(57)【要約】  喫煙物品のフィルタエレメントを形成するために超音波接合を使用する装置、システム、および方法が提供される。超音波接合はブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維を接合するのに使用されうる。可塑剤の使用は必要でなくてもよい。さらに、可塑剤を介して接合できないポリ乳酸などのフィルタ材料が使用されてもよい。しかしながら、一部の実施形態においては、所望の官能特性をフィルタエレメントに提供するために、トリアセチンまたは他の追加の成分が使用されてもよい。超音波接合は、所望の接合度、ならびに、それによって得られたフィルタエレメントに伴う所望の硬度および／または圧力低下を規定するために、その上に選択されたパターンを画定するアンビルを含む超音波接合機によって行われてもよい。
2015506717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブルームされたトウを画定するために、フィルタ材料の複数の繊維を含むトウをブルーム処理することと、
接合されたブルーム処理トウを形成するために、前記ブルーム処理トウを画定する前記フィルタ材料の前記繊維を超音波接合することとを含む喫煙物品のフィルタエレメントを形成するための方法。
【請求項２】
前記接合されたブルーム処理トウをプラグラップで包装することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接合されたブルーム処理トウに可塑剤を添加することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記接合されたブルーム処理トウに前記可塑剤を添加することがトリアセチンを添加することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記トウのブルーム処理が、ポリ乳酸、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレンおよび酢酸セルロースのうちの少なくとも一つの複数の繊維をブルーム処理することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記フィルタ材料の前記繊維を超音波接合することが、
前記フィルタ材料の前記繊維を約２０キロヘルツ〜約３５キロヘルツの周波数で振動させること、
前記フィルタ材料の前記繊維を約６００ワット〜約４，０００ワットの最大パワーレベルで振動させること、
前記ブルーム処理トウをアンビルと振動部材との間に導くこと、および
前記ブルーム処理トウを画定する前記フィルタ材料の前記繊維を、前記フィルタエレメントの対向する端間に、選択された圧力低下を規定する程度に接合するように構成されるパターンに超音波接合することのうちの一つを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記繊維が前記フィルタ材料と異なる第二のフィルタ材料をさらに含み、
前記繊維を超音波接合することが、前記フィルタ材料の繊維を前記第二のフィルタ材料の繊維に超音波接合することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ブルーム処理トウを画定するためにブルーム処理され、接合されたブルーム処理トウを形成するために超音波接合されたフィルタ材料の複数の繊維を含むフィルタエレメントを含む、喫煙物品。
【請求項９】
タバコ材料と、
前記タバコ材料と前記フィルタエレメントとの周りに少なくとも部分的に延在するチップ材をさらに含む、請求項８に記載の喫煙物品。
【請求項１０】
前記タバコ材料と前記チップ材との間で、前記タバコ材料の周りに少なくとも部分的に延在する包装材と、
前記接合されたブルーム処理トウと前記チップ材との間で、前記接合されたブルーム処理トウの周りに少なくとも部分的に延在するプラグラップとのうちの一つをさらに含む、請求項９に記載の喫煙物品。
【請求項１１】
前記接合されたブルーム処理トウに添加された可塑剤をさらに含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の喫煙物品。
【請求項１２】
前記可塑剤がトリアセチンを含む、請求項１０に記載の喫煙物品。
【請求項１３】
前記フィルタエレメントが硬度を約１％〜約１０％に規定する、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の喫煙物品。
【請求項１４】
前記繊維が酢酸セルロース、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびポリ乳酸のうちの少なくとも一つを含む、請求項８〜１０いずれか一項に記載の喫煙物品。
【請求項１５】
前記ブルーム処理トウを画定する前記フィルタ材料の前記繊維が、前記繊維を前記フィルタエレメントの対向する端間に、選択された圧力低下を規定する程度に接合するように構成されるパターンに超音波接合される、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の喫煙物品。
【請求項１６】
前記繊維が、前記フィルタ材料と異なり、前記フィルタ材料に超音波接合された第二のフィルタ材料をさらに含む、請求項８〜１０いずれか一項に記載の喫煙物品。
【請求項１７】
喫煙物品のフィルタエレメントを形成するように構成される装置であって、
ブルーム処理トウを画定するために、フィルタ素材材料の複数の繊維をブルーム処理するように構成されるトウ延伸機と、
前記ブルーム処理トウを画定する前記ブルーム処理された前記フィルタ材料の複数の繊維を超音波接合し接合されたブルーム処理トウを形成するように構成される超音波接合機とを備える装置。
【請求項１８】
前記超音波接合機が振動部材とアンビルとを備え、前記振動部材と前記アンビルとが、前記ブルーム処理トウをその間に受け取るように構成される間隙を画定する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記アンビルが、前記フィルタエレメントの対向する端間に、選択された圧力低下に画定する程度に前記ブルーム処理トウを画定する前記フィルタ材料の前記繊維を接合するように構成されるパターン化外表面を画定する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記振動部材が約２０キロヘルツ〜約３５キロヘルツの周波数で振動するように構成される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記接合されたブルーム処理トウをプラグラップで包装するように構成されるロッド製造機をさらに備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
前記超音波接合機が約６００ワット〜約４，０００ワットの最大パワーレベルで振動するように構成される、請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タバコから作製されるかまたはタバコに由来する、あるいはタバコを組み込み、人が消費するように意図された製品に関する。この点において、本開示の態様は喫煙物品に関し、より詳細には、紙巻きタバコなどの喫煙物品のフィルタエレメントを形成するための装置および関連方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙巻タバコなどの一般喫煙物品は、略円筒形のロッド状の構造を有し、いわゆる「喫煙可能ロッド」または「タバコロッド」を形成する包装紙で包まれたタバコ刻み（例えば、切断フィラー形態）などの喫煙可能材の充填物、ロール、またはカラムを含む。通常、紙巻きタバコは、端部同士がタバコロッドと位置合わせされた円筒状のフィルタエレメントを有する。典型的には、フィルタエレメントは、トリアセチンを使用して可塑化された酢酸セルローストウを含み、トウは「プラグラップ」として知られる紙材料によって囲まれている。紙巻きタバコは、複数のセグメントを有するフィルタエレメントを組み込みうる。時には、これらのセグメントの一つが活性炭粒子を含みうることもある。