JP2014526277A - シガレットフィルター要素の製造に使用するための混合繊維製品および関連方法、システム、および装置 - Google Patents

シガレットフィルター要素の製造に使用するための混合繊維製品および関連方法、システム、および装置 Download PDF

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Abstract

複数の繊維から形成されたフィルター要素を含む喫煙可能製品を作るように構成されたシステムが提供される。システムは、繊維が少なくとも部分的に相互に絡み合わされ、混合繊維製品を形成するように、繊維を組み合わせるために構成されたテクスチャリング装置を含む。前記絡み合わされた繊維は、必ずしもトウ開繊、捲縮除去、またはブルーミング操作を行わなくても混合繊維製品に可塑剤を適用できるように、相互から十分に離れさせることができる。組み合わされて混合繊維製品を形成する繊維は、異なるまたは同じ特性を規定できる。従って、関連するそれぞれの望ましい特性を有する異なる繊維を含むフィルター要素を作ることができる。また、関連方法、装置および混合繊維製品も、本開示で提供される。

Description

本開示は、たばこまたは他の喫煙可能材料から作られるか、またはその材料由来の、ヒトの消費向けの製品に関する。特に、本開示は、シガレットなどの喫煙物品用のフィルター要素、ならびにフィルター要素製造用関連方法および装置に関する。
シガレットなどの普及している喫煙物品は、ほぼ円柱状のロッド形状構造であり、また、刻み(例えば、切断充填材形態の)などの喫煙可能材料の、巻紙に包まれた充填物、円筒状物、または柱状物を含む、いわゆる「喫煙可能ロッド」または「たばこロッド」を形成している。通常、シガレットは、たばこロッドと縦に並べた円柱状フィルター要素を備える。典型的な例では、フィルター要素は、「プラグラップ」として知られる紙材料によって包まれた可塑化酢酸セルローストウを含む。通常、フィルター要素は、「チップ材料」として知られる包装材料を使ってたばこロッドの一端に取り付けられる。また、チップ材料およびプラグラップに穴を開け、吸い込まれる主流煙を周囲の空気により希釈するのが望ましい。シガレットおよびその種々の成分の説明は、「たばこの生産:化学と工学(Tobacco Production、Chemistry and Technology)」、Davis et al.(Eds.)(1999)、に記載されている。シガレットは、一端に火をつけ、たばこロッドを燃やすことにより、喫煙者に使用される。喫煙者は、シガレットの反対側の端(例えば、フィルターの端部)を吸うことにより、主流煙を彼/彼女の口中に導入する。
シガレットの特定のフィルター要素は、主流煙の化学組成または感覚特性を変える物質を含む。例えば、活性炭または炭材(まとめて、炭素質材料)などの特定の粒子状または顆粒状形態の吸着材をフィルター要素中に組み込むことが知られている。炭素質材料の顆粒は、従来のダルメシアンフィルター製造に使われる一般的な技術を使って「ダルメシアン」タイプのフィルター部分に組み込むことができる。ダルメシアンフィルターの生産技術は既知であり、代表的ダルメシアンフィルターは、Filtrona Greensboro Inc.から市販されている。あるいは、炭素質材料の顆粒は、従来の「キャビティ」フィルター製造に使われる一般的な技術を使って「キャビティ」タイプのフィルター部分に組み込むことができる。木炭粒子または活性炭型の材料を組み込んだ種々のタイプのフィルターが、米国特許第2,881,770号(Touey);同3,101,723号(Seligmanetal.);同3,236,244号(Irby et al.);同3,311,519号(Touey et al.);同3,313,306号(Berger);同3,319,629号(Chamberlain);同3,347,247号(Lloyd);同3,349,780号(Sublett et al.);同3,370,595号(Davis et al.);同3,413,982号(Sublett et al.);同3,551,256号(Watson;同3,602,231号(Dock);同3,904,577号(Buisson);同3,972,335号(Tigglebeck et al.);同5,360,023号(Blakley et al.);同5,909,736号(Stavridis);および同6,537,186号(Veluz);米国特許公開第2003/0034085号(Spiers et al.);同2003/0106562号(Chatterjee);2005/0066982号(Clark et al);同2006/0025292号(Hicks et al.);同2007/0056600号(Coleman,III et al.);同2008/0142028号(Fagg);同2008/0173320号(Dunlap et al.);同2008/0295853号(Jones);同2009/0288672号(Hutchens);国際公開第WO2006/064371号(Banerjea et al.);同WO2006/051422号(Jupe et al.);および同WO2006/103404号(Cashmore et al.)、に記載されている。これらの特許は、参照により、本明細書に組み込まれる。
吸着材または他の粒子状添加物と組み合わされた繊維トウ材料を含むフィルター要素を製造する種々の方法および装置が開発されている。例えば、ダルメシアンフィルターを製造する技術は既知であり、代表的ダルメシアンフィルターは、Filtrona Greensboro Inc.から市販されている。炭素粒子は、従来のキャビティフィルター製造に使われる一般的な技術を用いてキャビティタイプのフィルター部分に組み込むことができる。例えば、米国特許第3,844,200号(Sexstone);同4,016,830号(Sexstone);同4,214,508号(Washington);同4,425,107号(Hall;同4,411,640号(Hall);同5,322,495号(BudjinskiII et al);同6,656,412号(Ercelebi et al)および同6,837,281号(Spiers et al.)、に記載の、材料をフィルター中に組み込むために使用できる、または適切に改良されうる設備および技術のタイプを参照されたい。これらの特許は、参照により本明細書に組み込まれる。対象物をフィルター材料中に挿入するための他の組み合わせ方法は、例えば、米国特許第4,281,671号(Byrne et al.)および同7,115,085号(Deal);米国特許公開第2007/0068540号(Thomas et al.);同2008/0029118号(Nelson et al.);同2008/0142028号(Fagg;同2008/0302373号(Stokes et al);同2009/0288667号(Andresen et al.);同2009/0288672号(Hutchens)および同2010/0101589号(Nelson et al.);および2009年3月19日出願の米国特許出願第12/407,260号、に開示されている。これらの特許は、参照により本明細書に組み込まれる。
粒子状添加物のフィルター要素内への組み込みに現在利用可能なフィルター技術では、いくつかの問題点が生ずる場合がある。例えば、活性炭粒子などの粒子状添加物を遊離状態で含むキャビティフィルターは、主流煙中への混入を生ずる可能性があり、また、キャビティ中の粒子のルーズベッド周辺のチャネリングが起こる場合もある。さらに、キャビティフィルター中に粒子状添加物を組み込むための製造方法は、製造プロセスの間に粒子状塵雲が形成される可能性があるために困難な取り組みになる場合がある。さらに、繊維トウ内への粒子状吸着体の固定では、可塑剤または他の接着剤の使用を伴い、繊維物質内に粒子を接着することになる場合があり、これは、可塑剤または接着剤による粒子表面の汚染に起因する吸着剤の不活性化に繋がる可能性がある。
このように、粒子状添加物を組み込んだフィルター要素の使用が問題になる場合がある。この点に関し、2010年7月30日出願の米国特許出願第12/847,228号(Sebastian)(この特許は参照により本明細書に組み込まれる)は、遊離粒子状形態の吸収剤の必要性がない複数の異なる主流煙フィルター機構を提供する多機能フィルター要素を開示している。例えば、米国特許出願12/847,228号は,トウ繊維を規定するフィラメント内に埋め込まれた除去可能なカプセル化材で吸収剤粒子をカプセル化することを開示している。しかし、フィルター要素および装置ならびにそれの製造方法におけるさらなる進展が望ましい。
米国特許第2881770号明細書 米国特許第3101723号明細書 米国特許第3236244号明細書 米国特許第3311519号明細書 米国特許第3313306号明細書 米国特許第3319629号明細書 米国特許第3347247号明細書 米国特許第3349780号明細書 米国特許第3370595号明細書 米国特許第3413982号明細書 米国特許第3551256号明細書 米国特許第3602231号明細書 米国特許第3904577号明細書 米国特許第3972335号明細書 米国特許第5360023号明細書 米国特許第5909736号明細書 米国特許第6537186号明細書 米国特許出願公開第2003/0034085号明細書 米国特許出願公開第2003/0106562号明細書 米国特許出願公開第2005/0066982号明細書 米国特許出願公開第2006/0025292号明細書 米国特許出願公開第2007/0056600号明細書 米国特許出願公開第2008/0142028号明細書 米国特許出願公開第2008/0173320号明細書 米国特許出願公開第2008/0295853号明細書 米国特許出願公開第2009/0288672号明細書 国際公開第2006/064371号 国際公開第2006/051422号 国際公開第2006/103404号 米国特許第3844200号明細書 米国特許第4016830号明細書 米国特許第4214508号明細書 米国特許第4425107号明細書 米国特許第4411640号明細書 米国特許第5322495号明細書 米国特許第6656412号明細書 米国特許第6837281号明細書 米国特許第4281671号明細書 米国特許第7115085号明細書 米国特許出願公開第2007/0068540号明細書 米国特許出願公開第2008/0029118号明細書 米国特許出願公開第2008/0302373号明細書 米国特許出願公開第2009/0288667号明細書 米国特許出願公開第2010/0101589号明細書 米国特許出願公開第2012/0407260号明細書 米国特許出願公開第2012/0847228号明細書 米国特許出願公開第2012/0847228号明細書
Tobacco Production、Chemistry and Technology、Davis et al.(Eds.)(1999)
一実施形態では、シガレットフィルター要素を形成する方法が提供される。方法は、第1の特性を規定する第1の繊維を用意すること、第2の特性を規定する第2の繊維を用意すること(第1の繊維の第1の特性は、第2の繊維の第2の特性とは異なる)、第1の繊維および第2の繊維をテクスチャリング装置で組み合わせて、第1の繊維を少なくとも部分的に第2の繊維と交絡させ、混合繊維製品を形成すること、および混合繊維製品を少なくとも部分的にプラグラップ中に封入すること、を含むことができる。
