredes nano-gruesas. Se debe señalar además que las nanopartículas pueden incluir los derivados funcionalizados de las nanopartículas, incluyendo, pero no se limitan a, nanopartículas que han sido funcionalizadas covalentemente y/o no-covalentemente, por ejemplo, apilamiento pi, fisisorción, asociación iónica, asociación de Van der Waals y lo similar. Los grupos funcionales adecuados pueden incluir, pero no están limitados a, porciones que comprenden aminas (Io, 2o, o 3o), amidas, ácidos carboxílicos, aldehidos, cetonas, éteres, ásteres, peróxidos, sililos, organosilanos, hidrocarburos, hidrocarburos aromáticos, y cualquier combinación de los mismos; polímeros; agentes quelantes como tetraacetato de etilendiamina, ácido dietilentriaminopentaacético, ácido triglicolámico, y una estructura que comprende un anillo pirrol; y cualquier combinación de los mismos. Los grupos funcionales pueden aumentar la eliminación de los componentes de humo y/o aumentar la incorporación de nanopartículas en una masa porosa.
Los aditivos mejorados de microondas adecuados pueden incluir, pero no se limita a, polímeros sensibles a microondas, partículas de carbono, fulerenos, nanotubos de carbono, nanopartículas de metal, agua y lo similar y cualquier combinación de los mismos.
Las partículas de cerámica adecuadas pueden incluir, pero no se limitan a, óxidos (por ejemplo, sílice, titania, alúmina, berilia, ceria y zirconia), nonóxidos (por ejemplo, carburos, boruros, nitruros y siliciuros), sus compuestos y cualquier combinación de los mismos. Las partículas de cerámica pueden ser cristalinas, no cristalinas o semicristalinas.
Como se usa aquí, pigmentos se refiere a compuestos y/o partículas que imparten color y se incorporan a lo largo del material de matriz y/o un componente de los mismos. Los pigmentos adecuados pueden incluir, pero no se limita a, dióxido de titanio, dióxido de silicio, tartrazina, E102, ftalocianina azul, ftalocianina verde, quinacridonas, di-imidas del ácido perileno tetracarboxílico, dioxazinas, pigmentos perinonas disazo, pigmentos de antraquinona, negro de carbón, dióxido de titanio, polvos metálicos, óxido de hierro, ultramarino y cualquier combinación de los mismos.
Como se usa aquí, colorantes se refiere a compuestos y/o partículas que imparten color y son un tratamiento superficial. Los colorantes adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, colorantes CARTASOL® (colorantes catiónicos, disponibles de Clariant Service) en forma líquida y/o granular (por ejemplo, CARTASOL® líquido brillante amarillo K-6G, CARTASOL® líquido amarillo K-4GL, CARTASOL® líquido amarillo K-GL, CARTASOL® líquido naranja K-3GL, CARTASOL® líquido escarlata K-2GL, CARTASOL® líquido rojo K-3BN, CARTASOL ® líquido azul K-5R, CARTASOL® líquido azul K-RL, CARTASOL® líquido/gránulos turquesa K-RL, CARTASOL® líquido café K-BL), colorantes FASTUSOL® (un auxocromo, de BASF) (por ejemplo, amarillo 3GL, Fastusol C Azul 74 L).
Los saborizantes adecuados pueden ser cualquier saborizante adecuado para usarse en filtros de dispositivo para fumar incluyendo aquellos que imparten un gusto y/o un sabor a la corriente de humo. Los saborizantes adecuados pueden incluir, pero no están limitados a, material orgánico (o partículas con sabor natural), portadores para sabores naturales, portadores para sabores artificiales, y cualquier combinación de los mismos. Los materiales orgánicos (o partículas con sabor naturalmente) Incluyen, pero no se limitan a, tabaco, clavo (por ejemplo, clavo molido y flores de clavo), cacao, café, té y lo similar. Los sabores naturales y artificiales pueden incluir, pero no están limitados a, mentol, clavo, cereza, chocolate, naranja, menta, mango, vainilla, canela, tabaco, y similares. Dichos sabores pueden ser provistos por mentol, anetol (regaliz), anisol, limoneno (cítrico), eugenol (clavo) y lo similar, y cualquier combinación de los mismos. En algunas modalidades, se puede utilizar más de un saborizante incluyendo cualquier combinación de los saborizantes proporcionados en el presente documento. Estos saboreantes pueden colocarse en la columna de tabaco, en una sección de un filtro, o en las masas porosas descritas aquí. La cantidad de saborizante dependerá del nivel deseado de sabor en la corriente de humo teniendo en cuenta todas las secciones del filtro, la longitud del dispositivo para fumar, el tipo de dispositivo para fumar, el diámetro del dispositivo para fumar, así como otros factores conocidos por aquellos con experiencia en la téenica.
