ES2958821A1

ES2958821A1 - Papel para filtro de cigarrillos y filtro que lo comprende

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Publication number: ES2958821A1
Application number: ES202230664A
Authority: ES
Inventors: Fuentes Agustín Tosas; Aragonés Mónica Ferreró; Munné Marcel Alemany; Mariscal Ruigómez Pablo De
Original assignee: Miquel y Costas y Miquel SA
Current assignee: Miquel y Costas y Miquel SA
Priority date: 2022-07-19
Filing date: 2022-07-19
Publication date: 2024-02-15
Anticipated expiration: 2042-07-19
Also published as: EP4309520A1; ES2958821B2; US20240026609A1; US12460352B2; BR102023014284A2

Abstract

Es objeto de la invención un papel para filtro caracterizado por que comprende entre un 70% y un 100% en peso de fibras de celulosa, donde entre un 50% y un 75% en peso de las fibras son fibras largas, entendiendo como tales fibras con una longitud media superior a 2 mm, y entre un 25% y un 50% en peso de las fibras son fibras cortas, entendiendo como tales fibras con una longitud media inferior a 2 mm; y entre un 0,1% y un 5,0% en peso de carboximetilcelulosa sódica; y donde su peso por unidad de superficie es de entre 25 y 55 g/m{sup.2}, medido de acuerdo a la norma UNE-EN ISO 536:2013; su densidad varía entre 0,100 y 0,500 g/cm3; y su porosidad está comprendida entre 1500 y 8500 ml/min.cm2.kPa, medida de acuerdo a la norma UNE-EN ISO 2965:2019. Es asimismo objeto de la invención el filtro de papel que comprende dicho papel para filtro.

Description

DESCRIPCIÓN

PAPEL PARA FILTRO DE CIGARRILLOS Y FILTRO QUE LO COMPRENDE

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención pertenece al campo de la industria del papel. En particular, se refiere a un nuevo papel para filtro de cigarrillos, así como al filtro que lo comprende.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En un estudio recientemente publicado en la revista Waste Management (Joly, Fran?ois-Xavier y Coulis, Mathieu (2018),“Comparison of cellulose vs. plástic cigarette filter decomposition under distinct disposal environments”,Waste Management, 72, 349-353) se expone la problemática asociada a la cantidad de colillas de cigarrillos que se desechan anualmente en el mundo, cerca de los 4,5 billones. El estudio señala también que, para acelerar la desaparición de este tipo de residuos, se ha introducido en el mercado un nuevo tipo de filtros de cigarrillos fabricados a base de celulosa (papel), al ser éste un compuesto fácilmente biodegradable a diferencia del acetato de celulosa (plástico), componente habitual de los filtros de cigarrillos convencionales. El estudio concluye que, mientras que los filtros de plástico convencionales tardan entre 7,5 y 14 años en desaparecer en el compost y en la superficie del suelo, respectivamente, los filtros de celulosa tardan entre 2,3 y 13 años. Los filtros a base de papel se presentan, por tanto, como una solución ambiental frente a la lenta degradación de los filtros basados en acetato de celulosa.

Como se describe en la patente CN102326865, los filtros de cigarrillos son una parte indispensable de los cigarrillos. En particular, los materiales del filtro tienen una influencia significativa en la calidad del humo de tabaco y la eficiencia de retención de alquitrán de los cigarrillos, siendo los filtros de papel especialmente eficaces en este proceso. Sin embargo, debido a ciertos inconvenientes asociados a su capacidad para deformarse durante el proceso de succión, la solución propuesta en dicha patente se basa en el empleo de fibras de poliéster como componente adicional del filtro, cuya presencia permite mejorar la dureza del papel para filtros.

En la patente US5671757 se describe también la mayor capacidad de retención del alquitrán por los filtros de papel, a diferencia de los filtros de acetato de celulosa. La invención propuesta en dicha patente se refiere a un filtro de papel mejorado, basado en el empleo de fibras de Lyocell.