一部の実施形態では、第1の繊維および第2の繊維をテクスチャリング装置で組み合わせることが、少なくとも1つの流体流を第1の繊維および第2の繊維に向けることを含んでもよい。流体流を第1の繊維および第2の繊維の方向に向けることが、空気流を第1の繊維および第2の繊維の方向に向けることを含んでもよい。第1の繊維は、第2の繊維とは異なる断面積、仕上げ、デニール、および/または材料組成を規定できる。第1の繊維は、第2の繊維とは異なる仕上げを規定する。第1の繊維は、セルロースエステルおよびポリオレフィンの内の少なくとも1種を含むことができる。第2の繊維は、綿、再生セルロース、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカン酸、活性炭繊維、触媒繊維、セルロースエステル、ポリオレフィン、およびイオン交換繊維、からなる群より選択できる。
さらに、一部の実施形態では、第1の繊維が、第2の繊維と同じ材料組成を規定してもよい。第1の繊維および第2の繊維をテクスチャリング装置で組み合わせることの前に、第1の繊維は、トウを規定でき、第2の繊維は、第2のトウを規定でき、または第1の繊維は、トウを規定でき、第2の繊維は、ヤーンを規定できる。方法は、第1の中間繊維を用意すること、第2の中間繊維を用意すること、および中間繊維テクスチャリング装置で第1の中間繊維および第2の中間繊維を組み合わせて、第1の中間繊維を、第2の中間繊維と少なくとも部分的に交絡させ、第1の繊維を形成することをさらに含む。中間繊維テクスチャリング装置は、テクスチャリング装置であってもよい。さらに、第1の繊維および第2の繊維をテクスチャリング装置で組み合わせることが、第1の繊維および第2の繊維を仮撚加工することを含んでもよい。また、方法は、混合繊維製品に可塑剤を適用することを含んでもよい。
一部の実施形態では、混合繊維製品の第1の部分が、混合繊維製品の第2の部分の第2の融点未満の第1の融点を規定できる。方法は、混合繊維製品を、第1の融点以上で、第2の融点未満の温度に加熱することを含むことができる。一実施形態では、第1の繊維が第1の部分を規定し、第2の繊維が第2の部分を規定できる。別の実施形態では、第1の繊維は、第1の部分、および第2の部分の少なくとも一部を規定できる。
一部の実施形態では、第1の特性および第2の特性の間の差異は、第1および第2の繊維の仕上げの差異、第1および第2の繊維の材料組成の差異、第1および第2の繊維の全体デニールまたはフィラメント当たりのデニールの差異、または第1の繊維および第2の繊維のサイズまたは形の差異と関連してもよい。さらに、第1の繊維および第2の繊維は、異なる材料組成を持ち、それにより、第1の繊維および第2の繊維が異なるフィルター特性または異なるレベルの生分解性であってもよい。
また、上述の方法を行えるように構成されたシステムも提供される。システムは、第1および第2の繊維を受け取り、第1および第2の繊維を混合繊維製品に組み合わせるように構成されたテクスチャリング装置、混合繊維製品を受け取り、プラグラップで包み、フィルター要素を形成するように構成されたロッド製造機を含むことができる。また、システムには、フィルター要素を受け取り、フィルター要素を喫煙可能ロッドに取り付け、フィルター要素および喫煙可能ロッドをチップ材料で巻くように構成されたシガレット製造機を含めることができる。
別の実施形態では、フィルター要素が提供される。フィルター要素は、第1の特性を規定する第1の繊維および第2の特性を規定する第2の繊維を含む混合繊維製品を含むことができ、第1の繊維の第1の特性は、第2の繊維の第2の特性とは異なり、第1の繊維は、テクスチャリング装置を使って、第2の繊維と少なくとも部分的に絡み合わされる。フィルター要素は、プラグラップをさらに含んでもよい。
一部の実施形態では、第1の特性および第2の特性の間の差異は、第1および第2の繊維の仕上げの差異、第1および第2の繊維の材料組成の差異、第1および第2の繊維の全体デニールまたはフィラメント当たりのデニールの差異、または第1の繊維および第2の繊維のサイズまたは形の差異に関連してもよい。さらに、第1の繊維および第2の繊維は、異なる材料組成を持ち、それにより、第1の繊維および第2の繊維が異なるフィルター特性または異なるレベルの生分解性であってもよい。
一部の実施形態では、第1の繊維は、第2の繊維とは異なる断面積、仕上げ、デニール、および/または材料組成を規定できる。第1の繊維は、セルロースエステルおよびポリオレフィンの内の少なくとも1種を含むことができる。第2の繊維は、綿、再生セルロース、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカン酸、活性炭繊維、触媒繊維、セルロースエステル、ポリオレフィン、およびイオン交換繊維、からなる群より選択できる。第1の繊維が、第2の繊維と同じ材料組成を規定してもよい。第1の繊維および第2の繊維の内の少なくとも1つが、生分解性であってもよい。フィルター要素が可塑剤をさらに含んでもよい。混合繊維製品の第1の部分は、混合繊維製品の第2の部分の第2の融点未満の第1の融点を規定できる。また、喫煙可能材料のロッド、ならびに喫煙可能材料のロッドの少なくとも一部およびフィルター要素を取り囲むチップ材料と組み合わせて、上述のフィルター要素を含むシガレットも提供される。
別の実施形態では、シガレットの製造で使用するように構成されたシステムが提供される。システムは、第1の特性を規定する第1の繊維を収容し、第2の特性を規定する第2の繊維を収容するように構成されたテクスチャリング装置を含むことができ、第1の繊維の第1の特性は、第2の繊維の第2の特性とは異なる。さらに、テクスチャリング装置は、第1の繊維および第2の繊維を組み合わせて、第1の繊維が少なくとも部分的に第2の繊維と絡み合わされ、第1の繊維および第2の繊維が混合繊維製品を形成するように構成できる。また、システムは、混合繊維製品を収容してプラグラップで包み、フィルター要素を形成するように構成されたロッド製造機を含むことができる。
一部の実施形態では、テクスチャリング装置は、第1の繊維および第2の繊維を組み合わせるために、少なくとも1つの流体流を第1の繊維および第2の繊維の方向に向けるように構成できる。流体流は、空気流を含んでもよい。テクスチャリング装置は、トウの形の第1の繊維および第2のトウの形の第2の繊維を収容するように、および/またはトウの形の第1の繊維およびヤーンの形の第2の繊維を収容するようにさらに構成できる。また、テクスチャリング装置は、第1の繊維および第2の繊維を組み合わせるために、第1の繊維および第2の繊維を仮撚するようにも構成できる。さらに、システムは、混合繊維製品に可塑剤を適用するように構成された可塑化装置を含むことができる。さらに、システムは、フィルター要素を収容し、フィルター要素を喫煙可能ロッドに取り付け、フィルター要素および喫煙可能ロッドをチップ材料で包むように構成されたシガレット製造機を含むことができる。また、システムは、混合繊維製品を、混合繊維製品の第1の部分の第1の融点以上で、混合繊維製品の第2の部分の第2の融点未満の温度に加熱するように構成されたヒーターを含むことができる。
別の実施形態では、シガレットが提供される。シガレットは、喫煙可能材料のロッド、混合繊維製品を含むフィルター要素(喫煙可能材料のロッドの端部に取り付けられる)、および喫煙可能材料のロッドおよびフィルター要素の少なくとも一部を取り囲むチップ材料、を含むことができる。混合繊維製品は、第1の特性を規定する第1の繊維および第2の特性を規定する第2の繊維を含み、第1の繊維の第1の特性は、第2の繊維の第2の特性とは異なり、第1の繊維は、テクスチャリング装置により、少なくとも部分的に第2の繊維と絡み合わせることができる。
一部の実施形態では、第1の繊維は、第2の繊維とは異なる、断面積、仕上げ、デニール、および/または材料組成を規定できる。第1の繊維は、セルロースエステルおよびポリオレフィンの内の少なくとも1種を含むことができる。第2の繊維は、綿、再生セルロース、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカン酸、活性炭繊維、触媒繊維、セルロースエステル、ポリオレフィン、およびイオン交換繊維、からなる群より選択できる。第1の繊維は、第2の繊維と同じ材料組成を規定してもよい。第1の繊維および第2の繊維の内の少なくとも1つが、生分解性であってもよい。混合繊維製品の第1の部分が、混合繊維製品の第2の部分の第2の融点より低い第1の融点を規定してもよい。
本発明の他の態様および利点は、下記から明らかになるであろう。
本開示の実施形態の理解を助けるために、添付図に対する言及がなされるが、図は必ずしも縮尺通りになっていない。図は、代表例のみであり、本開示を制限するものと解釈されるべきではない。
実施形態例によるシガレット製造のための先行技術システムのフローチャートである。 シガレットの製造に関し、実施形態例に従い、テクスチャリング操作を採用するように構成された操作システムのフローチャートである。 実施形態例に従って、繊維を組み合わせて混合繊維製品を形成するように構成されたテクスチャリング装置およびクリールを含むシガレット形成システムの概略図である。 第1および第2の繊維を通る断面図で、第1の繊維は、第2の断面とは異なる第1の断面を含む。 実施形態例に従って、シガレットフィルター要素を形成する方法のブロックダイアグラムである。 本明細書で開示のシステム、方法、および装置により製造されたシガレットの実施形態例の分解図である。
本開示は、以降で、付随する図を参照しながらさらに十分に記載される。本開示は、多くの異なる形態で具体化できるので、本明細書で記述される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が法的要求事項を満たすように提供されている。全体を通して、類似の数字は、類似の要素を指す。文脈から明らかに別義が指示されない限り、明細書および請求項で使用される単数形の「a」、「an」、および「the」は、複数の対象を含む。
本明細書記載のように、本開示の実施形態は、シガレットフィルター要素の製造で使用するように構成された混合繊維製品、およびその製造方法と装置に関する。比較してみると、シガレットの従来の製造では、通常、1つのトウ繊維を用いてフィルター要素を形成する。本明細書で使用する用語のトウ繊維は、実質的に連続した繊維の2本以上のフィラメントの実質的に撚りを戻した束を意味する。トウ繊維形成繊維の材料組成は、トウ繊維から作られるフィルター要素の所望の特性に応じて変わってもよい。例えば、トウ繊維形成繊維は、それに関連する味覚およびフィルター特性のために使われる酢酸セルロースを含んでもよい。
一実施形態例では、トウ繊維は、ポリマー溶液(例えば、酢酸セルロース)および溶媒(例えば、アセトン)を含むドープを紡糸して複数のフィラメントにすることにより作ることができる。フィラメントは、巻き取られ、潤滑剤塗布され、フィラメントを束ねてトウ繊維が形成される。その後、トウ繊維に捲縮を付与して、トウ繊維の容積を増やすことができる。その後、トウ繊維をフィルター要素製造業者に出荷するために、乾燥・梱包を行う。
これに関して、図1は、フローチャートにより示されたシステムにより行われる操作によりシガレットまたは他の喫煙物品を作るように構成されたシステム100の実施形態例を示す。図に示すように、システム100は、上述の製造プロセスまたは種々の他の製造プロセスに従って作られるトウ繊維108を入力材料として受け取ることができる。トウ繊維108は、操作110でトウ開繊を行うことができる。トウ開繊は、トウ繊維108が広げられる1つまたは複数のプロセスを指す。これに関して、トウ繊維108は、最初は、トウ繊維を形成する各フィラメントが、それに隣接するこれらのフィラメントと実質的に連続接触状態である別の方式で、梱包または包装してまとめられていてもよい。一実施形態では、操作110のトウ開繊は、トウ繊維108を平坦化して開繊し、開繊トウ118を形成する空気バンディングジェットにより行うことができる。しかし、他の実施形態では、種々の他の技術を用いて開繊トウ118を作ることができる。
