BRPI0719576A2 - Filtro de fumaça de tabaco, artigo para fumar, e, método para produzir um filtro de fumaça de tabaco - Google Patents

Description

"FILTRO DE FUMAÇA DE TABACO, ARTIGO PARA FUMAR5 E, MÉTODO PARA PRODUZIR UM FILTRO DE FUMAÇA DE TABACO" Campo da invenção

A invenção refere-se geralmente a dispositivos para filtração de fumaça de tabaco, sua fabricação e uso. Mais especificamente, a invenção refere-se a filtros apropriados para uso em dispositivos de fumar. Fundamentos da invenção

Filtros descartáveis, de uso único, foram incorporados em produtos de fumar por décadas. Filtros são comumente feitos de acetato de celulose, com base em um processo pelo qual acetato de celulose é dissolvido in um solvente tal como acetona, e filamentos de polímero são repuxado da solução. Os filamentos são lubrificados e enfeixados, então pregueados e secados. Materiais de filtro alternativos incluem polipropileno e celulose. Filtros podem ser segmentados, potencialmente com diferentes materiais em diferentes segmentos; eles podem incorporar aditivos granulares, tais como carvão.

O filtro é posicionado em uma extremidade da haste de cigarro de forma que fumaça proveniente da haste de tabaco queimada, que compreende uma fase de partícula e uma fase de vapor, passa através do filtro antes de ser inalada pelo usuário. As fibras do filtro formam uma barreira mecânica que aprisiona matéria particulada na corrente de fumaça. Anteriormente, os filtros contavam somente com esta filtração mecânica; ver, por exemplo, a Patente US No. 4.502.495.

Propostas mais recentes incluem a provisão de orifícios de ventilação ao longo do invólucro de papel fora do filtro para diluir a fumaça inalada. Eles também miram os constituintes voláteis da fumaça, que são tipicamente não afetados pela barreira física do filtro. Por exemplo, materiais adsorventes ou absorventes são freqüentemente adicionados para seletivamente remover elementos voláteis a partir da corrente de fumaça. Carvão ativado, minerais porosos como espuma-do-mar, sílica gel, e resinas de troca de cátion ou ânion são freqüentemente usados como aditivos de filtro. Carvão ou carvão vegetal pode ser útil para remover gases ácidos. Espuma-do-mar tem uma forte afinidade de absorção a espécies carregadas. Sílicas géis facilmente adsorvem aldeídos e ácido cianídrico. Resinas de troca de cátions foram propostas para a remoção de nicotina, enquanto resinas de troca de ânions foram propostas para a remoção de ácidos de fumaça. Os pesquisadores estão continuamente desenvolvendo novos aditivos que miram classes dos constituintes específicos de fumaça. Um desafio confrontado com a adição de materiais granulares

ou particulados com os filamentos de filtro é como aderir as partículas individuais em tal maneira que elas permaneçam ativas. Por exemplo, adesivos que asseguram que partículas fiquem em posição sobre as fibras podem bloquear locais de reação sobre as partículas. Uma solução foi a de formar cavidades no filtro e carregá-las com lotes de partículas, embora isto represente um problema diferente, mais especificamente como conduzir em canal a corrente de fumaça através de tal leito solto de partículas durante o uso.

Uma outra solução para a contenção de partículas é encerrá-las em tubos que correm em paralelo à direção do fluxo de fumaça, pelo que a fumaça passa através dos tubos e contata as partículas dentro dos mesmos. Por produzir os tubos não lineares, o percurso de filtração é mais longo, ver a Patente US No. 4.373.539.

Outros exemplos de filtros conhecidos são revelados em WO 86/03381, US 2003/0200973, e EP-A 0033772, que descrevem vários filtros que têm um canal helicoidal para a fumaça.

Na redução de constituintes de particulado e vapor na fumaça, remanesce uma necessidade premente na técnica de novos materiais e métodos para melhorar os filtros existentes. Particularmente, soluções que podem ser usadas em conjunção com qualquer variedade de materiais de filtro convencionais ou novos e aditivos seriam de benefício particular. Sumário da Invenção

De acordo com a presente invenção, é provido um filtro de fumaça para um produto de tabaco compreendendo uma seção de filtro estendendo-se axialmente definindo um percurso ao longo do qual, no uso, fumaça passa através do material de filtração, em que o percurso se estende helicoidalmente em torno do eixo geométrico do filtro. Pela provisão de um percurso de fumaça que é enrolado em torno do eixo geométrico do filtro, o tempo de contato da fumaça com o material de filtração e a área de superfície de material de filtração contatado pode ser aumentada.

