(57)【要約】      （修正有）【課題】喫煙物品のフィルター要素のための生分解性フィルター材料を形成するための方法および関連システムを提供する。【解決手段】酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合することと、複合された酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維を延伸して、延伸複合繊維を形成することと、延伸された複合繊維を捲縮して混合繊維トウを形成する。酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維は、得られるフィルター材料の所望の生分解性を達成するために、必要に応じて、または所望されるように、異なる方法および／または異なる割合で複合され得る。例えば、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維は、繊維および／または糸が、混合繊維束の断面にわたって、交互に配置されるか、または互いに対して実質的に均一に散在するように複合され得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
喫煙物品のためのフィルター要素における使用に好適な混合繊維トウを形成するための方法であって、
混合繊維ブレンドを形成するように、第１の複数の酢酸セルロース繊維を、前記第１の複数の繊維とは異なるポリマー材料を含む第２の複数の繊維と複合することと、
前記混合繊維ブレンドを延伸して、前記混合繊維ブレンドの前記繊維の１フィラメント当たりのデニールを低減し、延伸繊維ブレンドを形成することと、
前記延伸繊維ブレンドを捲縮して、混合繊維トウを形成することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の複数の酢酸セルロース繊維および前記第２の複数の繊維が、前記複合ステップの前に未延伸であるか、または部分的に延伸されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の複数の繊維が、分解性ポリマー材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記分解性ポリマー材料が、脂肪族ポリエステル、セルロース、再生セルロース、埋め込まれたデンプン粒子を有する酢酸セルロース、アセチル基でコーティングされたセルロース、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、ポリ無水物、ポリブチレンサクシネート、タンパク質、アルギン酸塩、ならびにそれらのコポリマーおよびブレンドからなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の複数の酢酸セルロース繊維と前記第２の複数の繊維との重量比が、約２５：７５〜約７５：２５である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の複数の繊維が、再生セルロース繊維、ポリ乳酸繊維、またはポリヒドロキシアルカノエート繊維を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記混合繊維ブレンド内の前記第１の複数の酢酸セルロース繊維および前記第２の複数の繊維の長手方向軸が、互いに対して実質的に平行に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記混合繊維ブレンドの前記繊維は、前記第１の複数の酢酸セルロース繊維の前記繊維および前記第２の複数の繊維の前記繊維が、前記混合繊維ブレンドの断面にわたって、交互に配置される、および互いに対して実質的に均一に散在する、のうちの一方であるように配列される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記混合繊維ブレンドの前記繊維は、前記混合繊維ブレンドの断面に関して、前記第１の複数の酢酸セルロース繊維および前記第２の複数の繊維のうちの一方が、中心コアを形成するように配列され、前記第１の複数の酢酸セルロース繊維および前記第２の複数の繊維のうちの他方が、前記中心コアの周りで周囲方向に配列されるように配列される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記混合繊維トウが、約２０，０００デニール〜約８０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記混合繊維トウが、約３０，０００デニール〜約６０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記混合繊維トウを、喫煙物品における使用に好適なフィルター要素に組み込むことをさらに含み、前記混合繊維トウが、第１の複数の延伸および捲縮された酢酸セルロース繊維と、前記第１の複数の繊維とは異なるポリマー材料を含む第２の複数の延伸および捲縮された繊維とのブレンドを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記組み込みステップが、前記混合繊維トウをブルームすること、および前記混合繊維トウに可塑剤を適用することのうちの１つ以上を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記混合繊維トウが、約３〜約５の範囲内のｄｐｆを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
喫煙物品における使用に好適なフィルター要素であって、前記フィルター要素が、第１の複数の延伸および捲縮された酢酸セルロース繊維と、前記第１の複数の繊維とは異なる分解性ポリマー材料を含む第２の複数の延伸および捲縮された繊維とのブレンドを含む混合繊維トウを含み、前記混合繊維トウが、約２０，０００デニール〜約８０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する、フィルター要素。
【請求項１６】
前記混合繊維トウが、約３０，０００デニール〜約６０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する、請求項１５に記載のフィルター要素。
【請求項１７】
前記分解性ポリマー材料が、脂肪族ポリエステル、セルロース、再生セルロース、埋め込まれたデンプン粒子を有する酢酸セルロース、アセチル基でコーティングされたセルロース、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、ポリ無水物、ポリブチレンサクシネート、タンパク質、アルギン酸塩、ならびにそれらのコポリマーおよびブレンドからなる群から選択される、請求項１５に記載のフィルター要素。
【請求項１８】
前記第１の複数の酢酸セルロース繊維と前記第２の複数の繊維との重量比が、約２５：７５〜約７５：２５である、請求項１５に記載のフィルター要素。
【請求項１９】
前記フィルター要素が、伝統的な酢酸セルロースフィルター要素の分解速度より少なくとも約５０％速い分解速度を示す、請求項１５に記載のフィルター要素。
【請求項２０】
前記第２の複数の繊維が、再生セルロース繊維、ポリ乳酸繊維、またはポリヒドロキシアルカノエート繊維を含む、請求項１５に記載のフィルター要素。
【請求項２１】
前記混合繊維トウの前記繊維は、前記第１の複数の酢酸セルロース繊維の前記繊維および前記第２の複数の繊維の前記繊維が、前記混合繊維ブレンドの断面にわたって、交互に配置される、および互いに対して実質的に均一に散在する、のうちの一方であるように配列される、請求項１５に記載のフィルター要素。
【請求項２２】
前記混合繊維トウの前記繊維は、前記混合繊維トウの断面に関して、前記第１の複数の酢酸セルロース繊維および前記第２の複数の繊維のうちの一方が、中心コアを形成するように配列され、前記第１の複数の酢酸セルロース繊維および前記第２の複数の繊維のうちの他方が、前記中心コアの周りで周囲方向に配列されるように配列される、請求項１５に記載のフィルター要素。
【請求項２３】
前記フィルター要素の硬度が、少なくとも約９０％である、請求項１５に記載のフィルター要素。
【請求項２４】
前記混合繊維トウが、少なくとも約５０重量％の前記第１の複数の酢酸セルロース繊維を含む、請求項１５に記載のフィルター要素。
【請求項２５】
喫煙可能な材料のロッドと、それに取り付けられる請求項１５〜２４のいずれか１項に記載のフィルター要素と、を含む、紙巻タバコ。
【請求項２６】
喫煙物品のフィルター要素のためのフィルター材料を形成するためのシステムであって、
第１の複数の酢酸セルロース繊維を、前記第１の複数の繊維とは異なるポリマー材料を含む第２の複数の繊維と複合して、混合繊維ブレンドを形成するように構成された複合ユニットと、
前記混合繊維ブレンドを受容し、延伸して、延伸繊維ブレンドを形成するように構成された延伸ユニットと、
前記延伸繊維ブレンドを受容し、捲縮して、混合繊維トウを形成するように構成された捲縮ユニットと、を備える、システム。
【請求項２７】
前記第２の複数の繊維が、分解性ポリマー材料を含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記分解性ポリマー材料が、脂肪族ポリエステル、セルロース、再生セルロース、埋め込まれたデンプン粒子を有する酢酸セルロース、アセチル基でコーティングされたセルロース、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、ポリ無水物、ポリブチレンサクシネート、タンパク質、アルギン酸塩、ならびにそれらのコポリマーおよびブレンドからなる群から選択される、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第２の複数の繊維が、再生セルロース繊維、ポリ乳酸繊維、またはポリヒドロキシアルカノエート繊維を含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記複合ユニットは、その長手方向軸が、混合繊維ブレンドを形成する際に、互いに対して実質的に平行に配置されるように、酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合するように構成される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３１】
前記複合ユニットは、前記酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維が、前記混合繊維ブレンドの断面にわたって、交互に配置される、および互いに対して実質的に均一に散在する、のうちの一方であるように、酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合するように構成される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３２】
前記複合ユニットは、前記混合繊維ブレンドの断面に関して、前記酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維のうちの一方が、中心コアを形成するように配列され、前記酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維のうちの他方が、前記中心コアの周りで周囲方向に配列されるように、酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合するように構成される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３３】
前記延伸ユニットは、前記延伸繊維ブレンドが、約３〜約５の範囲内のｄｐｆを有するように、前記混合繊維ブレンドを延伸するように構成される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３４】
前記混合繊維トウをブルームするように構成されたブルーミングユニットをさらに備える、請求項２６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［開示の背景］
本開示は、タバコまたはヒトの消費を意図する他の喫煙可能な材料から作製またはそれに由来する生成物に関する。特に、本開示は、紙巻タバコ等の喫煙物品のフィルター要素のためのフィルター材料に関し、そのようなフィルター材料および関連フィルター要素を生成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙巻タバコ等の人気のある喫煙物品は、実質的に円柱形のロッド状構造を有することができ、包装紙によって包囲された刻みタバコ等の喫煙可能な材料（例えば、カットフィラー形態）の充填、ロール、または円柱を含むことができ、それによっていわゆる「喫煙可能なロッド」または「タバコロッド」を形成する。通常、紙巻タバコは、タバコロッドとの端から端までの関係で整列された円柱形フィルター要素を有する。典型的に、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外接される可塑化酢酸セルローストウを含み、フィルター要素は、「チッピング材料」として知られる外接包装材料を使用して、タバコロッドの一端に取り付けられる。吸い込まれた主流煙の周囲空気による希釈を提供するために、チッピング材料およびプラグラップを穿孔することが望ましい場合もある。紙巻タバコおよびその様々な構成要素に関する説明は、Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｖｉｓ  ｅｔ  ａｌ．（Ｅｄｓ．）（１９９９）に記載される。紙巻タバコは、喫煙者がその一端に点火し、タバコロッドを燃やすことによって用いられる。次に、喫煙者は、紙巻タバコの反対端（例えば、フィルター端）で吸い込むことによって主流煙を自身の口に受け入れる。
【０００３】
