k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 knúmero de publicación: 2 11 349 1 kint. Cl. 6 : A24D 3/ D01F 2/00 D21H 13/08 12 k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA T3 86 knúmero de solicitud europea: 99014.4 86 k Fecha de presentación : 24.11.94 87 k Número de publicación de la solicitud: 0 731 61 87 k Fecha de publicación de la solicitud: 18.09.96 k 4 Título: Filtros para cigarrillos. k Prioridad: 29.11.93 GB 9324464 19.0.94 GB 94028 1.09.94 GB 941844 k 73 Titular/es: Courtaulds Fibres (Holdings) Limited 0 George Street London W1A 2BB, GB k 4 Fecha de la publicación de la mención BOPI: 16.06.98 k 72 Inventor/es: Woodings, Calvin Roger k 4 Fecha de la publicación del folleto de patente: 16.06.98 k 74 Agente: Dávila Baz, Angel ES 2 11 349 T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 28036 Madrid
1 ES 2 11 349 T3 2 DESCRIPCION Filtros para cigarrillos. La presente invención se relaciona con filtros de papel para cigarrillos. Son ya bien conocidos los filtros a base de fibra para cigarrillos. Según una forma de construcción conocida, el cuerpo del filtro consiste en un haz de filamentos continuos, normalmente filamentos de acetato de celulosa (acetato), dispuestos paralelamente al eje longitudinal del cigarrillo. Según otra forma de construcción conocida, el cuerpo del filtro consiste en papel plegado o estriado y comprimido dentro de un cilindro. El papel es sometido a un proceso de acanalado para que pueda ser plegado o estriado. Dichas formas de construcción contienen un único elemento de filtración y pueden recibir la denominación de filtros mono. Otra forma conocida de construcción es el denominado filtro doble el cual contiene dos elementos de filtración, por ejemplo, un filtro de papel hacia el interior y un filtro de haz de filamentos hacia el exterior del cigarrillo. Una forma más de construcción conocida es el denominado filtro triple, el cual contiene tres elementos de filtración, por ejemplo, un filtro de papel y un filtro de haz de filamentos como en la construcción doble separados por un espacio de aire o por un filtro de carbón activo. Los filtros de papel se conocen en general como más eficaces que los filtros de haz de filamentos a la hora de separar alquitrán del humo de tabaco. Resulta particularmente deseable disponer de una alta eficacia de separación de alquitrán a la vista de la tendencia existente hacia cigarrillos de bajo contenido en alquitrán. Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un filtro para cigarrillos con alta eficacia de separación de alquitrán. Otro objeto de la invención consiste en proporcionar varias construcciones de cigarrillo con baja emisión de alquitrán. De acuerdo con la presente invención se proporciona un filtro para cigarrillos caracterizado porque el cuerpo del filtro comprende papel que contiene o consiste esencialmente en fibras de liocel. La invención proporciona además un cigarrillo que incorpora dicho filtro. Las fibras de liocel son materiales conocidos y su preparación se describe, por ejemplo, en US- A-4.246.221. Las mismas son suministradas comercialmente por Courtaulds plc con la marca registrada Tencel. Tales fibras se preparan disolviendo celulosa en un disolvente y extruyendo la solución así formadaatravés de una hilera al interior de un baño de coagulación que sirve para precipitar la celulosa y separar el disolvente de la fibra por lavado. Este proceso puede ser referido como un proceso de hilatura en disolvente y las fibras de liocel pueden recibir también la denominación de fibras de celulosa hiladas en disolvente. La celulosa es normalmente pasta de madera. El disolvente puede ser un N-óxido de amina terciaria, con preferencia un N-óxido de amina terciaria acuoso, en particular N-óxido de N-metilmorfolina. Si el disolvente es un N-óxido de amina terciaria, el baño de coagulación es con preferencia un baño acuoso. El proceso de hilatura en disolvente se ha de diferenciar de otros 2 1 2 3 4 0 6 procesos conocidos para la preparación de fibras de celulosa que están basados en la formación y descomposición de un derivado químico de celulosa, por ejemplo, el proceso