MXPA06014329A - Estopa de acetato de celulosa y metodo para elaboracion de la misma. - Google Patents

Abstract

En la elaboracion de una estopa de fibra, particularmente de estopa de acetato de celulosa, la estopa se plastifica antes de entrar dentro del plegador; el plastificante preferido es agua.

Description

ESTOPA DE ACETATO DE CELULOSA Y MÉTODO PARA ELABORACIÓN DE LA MISMA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a una estopa de acetato de celulosa y a un método para elaboración de la misma.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El mercado de los productores de estopa de celulosa de acetato ha tenido una caída de presión (PD) con respecto a los productores de filtro de cigarrillo. Sin embargo, la estopa, se vende en peso. La relación entre PD y peso se refiere como rendimiento (PD/peso). El rendimiento generalmente se ilustra por una línea en una gráfica en donde el eje x es el peso y el eje y es el PD. El extremo más inferior de la línea de rendimiento se define como el punto en el cual la varilla desarrolla extremos deprimidos y el extremo más superior de la línea de rendimiento se define como el punto en el cual se presenta la división de la varilla o enrrollamiento por la máquina formadora de rodillo debido a demasiada estopa. Browne, CL., The Design de Cigarettes, Hoechst Celanese Corporation, 1990, página 66. El filtro de cigarrillo es un dispositivo muy complejo y muchos factores afectan su producción y desempeño. Como con todos los dispositivos complejos, estos factores frecuentemente están interrelacionados, de manera que los cambios en un factor tienen efecto sobre los otros factores. Diversos factores, específicamente mencionados en la presente invención, incluyen firmeza, caída de presión, variabilidad de PD, polvo de papel, y desempaquetamíento. Estas cualidades son consideradas por un productor de filtro cuando se comparan los abastecedores de estopa. La firmeza, una cualidad de la varilla, se refiere a la deformación de una varilla de filtro bajo una carga específica por un tiempo de contacto especificado. La carga del peso de la celda y el tiempo de contacto es dependiente del instrumento utilizado. La firmeza generalmente se expresa como el porcentaje de diámetro retenido (por ejemplo, un mayor porcentaje es más deseable). La variabilidad de PD, una cualidad de la varilla, se refiere a la uniformidad de PD de numerosas varillas y se cuantifica mediante un Cv (coeficiente de variación). Los productores de filtro desean el menor Cv posible para lograr una variabilidad mínima en el suministro de componentes en el humo del cigarrillo. El polvo de papel, también denominado "pelusa", una cualidad de la estopa, frecuentemente no se cuantifica, pero es fácilmente evidente al productor de filtro a la vez que se remueve la estopa a partir del fardo o sobre la máquina para elaboración de varilla, y puede ser una fuente significativa de varillas de filtro defectuosas (protuberancias de fibra, defectos tubulares) así como una causa para una mayor frecuencia en la limpieza de la maquinaria de abertura y maquinaria para elaboración de varilla. Desempaquetamíento, una cualidad de la estopa, se refiere a la facilidad de abertura en el equipo para elaboración de varilla para borrar completamente, o "desbastar", la estopa, y se cuantifíca pocas veces, pero es fácilmente evidente al productor de filtro. Obviamente, el productor de filtro desea un producto de estopa que provee una varilla que posee la firmeza deseada y baja variabilidad de PD, que se abre fácilmente, y que no tiene polvo de papel. Con el actual estado de la técnica, dicho producto no está disponible. Además, la ruta para producción de este producto no está clara debido a las complejidades asociadas con la producción de filtros de cigarrillos y estopa para filtro de cigarrillo. Un experto en la técnica sabe que la firmeza, caída de presión, variabilidad de PD, polvo de papel, y desempaquetamiento se pueden influir por el pliegue de la estopa. El pliegue es una ondulación impartida a las fibras sintéticas durante la elaboración y el nivel de pliegue se puede medir como energía de desplegamiento (UCE). Un experto en la técnica reconoce que al influenciar el plegamiento para mejorar una cualidad, frecuentemente se ocasiona el deterioro de otra cualidad. Por ejemplo, al incrementar UCE se incrementa la formación de polvo de papel (malo), y disminuye la variabilidad de PD (bueno), e inhibe el desempaquetamiento (malo), otras condiciones del procedimiento generalmente permanecen sin cambio. Se han producido productos con formación de pliegue extremadamente alta, pero no están libres de problemas. Por ejemplo, Rhodia Acetow® produce un producto bajo la marca de fábrica Rhodia SK®. Rhodia SK® es una estopa de alto rendimiento (que significa alto PD por bajo peso) y alcanza ese resultado con una alta formación de pliegue. Pero, Rhodia SK también tiene mayor formación de polvo de papel de lo normal y es difícil de abrir en las condiciones típicas para estopa convencional. Esto sigue el conocimiento convencional. La dificultad asociada con la abertura se observa por el requerimiento para cambiar los ajustes convencionales para la elaboración de varilla, por ejemplo, se debe aplicar un mayor trabajo a la estopa para borrar completamente, o "desvastar", la estopa lo cual se puede lograr por cambios en el diseño del rodillo de roscado, la presión del rodillo de roscado, y/o la relación de la velocidad del rodillo en el elaborador de varilla. Este trabajo incrementado resulta en polvo de papel adicional debido al rompimiento de la fibra. Por consiguiente, el problema es cómo producir un producto de estopa que se abre fácilmente y provee una varilla de filtro con la firmeza deseada, baja variabilidad de PD, y baja producción de polvo de papel. Basado en la técnica previa, dicho producto no se puede obtener solamente por una estopa de alto nivel de pliegue. La Patente de E.U.A. No. 3,353,239 describe un plegador prensaestopa en donde los rodillos de presión tienen hendiduras cincunferenciales. La Patente Japonesa No. 2964191 (basada en la Solicitud Japonesa No. 1991-358234 presentada el 27 de diciembre de 1991 ) se dirige a un plegador prensaestopa para la producción de estopa para cigarrillo. Esta patente enseña que la lubricación de los bordes de la estopa antes del plegamiento con un lubricante (por ejemplo, agua) a una velocidad de ingreso de 25- 50 cc/minuto reducirá la formación de polvo de papel. La Patente de E.U.A. No. 3,305,897 describe el plegamiento con vapor de la estopa de poliéster en un plegador prensaestopa. El vapor a una presión de 1.4-2.8 kg/cm2 manométricos se introduce dentro de la cámara rellenadora. Las Patentes de E.U.A. Nos. 5,225,277 y 5,618,620 describen el tratamiento con calor de la estopa con vapor corriente arriba a partir del plegador o mientras que la estopa se encuentra en el plegador. Solicitud Japonesa No. 54-127861 describe el tratamiento con calor de la estopa corriente arriba del plegador. La Patente de E.U.A. No. 5,591 ,388 describe un procedimiento para la producción de lyocell (celulosa hilada con solvente) plegado utilizando vapor ligeramente supercalentado (seco) inyectado sobre las fibras conforme se pliegan en la prensaestopa de un plegador. El vapor supercalentado se encuentra a una presión de 0.35 kg/cm2 a 4.9 kg/cm2 o mayor. La publicación WIPO No. WO 02-087366 ilustra que al incrementar los niveles de plegamiento también se incrementa la formación de polvo de papel (mota) de la estopa. Note los ejemplos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En la elaboración de una estopa de fibra, particularmente de estopa de acetato de celulosa, la estopa se plastifica antes de entrar dentro del plegador. El plastificante preferido es agua.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para el propósito de ilustración de la invención, se muestra en los dibujos una forma que actualmente se prefiere; no obstante, se debe entender que esta invención no se limita a los arreglos precisos y las instrumentalizaciones mostradas. La figura 1 es una ilustración esquemática de un procedimiento de producción de estopa de cigarrillo de conformidad con la presente invención. La figura 2 es una vista en elevación lateral de un plegador prensaestopa elaborado de conformidad con la presente invención, las partes se muestran separadas para claridad. La figura 3 es una vista del plano de la estopa del plegador prensaestopa en la figura 2, las partes se muestran separadas para claridad. La figura 4 es una vista en detalle en elevación frontal del área de entrada del plegador prensaestopa en la figura 2, las partes se muestran separadas para claridad.