De acordo com uma forma de realização da invenção, um filtro de fumaça de tabaco é provido, que compreende um invólucro geralmente cilíndrico tendo um diâmetro interno e um elemento helicoidal tendo um diâmetro e disposto dentro do invólucro, onde o diâmetro do elemento helicoidal é, que aproximadamente igual ao diâmetro interno do invólucro. O filtro ainda compreende meio de filtração disposto entre o elemento helicoidal e o invólucro.

O invólucro pode compreender envoltório de tampão, que pode compreender uma pluralidade de orifícios de ventilação. Se providos, os orifícios de ventilação podem ser posicionados para corresponder a regiões do invólucro que não são situadas sobre o elemento helicoidal. O invólucro pode ser pelo menos duas camadas, por exemplo, uma camada externa de envoltório de tampão e uma camada interna de acetato de celulose unindo o elemento helicoidal.

O elemento helicoidal pode compreender polipropileno, polietileno, papel, papel químico, papel impregnado ou quaisquer outros materiais, como mencionados aqui, e pode compreender uma camada de revestimento sobre uma superfície externa do mesmo. A camada de revestimento pode compreender carvão vegetal ativado, carvão de coco ativado, carvão à base de carvão mineral ativado, zeólito, sílica gel, espuma- do-mar, óxido de alumínio, resina carbonácea, e combinações dos mesmos. O elemento helicoidal pode compreender bordas compressíveis no ponto onde o elemento pode contatar o diâmetro interno do invólucro. Alternativamente ou em adição, a porção central do núcleo em espiral pode ser compressível.

O meio de filtração pode compreender pelo menos um material selecionado do grupo consistindo de acetato de celulose, polipropileno, polietileno, papel coletado, e combinações dos mesmos, por exemplo, acetato de celulose aleatoriamente orientado. O meio de filtração pode ainda compreender carvão ativado, flavorizante, adsorvente, ou absorvente.

Em uma forma de realização, o meio de filtração ocupa substancialmente todo do espaço entre o elemento helicoidal e o diâmetro interno do invólucro. Isso assegura que a fumaça fluindo ao longo do elemento helicoidal tem que passar através do meio de filtração, provendo assim bom comportamento de filtração. Em adição, o denso empacotamento do meio de filtração dentro do filtro proporciona uma sensação sólida e renovada confiança para o filtro. Esse empacotamento denso pode ser atingido pelo uso de pequenas fibras ou similares materiais de filtração.

De acordo com outra forma de realização, um artigo para fumar é provido, que compreende um filtro de fumaça de tabaco de acordo com a presente invenção.

De acordo com outra forma de realização, a invenção refere-se a um método para produzir um filtro de fumaça de tabaco, que compreende as etapas de prover uma hélice geralmente cilíndrica tendo espaço de volta intra- helicoidal e tendo uma borda externa, colocar meio de filtração no espaço de volta intra-helicoidal, e encerrando a borda externa da hélice enchida em um invólucro.

Quando usado aqui, "tabaco" se refere a qualquer parte, por exemplo, folhas, flores, hastes, de qualquer membro do gênero Nicotiana e materiais reconstituídos do mesmo. Ele inclui derivados, tais como compostos encontrados no tabaco natural, por exemplo, nicotina, ou extraídos ou sintetizados, bem como derivados naturais, tais como a porção fibrosa de uma folha de tabaco. Ainda inclui substitutos de tabaco que compreendem produtos químicos individuais e/ou entidades químicas complexas, que, quando apropriadamente preparadas, lembram fisicamente o tabaco natural.