viscosa. Las fibras de liocel son fácilmente biodegradables. La fibra de liocel puede contener un pigmento mate, tal como dióxido de titanio, y puede ser blanqueada. El filtro para cigarrillos de la invención tiene una alta eficacia de filtración en comparación con los filtros de papel conocidos. El papel a utilizar en el filtro para cigarrillos de la invención puede ser producido usando las técnicas e instalaciones convencionales para la fabricación de papel. El peso base del papel usado en el filtro de la invención puede ser en general similar al del papel convencional usado en los filtros de papel conocidos y, normalmente, puede ser de 1 a, con preferencia de a 80 g/m 2. El papel puede consistir esencialmente en fibras de liocel o bien puede contener otros tipos de fibra, por ejemplo, fibras vegetales tal como fibras de pasta de madera y/o fibras de acetato, además de las fibras de liocel. De manera sorprendente, se ha comprobado que el papel puede incluir hasta 0% en peso aproximadamente de pasta de madera sin que ello reduzca de manera importante la eficacia en la separación de alquitrán, aunque naturalmente a proporciones más elevadas que la anterior, la eficacia tiende a aumentar hacia aquella exhibida por el papel de pasta de madera convencional. Se puede preferir el uso de papel que comprende al menos 2 % en peso de fibras de liocel, particularmente en mezcla con fibras de pasta de madera. También se puede preferir el uso de papel que contiene aproximadamente 0 % en peso de fibras de liocel y de fibras de pasta de madera. Del mismo modo, se ha encontrado que la inclusión de una proporción de pasta de madera en la mezcla puede facilitar el proceso de formación del papel, dando como resultado una calidad mejorada del papel. La resistencia a la tracción en la dirección transversal (CD) del papel usado en el filtro de la invención deberá seleccionarse para permitir el grado de acanalado correcto y para permitir que el papel pueda ser plegado o estriado. Una baja resistencia a la tracción CD puede significar la producción de un grado de acanalado demasiado elevado con la consecuencia de que la caída de presión a través del filtro es demasiado alta, mientras que una elevada resistencia a la tracción CD puede significar que se produce un grado de acanalado demasiado pequeño con la consecuencia de que la apariencia final del filtro es insatisfactoria visualmente. La fibra de liocel del filtro de la invención está preferentemente fibrilada. Las fibras de liocel pueden ser fibriladas sometiéndolas a abrasión mecánica en estado húmedo, tal como, por ejemplo, durante un proceso de fabricación de papel. La fibrilación se traduce en la desunión parcial de fibras finas ( fibrilas ) del cuerpo de la fibra, de manera que las fibras individuales adquieren una apariencia velluda. Las fibras de liocel fibriladas tienen una mayor área superficial en comparación con las fibras no fibriladas y se cree que esto resulta ventajoso a la hora de conseguir una filtración eficaz.
3 ES 2 11 349 T3 4 El papel puede consistir en una mezcla de fibras de liocel altamente fibriladas junto con otros tipos de fibra, por ejemplo, fibras vegetales, tal como fibras de pasta de madera y/o de acetato. Se pueden obtener fibras de liocel alta mente fibriladas mediante el uso de condiciones de refinado severas. La pasta de madera que contiene tales fibras, usada en la fabricación de papel, es de un escurrido muy lento y, por tanto, es en general insatisfactoria para utilizarse en la fabricación comercial de papel para filtros de cigarrillos. Dicha pasta se puede mezclar con pasta de madera que contiene otros tipos de fibra, incluyendo pasta que contiene fibras de liocel fibriladas en bajo grado, y utilizarse en la fabricación de papel. Se puede seleccionar la mezcla de pasta de fibras de liocel altamente fibriladas y de pasta que contiene otros tipos de fibra, para proporcionar el balance adecuado en las propiedades y coste de la fabricación de papel, del papel y del filtro. Una mezcla de fibras de liocel altamente fibriladas y de fibras de acetato puede traducirse en la consecución de un buen escurrido en la