La figura 5 es una ilustración gráfica que muestra la relación convencional de UCE con respecto al coeficiente de variación (Cv) en la caída de presión rodillo a rodillo de las varillas de filtro. La figura 6 es una comparación gráfica de la formación de polvo de papel contra la UCE para una estopa convencional y una estopa de la invención. La figura 7 es una ilustración gráfica de la relación de la firmeza con respecto a las varillas para filtro elaboradas con cantidades variables de plastificante para estopa elaborado con y sin la prensaestopa con inyección de vapor. La figura 8 es una ilustración gráfica de la relación convencional de porcentaje de humedad total (%) de la estopa (medida en la salida del plegador) con respecto a la UCE. La figura 9 es una ilustración gráfica de la relación de la invención del porcentaje de humedad total (%) de la estopa (medida en la salida del plegador) con respecto a la formación de polvo de papel.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En general, la estopa de cigarrillo se elabora mediante la adición de un mejorador dentro de una pluralidad de filamentos, tomando los filamentos, lubricando los filamentos, formando una estopa medíante el empaquetamiento de una pluralidad de filamentos, el plegamiento de la estopa, secando la estopa plegada, y embalaje de la estopa plegada seca. En la presente invención, cada uno de estos pasos es conventional a menos que se discuta a continuación. Un mejorador es una solución del polímero y del solvente. El polímero preferido es acetato de celulosa y el solvente preferido es acetona. El acetato de celulosa adecuado para uso como material para filtro de cigarrillo típicamente tiene un grado de sustitución menor de 3.0, preferiblemente en el intervalo de 2.2 a 2.8, y más preferiblemente en el intervalo de 2.4 a 2.6. Los filamentos típicamente tienen un intervalo de 1 a 10 denier por filamento (dpf). Los filamentos pueden tener cualquier forma en sección transversal, incluyendo, pero no limitados a, circular, crenulada, Y, X, y engrosada. La estopa tiene un intervalo de 10,000 a 100,000 denier totales. La estopa tiene un espesor (borde lateral a borde lateral) menor de 3 pulgadas (8 cm) a la salida del plegador. Con referencia a la figura 1 , se muestra el procedimiento de formación de estopa para cigarrillo 100. La estación para preparación del mejorador 102 alimenta una pluralidad de gabinetes 104 (solamente se muestran tres, pero no está necesariamente limitados a estos). En los gabinetes 104, las fibras se producen, de manera convencional. Las fibras se toman en un rodillo de toma 106. Estas fibras se lubrican en una estación de lubricación 108 con un terminado (discutido con mayor detalle a continuación). Estas fibras lubricadas están unidas se enfardan para formar una estopa en un rodillo 110. La estopa se plastífíca en una estación plastificante 1 12 (discutido con mayor detalle a continuación). Luego la estopa se pasa a través de un plegador 114 (discutido con mayor detalle a continuación). La estopa plegada se seca en un secador 116. La estopa plegada seca se enfarda entonces en una estación de embalaje 118. En general, las varillas de filtro para cigarrillos se elaboran mediante desembalaje y abertura de la estopa, y procesamiento de la estopa abierta a través de una máquina convencional para elaboración de varilla, tal como la Hauní AF-KDF-2E o AF-KDF-4, comercialmente disponible a partir de Hauni de Hamburg, Alemania. En el elaborador de varilla, la estopa se abre o "desvasta", formando una varilla, y se envuelve con papel, referido como envoltura del tapón. La varilla de filtro se corta subsecuentemente a una longitud especificada y se une a un cigarrillo. En la presente invención, las técnicas para elaboración de varilla son convencionales. Aunque la presente invención se dirige principalmente a la estopa de cigarrillo, la estopa de cigarrillo de la invención también se puede utilizar en la producción de cualquier polímero que se puede hilar. Dichos polímeros que se pueden hilar incluyen, pero no se limitan a, poliolefinas, poliamidas, poliésteres, esteres y éteres de celulosa y sus derivados, ácido poliláctico (PLA), y los similares. El lubricante (o capa superficial protectora) aplicado a las fibras en la primera estación de lubricación 108 comprende: aceite mineral, emulsificantes, y agua. El aceite mineral es un derivado líquido del petróleo. El aceite mineral mineral es un aceite mineral de agua blanca (por ejemplo, clara) que tiene una viscosidad de 80-95 SUS (Segundos Universales Sabolt) medida a 100°F (37.7°C). Los emulsificantes son preferiblemente una mezcla de emulsificantes. La mezcla preferida consiste de monolaurato de sorbitano (SPAN 20 a partir de, por ejemplo, Uniqema of Wilmington, DE) y POE 20 monolaurato de sorbítano (TWEEN 20 a partir del, por ejemplo, Uniqema of Wilmington, DE). El agua es preferiblemente agua desmíneralizada, agua deionizada, u otra agua apropiadamente filtrada y tratada. El lubricante puede consistir de (% expresado como peso %): 62.0- 65.0% de aceite mineral, 27.0-28.0% de emulsificantes, y 8.0- 10.0% de agua; preferiblemente, 63.5- 64.0% de aceite mineral, 27.5- 28.0% de emulsificante, 8.3- 8.5% de agua; y más preferiblemente, 63.6% de aceite mineral, 28.0% de emulsificante, y 8.4% de agua. La mezcla emulsificante consiste de (% expresado como peso %, se entiende que cierta agua se incluye en estos materiales pero no se incluye en la presente invención): 50.0- 52.0% de monolaurato de sorbitano