Quando usado aqui, "filtro de fumaça de tabaco" significa qualquer elemento que é destinado ao uso como uma unidade através da qual fumaça de tabaco passa e em que certos componentes na fumaça de tabaco são brandos, refrigerados, e/ou retidos. Fumaça de tabaco inclui tanto subprodutos de combustão de tabaco quanto o subproduto de aquecimento de tabaco na ausência de combustão atual. Breve Descrição das Figuras do Desenho De forma que o objeto da invenção possa ser facilmente

entendido e imediatamente levado a efeito, referência será agora feita, a título de exemplo, aos desenhos esquemáticos acompanhantes, nos quais:

a figura 1 representa uma vista em perspectiva, parcialmente interrompida, de um filtro da invenção; a figura 2 mostra uma vista em elevação lateral, parcialmente

em seção transversal e parcialmente interrompida de um filtro da invenção;

a figura 3 mostra uma vista de seção transversal de um filtro da invenção tomada ao longo das linhas A-A da figura 2;

a figura 4 representa uma vista em perspectiva, parcialmente interrompida, de um filtro da invenção;

a figura 5 mostra uma vista de seção transversal axial de um filtro da invenção;

a figuras 6A e 6B mostram duas vistas do elemento B da figura 5, uma quando um filtro da invenção é não comprimido e um quando um filtro da invenção é comprimido;

a figuras 6C e 6D mostram configurações alternativas para o elemento B da figura 5;

a figura 7 é um diagrama esquemático de um processo de fabricação de acordo com a presente invenção;

a figura 8 mostra uma porção de uma forma de realização de uma máquina para produzir filtros da invenção;

a figura 9 mostra uma vista em elevação lateral de uma forma de realização de uma máquina para empacotar espaço intra helicoidal de filtros de acordo com a invenção; e

a figura 10 mostra uma vista de seção transversal tomada ao longo das linhas A-A da figura 9. Descrição Detalhada

A invenção refere-se a filtros de fumaça de tabaco que compreendem um elemento helicoidal centrado axialmente nos mesmos. O elemento pode tomar qualquer número de configurações em seção transversal, embora irá geralmente ser descrito aqui como uma hélice simples. Com referência à figura 1, um filtro de fumaça de tabaco 10 é mostrado com um núcleo em espiral 11. O núcleo em espiral é provido como mostrado na forma de realização da figura 1 com meio de filtro 12. Núcleo em espiral lie meio de filtro 12 são visíveis devido ao rompimento parcial do invólucro 13, aqui representado como envoltório de tampão.

Núcleo em espiral 11 tem um diâmetro que é aproximadamente igual a um diâmetro interno de invólucro 13. Isto é, as bordas externas da hélice geralmente encostam-se ao invólucro. Meio de filtro 12 é posicionado em fendas formadas por bordas da hélice entre núcleo em espiral lie invólucro 13.

Como é bem conhecido pelos engenheiros de produto, uma curva da hélice pode ou se mover da esquerda inferior para a direita superior, fazendo uma hélice para a direita, ou a partir da direita inferior para a esquerda superior, sendo assim uma hélice para a esquerda. Hélices ou para a direita ou para a esquerda podem se usadas como um núcleo em espiral na prática da presente invenção.

O passo da hélice, isto é, o comprimento de uma volta de

hélice completa, é selecionado com base em um equilíbrio do desejo de aumentar o percurso de filtração com a necessidade de permitir fácil inalação. O passo que será empregado com qualquer filtro de acordo com a invenção pode ser otimizado por um trabalhador especializado com base em variáveis, tais como material para o elemento de hélice, particularmente se ele é ou não poroso; material circundando a hélice e quão densamente ele é empacotado, e ventilação, dentre outros. O passo poderia ser 1-4 mm, por exemplo, 2-3 mm.

Permeabilidade do material usado no núcleo em espiral pode preferivelmente ser baixa em certas aplicações, de forma que ele é efetivamente não-poroso. Isto, combinado com a colocação de um invólucro menos poroso densamente contra a hélice, assegura que, quando a fumaça é inalada, ela é forçada a se deslocar em uma forma em espiral através do filtro. Isto aumenta a filtração física e provê uma oportunidade para remoção adicional de componentes voláteis a partir da fumaça de tabaco. Plásticos extrusados, folhas, ou papéis revestidos são alguns exemplos de materiais que podem ser usados para formar o núcleo em espiral.

De acordo com outra forma de realização, o material usado no núcleo em espiral é poroso. Poros no material podem ser formados para especificamente capturar constituintes de fumaça selecionados. Por exemplo, o material pode ser polímero, molecularmente impresso com constituintes- alvo. Os poros no material podem ser impregnados com um aditivo, tal como flavorizante ou diluente, aditivos estes que poderiam ser inalados nas primeiras poucas baforadas durante o uso, deixando para trás poros vazios capazes de interagir com subseqüentes correntes de fumaça que passam através dos mesmos. O núcleo em espiral pode ser formado de carvão ativado, o qual pode ter uma densidade de modo que a maior parte da fumaça é estimulada a se deslocar em torno da hélice e uma menor parte da fumaça passa através da estrutura de carvão do núcleo em espiral. Um aglutinante pode ser utilizado para permitir que grânulos de carvão ativado sejam formados dentro e mantenham a forma de espiral.