La patente CN101243901 se refiere asimismo a filtros de papel que, además de mejorar la retención de alquitrán, comprenden un fluorosurfactante, mejorando así la capacidad de retención de compuestos fenólicos.

En la solicitud de patente US2021378290 se describe un filtro de papel que comprende papel con una estructura tridimensional específica y polietilenglicol, citrato de trietilo o triacetina para aumentar la eliminación selectiva de los compuestos semivolátiles del humo del tabaco. La solución propuesta en dicha solicitud permite proporcionar un humo de tabaco con características de sabor y efectos sensoriales similares a los proporcionados por los filtros de acetato de celulosa convencionales.

Finalmente, la patente US11083217 describe la necesidad de disponer de un papel para filtro que proporcione al filtro propiedades similares a las de un filtro de acetato de celulosa. En esta solicitud se señalan también las principales ventajas de los filtros de papel frente a los filtros de acetato de celulosa, a saber, el hecho de que se degradan más rápidamente en el medio ambiente y que, en general, son más baratos. Sin embargo, según se describe en dicha patente, debido a que los filtros de papel tienen una mayor capacidad de retención de alquitrán, agua y vapor de agua, pueden implicar un cambio no deseado en el sabor de los cigarrillos. Por otra parte, según se describe en la patente, presentan una menor resistencia al humo que fluye a través del cigarrillo y, a menudo, su dureza (o resistencia a la deformación mecánica), no cumple con las expectativas del fumador, acostumbrado a un filtro de acetato de celulosa.

Existe por tanto la necesidad de resolver el problema de falta de dureza de los filtros de papel, logrando una caída de presión del filtro similar o ligeramente inferior a la de los filtros fabricados con acetato de celulosa para compensar la mayor retención de componentes del humo del filtro del papel y conseguir que la incidencia sobre el sabor del cigarrillo sea mínima.

Existen distintas dificultades a la hora de desarrollar un nuevo papel para filtro que se asocian, entre otras, a las siguientes propiedades:

• Facilidad de crepado. En la fabricación de filtros, el papel se crepa antes de fabricar la varilla de filtro con el objetivo principal de romper la estructura del papel y mejorar la distribución de las fibras del papel en el interior de la varilla. La textura del papel, densidad y rigidez, son propiedades importantes para conseguir un buen crepado.

• Permeabilidad al aire. Es una medida indirecta de cómo de separadas están las fibras. A mayor permeabilidad, más separadas están las fibras y mayor superficie presentan en contacto con el humo del cigarrillo, aumentando la caída de presión del filtro y, en consecuencia, la retención de los componentes del humo. La permeabilidad al aire no es en sí una característica absoluta, estando asociada al gramaje. Así por ejemplo, un papel de 20 g/m2 con una permeabilidad de 5000 UC tendrá las fibras más asociadas que un papel de 40 g/m2 con la misma permeabilidad. Además, dado que la permeabilidad al aire define de alguna manera la estructura del papel, tendrá incidencia sobre el crepado. Por ejemplo, una permeabilidad al aire baja (inferior a 1000 UC para un papel de 36 g/m2) imposibilita el crepado, dado que la densidad y la rigidez del papel son elevadas.

• Resistencia (alargamiento) a la tracción y resistencia superficial. Estas características son importantes durante el proceso de fabricación de filtros, pues afectan directamente a la maquinabilidad del papel, es decir, a su rendimiento y a la eficiencia del proceso productivo. Esto es así porque unas características adecuadas de resistencia y alargamiento son fundamentales para evitar roturas del papel. Asimismo, una resistencia superficial idónea reducirá el desprendimiento de las fibras del papel a niveles aceptables, lo que también mejorará la eficiencia del proceso productivo.

• Gramaje. El gramaje del papel incide directamente sobre el peso de papel en los filtros para una determinada anchura de la bobina de papel e, indirectamente, sobre la homogeneidad de la distribución de las fibras en el interior del filtro. Un menor gramaje aumenta esta homogeneidad, con un límite marcado por el ancho máximo del rollo admitido por la máquina filtrera y el peso requerido de los filtros.