Los aromas adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, formiato de metilo, acetato de metilo, butirato de metilo, acetato de etilo, butirato de etilo, acetato de isoamilo, butirato de pentilo, pentanoato de pentilo, acetato de octilo, mirceno, geraniol, nerol, citral, citronelal, citronelol, linalool, nerolidol, limoneno, alcanfor, terpineol, alfa-ionona, tuyona, benzaldehído, eugenol, cinamaldehido, maltol de etilo, vainilla, anisóle, anetol, estragol, timol, furaneol, metanol, especias, extractos de especias, extractos de hierbas, aceites esenciales, sales de olor, compuestos orgánicos volátiles, moléculas pequeñas volátiles, formiato de metilo, acetato de metilo, butirato de metilo, acetato de etilo, butirato de etilo, acetato de isoamilo, butirato de pentilo, pentanoato de pentilo, acetato de octilo, mirceno, geraniol, nerol, citral, citronelal, citronelol, linalool, nerolidol, limoneno, alcanfor, terpineol, alfa-ionona, tuyona, benzaldehído, eugenol, cinamaldehido, maltol de etilo, vainilla, anisol, anetol, estragol, timol, furaneol, metanol, romero, lavanda, cítricos, fresia, flores de albaricoque, verdes, melocotón, jazmín, palo de rosa, pino, tomillo, musgo de roble, almizcle, vetiver, mirra, grosella negra, bergamota, pomelo, acacia, passiflora, sándalo, haba tonka, mandarina, neroli, hojas de violetas, gardenia, frutos rojos, ylang-ylang, acacia farnesiana, mimosa, haba tonka, maderas, ámbar gris, narciso, jacinto, Narciso, brote de grosella negra, iris, frambuesa, lirio de los valles, sándalo, vetiver, madera de cedro, neroli, bergamota, fresa, clavel, orégano, miel, civeta, heliotropo, caramelo, cumarina, pachuli, zarzamora, helonial, bergamota, jacinto, cilantro, pimento de baya, lábdano, cassie, bergamota, aldehidos, orquídea, ámbar, benjuí, orris, tuberosa, palmarosa, canela, nuez moscada, musgo, estoraque, piña, bergamota, dedalera, tulipán, glicina, clematis, ámbar gris, gomas, resinas, civeta, durazno, ciruela, castóreo, mirra, geranio, rosa violeta, junquillo, clavel especiado, galbano, jacinto, petitgrain, iris, Jacinto, madreselva, pimienta, frambuesa, benjuí, mango, coco, hespérides, castóreo, osmantus, mousse de chene, nectarina, menta, anís, canela, orris, albaricoque, plumería, caléndula, Rosa otto, Narciso, bálsamo tolu, incienso, ámbar, flor de naranja, vetlver Borbón, opopanax, almizcle blanco, papaya, azúcar dulce, yaca, melaza, flor de loto, muguet, Morera, ajenjo, jengibre, bayas de enebro, lindera, peonía, violeta, limón, cal, hlblsco, ron blanco, albahaca, lavanda, balsámicos, fo-ti-tleng, osmantus, karo karunde, orquídea blanca, alcatraces, rosa blanca, lirio rhubrum, tagetes, ámbar gris, hiedra, hierba, seringa, menta, salvia, álamo, uvas, brimbelle, loto, aclamen, orquídea, glicina, flor de tlare, lirio de jengibre, osmantus verde, flor de la pasión, rosa azul, ron de bahía, cassle, tagetes africanos, rosa anatolla, narciso Auvergne, escoba británica, chocolate de escoba británica, rosa búlgara, pachull chino, gardenia china, mandarina calabrés, tuberosa Comoras Island, cardamomo cellanés, fruta de la pasión del Caribe, rosa damascena, durazno de Georgia, Lirio blanco de Madonna, jazmín egipcio, caléndula egipcia, clveta etíope, Farneslan cassie, Iris florentina, jazmín francés, junquillo francés, Jacinto francés, naranjas de Guinea, Guyana wacapua, petltgrain de Grasse, rosa Grasse, Nardo de Grasse, vetlver de Haití, plña hawalana, albahaca israelí, sándalo indio, vainilla del Océano índico, bergamota italiana, iris italiana, pimienta de Jamaica, rosa de mayo, ylang-ylang Madagascar, vainilla de Madagascar, Jazmín marroquí, rosa marroquí, musgo de roble marroquí, flor de naranja marroquí, sándalo de Mysore, Rosa Oriental, cuero ruso, cilantro ruso, mandarina siciliana, caléndula sudafricana, haba tonka sudamericana, pachulí de Singapur, flor de naranja español, limón siciliano, vetiver de isla Reunión, rosa turca, benzoina Thai, flor de naranja Túnez, musgo de trigo yugoslavo, madera de cedro Virginian, milenrama de Utah, palosanto de la India occidental, y lo similar y cualquier combinación de los mismos.