fabricación del papel, una buena resistencia del papel, una mejor eficacia de filtración que el acetato por sí solo, filtros para cigarrillos lavables (es decir, dispersables en agua) y una biodegradabilidad más rápida que los filtros constituidos solo por fibras de acetato. El filtro de la invención puede ser un filtro mono, doble o triple. Se pueden preferir los filtros dobles y triples que comprenden un filtro de haz de filamentos de acetato hacia el exterior del cigarrillo y un filtro de papel de liocel hacia, el interior del cigarrillo. Dichos filtros exhiben una buena resistencia al mancliado exterior. Los elementos de filtración y los filtros según la invención se pueden emplear en cigarrillos con filtros ventilados y no ventilados, con una amplia gama de cilindros de tabaco. Solo a modo de ejemplo, dicho cilindro de tabaco puede tener una o todas de las siguientes propiedades: Producción de nicotina/alquitrán x = 0,0-1,0 Densidad del cilindro de tabaco = 0-2 kg/m 3 Resistencia al estirado (medida en estado envuelto) = 3-70 mm WG (343-686 Pa) Permeabilidad al aire del papel de cigarrillo = - unidades Coresta. Tambiénysoloamododeejemplo,uncigarrillo con filtro según la invención, tanto si utiliza un cilindro de tabaco como el ejemplificado anteriormente o un cilindro de tabaco con una o más propiedades diferentes, puede exhibir una o todas de las siguientes propiedades: Producción de nicotina/alquitrán x = 0,0-1, Producción de alquitrán = < 1-mg. Resistencia al estirado (medida en estado envuelto) - mmwg (294-1470 Pa) Ventilación del filtro = 0-80% 1 2 3 4 0 6 Número de bocanadas >. Los parámetros anteriores son medidos mediante los procedimientos standard y en las unidades también standard. WG significa columna de agua. Por otro lado, la mezcla de tabaco puede contener proporciones importantes de tabaco expandido y hebras de tabaco. Losfiltrosdelainvención, que contienen por ejemplo fibras de liocel solas o en mezcla con pasta de madera, proporcionan propiedades de retención de alquitrán enormemente mejoradas en una amplia gama de caídas de presión en comparación con los filtros de acetato de celulosa y papel (0% de pasta de madera) del estado de la técnica. Los filtros de la invención son útiles en la fabricación de cigarrillos con una emisión de alquitrán de 6 mg o menos, posiblemente con una emisión de alquitrán tan pequeña como de 1 mg o menos. Estas bajas emisiones de alquitrán pueden ser conseguidas con una ventilación significativamente más baja de la necesaria en el caso de los filtros del estado de la técnica. Los altos niveles de ventilación son en general indeseables para el fumador. Además, estas bajas emisiones de alquitrán se pueden obtener a una resistencia de estirado aceptable, lo cual constituye otra mejora en la aceptación por parte del fumador en comparación con los cigarrillos del estado de la técnica. De acuerdo con la invención se han producido filtros que tienen una mejor eficacia de filtración a baja caída de presión que los filtros del estado de la técnica con el mismo grado de ventilación. Ejemplos de cigarrillos fabricados según la invención incluyen cigarrillos que tienen la siguiente construcción: emisión (producción) de alquitrán del cilindro de tabaco: 2 mg; caída de presión: 0 mm; permeabilidad del papel de cigarrillo: unidades Coresta; emisión (producción) de alquitrán requerida: 4 mg. La retención y ventilación que proporcionan estas producciones de alquitrán se pueden calcular a partir de la ecuación: Producción Alquitrán Final = Producción Cilindro Tabaco x (0-R)/0 x (0V)/0 en donde R es la retención del filtro en % y V es la ventilación en %. Si la ventilación es de 0%, entonces la retención del filtro requerida y calculada es de 84 %. No se cree que dicha alta retención se pueda conseguir en un cigarrillo con filtro convencional aceptable. Se han producido cigarrillos que contienen un filtro de mm según la invención que exhiben un valor de retención a una caída de presión aceptable en el cigarrillo (aproximadamente 144 mm WG) (aproximadamente 1,4 kpa). Un tipo de cigarrillo del estado de la técnica puede incorporar un filtro de papel mono que tiene una retención de alquitrán del 66 % y una caída de presión de 88 mm WG (862 Pa). Con el fin de conseguir la emisión de alquitrán requerida de 4 mg, la ventilación es del 3 %, proporcionando una caída de presión en el cigarrillo de aproximadamente 9 mm. Otro tipo de cigarrillo del estado de la técnica puede incorporar un filtro de acetato mono (haz de 1, deniers) que tiene una retención de al- 3