フィルター要素を形成するために現在使用可能なフィルター技術は、いくつかの欠点を有し得る。例えば、酢酸セルローストウを含む従来のフィルター要素は、生分解性として特徴付けられるものの、実際に生分解するためには望ましくないほど長い時間を必要とし得る。いくつかの例において、生分解期間は、約２年〜１０年であり得る。これに応えて、丁合紙、不織ポリプロピレン網、または破砕網の丁合ストランド等の代替フィルター材料が提案された。しかしながら、そのような代替材料を含むフィルター要素が、従来の酢酸セルローストウフィルター要素を超える加速した生分解性を示す場合でも、主流煙に対するその効果は、喫煙者の期待に沿わない場合がある。つまり、従来の酢酸セルローストウは、トウがブルームされ、フィルター要素が得られるフィルターロッドに形成されるとき、一般にトリアセチン等の適切な可塑剤で可塑化される。この点において、トリアセチン可塑剤は、喫煙者に好ましいか、あるいは喫煙者によって期待されるようになる主流煙に対する特定の効果（すなわち、味）を提供する。代替フィルター材料に関する１つの問題は、それらの材料が、必ずしもトリアセチン等の可塑剤とブレンドされないか、またはそれを好適に受容しない場合があることである。つまり、そのような代替フィルター材料がトリアセチンを受容する場合でも、主流煙に対する複合の効果、例えば、煙の味は、喫煙者に好ましくないか、あるいはトリアセチン処理された酢酸セルローストウフィルター要素と関連する感覚受容特性に慣れた喫煙者によって期待される感覚に十分に類似しない場合がある。
【０００４】
使用後にフィルター要素の生分解を促進し得る材料を含有する、紙巻タバコのための特定のフィルター要素が開発された。例えば、生分解性を強化するようにフィルター材料に添加することができる、特定の添加剤が記述された（例えば、水溶性セルロース材料、水溶性繊維結合剤、デンプン粒子、光活性色素、および／またはリン酸）。例えば、Ｉｔｏらの米国特許第５，９１３，３１１号、Ｗｉｌｓｏｎらの同第５，９４７，１２６号、Ｂｕｃｈａｎａｎらの同第５，９７０，９８８号、およびＹａｍａｓｈｉｔａの同第６，５７１，８０２号、ならびにＲｏｂｅｒｔｓｏｎの米国特許出願公開第２００９／０１５１７３５号およびＳｅｂａｓｔｉａｎの同第２０１１／００３６３６６号を参照されたい。場合によって、従来の酢酸セルロースフィルター材料は、水分崩壊性シート材料、押出されたデンプン材料、またはポリビニルアルコール等の他の材料と置き換えられた。Ａｒｚｏｎｉｃｏらの米国特許第５，７０９，２２７号、Ｂｅｒｇｅｒの同第５，９１１，２２４号、Ｌｏｅｒｃｋｓらの同第６，０６２，２２８号、およびＣａｓｅらの同第６，５９５，２１７号を参照されたい。Ｗｉｌｓｏｎらの米国特許第５，９４７，１２６号およびＧａｒｔｈａｆｆｎｅｒの同第７，４３５，２０８号に記載されるように、フィルター要素へのスリットの組み込みが、生分解性を強化し得ることも示唆された。生分解性は、例えば、Ｋａｕｆｆｍａｎらの米国特許第５，４５３，１４４号およびＳｅｂａｓｔｉａｎらの米国特許出願公開第２０１２／００００４７７号に記載されるように、特定の接着剤の使用によって付与されることも提案された。生分解性を強化するための別の可能な手段は、Ａｓａｉらの米国特許第６，３４４，３４９号に記載されるように、従来の酢酸セルロースフィルター材料を、セルロースエステルでコーティングされた繊維状または粒子状セルロース材料のコアと置き換えることである。
【０００５】
フィルター要素、ならびにそれを生成するための装置および方法におけるさらなる進歩が望ましい場合があり、そのような進歩は、喫煙者によって期待される、主流煙に対する感覚効果（すなわち、煙の味）を保持するための従来の可塑剤とブレンドしながら、フィルタートウ／フィルター要素の生分解性を最大化するか、あるいは強化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，９１３，３１１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９４７，１２６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，９７０，９８８号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５７１，８０２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００９／０１５１７３５号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１１／００３６３６６号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７０９，２２７号明細書
【特許文献８】米国特許第５，９１１，２２４号明細書
【特許文献９】米国特許第６，０６２，２２８号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，５９５，２１７号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，９４７，１２６号明細書
【特許文献１２】米国特許第７，４３５，２０８号明細書
【特許文献１３】米国特許第５，４５３，１４４号明細書
【特許文献１４】米国特許出願公開第２０１２／００００４７７号明細書
【特許文献１５】米国特許第６，３４４，３４９号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｖｉｓ  ｅｔ  ａｌ．（Ｅｄｓ．）（１９９９）
【発明の概要】
【０００８】
上記および他の必要性は、本開示の態様によって満たされ、一態様において、喫煙物品のフィルター要素のための混合繊維トウを形成する方法を提供する。本発明は、特定の実施形態において、従来の紙巻タバコフィルターと比較して、強化された生分解性を示す一方で、依然として、従来の紙巻タバコフィルターと関連する望ましい味および濾過特性を提供する、喫煙物品のフィルター要素における使用に好適な混合繊維トウを提供する。
【０００９】
一態様において、本発明は、喫煙物品のためのフィルター要素における使用に好適な混合繊維トウを形成するための方法を提供し、この方法は、第１の複数の酢酸セルロース繊維を、第１の複数の繊維とは異なるポリマー材料を含む第２の複数の繊維（例えば、再生セルロース繊維）と複合して、混合繊維ブレンドを形成することと、混合繊維ブレンドを延伸して、混合繊維ブレンドの繊維の１フィラメント当たりのデニールを低減し、延伸繊維ブレンドを形成することと、延伸繊維ブレンドを捲縮して、混合繊維トウを形成することと、を含む。２つの繊維種の重量比は異なり得るが、典型的に、第１の複数の酢酸セルロース繊維と第２の複数の繊維との重量比は、約２５：７５〜約７５：２５である。この方法は、混合繊維トウを、喫煙物品における使用に好適なフィルター要素に組み込む等のさらなるステップを含むことができ、典型的に、混合繊維トウをブルームすること、および混合繊維トウに可塑剤を適用することのうちの１つ以上を必要とする。
【００１０】
第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維は、典型的に、前述の複合ステップの前に未延伸であるか、または部分的に延伸されており、繊維が、後次の延伸ステップ中に破断する傾向を有しないようになる。混合繊維ブレンド内の２種類の繊維の配列は異なり得る。特定の実施形態において、混合繊維ブレンド内の第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維の長手方向軸は、互いに対して実質的に平行に配置される。別の実施形態において、混合繊維ブレンドの繊維は、第１の複数の酢酸セルロース繊維の繊維および第２の複数の繊維の繊維が、混合繊維ブレンドの断面にわたって、交互に配置される、および互いに対して実質的に均一に散在する、のうちの一方であるように配列される。さらに別の実施形態において、混合繊維ブレンドの繊維は、混合繊維ブレンドの断面に関して、第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維のうちの一方が、中心コアを形成するように配列され、第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維のうちの他方が、中心コアの周りで周囲方向に配列されるように配列される。
【００１１】
分解性フィルター要素が所望される場合、第２の複数の繊維は、脂肪族ポリエステル（例えば、ポリ乳酸またはポリヒドロキシアルカノエート）、セルロース、再生セルロース、埋め込まれたデンプン粒子を有する酢酸セルロース、アセチル基でコーティングされたセルロース、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、ポリ無水物、ポリブチレンサクシネート、タンパク質、アルギン酸塩、ならびにそれらのコポリマーおよびブレンド等の分解性ポリマー材料を含むことができる。
【００１２】
混合繊維トウは、典型的に、約２０，０００デニール〜約８０，０００デニール、例えば、約３０，０００デニール〜約６０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する。さらに、混合繊維トウは、典型的に、約３〜約５の範囲内のｄｐｆを有する。
【００１３】
本発明の別の態様において、喫煙物品のフィルター要素を形成するための方法が提供され、この方法は、第１の複数の延伸および捲縮された酢酸セルロース繊維と、第１の複数の繊維とは異なるポリマー材料を含む第２の複数の延伸および捲縮された繊維とのブレンドを含む混合繊維トウであって、約２０，０００デニール〜約８０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する混合繊維トウを受容することと、喫煙物品への組み込みに好適なフィルター要素を提供するように混合繊維トウを加工すること（例えば、混合繊維トウをブルームすること、および／または混合繊維トウに可塑剤を適用すること、および／または混合繊維トウをプラグラップと外接させること）と、を含む。本発明のこの態様において使用される混合繊維トウは、上記の特徴のうちのいずれかを有することができる。
【００１４】
本開示の別の態様は、喫煙物品における使用に好適なフィルター要素を提供し、このフィルター要素は、第１の複数の延伸および捲縮された酢酸セルロース繊維と、第１の複数の繊維とは異なるポリマー材料を含む第２の複数の延伸および捲縮された繊維とのブレンドを含む混合繊維トウを含み、この混合繊維トウは、約２０，０００デニール〜約８０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する。フィルター要素の混合繊維トウは、本明細書に記載される特徴のうちのいずれかを有し得る。特定の実施形態において、本発明のフィルター要素は、伝統的な酢酸セルロースフィルター要素の分解速度より少なくとも約５０％速い分解速度を示す。フィルター要素の混合繊維トウの繊維は、典型的に、第１の複数の酢酸セルロース繊維の繊維および第２の複数の繊維の繊維が、混合繊維トウの断面にわたって、交互に配置される、および互いに対して実質的に均一に散在する、のうちの一方であるように配列される。代替として、フィルター要素の混合繊維トウの繊維は、混合繊維トウの断面に関して、第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維のうちの一方が、中心コアを形成するように配列され、第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維のうちの他方が、中心コアの周りで周囲方向に配列されるように配列される。特定の実施形態において、フィルター要素の硬度は、少なくとも約９０％、または少なくとも約９２％、または少なくとも約９４％となる。追加として、特定の有利な実施形態において、混合繊維トウは、少なくとも約５０重量％の第１の複数の酢酸セルロース繊維（例えば、少なくとも約６０重量％または少なくとも約７０重量％の第１の複数の酢酸セルロース繊維）を含む。
【００１５】
さらに別の態様において、本発明は、喫煙可能な材料のロッドと、本明細書に記載される任意の実施形態に従うフィルター要素と、を含む紙巻タバコまたは他の喫煙物品を提供する。
【００１６】
本開示のさらなる態様は、喫煙物品のフィルター要素のためのフィルター材料を形成するためのシステムを提供する。そのようなシステムは、第１の複数の酢酸セルロース繊維を、第１の複数の繊維とは異なるポリマー材料を含む第２の複数の繊維と複合して、混合繊維ブレンドを形成するように構成された複合ユニットと、混合繊維ブレンドを受容し、延伸して、延伸繊維ブレンドを形成するように構成された延伸ユニットと、延伸繊維ブレンドを受容し、捲縮して、混合繊維トウを形成するように構成された捲縮ユニットと、を備えることができる。特定の実施形態において、複合ユニットは、その長手方向軸が、混合繊維ブレンドを形成する際に、互いに対して実質的に平行に配置されるように、酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合するように構成される。いくつかの実施形態において、複合ユニットは、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維が、混合繊維ブレンドの断面にわたって、交互に配置される、および互いに対して実質的に均一に散在する、のうちの一方であるように、酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合するように構成される。なおもさらなる実施形態において、複合ユニットは、混合繊維ブレンドの断面に関して、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維のうちの一方が、中心コアを形成するように配列され、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維のうちの他方が、中心コアの周りで周囲方向に配列されるように、酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合するように構成される。所望される場合、延伸ユニットは、約３〜約５の範囲内のｄｐｆを有するように、混合繊維ブレンドを延伸するように構成され得る。このシステムは、混合繊維トウをブルームするように構成されたブルーミングユニットを含むこともできる。