El papel de filtro desarrollado permite solventar las dificultades anteriores, ofreciendo una solución alternativa a los filtros convencionales de acetato de celulosa, con una incidencia mínima en el sabor de los cigarrillos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

De este modo, es un primer objeto de la invención un nuevo papel para filtro caracterizado por que comprende:

a) entre un 70% y un 100% en peso, preferentemente entre un 85% y un 100% y más preferentemente entre un 95% y un 100% de fibras de celulosa, donde entre un 50% y un 75% en peso y más preferentemente entre un 65 y un 70% en peso de las fibras son fibras largas (entendiendo como tales fibras con una longitud media superior a 2 mm) y entre un 25% y un 50% y más preferentemente entre un 30% y un 35% en peso de las fibras son fibras cortas (entendiendo como tales fibras con una longitud media inferior a 2 mm); y b) entre un 0,1% y un 5,0%, preferentemente entre un 0,2% y un 4%, y más preferentemente entre un 0,4% y un 1,0% en peso de carboximetilcelulosa sódica, la cual permite prevenir el desprendimiento de fibras durante la manipulación del papel;

y donde:

c) su peso por unidad de superficie es de entre 25 y 55 g/m2 y más preferentemente entre 30 y 50 g/m2, medido de acuerdo a la norma UNE-EN ISO 536:2013;

d) su densidad (entendiendo como tal el peso por unidad de superficie en g/m2 dividido por el espesor en micras, medida de según la norma UNE-EN ISO 534:2012 en una sola hoja) varía entre 0,100 y 0,500 g/cm3, preferentemente entre 0,150 y 0,350 g/cm3, y más preferentemente entre 0,200 y 0,300 g/cm3; y e) su porosidad está comprendida entre 1500 y 8500 ml/min.cm2.kPa, preferentemente entre 2000 y 7000 ml/min.cm2.kPa, y más preferentemente entre 4000 y 6000 ml/min.cm2.kPa, medida de acuerdo a la norma UNE-EN ISO 2965:2019.

A efectos de esta patente, se entiende por papel para filtro al papel contenido en el interior del filtro de un cigarrillo, cuya función es ejercer de material filtrante del humo del cigarrillo.

Es asimismo objeto de la invención un filtro caracterizado por que comprende el papel para filtro según ha sido anteriormente descrito.

De manera particular, dicho filtro de papel se caracteriza por que presenta:

• un diámetro de entre 5 y 8 mm, preferentemente entre 6 y 8 mm y una longitud de entre 10 y 30 mm, preferentemente entre 14 y 25 mm. Tanto el diámetro como la longitud pueden medirse mediante cualquier aparato convencional de metrología dimensional para cigarrillos. El diámetro, por ejemplo, se puede medir mediante el instrumento Borgwaldt Size Tester S10, que es un estándar en la industria del tabaco. La longitud, a su vez, se puede medir con una regla de medición;

• un peso de entre 0,050 y 0,200 g, preferentemente de entre 0,090 y 0,110 g y más preferentemente de 0,102 g;

• una dureza de entre un 70% y un 95%, preferentemente entre un 80% y un 93% y más preferentemente entre un 85% y un 90%, medida de acuerdo a cualquier máquina convencional de ensayo de dureza de cigarrillos, como por ejemplo el instrumento Borgwaldt Hardness Tester H10, que es un estándar en la industria del tabaco;

• una caída de presión de entre 50 y 150 mm c.a. (0,490 y 1,471 kPa), preferentemente entre 55 y 125 mm c.a. (0,539 y 1,226 kPa) y más preferentemente entre 60 y 110 mm c.a. (0,588 y 1,079 kPa), medida de acuerdo a cualquier máquina convencional de medida de la caída de presión en cigarrillos, como por ejemplo el instrumento Borgwaldt Draw Resistence Meter A11-2, de acuerdo a la norma UNE-EN ISO 6565: 2011.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A continuación se muestran los valores de los parámetros que definen el filtro de papel reivindicado correspondientes a mediciones de distintas muestras de filtros convencionales (disponibles en el mercado), clasificados en filtros de acetato de celulosa (tabla 1) y filtros de papel (tabla 2):

Tabla 1. Filtros de^ acetato de celulosa dis onibles en el mercado

T l 2. Filr l i ni l n l m r

Las tablas anteriores muestran el hecho de que los filtros de papel, para conseguir una dureza similar, aunque todavía inferior a los filtros de acetato de celulosa, deben tener una caída de presión superior (un 18% aproximadamente). Ello, sumado a la mayor retención de componentes del humo del filtro de papel, tiene una incidencia negativa sobre el sabor del cigarrillo.