システム100は、さらに、操作120で開繊トウ118に対し捲縮除去を行うように構成できる。操作120の捲縮除去は、開繊トウ繊維118を伸ばして、捲縮除去トウ128を形成することを含むことができる。一部の実施形態では、捲縮除去は、1つまたは複数の協調動作する一連の外周溝を備えたローラーを経由して開繊トウ118を真っ直ぐにすることにより行うことができる。
捲縮除去トウ128は、操作130でブルーミングにかけることができる。ブルーミングは、トウを規定するフィラメント間に、さらなる分離を導入することを含むことができる。操作130のブルーミングは、ローラーを使ったトウの交絡部分の伸長および緩和、などの種々の技術により行うことができる。あるいは、または追加して、1つまたは複数の空気バンディングジェットを採用して、トウをブルーミングできる。
これに関しては、トウ開繊、捲縮除去、およびブルーミング操作110、120、130は全て、トウ繊維108を規定するフィラメントが少なくとも部分的に相互に分離される操作を意味する。この方式でのトウ繊維108を規定するフィラメントの分離は、最終的に、ブルーミングされたトウ138を生成する。従って、本明細書で使われる用語の「ブルーミングされたトウ」は、トウ開繊、捲縮除去、およびブルーミング操作110、120、130の内の1つまたは複数の操作により、少なくとも部分的に分離されたトウ繊維を意味する。これに関しては、トウ開繊、捲縮除去、および/またはブルーミング操作110、120、130は、実質的に同時に行うことができ、および/または同じ設備の使用を含むことができる。例えば、操作110のトウ開繊および操作130のブルーミングは、両方共、1つまたは複数の空気バンディングジェットの使用により行うことができる。あるいは、または追加して、操作120の捲縮除去および操作130のブルーミングは、両方共、溝付きローラーの使用により行うことができる。
従って、トウ開繊、捲縮除去、およびブルーミング操作110、120、130は、上記で別々の操作として図示され、一般化して記載されているが、これらの操作の1つまたは複数の間でオーバーラップしている場合がある、またはこれらの操作の1つまたは複数を除くことができることを理解されたい。これに関しては、本明細書で使われる用語の「トウ分離」は、上記で定義のように、ブルーミングされたトウ138を生ずるトウ開繊、捲縮除去およびブルーミング操作110、120、130の内の1つまたは複数の意味であってもよい。
システム100は、ブルーミングされたトウ138を操作140の可塑剤適用に供することができる。可塑剤適用は、可塑剤142をブルーミングされたトウ138に適用し(例えば、噴霧または毛細管現象適用により)、可塑化繊維製品148を作ることを含むことができる。操作140の可塑剤適用は、最終的にトウのフィラメントを相互に結合し、喫煙の間に軟化、または崩壊しないように構成された比較的堅く、強固な構造を作るために行うことができる。上述のトウ分離操作は、可塑剤が移動できるブルーミングされたトウ138を規定するフィラメント間のギャップを形成することにより、可塑剤142の浸透を改善するように構成される。
一部の実施形態では、トリアセチンおよび/またはカーボワックスを含んでもよい可塑剤142は、既知の技術を使って通常の量をブルーミングされたトウ138に適用できる。一実施形態では、可塑剤142は、トリアセチンおよびカーボワックスを1:1の重量比率で含んでもよい。可塑剤142の全体量は、通常、フィルター材料の約4〜約20重量パーセント、好ましくは、約6〜約12重量パーセントであってよい。フィルター要素の作製に関連して使われる他の適切な材料または添加物は、シガレットフィルター設計および製造の当業者なら容易にわかるであろう。例えば、米国特許第5,387,285号(Rivers)を参照されたい。この特許は、参照により本明細書に組み込まれる。
次に、可塑化繊維製品148は、1つまたは複数のロッド製造操作150に供することができる。ロッド製造操作150は、可塑化繊維製品148を成形することを含むことができる。例えば、可塑化繊維製品148は、圧縮をするか、または他の方法で成形して連続円柱状ロッド形状にすることができる。
ロッド製造操作150は、可塑化繊維製品148を断片に切断することを含むことができる。これに関しては、可塑化繊維製品148は、長手方向で円柱形状フィルター断片に細分できる。一部の実施形態では、フィルター断片の長さは、1本のシガレットの所望のフィルター要素の長さに基づいて選択できる。さらなる例としての別の実施形態では、フィルター断片を、一本のシガレットのフィルター要素の長さの2倍の長さに切断し、後でフィルター断片を2つに切断してもよい。例えば、フィルター断片で、たばこの2つのロッドを連結した後、フィルター断片を分割して、2本のシガレット用のフィルターを形成できる。
フィルター断片の寸法は、その特定の用途に依存するが、典型的な例では、シガレット用のフィルター断片は、約80mm〜約140mmの長さで、約16mm〜約27mmの周囲長の範囲である。例えば、100mm長さおよび24.53mm周囲長の通常のフィルター断片は、Filtrona Corporation、Richmond、Virginiaから市販されている封入圧力低下試験機:モデルNo.FTS−300を使って、17.5立方センチ/秒(cc/sec)の空気流量で測定して、約200mm〜約400mmHOの圧力損失を示す。
また、一部の実施形態では、操作150のロッド製造は、可塑化繊維製品148をプラグラップ152で巻くことを含むことができる。可塑化繊維製品148は、それぞれのフィルター材料の末端が露出されたままで残るようにプラグラップ152で巻くことができる。プラグラップ152は、変えることができる。例えば、米国特許第4、174、719号(Martin)を参照されたい。通常、プラグラップ152は、多孔性か、または非多孔性の紙材料である。適切なプラグラップ材料は、市販されている。約1100コレスタ単位〜約26000コレスタ単位の気孔率範囲の代表的プラグラップ紙が、Schweitzer−Maudit Internationalから、Porowrap17−M1、33−M1、45−M1、70−M9、95−M9、150−M4、150−M9、240M9S、260−M4および260−M4Tとして入手できる。また、Miquel−y−Costasから、22HP90および22HP150として入手できる。非多孔性プラグラップ材料は、通常、約40コレスタ単位未満の気孔率を示し、約20コレスタ単位未満の場合も多い。代表的非多孔性プラグラップ紙は、チェコ共和国のOlsany Facility(OPPaprina)からPW646として、オーストリアのWattenspapierからFY/33060として、スペインのMiquel−y−Costasから646として、さらにSchweitzer−Mauduit InternationalからMR650および180として入手できる。プラグラップ紙は、可塑化繊維製品148に面する表面上には特に、フィルム形成材料層でコートできる。このようなコーティングは、適切な高分子フィルム形成剤(例えば、エチルセルロース、炭酸カルシウム混合エチルセルロース、ニトロセルロース、炭酸カルシウム混合ニトロセルロース、または通常シガレット製造に用いられるタイプの所謂リップリリースコーティング組成物)を使って提供できる。あるいは、プラスチックフィルム(例えば、ポリプロピレンフィルム)を使って、プラグラップ材料として使用できる。例えば、Treofan Germany GmbH & Co.KGからZNA−20およびZNA−25として入手可能な非多孔性ポリプロピレン材料は、プラグラップ材料として利用できる。
必要なら、所謂「巻取紙のない酢セル」フィルター断片を作ることもできる。このような断片は、本明細書で一般的に記述された種類の技術を使って作ることができる。しかし、例えば、成形された可塑化繊維製品148に上記を適用することにより、長手方向に伸びるフィルター材料の外面を取り囲むプラグラップ152を使うよりは、幾分堅いロッドが提供される。巻取紙のない酢セルフィルターロッドを商業的に製造する技術は、Filtrona Corporation、Richmond、Virginiaが所有している。
従って、成形され、切断された、および/または巻き取られた(または巻取紙のない)フィルター要素158は、ロッド製造操作150により作ることができる。システム100は、さらに、シガレット製造操作160を行うことができる。シガレット製造操作160は、喫煙可能材料162の供給品を包装材料164で包む喫煙可能ロッドの形成を含むことができる。
喫煙可能ロッドの製造で採用された喫煙可能材料162は、変えることができる。例えば、喫煙可能材料162は、充填材(例えば、たばこカット充填材など)の携帯であってもよい。本明細書で使われる用語の「充填材」または「カット充填材」は、喫煙可能ロッドの製造での使用に適する形態を有するたばこ材料および他の喫煙可能材料を含むことが意図されている。従って、充填材は、ブレンドされ、シガレット製造業者がいつでも使える状態になっている喫煙可能材料を含むことができる。充填材材料は、通常、従来のシガレット製造の場合と同様に、ストランドまたはシュレッドの形態で用いられる。例えば、カット充填材材料は、約1/20インチ〜約1/60インチ、好ましくは、約1/25インチ〜約1/35インチの範囲の幅に切断されるシート様または「ストリップ」材料由来のストランドまたはシュレッドの形態で用いることができる。通常、このようなストランドまたはシュレッドは、約0.25インチ〜約3インチの範囲の長さである。
適切なタイプのたばこ材料に例には、フルーキュアード、バーレー、メリーランドまたはオリエンタルたばこ、希少または特殊たばこ、およびこれらのブレンドが含まれる。たばこ材料は、たばこラミナ;加工たばこ、カットロールまたはカットパフドステム(stem)などの加工たばこステム、再構成たばこ材料;またはこれらのブレンドの形態で供給される。喫煙可能材料162または喫煙可能材料のブレンドは、基本的にたばこ充填材料から構成できる。また、喫煙可能材料162は、シガレット製造の種々の段階で通常行われているように、箱に入れ、表面装飾できる。
典型的な例では、喫煙可能ロッドは、約35mm〜約85mm、好ましくは、約40〜約70mmの範囲の長さ、および約17mm〜約27mm、好ましくは、約22.5mm〜約25mmの周囲長である。喫煙可能ブレンドが比較的高い充填密度が用いられる場合、特に、短いシガレットロッド(すなわち、約35〜約50mmの長さの)を採用できる。
包装材料164は変わってもよく、典型的な例では、低空気透過性値を有するシガレット包装材料がある。例えば、このような包装材料164は、約5コレスタ単位未満の空気透過性であってもよい。このような包装材料164は、セルロースベース繊維(例えば、木材パルプおよび/または亜麻繊維から得られる)および無機充填材材料(例えば、炭酸カルシウムおよび/または水酸化マグネシウム粒子)を含む。適切な包装材料164は、基本的に炭酸カルシウムおよび亜麻から構成されるシガレットペーパーである。特に好ましい包装材料164は、望ましい低空気透過性を付与するのに十分な量の高分子フィルム形成剤を含む。代表的包装材料164は、Kimberly−Clark Corporationから入手可能なP−2540−80、P−2540−81、P−2540−82、P−2540−83、P−2540−84、およびP−2831−102、ならびにEcusta Corporationから入手可能なTOD03816、TOD05504、TOD05560およびTOD05551である。