【００１７】
したがって本開示の態様は、未延伸であるか、または部分的に延伸されている酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維をブレンドし、次に複合繊維を延伸ステップに共した後、混合繊維束を捲縮して混合繊維トウを生成することによって作製された生分解性フィルタートウを提供することができる。酢酸セルロース繊維と、再生セルロース繊維との比率を、混合繊維トウの生分解性を最大化する一方で、フィルターが望ましい煙の味を保持するように、例えば、トリアセチンを用いてブルームされたトウを可塑化する能力を保持するように最適化することができる。
【００１８】
本発明は、制限なく以下の実施形態を含む。
【００１９】
実施形態１：喫煙物品のためのフィルター要素に好適な混合繊維トウを形成するための方法であって、
第１の複数の酢酸セルロース繊維を、この第１の複数の繊維とは異なるポリマー材料を含む第２の複数の繊維と複合して、混合繊維ブレンドを形成することと、
この混合繊維ブレンドを延伸して、混合繊維ブレンドの繊維の１フィラメント当たりのデニールを低減し、延伸繊維ブレンドを形成することと、
この延伸繊維ブレンドを捲縮して、混合繊維トウを形成することと、を含む、方法。
【００２０】
実施形態２：第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維が、前述の複合ステップの前に未延伸であるか、または部分的に延伸されている、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００２１】
実施形態３：第２の複数の繊維が、分解性ポリマー材料を含む、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００２２】
実施形態４：分解性ポリマー材料が、脂肪族ポリエステル、セルロース、再生セルロース、埋め込まれたデンプン粒子を有する酢酸セルロース、アセチル基でコーティングされたセルロース、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、ポリ無水物、ポリブチレンサクシネート、タンパク質、アルギン酸塩、ならびにそれらのコポリマーおよびブレンドからなる群から選択される、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００２３】
実施形態５：第１の複数の酢酸セルロース繊維と第２の複数の繊維との重量比が、約２５：７５〜約７５：２５である、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００２４】
実施形態６：第２の複数の繊維が、再生セルロース繊維、ポリ乳酸繊維、またはポリヒドロキシアルカノエート繊維を含む、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００２５】
実施形態７：混合繊維ブレンド内の第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維の長手方向軸が、互いに対して実質的に平行に配置される、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００２６】
実施形態８：混合繊維ブレンドの繊維は、第１の複数の酢酸セルロース繊維の繊維および第２の複数の繊維の繊維が、混合繊維ブレンドの断面にわたって、交互に配置される、および互いに対して実質的に均一に散在する、のうちの一方であるように配列される、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００２７】
実施形態９：混合繊維ブレンドの繊維は、混合繊維ブレンドの断面に関して、第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維のうちの一方が、中心コアを形成するように配列され、第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維のうちの他方が、中心コアの周りで周囲方向に配列されるように配列される、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００２８】
実施形態１０：混合繊維トウが、約２０，０００デニール〜約８０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００２９】
実施形態１１：混合繊維トウが、約３０，０００デニール〜約６０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００３０】
実施形態１２：混合繊維トウを、喫煙物品における使用に好適なフィルター要素に組み込むことをさらに含み、混合繊維トウが、第１の複数の延伸および捲縮された酢酸セルロース繊維と、第１の複数の繊維とは異なるポリマー材料を含む第２の複数の延伸および捲縮された繊維とのブレンドを含む、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００３１】
実施形態１３：前述の組み込みステップが、混合繊維トウをブルームすること、および混合繊維トウに可塑剤を適用することのうちの１つ以上を含む、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００３２】
実施形態１４：混合繊維トウが、約３〜約５の範囲内のｄｐｆを有する、任意の前述または後述の実施形態に記載の方法。
【００３３】
実施形態１５：喫煙物品における使用に好適なフィルター要素であって、第１の複数の延伸および捲縮された酢酸セルロース繊維と、第１の複数の繊維とは異なる分解性ポリマー材料を含む第２の複数の延伸および捲縮された繊維とのブレンドを含む混合繊維トウを含み、この混合繊維トウが、約２０，０００デニール〜約８０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する、フィルター要素。
【００３４】
実施形態１６：混合繊維トウが、約３０，０００デニール〜約６０，０００デニールの範囲内の総デニールを有する、任意の前述または後述の実施形態に記載のフィルター要素。
【００３５】
実施形態１７：分解性ポリマー材料が、脂肪族ポリエステル、セルロース、再生セルロース、埋め込まれたデンプン粒子を有する酢酸セルロース、アセチル基でコーティングされたセルロース、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、ポリ無水物、ポリブチレンサクシネート、タンパク質、アルギン酸塩、ならびにそれらのコポリマーおよびブレンドからなる群から選択される、任意の前述または後述の実施形態に記載のフィルター要素。
【００３６】
実施形態１８：第１の複数の酢酸セルロース繊維と第２の複数の繊維との重量比が、約２５：７５〜約７５：２５である、任意の前述または後述の実施形態に記載のフィルター要素。
【００３７】
実施形態１９：フィルター要素が、伝統的な酢酸セルロースフィルター要素の分解速度より少なくとも約５０％速い分解速度を示す、任意の前述または後述の実施形態に記載のフィルター要素。
【００３８】
実施形態２０：第２の複数の繊維が、再生セルロース繊維、ポリ乳酸繊維、またはポリヒドロキシアルカノエート繊維を含む、任意の前述または後述の実施形態に記載のフィルター要素。
【００３９】
実施形態２１：混合繊維トウの繊維は、第１の複数の酢酸セルロース繊維の繊維および第２の複数の繊維の繊維が、混合繊維トウの断面にわたって、交互に配置される、および互いに対して実質的に均一に散在する、のうちの一方であるように配列される、任意の前述または後述の実施形態に記載のフィルター要素。
【００４０】
実施形態２２：混合繊維トウの繊維は、混合繊維トウの断面に関して、第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維のうちの一方が、中心コアを形成するように配列され、第１の複数の酢酸セルロース繊維および第２の複数の繊維のうちの他方が、中心コアの周りで周囲方向に配列されるように配列される、任意の前述または後述の実施形態に記載のフィルター要素。
【００４１】
実施形態２３：フィルター要素の硬度が、少なくとも約９０％である、任意の前述または後述の実施形態に記載のフィルター要素。
【００４２】
実施形態２４：混合繊維トウが、少なくとも約５０重量％の第１の複数の酢酸セルロース繊維を含む、任意の前述または後述の実施形態に記載のフィルター要素。
【００４３】
実施形態２５：喫煙可能な材料のロッドと、それに取り付けられる任意の前述または後述の実施形態に記載のフィルター要素と、を含む、紙巻タバコ。
【００４４】
実施形態２６：喫煙物品のフィルター要素のためのフィルター材料を形成するためのシステムであって、
第１の複数の酢酸セルロース繊維を、この第１の複数の繊維とは異なるポリマー材料を含む第２の複数の繊維と複合して、混合繊維ブレンドを形成するように構成された複合ユニットと、
混合繊維ブレンドを受容し、延伸して、延伸繊維ブレンドを形成するように構成された延伸ユニットと、
延伸繊維ブレンドを受容し、捲縮して、混合繊維トウを形成するように構成された捲縮ユニットと、を備える、システム。
【００４５】
実施形態２７：第２の複数の繊維が、分解性ポリマー材料を含む、任意の前述または後述の実施形態に記載のシステム。
【００４６】
実施形態２８：分解性ポリマー材料が、脂肪族ポリエステル、セルロース、再生セルロース、埋め込まれたデンプン粒子を有する酢酸セルロース、アセチル基でコーティングされたセルロース、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、ポリ無水物、ポリブチレンサクシネート、タンパク質、アルギン酸塩、ならびにそれらのコポリマーおよびブレンドからなる群から選択される、任意の前述または後述の実施形態に記載のシステム。
【００４７】
実施形態２９：第２の複数の繊維が、再生セルロース繊維、ポリ乳酸繊維、またはポリヒドロキシアルカノエート繊維を含む、任意の前述または後述の実施形態に記載のシステム。
【００４８】
実施形態３０：複合ユニットは、その長手方向軸が、混合繊維ブレンドを形成する際に、互いに対して実質的に平行に配置されるように、酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合するように構成される、任意の前述または後述の実施形態に記載のシステム。
【００４９】
実施形態３１：複合ユニットは、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維が、混合繊維ブレンドの断面にわたって、交互に配置される、および互いに対して実質的に均一に散在する、のうちの一方であるように、酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合するように構成される、任意の前述または後述の実施形態に記載のシステム。
【００５０】
実施形態３２：複合ユニットは、混合繊維ブレンドの断面に関して、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維のうちの一方が、中心コアを形成するように配列され、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維のうちの他方が、中心コアの周りで周囲方向に配列されるように、酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合するように構成される、任意の前述または後述の実施形態に記載のシステム。
【００５１】
実施形態３３：延伸ユニットは、延伸繊維ブレンドが、約３〜約５の範囲内のｄｐｆを有するように、混合繊維ブレンドを延伸するように構成される、任意の前述または後述の実施形態に記載のシステム。
【００５２】
実施形態３４：混合繊維トウをブルームするように構成されたブルーミングユニットをさらに備える、任意の前述または後述の実施形態に記載のシステム。
【００５３】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下に簡単に説明される添付の図面と一緒に、以下の詳細な説明を読むことから明らかとなるであろう。本発明は、上記実施形態のうちの２つ、３つ、４つ、またはそれよりも多い任意の組み合わせ、ならびにそのような特徴または要素が本明細書において特定の実施形態の記述に明白に組み込まれるかどうかにかかわらず、本開示に記載される任意の２つ、３つ、４つ、またはそれよりも多い特徴または要素の組み合わせを含む。本開示は、開示される発明の任意の分離可能な特徴または要素が、その様々な態様および実施形態において、文脈上別途明確な指示がない限り、組み合わせ可能であるよう意図されると見なされるべきであるように、総合的に読まれることを意図する。本発明の他の態様および利点は、以下から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
ここまでは一般論として本開示を説明したが、必ずしも原寸で描かれていない添付の図面をここで参照する。
【００５５】
【図１】本開示の一態様に従う、喫煙物品のフィルター要素のための生分解性フィルター材料を形成する方法の概略図である。
【図２】本開示の特定の態様に従う、喫煙物品のフィルター要素のための生分解性フィルター材料を形成する混合繊維束の例示的な断面図である。
【図３】本開示の特定の態様に従う、喫煙物品のフィルター要素のための生分解性フィルター材料を形成する混合繊維束の例示的な断面図である。
【図４】本開示の一態様に従う、喫煙物品のフィルター要素のための生分解性フィルター材料を形成するためのシステムの概略図である。
【図５】本明細書に開示されるシステム、方法、および装置に従って生成される紙巻タバコの例示の実施形態の展開図である。