y 48.0- 50.0 de POE (20) monolaurato de sorbitano; 50.5- 51.5% de monolaurato de sorbítano y 48.5- 49.5% de POE (20) monolaurato de sorbitano; y más preferiblemente, 50.9- 51.4% de monolaurato de sorbitano y 49.6- 49.1 % de POE (20) monolaurato de sorbitano. El lubricante se mezcla entonces con agua (por ejemplo, agua desíonízada o agua desmíneralizada) para formar una emulsión al 3-15% de agua. La emulsión de agua se añade sobre la estopa para obtener un intervalo final de 0.7- 1.8% de FOY (por ejemplo, después del secador), preferiblemente de aproximadamente 1.0% de FOY (FOY es capa superficial protectora sobre 2.5 yardas (2.2 metros) y representa el lubricante menos el agua añadida). Después de que las fibras son enfardadas dentro de una estopa y antes de que la estopa entre al plegador, la estopa se plastifica en la estación plastificante 112. La estación plastificante 112 se ajusta hacía arriba y hacia abajo y de lado a lado, de manera que la estopa entra de manera adecuada al plegador 114 como será más evidente en la discusión del plegador a continuación. La estación plastificante 112 está separada del plegador 114. La estación plastificante 112 se coloca antes del plegador 114, de manera que el plastificante que se añade a la estopa tiene suficiente tiempo para plastificar la estopa. Preferiblemente, la estación plastificante 112 se encuentra al menos medio (1/2) metro antes del plegador a presión, más preferiblemente un metro antes del plegador a presión. La estación plastificante 112 añade un plastificante, preferiblemente agua, más preferiblemente agua desmineralizada, a la estopa. En plastificante se aplica a una velocidad máxima en un punto de exceso de aspersión trasera a partir de los rodillos de presión del plegador. La velocidad de aplicación es preferiblemente menor de 300 cc/minuto a velocidades de línea de 200- 1 ,000 metros por minuto con una estopa de 10,000-100,000 denier totales, más preferiblemente 25-200 cc/minuto a velocidades de línea de 200-1 ,000 metros por minuto con una estopa de 10,000-100,000 denier totales. El aplicador preferiblemente una guía(s) tipo "bobina" adaptada para la aplicación del plastifícante. Preferiblemente, se utiliza un par de guías de tipo bobina para asegurar la humectación adecuada de ambos lados de la estopa. Las guías de bobina pueden estar separadas de manera que la estopa corre entre éstas en una línea recta o las guías de bobina pueden estar escasamente separadas de manera que la estopa corre entre una ruta en forma de "S". La superficie de las guías de bobina puede ser plana o curva (por ejemplo, cóncava, convexa, ondulada, o cóncava/convexa). En la guía de bobina se puede elaborar de material de cerámica o de material revestido con cerámica. La guía de bobina puede estar rebordeada o sin rebordeado. La guía de bobina puede tener una pluralidad de aberturas a través de las cuales se aplica el plastifícante a la estopa. En la figura 2, se muestra un plegador prensaestopa 10 elaborado de conformidad con la presente invención. El plegador 10 tiene un marco de base 12 y un marco de base superior 14. El marco base 12 y el marco superior 14 se unen de manera convencional, de manera que el marco superior 14 puede mover (o "flotar") en relación con el marco base 12. La estopa viaja a través del plegador como se indica por las flechas A. En general, la estopa, no mostrada, se empuja a través del plegador 10 por un par de rodillos direccionales de presión 20, 22 (discutido con mayor detalle a continuación) que se montan en los ejes 23 y se fijan en su lugar vía las llaves 21. El rodillo superior de presión 20 se monta en el marco superior 14. El rodillo inferior de presión 22 se monta en el marco base 12. Los ejes 23 se acoplan a los motores (no mostrados). La estopa deja los rodillos de presión 20, 22 y entra a la prensaestopa (discutido con mayor detalle a continuación) que tiene un canal 30 y un sacudidor 32 localizado en el extremo distal del canal 30. En el canal 30, la estopa se pliega de manera perpendicular a su dirección de viaje conforme encuentra presión trasera ocasionada por la estopa que es empujada (o rellenada) dentro del canal 30 en contra del sacudidor 32. Este plegamíento crea el pliegue en la estopa. Los rodillos de presión 20, 22, en la presente invención, se refieren como rodillos "inductores de pliegue". Los rodillos inductores de pliegue arrugan (o pliegan) la estopa conforme pasa a través del elemento a presión y por lo tanto "fuerzan" a la estopa a plegarse (por ejemplo, influye sobre la localizacíón del pliegue en la estopa al debilitar preferencialmente áreas de la estopa a ser plegada). El resultado es una estopa más uniformemente plegada. Más uniformemente significa, en un aspecto, que los picos de la estopa plegada (asumiendo que la estopa plegada tiene generalmente una forma de dientes de sierra desde una perspectiva elevacional) son paralelos entre sí (cuando se observan desde una perspectiva en plano superior); sin los rodillos inductores de pliegue, los picos de la estopa plegada están orientados más al azar (no uniformemente paralelos) con respecto a cómo se encuentran entre sí. Aunque en la presente invención se prefiere que los rodillos inductores de pliegue sean los rodillos de presión del plegador, la invención no se limita a éstos. Los rodillos inductores de pliegue pueden ser otro par de rodillos localizados antes del plegador 10. También, los rodillos inductores de pliegue sujetan la estopa por lo tanto previniendo el deslizamiento.