包装材料164内に含まれる喫煙可能材料162のブレンドの充填密度は、変わってもよい。喫煙可能ロッドの典型的な充填密度は、約150〜約300mg/cmの範囲であってよい。通常、喫煙可能ロッドの充填密度は、約200〜約280mg/cmの範囲である。
さらに、シガレット製造操作160は、フィルター要素158を喫煙可能ロッドに取り付けることを含むことができる。例えば、フィルター要素158および喫煙可能ロッドの一部は、フィルター要素およびたばこロッドを結合し、フィルター要素をたばこロッドの端に連結するように構成された接着剤付きチップ材料166により取り囲まれる。
典型的な例では、チップ材料166は、チップ材料が喫煙可能ロッドの長さに沿って約3mm〜約6mm伸びるように、フィルター要素158および喫煙可能ロッドの隣接領域を取り囲む。通常、チップ材料166は、従来のペーパーチップ材料である。チップ材料166は、変わってもよい透過性を持つことができる。例えば、チップ材料166は、基本的に空気不透過性でも、空気透過性でも、または穿孔、開繊またはベント領域を持ち、それによりシガレットに空気希釈が行えるように処理(例えば、機械的またはレーザー穿孔技術により)されてもよい。穿孔の全体表面積およびシガレットの表面に沿った穿孔の位置決めは、シガレットの特性を制御するために、変更できる。
従って、シガレット168(または他の喫煙可能物品)は、上記実施形態例に従って、またはシガレット製造システムおよび方法の種々の他の実施形態に基づいて、作ることができる。上述のように、既知の製造方法および装置は、通常、フィルター要素の形成の材料として単一フィルタートウのみを採用するように構成されている。しかし、粒子状フィルター、蒸気吸収、および/または生分解性の改善、などの様々な目的のために、2種以上の材料をフィルター要素中に組み込むことが望ましい場合がある。
投入材料として2種の繊維を受け取るために、フィルター要素を製造するように構成された既知の設備の変更は、課題を生ずる場合がある。例えば、既知の設備は、2種の入力繊維を混合し、フィルターを形成する機能を備えていない。従って、出願者は、本明細書中で、フィルター要素を改善するための、異なる特性を規定可能な2種以上の繊維を組み合わせる方法および装置を提示する。
これに関して、図2は、フローチャート図で示したシステムにより行われる操作によりシガレットまたは他の喫煙物品を作るように構成されたシステム200の操作の実施形態例を示す。特に、システム200は、複数の繊維から混合繊維製品を形成するように構成されている。混合繊維は、フィルター要素の形成に採用され、その後、これは、シガレットまたは他の喫煙物品に組み込むことができる。システム200は、逐次的操作を含むように図示されているが、操作は、必ずしも、示された順に発生する必要はない。さらに、一部の実施形態では、システムは、より少ない、またはより多い数の操作を含むことができる。
図2に示すように、システム200は、複数の投入繊維を受け取るように構成でき、一部の実施形態では、これは連続的であってもよい。繊維は、システム200により処理され、フィルター要素を形成できる。示した実施形態では、第1の繊維208Aおよび第2の繊維208Bは、処理されてフィルター要素を形成する入力材料として受け入れられる。しかし、他の実施形態では、2〜約10種の異なる繊維(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、または10種の異なる繊維)などの色々な他の数の繊維を採用できる。従って、下記の説明は、フィルター要素を形成するために採用される特定の数の繊維について一般的に記載するが、この説明は、代表例を示す目的のために提供されており、他の実施形態では、他の異なる数の繊維も採用できることを理解されたい。
第1の繊維208Aは、1つまたは複数の特性(「第1の特性」と呼ぶ)を規定し、第2の繊維208Bは、1つまたは複数の特性(本明細書では、「第2の特性」と呼ぶ)を規定できる。繊維208A、208Bの1つまたは複数の特性は、同じであってもよく、または1つまたは複数の特性は、異なっていてもよい。繊維208A、208Bは、当業者なら理解できるように、種々の特性を規定できる。
1つの特性は、繊維208A、208Bが最初に供給されたときの形態である。例えば、繊維208A、208Bの内の片方または両方の繊維は、トウ(すなわち、いくつかの実質的に平行なフィラメント)を規定できる。別の実施形態では、繊維208A、208Bの内の片方または両方の繊維は、ヤーン(すなわち、連続でも連続でなくてもよいフィラメントの撚った束)を規定できる。従って、非制限的例では、ヤーンは、トウと組み合わせることができ、ヤーンは、ヤーンと組み合わせることができ、またはトウは、トウと組み合わせることができる。
また、繊維208A、208Bの材料組成は、繊維から作られるフィルター要素の所望の特性に依存して変わってもよい。2つの繊維208A、208Bは、同じ材料組成であっても、または異なる材料組成を含んでもよい。一実施形態例では、繊維208A、208Bの片方または両方は、セルロースエステル(例えば、酢酸セルロース)またはポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン)、などを含んでもよい。これらの材料組成はよく使われているが、繊維208A、208Bの片方または両方は、代わりに、または追加して、上述のも以外の異なる材料組成を設定してもよい。これに関して、特定の材料組成は、単独で、または異なる材料組成の繊維と組み合わせて、望ましい特性を保持するものであってもよい。例えば、繊維208A、208Bの材料組成は、改善された生分解性、改善された粒子状フィルター、および/または改善された蒸気吸収に基づいて選択できる。本明細書で使われる蒸気吸収は、主流煙のガス状成分の物理的または化学的吸収により主流煙の化学組成を変えることを意味する。
これに関し、特定の実施形態では、繊維208A、208Bは、異なるフィルター特性を有するもの、または異なるレベルの生分解性を示すものとして特徴付け出来る。本開示の装置、システム、および方法を使って、同じフィルター要素中でこのような繊維を組み合わせることにより、主流煙の特定の固体、またはガス成分に対し、フィルター要素の全体レベルの生分解性が所望のレベルに調節でき、またはフィルター効率が所望に応じ調節できる。異なるフィルター特性を示す繊維タイプの組み合わせ例は、例えば、2010年7月30日出願の米国特許出願第12/847、228号(Sebastian)で見つけることができる。
特定の実施形態では、繊維208A、208Bの内の少なくとも1つは、分解性であると特徴付け出来る。分解の1つの代表的タイプは、生分解性である。分解性ポリマーに関連して使われる用語の「生分解性」は、好気性および/または嫌気性条件下で、細菌、真菌、藻類、および他の微生物の存在下、炭素ジオキシド/メタン、水およびバイオマスに分解する(ヘテロ原子含有材料は、他の生成物、例えば、アンモニアまたは二酸化硫黄を生ずる場合もある)ポリマーを意味する。「バイオマス」は、通常、存在する生物、または生物学的起源の材料と識別不能な腐植質成分に変換された生物の細胞構造中に組み込まれた代謝材料の一部を意味する。
生分解性は、例えば、水、微生物含有溶液、コンポスト材料、または土壌中の試料、などの試料の分解に繋がることが期待される環境条件中に置くことにより、測定できる。分解の程度は、環境条件への所与の暴露期間にわたる試料の重量減を特徴としてもよい。本発明の特定のフィルター要素実施形態の代表的分解率は、60日間の土壌中埋没後少なくとも約20%の重量減、または典型的都市ごみコンポスト製造器への15日間の暴露後少なくとも約30%の重量減を含む。しかし、生分解率は、使われる分解性粒子のタイプ、残されているフィルター要素の組成、および分解試験に関連する環境条件に依存して広範に変化する可能性がある。米国特許第5,970,988号(Buchanan et al)および同6,571,802号(Yamashita)には、分解試験用の代表的試験条件が提示されている。また、プラスチック材料の分解性は、次のASTM試験方法:D5338、D5526、D5988、およびD6400の内の1種または複数の試験を使って測定できる。
本発明の繊維形状で使用できる代表的生分解性材料には、脂肪族ポリエステル、デンプン粒子埋め込み酢酸セルロース繊維、ポリビニルアルコール、デンプン、脂肪族ポリウレタン、ポリエステルアミド、シスポリイソプレン、シスポリブタジエン、ポリ酸無水物、およびこれらの共重合体とブレンドが含まれる。生分解性材料の追加の例には、日本のToray Industries、Inc.から入手可能で、米国特許第6,984,631号(Aranishi et al)に記載の熱可塑性セルロース(この特許は参照によって本明細書に組み込まれる)、および熱可塑性ポリエステル、例えば、BASF Corporationから入手可能なEcoflex(登録商標)脂肪族芳香族コポリエステル材料、または米国特許第6,087,465号(Seppala et al)に記載のポリ(エステルウレタン)ポリマー(この特許は参照によってその全体が本明細書に組み込まれる)が含まれる。これらのいずれの生分解性繊維も、その外面上に酢酸セルロースコーティングをさらに含んでもよい。
本発明で都合よく使用できる代表的脂肪族ポリエステルは、構造−[C(O)−R−O]−を持ち、式中、nは、ポリマー鎖中のモノマーユニットの数を表す整数で、Rは、脂肪族炭化水素、好ましくは、C1〜C10アルキレン、より好ましくは、C1〜C6アルキレン(例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、イソプロピレン、ブチレン、イソブチレン、など)であり、アルキレン基は直鎖でも、分岐であってもよい。代表的脂肪族ポリエステルには、ポリグリコール酸(PGA)、ポリ乳酸(PLA)(例えば、ポリ(L−乳酸)またはポリ(DL−乳酸))、ポリヒドロキシプロピオナート、ポリヒドロキシバレラート、ポリヒドロキシブチラート、ポリヒドロキシヘキサノアート、およびポリヒドロキシオクタノアート、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリブチレンスクシナートアジパートなどのポリヒドロキシアルカン酸(PHA)、およびこれらの共重合体(例えば、ポリヒドロキシブチラート−co−ヒドロキシバレラート(PHBV))が含まれる。
本発明での使用に適する種々の分解性材料は、例えば、米国特許公開第2009/0288669号(Hutchens)、同2011/0036366号(Sebastian)、および2010年6月30日出願の米国特許出願第12/827,618号(Sebastian et al)、2010年7月30日出願の同12/847,228号(Sebastian)、および2011年7月29日出願の同13/194,063号(Sebastian et al)に記述されている。これら全ての特許は、参照によって本明細書に組み込まれる。