【図６】本発明に従う、フィルター材料の実施形態についての、海洋環境における生分解速度を示す。
【図７Ａ】本発明に従う、フィルター材料の実施形態についての好気性環境における生分解速度を示す。
【図７Ｂ】本発明に従う、フィルター材料の実施形態についての好気性環境における生分解速度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本開示はここで、開示の全ての態様ではないが、いくつかが示される添付の図面を参照して、以下より完全に説明される。実際に、本開示は、多くの異なる形態で具体化されてよく、本明細書に記載される態様に限定されると見なされるべきではなく、むしろこれらの態様は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。同様の番号は、全体を通して同様の要素を指す。
【００５７】
図１は、本開示の一態様に従い、要素１００によって一般に示される、喫煙物品のフィルター要素のための生分解性フィルター材料を形成するプロセスまたは方法を概略的に示す。そのような態様は、例えば、酢酸セルロース繊維を、本明細書において集合的に繊維投入量と称される異種繊維（例えば、再生セルロース繊維）と複合して、混合繊維束またはブレンド（要素２００）を形成することを含むことができる。混合繊維束のさらなる加工は、複合された酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維を延伸して、延伸複合繊維（すなわち、延伸繊維ブレンド、要素３００）を形成することと、延伸繊維ブレンドを捲縮して、混合繊維トウ（要素４００）を形成することと、を含むことができる。
【００５８】
本発明において使用される酢酸セルロース繊維は、紙巻タバコの繊維性トウを形成するために従来使用される繊維性材料であり得る。酢酸セルロース繊維は、例えば、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。従来の酢酸セルロース繊維形成の第１のステップは、セルロース材料をエステル化することである。セルロースは、無水グルコースの繰り返し単位で形成されたポリマーである。各モノマー単位は、エステル置換（例えば、酢酸置換）に使用可能な３つのヒドロキシル基を有する。セルロースエステルは、セルロースを酸無水物と反応させることによって形成され得る。酢酸セルロースを作製するために、酸無水物は、無水酢酸である。木材または綿繊維からのセルロースパルプは、典型的に、硫酸等の酸触媒の存在下で無水酢酸および酢酸と混合される。セルロースのエステル化プロセスは、多くの場合、使用可能なヒドロキシル基のエステル基への本質的に完全な変換をもたらす（例えば、無水グルコース単位当たり平均約２．９個のエステル基）。エステル化に続いて、ポリマーは、典型的に加水分解され、置換度（ＤＳ）を無水グルコース単位当たり約２〜約２．５個のエステル基に低下させる。得られる生成物は、典型的に、薄片形態で生成され、後次加工において使用され得る。繊維性材料を形成するために、酢酸セルロース薄片は、典型的に、溶媒（例えば、アセトン、メタノール、塩化メチレン、またはその混合物）に溶解され、粘性溶液を形成する。溶液中の酢酸セルロースの濃度は、典型的に、約１５重量％〜約３５重量％である。所望される場合、増白剤（例えば、二酸化チタン）等の添加剤を溶液に添加することができる。得られる液体は、時に液体「ドープ」と称される。酢酸セルロースドープは、スピナレットを通じて液体ドープを押出すること必要とする、融解紡糸技法を使用して、フィラメントに紡績される。フィラメントは、硬化／乾燥チャンバを通過し、回収前にフィラメントを凝固させる。
【００５９】
いくつかの実施形態において、上記のように、酢酸セルロース繊維とブレンドされた繊維は、セルロース（例えば、レーヨン）を含む。セルロースは、天然であるか、または加工され得る。特定の実施形態において、本明細書において使用されるセルロースは、再生セルロース繊維を指し得る。再生セルロース繊維は、典型的に、非セルロース系化合物を木材から抽出し、抽出された木材を苛性ソーダ、続いて二硫化炭素、次に水酸化ナトリウムと接触させ、粘性溶液を得ることによって調製される。後次に、溶液をスピナレット頭部に押し通して、再生繊維の粘性スレッドを作り出す。再生セルロースの調製のための例示的な方法は、Ｌｅｏｎｉらの米国特許第４，２３７，２７４号、Ｂａｌｄｉｎｉらの同第４，２６８，６６６号、Ｂａｌｄｉｎｉらの同第４，２５２，７６６号、Ｉｓｈｉｄａらの同第４，３８８，２５６号、Ｙｏｋｏｇｉらの同第４，５３５，０２８号、Ｌａｉｔｙの同第５，４４１，６８９号、Ｖｏｓらの同第５，９９７，７９０号、およびＳｕｍｎｉｃｈｔの同第８，１７７，９３８号において提供され、それらは参照により本明細書に組み込まれる。再生セルロースが作製される方法は制限的でなく、例えば、レーヨンおよびＴＥＮＣＥＬ（登録商標）プロセスの両方を含むことができる。Ｌｅｎｚｉｎｇ（オーストリア）、Ｃｏｒｄｅｎｋａ（ドイツ）、Ａｄｉｔｙａ  Ｂｉｒｌａ（インド）、およびＤａｉｃｅｌ（日本）を含む、再生セルロースの様々な供給者が知られている。本発明における使用の場合、特定の実施形態におけるセルロース繊維は、アセチル官能性を繊維表面に付与する二次仕上げを提供するように有利に処理される。コーティングされたセルロース繊維は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、全てＳｅｂａｓｔｉａｎらの米国特許出願公開第２０１２／００１７９２５号、同第２０１２／００００４８０号、および同第２０１２／００００４７９号に概説される方法を使用して提供され得る。Ｔｏｙｏｓｈｉｍａの米国特許第４，０８５，７６０号も参照されたい。酢酸セルロースおよびセルロース繊維の複合は、酢酸セルロースおよびセルロース繊維の生分解速度が、個別の繊維分解速度の合計を超えることが示されたため（すなわち、混合物は相乗的に生分解する）、特に有益である。参照により本明細書に組み込まれる、Ｄｕｃｋｅｔらの米国特許第５，７８３，５０５号を参照されたい。
【００６０】
本発明のプロセスに対する繊維投入量（例えば、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維）は、典型的に、連続フィラメント形態であり、異なる１フィラメント当たりのデニール、すなわち、「ｄｐｆ」を有し得る。１フィラメント当たりのデニールは、繊維の個別のフィラメントの単位長当たりの重量の測定値であり、繊維から生成されたフィルター要素全体で所望される圧力低下を達成するように操作され得る。繊維投入量を含むフィラメントの例示的なｄｐｆ範囲は、約１〜約１５（例えば、約４〜約１２または約５〜約１０）であり得、デニールは、グラム／９０００メートルの単位で表されるが、より大きいフィラメント、およびより小さいフィラメントを、本発明から逸脱することなく使用することができる。個別のフィラメント断面の形状も異なり得、多葉形（例えば、「Ｘ」、「Ｙ」、「Ｈ」、「Ｉ」、または「Ｃ」形状等の形状を示す）、長方形、円形、または楕円形を含み得るが、それに限定されない。
【００６１】
本発明の方法に従って用いられる各繊維種の相対量は異なり得る。例えば、繊維投入量は、ほぼ等しい重量比であり得、約１：１の酢酸セルロース繊維材料：再生セルロース繊維材料を含む最終生成物を提供する。いくつかの実施形態において、投入量の５０％超が、酢酸セルロース材料を含むように、または投入量の５０％超が、再生セルロース材料を含むように、投入量は異なり得る。酢酸セルロース繊維投入量と第２の繊維投入量との重量比は、約１：９９から約９９：１、典型的に約２５：７５から７５：２５であり得る。例えば、混合繊維束は、３０：７０、４０：６０、５０：５０、６０：４０、７０：３０の比率、または複合繊維／糸の所望の特徴を提供するように決定された任意の他の比率の酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維で構成され得る。
【００６２】
特定の実施形態において、得られる生成物の生分解性を最大化するように、分解性投入量（例えば、再生セルロース）を最大化することが望ましい場合がある。しかしながら、分解性投入量を最大化することは、特定の実施形態において、得られるブレンド繊維束を（例えば、トリアセチンで）可塑化する能力を妨げ得る。そのような実施形態において、したがって、特定レベルの酢酸セルロースは、十分な可塑化、ならびに所望の味および酢酸セルロースの濾過特性を保証するために有利に維持される。
【００６３】
いくつかの例において、混合繊維束を形成するために本発明で使用される繊維投入量は、ブレンドする前に最大でも部分的に延伸され得る。つまり、混合繊維束（例えば、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維から形成された複合繊維束）は、繊維が複合された後に延伸されるため、繊維投入量が複合される前に完全に延伸されないことが望ましい場合がある。そのようなものとして、酢酸セルロース繊維または再生セルロース繊維が、複合される前に延伸される場合、後次プロセスにある混合繊維束を延伸するときに繊維がさらに伸長することを許容するように、それらの繊維が最大でも部分的に延伸されていることが望ましい場合がある。特定の実施形態において、ブレンドの時点で残留する繊維投入量は、少なくとも約５０％の破断伸度を有する（例えば、少なくとも約６０％または少なくとも約７０％）。破断伸度（ＥＢ）および強靭性は、ＡＳＴＭ  Ｄ−２２５６に従って測定され得る。
【００６４】
繊維投入量として使用される酢酸セルロースおよび再生セルロース繊維は、異なる形態で提供され得る。一態様において、繊維は、それぞれの糸の形態で提供され得る。例えば、各糸は、約３００総デニールの糸を提供するように、約４ｄｐｆで約７０フィラメントから構成され得る。フィラメントの数、ｄｐｆ、および総デニールは、本発明から逸脱することなく異なり得る。そのような糸を形成することにおいて、その中の繊維は、糸の軸に沿って互いに対して実質的に平行であるように配置され得る。そのようなものとして、酢酸セルロース繊維糸を再生セルロース繊維糸と複合するとき、糸および／またはその繊維の長手方向軸は、混合繊維束を形成するように、互いに対して実質的に平行に配置され得るという結果になり得る。
【００６５】
いくつかの態様において、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維は、得られるフィルター材料の所望の生分解性を達成するために、必要に応じて、または所望されるように、異なる方法および／または異なる割合で複合され得る。例えば、図２に示されるように、酢酸セルロース繊維５００および再生セルロース繊維６００は、繊維および／または糸が、混合繊維束の断面にわたって、交互に配置されるか、または互いに対して実質的に均一に散在するように複合され得る。つまり、いくつかの例において、酢酸セルロース繊維／糸５００および再生セルロース繊維／糸６００はそれぞれ、例えば、その断面全体を見たとき、得られる混合繊維束全体に実質的に均一に分布するように配置され得る。前述のように、再生セルロース繊維／糸は、得られるフィルター材料の生分解性を強化し得るが、酢酸セルロース繊維／糸は、例えば、トリアセチン等の好適な可塑剤を用いて、複合繊維の可塑化性を強化し、喫煙者／使用者によって期待される煙の味または他の特徴を維持または強化することができる。したがって、いくつかの例において、それぞれの繊維／糸の実質的に均一な配置は、喫煙者／使用者によって期待される、得られるフィルター材料のこれらの所望の特徴を強化または平衡させるのに役立ち得る。しかしながら、当業者であれば、他の例において、一種の繊維および／糸が、混合繊維束の外周の周りに配置される一方で、他種の繊維／糸が、外周内に配置されることが望ましい場合があることを理解するであろう（例えば、図３参照）。例えば、混合繊維束７００の中心コアは、再生セルロース繊維／糸６００を含むことができ、次に、中心コアは、酢酸セルロース繊維／糸５００の周囲によって包囲されるか、またはその逆である。そのような構成において、酢酸セルロース繊維は、再生セルロース繊維から別個に可塑化され得る。一例において、喫煙物品と関連する煙の所望の味は、混合繊維束の中心コアが、再生セルロース繊維／糸を含み、次に中心コアが、酢酸セルロース繊維／糸の外周によって包囲される構成によって達成され得る（例えば、図３参照）。
【００６６】
以前に開示されたように、一旦酢酸セルロース繊維／糸および再生セルロース繊維／糸が混合繊維束に複合されると、次に混合繊維束は、延伸および捲縮され、混合繊維トウを形成することができる。牽引または延伸プロセスは、一般に、結果として繊維束の重量／ヤードを低減し、その長さを増加させる。そのような例において、例えば、混合繊維束の延伸プロセスの程度に応じて、構成糸は、延伸プロセスに続いて、混合繊維トウの所望の総デニールおよび１フィラメント当たりのデニールの達成を促進するように、わずかに高い１フィラメント当たりのデニールで提供され得る。例えば、一例において、酢酸セルロースおよび／または再生セルロース繊維の個別の糸は、延伸プロセスの後、延伸混合繊維トウ（例えば、約２０，０００総デニール〜約８０，０００総デニールを有する）において、１フィラメント当たり約３デニール〜１フィラメント当たり約５デニールを達成するために、およそ１フィラメント当たり約６デニール〜１フィラメント当たり約８デニールであり得る。延伸プロセス前および／または延伸プロセス中、混合繊維束は、その中の繊維の延伸を促進するように、加熱されることが望ましい場合もある。
【００６７】
典型的な延伸プロセスは、当該技術分野において既知の装置を使用する複数の延伸段階からなる。一実施形態において、混合繊維束は、クリールから引き抜かれ、それぞれが繊維束に張力を印加するいくつかのローラーからなる、いくつかの延伸スタンドを通過する。延伸ストランド間において、繊維束は、加熱された水浴、蒸気室、加熱されたロール、またはそれらの組み合わせを通過することができる。延伸スタンドの数は異なり得るが、典型的な延伸プロセスにおいて、２〜４個の延伸スタンドが使用される。
【００６８】