典型的には、フィルタエレメントは、「チップペーパー」または「チップ材」として知られる周囲を囲む材料を使用して、タバコロッドの一端に取り付けられる。また、吸引される主流煙を周囲空気によって希釈するために、チップ材およびプラグラップに穴をあけることも望ましくなっている。紙巻きタバコおよびそのさまざまな構成要素についての説明は、Ｄａｖｉｓら（共変）の「Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」（１９９９年）に記載されている。紙巻きタバコは、喫煙者により、その一端に火をつけてタバコロッドを燃焼させることによって使用される。次いで、喫煙者は、紙巻きタバコの反対側の端部（例えば、フィルタ端）を吸引することにより、口の中に主流煙を受け取る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｄａｖｉｓら「Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」（１９９９年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したフィルタエレメントの実施形態は正しく機能しうるが、例えば、生分解性材料からフィルタエレメントの構成要素を生成することが望まれうる。さらに、トリアセチンによって可塑化された酢酸セルロースに伴う感覚属性（例えば、味および／または匂い）を保持することが望まれうる。従って、迅速かつ高度に自動化された方法で、そのような生分解性の香り付き紙巻タバコの製造を容易にすることが望まれうる。然るに、所望の感覚属性を保持しうる生分解性フィルタエレメントの生成が可能な装置および方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、喫煙物品のフィルタエレメントを形成するための方法が提供される。本方法は、ブルーム処理トウを画定するために、フィルタ材料の複数の繊維を含むトウをブルーム処理することと、接合されたブルーム処理トウを形成するために、ブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維を超音波接合することとを含んでもよい。
【０００６】
一実施形態において、前記方法はさらに接合されたブルーム処理トウをプラグラップで包装することを含んでもよい。また、当該方法は、接合されたブルーム処理トウに可塑剤を添加することも含んでよい。可塑剤を添加することは、接合されたブルーム処理トウにトリアセチンを添加することを含んでもよい。トウのブルーム処理は、ポリ乳酸、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレンおよび酢酸セルロースのうちの少なくとも一つの繊維を複数含むトウのブルーム処理を含みうる。
【０００７】
フィルタ材料の繊維を超音波接合することは、フィルタ材料の繊維を約２０キロヘルツ〜３５キロヘルツの周波数で振動させること、および／またはフィルタ材料の繊維を約６００ワット〜約４０００ワットの最大パワーレベルで振動させることを含んでもよい。さらに、フィルタ材料の繊維を超音波接合することは、ブルーム処理トウを振動部材とアンビルとの間に導き、次いで繊維同士を融合させるのに十分な熱を発生させることを含んでもよい。フィルタ材料のストランドの超音波接合はまた、ブルーム処理トウをフィルタエレメントの対向する端間の選択された圧力低下を規定する程度に繊維を接合させるように構成されるパターンに画定するフィルタ材料のストランドを超音波接合することを含んでもよい。接合度は、結果として生じたフィルタロッドの硬度も決定づける。一部の実施形態において、繊維はさらに第一のフィルタ材料とは異なる第二のフィルタ材料を含んでもよく、繊維を超音波接合することは、第二のフィルタ材料の繊維に前記フィルタ材料の繊維を超音波接合させることを含んでもよい。
【０００８】
他の態様において、喫煙物品のフィルタエレメントが提供される。フィルタエレメントは、ブルームされブルーム処理トウを画定し、超音波接合されて、接合したブルーム処理トウを形成するフィルタ材料の複数の繊維を含んでもよい。
【０００９】
一実施形態において、フィルタエレメントはさらにトリアセチンなどの可塑剤を含んでもよい。フィルタエレメントは硬度を１％〜約１０％に画定してもよい。フィルタ材料は酢酸セルロース、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびポリ乳酸のうちの少なくとも一つを含んでもよい。加えて、ブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維はフィルタエレメントの対向する端間の選択された圧力低下を規定する程度に繊維を接合させるように構成されるパターンに超音波接合されてもよい。一部の実施形態において、繊維はさらに第一のフィルタ材料とは異なる第二のフィルタ材料を含んでもよく、それはフィルタ材料に接合される。
【００１０】
他の態様において、タバコ製品が提供される。タバコ製品はタバコ材料、フィルタエレメント、および少なくとも部分的にタバコ材料およびフィルタエレメントの周りに延在するチップ材料を含んでもよい。フィルタエレメントはブルーム処理されてブルーム処理トウを画定し、超音波接合されて接合されたブルーム処理トウを形成する複数の繊維を含んでもよい。
【００１１】
一実施形態において、タバコ製品はさらに、タバコ材料の周りに少なくとも部分的に延在する包装材を含んでもよい。タバコ製品はさらに、少なくとも部分的に接合されたブルーム処理トウに延在するプラグラップを含んでもよい。タバコ製品はまた、トリアセチンなどの可塑剤も含んでよい。フィルタ材料はポリ乳酸を含んでもよい。ブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維は、フィルタエレメントの対向する端間の選択された圧力低下を規定する程度に繊維を接合するように構成されるパターンで接合される。
【００１２】
他の態様において、喫煙物品のフィルタエレメントを形成するように構成される装置が提供される。装置は、フィルタ材料の複数の繊維をブルームしてブルーム処理トウを画定するように構成されるトウ延展機、接合された、ブルーム処理されたトウを画定するフィルタ材料の複数の繊維を超音波接合し、接合されたブルーム処理トウを形成するように構成される超音波接合機を含んでもよい。
【００１３】
一実施形態において、装置はさらに、接合されたブルーム処理トウをプラグラップで包装するように構成されるロッド製造機を含んでもよい。超音波接合機は振動部材とアンビルを含んでもよく、ここで振動部材とアンビルは、その間にブルーム処理トウを受け取るように構成される間隙を画定する。アンビルは、ブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維をフィルタエレメントの対向する端間に、選択された圧力低下を規定するように構成されたパターンに接合するように構成された、パターン化された外表面を画定してもよい。振動部材は約２０キロヘルツ〜約３５キロヘルツの周波数で振動するように構成されてもよい。超音波接合機は約６００ワット〜約４０００ワットの最大パワーレベルで振動するように構成されてもよい。
【００１４】
このように、本開示の様態は、特定された必要性に対処し、本明細書に別段詳述の他の利点を提供する。
【００１５】
以下、添付の図面を参照して、本開示を一般的に記載する。図面は、必ずしも正確な縮尺を示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】紙巻タバコを生成するように構成される先行技術の操作のシステムを示すブロック図を示す。
【図２】本開示の実施形態例に係る、超音波接合を含む、紙巻タバコを生成するように構成される、操作のシステムを示すブロック図を示す。
【図３】、本開示の実施形態例に係る超音波接合機を備える、図２に提供された操作を実施するように構成される、装置のシステムを模式的に示す。
【図４】本開示の実施形態例に係る、図３のシステム内に含まれる超音波接合機を模式的に示す。
【図５】本開示の実施形態例に係る、図２および図３の超音波接合機のローラーの上面図を示す。
【図６】本開示の実施形態例に係る、フィルタエレメントを形成するための方法を示す。