Los adhesivos adecuados pueden incluir, pero no se limita a, metilcelulosa, etilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboxi metilcelulosa, carboxi etilcelulosa, acetato de celulosa soluble en agua, amidas, diaminas, poliésteres, policarbonatos, compuestos de poliamida modificados con sililo, policarbamatos, uretanos, resinas naturales, lacas, polímeros de ácido acrílico, 2-eti I h exi lacr i lato, polímeros de éster de ácido acrílico, polímeros derivados del ácido acrílico, homopolímeros de ácido acrílico, homopolímeros de éster del ácido anacrílico, poli(metil acrilato), poli(butil acrilato), poli(2-etilhexil acrilato), copolímeros de éster de ácido acrílico, polímeros derivados del ácido metacrílico, homopolímeros de ácido metacrílico, homopolímeros del éster del ácido metacrílico, poli(metilmetacrilato), poli(butilmetacrilato), poli(2-etilhexil metacrilato), polímeros de acrilamido-metil-propano sulfonato, polímeros derivados de acrilamido-metil-propano sulfonato, copolímeros de acrilamido-metil-propano sulfonato, copolímeros de ácido acrílico/acrilamido-metil-propano sulfonato, aminas cuaternarias de bencilo coco di-(hidroxietil), p-T-amil-fenoles condensados con formaldehído, dialquil amino alquilo (met)acrilatos, acrilamidas, N-(dialquil amino alquil)acrilamida, metacrilamidas, hidroxialquilo (met)acrilatos, ácidos metacrílicos, ácidos de acrílico, hidroxietil acrilatos, y lo similar, cualquier derivado de los mismos y cualquier combinación de los mismos.
Las vitaminas adecuadas pueden incluir, pero no se limitan a, vitamina A, vitamina Bl, vitamina B2, vitamina C, vitamina D, vitamina E y cualquier combinación de las mismas.
Los antimicrobianos adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, iones de metal anti-microbiano, clorhexidina, sal de clorhexidina, triclosan, polimoxin, tetraciclina, amino glucósido (por ejemplo, gentamicina), rifampicina, bacitracina, eritromicina, neomicina, cloranfenicol, miconazol, quinolona, penicilina, nonoxinol 9, ácido fusídico, cefalosporina, mupirocina, metronidazolea secropina, protegrina, bacteriolcina, defensina, nitrofurazona, mafenida, aciclovir, vanocmicina, clindamicina, lincomicina, sulfamida, norfloxacina, pefloxacina, ácido nalidízico, ácido oxálico, ácido enoxacino, ciprofloxacina, polihexametileno biguanida (PHMB), derivados de PHMB (por ejemplo, biguanidas biodegradables como polietilen hexanietileno biguanida (PEHMB)), gluconato de clilorhexidina, clorhidrato de clorohexidina, ácido etilendiaminotetracético (EDTA), derivados de EDTA (por ejemplo, EDTA disódico o EDTA tetrasódico), lo similar y cualquier combinación de los mismos.