De acordo com outra forma de realização, o núcleo em espiral é não-poroso, mas provido com uma superfície porosa para interagir com os componentes de fumaça. Alternativamente ou em adição, o núcleo em espiral pode ser revestido, por exemplo, com flavorizante, ou com um agente destinado a aprisionar, neutralizar, ou de outra maneira interferir com os constituintes de fumaça.

A largura e comprimento do núcleo em espiral é preferivelmente aproximadamente igual à largura e comprimento de um filtro- padrão de fumaça de tabaco. Por exemplo, um filtro-padrão de cigarro é tipicamente na faixa de 10-30 mm de comprimento e 25-30 mm em circunferência. A largura do núcleo em espiral pode ser menor que o padrão, permitindo assim um invólucro coaxial ou de multicomponentes.

Onde o núcleo em espiral é de material firme e inflexível, pode ser preferido prover uma região de acetato de celulose densamente embalado coaxialmente em torno do exterior da espiral para causar com que o filtro, quando de seu uso, mais estreitamente se aproxime da sensação de um filtro- padrão. O comprimento pode também ser ajustado, por exemplo, ele pode ser parte do comprimento de um filtro-padrão para acomodar um ou mais elementos de filtro em qualquer ou em ambas as extremidades.

Para prover um filtro de aparência padrão, pode ser preferido ter um segmento de filtro de acetato de celulose na extremidade de boca do artigo para fumar, visível para o usuário, assim, um filtro de segmentos múltiplos incorporando a invenção poderia ser metade de acetato de celulose na extremidade de usuário e metade do novo filtro de fumaça de tabaco na extremidade da haste de cigarro. Onde o elemento helicoidal forma somente uma parte de um filtro de múltiplos elementos, pode ser preferido abster-se de adicionar meio de filtro dentro da hélice.

A espessura do material formando o núcleo em espiral é

também uma variável de produto. Onde a hélice é impermeável à fumaça, ela pode ser na ordem de 0,5-2 mm. Quando a hélice é destinada para ser seletivamente permeável a constituintes de fumaça e/ou ar ambiente, a espessura pode ser 0,5-3 mm. Ela não precisa ser a mesma através da seção transversal inteira, para facilidade de produção e/ou boa sensação de produto pode ser que o centro da espiral seja mais espesso que as bordas mais afastadas. Alternativamente ou em adição, o eixo geométrico central do núcleo em espiral pode ser sólido, formando um círculo com flanges que irradiam para o exterior em seção transversal. Em conjunção com a manipulação da espessura do material formando a espiral, o passo pode ser ajustado para ajudar a prover a desejada resistência à tração ou queda de pressão.

Orifícios de ventilação, comumente conhecidos na técnica, podem ser incorporados em um filtro de acordo com a invenção. Tais orifícios aumentariam a diluição de fumaça de tabaco e facilitariam a inalação através do percurso de filtração em circuitos. Pode ser mais eficaz prover orifícios de ventilação em um padrão em espiral, correspondendo ao núcleo em espiral, em locais onde o invólucro não encosta-se à borda do núcleo em espiral. Queda de pressão pode ser considerada quando da determinação de se se deve usar orifícios de ventilação, o número e local sendo dependentes do formato e material da hélice bem como considerações de qualquer meio de filtro usado.

Um núcleo em espiral da presente invenção poderia ser fabricado de acordo com qualquer método apropriado. As exigências específicas de fabricação variam na dependência do material e dimensões escolhidas, e de se está presente um revestimento sobre o núcleo em espiral. Por exemplo, um núcleo extrusado poderia ser introduzido no acetato de celulose durante o processo convencional de produção de filtro.

O núcleo em espiral e seu local em relação ao invólucro causam com que uma corrente de fumaça inalada tome um percurso em circuito mais longo que o padrão, através do filtro antes de atingir o usuário. Isto provê a possibilidade de área de superfície aumentada e tempo aumentado para que a filtração ocorra. Por conseguinte, o núcleo em espiral propriamente dito compreende um tipo de meio de filtração propriamente dito.