【図７】本開示の実施形態例に係る、喫煙物品の分解図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本開示がより詳細に本明細書に説明されるが、本開示の全ての態様が記載されるわけではない。実際に、本開示は様々な形態で具現化されてもよく、本明細書に記載する態様に限定されるように解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は本開示が、適用される法的要件を満たすように提供される。全体にわたって、同様の番号は同様の要素を参照する。
【００１８】
本明細書に記載されるように、本開示の実施形態は、超音波接合されたトウから形成されるフィルタエレメントに関する。さらに、本開示は超音波接合されたトウから形成されるフィルタエレメントを製造のための方法と装置にも関する。比較するために、紙巻きタバコの従来の製法では、フィルタトウは一般に、可塑剤を用いて接合されていた。
【００１９】
トウ繊維は、一実施形態例において、ポリマー（例えば酢酸セルロース）の溶液および溶媒（例えばアセトン）を含みうる、紡糸原液で紡糸することにより、複数の長繊維に生成されてもよい。長繊維は溶解されて、なめらかにされ、長繊維を束ねることでトウ繊維に形成される。次いでトウ繊維はトウ繊維のボリュームを増加させるために捲縮されうる。さらに、トウ繊維は乾燥され、フィルタエレメント製造業者への出荷に向けて梱包されうる。
【００２０】
この点において、図１は紙巻きタバコまたは他の喫煙物品を生成するように構成される操作の先行技術システム１００の実施形態例を示し、当該システムにより実施される操作は模式的に示されている。図に示されるように、システム１００は、上述の製造工程、または様々な他の製造工程に従い生成されうるトウ繊維１０８を入力として受け取りうる。トウ繊維１０８は操作１１０においてトウ開繊を施されうる。トウ開繊は、それによってトウ繊維１０８を広げる、一つ以上の工程を意味する。この点について、トウ繊維１０８は最初に梱包、またはそれによってトウ繊維を形成する各長繊維が実質的に隣接する長繊維と継続的に接触する他の方法で包装されうる。一実施形態において、操作１１０におけるトウ開繊は，トウ繊維１０８を平らにして広げてスプレッドトウ１１８を形成する、圧縮空気を使ったバンディングジェットによって行われうる。しかしながら、スプレッドトウ（ｓｐｒｅａｄ  ｔｏｗ）１１８を生成するのに他の実施形態において様々な他の技術が使用されうる。
【００２１】
システム１００は、さらに操作１２０においてスプレッドトウ１１８に捲縮除去を行いうる。操作１２０における捲縮除去は、スプレッドトウ繊維１１８を延伸して捲縮除去トウ１２８を形成することを必然的に含みうる。一部の実施形態において、捲縮除去はスプレッドトウ１１８を、円周溝を有する、連携する一つ以上のローラーの組に導くことで行われうる。
【００２２】
捲縮除去トウ１２８は操作１３０においてブルーム処理を施されうる。ブルーム処理はさらにトウを画定している長繊維間の分離を開始させることを必然的に含みうる。操作１３０におけるブルーム処理は、ローラーを用いたトウの交互になった部分の緊張処理やリラックス処理などの様々な技術を通して行われうる。代替としてまたは加えて、一つ以上の圧縮空気を使ったバンディングジェットをブルーム処理に使用することができる。
【００２３】
この点において、トウ開繊、捲縮除去、およびブルーム処理操作１１０，１２０，１３０はすべて、それによってトウ繊維１０８を画定する長繊維が、少なくとも部分的に互いに分離される操作を意味する。本方法におけるトウ繊維１０８を画定する長繊維の分離は最終的にブルーム処理トウ１３８を生成する。それゆえ、本明細書で使用するとき、用語「ブルーム処理トウ」は、トウ開繊、捲縮除去、およびブルーム処理操作１１０，１２０，１３０のうち一つ以上の操作を通して、少なくとも部分的に分離されているトウ繊維を意味する。一部の実施形態においてトウ開繊、捲縮除去、およびブルーム処理操作１１０，１２０，１３０は、異なる時間および／またはこれらの操作を行うために使用されてもよい分離設備にて行われうる。しかしながら、他の実施形態において、トウ開繊、捲縮除去、および／またはブルーム処理操作１１０，１２０，１３０はほぼ同時に起こり得、および／または一部の実施形態において同じ設備の使用を必然的に含みうる。例えば、操作１１０におけるトウ開繊および操作１３０におけるブルーム処理は両方とも、一つ以上の圧縮空気を使ったバンディングジェットを用いて起こりうる。代替として、または加えて、操作１２０における捲縮除去および操作１３０におけるブルーム処理は両方とも、溝付ローラーを用いて起こりうる。
【００２４】
それゆえ、トウ開繊、捲縮除去、およびブルーム処理操作１１０，１２０，１３０が図示され分離操作として一般的に上述される一方で、一つ以上のこれらの操作間で重複しうること、または一つ以上のこれらの操作が省略されうることが理解されるべきである。この点において、本明細書で使用するとき、用語「トウ分離」は、トウ開繊、捲縮除去およびブルーム処理操作１１０，１２０，１３０の一つ以上を意味することができ、上述で画定されるように、ブルーム処理トウ１３８を得られた。
【００２５】
システム１００はブルーム処理トウ１３８に操作１４０における可塑剤添加を受けさせることができる。可塑剤添加は、可塑剤１４２をブルーム処理トウ１３８に添加（例えば、吹付けまたはウィック添加を介して）して可塑化繊維製品１４８を生成することを必然的に含みうる。操作１４０における可塑剤添加は最終的には、喫煙中に柔らかくなったりつぶれたりしないように構成された相対的に強固な構造を作るために、並列されたトウの長繊維を互いに接合することを目的として行われうる。上述のトウ分離操作は、ブルーム処理トウ１３８を画定する長繊維間に可塑剤が進むことができる隙間を形成することによって可塑剤１４２の透過率を高めるように構成される。
【００２６】
可塑剤１４２は、一部の実施形態において、トリアセチンおよび／またはカーボワックスを含むことができ、ブルーム処理トウ１３８に周知の技術を使用して従来の量を添加されうる。一実施形態において，可塑剤１４２はトリアセチンおよびカーボワックスを１：１の重量比率で含みうる。可塑剤１４２の総量は、一般的にはフィルタ材料の約４〜約２０重量パーセント、好ましくは約６〜約１２重量パーセントでありうる。フィルタエレメントの構築に関連して用いられる他の好適な材料は、紙巻きタバコのフィルタ設計および製造の当業者にとって容易に分かるであろう。例えば、Ｒｉｖｅｒｓの米国特許第５，３８７，２８５号を参照されたい。これは参照により本明細書に組み込まれる。
【００２７】
可塑化繊維製品１４８は次いで一つ以上のロッド製造操作１５０を施されうる。ロッド製造操作１５０は可塑化繊維製品１４８を成形することを含みうる。例えば、可塑化繊維製品１４８は圧縮されるかあるいは連続円筒ロッド状に形づくられる。
【００２８】
ロッド製造操作１５０は、加えて可塑化繊維製品１４８をセグメントに切り分けることも含みうる。この点において、可塑化繊維製品１４８は円筒形フィルタセグメントになるよう長手軸方向に細分されうる。一部の実施形態においてフィルタセグメントの長さは、一本の紙巻きタバコに所望のフィルタエレメントの長さに基づいて選択されうる。さらなる例として、他の実施形態においてフィルタセグメントは、一本の紙巻きタバコのフィルタエレメントの２倍に値する長さに切り分けられることができ、該フィルタセグメントは後で２つに切り分けられうる。例えば、フィルタセグメントはタバコの２本のロッドを接続でき、該フィルタセグメントは２本の紙巻きタバコのフィルタを形成するように分割されうる。
【００２９】
フィルタセグメントの寸法は、その特定の用途次第ではあるが、典型的には紙巻きタバコのフィルタセグメントの長さは約８０ｍｍ〜約１４０ｍｍ、円周は約１６ｍｍ〜２７ｍｍで変動しうる。例えば、長さ１００ｍｍ、円周２４．５３ｍｍを有した典型的なフィルタセグメントはバージニア州リッチモンドのＦｉｌｔｒｏｎａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによってモデル番号ＦＴＳ−３００として市販されているカプセル化圧力低下試験装置を使用して、空気流量１７．５立方センチメートル毎秒（ｃｃ／秒）で測定される場合、水約２００ｍｍ〜約４００ｍｍ分の圧力低下を示す。