Cualquiera o ambos rodillos de presión pueden ser un "rodillo inductor de pliegue". Un rodillo de presión puede tener una superficie lisa circunferencial y el otro puede tener- una superficie circunferencial con hendiduras axiales, o ambos rodillos puedan tener una superficie circunferencial con hendiduras axiales. El rodillo con hendiduras axiales arrugan la estopa y por lo tanto fuerza que se pliegue de manera uniforme. El rodillo con hendiduras se puede localizar ya sea en la parte superior o en la parte inferior del par, pero se prefiere en la parte inferior. El término "con hendiduras" se refiere a cualquier superficie para texturizacíón que "inducirá" la formación de pliegue. Dicha superficie para texturización puede incluir hendiduras, depresiones, u otros tipos de texturización. Se prefiere una superficie que tiene hendiduras. Las hendiduras están preferiblemente en la forma de una curva senoidal, pero también pueden ser ranuras, hendiduras, o canales rectangulares, triangulares, o semicirculares con o sin superficies planas entre éstos que se extienden axialmente (por ejemplo, lateral a lateral) a través de la faz del rodillo. Estas hendiduras pueden tener un intervalo de 10 a 100 hendiduras por pulgada (2.5 cm), preferiblemente de 25 a 75 hendiduras por pulgada (2.5 cm), más preferiblemente 50 hendiduras por pulgada (2.5 cm). La profundidad de la hendidura (pico a depresión) puede tener un intervalo de 0.5 mils a 5.0 mils (12.5 mieras a 150 mieras), preferiblemente 1-2 mils (25-50 mieras). El rodillo superior de presión 20, el rodillo liso, puede estar hecho de materiales metálicos o cerámicos. Aquellos materiales incluyen, pero no se limitan a, carburos de titanio unidos por acero/aleación, carburos de tungsteno, zirconia a presión o sin presión estabilizada con MgO, o zirconia a presión o sin presión estabilizada con Itrio (YTZP). (A presión se refiere a la presión isostática en caliente.) Se prefieren las zirconias. La zírconia a presión estabilizada con Itrio se prefiere más debido a que exhibe la mejor vida de desgaste y resistencia a la fragmentación. La capa superficial protectora de la superficie (textura) es preferiblemente no mayor de 16 rms, con laterales con bordes cortantes y libreS de fragmentos. El rodillo inferior de presión 22, el rodillo con hendiduras axiales, puede estar hecho de materiales metálicos o cerámicos. Esos materiales incluyen, pero no se limitan a, carburos de titanio unidos por acero/aleación, carburos de tungsteno, zirconia a presión o sin presión estabilizada con MgO, o zirconía a presión o sin presión estabilizada con Itrio (YTZP). Se prefieren las zirconias. La zirconía a presión estabilizada con Itrio se prefiere más debido a que exhibe la mejor vida de desgaste y mayor resistencia a la formación de fragmentos. La capa superficial protectora de la superficie (textura) es preferiblemente no mayor de 12 rms, con laterales con bordes cortantes, con bordes redondeados de la hendidura, y libre de fragmentos. En una modalidad alterna de la invención, los rodillos de presión 20, 22 no son los rodillos "inductores de pliegue" anteriormente mencionados (por ejemplo, sin hendiduras axiales en cualquier rodillo 20, 22). En esta modalidad, los rodillos de presión 20, 22 se hacen de materiales sólidos de cerámica. Esto significa que el rodillo es de cerámica (por ejemplo, no meramente un revestimiento). Los materiales cerámicos incluyen zirconia no a presión o a presión estabilizada con MgO, o zirconia a presión o sin presión estabilizada con Itrio (YTZP). Se prefieren las zirconias. La zirconia a presión estabilizada con Itrio se prefiere más debido a que exhibe la mejor vida de desgaste y resistencia a la fragmentación. La capa superficial protectora de la superficie (textura) es preferiblemente no mayor de 16 rms, con laterales con bordes cortantes y libreS de fragmentos. Las placas de tope 24 (figura 3) se localizan en ambos lados laterales de los rodillos de presión 20, 22 y ensamblan las cuchillas rascadoras 25. Las placas de tope 24 se utilizan para mantener la estopa en el elemento a presión entre los rodillos de presión 20, 22. Las placas de tope 24 se pueden hacer de metal, cerámica o metal revestido con cerámica. Preferiblemente, las placas de tope son de una cerámica de alúmina para buena resistencia al desgaste y menor fricción. La prensaestopa tiene una mitad superior 26 fija al marco superior 14 y una mitad inferior 28 fija al marco base 12. Las mitades cuando se acoplan definen un canal de la prensaestopa 30. Un sacudidor 32 se localiza en el extremo distal del canal. El sacudidor 32 preferiblemente se monta en la mitad superior 26 vía un pivote 34, de manera que el sacudidor 32 puede girar dentro del canal 30 y parcialmente cerrando al mismo. El movimiento del sacudidor 32 se puede controlar por un efector 36 que está operativamente acoplado al sacudidor 32 vía la varilla 38. El movimiento del sacudidor 32 preferiblemente se controla para asegurar la uniformidad del pliegue mediante cualquier medio convencional incluyendo, pero no limitado a medios de peso, o neumáticos, o eléctricos, o electrónicos. Las cuchillas rascadoras 25 preferiblemente son una parte integral de la mitad superior 26 y de la mitad inferior 28 de la prensaestopa. Las cuchillas rascadoras 25 se localizan cerca de (por ejemplo, con un espacio de aproximadamente 1 mil (25 mieras)) con respecto a los rodillos de presión 20, 22, de manera que la estopa no se pega a los rodillos y se dirige dentro del canal 30. Un inyector de vapor 58 se localiza en la mitad superior 26 de la prensaestopa. El inyector de vapor 58 se coloca tan cerca al extremo de la cuchilla rascadora 25 adyacente al rodillo de presión 20 como sea prácticamente posible. El inyector de vapor 58 se localiza entre el sacudidor 32 y el extremo de la cuchilla rascadora 25 adyacente al rodillo de presión 20. El inyector de vapor 58 se encuentra en comunicación con canal de la prensaestopa 30. El inyector de vapor 58 permite que el vapor establezca y ligeramente una el pliegue de la estopa en el canal 30. El inyector de vapor 58 puede poseer cualquier tipo de aberturas adecuadas, tales como ranuras particulares o múltiples u orificios particulares o múltiples. El inyector de vapor 58 preferiblemente es una pluralidad de orificios circulares que se extienden en la anchura del canal 30, de manera que el vapor se distribuye uniformemente a través de la anchura de la estopa en el canal 30. El vapor (administrado dentro del canal) preferiblemente es vapor a baja presión a 100°C. El vapor es más preferiblemente un vapor seco a baja presión a 100°C. La presión de vapor se encuentra en el intervalo de 0.007 a 0.35 kg/cm2 manométricos. Preferiblemente, el vapor se filtra, a través de un filtro de 2 mieras, para remover las partículas del vapor y el vapor se dirige a partir del filtro hacia el inyector a través de un tubo de acero. El vapor se controla preferiblemente mediante válvulas cónicas (se pueden utilizar otras válvulas adecuadas) localizadas cercanamente adyacentes a la prensaestopa. Preferiblemente, existe una trampa de agua entre la válvula y la prensaestopa. La presión de vapor variará dependiendo del tamaño y la forma de los orificios/ranuras del inyector de vapor 58. El vapor se dirige hacia el inyector 58 