また、繊維208A、208Bは、炭素繊維、イオン交換繊維、および触媒繊維から選択できる。炭素繊維は、前駆物質繊維の制御熱分解により得られる繊維として説明できる。炭素繊維の供給源には、Toray Industries、Toho Tenax、Mitsubishi、Sumitomo Corporation、Hexcel Corp.、Cytec Industries、Zoltek Companies、およびSGL Group、が含まれる。代表的市販炭素繊維には、American Kynol、Incから入手可能なACF−1603−15およびACF−1603−20が含まれる。出発材料、炭素含有繊維の調製方法、および炭素含有繊維のタイプの例は、米国特許第3,319,629号(Chamberlain)、同3,413,982号(Sublett et al)、同3,904,577号(Buisson)、同4,281,671号(Bynre et al)、同4,876,078号(Arakawa et al)、同4,947,874号(Brooks et al)、同5,230,960号(Iizuka)、同5,268,158号(Paul、Jr)、同5,338,605号(Noland et al)、同5,446,005号(Endo)、同5,482,773号(Bair)、同5,536,486号(Nagata et al)、同5,622,190号(Arterbery et al)、および同7,223,376号(Panter et al)、ならびに米国特許公開第2003/0200973号(Xue et al)、同2006/0201524号(Zhang et al)、同2006/0231113号(Newbery et al)、および同2009/0288672号(Hutchens)、に開示されている。これらの全ての特許は、参照により本明細書に組み込まれる。
イオン交換繊維は、喫煙物品からの主流煙のガス相成分とイオン交換可能な繊維である。このような繊維は、典型的な例では、イオン交換材料粒子を繊維構造中に埋め込むことにより、または繊維をイオン交換樹脂でコーティングすることにより作成される。繊維中に存在するイオン交換材料の量は、変わってもよいが、典型的な例では、イオン交換繊維の全体重量に基づいて、約10〜約50重量パーセント、また、さらによく使われるのは、約20〜約40重量パーセントである。代表的イオン交換繊維は、米国特許第3,944,485号(Rembaum et al)、および同6,706,361号(Economy et al)に記載されている。これら両特許は、参照によって本明細書に組み込まれる。イオン交換繊維は、ベラルーシのFibanから市販されている。Fibanの代表的製品には、FIBANA−1(−N(CHCl官能基を有する単官能強塩基繊維)、FIBANAK−22−1(≡N、=NH、および−COOH官能基を有する多官能繊維)、FIBANK−1(−SO3−官能基を有する単官能強酸繊維)、FIBANK−3(−COOH、−NH、および=NH官能基を有する多官能繊維)、FIBANK−4(−COOH官能基を有する単官能弱酸繊維)、FIBANX−1(イミノ二酢酸繊維)FIBANK−1−1(カリウム−コバルト−フェロシアン化物で変性されたFIBANK−1に類似の強酸繊維)、FIBANA−5(−N(CH、=NH、および−COOH官能基を有する多官能繊維)、FIBANA−6およびA−7(強および弱塩基アミン基を有する多官能繊維)、FIBANAK−22B(FIBANK−3に類似の多官能繊維)、ならびにFIBAN S([FeOH]2+官能基を有する単官能繊維)が含まれる。
触媒繊維は、1つまたは複数の主流煙のガス相成分の反応を触媒し、それにより、フィルター要素を通して吸い込まれる煙中のガス相成分の存在を減らすか、または除くことができる繊維である。代表的触媒繊維は、一酸化炭素、窒素酸化物、シアン化水素、カテコール、ヒドロキノン、または特定のフェノール、などの主流煙中に存在する1つまたは複数のガス種の酸化を触媒する。本発明で使用される酸化触媒は、典型的な例では、1つまたは複数の主流煙中のガス種を酸化する触媒金属化合物(例えば、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、および酸化セリウム、などの金属酸化物)である。代表的触媒金属化合物は、米国特許第4,182,348号(Seehofer et al)、同4,317,460号(Dale et al)、同4,956,330号(Elliott et al)、同5,050,621号(Creighton et al)、同5,258,340号(Augustine et al)、同6,503,475号(McCormick)、同6,503,475号(McCormick、同7,011,096号(Li et al)、同7,152,609号(Li et al)、同7,165,553号(Luan et al)、同7,228,862号(Hajaligol et al)、同7,509,961号(Saoud et al)、同7,549,427号(Dellinger et al)、同7,560,410号(Pillai et al)、および同7,566,681号(Bock et al)、ならびに米国特許公開第2002/0167118号(Billiet et al)、同2002/0172826号(Yadav et al)、同2002/0194958号(Lee et al)、同2002/014453号(Lilly Jr.、et al)、同2003/0000538号(Bereman et al)、同2005/0274390号(Banerjee et al)、同2007/0215168号(Banerjee et al)、同2007/0251658号(Gedevanishvili et al)、同2010/0065075号(Banerjee et al)、同2010/0125039号(Banerjee et al)、および同2010/0122708号(Sears et al)、に記載されている。これら全ての特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。触媒繊維は、例えば、触媒材料の粒子を繊維構造中に埋め込むことにより、または繊維を金属酸化物粒子などの触媒材料でコーティングすることにより生成できる。繊維中の存在する触媒材料の量は、変わってもよいが、典型的な例では、イオン交換繊維の全体重量に基づいて、約10〜約50重量パーセント、さらによく使われるのは、約20〜約40重量パーセントである。国際公開第WO1993/005868号(参照により本明細書に組み込まれる)は、表面処理ホプカライト材料のコーティングにより形成された触媒繊維の使用について記載している。これは、Morrisville、North CarolinaのNorth Carolina Center for Researchから入手できる酸化銅および酸化マンガンの両方を繊維支持体上に含む材料である。
例であるが、導入されたイオン交換基を有する綿および/または再生セルロースは、例えば、吸収用に構成されたイオン交換繊維として採用できる。さらなる例では、ポリ乳酸および/またはポリヒドロキシアルカン酸は、生分解性改善用の1種または複数の繊維として採用できる。また、活性炭繊維は、粒子フィルター性能改善用、および/または蒸気吸収改善用として採用できる。繊維208A、208Bは、生分解性改善、粒子状フィルター性能改善、吸収改善、および/または繊維に関連するいずれかの他の有益な態様のために選択可能ないずれの他の繊維を含んでもよい。さらなる例は、米国特許第3,424,172号(Neurath)、同4,811,745号(Cohen et al)、同4,925,602号(Hill et al)、同5,225,277号(Takegawa et al)、および同5,271,419(Arzonico et al)、に記述の材料組成を参照されたい。これらの特許のそれぞれは、参照により本明細書に組み込まれる。一実施形態例では、第1の繊維208Aは、酢酸セルロース、またはポリオレフィンなどのセルロースエステルを含んでもよく、第2の繊維208Bは、綿、再生セルロース、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカン酸、活性炭繊維、触媒繊維、酢酸セルロースなどのセルロースエステル、ポリオレフィン、および/またはイオン交換繊維を含んでもよい。それにより、例えば、他の機能(例えば、生分解性改善、粒子状フィルター性能改善、および/または蒸気吸収改善)を提供する一方で、酢酸セルロースの望ましい態様(例えば、味覚およびフィルター)が保持できる。
繊維208A、208Bの他の特性には、そのデニールが含まれる。繊維208A、208Bを規定するフィラメントは、フィラメント当たりのデニール(すなわち、「dpf」)が変わってもよく、また、繊維208A、208Bの全体デニールも同様に、変わってもよい。フィラメント当たりのデニールは、繊維208A、208Bの個別フィラメントの単位長さ当たりの重量の測定値であり、繊維から作られたフィルター要素の両端の所望の圧力損失を実現するように操作できる。繊維208A、208Bを構成するフィラメントの代表的dpf範囲は、デニールを、グラム/9000メートルの単位で表して、約1.5〜約8であってよい。繊維208A、208Bの全体デニールの代表的範囲は、約10,000〜約50,000(例えば、約15,000または約40,000全体デニール)であってよい。フィラメント当たりのデニールおよび/または全体デニールは、繊維208A、208Bのそれぞれの繊維で、同じでも、または異なっていてもよい。
繊維208A、208Bのさらなる特性には、繊維および繊維を規定するフィラメントのサイズと形が含まれる。繊維208A、208Bのサイズと形は、同じでも、または異なってもよい。例えば、繊維208A、208Bは、種々の総体的断面形状で供給でき、および/または繊維を規定する個別フィラメントは、種々の断面形状で供給できる。さらに、繊維208A、208Bの種々の総体的サイズが、繊維を規定する個別フィラメントの種々のサイズと同様に、採用できる。従って、例えば、第1の繊維208Aは、第2の繊維208Bの断面積とは異なる、または同じ1つまたは複数の断面積を規定できる。これに関し、第1の繊維208Aの全断面積は、第2の繊維208Bの全断面積と同じでも、または異なってもよく、また、第1の繊維を規定する個別フィラメントの断面積は、第2の繊維を規定する個別フィラメントの断面積と同じでも、または異なってもよい。
繊維208A、208Bの別の特性は、それに適用される仕上げの特性である。例えば、繊維208A、208Bの製造の間に、同じ仕上げ、または異なる仕上げを繊維に適用することができる。同じでも、または異なってもよい繊維208A、208bの追加の特性は、それらの融点の特性である。従って、繊維208A、208Bの1つまたは複数の上記特性および/または種々の他の特性は、同じでも、または異なってもよい。
図2に示すように、繊維208A、208Bは、操作215のテクスチャリングに供することができる。本明細書で使用されるテクスチャリングは、繊維が少なくとも部分的に相互に絡み合わされるように、テクスチャリング装置中で繊維を組み合わせることを意味する。さらに具体的には、テクスチャリングは、機械的な力を繊維に加えて繊維を交絡させることを意味する。例えば、機械的な力は、繊維を交絡させるために、空気などの流体を繊維の方向に向けることにより繊維に加えてもよい。これに関連して、図2に示すシステム200では、テクスチャリング操作215は、第1の繊維208Aを、第2の繊維208Bと少なくとも部分的に交絡させて混合繊維製品238を生成する。従って、混合繊維製品238は、組み合わされて混合繊維製品を形成する繊維208A、208Bの両方の全ての特性を規定できる。