El filtro de papel desarrollado resuelve dicho problema ya que ofrece un nivel de dureza superior al de los filtros de papel convencionales, con una caída de presión muy ligeramente superior a la de los filtros de acetato de celulosa.

A continuación se muestra una comparativa de los resultados de los ensayos experimentales llevados a cabo para demostrar las propiedades del filtro de papel reivindicado:

Tabla 3. Comparativa resultados filtro de papel comercial vs. filtro de papel reivindicado

Los ensayos llevados a cabo se realizaron empleando filtros de papel con unas dimensiones de 90 mm de longitud por 6 mm de diámetro. Las caídas de presión y los pesos medidos fueron ajustados a una varilla de 15 mm de longitud.

En los ensayos llevados a cabo se demostró que tanto el filtro de papel comercial 1, como el filtro de papel comercial 2, presentaron un desprendimiento considerable de fibras, a diferencia del filtro de papel reivindicado el cual, gracias a su composición, mostró una mayor estabilidad estructural.

El ensayo se repitió con una muestra de 60 varillas de filtros de acetato de celulosa empleando la misma máquina. Como en el caso de los valores de la tabla 3, en este caso también las varillas fabricadas tenían unas dimensiones de 90 mm de longitud por 6 mm de diámetro. Las caídas de presión y los pesos medidos fueron ajustados a una varilla de 15 mm de longitud. Los resultados fueron los siguientes:

Tabla 4. Comparativa resultados filtro de acetato de celulosa comercial vs. filtro de papel reivindicado

Las tabla 3 muestra la comparativa entre los filtros producidos con el papel reivindicado, así como con papeles comerciales con dos anchos distintos. La tabla 4, a su vez, muestra la comparativa de los resultados obtenidos con el mismo filtro producido con el papel reivindicado que se muestra en la tabla 3 y un filtro de acetato de celulosa producido en la misma máquina. Como se observa, el nivel de dureza conseguido es significativamente mayor que con los filtros de papel comerciales y con el filtro de acetato de celulosa, con una caída de presión muy ligeramente superior a la del filtro de acetato de celulosa.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Papel para filtro caracterizado por que comprende:

a) entre un 70% y un 100% en peso de fibras de celulosa, donde entre un 50% y un 75% en peso de las fibras son fibras largas, entendiendo como tales fibras con una longitud media superior a 2 mm, y entre un 25% y un 50% en peso de las fibras son fibras cortas, entendiendo como tales fibras con una longitud media inferior a 2 mm; y

b) entre un 0,1% y un 5,0% en peso de carboximetilcelulosa sódica;

y donde:

c) su peso por unidad de superficie es de entre 25 y 55 g/m2, medido de acuerdo a la norma UNE-EN ISO 536:2013;

d) su densidad varía entre 0,100 y 0,500 g/cm3; y

e) su porosidad está comprendida entre 1500 y 8500 ml/min.cm2.kPa, medida de acuerdo a la norma UNE-EN ISO 2965:2019.

2. Filtro de papel caracterizado por que comprende el papel para filtro de acuerdo a la reivindicación 1.

3. Filtro de papel de acuerdo a la reivindicación 2, dicho filtro de papel se caracteriza por que presenta:

a) un diámetro de entre 5 y 8 mm;

b) un peso de entre 0,050 y 0,200 g;

c) una dureza de entre un 70% y un 95%;

d) una caída de presión de entre 0,490 y 1,471 kPa, de acuerdo a la norma UNE-EN ISO 6565: 2011.