ES 2 11 349 T3 6 quitrán de % y una caída de presión de 89 mm WG (872 Pa). Con el fin de conseguir la emisión de alquitrán requerida de 4 mg, la ventilación es de 64%, proporcionando una caída de presión indeseablemente baja en el cigarrillo de aproximadamente 87 mm (82 Pa). Un cigarrillo de acuerdo con la invención puede incorporar un filtro de papel de liocel que tiene una retención de alquitrán de 77 % y una caída de presión de 84 mm WG (823 Pa). Con el fin de conseguir la emisión de alquitrán requerida de 4 mg, la ventilación es adecuadamente baja, del %, proporcionando una caída de presión en el cigarrillo de aproximadamente 1 mm (1,1 kpa). Se pueden producir fácilmente cigarrillos con niveles incluso más bajos de emisión de alquitrán. Para el diseñador de cigarrillos serán fácilmente evidentes otras construcciones de cigarrillos a las aquí ejemplificadas. Una ventaja de la invención es que se pueden producir cigarrillos con una baja emisión de alquitrán con bajos niveles de ventilación. Esto puede proporcionar una menor cantidad de humo de corriente lateral. Alternativamente, se puede construir un filtro según la invenciónqueesdepesomás ligero que los tipos conocidos de filtros que presentan la misma eficacia de filtración. Esto permite la construcción de cigarrillos más livianos. Además, la resistencia al estirado de los filtros según la invención puede ser menor que la de los filtros del estado de la técnica. Se ha encontrado que los filtros de la invención absorben humedad del humo a medida que el cigarrillo es fumado. Como consecuencia, el filtro se hincha y aumenta la caída de presión a través del filtro. Se cree que esto puede conferir ciertas propiedades de filtración progresiva a medida que el cigarrillo es fumado. Por otro lado, se cree que este hinchamiento puede proporcionar la ventaja particular de que se pueden producir cigarrillos que exhiben una caída de presión relativamente constante de una bocanada a otra. La invención se ilustra por el siguiente Ejemplo: Ejemplo Se prepararon muestras de papel usando fibra de liocel mate de 6 mm y de 1,7 decitex, suministrada por Courtaulds plc con la marca registrada Tencel. La dispersión de la fibra se llevó a cabo en un triturador, a una consistencia de la pasta papelera de 1, % aproximadamente. La pasta se descargó entonces al interior de una tina en donde la pasta se hizo circular suavemente mediante una paleta diluyéndose a la consistencia deseada. Desde la tina, la pasta fue ciclada a temperatura ambiente através de un refinador cónico a una velocidad de flujo de -0 litros/minuto. El refinador tenía una separación de la barra de 1 mm para fibrilar en lugar de cortar la fibra. El progreso del refino 1 2 3 4 0 fue comprobado probado midiendo a intervalos el refinado de la pasta papelera (Schopper-Riegler). Después del refino, la pasta fué diluida aún más por la adición habitual de la mitad de su volumen aproximadamentedeaguaybombeadaalatina de alimentación. La fibra fué bombeada desde la tina de alimentación a una caja de dilución y luegoatravés de un dispersor de flujo que aseguró una dispersión uniforme de la fibra de un ladoaotrodelacajadecabeza(lacualforma el papel sobre una tela metálica). Dos conjuntos de cajas de aspiración separaron el agua y el papel fue enviado entonces a través de dos prensas (una a cada lado), una secadora de tambor y una calandria, para recogerse entonces sobre un rodillo. La Tabla 1 contiene información acerca de las condiciones de fabricación del papel: TABLA 1 Código de Referencia A B Consistencia de refino % 0,44 0,44 Refinado de la pasta SR 36 48 Las muestras tenían las propiedades indicadas en la Tabla 2: TABLA 2 Código de Referencia A B Peso base g/m 2 28,9 28,4 Humedad % 6,8 6, Porosidad Coresta 48 21 Resistencia a la tracción kg-md 1,42 1,174 1,4 1,17 Resistencia a la tracción kg-cd 0,9 0,673 0,61 0,8 Alargamiento % - MD 1, 1, 1,6 1,7 Alargamiento % - CD 1,7 1,9 1,9 2,0 Cuerpo, micras 66,0 63, Estallido, kpa 49 49 Ascensión, mm 64 MD significa la dirección de la máquina. La ascensión es una medida de la subida capilar de agua. A partir de la muestra A se prepararon filtros cilíndricos, los cuales se cortaron a un ancho de 0 mm y se envolvieron con papel de 27 g/m 2 (producido a partir de pasta de madera). Las dimensiones nominales de los cilindros fueron de 8 mm de longitud x 24,6 mm de circunferencia. Los cilindros se cortaron a boquillas de mm de longitud para su ensayo. Se obtuvieron los resultados indicados en la Tabla 3: 6 4
7 ES 2 11 349 T3 8 TABLA 3 Circunferencia, mm 2,09 S.D. 0,16 Caída de presión en el cilindro, mm WG (kpa) 38(,27) C.V. % 9,1 Peso del cilindro, g 1,087 C.V. % 1,9 Densidad del filtro, g/cm 3 0,186 Dureza, % 94,12 Caída de presión en la boquilla, mm WG (kpa) 118 (1,16) C.V. % 13,1 Retención de alquitrán en la boquilla, % 82,3 Retención de nicotina en la boquilla, % 87,1 La dureza es una medición de la retención de forma bajo la aplicación de una fuerza lateral. Los valores más elevados representan una mayor resistencia a la compresión. Cabe esperar que un filtro de papel convencional de estas dimensiones y con dicha caída de presión tenga una retención de alquitrán del 74% aproximadamente. Las muestras de papel se cortaron a un ancho de mm y se produjeron cilindros con una velocidad máxima de estampado en relieve, envueltos con papel de 27 g/m 2. Las dimensiones nomina- 1 2 3 les de los cilindros fueron de 8 x 24,6 min. Los cilindros fueron cortados a boquillas de mm de longitud para realizar su ensayo. Los resultados obtenidos se indican en la Tabla 4: TABLA 4 Código de Referencia A B Circunferencia, mm 2,0 24,37 S.D. 0,17 0,11 Caída de presión en el cilindro, mm WG (kpa) 346(3,4) 461(4,) C.V. %, 6,3 Peso del cilindro, g 0,928 0,979 C.V. % 3,0 1,4 Densidad del filtro, g/cm 3 0,17 0,176 Dureza, % 93,04 94,46 Caída de presión en la boquilla, mm WG (kpa) 72(0,71) 93(0,91) C.V. % 13,6 7,0 Retención de alquitrán en la boquilla, % 77,9 74,6 Retención de nicotina en la boquilla, % 78, 7, Estos filtros exhibieron valores de retención de alquitrán considerablemente más elevados que los filtros de haz de filamentos de acetato de celulosa o que los filtros de semi-crepé de papel de seda convencionales. 4 0 6
9 ES 2 11 349 T3 REIVINDICACIONES 1. Un filtro para cigarrillos, caracterizado porque el cuerpo del filtro comprende papel que contiene o consiste esencialmente en fibras de liocel. 2. Un filtro para cigarrillos según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras de liocel se preparan mediante un proceso que incluye la etapa de extruir una solución de celulosa en un N-óxido de amina terciaria al interior de un baño de coagulación acuoso. 3. Un filtro para cigarrillos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el peso base del papel es de 1 a g por m 2. 4. Un filtro para cigarrillos según la reivindicación 3, caracterizado porque el peso base del papel es de a 80 g por m 2.. Un filtro para cigarrillos según cualquiera 1 de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el papel consiste esencialmente en fibras de liocel. 6. Un filtro para cigarrillos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el papel consiste en una mezcla de fibras de liocel con fibras vegetales y/o fibras de acetato de celulosa. 7. Un filtro para cigarrillos según la reivindicación 6, caracterizado porque el papel consiste en una mezcla de fibras de liocel y pasta de madera y contiene hasta 0% en peso aproximadamentedepastademadera. 8. Un filtro para cigarrillos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras de liocel están fibriladas. 9. Un cigarrillo, caracterizado porque incorpora un filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores. 2 3 4 0 6 NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del 7--1992, no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluída en la mencionada reserva. 6