【００３０】
一部の実施形態において操作１５０におけるロッド製造は可塑化繊維製品１４８をプラグラップ１５２で包装することを含みうる。可塑化繊維製品１４８はフィルタ材料のそれぞれの端部を露出したままプラグラップ１５２に包まれうる。プラグラップは様々なものを使用することができる。例えば、Ｍａｒｔｉｎの米国特許第４，１７４，７１９号を参照されたい。典型的には、プラグラップ１５２は多孔性または無孔性の紙材料である。好適なプラグラップ材が市販されている。約１１００ＣＯＲＥＳＴＡ単位〜約２６０００ＣＯＲＥＳＴＡ単位の気孔率の範囲で例示的なプラグラップ紙が、Ｓｃｈｗｅｉｔｚｅｒ−Ｍａｕｄｉｔ  ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌからＰｏｒｏｗｒａｐ１７−Ｍ１、３３−Ｍ１、４５−Ｍ１、７０−Ｍ９、９５−Ｍ９、１５０−Ｍ４、１５０−Ｍ９、２４０−Ｍ９Ｓ、２６０−Ｍ４、および２６０−Ｍ４Ｔとして、およびＭｉｑｕｅｌ−ｙ−Ｃｏｓｔａｓから２２ＨＰ９０および２２ＨＰ１５０として入手可能である。無孔性のプラグラップ材は典型的に、約４０ＣＯＲＥＳＴＡ単位未満、しばしば約２０ＣＯＲＥＳＴＡ単位未満の気孔率を呈する。例示的な無孔性のプラグラップ紙が、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、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、特に可塑化繊維製品１４８に面する表面で、フィルム形成材料の層で被覆されうる。そのような被覆は、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、あるいは、紙巻きタバコの製造で一般的に採用されるタイプのいわゆるリップ遊離被覆組成物）を用いて提供されうる。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）がプラグラップ材として使用されうる。例えば、Ｔｒｅｏｆａｎ  Ｇｅｒｍａｎｙ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧからＺＮＡ−２０およびＺＮＡ−２５として入手可能な無孔性のポリプロピレン材料が、プラグラップ材として使用されうる。
【００３１】
必要な場合、いわゆる「非包装アセテート」フィルタセグメントも製造されうる。そのようなセグメントは、本明細書で一般的に記載されたタイプの技術を使用して作り出される。しかしながら、フィルタ材料の長手軸方向に延在する周囲を囲むプラグラップ材を使用するよりもむしろ、例えば、形作られた可塑化繊維製品１４８に蒸気を加えることによって幾分堅固なロッドが提供される。非包装のアセテートフィルタロッドを商業的に製造する技術が、バージニア州、リッチモンドのＦｉｌｔｒｏｎａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって所有されている。
【００３２】
従って、形作られ、切断され、および／または包装された（または非包装の）フィルタエレメント１５８はロッド製造操作１５０によって生成されうる。システム１００はさらに紙巻きタバコ製造操作１６０を行いうる。紙巻きタバコ製造操作１６０はある量の喫煙可能材料１６２を包装材１６４で包装し、喫煙可能なロッドを形成することを含みうる。
【００３３】
さらに、紙巻きタバコ製造操作１６０はフィルタエレメント１５８を喫煙可能ロッドに取り付けうる。例えば、フィルタエレメントがタバコロッドの一端に連結するようにフィルタエレメントとタバコロッドを結びつけるように、フィルタエレメント１５８と喫煙可能ロッドの一部分を、接着剤を用いてチップ材１６６で囲むことができる。
【００３４】
従って、紙巻きタバコ１６８（または他の喫煙可能物品）は上述された実施形態例に従って、または紙巻きタバコを生成するシステムおよび方法の様々な他の実施形態下で生成されうる。上述のように、周知の製造方法および装置は、トウをフィルタエレメントの形態に接合させるのに可塑剤を従来使用してきた。しかしながら、可塑剤を使用する必要なくトウを接合することが望まれうる。
【００３５】
この点において、図２は、本開示の実施形態例に従って紙巻きタバコまたは他の喫煙物品を生成するように構成される操作のシステム２００の実施形態を示す。システムによって実施される操作は模式的に図示されている。図示されるように、システム２００は、トウ繊維２０８を入力として受け取ることができ、それは上述の製造工程または様々な他の製造工程に従い生成されうる。この点において、例として、一実施形態においてトウ繊維２０８は酢酸セルロース（例えば、ポリマーを伴う酢酸セルロース）を含んでもよい。さらなる一実施形態例として、トウ繊維２０８は加えてまたは代替としてポリ乳酸、レーヨン、ポリプロピレン、および／またはポリエチレンを含んでもよい。紙、不織ポリプロピレンまたはポリオレフィンウェブまたは細断ウェブの集結繊維などの他のタイプのフィルタ材料は、Ｌｙｏｎらの米国特許第３，８０５，６８２号、Ｌｅｌａｈの米国特許第４，７６３，６７４号、Ｐｒｙｏｒらの米国特許第４，８０７，８０９号、Ｃｏｈｅｎらの米国特許第４，８１１，７４５号、Ｂａｒｎｅｓらの米国特許第４，９０３，７１４号、Ｈｉｌｌらの米国特許第４，９２５，６０２号、Ｒａｋｅｒの米国特許第５，０２５，８１４号、Ｊａｋｏｂらの米国特許第５，１０１，８３９号、Ｓａｉｎｔｓｉｎｇらの米国特許第５，２４６，０１７号、Ａｒｚｏｎｉｃｏらの米国特許第５，２７１，４１９号、Ｂｌａｋｅｌｙらの米国特許第５，３６０，０２３号、Ｇｅｎｔｒｙらの米国特許第５，４０４，８９０号およびＧｅｎｔｒｙらの米国特許第５，５６８，８１９号に記載されているように採用されうる。
【００３６】
一部の実施形態においてシステム２００は異なりうるが、図２のシステム２００は、図１のシステム１００に関して上述された操作に実質的に類似する操作も含みうる。例えば、システムは操作２１０においてトウ開繊を行い、スプレッドトウ２１８を形成しうる。システム２００はさらに操作２２０においてスプレッドトウ２１８に捲縮除去を行うように構成されうる。結果として生じた捲縮除去トウ２２８は操作２３０においてブルーム処理を施されてもよく、ブルーム処理トウ２３８を生成する。
【００３７】
ブルーム処理トウ２３８は次いで接合されうる。図１に示されたシステムにおいて、上に述べたように、操作１４０における可塑剤添加を介して接合は行われる。しかしながら、図２に示されたシステム２００では、ブルーム処理トウ２３８の接合は操作２４１における超音波接合によって行われうる。この点において、本開示の実施形態は必ずしも可塑剤を使用なくてもよくなる。しかしながら、下記に記載のように、可塑剤は他の実施形態において使用されうる。
【００３８】
超音波接合とは、二つ以上のアイテムを連結させるために超音波を用いることを意味する。超音波は、可聴限界値を超える機械的振動であり、約１５キロヘルツ（ｋＨｚ）から始まる。超音波振動は二つのアイテムを、二つのアイテムのうち一つまたは両方をそれらの間の接触点で溶解し（例えば摩擦によって）、それによって溶解したアイテムが合体することで接合箇所を作り、連結させるために採用されうる。従って、操作２４１における超音波接合は、ブルーム処理トウ２３８を画定するフィルタ材料の繊維を超音波接合し、接合されたブルーム処理トウ２４９を形成することを含みうる。なお、用語「繊維」は、本明細書で使用するとき、任意のストランド、長繊維、および好適な材料の糸状要素の様々な他の実施形態を意味する。一部の実施形態において、繊維はさらに第一のフィルタ材料とは異なる第二のフィルタ材料を含んでもよい。この点において、繊維を超音波接合することは第一のフィルタ材料の繊維を第二のフィルタ材料の繊維に超音波接合することを含んでもよい。それゆえ、二つの材料の繊維は超音波接合を使用して融合されてもよい。接合に先立ち、第一の材料の繊維と第二の材料の繊維は、ブルーム処理操作および／または他の操作によって、繊維が融合される際に、得られた接合されたトウ全体に均等に分配されるようにブレンドされてもよい。
【００３９】