Los agentes antiestáticos pueden, en algunas modalidades, comprender cualquier agente antiestático aniónico, catiónico, anfotérico o no iónico adecuado. Los agentes antiestáticos aniónicos pueden generalmente incluir, pero no se limitan a, sulfatas alcalinos, fosfatos alcalinos, ásteres de fosfato de alcoholes, ésteres de fosfato de alcoholes etoxilados y cualquier combinación de los mismos. Los ejemplos pueden incluir, pero no se limita a, éster de fosfato neutralizado alcalino (por ejemplo, TRYFAC® 5559 o TRYFRAC® 5576, disponible de Henkel Corporation, Mauldin, SC). Los agentes antiestáticos catiónicos pueden incluir en general, pero no están limitados a, sales de amonio cuaternario e imidazolinas que poseen una carga positiva. Los ejemplos de no iónicos incluyen de los derivados poli(oxialquileno), por ejemplo, ácidos grasos etoxilados como EMEREST® 2650 (un ácido graso etoxilado, de Henkel Corporation, Mauldin, SC), alcoholes grasos etoxilados como TRYCOL® 5964 (un lauril alcohol etoxilado, disponible de Henkel Corporation, Mauldin, SC), aminas grasas etoxiladas como TRYMEEN® 6606 (una amina de sebo etoxilada, de Henkel Corporation, Mauldin, SC), alcanolamidas como EMID® 6545 (un dietanolamina oléica disponible de Henkel Corporation, Mauldin, SC) y cualquier combinación de los mismos. Los materiales aniónicos y catiónicos tienden a ser agentes antiestáticos más efectivos.
Cabe señalar que mientras las masas porosas, y lo similar, se discuten aquí principalmente para filtros de dispositivo para fumar, masas porosas, y lo similar, puede ser utilizado como filtros fluidos (o sus partes) en otras aplicaciones, que incluyen pero no se limitan a, filtración de líquidos, purificación de agua, filtros de aire en los vehículos motorizados, filtros de aire en dispositivos médicos, filtros de aire para uso doméstico, y lo similar. Una persona con experiencia en la téenica, con el beneficio de esta descripción, debe entender la modificación y/o limitaciones necesarias para adaptar esta descripción para otras aplicaciones de filtración, por ejemplo, tamaño, forma, relación de tamaño de los componentes de material de matriz, y la composición de los componentes del material de matriz. A modo de ejemplo no limitante, los materiales de matriz pueden ser moldeados a otras formas como cilindros huecos para una configuración de filtro de agua concéntrico u hojas plisadas para un filtro de aire.
En algunas modalidades, un sistema puede incluir una trayectoria de material con una cavidad de molde dispuesta a lo largo de la trayectoria de material, por lo menos una tolva antes de por lo menos una porción de la cavidad del molde para la alimentación de un material de matriz a la trayectoria del material, una fuente de calor en comunicación térmica con al menos una primera porción de la trayectoria del material, y un cortador dispuesto a lo largo de la trayectoria del material después de la primera porción de la trayectoria del material.
Algunas modalidades pueden incluir continuamente introducir un material de matriz en una cavidad de molde y disponer de un contenedor de liberación como un revestimiento de la cavidad del molde. Además, dichas modalidades pueden incluir calentar al menos una porción del material de matriz con el fin de unir el material de matriz en una pluralidad de puntos de contacto de tal modo formando una longitud de masa porosa y cortando la longitud de masa porosa radialmente de tal modo que produce una masa porosa.
Algunas modalidades pueden incluir introducir continuamente un material de matriz en una cavidad de molde, calentando por lo menos una porción del material de matriz con el fin de unir el material de matriz en una pluralidad de puntos de contacto de tal modo que forma una longitud de masa porosa, y extruir la longitud de masa porosa a través de un troquel.
En algunas modalidades, un sistema puede incluir una cavidad de molde que comprende al menos dos partes de la cavidad del molde donde un primer transportador incluye una primera parte de la cavidad del molde y un segundo transportador incluyen una segunda parte de la cavidad del molde. Dicho primer transportador y segundo transportador pueden ser capaces de reunir a la primera parte de la cavidad del molde y la segunda parte de la cavidad del molde para formar la cavidad del molde y luego separar la primera parte de la cavidad del molde de la segunda parte de cavidad del molde de manera continua. El sistema puede incluir además una tolva capaz de llenar la cavidad del molde con un material de matriz y una fuente de calor en comunicación térmica con al menos una primera porción de la cavidad del molde para la transformación del material de matriz en una masa porosa.
Algunas modalidades pueden incluir introducir un material de matriz en una pluralidad de cavidades del molde y calentar el material de matriz en las cavidades del molde con el fin de unir el material de matriz en una pluralidad de puntos de contacto, con lo cual forma una masaporosa.