延伸に続いて、混合繊維束は、捲縮ステップに供される。「捲縮」は、個別の繊維または混合繊維束全体としての質感またはうねりである。１インチ当たりの捲縮（ｃｐｉ）で報告される捲縮頻度は、材料のバルクの間接的測定である。いくつかの実施形態において、捲縮は、一般に繊維束をローラーに通して「押込み室（ｓｔｕｆｆｉｎｇ  ｂｏｘまたはｓｔｕｆｆｅｒ  ｂｏｘ）」に入れることを含むことができ、ここで摩擦が圧力を生成し、繊維を歪める。様々な捲縮レベルが提供され得る。例えば、いくつかの実施形態において、捲縮レベルは、１インチ当たり約１０〜約３０捲縮、例えば、１インチ当たり約１５〜約２６捲縮であり得る。捲縮は、捲縮率に関して表すこともでき、約１．２〜約１．８の例示的な捲縮率を有する。捲縮頻度は、ＡＳＴＭ  Ｄ３９３７−９４に従って測定され得る。
【００６９】
一旦混合繊維トウが延伸および捲縮されると、その延伸および捲縮された混合繊維トウは、従来の酢酸セルローストウと同様の方法で、喫煙物品のフィルター要素に加工され得る。例えば、混合繊維トウは、喫煙物品のフィルター要素を形成するようにブルームされることができ、このブルーミングプロセスは、トリアセチン、カルボワックス、および／またはクエン酸トリエチル等の好適な可塑剤が、ブルームされた混合繊維トウに適用される、可塑化プロセスを含むことができるか、あるいはそれと関連付けられ得る。
【００７０】
本開示の別の態様において、喫煙物品のフィルター要素のための生分解性フィルター材料が提供され得、そのようなフィルター材料は、延伸および捲縮された複合繊維を含む混合繊維トウを含み、複合繊維は、酢酸セルロース繊維と、再生セルロース繊維とを含む。そのようなフィルター材料は、本明細書に別様に開示されるような有利な特徴を有するように、開示される方法に従って形成され得る。
【００７１】
本開示の別の態様は、図４の要素８００によって一般に示される、喫煙物品のフィルター要素のための生分解性フィルター材料を形成するためのシステムを対象とする。いくつかの例において、そのようなシステムは、酢酸セルロース繊維を、レーヨン繊維等の再生セルロース繊維と複合するように構成された複合ユニット８２５を備えることができる。例えば、酢酸セルロース繊維／糸８５０および再生セルロース繊維／糸８７５のボビンは、クリール（図示せず）に係合され得、次にその繊維／糸は、所望の総デニールを有する混合繊維束９００に複合されるように、複合ユニット８２５に配向され得る。複合ユニット８２５は、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維が、混合繊維束の断面にわたって、交互に配置される、および互いに対して実質的に均一に散在する、のうちの一方であるように、繊維／糸を加工するように構成することもできる（例えば、図２参照）。他の例において、複合ユニットは、混合繊維束の断面に関して、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維のうちの一方が、中心コアを形成するように配列され、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維のうちの他方が、中心コアの周りで周囲方向に配列されるように、酢酸セルロース繊維を再生セルロース繊維と複合するように構成され得る（例えば、図３参照）。任意の例において、複合ユニット８２５は、その長手方向軸が、混合繊維束を形成する際に、互いに対して実質的に平行に配置されるように、酢酸セルロース繊維／糸を再生セルロース繊維／糸と複合するように構成され得る。
【００７２】
このシステムは、複合ユニット８２５から混合繊維束９００を受容し、複合された酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維を延伸して、延伸された複合繊維９５０を形成するように構成された延伸ユニット９２５をさらに備えることができる。開示されるように、延伸ユニット９２５は、複合された酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維を延伸して、約２０，０００総デニール〜約８０，０００総デニールの延伸混合繊維束を形成するように構成され得る。捲縮ユニット９７５は、延伸複合繊維を受容し、捲縮して、混合繊維トウ１０００を形成するように構成され得る。いくつかの例において、延伸ユニット９２５および／または捲縮ユニット９７５は、当業者によって理解されるように、延伸および／または捲縮された繊維／糸に熱を適用するように（すなわち、水浴または蒸気室または加熱されたロール等の適切な加熱装置またはデバイスによって）構成され得る。プロセスのこの時点で、延伸および捲縮された繊維を、紙巻タバコフィルター作製プロセスにおいて後に使用するために乾燥し、トウに形成することができる。代替として、図４に示されるように、混合繊維トウは、ブルーミングデバイス１０２５等のフィルター作製加工装置に直接移行することができる。次に、ブルームされたトウは、適切な可塑剤適用デバイス１０５０によって、トリアセチン等の可塑剤をそこに適用することによって可塑化され得る。所望される場合、混合繊維トウは、仕上剤が繊維に適用される場合、仕上剤付与装置（図示せず）を通過することもできる。
【００７３】
混合繊維トウは、フィルター材料の各末端が露出されたままであるように、プラグラップで包装され得る。プラグラップは異なり得る。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｍａｒｔｉｎの米国特許第４，１７４，７１９号を参照されたい。典型的に、プラグラップは、多孔質または非多孔質紙材料である。好適なプラグラップ材料は市販されている。約１１００ＣＯＲＥＳＴＡ単位〜約２６０００ＣＯＲＥＳＴＡ単位の多孔性の範囲内の例示的なプラグラップ紙は、Ｓｃｈｗｅｉｔｚｅｒ−Ｍａｕｄｉｔ  ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌからＰｏｒｏｗｒａｐ  １７−Ｍ１、３３−Ｍ１、４５−Ｍ１、７０−Ｍ９、９５−Ｍ９、１５０−Ｍ４、１５０−Ｍ９、２４０Ｍ９Ｓ、２６０−Ｍ４、および２６０−Ｍ４Ｔとして、ならびにＭｉｑｕｅｌ−ｙ−Ｃｏｓｔａｓから２２ＨＰ９０および２２ＨＰ１５０として入手可能である。非多孔質プラグラップ材料は、典型的に、約４０ＣＯＲＥＳＴＡ単位未満、および多くの場合、約２０ＣＯＲＥＳＴＡ単位未満の多孔性を示す。例示的な非多孔質プラグラップ紙は、チェコ共和国のＯｌｓａｎｙ  Ｆａｃｉｌｉｔｙ（ＯＰ  Ｐａｐｒｉｎａ）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、ならびにＳｃｈｗｅｉｔｚｅｒ−Ｍａｕｄｕｉｔ  ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌからＭＲ６５０および１８０として入手可能である。プラグラップ紙は、特に混合繊維トウに面する表面上を、フィルム形成材料の層でコーティングされ得る。そのようなコーティングは、好適なポリマーフィルム形成剤（例えば、エチルセルロース、炭酸カルシウムと混合されたエチルセルロース、ニトロセルロース、炭酸カルシウムと混合されたニトロセルロース、または紙巻タバコ製造に一般に用いられる種類のいわゆるリップ遊離コーティング組成物）を使用して提供され得る。代替として、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、プラグラップ材料として使用することができる。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質ポリプロピレン材料を、プラグラップ材料として用いることができる。
【００７４】
所望される場合、いわゆる「非包装酢酸」フィルターセグメントを生成することもできる。そのようなセグメントは、本明細書に記載される種類の技法を使用して生成される。しかしながら、フィルター材料の長手方向に伸長する周囲に外接するプラグラップを用いるのではなく、例えば、成形された混合繊維トウに蒸気を適用することによって、ある程度剛性のロッドが提供される。非包装酢酸フィルターロッドを商業的に製造するための技法は、Ｆｉｌｔｒｏｎａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ）によって所有されている。
【００７５】
本明細書に開示される混合繊維トウ等のフィルター材料は、従来のフィルタートウ加工ユニットを使用して加工され得る。例えば、フィルタートウは、バッセルジェット方法論またはねじ込みロール方法論を使用してブルームされ得る。例示的なトウ加工ユニットは、Ａｒｊａｙ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐ．，Ｗｉｎｓｔｏｎ−Ｓａｌｅｍ，Ｎ．Ｃによって供給されるＥ−６０として市販されている。他の例示的なトウ加工ユニットは、Ｈａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧ．からＡＦ−２、ＡＦ−３、およびＡＦ−４として、およびＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｏｂａｃｃｏ  ＭａｃｈｉｎｅｒｙからＣａｎｄｏｒ−ＩＴＭ  Ｔｏｗ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒとして市販されている。当業者には周知のように、他の種類の市販のトウ加工装置を用いることができる。
【００７６】
いくつかの態様において、本明細書に開示される混合繊維トウの構成要素に加えて、丁合紙、不織ポリプロピレン網、または破砕網の丁合ストランド等の他の種類のフィルター材料が提供され得、例えば、Ｐｒｙｏｒらの米国特許第４，８０７，８０９号およびＲａｋｅｒの同第５，０２５，８１４号に記載される種類の材料、装置、および技法を使用して加工され得る。さらに、フィルター材料供給ユニットおよびフィルター作製ユニットを操作するための代表的な様式および方法は、Ｂｙｎｒｅの米国特許第４，２８１，６７１号、Ｇｒｅｅｎ，Ｊｒ．らの同第４，８５０，３０１号、Ｇｒｅｅｎ，Ｊｒ．らの同第４，８６２，９０５号、Ｓｉｅｍｓらの同第５，０６０，６６４号、Ｒｉｖｅｒｓの同第５，３８７，２８５号、およびＬａｎｉｅｒ，Ｊｒ．らの同第７，０７４，１７０号に記載されている。
【００７７】
フィルター付き紙巻タバコ等の喫煙物品のためのフィルター要素は、伝統的な種類の紙巻タバコ作製技法を使用して、混合繊維トウから製造されたフィルターロッドから提供され得る。例えば、フィルター付き紙巻タバコの製造のために従来使用されている一般的な形式および構成である、いわゆる「６アップ」フィルターロッド、「４アップ」フィルターロッド、および「２アップ」フィルターロッドは、従来の種類または好適に修正された紙巻タバコロッド処理デバイス、例えば、Ｈａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧからＬａｂ  ＭＡＸ、ＭＡＸ、ＭＡＸ  ＳまたはＭＡＸ８０として入手可能なチッピングデバイス等を使用して処理され得る。例えば、それぞれが参照により本明細書に組み込まれる、Ｅｒｄｍａｎｎらの米国特許第３，３０８，６００号、Ｈｅｉｔｍａｎｎらの同第４，２８１，６７０号、Ｒｅｕｌａｎｄらの同第４，２８０，１８７号、Ｖｏｓらの同第６，２２９，１１５号、Ｈｏｌｍｅｓらの同第７，４３４，５８５号、およびＲｅａｄ，Ｊｒ．の同第７，２９６，５７８号に記載される種類のデバイスを参照されたい。それらの種類のデバイスの操作は、自動紙巻タバコ製造の当業者には容易に明らかとなるであろう。
【００７８】
紙巻タバコフィルターロッドを使用して、多セグメントフィルターロッドを提供することができる。そのような多セグメントフィルターロッドは、多セグメントフィルター要素を有するフィルター付き紙巻タバコの生成に用いられ得る。２セグメントフィルター要素の例は、その中に挿入される物体の有無にかかわらず、一端に活性炭粒子を組み込む第１の円筒形セグメント（例えば、「ダルメーション」型のフィルターセグメント）と、フィルターロッドから生成される第２の円筒形セグメントと、を有するフィルター要素である。多セグメントフィルターロッドの生成は、多セグメント紙巻タバコフィルター構成要素を提供するために用いられている種類のロッド形成ユニットを使用して実行され得る。多セグメント紙巻タバコフィルターロッドは、例えば、Ｈａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧ（Ｈａｍｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｙ）からブランド名Ｍｕｌｆｉで入手可能な紙巻タバコフィルターロッド作製デバイスを使用して製造され得る。フィルターロッドは、ロッド作製装置を使用して製造することができ、例示的なロッド作製装置は、ロッド形成ユニットを含む。代表的なロッド形成ユニットは、Ｈａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧからＫＤＦ−２、ＫＤＦ−２Ｅ、ＫＤＦ−３、およびＫＤＦ−３Ｅとして、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｏｂａｃｃｏ  ＭａｃｈｉｎｅｒｙからＰｏｌａｒｉｓ−ＩＴＭフィルターメーカーとして入手可能である。
【００７９】
本発明に従って形成されたフィルター要素は、典型的に、従来の酢酸セルローストウから作製されたフィルター要素に相当する硬度を示す。フィルターロッドに添加される可塑剤の量およびフィルタートウの１フィラメント当たりのデニールは、フィルターの硬度に著しく作用し得る。フィルター硬度は、フィルター材料の圧縮性の測定値である。硬度試験に使用され得る試験器具は、Ｓｏｄｉｍ  ＳＡＳから入手可能なＤ６１自動硬度試験器である。この器具は、定荷重（例えば、３００ｇ）を、一定期間（例えば、３〜５秒）試料に印加し、圧縮値をフィルター要素の平均直径内の差異率としてデジタル表示する。特定の実施形態において、本発明のフィルター要素は、少なくとも約９０％、より多くの場合、少なくとも約９２％、および最も多くの場合、少なくとも約９４％（例えば、約９０％〜約９９％、より典型的には約９４〜約９８％）の硬度を示す。紙巻タバコフィルター硬度の試験手順は、例えば、下記実施例５、ならびにいずれも参照により本明細書に組み込まれる、Ｓｔｒｙｄｏｍの米国特許第３，９５５，４０６号、およびＢａｘｔｅｒらの同第４，２３２，１３０号に記載されている。