操作２４１における超音波接合は、可塑剤の使用と比べて接合されたブルーム処理トウ２３８に利点を提供しる。この点において、超音波接合は可塑剤の添加を介して接合できないかもしれない材料を接合するために使用されうる。例えば、ポリ乳酸は、コーンスターチ、タピオカ製品、またはサトウキビなどの再生可能資源由来の熱可塑性脂肪族ポリエステルで、酸素存在下などの一定条件下で生物分解されうる。
【００４０】
本出願人は、フィルタトウとしてのポリ乳酸の使用に伴う利点を確認したものの、ポリ乳酸の接合の使用に好適な可塑剤を知らない。しかしながら、本出願人は、ポリ乳酸は超音波接合されうると突き止めた。従って、操作２４１における超音波接合の使用が、従来喫煙物品のフィルタ材料には使用されなかったポリ乳酸のようなフィルタ材料の使用を可能にしうる。
【００４１】
操作２４１において超音波接合が施行された後、接合されたブルーム処理トウ２４９は次いで一つ以上のロッド製造操作２５０を施されうる。ロッド製造操作２５０は接合されたブルーム処理トウ２４９の形を成形することを含みうる。例えば、接合されたブルーム処理トウ２４９は圧縮されるかあるいは連続円筒ロッド状に形づくられうる。さらに、ロッド製造操作２５０は接合されたブルーム処理トウをセグメントに切り分けることを含みうる。一部の実施形態において操作２５０におけるロッド製造は接合されたブルーム処理トウをプラグラップ２５２で包装することも含みうる。しかしながら、他の実施形態においては、フィルタセグメントは非包装のままでありうる。例えば、操作２４１における超音波接合によって生成された接合されたブルーム処理トウ２４９はフィルタエレメントとしての使用に好適な強固なロッドを画定するのに十分に強化されうる。代替として、接合されたブルーム処理トウ２４９が、例えば蒸気をあてることで強化されることもできる。
【００４２】
従って、形作られ、切断され、および／または包装された（または非包装の）フィルタエレメント２５８はロッド製造操作２５０によって生成されうる。システム２００はさらに紙巻きタバコ製造操作２６０を行いうる。紙巻きタバコ製造操作２６０はある量の喫煙可能材料２６２を包装材２６４で包装し、喫煙可能ロッドを形成することを含みうる。さらに、紙巻きタバコ製造操作２６０はフィルタエレメント２５８を喫煙可能ロッドに取り付けることを含みうる。例えば、フィルタエレメントを喫煙可能ロッドの一端に連結するようにフィルタエレメントと喫煙可能ロッドを結びつけるように、フィルタエレメント２５８と喫煙可能ロッドの一部分を、接着剤を用いてチップ材によって囲むことができる。従って、紙巻きタバコ２６８（または他の喫煙可能物品）は、上述した実施形態例または様々なその他の、紙巻きタバコを生成するシステムおよび方法の実施形態に従って生成されうる。
【００４３】
それゆえ、図２のシステム２００の実施形態は、少なくともブルーム処理トウ２３８が超音波接合されるという点で、図１に示されたシステム１００の実施形態とは異なりうる。さらに、操作２７０に示されるようにシステムは、追加の成分２７２の添加を行うように構成されてもよく、それは紙巻きタバコ２６８を形成する際に使用される一以上の材料に添加されうる。
【００４４】
追加の成分２７２は形成されたフィルタロッド部分に、例えば煙の濾過、喫煙の味、水分散性、生分解性および／または堆肥化性などの機能または特性を寄与しうる。例えば、追加の成分２７２は香味剤、プロピレングリコール、クエン酸トリエチル、または任意の他の好適な物質を含みうる。一実施形態において追加の成分は、図１に示されたシステム１００に関して上述したように、通常酢酸セルロースを可塑化するために添加されるトリアセチンおよび／またはカーボワックスなどの可塑剤を含みうる。この点において、可塑剤は結果生じる紙巻きタバコ２６８に所望の味が提供されるために追加の成分２７０として使用されうる。例えば、トリアセチンは好適にポリ乳酸を接合し得ないが、トリアセチンはトリアセチンに伴う味を、結果生じる紙巻きタバコ２６８に提供するために追加の成分２７２として添加されうる。
【００４５】
操作２７０は、システム２００によって行われる他の操作に比例して一以上の時点において追加の成分２７２を添加しうる。例えば、矢印２７４に示されるように、一実施形態において追加の材料２７２は、操作２４１における超音波接合の後および操作２５０におけるロッド製造の前に、接合されたブルーム処理トウ２４９に添加されうる。他の実施形態において、追加の材料２７２は、矢印２７６に示されるように、操作２５０におけるロッド製造の後および操作２６０における紙巻たばこ製造の前に、フィルタエレメント２５８に添加されうる。例えば、追加の材料２７２はフィルタエレメント２５８の各セグメントの両端に添加されうる。さらなる実施形態において追加の材料２７２は、矢印２７８に示されるように、操作２６０における紙巻きタバコ製造の後で紙巻きタバコ２６８に添加されうる。例えば、追加の材料２７２は紙巻きタバコの露出端にフィルタエレメントで添加されうる。しかしながら、追加の材料は他の時（例えば、操作２４１における超音波接合の前）に添加されてもよく、上述の実施形態は単なる例として提供されることが理解されるべきである。
【００４６】
紙巻きタバコを形成するためのシステム３００の実施形態例が、システムを形成する装置の模式図とともに図３に示されている。この点において、システム３００はトウ繊維３０８を受け、ブルーム処理トウ３３８を生成するように構成されるトウ延伸機３３０を含むことができる。トウ延伸機３３０は、図２について上述のように、トウ開繊２１０、捲縮除去２２０、およびブルーム処理２３０などの、一つ以上の操作を実施しうる。
【００４７】
例えば、フィルタトウはトウ延伸機３３０において、バッセルジェット法（ｂｕｓｓｅｌ  ｊｅｔ  ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｅｓ）またはねじ付きロール法（ｔｈｒｅａｄｅｄ  ｒｏｌｌ  ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｅｓ）によってブルーム処理されうる。例示的なトウ延伸機３３０は、ノースカロライナ州、ウインストン・サレムのＡｒｊａｙ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ＣｏｒｐからＥ−６０として市販されてきた。他の例示的なトウ延伸機は、Ｈａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧからＡＦ−２、ＡＦ−３、およびＡＦ−４として市販されてきた。当業者に周知の市販されている他のタイプのトウ延伸機が採用されてもよい。
【００４８】
紙巻きタバコを形成するシステム３００は、図２に関して上で記載された操作に対応する装置および構成要素も含むことができる。この点において、トウ延伸機３３０を出たブルーム処理トウ３３８は超音波接合機３４１に入りうる。超音波接合機３４１は、図２の操作２４１において上述されたように、ブルーム処理トウ３３８を画定するフィルタ材料の繊維を超音波接合するように構成されうる。それゆえ、超音波接合機３４１は接合されたブルーム処理トウ３４９を生成しうる。
【００４９】
超音波接合機３４１の実施形態例は図４に示される。図示されるように、超音波接合機３４１は、複数の構成要素、例えば、超音波発生器４０２、超音波スタック４０４、アンビル４０６、プレス４０８を含みうる。超音波発生器４０２は交流に接続されてもよく、交流の周波数（例えば、約５０Ｈｚまたは約６０Ｈｚ）を超音波スタック４０４の共振周波数に合うより高い周波数（例えば、約１５ｋＨｚ〜約７０ｋＨｚ、約２０ｋＨｚ〜約５０ｋＨｚ、約２０ｋＨｚ〜約３５ｋＨｚ、約２０ｋＨｚ、約３０ｋＨｚ、約３５ｋＨｚまたは約４０ｋＨｚ）に変換するように構成されうる。さらに、超音波接合機３４１は、最大パワーレベル、例えば約４００ワット〜約４，２００ワット、約６００ワット〜約４，０００ワット、少なくとも約４００ワット、少なくとも約６００ワット、または約４，５００ワット未満で振動するように構成されうる。超音波発生器３４１の最大パワーレベルは、ブルーム処理トウ３３８の所望の接合度を得るように構成されてもよい。
【００５０】