vía la entrada de vapor 62 la cual es un acoplamiento flexible, de manera que la mitad superior 26 de la prensaestopa puede flotar con el marco superior 14. Un inyector de vapor 60 se localiza en la mitad inferior 28 de la prensaestopa. El inyector de vapor 60 se coloca tan cerca al extremo de la cuchilla rascadora 25 adyacente al rodillo de presión 22 como sea prácticamente posible. El inyector de vapor 60 preferiblemente se localiza directamente por debajo del inyector 58 de la mitad superior 26 de la prensaestopa. El inyector de vapor 60 se encuentra en comunicación con el canal de la prensaestopa 30. El inyector de vapor 60 permite que el vapor establezca y ligeramente una el pliegue de la estopa en el canal 30. El inyector de vapor 60 puede poseer cualquier tipo de aberturas adecuadas, tales como ranuras particulares o múltiples u orificios particulares o múltiples. El inyector de vapor 60 es preferiblemente una pluralidad de orificios circulares que se extienden en la anchura del canal 30 (figura 3), de manera que el vapor se distribuye uniformemente a través de la anchura de la estopa en el canal 30. El vapor (administrado dentro del canal) es preferiblemente vapor a baja presión a 100°C. El vapor es más preferiblemente un vapor seco a baja presión a 100°C. La presión de vapor se encuentra en el intervalo de 0.007 a 0.35 kg/cm2 manométricos. Preferiblemente, el vapor se filtra, a través de un filtro de 2 mieras, para remover las partículas del vapor y el vapor se dirige a partir del filtro hacía el inyector a través de un tubo de acero. El vapor se controla preferiblemente mediante válvulas cónicas (se pueden utilizar otras válvulas adecuadas) localizadas cercanamente adyacentes a la prensaestopa. Preferiblemente, existe una trampa de agua entre la válvula y la prensaestopa. La presión de vapor variará dependiendo del tamaño y la forma de los orificios/ranuras del inyector de vapor 58. El vapor se dirige hacia el inyector 60 vía la entrada de vapor 64. La cantidad total de vapor inyectado dentro del canal de la prensaestopa por los inyectores de vapor 58/60 se encuentra en el intervalo de 0.002-0.08 libras (0.0009-0.036 kg) de vapor por libra (0.45 kg) de estopa, preferiblemente 0.005-0.02 libras (0.002-0.009 kg) de vapor por libra (0.45 kg) de estopa. Los bordes de la estopa se lubrican antes de la entrada al plegador prensaestopa 10. La lubricación preferiblemente se añade inmediatamente antes de la entrada en el plegador prensaestopa 10. La lubricación se añade más preferiblemente a los límites de la estopa inmediatamente antes de la entrada de la estopa en el elemento a presión entre los rodillos 20, 22. Esta lubricación del extremo disminuye el daño al filamento entre los rodillos de presión y las placas de tope. Este sistema lubricante del extremo está montado en una base de alineamiento 40 la cual está unida al marco de la base 12. Un mecanismo de sujeción 56 (figura 3) permite que las placas de tope 24 se coloquen en una posición relativa con respecto a los rodillos de presión 20, 22 en una manera convencional (por ejemplo, con cuñas y/o clavijas). En la figura 4, dos aplícadores de lubricación del borde 42 se muestran montados de manera segura sobre la base 40, de manera que cuando la estopa entra al plegador 10, los bordes de la estopa se pueden lubricar con un lubricante adecuado, tal como agua. Cada aplicador para lubricación del borde 42 comprende una faz de aplicador 44 y una placa de refuerzo 50. La placa de refuerzo 50 es lo suficientemente larga para soportar (por ejemplo, se extiende hacia atrás) tanto la faz del aplicador 44 como la placa de tope 24 (figura 3). La faz del aplicador 44 is fija a la placa de refuerzo 50. La faz del aplicador 44 preferiblemente está revestida de cerámica metalizada por aspersión para proveer una baja fricción y buena capacidad al desgaste. La placa de tope 24 no está fija a la placa 50, pero en lugar de eso se fija de manera reemplazable o removible. La faz del aplicador 44 tiene una hendidura longitudinal 46. Los bordes de la estopa están adaptados para ponerse en contacto y correr a través de las hendiduras 46 en donde están lubricados. Uno o más orificios 48 (figura 2) se cortan a través de un aplicador 42 y se encuentran en comunicación con las hendiduras 46. Los orificios 48 pueden ser de cualquier número, tamaño, o forma adecuada para la tarea. Los orificios 48 pueden ser ranuras u orificios circulares. Preferiblemente, los orificios 48 son redondos y de igual diámetro. El diámetro se optimiza para una mejor distribución, por ejemplo, preferiblemente igual a la altura de la estopa. Las entradas 54 abastecen el lubricante a los aplicadores 42. La velocidad de adición de lubricante vía el aplícador varía dependiendo de numerosos factores, incluyendo pero no limitados a, velocidad de la estopa, tamaño de la estopa (denier totales), tamaño del filamento (dpf), y forma en sección transversal por mencionar unos pocos. El lubricante se añade por debajo de una velocidad máxima, la velocidad máxima se alcanza cuando cualquier línea de la estopa se agita o existe un retro asperjado excesivo a partir del plegador. Típicamente, la velocidad de adición del lubricante es menor de 100 ce por minuto por lado, preferiblemente menos de 50 ce por minuto por lado, y más preferiblemente entre 10-50 cc/minuto/lado. La estopa del cigarrillo (por ejemplo, aquella producida utilizando el aparato y procedimiento precedente) tiene una alta energía de desplegamíento (UCE), una baja producción de polvo de papel, firmeza mejorada, y se abre fácilmente. Además, puesto que la UCE se ha incrementado, el coeficiente de variación (Cv) de la caída de presión varilla-a-varilla disminuye. Con referencia a la figura 5, se ilustra la relación convencional entre Cv y UCE. Se sabe que conforme se incrementa la UCE, el Cv disminuirá. Con referencia a la figura 6, la curva A ilustra la relación convencional entre UCE y la producción de polvo de papel. Note que conforme se incrementa la UCE, la producción de polvo de papel se incrementa rápidamente. Debido a la relación expresada por la curva A, los productores de estopa no han sido capaces de tomar una ventaja total de la relación mostrada en la figura 5. La línea D representa un límite superior aceptable de la producción de polvo de papel de 0.06 g/30 minutos. Por otra parte, la curva B de la figura 6 ilustra la relación de la invención entre UCE y la producción de polvo de papel, por ejemplo, alta UCE y baja producción de polvo de papel. Esta relación se puede expresar como: Polvo de papel (g/30 minutos) = 0.00009e00209UCE Note que en las UCE equivalentes, la estopa de la invención tiene una producción reducida de polvo de papel. La curva C ilustra resultados experimentales obtenidos (procedimientos discutidos a continuación). Los resultados experimentales se pueden expresar como: Polvo de papel (g/30 minutos) = 0.00017UCE- 0.0276 Note que conforme la UCE se incrementa, la producción del polvo de papel permanece casi sin cambio. Por lo tanto, el productor de estopa es capaz de elaborar una estopa con alta UCE (que se traduce hacia una estopa con menor Cv) que tiene una baja producción de polvo de papel. Además, la estopa de la invención se abrió de manera similar a una estopa convencional a pesar de su mayor UCE.