【００８０】
本開示に従って生成されるフィルター要素は、喫煙可能な材料の燃焼のために構成された従来の紙巻タバコ、ならびに参照により本明細書に組み込まれる、Ｃｌｅａｒｍａｎらの米国特許第４，７５６，３１８号、Ｂａｎｅｒｊｅｅらの同第４，７１４，０８２号、Ｗｈｉｔｅらの同第４，７７１，７９５号、Ｓｅｎｓａｂａｕｇｈらの同第４，７９３，３６５号、Ｃｌｅａｒｍａｎらの同第４，９８９，６１９号、Ｃｌｅａｒｍａｎらの同第４，９１７，１２８号、Ｋｏｒｔｅの同第４，９６１，４３８号、Ｓｅｒｒａｎｏらの同第４，９６６，１７１号、Ｂａｌｅらの同第４，９６９，４７６号、Ｓｅｒｒａｎｏらの同第４，９９１，６０６号、Ｆａｒｒｉｅｒらの同第５，０２０，５４８号、Ｓｈａｎｎｏｎらの同第５，０２７，８３６号、Ｃｌｅａｒｍａｎらの同第５，０３３，４８３号、Ｓｃｈｌａｔｔｅｒらの同第５，０４０，５５１号、Ｃｒｅｉｇｈｔｏｎらの同第５，０５０，６２１号、Ｂａｋｅｒらの同第５，０５２，４１３号、Ｌａｗｓｏｎの同第５，０６５，７７６号、Ｎｙｓｔｒｏｍらの同第５，０７６，２９６号、Ｆａｒｒｉｅｒらの同第５，０７６，２９７号、Ｃｌｅａｒｍａｎらの同第５，０９９，８６１号、Ｄｒｅｗｅｔｔらの同第５，１０５，８３５号、Ｂａｒｎｅｓらの同第５，１０５，８３７号、Ｈａｕｓｅｒらの同第５，１１５，８２０号、Ｂｅｓｔらの同第５，１４８，８２１号、Ｈａｙｗａｒｄらの同第５，１５９，９４０号、Ｒｉｇｇｓらの同第５，１７８，１６７号、Ｃｌｅａｒｍａｎらの同第５，１８３，０６２号、Ｓｈａｎｎｏｎらの同第５，２１１，６８４号、Ｄｅｅｖｉらの同第５，２４０，０１４号、Ｎｉｃｈｏｌｓらの同第５，２４０，０１６号、Ｃｌｅａｒｍａｎらの同第５，３４５，９５５号、Ｃａｓｅｙ，ＩＩＩらの同第５，３９６，９１１号、Ｒｉｇｇｓらの同第５，５５１，４５１号、Ｂｅｎｓａｌｅｍらの同第５，５９５，５７７号、Ｍｅｉｒｉｎｇらの同第５，７２７，５７１号、Ｂａｒｎｅｓらの同第５，８１９，７５１号、Ｍａｔｓｕｕｒａらの同第６，０８９，８５７号、Ｂｅｖｅｎらの同第６，０９５，１５２号、およびＢｅｖｅｎの同第６，５７８，５８４号に記載される種類の紙巻タバコに組み込まれることができる。なおもさらに、上に提供される説明に従って生成されたフィルター要素は、Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙにより「Ｐｒｅｍｉｅｒ」および「Ｅｃｌｉｐｓｅ」というブランド名で市販されている種類の紙巻タバコに組み込まれ得る。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｎ  Ｎｅｗ  Ｃｉｇａｒｅｔｔｅ  Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅｓ  ｔｈａｔ  Ｈｅａｔ  Ｉｎｓｔｅａｄ  ｏｆ  Ｂｕｒｎ  Ｔｏｂａｃｃｏ，Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｍｏｎｏｇｒａｐｈ（１９８８）およびＩｎｈａｌａｔｉｏｎ  Ｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ，１２：５，ｐ．１−５８（２０００）に記載されているそれらの種類の紙巻タバコを参照されたい。本発明のフィルター要素を組み込むことができる、一般に「電子タバコ（ｅ−ｃｉｇａｒｅｔｔｅ）」と呼ばれる非伝統的な紙巻タバコの他の例は、Ｒｏｂｉｎ���ｏｎらの米国特許第７，７２６，３２０号およびＲｏｂｉｎｓｏｎらの同第８，０７９，３７１号、ならびに２０１１年８月９日に出願されたＷｏｒｍらの米国特許出願第１３／２０５，８４１号、２０１２年３月２８日に出願されたＧｒｉｆｆｉｔｈ  Ｊｒ．らの同第１３／４３２，４０６号、および２０１２年６月２８日に出願されたＳｅｂａｓｔｉａｎらの同第１３／５３６，４３８号を含み、全てが参照により本明細書に組み込まれる。
【００８１】
喫煙可能なロッドの製造に用いられる喫煙可能な材料は異なり得る。例えば、喫煙可能な材料は、フィラーの形態を有し得る（例えば、タバコカットフィラー等）。本明細書において使用される場合、「フィラー」または「カットフィラー」という用語は、タバコ材料、および喫煙可能なロッドの製造における使用に好適な形態を有する他の喫煙可能な材料を含むことを意味する。そのようなものとして、フィラーはブレンドされ、紙巻タバコ製造者に対して準備ができた形態の喫煙可能な材料を含み得る。フィラー材料は、通常、従来の紙巻タバコ製造において一般的であるように、ストランドまたは小片の形態で用いられる。例えば、カットフィラー材料は、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たシート状または「ストリップ」材料からのストランドまたは小片の形態で用いられ得る。一般に、そのようなストランドまたは小片は、約０．２５インチ〜約３インチの範囲の長さを有する。
【００８２】
好適な種類のタバコ材料の例としては、鉄管乾燥タバコ、バーレータバコ、メリーランドまたはオリエンタルタバコ、希少または名産タバコ、およびそれらのブレンドが挙げられる。タバコ材料は、タバコラミナ、加工タバコ、加工タバコ幹（例えば、カットロール幹またはカットパフ幹）、再構成タバコ材料、またはそれらのブレンドの形態で提供され得る。喫煙可能な材料または喫煙可能な材料のブレンドは、タバコフィラー材料から本質的になり得る。喫煙可能な材料は、紙巻タバコ製造の様々な段階中に従来行われるように、ケースに入れ、トップドレスすることもできる。
【００８３】
典型的に、喫煙可能なロッドは、約３５ｍｍ〜約８５ｍｍ、好ましくは約４０ｍｍ〜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の外周を有する。特に、比較的高い包装密度を有する喫煙可能なブレンドが用いられるとき、短い紙巻タバコロッド（すなわち、約３５ｍｍ〜約５０ｍｍの長さを有する）を用いることができる。
【００８４】
ラッピング材料は異なり得、典型的に、低い空気透過性の値を有する紙巻タバコラッピング材料である。例えば、そのようなラッピング材料は、約５ＣＯＲＥＳＴＡ単位未満の空気透過性を有し得る。そのようなラッピング材料としては、セルロースベースの網（例えば、木材パルプおよび／または亜麻繊維から提供される）および無機フィラー材料（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）が挙げられる。好適なラッピング材料は、炭酸カルシウムおよび亜麻から本質的になる紙巻タバコ紙である。特に好ましいラッピング材料は、望ましく低い空気透過性を提供するのに十分な量のポリマー系フィルム形成剤を含む。例示的なラッピング材料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ＴＯＤ  ０３８１６、ＴＯＤ  ０５５０４、ＴＯＤ  ０５５６０、およびＴＯＤ  ０５５５１である。
【００８５】
ラッピング材料内に含有される喫煙可能な材料のブレンドの包装密度は、異なり得る。喫煙可能なロッドの典型的な包装密度は、約１５０〜約３００ｍｇ／ｃｍ３の範囲であり得る。通常、喫煙可能なロッドの包装密度は、約２００〜約２８０ｍｇ／ｃｍ３の範囲である。
【００８６】
紙巻タバコ作製操作は、混合繊維トウベースのフィルター要素を喫煙可能なロッドに取り付けることを含む。例えば、フィルター要素および喫煙可能なロッドの一部分は、混合繊維トウベースのフィルター要素をタバコロッドの末端に連結するように、フィルター要素およびタバコロッドに結合するように構成された接着剤とともに、チッピング材料によって外接され得る。
【００８７】
典型的に、チッピング材料は、そのチッピング材料が、喫煙可能なロッドの長さに沿って約３ｍｍ〜約６ｍｍ伸長するように、フィルター要素および喫煙可能なロッドの隣接領域に外接する。典型的に、チッピング材料は、従来の紙チッピング材料である。チッピング材料は、異なり得る透過性を有し得る。例えば、チッピング材料は、本質的に空気不透過性、空気透過性であり得るか、または穿孔、開口部、もしくは通気口の領域を有するように（例えば、機械的またはレーザー穿孔技法によって）処理されることができ、それによって紙巻タバコに空気希釈を提供するための手段を提供する。穿孔の総表面積および紙巻タバコの周縁に沿った穿孔の位置は、紙巻タバコの性能特徴を制御するために異なり得る。
【００８８】
したがって、紙巻タバコ（または他の喫煙可能な物品）は、上記の例示の実施形態に従って、または紙巻タバコを生成するためのシステムおよび方法の様々な他の実施形態の下で生成され得る。上記のように混合繊維トウの生成後に行われる紙巻タバコ作製操作は、特定の実施形態において、喫煙物品を生成するための伝統的なシステムにおいて行われるものと実質的に同じであり得る。したがって、既存の紙巻タバコ生成装置を利用することができる。紙巻タバコを形成するためのシステムは、上述の操作に対応する他の装置および構成要素を含むこともできることに留意されたい。
【００８９】
図５は、本明細書に開示される装置、システム、および方法によって生成され得る、紙巻タバコ２０２の形態の喫煙物品の展開図を示す。紙巻タバコ２０２は、外接するラッピング材料２１６内に含有される喫煙可能なフィラー材料の充填またはロールの略円筒形ロッド２１２を含む。ロッド２１２は、従来「タバコロッド」と称される。タバコロッド２１２の末端は、喫煙可能なフィラー材料を露出するように開いている。紙巻タバコ２０２は、ラッピング材料２１６に適用される１つの任意の帯２２２（例えば、デンプン、エチルセルロース、またはアルギン酸ナトリウム等のフィルム形成剤を含むプリントコーティング）を有するとして示され、その帯は、紙巻タバコ２０２の長手方向軸に対して直角方向に紙巻タバコロッド２１２に外接する。つまり、帯２２２は、紙巻タバコ２０２の長手方向軸に対して十字型方向性領域を提供する。帯２２２は、ラッピング材料２１６の内面（すなわち、喫煙可能なフィラー材料に面する）、またはあまり好ましくないが、ラッピング材料の外面に印刷され得る。紙巻タバコは、１つの任意の帯を有するラッピング材料を有することができるが、紙巻タバコは、２つ、３つ、またはそれよりも多いさらなる任意の空隙帯を有するラッピング材料を有することもできる。
【００９０】
タバコロッド２１２の一端には点火端２１８があり、口端２２０には、混合繊維トウ２２６が位置付けられる。混合繊維トウ２２６は、本明細書に開示される装置、システム、および方法によって生成され得る。混合トウベースのフィルター要素２２６は、略円筒形状を有することができ、その直径は、タバコロッド２１２の直径に本質的に等しい可能性がある。混合トウベースのフィルター２２６は、フィルター要素を形成するように、外側プラグラップ２２８の層によって、その外周または長手方向周縁に沿って外接される。フィルター要素は、そのフィルター要素およびタバコロッドが、端間関係で軸方向に整列する、好ましくは互いに隣接するように、タバコロッド２１２の一端に隣接して位置付けられる。フィルター要素の末端は、空気および煙がそこを通過することを許容する。
【００９１】
通風または空気希釈された喫煙物品は、一連の穿孔２３０等の任意の空気希釈手段を用いて提供され得、それぞれがチッピング材料２４０およびプラグラップ２２８を通じて伸長する。任意の穿孔２３０は、レーザー穿孔技法等の当業者に既知の様々な技法によって作製され得る。代替として、いわゆるオフライン空気希釈技法を使用することができる（例えば、多孔質紙プラグラップおよび事前に穿孔されたチッピング材料）。空気希釈または通風された紙巻タバコの場合、空気希釈または通風の量または程度は異なり得る。多くの場合、空気希釈された紙巻タバコに対する空気希釈の量は、約１０％超であり、一般に約２０％超であり、多くの場合、約３０％超であり、時に約４０％超である。典型的に、空気希釈された紙巻タバコに対する空気希釈の上限レベルは、約８０％未満であり、多くの場合、約７０％未満である。本明細書において使用される場合、「空気希釈」という用語は、空気希釈手段を通じて吸い込まれる空気の体積と、紙巻タバコを通じて吸い込まれ、紙巻タバコの最遠の口末端部分から出る空気および煙の総体積との比（パーセンテージとして表される）である。混合トウベースのフィルター要素２２６は、フィルター要素の全長およびタバコロッド２１２の隣接領域の両方に外接するチッピング材料２４０（例えば、本質的に空気不透過性のチッピング材料）を使用して、タバコロッド２１２に取り付けられ得る。チッピング材料２４０の内面は、好適な接着剤を使用して、プラグラップ２２８の外面およびタバコロッドのラッピング材料２１６の外面にしっかり固定され、したがってフィルター要素およびタバコロッドは互いに接続され、紙巻タバコ２０２を形成する。
【００９２】
特定の紙巻タバコまたは本発明の方法に従って作製された他の喫煙物品は、吸い込みに対する所望の抵抗性を示す。例えば、例示的な紙巻タバコは、１７．５ｃｃ／秒の気流で約５０ｍｍ〜約２００ｍｍ水圧低下の圧力低下を示す。特定の実施形態において、本発明の紙巻タバコは、１７．５ｃｃ／秒の気流で約７０ｍｍ〜約１８０ｍｍ、より好ましくは約８０ｍｍ〜約１５０ｍｍ水圧低下の圧力低下値を示す。典型的に、紙巻タバコの圧力低下値は、Ｆｉｌｔｒｏｎａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  Ｌｔｄから入手可能なＦｉｌｔｒｏｎａ品質試験モジュール（ＱＴＭシリーズ）を使用して測定される。
【００９３】