Se o núcleo em espiral encerrado fosse circundado somente por ar ambiente, fumaça inalada não seria maximamente filtrada, pois meramente precisaria se deslocar por um percurso mais longo antes de entrar na boca do usuário. O percurso mais longo serviria para resfriar o ar e alguma matéria particulada pode se depositar e aderir ao núcleo ou papel envolvente. Mesmo onde o núcleo em espiral propriamente dito compreende material de filtração, e mesmo onde um tal núcleo em espiral é usado como um segmento de um filtro de multi-segmentos, um tal projeto falha em maximizar as oportunidades para filtrar fumaça que são disponíveis e poderiam assim ser formas de realização preferidas para usos especiais.

Assim, materiais adicionais são providos no espaço em torno da hélice até o invólucro para maximizar oportunidades de filtração para usos- padrão. Por exemplo, fibras de acetato aleatoriamente orientadas, isto é, peças de material-padrão de enchimento, podem ser empacotadas mais ou menos densamente em torno da hélice para prover meio de filtração enquanto ainda permite a inalação de fumaça. Fibras de acetato tendo qualquer faixa de tamanho que permite incorporação no filtro, por exemplo, 2 mm, poderiam ser empregadas.

Outras opções para material em torno do núcleo em espiral incluem quaisquer materiais de filtração que são apropriados para uso com filtração de fumaça inalada e podem ser fragmentos, torções, ou outros. O material colocado em torno do núcleo em espiral pode incorporar qualquer número de aditivos tais como adsorventes, absorventes, diluentes, flavorizantes, e similares. Materiais e métodos para incorporar os mesmos em vários componentes de filtro são conhecidos na técnica. Por exemplo, tanto carvão vegetal ativado quanto resinas são comumente usados e poderiam ser providos.

Meios convencionais para produzir artigos para fumar podem ser usados de acordo com a invenção. Material de filtro de fumaça de tabaco de acordo com a invenção tendo as mesmas dimensões e propriedades de manipulação que filtros-padrão podem ser providos para uma máquina. A máquina irá incorporar o novo filtro com hastes de tabaco, enrolar papel e depositar papel para produzir um artigo que lembra produtos convencionais em tamanho e aparência, mas providos com um novo filtro de acordo com a invenção.

O invólucro contendo o núcleo em espiral pode ser envoltório de tampão convencional. Ele pode ser revestido em um ou ambos os lados com qualquer aditivo desejado, tal como corante e fragrância ao longo da superfície externa, para lembrar um padrão de cortiça e para ter uma to têm um odor atrativo, e revestimento interno de diluente, flavorizante, materiais que melhoram a filtração, tal como partículas de carvão ativado, e similares. A camada de material pode ser provida ao longo da superfície interna para melhorar as qualidades tácteis do filtro, por exemplo, a camada de acetato de celulose formando o diâmetro interno do invólucro pode causar com que o filtro pareça ser similar aos filtros convencionais que podem aumentar a atração do usuário.

Sob as condições de fabricação presentes, uma porção de filtro é comprimida por aproximadamente 1 mm em circunferência quando a deposição de papéis é adicionada para conectar o elemento de filtro na haste de cigarro. Em uma forma de realização da invenção que é provida com uma camada de acetato de celulose entre o envoltório de tampão e o núcleo em espiral, a camada de acetato de celulose poderia ser capaz de acomodar a compressão. Todavia, e particularmente no caso de núcleos em espiral que diretamente serão diretamente comprimidos durante adição de um único invólucro de camada, pode ser preferido prover some flexibilidade ou compressibilidade no núcleo em espiral.

A figura 5 representa um exemplo de uma seção transversal de um núcleo em espiral 11 circundado por um invólucro 12. A região envolta por círculo B é mostrada em mais detalhe nas figuras 6A e 6B. A figura 6A mostra como a borda do núcleo em espiral 11 pode ser configurada na região onde ela é destinada a contatar o invólucro 12. A borda tem uma característica do tipo de flange deformável que, na compressão, flexiona-se para permitir pressão para dentro a partir do invólucro 12. A figura 6B mostra como a região acomoda compressão. Depois de as forças de compressão serem liberadas, a borda de núcleo em espiral 11 re-posiciona-se ela própria para a configuração da figura 6A.