テクスチャリング操作を行うことができるテクスチャリング装置312の実施形態例が、シガレット形成システム300の一部として(模式的に図示されたシステムを形成する装置と共に)図3に示されている。図3に示す実施形態では、テクスチャリング装置312は、4種の繊維308A〜Dを受け取るように構成されているが、他の実施形態では、種々の他の数の繊維も採用可能である。図示されているように、一部の実施形態では、テクスチャリング装置312は、クリール314から繊維308A〜Dを受け取ることができる。クリール314は、複数のボビン308A’〜D’を含むことができ、これらはそれぞれ、繊維308A〜Dを保持し、テクスチャリング装置312にこれら繊維を供給する。繊維308A〜Dは、図からわかるように、ヤーン、トウ、個別フィラメント、または他の形態で受け取ることが可能である。
上記のように、テクスチャリング装置312は、繊維308A〜Dを受け取り、繊維を組み合わせて、繊維が少なくとも部分的に相互に絡み合わされ、混合繊維製品338を形成するように構成できる。テクスチャリング装置312は、繊維308A〜Dを交絡させる種々の操作を採用できる。これに関しては、上述のように、テクスチャリングは、機械的な力を繊維308A〜Dに加え、繊維を交絡させることを含むことができる。例えば、テクスチャリング装置312は、少なくとも1つの流体流を繊維308A〜Dの方向に向け、繊維を組み合わせるように構成できる。一実施形態では、流体流は、1つまたは複数の噴出口(例えば、ノズル)により繊維308A〜Dの方向に向けられた空気流を含むことができる。それにより、テクスチャリング装置312は、繊維308A〜Dを交絡させることができる。一実施形態例では、テクスチャリング装置312は、繊維308A〜Dを仮撚し、繊維を組み合わせることができる。繊維308A〜Dを仮撚加工は、一実施形態例では、繊維を撚り合わせ、撚った繊維を熱硬化し、さらに、繊維を延伸すること(すなわち、伸張)を含むことができる。本発明での使用に適するテクスチャリング装置の代表的実施形態は、Kennett Square、PennsylvaniaのTECHNISERVICE(登録商標)、Inc.により製造されたAIRTEX(登録商標)ジェットテクスチャリング機である。テクスチャリングおよびテクスチャリング装置のさらなる例は、米国特許第4,125,922号(Irwin)、同3,553,953号(Ponson)、同3,381,346号(Benson)、同3,328,863号(Cobb)、同3,253,396号(Fish)、同4,559,772号(Heinrich et al)、同4,338,776号(Krenzer)、および同4,068,358号(Luther)、に記載されている。これらのそれぞれの特許は、参照により本明細書に組み込まれる。
テクスチャリング装置312を採用して、繊維308A〜Dから直接に混合繊維製品338を作ることができる。これに関して、テクスチャリング装置312により受け取られる繊維308A〜Dのデニールの全合計は、混合繊維製品338の所望のデニールに等しくなるように選択できる。例えば、クリール314は、混合繊維製品338の所望のデニールに等しい全体デニールを規定する繊維308A〜Dを収容できる十分なボビン308A’〜D’を含むことができる。
しかし、一実施形態では、中間繊維テクスチャリング装置を、混合繊維製品338の形成に採用できる。例えば、中間繊維が用意され、その後、中間繊維が少なくとも部分的に相互に絡み合わされるように中間繊維テクスチャリング装置中で組み合わすことができる。それにより、中間繊維は、組み合わされて混合繊維製品を形成できる繊維308A〜Dの内の1種を形成できる。このように、プロセスを2段のステップに分割することにより、テクスチャリング装置312に直接供給される繊維308A〜Dの数を減らすことができる。従って、クリール314は、より少ないボビン308A’〜D’を含んでもよい。
一部の実施形態では、テクスチャリング装置312は、中間繊維を形成する中間繊維テクスチャリング装置として機能でき、また、最終混合繊維製品338を形成するテクスチャリング装置としても機能できる。これに関して、テクスチャリング装置312は、最初に中間繊維を組み合わせて1つまたは複数の繊維308A〜Dを形成し、次に、テクスチャリング装置は、繊維308A〜Dを組み合わせて混合繊維製品338を形成できる。例えば、繊維308A〜Dの内の1種は、中間繊維からの形成後貯蔵でき、その後、繊維308A〜Dの全てが形成されるとすぐに、それらは、同じテクスチャリング装置で組み合わされて混合繊維製品338を形成できる。しかし、代わりの実施形態では、上述のように、1つまたは複数の別々の中間繊維テクスチャリング装置を使って、繊維308A〜Dを形成でき、またはクリール314は、混合繊維製品338の所望のデニールに等しい全体デニールを有する繊維を供給するように構成できる。従って、混合繊維製品338の所望のデニールは、1つまたは複数のテクスチャリング装置を使って色々な方法で実現できる。
このように、混合繊維製品は、上述のテクスチャリング装置により作ることができる。図2に示すように、上記テクスチャリング操作215から得られた混合繊維製品238は、操作240の可塑剤適用操作に供することができる。可塑剤242は、上述の従来の可塑化装置により混合繊維製品238に適用できる。しかし、図2に示すシステム200は、分離操作(例えば、トウ開繊、捲縮除去、およびブルーミング)が必要ないという点で、シガレットを製造するように構成された既存のシステムの実施形態とは、異なる。テクスチャリング装置は、繊維が絡み合わされるように(実質的に均等な繊維の混合分布が与えられるように)、また十分に分離されて可塑剤242が混合繊維製品238に侵入できるように、上述の方法で繊維208A、208Bを組み合わせることができるので、このことが可能となる。
従って、テクスチャリング装置により行われるテクスチャリング操作215を採用したシステム200の実施形態は、複数の繊維208A、208Bの組み合わせを可能とする点、およびフィルター要素を作るのに必要な操作の数を減らす点の両方の利益を提供できる。さらに、混合繊維製品238の作成後に行われる操作は、喫煙物品製造用の従来のシステムで行うものと実質的に同じであってよい。このように、既存のシガレット製造設備を利用できる。例えば、可塑化繊維製品248は、可塑化繊維製品がプラグラップ252により包装される1つまたは複数のロッド製造操作250に供することができる。その後、フィルター要素258は、1つまたは複数のシガレット製造操作260に供することができる。例えば、喫煙可能材料262は、包装材料264で包装されて、喫煙可能ロッドを形成でき、フィルター要素258および喫煙可能ロッドを、チップ材料266を使った包装により連結し、シガレット268または他の喫煙可能物品を形成できる。従って、上記システム200は、テクスチャリング装置を採用して、テクスチャリング装置により作られる混合繊維製品238を、ブルーミングされたトウと類似にすることができるために分離操作(例えば、トウ開繊、捲縮除去、およびブルーミング)の必要性をなくすることができる一方で、2種以上の繊維208A、208Bを組み合わせることができる。
図3に戻ると、また、シガレット形成システム300は、図2に関連して上記で考察の操作に対応する他の装置および部品を含むことができる。これに関して、テクスチャリング装置312から出る混合繊維製品338は、可塑化装置340に入り、ここで可塑剤342を混合繊維製品に適用できる。システム300は、可塑化繊維製品348を受け取り、プラグラップ352を巻き付けてフィルター要素358を形成するロッド製造機350をさらに含むことができる。さらに、システム300は、包装材料364で巻かれた喫煙可能材料362から形成された喫煙可能ロッドをフィルター要素358にチップ材料366を使って取り付けるシガレット製造機360を含むことができる。従って、シガレット形成システム300は、図2に関連して上述の操作を行い、シガレット368を形成する種々の装置を含むことができる。
図2のシガレットまたは他の喫煙物品を作るように構成された操作システム200および図3のシガレット形成装置システム300の他の実施形態もまた、提供される。これに関して、一部の実施形態では、システム200、300は、加熱操作290を行うように構成されたヒーター390を含むことができる。例えば、加熱操作は、フィルター要素258’、358’に形成される前または後で、混合繊維製品238’、338’に対し行うことができる。一部の実施形態では、図に示すように、システム200、300は、可塑化装置340または対応する可塑剤適用操作240を含めなくてもよい。従って、一部の実施形態では、混合繊維製品238’、338’は、最初に可塑化装置340による可塑剤適用240操作に供されることなく、ロッド製造機350に供されて、ロッド製造操作250を受け、その後、加熱できる。
これに関して、一部の実施形態では、混合繊維製品238’、338’の第1の部分は、混合繊維製品238’、338’の第2の部分の融点(例えば、「第2の融点」)より低い融点(例えば、「第1の融点」)を規定できる。第1の低い融点を有する第1の部分は、第2の部分より低い融点を持つように構成されたポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、エチレン酢酸ビニール、または他の材料組成物を含むことができる。一部の実施形態では、第1の融点は、約100℃〜約150℃、好ましくは、約120℃であってよく、第2の部分の融点は、約160℃〜約260℃、好ましくは、約170℃であってもよい。一部の実施形態では、第1の部分の融点は、第2の部分の融点より約25℃〜約100℃低くなるように、好ましくは、第2の部分の融点より約50℃低くなるように構成され、それにより、第2の部分の融解なしに、第1の部分の融解が可能となる。
一部の実施形態では、第1の部分は、混合繊維製品238’、338’の全体質量または容量の約5%〜約40%、好ましくは、約25%を構成することができる。これに関して、第1の部分を採用して、混合繊維製品238’、338’を一緒に結合する、および/または混合繊維製品をプラグラップ252、352に結合することができる。しかし、フィルター要素258’、358’は、内部にガスを通さなければならない。従って、それに関連する過度の圧力損失の増加なしに、内部にガスを通すために、溶融される混合繊維製品238’、338’の割合が制限される場合がある。
一部の実施形態では、第1の繊維は、第1の融点を有する第1の部分を規定でき、第2の繊維は、第2の融点を有する第2の部分を規定できる。従って、第1の繊維および第2の繊維が絡み合わされ、混合繊維製品238’、338’に成形され、プラグラップ252、352で巻かれて、フィルター要素258’、358’を形成し、ヒーター390へ向かい、操作290の加熱に供される場合、第1の繊維は、少なくとも部分的に溶融されて第1の繊維を第2の繊維に結合でき、および/またはプラグラップに結合できる。図2と3に示すように、ロッド製造機350が混合繊維製品238’、338’がプラグラップ252、352で巻かれるロッド製造操作250を行った後で、ヒーター390は、加熱操作290を行うことができる。しかし、他の実施形態では、加熱は、混合繊維製品をプラグラップで巻く操作の前に行うことができる。さらに、システム200、300は、可塑化装置340による可塑剤適用操作240を迂回するように示されているが、一部の実施形態では、ヒーター390を使った加熱操作290を行うことに加えて、混合繊維製品に可塑剤を適用することも可能である。