Las modalidades descritas aquí incluyen: A. un método que incluye la alimentación por vía alimentación de fase densa neumática de un material de matriz en una cavidad de molde para formar una forma en sección transversal deseada, el material de matriz que comprende una pluralidad de partícula aglutinante y una pluralidad de partículas activas; calentar por lo menos una porción del material de matriz con el fin de unir al menos una porción del material de matriz en una pluralidad de puntos de contacto sinterizados, con lo cual forma una longitud de masa porosa; enfriar la longitud de masa porosa; y cortar la longitud de masa porosa, con lo cual produce una masa porosa; B. un método que incluye la alimentación por vía alimentación de fase densa neumática de un material de matriz en una cavidad de molde para formar una forma en sección transversal deseada, el material de matriz que comprende una pluralidad de partículas activas y una pluralidad de partículas aglutinantes que tienen una modificación de superficie hidrófila; calentar por lo menos una porción del material de matriz con el fin de unir al menos una porción del material de matriz en una pluralidad de puntos de contacto sinterizados, con lo cual forman una longitud de masa porosa; remodelar la forma en sección transversal de la longitud de masa porosa después de calentar; enfriar la longitud de masa porosa; y cortar la longitud de masa porosa, con lo cual produce una masa porosa; y C. un método que incluye la alimentación por vía alimentación de fase densa neumática de un material de matriz en una cavidad de molde para formar una forma en sección transversal deseada, el material de matriz que comprende una pluralidad de partículas activas, una pluralidad de partículas aglutinantes que tiene una modificación de superficie hidrófila, y un aditivo mejorado con microondas; calentar por lo menos una porción del material de matriz por irradiación del material de matriz con la irradiación de microondas con el fin de unir al menos una porción del material de matriz en una pluralidad de puntos de contacto sinterizados, con lo cual forma una longitud de masa porosa; remodelar la forma de sección transversal de la longitud de masa porosa después de calentar; enfriar la longitud de masa porosa; y cortar la longitud de masa porosa, con lo cual produce una masa porosa.
Cada una de las modalidades A, B y C puede tener uno o más de los siguientes elementos adicionales en cualquier combinación: Elemento 1: en donde la alimentación de fase densa neumática ocurre a una velocidad de alimentación de aproximadamente 1 m/min a aproximadamente 800 m/min; Elemento 2: en donde la alimentación de fase densa neumática ocurre a una velocidad de alimentación de aproximadamente 1 m/min a aproximadamente 800 m/min y la cavidad del molde tiene un diámetro de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 10 mm; Elemento 3: en donde el calentamiento implica irradiación con radiación de microondas de al menos una porción del material de matriz; Elemento 4: en donde el material de matriz además comprende un aditivo mejorado con microondas; Elemento 5: en donde la cavidad del molde es al menos parcialmente formada por una envoltura de papel; Elemento 6: en donde la partícula aglutinante tiene un tratamiento de superficie hidrófila; Elemento 7: el método además incluye reformar la forma en sección transversal de la longitud de masa porosa después de calentar; Elemento 8: el método además incluye recalentar la longitud de masa porosa antes de cortar, con lo cual forma una segunda pluralidad de punto de contacto sinterizado; Elemento 9: el método además incluye recalentar la masa porosa, con lo cual forma una segunda pluralidad de punto de contacto sinterizado; Elemento 10: en donde la masa porosa es una hoja adecuada para su uso en un filtro de aire; elemento 11: en donde la masa porosa es una hoja con un grosor de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 50 mm; elemento 12: en donde la masa porosa es adecuada para el uso de un filtro de artículo para fumar; elemento 13: en donde la masa porosa es adecuada para el uso de un filtro de agua; y elemento 14: en donde la masa porosa es un cilindro hueco.
A manera de ejemplo no limitante, las combinaciones ejemplares aplicables a A, B, C incluyen: elemento 1 en combinación con el elemento 3; elemento 2 en combinación con el elemento 3; elemento 4 en combinación con cualquiera de los anteriores; elemento 3 en combinación con el elemento 4; al menos uno de los elementos 7-9 en combinación con cualquiera de los anteriores; elemento 7 en combinación con el elemento 8; elemento 7 en combinación con el elemento 9; elemento 7 en combinación con el elemento 3; elemento 5 en combinación con cualquiera de los anteriores; uno de los elementos 10-14 en combinación con cualquiera de los anteriores; elemento 6 en combinación con cualquiera de los anteriores; y elemento 6 en combinación con uno de los elementos 1-4.