La estopa representada por la curva C de la figura 6 se elaboró mediante un procedimiento que tiene el rodillo inductor de pliegue (anteriormente discutido) y el aplicador para lubricación del borde 42 (anteriormente discutido), pero no utiliza la estación plastificante 112 o los inyectores de vapor 58/60. Los beneficios adicionales de los inyectores de vapor y la estación plastificante se discutirán a continuación. Los inyectores de vapor tendrán al menos dos beneficios con respecto al procedimiento y al producto; primero, incrementarán adicionalmente la UCE, y segundo, incrementarán la firmeza de la varilla. La firmeza, y hasta cierto grado el incremento de la UCE, resultarán a partir de un módulo final incrementado de la estopa. El beneficio de la firmeza se discutirán a continuación. Con referencia a la figura 7, se ilustra la relación de la firmeza con respecto a la cantidad de plastificante, pz%, (por ejemplo, triacetina, etc., utilizada para la unión a la fibra) añadida a una varilla dada. La curva A es una estopa convencional; la curva B es una estopa de la invención que fue sometida a vapor con 0.14 kg/cm2 manométricos de vapor. La varilla fue de 108 mm de largo x 24.45 mm de diámetro, la única diferencia entre la curva A y B fue con inyección de vapor, todos los demás (por ejemplo, estopa, envoltura del tapón, plastifícante (para unión a la fibra), elaborador de varilla y evaluador) fueron los mismos. La prueba de firmeza se discute a continuación. Note que con varillas equivalentes, la firmeza se mejora mediante inyección de vapor y que al incrementar la presión de vapor se incrementarán adicionalmente los resultados benéficos El efecto de inyección de vapor permite al menos una mejoría de 0 5 unidades de firmeza con respecto a la firmeza de la varilla La estación plastificante tendrá el beneficio al procedimiento y al producto de permitir que se incremente el contenido de humedad de la estopa El beneficio de la humedad incrementada de la estopa se discute a continuación Con referencia a la figura 8, se muestra la relación convencional entre la humedad total que entra al plegador (medida en la salida del plegador) y la UCE La UCE se incrementa debido a que el módulo de la estopa se reduce y se imparte mayor formación de pliegue con ajustes atados del plegador Ademas, como se muestra en la figura 9, este incremento en la humedad también reduce la producción del polvo de papel Con la estopa más fácil de plegar, se requiere menos trabajo mecánico para la formación del pliegue, y por lo tanto, se produce menos daño a la estopa No obstante, numerosas dificultades del procedimiento hacen poco práctico incrementar la humedad más allá del intervalo (líneas verticales a 20% y 25%) que se muestra en la figura 8 La estación plastificante resuelve este problema, y proveerá el procedimiento y beneficio del producto reducido de polvo de papel y una mayor uniformidad en la variación del pliegue dependiente del tiempo El mecanismo que ocasiona reducción de la producción de polvo de papel con los ap cadores de agua del borde del plegador y con la estación plastificante son diferentes y complementarios Los aplicadores de agua del borde proveen protección de la fibra mediante lubricación adicional a una alta presión, área de abrasión del plegador, mientras que la estación plastificante reduce el trabajo mecánico para pliegue y el daño general a la fibra. En una modalidad preferida, la estopa tiene una relación UCE/polvo de papel de: Polvo de papel (g/30 minutos) < 0.00009e(0 0209UCE), hasta el valor polvo de papel de 0.06. Alternativamente, la estopa podría tener: una UCE promedio de > 280 gcm/cm y una producción de polvo de papel promedio de < 0.030 g/30 minutos, o una UCE promedio de > 265 y una producción de polvo de papel promedio de < 0.023, o una UCE promedio de > 250 y una producción de polvo de papel promedio de < 0.017. Además, estas estopas podrían tener un Cv promedio de < 2.5 ó 2.2 ó 1.75. Estas estopas también podrían tener una firmeza de 80 unidades de firmeza o podrían estar más basadas en el Cerulean (actualmente Filtrona) QTM-7. Estas estopas podrían tener un denier total en el intervalo de 10,000-100,000 y un dpf en el intervalo de 1.5-4 dpf. La UCE es la cantidad de trabajo requerida para el desplegamiento de una fibra. La UCE, como se reporta posteriormente en la presente invención, es muestreada antes de embalar, por ejemplo, postsecado y pre-embalaje. La UCE, como se utiliza en la presente invención, se mide como sigue: utilizando un evaluador de tensión Instron calentado (20 minutos antes de la calibración convencional) (Modelo 1130, ruedas dentadas en cruceta - Gear #'s R1940-1 y R940-2, software para adquisición y análisis de datos Instron Series IX-Versión 6, máxima capacidad de carga de la celda Instron 50 Kg, ensamblaje del rodillo superior Instron, 1"x4"x 1/8" (2.5 cm x 10 cm x 0.3 cm) superficies para sujeción de la forma con alto grado de espesor Buna-N 70 Shore A durometer), una muestra precondicionada de estopa (precondicionada por 24 horas a 22°C ± 2°C y humedad relativa a 60% ± 2%) de aproximadamente 76 cm en longitud se sujeta en la parte superior y se extiende homogéneamente