超音波接合機３４１の超音波スタック４０４は、コンバーター４１０、ブースター４１２、振動部材（または「ホーン」）４１４、および振動部材チップ４１６を含む複数の構成要素を含みうる。コンバーター４１０は、超音波発生器４０２から受け取った交流電流を機械振動に変換するように構成されうる。一実施形態において、コンバーター４１０は圧電型電気音響変換器を含みうる。ブースター４１２は、コンバーター４１０によって生成された振動振幅を修正するように構成されうる。例えば、ブースター４１２は、コンバーター４１０によって生成された振動振幅を増幅し得る。さらに、振動部材４１４は、振動部材チップ４１６を通してスプレッドトウに振動を加える。特に、プレス４０８は、ブルーム処理トウ３３８が振動部材チップ４１６とアンビル４０６との間に導くように、圧力を超音波スタック４０４に加えうる。従って、超音波スタック４０４によって生成された振動は、ブルーム処理トウ２３８が振動部材チップ４１６とアンビル４０６との間に画定された間隙を通過する際に、ブルーム処理トウ２３８に伝達されうる。一部の実施形態においてアンビル４０６はローラーを含んでもよく、一方、他の実施形態では、アンビルはほぼ静止していてもよい。この点において、用語「アンビル」は、本明細書で使用するとき、任意の固体の部材、裏板、または超音波接合を実施するために振動部材と連携する他の好適な構成要素を意味する。
【００５１】
それゆえ、超音波接合機３４１はブルーム処理トウ３３８を画定するフィルタ材料の繊維を振動させ、その間の摩擦がフィルタ材料の繊維を熱し融合させて接合されたブルーム処理トウ３４９を形成する。しかしながら、フィルタ材料がフィルタエレメント内に最終的に使用されるため、フィルタ材料の繊維を一部のみ接合することが望まれうる。この点において、アンビル４０６および／または振動部材チップ４１６は、フィルタ材料の繊維を連続的に接合するよりも、あるパターンにフィルタ材料の繊維を接合するように構成されうる。
【００５２】
例として、図５はアンビル４０６の上面図を示す。図示されるように、アンビル４０６はパターン化外表面４１８を画定しうる。パターン化外表面４１８は凹部４２０、凸部４２２、および／または主要面４２４を画定しうる。凸部４２０はフィルタ材料の繊維を、ブルーム処理トウ３３８の長手軸方向に沿った凸部がブルーム処理トウに接触する位置で接合させるように構成されうる。主要面４２４は、ブルーム処理トウ３３８の長手軸方向に沿った点で、主要面がそこで接触する位置で、（凸部４２０と比較して）少ない量のフィルタ材料の繊維を接合させるように構成されうる。さらに、凹部４２０はフィルタ材料の繊維の接合を、ブルーム処理トウ３３８の長手軸方向に沿った凹部が最も近づく点で実質的に妨げるように構成されうる。しかしながら、これらの要素はそれぞれすべての実施形態に含まれる必要はない。例えば、凹部４２０または凸部４２２は一部の実施形態において省略されうる。さらに、上に述べたように、一部の実施形態において、振動部材チップ４１６は、追加でまたは代替としてその外表面にパターンを画定しうる。
【００５３】
超音波接合機の実施形態例および本開示の実施形態と合わせて使用され得る関連する機器は、Ａｕｓｔの米国特許出願公開第２００９／０２５０１７０号、Ｖｏｌｇｅｒらの米国特許出願公開第２０１０／０２８２３９５号、Ｇｎａｄの米国特許第６，１９０，２９６号、Ｖｏｇｌｅｒの米国特許出願公開第２０１１／００４２０１４号、Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒの米国特許第７，１０８，７６４号、Ｋｏｎｉｅｃｚｋａの米国特許第７，９５９，０５４号、およびＨｅｒｍａｎｎの米国特許第５，７３０，３５１号に記載される。これらは参照により本明細書に組み込まれる。さらなる例として、本開示の実施形態に従って使用されうる追加の超音波接合機はイリノイ州バートレットのＨｅｒｍａｎｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。
【００５４】
従って、超音波接合機３４１は、ブルーム処理トウ３３８から、接合されたブルーム処理トウ３４９を生成しうる。図３に戻ると、システム３００はさらに、接合されたブルーム処理トウ３４９を受け取り、プラグラップ３５２で包装し、フィルタエレメント３５８を形成するロッド製造機３５０を含みうる。ロッド製造機３５０の実施形態の例としては、Ｈａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧ．から市販されているＫＤＦ−２、ＫＤＦ−３Ｅ、およびＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙから市販されているＰｏｌａｒｉｓ−ＩＴＭ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｍａｋｅｒが挙げられる。
【００５５】
上に述べたように、超音波接合機３４１は、ブルーム処理トウ３３８の接合を正確にコントロールするように構成されうる。この点において、振動の周波数、振動の最大出力、およびブルーム処理トウ３８８に加えられる圧力がすべて、アンビル４０６によって画定される接合パターンに加えて調整されてもよい。従って、接合されたブルーム処理トウ３４９は相対的に正確に所望の範囲および所望のパターンに接合されてもよい。超音波接合機３４１によって生成された接合のパターンおよび範囲（例えば深度）は接合されたブルーム処理トウ３４９から生成されたフィルタエレメント３５８にわたる（つまり、対向する長手軸方向の端間）所望の圧力低下を規定する程度にブルーム処理トウ３４９の繊維を接合するように構成されうる。この点において、例えば、長さ１００ｍｍおよび円周２４．５３ｍｍを有したフィルタセグメントは、バージニア州、リッチモンドのＦｉｌｔｒｏｎａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによってモデル番号ＦＴＳ−３００として市販されているカプセル化圧力低下試験装置を使用して空気流量１７．５立方センチメートル毎秒（ｃｃ／秒）で測定される場合、水約１００ｍｍ〜約５００ｍｍ分、水約２００ｍｍ〜約４００ｍｍ分、または約２５０ｍｍ〜約３５０ｍｍ分の圧力低下を規定するように構成されうる。一実施形態において、所望の圧力低下は様々な接合パターンを経験的に試験することで達成されうる。（例えば、様々なアンビル４０６および／または振動部材チップ４１６を試験することによって）他の実施形態において、接合パターンは接合パターンに伴い計算された圧力低下に基づいて選択されうる。さらに、接合されたブルーム処理トウ３４９は所望の硬度を画定しうる。この点において、一部の実施形態において、接合されたブルーム処理トウ３４９は硬度を約１％〜約１０％に規定してもよい。硬度、または強度とは、フィルタロッドの圧縮性であり、フィルタをタバコカラムに巻き合わせる能力に強い影響を与える。多くの製造業者が紙巻きタバコ製造機へのフィルタの自動移載式に移っているため、硬度は増大する懸念事項である。所望の硬度を達成することにより、使用間に吸引された時または通常の扱いにおけるダメージを経験したときのフィルタエレメント３５８の崩壊に関する問題が避けられうる。フィルタ硬度は吸い終えたタバコの多くの感覚的側面にも影響しうる。
【００５６】
硬度は、他に、トウの特性（例えば、デニール／フィラメント（ｄｐｆ）および総繊度）、フィルタの円周、トウの比重または密度、および採用された可塑剤の量（存在する）などの様々なフィルタパラメーターによって影響されうる。可塑剤を使用するフィルタロッドにおいて、硬度は可塑化されたロッドが硬化された回数にも強く影響を受ける。生成の後、ロッド硬度は初期には比較的早く、次いで次第に緩やかに、２４時間〜４８時間で完全に硬化するまで強まる。硬度試験は一般に、完全に硬化したロッドに対して行われる。
【００５７】
硬度は様々な検査器具を用いて測定することができる。しかしながら、すべての場合において原理は同じである。与えられた負荷下にて圧縮または圧砕に対するフィルタの耐性が測定される。硬度は一般に変形率で表され、フィルタのたわみ量（つまり直径の変化）と原径から式１を用いて計算することができる。
【数１】
2015506717.tif 000003
【００５８】