Um benefício adicional do tipo de configuração mostrado nas figuras 6A e 6B é que tem um efeito de vedação entre o núcleo e o invólucro, assegurando ainda que fumaça inalada através do filtro seja forçada através da rota em espiral. Dependendo da configuração e materiais usados para o núcleo em espiral, a compressibilidade pode prover melhor sensação táctil para o usuário. Por exemplo, o material usado para o núcleo em espiral pode ser elástico e prover tensão, quando deformado, de modo que ele se re-expande para a configuração original depois de aplicação do papel de deposição. Etapas alternativas de aplicação de papel de deposição podem ser tomadas onde, por exemplo, seria economicamente preferido ou onde núcleos em espiral são providos, os quais não são configurados para ser compressíveis. Alternativamente, o núcleo em espiral pode ser compressível. Preferivelmente, ele pode também ser expansível de modo a retornar para seu tamanho original depois da compressão. Uma tal forma de realização pode ser provida com bordas arredondadas ao longo da porção do núcleo em espiral que está em contato com o invólucro para evitar perfuração ou rasgamento durante compressão ou manipulação, ver a figura 6C. Outra alternativa seria prover uma borda achatada, porção achatada esta que se assenta niveladamente com o invólucro, também reduzindo o risco de rasgamento e possivelmente também melhorando o efeito de vedação e sensação táctil; ver a figura 6D.

Um método para fabricar um filtro de acordo com a invenção é representado esquematicamente na figura 7. Um dispositivo 70 compreende um fornecimento de material de espiral 71 que poderia ser um fardo de hélice plástica extrusada. Um fornecimento de meio de filtro 72 poderia ser um lote de fibras de acetato de celulose. Um fornecimento de invólucro 73 provê meios para encerrar os componentes de filtro, e poderia ser um rolo de envoltório de tampão.

Embora métodos-padrão tipicamente produzam materiais de filtro como um longo cilindro que é cortado em unidades menores para o uso individual, pode ser que certos núcleos em espiral sejam vantajosamente feitos de unidade para unidade então incorporados em um filtro e unidos em uma haste de tabaco. Eles podem formar o comprimento inteiro da região de filtro, alternativamente eles podem ser parte de um filtro de multi-segmentos.

No uso, o dispositivo 70 alimenta material de espiral a partir do fornecimento 71 a uma área de adição de meio de filtro 74. Da mesma, materiais a partir do fornecimento de meio de filtro 72 são providos para a espiral. Um meio de aplicação de aditivo 75 é provido, que poderia ser um único meio, como mostrado, ou uma série de meios, cada potencialmente fornecendo um aditivo diferente. Um meio de secagem 76 é provido, o qual pode curar os componentes de filtro internos antes ou depois da adição do invólucro a partir do fornecimento de invólucro 73. Um cortador 77 é situado para cortar material de filtro preparado no comprimento desejado.

Quaisquer métodos conhecidos ou desenvolvidos alternativamente poderiam ser usados para produzir um filtro de fumaça de tabaco de acordo com a invenção. Por exemplo, como mostrado na figura 8, um filtro de multi-segmentos está sendo produzido. Uma haste contínua 81 é mostrada, a qual é destinada para a eventual divisão em uma pluralidade de unidades de filtro individuais 82. Cada unidade de filtro 82 compreende um primeiro segmento de filtro 83, um segundo segmento de filtro 84, e um terceiro segmento de filtro 85. Na forma de realização mostrada, a porção de núcleo em espiral é provida no segundo segmento de filtro 84.

Partículas 86 são adicionadas no núcleo em espiral da segunda porção de filtro 84 por um meio de dispensa 87. Partículas 86 poderiam ser meio de filtro, aditivos, ou uma mistura dos dois. Uma opção de uma forma de realização, tal como mostrada na figura 8, seria ter um primeiro segmento de filtro de acetato de celulose, um segundo segmento de filtro de espiral não- porosa provida com flavorizantes no espaço intra-helicoidal, e um terceiro segmento de filtro compreendendo carvão, tal como um filtro de cavidade enchido com partículas de carvão ou papel químico formado em um segmento de filtro. Como deve ser evidente para a pessoa especializada, existe uma pluralidade de métodos existentes que poderiam ser empregados de forma similar ao meio de dispensa da figura 8.