上記のように、一部の実施形態では、繊維は、異なる融点を規定できる。別の実施形態では、1つまたは複数の繊維は、第1の融点を有する第1の部分および第2の融点を有する第2の部分の少なくとも一部の両方を規定できる。例えば、図4は、第1の繊維208Aが、第1の断面208A’、第2の断面208A”を規定し、断面の1つが、ほかの断面より低い融点を規定する実施形態実施形態を示す。特に、第1の断面208A’は、第1の融点を規定でき、これは第2の断面208A”の融点より低い。従って、ヒーター390は、混合繊維製品238’、338’(例えば、フィルター要素258’、358’として具体化)を、第1の繊維208Aの第1の断面208A’の第1の融点より高いが、第1の繊維の第2の断面208A”の融点より低い温度で繊維を加熱する加熱操作290に供することができる。また、第2の繊維208Bは、第1の繊維208Aの第1の断面208A’の融点より高い融点を持つことができる。従って、第1の繊維の第2の断面208A”または第2の繊維208Bを溶融することなく、第1の繊維208Aの第1の断面208A’が溶融できる。図に示すように、一部の実施形態では、第1の繊維208Aの第1の断面208A’は、第2の断面208A”で規定されるコアを取り囲むシースを規定できる。図2と3に戻ると、ヒーター390および対応する加熱操作290は、種々の構成を含むことができる。例えば、ヒーター390は、通常のオーブン、赤外ヒーター、マイクロ波、または熱を繊維付与し、その一部を溶融するように構成されたいずれかの他の装置を含むことができる。マイクロ波に関しては、マイクロ波加熱の使用は、溶融するように構成された繊維(または繊維断面)に対し、最も効率的な吸収周波数に合わせたマイクロ波エネルギーの適用により、より短い溶融時間で、より高い効率の加熱を行うことができる。マイクロ波エネルギー加熱は、加熱される材料の熱伝導率とは無関係である。特定の実施形態では、マイクロ波エネルギーの使用と併用して、溶融するように構成された繊維(または繊維断面)は、塩材料などの極性添加剤を配合し、マイクロ波エネルギー由来の加熱効果を高めることができる。代表的マイクロ波加熱システムは、Morrisville、NCのLambda Technologiesから入手できる。また、マイクロ波加熱システムは、米国特許公開第2007/0284034号(Fathietal)に記載されている。この特許は、参照によって本明細書に組み込まれる。このように、一部の実施形態では、変数周波数マイクロ波および/または他のヒーターを採用して、フィルター繊維を加熱し、溶融フィルター要素292、392を作ることができる。
また、関連方法の実施形態も提供される。これに関して、図5は、シガレットフィルター要素の形成方法の実施形態例を示す。図に示すように、方法は、操作400で特性を規定する第1の繊維を用意すること、操作402で第2の特性を規定する第2の繊維を用意すること、操作404で第1の繊維が少なくとも部分的に第2の繊維と絡み合わされて混合繊維製品を形成するようにテクスチャリング装置で第1の繊維および第2の繊維を組み合わせること、および、操作405で混合繊維製品をプラグラップ中に少なくとも部分的に封入すること、を含むことができる。一部の実施形態では、第1の繊維の第1の特性は、第2の繊維の第2の特性とは異なり、一方、他の実施形態では、特性は、同じである。
一部の実施形態では、上記の操作の内の実線で示す特定の1つの操作は、修正、または他の操作と組み合わすことができる。これらに対する追加の操作は、点線で示されている。例えば、方法は、操作406で第1の中間繊維を用意すること、操作408で第2の中間繊維を用意すること、および操作410で第1の中間繊維が第2の中間繊維と少なくとも部分的に絡み合わされて第1の繊維を形成するように、第1の中間繊維および第2の中間繊維を中間繊維テクスチャリング装置で組み合わせること、をさらに含んでもよい。図示していないが、第2の繊維は、同じ方式で、または類似の方式で形成できる。
さらに、操作404で第1の繊維および第2の繊維をテクスチャリング装置で組み合わせることは、操作412で第1の繊維および第2の繊維を仮撚加工すること含む。さらに、操作404で第1の繊維および第2の繊維をテクスチャリング装置で組み合わせることは、操作414で少なくとも1つの流体流を第1の繊維および第2の繊維の方向に向けることを含んでもよい。また、操作414で流体流を第1の繊維および第2の繊維の方向に向けることは、操作416で空気流を第1の繊維および第2の繊維の方向に向けることを含んでもよい。例えば、仮撚加工することは、空気ジェットを繊維の方向に向けることを採用してもよい。また、方法は、操作417で、可塑剤を混合繊維製品に適用し、可塑化繊維製品を形成することを含んでもよい。さらに、一部の実施形態では、混合繊維製品の第1の部分は、混合繊維製品の第2の部分の第2の融点より低い第1の融点を規定できる。従って、方法はまた、操作418で混合繊維製品を第1の融点より高いかまたは同じで、第2の融点より低い温度で加熱することを含んでもよい。
上述のシガレット製造操作160、260は、従来の自動化シガレットロッド製造機を使って行うことができる。代表的シガレットロッド製造機は、Molins PLCまたはHauni−Werke Korber & Co.KGから市販されているタイプである。例えば、MkX(Molins PLCから市販)またはPROTOS(Hauni−Werke Korber & Co.KGから市販)として既知のタイプのシガレットロッド製造機を採用できる。PROTOSシガレット製造機は、米国特許第4、474、190号(Brand)の5列、48行〜 8列、3行に記載されている。この特許は、参照により本明細書に組み込まれる。また、シガレットの製造に適する設備のタイプは、米国特許第4,781,203号(LaHue)、同4,844,100号(Holznagel)、同5,131,416号(Gentry)、同5,156,169号(Holmes et al)、同5,191,906号(Myracle,Jr. et al)、同6,647,878号(Blau et al)、同6,848,449号(Kitao et al)、および同6,904,917号(Kitao et al)、ならびに米国特許公開第2003/0145866号(Hartman)、同2004/0129281号(Hancock et al)、同2005/0039764号(Barnes et al)、および同2005/0076929号(Fitzgerald et al)、に記述されている。これらの特許のそれぞれは、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示に従って作られるフィルター要素は、喫煙可能材料の燃焼用に構成された従来のシガレット中に組み込むことができ、また、米国特許第4,756,318号(Clearman et al)、同4,714,082号(Banerjee et al)、同4,771,795号(White et al)、同4,793,365号(Sensabaugh et al)、同4,989,619号(Clearman et al)、同4,917,128号(Clearman et al)、同4,961,438号(Korte)、同4,966,171号(Serrano et al)、同4,969,476号(Bale et al)、同4,991,606号(Serrano et al)、同5,020,548号(Farrier et al)、同5,027,836号(Shannon et al)、同5,033,483号(Clearman et al)、同5,040,551号(Schlatter et al)、同5,050,621号(Creighton et al)、同5,052,413号(Baker et al)、同5,065,776号(Lawson)、同5,076,296号(Nystrom et al)、同5,076,297号(Farrier et al)、同5,099,861号(Clearman et al)、同5,105,835号(Drewett et al)、同5,105,837号(Barnes et al)、5,115,820号(Hauser et al)、同5,148,821号(Best et al)、同5,159,940号(Hayward et al)、同5,178,167号(Riggs et al)、同5,183,062号(Clearman et al)、同5,211,684号(Shannon et al)、同5,240,014号(Deevi et al)、同5,240,016号(Nichols et al)、同5,345,955号(Clearman et al)、同5,396,911号(Casey、III et al)、同5,551,451号(Riggs et al)、同5,595,577号(Bensalem et al)、同5,727,571号(Meiring et al)、同5,819,751号(Barnes et al)、同6,089,857号(Matsuura et al)、同6,095,152号(Beven et al)、および同6,578,584号(Beven、に記述のシガレットタイプ内に組み込むことができる。これらの特許は、参照により本明細書に組み込まれる。またさらに、上記で提供された説明に従って作られるフィルター要素は、R.J.Reynolds Tobacco Companyから「Premier」および「Eclipse」の商標で市販されているシガレットタイプ内に組み込むことができる。例えば、Chemical and Biological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco、R.J.Reynolds Tobacco Company Monograph(1988)and Inhalation Toxicology、12:5、p.1−58(2000)、に記載のこれらのタイプのシガレットを参照されたい。この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
例えば、図6は、本明細書で開示の装置、システム、および方法により作ることができるシガレット600の形の喫煙物品の分解図を示す。シガレット600は、周囲を取り囲む包装材料616中に収容された喫煙可能充填材材料の充填物またはロール状物のほぼ円柱状のロッド612を含む。ロッド612は、通常、「たばこロッド」と呼ばれている。たばこロッド612の端部は、開かれており、喫煙可能充填材材料を露出している。シガレット600は、包装材料616に適用された1つの任意のバンド622(例えば、フィルム形成剤、例えば、デンプン、エチルセルロース、またはナトリウムアルギナートなどの印刷コーティング)を有するように図示され、そのバンドがシガレットロッド612をシガレット600の長軸を横切る方向で取り囲む。すなわち、バンド622は、シガレット600の長軸に対し横方向を与える。バンド622は、包装材料616の内面上(すなわち、喫煙可能充填材材料に面して)か、または、あまり好ましくないが、包装材料の外面上に印刷できる。シガレットは、1つの任意のバンドを有する包装材料を備えることができるが、また、シガレットは、2つ、3つ、または4つ以上の数の間隔を置いて配置された任意のバンドをさらに有する包装材料を備えることができる。
たばこロッド612の末端は、点火端618で、吸い口端620は、可塑化および/または溶融繊維品626に位置する。可塑化および/または溶融繊維品626は、本明細書に開示の装置、システム、および方法により作ることができる。これに関し、可塑化および/または溶融繊維品626は、可塑剤が適用され、および/または混合繊維製品の一部が溶融している第1の特性を規定する第1の繊維および第2の特性を規定する第2の繊維を含む上述の混合繊維製品の実施形態を含んでもよい。従って、可塑化および/または溶融繊維品626は、テクスチャリング装置により行われるテクスチャリング操作および可塑化装置による可塑剤適用操作、および/またはヒーターにより行われる加熱操作により作ることができる。