a través del centro del rodillo superior, pre-tensionado mediante un tirón suave 100 g ± 2 g (por lectura en la pantalla), y cada extremo de la muestra se fija (a la presión más elevada disponible, pero no excediendo las recomendaciones de los fabricantes) en los elementos para sujeción inferiores para realizar una longitud de 50 cm del indicador (longitud del indicador medida a partir de la parte superior de las asas para sujeción), y luego se evaluaron, hasta que se rompieron, a una velocidad de cruceta de 30 cm/minuto. Esta prueba se repitió hasta que se obtuvieron tres pruebas aceptables y se reportó el promedio de los tres puntos de datos a partir de estas pruebas. Los límites de energía (E) se encuentran entre 0.220 Kg y 10.0 Kg. El desplazamiento (D) tiene un punto preestablecido de 10.0 Kg. La UCE se calculó por la fórmula: UCE (gcm/cm) = (E*1000) / ((D*2) +500). Además, los valores utilizados en la presente invención son UCE promedio. La UCE promedio se refiere al promedio de al menos treinta y cinco fardos de estopa, lo cual representa la capacidad de detectar una diferencia de 10 UCE entre las muestras a 95% de confianza con variabilidad existente. El polvo de papel es pequeños filamentos rotos en la estopa para cigarrillo. El polvo de papel, como se utiliza en la presente invención, se mide como sigue: el polvo de papel se recolecta en una placa elaborada de fórmica negra plana, 29.5 cm x 68.5 cm, se coloca entre y se centra bajo los rodillos de roscado de una unidad de abertura Hauni AF-2, la estopa se procesa a través de un elaborador de varilla limpio (sin polvo de papel) Hauni AF-2/KDF-2 (establecido a: velocidad de elaborador de varilla - 400 m/minuto (5% de tolerancia), relación de rodillo de roscado - 1.5:1 , presión de rodillo de roscado - 2.45 atmósferas, presión de pre-tensión - Tipo A - 0.98 atmósferas) por 10 minutos, después de 10 minutos, utilizando una cinta adhesiva tarada (hasta los miligramos más cercanos) (aproximadamente 6.5 cm - 7.5 cm en longitud montada en un cilindro, lado adhesivo hacia afuera) para tomar todo el polvo de papel a partir de las placa, luego determinando el peso del polvo de papel cargado en la cinta. El polvo de papel se calculó utilizando la siguiente fórmula: Polvo de papel (g/30 minutos) = (G-T) *3 G= peso aproximado del polvo de papel cargado en las cinta T= peso tarado de la cinta. Además, los valores utilizados en la presente invención son polvo de papel promedio. El polvo de papel promedio se refiere al promedio de al menos cien fardos de estopa, lo cual representa la capacidad de detectar una diferencia de 0.01 g/30 minutos entre las muestras a 95% de confianza con variabilidad existente. La caída de presión es la diferencia en la presión entre los extremos de la varilla de filtro conforme el aire se dirige a través de la varilla a una velocidad de flujo de 17.5 cc/segundo. La caída de presión (y caída de presión varilla-a-varilla Cv), como se utiliza en la presente invención, se mide como sigue: utilizando un Quality Test Module (QTM-6) para caída de presión de Cerulean de Richmond, VA, EUA con tubo para encapsulamiento de látex, amber 5/16" (0.8 cm) ID x 0.015" (157 mm) de grosor de la pared, 35 ± 5 durometer, calibrado con un peso certificado de 1.0 g y estándares de Cerulean para varillas y vidrio en circunferencia, el QTM se establece con aire a presión - 3.5 kg/cm2, velocidad de flujo -dirigida para alcanzar 17.7 cc/segundo, tubo para encapsulamiento- 5/16" (0.8 cm) ID x 0.015" (157 mm de longitud (8% de extensión)) y If = encendido, cr = encendido, stop2 = apagado, paridad = apagado, baudío = 9600, fijación de Pd = 0, pulgadas = apagado, Pd = encendido, forma = apagado, redondez = apagado, ova = apagado, tamaño-láser = encendido, interrupción = apagado, wt = encendido, QTM ld=O, auto cal = apagado, protocolo = 0 (o 1 , si HOST = encendido), host = apagado (o encendido para conexión LIMS o PC), sw2 ident = 2, swl ¡dent = 1 , tamaño de lote = 0, cofv = encendido, estadísticas = encendido, resultados = encendido, lenguaje = GB, impresora = encendido, 30 varillas precondicionadas (precondicionado por 48 horas, a 22°C ± 2°C, humedad relativa - 60% ± 2%) son evaluadas y se reportan los valores de caída de presión y Cv. Además, los valores utilizados en la presente invención son Cv promedio. El Cv promedio se refiere al promedio de al menos cuatrocientos fardos de estopa, lo cual representa la capacidad de detectar un cambio del 15% en varianza a 95% de confianza. La firmeza (o dureza) se refiere a la deformación de una varilla de filtro bajo presión. La firmeza se reporta como % de diámetro retenido bajo carga, y algunas veces se refiere como unidades de firmeza. % de firmeza = diámetro original - depresión x 100 diámetro original La firmeza reportada en la presente invención se midió en un QTM-7, con ajustes de fábrica, de Cerulean de Richmond, VA. La presente invención puede estar comprendida en otras formas sin apartarse del espíritu y de los atributos esenciales de la misma, y, por consiguiente, se debe hacer referencia a las reivindicaciones anexas, más que a la especificación precedente, como indicó el alcance de la invención.