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E contemplado que uma pluralidade de meios de dispensa poderia ser provida para a mesma haste, em que cada forneceria um material diferente para o núcleo em espiral. Por exemplo, um primeiro meio fornece um primeiro flavorizante, um segundo meio fornece um absorvente, e um terceiro meio fornece um segundo flavorizante. Os três meios poderiam ser providos lado a lado para encher regiões separadas do mesmo núcleo em espiral com aditivos respectivos; alternativamente, eles poderiam estar adicionando seus respectivos materiais através de cada núcleo em espiral um depois do outro.

Onde núcleos em espiral são projetados de forma que percursos de deslocamento de fumaça diferenciais são observados, uma ou outra destas configurações pode ser preferida. Por exemplo, onde é observado que a porção de início de uma baforada inalada de fumaça se desloca principalmente ao longo da região central do núcleo e a última porção da mesma baforada se desloca ao longo das regiões externas do núcleo em direção ao invólucro, um enchimento de multi-etapas ou multicamadas poderia ser preferido para prover primeiros materiais que irão afetar a porção inicial de uma baforada e segundos materiais que irão afetar a última porção de uma baforada.

Outro exemplo é mostrado na figura 9, onde um núcleo em espiral 11 é passado através de um alimentador rotativo 91 que simultaneamente provê material 92 em torno do núcleo e provê contenção do núcleo enchido em um invólucro 13. Uma seção transversal ao longo da linha A-A é mostrada na figura 10, onde é evidente que material 92 é passado através de um alimentador rotativo 91 e enche qualquer espaço presente em torno de núcleo 11.

Embora a adição de filtro ou material aditivo no núcleo em espiral depois da formação possa ser um método preferido para certas aplicações, onde materiais e projeto permitem, uma única etapa de processo poderia manipular todas as funções. Por exemplo, um cabeçote de extrusão poderia extrusar um núcleo em espiral enquanto simultaneamente enche o espaço intra-helicoidal com material de filtro e/ou material aditivo. Uma pluralidade de materiais pode ser misturada primeiro, então os materiais podem ser adicionados como uma mistura, alternativamente poderia existir uma ou mais correntes de cada aditivo alimentado discretamente. Esta última forma pode ser preferida onde os materiais adicionados são diferentemente manipulados ou onde a compactação ou outros problemas ocorrem em uma mistura.

Embora as figuras 7-10 se relacionem com uma única linha para trabalhar com núcleos em espiral da presente invenção, deve ser aparente para pessoas especializadas que eficiências de fabricação podem ser melhor atingidas pela provisão de uma pluralidade de unidades ou uma série de etapas em paralelo. Por exemplo, o meio mostrado nas figuras 9 e 10 poderia ser provido em duplicata ou triplicata, produzindo assim duas ou vez mais material de filtro que de outra maneira seria feito. Exemplo 1 Fabricação de filtro

Carvão ativado é moldado em um formato helicoidal com aproximadamente 6 mm em diâmetro. Um passo médio e baixa porosidade, isto é, baixa permeabilidade, são usados. O carvão é cortado em comprimentos de aproximadamente 20 mm. Unidades de estopa de acetato de celulose padrão aproximadamente 6 mm em diâmetro e aproximadamente 10 mm de comprimento são providas e arranjadas em maneira alternada com comprimentos de hélice de carvão.

O espaço intra-helicoidal da hélice de carvão é provido com uma mistura de flavorizante e adsorvente antes de o comprimento de estopa de hélice/acetato de celulose ser envolvido com uma camada de acetato de celulose de aproximadamente 0,5 mm de espessura em torno de sua circunferência. Envoltório de tampão pode opcionalmente ser provido em torno da camada de acetato de celulose, como é conhecido na técnica.

Isto provê um comprimento de material de filtro que pode ser cortado ao longo do centro da estopa de comprimentos de acetato de celulose de aproximadamente 10 mm para prover uma pluralidade de unidades de filtro, cada de aproximadamente 30 mm em comprimento e cada compreendendo uma estopa de acetato de celulose de aproximadamente 5 mm em qualquer extremidade, envolvendo uma hélice de carvão com aditivos no espaço intra-helicoidal.

Os filtros assim produzidos podem ser incorporados em artigos para fumar, por exemplo suportes de cigarro ou bocais de tubo de água, para prover um material de filtração eficaz, ainda que descartável, para a fumaça inalada através dos mesmos. Diferentes comprimentos e espessuras podem ser providas na dependência do uso esperado. Para usos com bocais ligeiramente achatados, o núcleo em espiral pode ser formado para ter um formato ligeiramente oval em seção transversal. Isto seria considerado como ainda tendo um formato geralmente cilíndrico, como ensinado pela presente invenção.