本開示は、酢酸セルロース繊維および再生セルロース繊維を含む生分解性フィルター要素の実施形態に焦点を当てているが、本発明は、本明細書に記載される方法、システム、および装置を使用して、異種繊維の他の複合にも適用可能である。いくつかの実施形態において、２つ以上の異種繊維は、異なる濾過特性を有するか、または異なるレベルの生分解性を示すとして特徴付けられ得る。本開示の装置、システム、および方法を使用して、そのような繊維を同じフィルター要素内で複合することによって、フィルター要素の生分解性の全体レベルは、所望のレベルに調整され得るか、または主流煙の特定の固体または気体成分に関する濾過効率は、必要に応じて調整され得る。異なる濾過特徴を示す繊維種の複合の例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｓｅｂａｓｔｉａｎらの米国特許出願公開第２０１２／００２４３０４号において見出され得る。いくつかの実施形態において、本開示の装置、システム、および方法を使用し、同じフィルター要素内で異なる繊維種を複合することによって、紙巻タバコ内に組み込まれるフィルター要素は、所望の機能（例えば、所望のレベルの生分解性および／または濾過効率）を達成することができる一方、伝統的な酢酸セルロースベースのフィルター要素と典型的に関連する、許容される味特徴を使用者に提供する。本明細書に開示される繊維種のうちのいずれかを、本明細書に教示される再生繊維投入量の代用として使用することができ、本発明から逸脱することなく、本明細書に教示される同じフィラメント／糸特徴（例えば、ｄｐｆ、総デニール、フィラメント断面等）を示し得る。
【００９４】
例えば、特定の実施形態において、酢酸セルロース以外の第２の繊維投入量は、任意の分解性（例えば、生分解性）繊維である。「生分解性」という用語は、分解性ポリマーに関して使用される場合、好気性および／または嫌気性条件下、細菌、真菌、藻類、および／または他の微生物の存在下で二酸化炭素／メタン、水、およびバイオマスに分解するポリマーを指すが、ヘテロ原子を含有する材料は、アンモニアまたは二酸化硫黄等の他の生成物を産出することもできる。「バイオマス」は、存在する生物の細胞構造に組み込まれるか、または生物起源の材料と区別できない腐食画分に変換される代謝材料の部分を指す。
【００９５】
生分解性は、例えば、分解につながることが予想される環境条件に試料を置くことによって、例えば、水、微生物を含有する溶液、堆肥材料、または土壌に試料を置くことによって測定され得る。分解の程度は、環境条件に一定期間にわたって露出した試料の減量によって特徴付けられ得る。本発明の特定のフィルター要素の実施形態の例示的な分解速度としては、土壌に６０日間埋めた後の少なくとも約２０％の減量、または典型的な公営コンポスターに１５日間露出した後の少なくとも約３０％の減量が挙げられる。しかしながら、生分解の速度は、使用される分解性粒子の種類、フィルター要素の残りの組成物、および分解試験と関連する環境条件に応じて広く異なり得る。Ｂｕｃｈａｎａｎらの米国特許第５，９７０，９８８号およびＹａｍａｓｈｉｔａの同第６，５７１，８０２号は、分解試験のための例示的な試験条件を提供する。プラスチック材料の分解性は、以下のＡＳＴＭ試験方法：Ｄ５３３８、Ｄ５５２６、Ｄ５９８８、Ｄ６４００、およびＤ７０８１のうちの１つ以上を使用して決定することもできる。他の分解性試験方法としては、ＩＳＯ方法９４０８および生物化学的メタン活性（ＢＭＰ）試験が挙げられる。
【００９６】
特定の実施形態において、本発明の混合繊維トウを使用して、喫煙物品のフィルター（例えば、紙巻タバコのフィルター）を生成することができ、フィルター要素は、従来の酢酸セルロースフィルター要素（すなわち、１００％酢酸セルロースフィルタートウ）の分解速度より速い分解速度を示す。本発明の特定の実施形態の例示的な分解速度としては、従来のＣＡフィルター要素より少なくとも約５０％速いか、または少なくとも約６０％もしくは少なくとも約７０％速い。分解速度は、炭素変換（酸化）または酸素取込みのパーセント等の様々な手段を使用して決定することができる。
【００９７】
本発明において繊維形態で使用され得る例示的な生分解性材料としては、脂肪族ポリエステル、セルロース、再生セルロース、埋め込まれたデンプン粒子を有する酢酸セルロース、アセチル基でコーティングされたセルロース、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、ポリ無水物、ポリブチレンサクシネート、タンパク質、アルギン酸塩、ならびにそれらのコポリマーおよびブレンドが挙げられる。生分解性材料の追加の例としては、日本のＴｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能であり、参照により本明細書に組み込まれる、Ａｒａｎｉｓｈｉらの米国特許第６，９８４，６３１号に記載される熱可塑性セルロース、および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等の熱可塑性ポリエステル、または参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｓｅｐｐａｌａらの米国特許第６，０８７，４６５号に記載されるポリ（エステルウレタン）ポリマーが挙げられる。これらの生分解性繊維のうちのいずれかは、その外面上に酢酸セルロースコーティングをさらに含むことができる。
【００９８】
本発明において有利に使用される例示的な脂肪族ポリエステルは、構造−［Ｃ（Ｏ）−Ｒ−Ｏ］ｎ−を有し、式中、ｎは、ポリマー鎖中のモノマー単位の数を表す整数であり、Ｒは、脂肪族炭化水素、好ましい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、イソブチレン等）であり、アルキレン基は、直鎖または分岐であり得る。例示的な脂肪族ポリエステルとしては、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））、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、例えば、ポリヒドロキシプロピオネート、ポリヒドロキシバレエート、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシヘキサノエート、およびポリヒドロキシオクタノエート、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリブチレンサクシネート、アジピン酸ポリブチレンサクシネート、およびそれらのコポリマー（例えば、ポリヒドロキシブチレート−コ−ヒドロキシバレエート（ＰＨＢＶ））が挙げられる。
【００９９】
本発明における使用に好適な様々な他の分解性材料は、例えば、Ｈｕｔｃｈｅｎｓの米国特許出願公開第２００９／０２８８６６９号、Ｓｅｂａｓｔｉａｎの同第２０１１／００３６３６６号、Ｓｅｂａｓｔｉａｎらの同第２０１２／００００４７９号、Ｓｅｂａｓｔｉａｎの同第２０１２／００２４３０４号、および２０１１年７月２９日に出願されたＳｅｂａｓｔｉａｎらの米国特許出願第１３／１９４，０６３号に記載され、これらの全てが参照により本明細書に組み込まれる。
【０１００】
いくつかの実施形態において、繊維投入量のうちの１つは、標準酢酸セルロース繊維を含み、繊維投入量のうちの１つは、炭素繊維、イオン交換繊維、および／または触媒繊維を含む。炭素繊維は、前駆体繊維の制御された熱分解によって得られる繊維として記載され得る。炭素繊維の供給元としては、Ｔｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｔｏｈｏ  Ｔｅｎａｘ、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｈｅｘｃｅｌ  Ｃｏｒｐ．、Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｚｏｌｔｅｋ  Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ、およびＳＧＬ  Ｇｒｏｕｐが挙げられる。例示的な市販の炭素繊維としては、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｋｙｎｏｌ，Ｉｎｃから入手可能なＡＣＦ−１６０３−１５およびＡＣＦ−１６０３−２０が挙げられる。出発物質、炭素含有繊維を調製する方法、および炭素含有繊維の種類の例は、Ｃｈａｍｂｅｒｌａｉｎの米国特許第３，３１９，６２９号、Ｓｕｂｌｅｔｔらの同第３，４１３，９８２号、Ｂｕｉｓｓｏｎの同第３，９０４，５７７号、Ｂｙｎｒｅらの同第４，２８１，６７１号、Ａｒａｋａｗａらの同第４，８７６，０７８号、Ｂｒｏｏｋｓらの同第４，９４７，８７４号、Ｉｉｚｕｋａの同第５，２３０，９６０号、Ｐａｕｌ，Ｊｒ．の同第５，２６８，１５８号、Ｎｏｌａｎｄらの同第５，３３８，６０５号、Ｅｎｄｏの同第５，４４６，００５号、Ｂａｉｒの同第５，４８２，７７３号、Ｎａｇａｔａらの同第５，５３６，４８６号、Ａｒｔｅｒｂｅｒｙらの同第５，６２２，１９０号、およびＰａｎｔｅｒらの同第７，２２３，３７６号、ならびにＸｕｅらの米国特許公開第２００３／０２００９７３号、Ｚｈａｎｇらの同第２００６／０２０１５２４号、Ｎｅｗｂｅｒｙらの同第２００６／０２３１１１３号、およびＨｕｔｃｈｅｎｓの同第２００９／０２８８６７２号に開示されており、それらの全てが参照により本明細書に組み込まれる。
【０１０１】
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のイオン交換が可能な繊維である。そのような繊維は、典型的に、イオン交換材料の粒子を繊維構造に埋め込むか、またはイオン交換樹脂で繊維をコーティングすることによって構築される。繊維内に存在するイオン交換材料の量は異なり得るが、典型的に、イオン交換繊維の総重量に基づいて、約１０重量％〜約５０重量％、より多くの場合、約２０重量％〜約４０重量％である。イオン交換繊維の例は、Ｒｅｍｂａｕｍらの米国特許第３，９４４，４８５号およびＥｃｏｎｏｍｙらの同第６，７０６，３６１に記載されており、いずれも参照により本明細書に組み込まれる。イオン交換繊維は、例えば、ベラルーシのＦｉｂａｎおよびドイツのＫｅｌｈｅｉｍ  Ｆｉｂｅｒｓ  ＧｍｂＨから市販されている。Ｆｉｂａｎの例示的な製品としては、ＦＩＢＡＮ  Ａ−１（−Ｎ＋（ＣＨ３）３Ｃｌ−官能基を有する単官能強塩基繊維）、ＦＩＢＡＮ  ＡＫ−２２−１（≡Ｎ、＝ＮＨ、および−ＣＯＯＨ官能基を有する多官能繊維）、ＦＩＢＡＮ  Ｋ−１（−ＳＯ３−Ｈ＋官能基を有する単官能強酸繊維）、ＦＩＢＡＮ  Ｋ−３（−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２、および＝ＮＨ官能基を有する多官能繊維）、ＦＩＢＡＮ  Ｋ−４（−ＣＯＯＨ官能基を有する単官能弱酸繊維）、ＦＩＢＡＮ  Ｘ−１（イミノ二酢酸繊維）、ＦＩＢＡＮ  Ｋ−１−１（カリウム−コバルト−フェロシアン化物により修飾されたＦＩＢＡＮ  Ｋ−１に類似する強酸繊維）、ＦＩＢＡＮ  Ａ−５（−Ｎ（ＣＨ３）２、＝ＮＨ、および−ＣＯＯＨ官能基を有する多官能繊維）、ＦＩＢＡＮ  Ａ−６およびＡ−７（強塩基および弱塩基アミン基を有する多官能繊維）、ＦＩＢＡＮ  ＡＫ−２２Ｂ（ＦＩＢＡＮ  Ｋ−３に類似する多官能繊維）、ならびにＦＩＢＡＮ  Ｓ（［ＦｅＯＨ］２＋官能基を有する単官能繊維）が挙げられる。Ｋｅｌｈｅｉｍ  Ｆｉｂｅｒｓからの１つの例示的な製品は、Ｐｏｓｅｉｄｏｎ  Ｆｉｂｅｒである。
【０１０２】
触媒繊維は、主流煙の１つ以上のガス相成分の反応を触媒することができ、それによってフィルター要素を通じて吸い込まれる煙中のガス相成分の存在を低減または排除する繊維である。例示的な触媒繊維は、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等の主流煙中に存在する１つ以上のガス種の酸化を触媒する。本発明において使用される酸化触媒は、典型的に、主流煙の１つ以上のガス種を酸化する触媒金属化合物（例えば、酸化鉄、酸化同、酸化亜鉛、および酸化セリウム）である。例示的な触媒金属化合物は、Ｓｅｅｈｏｆｅｒらの米国特許第４，１８２，３４８号、Ｄａｌｅらの同第４，３１７，４６０号、Ｅｌｌｉｏｔｔらの同第４，９５６，３３０号、Ｃｒｅｉｇｈｔｏｎらの同第５，０５０，６２１号、Ａｕｇｕｓｔｉｎｅらの同第５，２５８，３４０号、ＭｃＣｏｒｍｉｃｋの同第６，５０３，４７５号、Ｌｉらの同第７，０１１，０９６号、Ｌｉらの同第７，１５２，６０９号、Ｌｕａｎらの同第７，１６５，５５３号、Ｈａｊａｌｉｇｏｌらの同第７，２２８，８６２号、Ｓａｏｕｄらの同第７，５０９，９６１号、Ｄｅｌｌｉｎｇｅｒらの同第７，５４９，４２７号、Ｐｉｌｌａｉらの同第７，５６０，４１０号、およびＢｏｃｋらの同第７，５６６，６８１号、ならびにＢｉｌｌｉｅｔらの米国特許公開第２００２／０１６７１１８号、Ｙａｄａｖらの同第２００２／０１７２８２６号、Ｌｅｅらの同第２００２／０１９４９５８号、Ｌｉｌｌｙ  Ｊｒ．らの同第２００２／０１４４５３号、Ｂｅｒｅｍａｎらの同第２００３／００００５３８号、Ｂａｎｅｒｊｅｅらの同第２００５／０２７４３９０号、Ｂａｎｅｒｊｅｅらの同第２００７／０２１５１６８号、Ｇｅｄｅｖａｎｉｓｈｖｉｌｉらの同第２００７／０２５１６５８号、Ｂａｎｅｒｊｅｅらの同第２０１０／００６５０７５号、Ｂａｎｅｒｊｅｅらの同第２０１０／０１２５０３９号、およびＳｅａｒｓらの同第２０１０／０１２２７０８号に記載されており、全てが参照によりそれら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に埋め込むか、または繊維を金属酸化物粒子等の触媒材料でコーティングすることによって構築され得る。繊維内に存在する触媒材料の量は異なり得るが、典型的に、イオン交換繊維の総重量に基づいて、約１０重量％〜約５０重量％、より多くの場合、約２０重量％〜約４０重量％である。国際出願第ＷＯ１９９３／００５８６８号も参照により本明細書に組み込まれ、ノースカロライナ州モーリスビルに所在するＮｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ  Ｃｅｎｔｅｒから入手可能な酸化銅および酸化マンガンの両方を含む材料である、表面処理されたホプカライト材料を、繊維性支持体の上にコーティングすることによって形成された触媒繊維の使用について説明する。
【０１０３】