Para facilitar una mejor comprensión de las modalidades descritas aquí, los siguientes ejemplos de modalidades representativas se proporcionan. De ninguna manera deben los ejemplos siguientes leerse para limitar, o para definir el alcance de la invención.
EJEMPLOS EJEMPLO 1 Para medir la integridad, las muestras se colocan en un frasco de vidrio cuadrado francés y se agita vigorosamente usando un agitador de acción de muñeca durante 5 minutos. Al finalizar, el peso de las muestras antes y después de la agitación se comparan. La diferencia se convierte en un valor de pérdida por ciento. Esta prueba simula el deterioro bajo circunstancias extremas. Menos del 2% de pérdida de peso se asume que es de calidad aceptable.
Las muestras de masa porosa se producen con GUR 2105 con aditivo de carbono y GUR X192 con el aditivo de carbono se produjeron con y sin envolturas de papel. Dichas muestras son cilindros que miden 8 mm x 20 mm. Los resultados de la prueba de integridad se proporcionan posteriormente en el cuadro 1.
CUADRO 1 Este ejemplo demuestra que aumenta el porcentaje de aglutinante (GUR) en la masa porosa y que incluye una envoltura (papel) que mejora la integridad de la masa porosa. Además, las masas porosas pueden diseñarse para tener integridad comparable a un filtro Dalmatian (filtro plastificado carbono-en-remolque), que se utiliza para eliminación incrementada de componentes de humo.
EJEMPLO 2 Para medir la cantidad de partículas liberadas cuando un fluido se extrae a través de un filtro (o masa porosa), las muestras se inflan en seco y las partículas liberadas se recolectan en una almohadilla de Cambridge.
Las características de liberación de partículas de masas porosas se compararon con un filtro Dalmatian (filtro plastificado carbón en la fibra). Las muestras son cilindros que miden 8 mm x 20 mm de (1) una masa porosa con 333 mg de carbono, (2) una masa porosa con 338 mg de carbono que ha sido lavada con agua y (3) un filtro Dalmatian con 74 mg de carbón El cuadro 2 muestra los resultados de la prueba de liberación de partículas.
CUADRO 2 Este ejemplo demuestra que las masas porosas tienen cantidades comparables de partícula que son liberadas en extracción en comparación con los filtros Dalmatian incluso con muchas veces más carbono cargando, 4.5 veces más en este ejemplo. Además, la liberación de partícula puede ser mitigada con masas porosas con tratamientos como lavado. Otros pasos de mitigación podrían ser al incrementar la concentración de aglutinante en la masa porosa, al Incrementar el grado de unión mecánica en la masa porosa (por ejemplo, al Incrementar el tiempo en las temperaturas de unión), al optimizar el tamaño y forma del aditivo (por ejemplo, carbón) y lo similar.
EJEMPLO 3 Un material de matriz de 80% en peso de carbono (PICAT1F, 60% carbono activo disponible de Jacobi) y 20% en peso de GUR® 2105 se mezclan y se vierte en tubos de papel conectados en un extremo. Los tubos llenados se colocaron en un horno de microondas y se irradiaron por 75 segundos (aproximadamente 300 W y aproximadamente 2.45 GHz). Una porción significante del material de matriz se une y se corta en dos secciones, 17 mm y 21 mm. Las secciones de masa porosa se analizaron y demostraron EPD de 8.4 mm de agua/mm de longitud y 2.7 mm de agua/mm de longitud, respectivamente.
Este ejemplo demuestra la aplicabllldad de la Irradiación de microondas en la producción de masas porosas y lo similar. Como se discute anteriormente, la irradiación de microondas puede, en algunas modalidades, usarse además de otras téenicas de calentamiento en la formación de masas porosas y lo similar descritas aquí.