可塑化および/または溶融繊維品626は、ほぼ円柱状形状を持ち、その直径は、基本的にたばこロッド612の直径に等しくてよい。可塑化および/または溶融繊維品626は、外周囲長または長軸方向外面に沿って外側プラグラップ628の層により取り囲まれてフィルター要素を形成する。フィルター要素は、フィルター要素およびたばこロッドが同一軸上に端と端とをつないで、好ましくは、相互に当接して整列されるように、たばこロッド612の隣接する一端に配置される。フィルター要素の端部は、空気および煙が流れるのを可能にする。
通気口を設けた、または空気希釈された喫煙物品は、任意の空気希釈手段、例えば、それぞれの孔がチップ材料640およびプラグラップ628を貫通して伸びる一連の穿孔630を備えることができる。任意の穿孔630は、当業者には既知の種々の技術、例えば、レーザー穿孔技術により作ることできる。あるいは、所謂、オフライン空気希釈技術(off−line air dilution technique)を使うことができる(例えば、多孔性ペーパープラグラップおよび予穿孔チップ材料の使用により)。空気希釈された、または通気口を設けたシガレットでは、空気希釈またはベンチレーションの量または度合いは、変わってもよい。よくある例としては、空気希釈シガレット用の空気希釈の量は、約10パーセントを越え、通常は、約20パーセントより大きく、約30パーセントより大きい場合も多く、また、ときには、約40パーセントを越える場合もある。典型的な例では、空気希釈シガレットに対する空気希釈の上限レベルは、約80パーセント未満で、多くの場合、約70パーセント未満である。本明細書で使われる用語の「空気希釈」は、空気希釈手段を通して吸い込まれる空気の容量の、シガレットを通して吸い込まれ、シガレット吸い口末端部分から出ていく空気と煙の全容積に対する比率(パーセンテージで表して)である。フィルター要素の全長およびたばこロッド612の隣接領域の両方を取り囲むチップ材料640(例えば、基本的に空気不透過性チップ材料)を使って、可塑化および/または溶融繊維品626を、たばこロッド612に取り付けることができる。チップ材料640の内面は、適切な接着剤を使って、プラグラップ628の外面およびたばこロッドの包装材料616の外面にしっかり固定される。従って、フィルター要素およびたばこロッドは、相互に連結され、シガレット600を形成する。
従来の自動化シガレット製造機の部品と操作は、シガレット製造機設計および操作の当業者には、自明であろう。例えば、いくつかのタイプの煙管、たばこ充填材供給設備、吸着コンベヤシステムおよびガーニチャーシステムの部品および操作の説明は、米国特許第3,288,147号(Molins et al)、同3,915,176号(Heitmann et al)、同4,291,713号(Frank)、同4,574,816号(Rudszinat)、同4,736,754号(Heitmann et al)、同4,878,506号(Pinck et al)、同5,060,665号(Heitmann)、同5,012,823号(Keritsis et al)、および同6,360,751号(Fagg et al)、ならびに米国特許公開第2003/0136419号(Muller)、に記述されている。これらの特許のそれぞれは、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書で記載のタイプの自動化シガレット製造機は、所望の長さの形成された喫煙可能ロッドに細分できる形成された連続シガレットロッド(または他の喫煙可能ロッド)を提供する。
前出の記載で提示された教示の助けがあれば、本開示の分野に属する当業者なら、本開示の多くの修正および他の実施形態を思いつくであろう。また、本開示の範囲または趣旨を逸脱することなく、本開示の変更と修正がなし得ることは、当業者には明らかであろう。従って、本開示は、開示された具体的実施形態に限定されることはなく、修正および他の実施形態は、添付請求項の範囲内に含まれることが意図されていることが理解されよう。特定の用語が本明細書で採用されているが、それらは、一般的な、説明的な意味のみで使われており、限定を目的とするものではない。

Claims (26)

  1. シガレットフィルター要素を形成する方法であって、
    第1の特性を規定する第1の繊維を用意すること、
    前記第1の繊維の第1の特性とは異なる第2の特性を規定する第2の繊維を用意
    すること、
    前記第1の繊維が、前記第2の繊維と少なくとも部分的に絡み合わされて混合繊
    維製品を形成するように、前記第1の繊維および第2の繊維をテクスチャリン
    グ装置で組み合わせること、および
    前記混合繊維製品を少なくとも部分的にプラグラップ中に封入すること、
    を含む方法。
  2. 前記第1の繊維および前記第2の繊維を前記テクスチャリング装置で組み合わせることの前に、前記第1の繊維がトウを規定し、前記第2の繊維が第2のトウを規定する請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1の繊維および前記第2の繊維を前記テクスチャリング装置で組み合わせることの前に、前記第1の繊維がトウを規定し、前記第2の繊維がヤーンを規定する請求項1に記載の方法。
  4. 第1の中間繊維を用意すること、
    第2の中間繊維を用意すること、および
    前記第1の中間繊維と前記第2の中間繊維を少なくとも部分的に絡み合わせて前
    記第1の繊維を形成するように、前記第1の中間繊維および前記第2の中間繊
    維を中間繊維テクスチャリング装置で組み合わせること、
    をさらに含む請求項1に記載の方法。
  5. 前記第1の繊維および第2の繊維を前記テクスチャリング装置で組み合わせることが、少なくとも1つの流体流を前記第1の繊維および前記第2の繊維の方向に向けることを含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記流体流を前記第1の繊維および前記第2の繊維の方向に向けることが、空気流を前記第1の繊維および前記第2の繊維の方向に向けることを含む請求項5に記載の方法。
  7. 前記第1の繊維および前記第2の繊維を前記テクスチャリング装置で組み合わせることが、前記第1の繊維および前記第2の繊維を仮撚加工することを含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記混合繊維製品に可塑剤を適用することをさらに含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記混合繊維製品の第1の部分が、混合繊維製品の第2の部分の第2の融点より低い第1の融点を規定する請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記混合繊維製品を、前記第1の融点以上で、前記第2の融点より低い温度に加熱することをさらに含む請求項9に記載の方法。
  11. 前記第1の特性および前記第2の特性の間の差異が、前記第1および前記第2の繊維の仕上げの差異、前記第1および前記第2の繊維の材料組成の差異、前記第1および前記第2の繊維の全体デニールまたはフィラメント当たりのデニールの差異、または前記第1の繊維および前記第2の繊維のサイズまたは形の差異に関連する請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記第1の繊維および前記第2の繊維が、異なるフィルター特性または異なるレベルの生分解性を持つように、前記第1の繊維および前記第2の繊維が異なる材料組成を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  13. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法を行うように構成されたシステムであって、
    前記第1および第2の繊維を受け取り、前記第1および前記第2の繊維を前記混
    合繊維製品として組み合わせるように構成されたテクスチャリング装置、および
    前記混合繊維製品を受け取り、前記プラグラップで巻いて前記フィルター要素を
    形成するように構成されたロッド製造機、
    を含むシステム。
  14. 前記フィルター要素を受け取り、
    前記フィルター要素を喫煙可能ロッドに取り付け、さらに
    前記フィルター要素および前記喫煙可能ロッドをチップ材料で巻く、
    ように構成されたシガレット製造機をさらに含む請求項13に記載のシステム。
  15. 可塑剤を前記混合繊維製品に適用するように構成された可塑化装置をさらに含む請求項13に記載のシステム。
  16. 混合繊維製品であって、
    第1の特性を規定する第1の繊維、および
    第2の特性を規定する第2の繊維、
    を含み、
    前記第1の繊維の第1の特性が前記第2の繊維の第2の特性とは異なり、
    前記第1の繊維が、前記第2の繊維と少なくとも部分的にテクスチャリ
    ング装置で絡み合わされた混合繊維製品、および
    プラグラップ、
    を含むフィルター要素。
  17. 前記第1の特性および前記第2の特性の間の差異が、第1および第2の繊維の仕上げの差異、第1および第2の繊維の材料組成の差異、第1および第2の繊維の全体デニールまたはフィラメント当たりのデニールの差異、または第1の繊維および第2の繊維のサイズまたは形の差異に関連する請求項16に記載のフィルター要素。
  18. 前記第1の繊維および前記第2の繊維が異なるフィルター特性または異なるレベルの生分解性を有するように、前記第1の繊維および前記第2の繊維が、異なる材料組成を有する請求項16に記載のフィルター要素。
  19. 前記混合繊維製品の第1の部分が、混合繊維製品の第2の部分の第2の融点より低い第1の融点を規定する請求項16に記載のフィルター要素。
  20. 前記第1の繊維が、セルロースエステルおよびポリオレフィンの内の少なくとも1種を含む請求項16に記載のフィルター要素。
  21. 前記第2の繊維が、
    綿、
    再生セルロース、
    ポリ乳酸、
    ポリヒドロキシアルカン酸、
    活性炭繊維、
    触媒繊維、
    セルロースエステル、
    ポリオレフィン、および
    イオン交換繊維、
    からなる群より選択される請求項20に記載のフィルター要素。
  22. 前記第1の繊維が、前記第2の繊維とは異なる断面積を規定する請求項16〜21のいずれか1項に記載のフィルター要素。
  23. 前記第1の繊維が、前記第2の繊維とは異なる仕上げを規定する請求項16〜21のいずれか1項に記載のフィルター要素。
  24. 前記第1の繊維が、前記第2の繊維とは異なる全体デニールまたはフィラメント当たりのデニールを規定する請求項16〜21のいずれか1項に記載のフィルター要素。
  25. 前記第1の繊維および前記第2の繊維の内の少なくとも1つが生分解性である請求項16〜21のいずれか1項に記載のフィルター要素。
  26. 喫煙可能材料のロッド、ならびに前記喫煙可能材料のロッドおよび前記フィルター要素の少なくとも一部を取り囲むチップ材料、と組み合わせた請求項16〜21のいずれか1項に記載のフィルター要素を含むシガレット。
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