例として、綿および／またはそこに導入されるイオン交換基を有する再生セルロースは、例えば、蒸気吸収のために構成されたイオン交換繊維として用いられ得る。例として、ポリ乳酸および／またはポリヒドロキシアルカノエートは、改善された生分解性のための１つ以上の繊維として用いられ得る。改善された粒子濾過および／または改善された蒸気吸収のために活性炭素繊維を用いることもできる。繊維は、改善された生分解性、改善された粒子濾過、改善された蒸気吸収、および／または繊維と関連する任意の他の有益な態様のために選択され得る、任意の他の繊維を含むことができる。さらなる例については、それぞれが参照により本明細書に組み込まれる、Ｎｅｕｒａｔｈらの米国特許第３，４２４，１７２号、Ｃｏｈｅｎらの同第４，８１１，７４５号、Ｈｉｌｌらの同第４，９２５，６０２号、Ｔａｋｅｇａｗａらの同第５，２２５，２７７号、およびＡｒｚｏｎｉｃｏらの同第５，２７１，４１９号に記載される材料組成物を参照されたい。それによって、例えば、望ましい場合がある酢酸セルロースの態様（例えば、味および濾過）が保持され得る一方、他の機能性（例えば、改善された生分解性、改善された粒子濾過、および／または改善された蒸気吸収）を提供する。
【実施例】
【０１０４】
実験
実施例１：混合繊維トウの調製
以下の糸を使用して、混合繊維トウを調製する：（１）Ｃｈｒｏｍｓｐｕｎ（登録商標）酢酸セルロース繊維（黒色）；（２）Ｅｓｔｒｏｎ（登録商標）酢酸セルロース繊維（白色）；および（３）Ｃａｒｏｔｅｘレーヨン天然繊維。Ｃｈｒｏｍｓｐｕｎ（登録商標）酢酸セルロース繊維（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）は、１．３８ｇ／デニールの強靭性および３２％の最大伸長を有する。Ｅｓｔｒｏｎ（登録商標）酢酸セルロース繊維（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）は、３００デニール、７６フィラメントとして特徴付けられ、３．９４ｄｐｆを有する。Ｅｓｔｒｏｎ（登録商標）酢酸セルロース繊維の強靭性は１．５０ｇ／デニールであり、最大伸長は３０％である。Ｃａｒｏｔｅｘレーヨン繊維（ＫＣＴｅｘ（Ｈｉｃｋｏｒｙ，ＮＣ）から入手可能）は、３００デニール、７６フィラメントとして特徴付けられ、３．９４ｄｐｆを有する。レーヨン繊維の強靭性は１．８９ｇ／デニールであり、３２％の最大伸長を有する。繊維ブレンドの均一性を視覚的に評価するために、黒色および白色酢酸セルロース繊維を使用する。
【０１０５】
繊維投入量は、以下を順に含む繊維生成システム上で加工される：（１）第１の延伸スタンド；（２）水浴；（３）第２の延伸スタンド；（４）蒸気室；（５）第３の延伸スタンド；（６）仕上剤付与装置；（７）蒸気添加による捲縮器；（８）コンベアベルトを有する乾燥オーブン；（９）引張スタンド；および（１０）トウベイラー。３つの酢酸セルロース／レーヨン比（ブレンド内のフィラメントの総数に基づいて）ブレンドを調製する：７０／３０酢酸セルロース／レーヨン；５０／５０酢酸セルロース／レーヨン；および３０／７０酢酸セルロース／レーヨン。
【０１０６】
最大混合を達成するように、２種の糸（酢酸セルロースおよびレーヨン）をクリール上に配列する。クリールを出る最終総デニールは、約４０，０００である。したがって、比率７０／３０の実験は、９４本の酢酸糸および４０本のレーヨン糸を有し、総デニール４０，２００にする。５０／５０ブレンドの実験は、６８本の酢酸糸および６６本のレーヨン糸を有し、総デニール４０，２００にする。３０／７０ブレンドの実験は、４８本の酢酸糸および８２レーヨン糸を有し、総デニール３９，０００にする。収集された糸束を、延伸なしに５８メートル／分の速度で実行し、次に仕上剤付与装置浴を通過させて、繊維の約２．５重量％の仕上剤を適用する。次に、４０ｐｓｉの圧力を維持しながら、繊維束を捲縮ローラーに通過させる。チークプレート圧は５０ｐｓｉであり、フラッパー圧は１０ｐｓｉである。乾燥機に入る繊維束の１インチ当たりの捲縮は、約２０〜２５である。乾燥機の温度は４０℃である。
【０１０７】
３つのトウ繊維ブレンドは全て、主観的に評価したとき、従来の酢酸セルローストウと比較して、比較的低い破断強度を有する。非常に短期間の間、５５〜６０℃で維持された湯浴を用いて、１．２倍の延伸を糸束に適用することによって、上記実行を変更し、得られるトウ束強度を著しく改善する。各トウブレンド中の混合は、トウ束内の白色および黒色酢酸セルロース繊維の配置の目視検査に基づいて良好であると判断される。
【０１０８】
実施例２：海洋環境における分解試験
いくつかの混合繊維トウを、ＡＳＴＭ  Ｄ７０８１仕様標準につき、ＡＳＴＭ  Ｄ−６６９１試験方法を用いて、海洋環境における生分解について試験した。以下の試料を評価する：（１）実施例１の各実行からの繊維束を使用して作製された３つの混合繊維トウの試料；（２）それぞれＬｅｎｚｉｎｇおよびＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な１００％レーヨンおよび１００％酢酸セルロースから調製されたトウ繊維の試料；および（３）セルロース紙の正対照およびポリエチレン（ＬＤＰＥ）プラスチックラップの負対照。全ての試料を、３０℃の制御された温湿環境で６０日間海水中に置く。５リットル瓶中にある間、分解する堆肥化可能な試料から生じるＣＯ２ガスを測定することによって、生分解を評価する。各材料について、試料を３回試験する。
【０１０９】
６０日目の結果を図６に示す。表において、ＲＡＹはレーヨンを示し、ＣＡは酢酸セルロースを示す。５０％酢酸セルロースおよび５０％レーヨンを有する混合繊維トウは、約４％生分解し、７０％酢酸セルロースおよび３０％レーヨンを有する混合繊維トウは、約３．３％生分解し、１００％レーヨンを有するトウは、約３．３％生分解し、３０％酢酸セルロースおよび７０％レーヨンを有する混合繊維トウは、約３．２％生分解し、１００％酢酸セルロースを有するトウは、約２％生分解し、セルロースの正対照は、約６％生分解し、負対照のＬＤＰＥプラスチックは、約１％生分解した。したがって、このデータは、レーヨンを酢酸セルロースと混合することは、１００％酢酸セルローストウと比較して、生分解の速度を増加させることを示し、５０／５０ブレンドが１００％レーヨンより速い速度で分解したという事実に基づいて、特定のＣＡ／レーヨンの複合と関連するいくらかの相乗効果があり得る。
【０１１０】
実施例３：生化学的メタン活性（ＢＭＰ）を使用する分解試験
ＢＭＰ試験は、埋立て環境における嫌気性生分解性に対する物質の感受性の測定である。ＢＭＰ試験において、少量の物質（約１ｇｍ）を添加して、密封された１６０ｍＬの血清瓶を３つ作成する。各瓶は、（１）必要な栄養素を有する生物学的成長媒質、（２）住居ゴミ上に維持された微生物の接種源（すなわち、リグノセルロース基質）、および（３）試験物質を含有する。各接種時に、５つの対照を監視して、接種と関連する背景メタン生成を測定する。試料を３７℃でインキュベートし、１６日、３１日、４５日、および６１日後に分析して、各瓶内のメタン体積を決定するが、メタンの大部分は、３０日以内に生成される。結果は、試験物質のｍＬ  ＣＨ４／乾燥ｇｍとして報告される。Ｗａｎｇ，Ｙ．−Ｓ．，Ｂｙｒｄ，Ｃ．Ｓ．ａｎｄ  Ｍ．Ａ．Ｂａｒｌａｚ，１９９４，″Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ａｎｄ  Ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ｉｎ  Ｅｘｃａｖａｔｅｄ  Ｒｅｆｕｓｅ  Ｓａｍｐｌｅｓ，″Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，１３，ｐ．１４７−５３を参照されたい。ＢＭＰ試験は、本実施例において様々な混合繊維トウに適用される。
【０１１１】
ＢＭＰ結果および炭素変換データは、下記の表１に表される。全てのデータは、接種源と関連する背景メタンに対して訂正された。結果に示されるように、レーヨンは、嫌気性生分解を示す一方、酢酸セルロースは示さない。興味深いことに、酢酸セルロースがレーヨンと混合されるとき、生分解性はレーヨン単独と比較して増加する。これは、相乗相互作用を示唆し、酢酸セルロースの存在が、追加のレーヨン変換を刺激するか、または酢酸セルロースが、レーヨンと混合されるときに生分解性であるかのいずれかである。ＣＨ４のみが定量化されるため、１モルのＣＯ２が各モルのＣＨ４に対して生成されるという仮定に基づいて、炭素変換率（％）を計算した。１：１の比は、炭水化物（例えば、セルロース）に対して正確であり、他の材料の場合はいくらか異なる。表において、ＣＡは酢酸セルロースを指し、ＲＡＹはレーヨンを指す。
【表１】
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【０１１２】
実施例４：好気性環境における分解試験
レーヨンおよび酢酸セルロース繊維、ならびに実施例１に従って調製された３つのブレンド、および対照の、好気性環境における好気性生分解性を評価するために試験を行う。ＩＳＯ方法９４０８「易生分解性」を使用して試験を行い、生分解に必要な酸素の取込みを経時的に測定する。試験計画は、ＲＳＡ  Ｐｕｌｓｅ−Ｆｌｏｗ好気性呼吸計システムを使用して、試験期間にわたって酸素の取込みを測定し、各試料を、約１００ｍｇ／Ｌの炭素（約３００ｍｇ／Ｌ理論的酸素消費量、ＴＨＯＤ）を提供する初期繊維濃度で試験することからなる。種培養は、Ｐａｕｌ  Ｒ．Ｎｏｌａｎｄ  Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  Ｐｌａｎｔ（Ｆａｙｅｔｔｅｖｉｌｌｅ，ＡＲ，ＵＳＡ）からの好気性混合液である。試験温度は２５℃である。ＩＳＯ９４０８プロトコルに示されるように、栄養素、微量ミネラル、および緩衝液を添加する。
【０１１３】
１４日間の操作を通じた繊維試験のデータを図７Ａおよび７Ｂに示し、グラフは、酸素の取込み（７Ａ）および炭素変換率（７Ｂ）において経時的に変化する。対照のそれと比較した、およびＴＨＯＤのパーセントとしての酸素取込み曲線の形状は、ブレンドした試験繊維の生分解性を示す。これらのデータは、酢酸対照基質の急速な生分解、および繊維材料のより遅い生分解を示す。繊維材料の最高生分解率は、１００％レーヨン試料の場合である。酢酸セルロース繊維のヨード分解は非常に低い。レーヨン／酢酸セルロースブレンドのヨード分解は、レーヨンのパーセントにある程度比例する。
【０１１４】
実施例５：混合繊維トウを使用する紙巻タバコフィルターの形成
従来のフィルター作製装置を使用し、実施例１に従って調製された３つのブレンド、および対照（従来の酢酸セルローストウ）を使用して、紙巻タバコフィルターを調製する。従来のトウおよび３つの混合繊維トウをトリアセチンで可塑化し、フィルターロッドセグメントを調製して、圧力低下および硬度について試験する。Ｆｉｌｔｒｏｎａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  Ｌｔｄから入手可能なＦｉｌｔｒｏｎａ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｔｅｓｔ  Ｍｏｄｕｌｅｓ（ＱＴＭシリーズ）を使用して、圧力低下値（ｍｍ水中）を測定する。Ｓｏｄｉｍ  ＳＡＳ製のＤ６１自動硬度試験器を硬度試験に使用することができ、この器具は、一定の圧縮荷重（３００ｇ）を一定期間（３〜５秒）試料に印加し、式：硬度（％）＝［（Ｄ−Ａ）／Ｄ］×１００（式中、Ｄはフィルターセグメントの元の平均であり、Ａはフィルターセグメントの平均圧縮径である）に従って圧縮率として表される圧縮値をデジタル表示する。
【０１１５】
試験したフィルターのデータは、下記表２に記載される。このデータは、トリアセチン重量のパーセンテージ（全フィルターセグメント重量のパーセンテージとして）、試験したフィルターセグメントの重量、試験したフィルターセグメントのサイズ、試験したフィルターセグメントの圧力低下、および試験したフィルターセグメントの硬度を含む。
【表２】
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【０１１６】
３０／７０のＣＡ／レーヨンおよび５０／５０のＣＡ／レーヨンブレンドは、低強度のために装置上での加工が困難である。特にそれらのブレンドは、トウが適切な可塑化のために十分な幅のトウ帯に開くことを許容するために十分な強度を有しない。他の２つの混合繊維トウよりも強い７０／３０のＣＡ／レーヨンブレンドは、約４インチのトウ帯幅に開くに過ぎない（従来のＣＡトウの場合の約１２インチと比較して）。比較的狭いトウ帯を用いた場合でも、７０／３０のＣＡ／レーヨンブレンドは、従来の紙巻タバコフィルターに比較的近い硬度レベルを生成するのに十分な程度に可塑化されることができる。この試験は、本発明に従う混合繊維トウが、従来の紙巻タバコフィルターに類似する圧力低下および硬度特徴を示す紙巻タバコフィルターセグメントに作製され得ることを確認する。
【０１１７】
実施例１に記載されるように、試験した混合繊維トウの繊維延伸プロセスは、水浴の使用を含んでいた。レーヨン繊維は、比較的親水性である。したがって、水浴の使用は、混合繊維トウの強度に著しい負の効果を有する可能性がある。水への過剰な露出を防ぐように混合繊維トウを加工することは、トウの強度を著しく強化することができ、紙巻タバコフィルター機械を使用して、そのような材料がどれほど効果的に加工され得るかを改善できると考えられる。
【０１１８】
本開示が属する技術分野の当業者であれば、前述の説明および関連する図面に提示される教示の利益を有する、本明細書に記載される開示の多くの修正および他の態様を思い付くであろう。したがって、本開示は、開示される特定の態様に限定されないこと、ならびに修正および他の態様が添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されることを理解されたい。本明細書において特定の用語が用いられるが、それらは単に一般的かつ説明的な意味において使用され、制限を目的としない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【外国語明細書】
2019129827000001.pdf