EJEMPLO 4 Se prepararon cinco masas porosas para cada uno de un primer material de matriz de 80% en peso de carbono (PICATIF, 60% de carbono activo disponible de Jacobi) y 20% de GUR® 2105 y un segundo material de matriz 80% en peso de carbono (PICATTF, 60% de carbono activo disponible de Jacobi) y 20% en peso de plasma GUR® 2105 tratado (es decir, un ejemplo de un aglutinante con una modificación de superficie hidrófila). Las propiedades de las masas porosas resultantes se miden (cuadro 3). La ovalidad de la masa porosa se mide con un método similar al utilizado para medir la ovalidad de filtros de cigarrillo tradicional donde un probador de circunferencia/ovalidad ópticamente analiza la muestra para medir la circunferencia, diámetro máximo (a) y diámetro mínimo (b). La ovalidad se calcula como a-b e indica el grado de deformación de circular a ovular de forma en sección transversal.
CUADRO 3 Para cada una de estas mediciones, especialmente EPD, la desviación estándar en las masas porosas que comprende el plasma GUR® 2105 tratado es igual o menor que GUR ® 2105 no tratado. Además, al comparar los valores de EPD entre las muestras, para la misma concentración de partículas aglutinantes, el plasma GUR® 2105 tratado produce un EPD menor que GUR® 2105 no tratado. Este ejemplo demuestra que las partículas aglutinantes con superficies hidrófilas minimizan la variabilidad en las propiedades de masa porosas (indicadas por el coeficiente de variabilidad reportado) y reducen EPD total de la masa porosa.
EJEMPLO 5 Dos muestras de muestras de material de matriz se utilizan para la preparación de masas porosas: (1) control - 10% en peso de GUR® 2105, 10% en peso de GUR® 2122, 80% en peso de carbono activado y (2) grafito - 10% en peso de GUR ® 2105, 10% en peso de GUR ® 2122, 79% en peso de carbono, 1% en peso de grafito en polvo (disponible de McMaster-Carr) (es decir, un ejemplo de un aditivo de mejora de microondas). El material de matriz se alimenta vía alimentación de fase densa neumática en 4.08 atm en una cavidad de molde formada por papel enrollado en forma de tubo/cilindro. La cavidad del molde con material de matriz en esto se pasó a través de una cámara de microondas de 2.45 GHz de modo único en 2 m/min. La energía de entrada de microondas es variada. Las masas porosas resultantes se analizaron por EPD, circunferencia e integridad de barra (medida por encima) (cuadro 4).
CUADRO 4 Este ejemplo demuestra que la Inclusión de aditivos de mejora con microondas mejorar el procedimiento de sinterización con microondas como se hace evidente por la disminución de EPD y comparable para mejorar la integridad de barra de potencia de microondas similar.
Por lo tanto, la presente Invención está bien adaptada para conseguir los fines y ventajas mencionadas, así como aquellas que sean inherentes a la misma. Las modalidades particulares divulgadas anteriormente son solamente ilustrativas, ya que la presente invención se puede modificar y practicar de maneras diferentes pero equivalentes evidentes para los expertos en la téenica que tienen el beneficio de las enseñanzas en la presente. Además, no se tienen pensadas limitaciones a los detalles de construcción o diseño mostrados en la presente, distintas a las descritas en las reivindicaciones más adelante. Por lo tanto es evidente que las modalidades ilustrativas particulares divulgadas anteriormente se pueden alterar, combinar o modificar y todas estas variaciones se consideran dentro del alcance y espíritu de la presente invención. La invención descrita de forma ilustrativa en el presente documento se puede llevar a cabo de forma adecuada en ausencia de cualquier elemento que no esté descrito específicamente en el presente documento y/o cualquier elemento opcional descrito en el presente documento. Mientras que las composiciones y métodos se describen en términos de "que comprenden", "que contienen" o "que incluye" varios componentes o pasos, las composiciones y métodos pueden también "consistir esencialmente de" o "consisten de" los varios componentes y pasos. Todos los números e intervalos divulgados anteriormente pueden variar por cierta cantidad. Cuando se divulga un intervalo numérico con un límite inferior y un límite superior, se divulga específicamente cualquier número y cualquier intervalo incluido que caiga dentro del intervalo. En particular, cada intervalo de valores (de la forma, "de aproximadamente a a aproximadamente b," o, de manera equivalente, "de aproximadamente a a b," o de manera equivalente, "de aproximadamente a-b") descrito aquí es de entenderse que establece cada número e intervalo incluido dentro del intervalo más amplio de valores. También, los términos en las reivindicaciones tienen su significado plano y ordinario, a menos que el titular de la patente lo defina explícita y claramente de otro modo. Por otra parte, los artículos indefinidos "un/unos" o "una/unas," como se utiliza en las reivindicaciones, se define en el presente para decir uno o más de uno de los elementos que introduce. Si hay cualquier conflicto en los usos de una palabra o término en esta especificación y una o más patentes u otros documentos que se puedan incorporar en la presente como referencia, deben adoptarse las definiciones que sean consistentes con esta especificación.