印加される実負荷、圧力を印加する方法（例えば、重力または試験者の行動によって）、接触時間の長さは、使用される器具によって変わる。これらの違いにより、一般に、特定の試験方法および特定の試験機器と合わせて、硬度測定装置が記載される。試験された結果は、異なる型の機器には適用することができない。好適な硬度検査器の一例はＦｉｌｔｒｏｎａによって製造されている。
【００５９】
上述したように、ブルーム処理トウ３８１において超音波接合機３４１をフィルタ材料の繊維を接合するために使用することによって、結果生じる接合されたブルーム処理トウ３４９は接合の一貫したパターンを画定しうる。従って、結果生じるフィルタエレメント３５８は所望の圧力低下および硬度を画定するように正確に構成されうる。対照的に、可塑剤の添加を介して形成されたフィルタエレメントに伴う圧力低下をコントロールするのはより困難となりうる。この点において、可塑化剤は典型的には液体として添加され、それゆえブルーム処理トウに付着させる液体の量、ブルーム処理トウへの浸透度、および他の要因が一貫した圧力低下を規定するフィルタエレメントの生成を相対的に困難にすることがある。対照的に、超音波接合機３４１は、相対的に一貫したパターンの接合を画定する接合されたブルーム処理トウ３５８を生成でき、従って、そこから生成されたフィルタエレメント３５８によって画定される圧力低下および硬度は相対的に一貫しうる。この点において、本開示の実施形態は、好適な可塑化剤が知られていない、トウを接合する能力のみならず、フィルタエレメントの対向する端間に一貫した圧力がかかるようトウを一貫して接合する能力という点で利点を提供しうる。従って本開示の実施形態は、一部の実施形態において、酢酸セルロースなどの従来のフィルタトウ材料と併せて使用されてもよい。
【００６０】
さらに、システム３００は、包装材３６４で包装された喫煙可能材料３６２から形成された喫煙可能ロッドを、チップ材３６６を介してフィルタエレメント３５８に取り付ける紙巻きタバコ製造機３６０を含むことができる。紙巻きタバコ製造機３６０として使用されうる機械の例示的な実施形態は、Ｍｏｌｉｎｓ  ＰＬＣ、Ｈａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧから市販されている機械を含む。例えば、ＭｋＸ（Ｍｏｌｉｎｓ  ＰＬＣから市販されている）またはＰＲＯＴＯＳ（Ｈａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧから市販されている）として知られているタイプの紙巻きタバコロッド製造機械が使用されうる。ＰＲＯＴＯＳ紙巻きタバコ製造機械についての記載が、Ｂｒａｎｄの米国特許第４，４７４，１９０号明細書の５欄４８行〜８欄３行にかけて掲げられている。これは参照により本明細書に組み込まれる。紙巻きタバコの製造に好適な機器のタイプは、Ｌａ  Ｈｕｅの米国特許第４，７８１，２０３号、Ｈｏｌｚｎａｇｅｌの米国特許第４，８４４，１００号、Ｈｏｌｍｅｓらの米国特許第５，１５６，１６９号、Ｍｙｒａｃｌｅ，Ｊｒ．らの米国特許第５，１９１，９０６号、Ｂｌａｕらの米国特許第６，６４７，８７０号、Ｋｉｔａｏらの米国特許第６，８４８，４４９号、Ｋｉｔａｏらの米国特許第６，９０４，９１７号、Ｈａｒｔｍａｎｎの米国特許第７，２１０，４８６号、Ｆｉｔｚｇｅｒａｌｄらの米国特許第７，２３４，４７１号、Ｈａｎｃｏｃｋらの米国特許第７，２７５，５４８号、およびＢａｒｎｅｓらの米国特許第７，２８１，５４０号にも記載されている。これらはそれぞれ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００６１】
紙巻きタバコ製造機３６０によって形成される紙巻きタバコ３６８は吸引に対して所望の耐性を呈しうる。例えば、例示的な紙巻きタバコ３６８は、空気流量１７．５ｃｃ／秒で、水約５０ｍｍ〜約２００ｍｍ分の圧力低下を呈しうる。他の好ましい紙巻きタバコは空気流量１７．５ｃｃ／秒で、水約７０ｍｍ〜約１８０ｍｍ分、より好ましくは水約８０ｍｍ〜約１５０ｍｍ分の圧力低下値を呈しうる。この点において、フィルタエレメント３５８の圧力低下はタバコロッドに伴う追加の圧力低下と合同でき、紙巻きタバコ３６８に伴う全体的な圧力低下を生成する。フィルタエレメント３５８に伴う圧力低下は、本開示の実施形態に従ってより相対的により正確にコントロールされうるため、紙巻きタバコ３６８に伴う全体的な圧力低下も相対的により正確にコントロールされてもよく、紙巻きタバコにわたって所望の圧力低下を達成できる。
【００６２】
さらに、一部の実施形態においてシステム３００は、紙巻きタバコ３６８の形成中に追加の成分３７２を加えるように構成される追加の成分付与装置３７０を含むことができる。一部の実施形態において、追加の成分付与装置３７０は可塑剤付与装置を含みうる。この点において、上に述べたように、可塑化剤は所望の味などの所望の官能品質を提供しうる。しかしながら、超音波接合機３４１がブルーム処理トウ３３８を接合するために使用されうるため、可塑剤付与装置は従来フィルタトウを接合するために使用されていたものより相対的に少ない可塑剤を添加するように構成されうる。追加の成分付与装置３７０は加えてまたは代替として、煙の濾過、喫煙の味、水分散性、生分解性および／または堆肥化性などの機能または特性を寄与しうる任意の他の追加の成分を加えるように構成されうる。
【００６３】
追加の成分付与装置３７０は追加の成分３７２を、接合されたブルーム処理トウ３４９に（矢印３７４で図示される）、フィルタエレメント３５８に（矢印３７６で図示される）、または完成した紙巻きタバコ３６８に（矢印３７８で図示される）加えうる。しかしながら、上に述べたように、他の実施形態において上記に加えて、あるいは上記に代えて、追加の成分が、紙巻きタバコの生成中任意の他の時点で、システム３００によって添加されうる。従って、紙巻きタバコを形成するためのシステム３００は、紙巻きタバコ３６８を形成する図２について上述の操作を実施する様々な装置を含みうる。
【００６４】
関連する方法の実施形態も提供される。この点において、図６はフィルタエレメント（例えば、紙巻きタバコのフィルタエレメント）を形成するための方法の実施形態例を示す。図示されるように、本方法は、操作５００においてフィルタ材料の複数の繊維を画定するトウをブルーム処理しブルーム処理トウを画定することを含みうる。一部の実施形態においてフィルタ材料はポリ乳酸、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレン、および／または酢酸セルロースを含みうるが、様々なその他のフィルタ材料は他の実施形態において使用されうる。加えて、本方法は、操作５０２においてブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維を超音波接合し、接合されたブルーム処理トウを形成することを含むことができる。一部の実施形態において、繊維はさらに第一のフィルタ材料とは異なる第二のフィルタ材料を含んでもよい。この点において、操作５０２における繊維を超音波接合することは第一のフィルタ材料の繊維を第二のフィルタ材料に超音波接合することを含んでもよい。それゆえ、二つの材料の繊維は超音波接合を使用して融合してもよい。
【００６５】
一部の実施形態において、操作５０２におけるフィルタ材料の繊維を超音波接合することは、ブルーム処理トウをアンビルと振動部材との間に導くことを含みうる。また操作５０２におけるフィルタ材料の繊維を超音波接合することは、フィルタエレメントの対向する端間に、選択された圧力低下および／または選択された硬度を画定する程度に繊維を接合するパターンにブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維を接合することを含みうる。一部の実施形態において、フィルタ材料の繊維を超音波接合することは、フィルタ材料の繊維を約２０キロヘルツ〜約３５キロヘルツの周波数で振動させることおよび／またはフィルタ材料の繊維を約６００ワット〜約４０００ワットの最大出力で振動させることを含みうる。
【００６６】
本方法はさらに、接合されたブルーム処理トウをプラグラップで包装することを含んでもよく、それは操作５０２におけるフィルタ材料の繊維の超音波接合の後に行われてもよい。また、本方法はさらに追加の成分を接合されたブルーム処理トウに添加することを含んでもよい。例として、追加の成分は一部の実施形態においてトリアセチンなどの可塑剤を含んでもよい。追加の成分は任意の上述された操作の前または後で添加されうる。