Claims (14)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un procedimiento para la elaboración de una estopa de acetato de celulosa que comprende los pasos de: añadir un mejorador que comprende una solución de acetato de celulosa y solvente, tomar los filamentos de acetato de celulosa como se hilaron, lubricar los filamentos de acetato de celulosa, formar una estopa a partir de los filamentos de acetato de celulosa, plastificar la estopa, realizar el plegamiento de la estopa, secado de la estopa plegada, y embalaje de la estopa plegada seca.

2.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque plastificar la estopa comprende adicionalmente aplicar agua a la estopa.

3.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el agua es agua desmineralizada.

4.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque plastificar la estopa se lleva a cabo al menos medio metro antes de que la estopa entre al plegador.

5.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque plastificar la estopa se lleva a cabo al menos uno metro antes de que la estopa entre al plegador.

6.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque plastificar la estopa comprende adicionalmente una velocidad de aplicación de menos de 300 cc/minuto en una velocidad de la línea de 200 - 1 ,000 metros por minuto para una estopa de 10,000 a 100,000 denier totales.

7.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque plastificar la estopa comprende adicionalmente una velocidad de aplicación que tiene un intervalo de 25 a 200 cc/minuto en las velocidades de la línea de 200 - 1 ,000 metros por minuto para una estopa de 10,000 a 100,000 denier totales.

8.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque plastificar la estopa comprende adicionalmente utilizar una guía tipo bobina.

9.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque plastificar la estopa comprende adicionalmente utilizando un par de guías tipo bobina.

10.- El procedimiento de conformidad con las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado además porque la guía tipo bobina tiene un orificio través del cual se dispensa un plastificante.

11.- El procedimiento de conformidad con las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado además porque la guía tipo bobina tiene una estopa con una superficie de contrato que es plana o curva.

12.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque la superficie curva es cóncava, convexa, ondulada, o cóncava/convexa.

13.- El procedimiento de conformidad con las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado además porque la guía tipo bobina esta rebordeada o sin rebordeado.

14.- El procedimiento de conformidad con las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado además porque la guía tipo bobina es de cerámica o está revestida de cerámica.