Exemplo 2 Fabricação de Cigarro

Uma resina comumente usada em filtros de fumaça de tabaco é extrusada através de um molde para produzir um denso formato helicoidal de aproximadamente 7 mm em diâmetro e 10 metros de comprimento. A forma é alimentada em uma máquina que aplica sucção ou vácuo, por exemplo uma guarnição de sucção, para empacotar fibras de acetato de celulose em torno da hélice. A hélice empacotada é enrolada no envoltório de tampão e curada em uma guarnição de secagem. O filtro curado é cortado em comprimentos de 60 mm que são providos a uma máquina de produção de cigarros.

A máquina de produção de cigarros usa o filtro para produzir cigarros de acordo com métodos conhecidos. Brevemente, duas hastes de tabaco são posicionadas em cada extremidade do filtro e, uma vez seguras, o filtro é cortado no centro. Um segmento de extremidade opcional, por exemplo uma almofada de acetato de celulose, é adicionado à extremidade de boca do cigarro para mascarar a unidade de núcleo helicoidal. O produto resultante é um cigarro que incorpora um novo filtro de fumaça de tabaco de acordo com a invenção.

A descrição e exemplos precedentes foram expostos meramente para ilustrar a invenção e não pretendem ser limitativos. Uma vez que modificações das formas de realização descritas incorporando o espírito e substância da invenção podem ocorrer para pessoas versadas na técnica, a invenção deve ser entendida amplamente para incluir todas as variações que estão dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims (15)

1. Filtro de fumaça de tabaco, caracterizado pelo fato de que compreende: um invólucro geralmente cilíndrico tendo um diâmetro interno; um elemento helicoidal tendo um diâmetro e disposto dentro do invólucro, em que o diâmetro do elemento helicoidal é aproximadamente igual ao diâmetro interno do invólucro; e meio de filtração disposto entre o elemento helicoidal e o invólucro; em que o elemento helicoidal está em contato com o diâmetro interno do invólucro; o elemento helicoidal é lateralmente compressível; e o elemento helicoidal mantém contato com o diâmetro interno do invólucro depois da compressão.

2. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o invólucro compreende envoltório de tampão.

3. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o envoltório de tampão compreende uma pluralidade de orifícios de ventilação.

4. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os orifícios de ventilação são posicionados a corresponder a regiões do invólucro que não são situadas sobre o elemento helicoidal.

5. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o invólucro é pelo menos duas camadas.

6. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o invólucro é uma camada externa de envoltório de tampão e uma camada interna de acetato de celulose.

7. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento helicoidal compreende polipropileno, polietileno, papel, papel químico, ou papel impregnado.

8. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento helicoidal compreende uma camada de revestimento sobre uma superfície externa do mesmo.

9. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento compreende carvão vegetal ativado, carvão de coco ativado, carvão à base de carvão mineral ativado, zeólito, sílica gel, espuma-do-mar, óxido de alumínio, resina carbonácea, e combinações dos mesmos.

10. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o meio de filtração compreende pelo menos um material selecionado do grupo consistindo de acetato de celulose, polipropileno, polietileno, papel coletado, carvão, e combinações dos mesmos.

11. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com a reivindicação10, caracterizado pelo fato de que o meio de filtração compreende acetato de celulose aleatoriamente orientado.

12. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o meio de filtração ainda compreende flavorizante, adsorvente, ou absorvente.

13. Filtro de fumaça de tabaco de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o meio de filtração ocupa substancialmente o espaço inteiro entre o elemento helicoidal e o diâmetro interno do invólucro.

14. Artigo para fumar, caracterizado pelo fato de que compreende um filtro de fumaça de tabaco como definido em qualquer das reivindicações 1-13.

15. Método para produzir um filtro de fumaça de tabaco, caracterizado pelo fato de que compreende: prover uma hélice geralmente cilíndrica tendo espaço de volta intra helicoidal e tendo uma borda externa definindo um formato geralmente cilíndrico; colocar meio de filtração no espaço de volta intra-helicoidal; e encerrar a borda externa da hélice enchida em um invólucro tendo um diâmetro interno, em que o elemento helicoidal está em contato com o diâmetro interno do invólucro; o elemento helicoidal é lateralmente compressível; e o elemento helicoidal mantém contato com o diâmetro interno do invólucro depois da compressão.