Claims (20)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES
1.- Un método que comprende: alimentar vía la alimentación neumática de fase densa un material de la matriz en una cavidad de molde para formar una forma transversal deseada, el material de la matriz comprende una pluralidad de partículas aglutinantes y una pluralidad de partículas activas; calentar por lo menos una porción del material de la matriz con el fin de unir al menos una porción del material de la matriz en una pluralidad de puntos de contacto sinterizados, formando así una longitud de masa porosa; enfriar la longitud de masa porosa; y cortar la longitud de masa porosa, produciendo así una masa porosa.
2.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la alimentación neumática de fase densa se produce a una tasa de alimentación de aproximadamente 1 m/min a aproximadamente 800 m/min.
3.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la alimentación neumática de fase densa ocurre a una tasa de alimentación de aproximadamente 1 m/min a aproximadamente 800 m/min y la cavidad del molde tiene un diámetro de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 10 mm.
4.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el calentamiento implica irradiar con radiación de microondas la al menos una porción del material de la matriz.
5.- El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el material de la matriz además comprende un aditivo de mejoramiento de microondas.
6.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la cavidad del molde está formada al menos parcialmente por una envoltura de papel.
7.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la partícula aglutinante tiene un tratamiento superficial hidrofílico.
8.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende adicionalmente: remodelar la forma transversal la longitud de masa porosa después de calentar.
9.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende adicionalmente: recalentar la longitud masa porosa antes de cortar, formando así una segunda pluralidad del punto de contacto sinterizado.
10.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende adicionalmente: recalentar la masa porosa, formando así una segunda pluralidad de punto de contacto sinterizado.
11.- Un método que comprende: alimentar vía alimentación neumática de fase densa un material de la matriz en una cavidad de molde para formar una forma transversal deseada, el material de la matriz comprende una pluralidad de partículas activas y una pluralidad de partículas aglutinantes con una modificación de superficie hidrofílica; calentar por lo menos una porción del material de la matriz con el fin de unir al menos una porción del material de la matriz en una pluralidad de puntos de contacto sinterizados, formando así una longitud de masa porosa; reformar la forma transversal a la longitud de masa porosa después de calentar; enfriar la longitud de masa porosa; y cortar la longitud de masa porosa, produciendo así una masa porosa.
12.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque la alimentación neumática de fase densa se produce a una tasa de alimentación de aproximadamente 1 m/min a aproximadamente 800 m/min.
13.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque la alimentación neumática de fase densa ocurre a una tasa de alimentación de aproximadamente 1 m/min a aproximadamente 800 m/min y la cavidad del molde tiene un diámetro de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 10 mm.
14.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque el calentamiento implica irradiar con radiación de microondas al menos una porción del material de la matriz.
15.- El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el material de la matriz además comprende un aditivo de mejoramiento de microondas.
16.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque la cavidad del molde está formada al menos parcialmente por una envoltura de papel.
17.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque comprende adicionalmente: recalentar la longitud masa porosa antes de cortar, formando así una segunda pluralidad del punto de contacto sinterizado.
18.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque comprende adicionalmente: recalentar la masa porosa, formando así una segunda pluralidad de punto de contacto sinterizado.
19.- Un método que comprende: alimentar vía una alimentación neumática de fase densa un material de la matriz en una cavidad de molde para formar una forma transversal deseada, el material de la matriz comprende una pluralidad de partículas activas, una pluralidad de partículas aglutinantes con una modificación de la superficie hidrofílica y un aditivo de mejora de microondas; calentar por lo menos una porción del material de la matriz por irradiación del material de la matriz con irradiación de microondas con el fin de unir al menos una porción del material de la matriz en una pluralidad de puntos de contacto sinterizados, formando así una longitud de masa porosa; reformar la forma transversal a la longitud de masa porosa después de calentar; enfriar la longitud de masa porosa; y cortar la longitud de masa porosa, produciendo así una masa porosa.
20.- El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque comprende adicionalmente: recalentar la longitud de masa porosa antes de cortar, formando así una segunda pluralidad del punto de contacto sinterizado.
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