【００６７】
上述の装置、システム、および／または方法を使用して生成されうるタバコ製品の実施形態もまた提供される。この点において、例として、図７は、本明細書に開示された装置、システム、および方法によって生成されうる紙巻きタバコ６００の形をとった喫煙物品の分解図を示す。紙巻きタバコ６００（またはタバコ製品の他の実施形態）は、タバコ材料を含むことができ、それは一般的に円筒形のロッド６１２として具現化されてもよい。包装材６１６はタバコ材料の周りに少なくとも部分的に延在してもよい。ロッド６１２は慣習的に「タバコロッド」と呼ばれる。タバコロッド６１２の端部は、喫煙可能充填材を露出するために開いている。紙巻きタバコ６００は、包装材６１６に塗布された一本の省略可能な帯６２２（例えば、スターチ、エチルセルロース、またはアルギン酸ナトリウムなどのフィルム形成剤を含む印刷塗工）を有して示され、その帯は紙巻きタバコ６００の長手軸を横切る方向でタバコロッド６１２を囲む。すなわち、帯６２２は紙巻きタバコ６００の長手軸に対する横断方向領域をもたらしている。帯６２２は包装材６１６の内表面に（つまり、喫煙可能充填材に面して）、またあまり好ましくないが、包装材の外表面に印刷されてもよい。紙巻きタバコは一本の省略可能な帯を有する包装材を所有できるが、紙巻きタバコは、２、３、またはそれ以上と数えられる離間して位置する、省略可能なさらなる帯を有する包装材を所有してもよい。
【００６８】
タバコロッド６１２の一端は点火端６１８であり、吸い口端６２０は接合されたブルーム処理トウ６２６を含むフィルタエレメントに位置する。一実施形態において接合されたブルーム処理トウ６２６はポリ乳酸、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレン、または酢酸セルロースを含んでもよいが、様々な他のフィルタ材料が他の実施形態において使用されてもよい。接合されたブルーム処理トウは上述の操作に従って形成されうる。例えば、接合されたブルーム処理トウ６２６はトウを画定するフィルタ材料の複数の繊維を提供し、トウをブルーム処理してブルーム処理トウを画定し、ブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維を超音波接合することで形成されうる。さらに、一部の実施形態において、ブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維は、フィルタエレメントの対向する端間に、選択された圧力低下および／または選択された硬度を画定する程度に繊維を接合するように構成されるパターンに接合されうる。加えて、接合されたブルーム処理トウ６２６は所望の硬度を画定してもよい。一部の実施形態において、接合されたブルーム処理トウ６２６は追加の成分を含んでもよい。例えば、接合されたブルーム処理トウ６２６はトリアセチンなどの可塑剤を含みうる。
【００６９】
接合されたブルーム処理トウ６２６は一般的に円筒形の形を有することができ、その直径はタバコロッド６１２の直径と実質的に等しくなりうる。フィルタエレメントはさらに、接合されたブルーム処理トウ６２６を囲み、その周りに少なくとも部分的に延在する、プラグラップ６２８の外側の層を含みうる。フィルタエレメントはフィルタエレメントとタバコロッド６１２が端間関係で軸方向に整列されるように、好ましくは互いに当接するように、タバコロッド６１２の一端に隣接して配置される。フィルタエレメントの両端はそれゆえそこを通る空気と煙の通過を可能にする。
【００７０】
接合されたブルーム処理トウ６２６が、チップ材６４０（例えば、空気を実質的に透過させないチップ材）を用いてタバコロッド６１２に取り付けられてもよく、チップ材６４０はフィルタエレメントに沿って、タバコロッド６１２の隣接領域を囲み、その周りに少なくとも部分的に延在しうる。チップ材６４０は実質的に空気不浸透性でよく、またはプラグラップ６２８にも貫通する穿孔６３０を含んでもよい。チップ材６４０の内表面はプラグラップ６２８の外表面およびタバコロッドの包装材６１６の外表面に、好適な接着剤を用いて固着される。それゆえフィルタエレメントとタバコロッドは接続され紙巻きタバコ６００を形成する。
【００７１】
本開示の多くの変形例および他の実施形態が、上に記載に示された教示の利益を有する本開示が属する分野の当業者に想到される。そして本開示の変形形態および変形例が本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく実施されうることは当業者にとって明らかであろう。それゆえ、本開示は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれると意図されるものだと理解されるべきである。特定の表現を本明細書で使用したが、それらは一般的および説明的な趣旨でのみ用いられ、限定を目的としない。
【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７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年3月24日(2014.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な形状に構成されたフィルタ材料の複数の繊維を含むブルーム処理トウを画定するために、前記繊維を含むトウを広げることと、
複数の別々の箇所で繊維を加熱および融合し、平坦な形状に構成された繊維を有する接合されたブルーム処理トウを形成するために、前記ブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維を超音波振動することと、
平坦な形状に構成された繊維を有する接合されたブルーム処理トウの形を円筒ロッドの形状に成形することによって接合されたブルーム処理トウを喫煙物品のフィルタエレメントに形成することとを含む、フィルタエレメント形成の方法。
【請求項２】
前記接合されたブルーム処理トウをプラグラップで包装することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接合されたブルーム処理トウに可塑剤を添加することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記接合されたブルーム処理トウに前記可塑剤を添加することがトリアセチンを添加することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記トウのブルーム処理が、ポリ乳酸、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレンおよび酢酸セルロースのうちの少なくとも一つの複数の繊維をブルーム処理することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記フィルタ材料の前記繊維の超音波振動が、
前記フィルタ材料の前記繊維を約２０キロヘルツ〜約３５キロヘルツの周波数で振動させること、
前記フィルタ材料の前記繊維を約６００ワット〜約４，０００ワットの最大パワーレベルで振動させること、
前記ブルーム処理トウをアンビルと振動部材との間に導くこと、および
前記ブルーム処理トウを画定する前記フィルタ材料の前記繊維をパターンに超音波振動することのうちの一つを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記繊維が前記フィルタ材料と異なる第二のフィルタ材料をさらに含み、
前記繊維を超音波接合することが、前記フィルタ材料の前記繊維を前記第二のフィルタ材料の繊維に超音波接合することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
喫煙物品のフィルタエレメントを形成するように構成される装置であって、
平坦な形状に構成されたフィルタ材料の複数の繊維を含むブルーム処理トウを画定するために、前記繊維を含むトウを広げるように構成されるトウ延伸機と、
複数の別々の箇所で繊維を加熱および融合し、平坦な形状に構成された繊維を有する接合されたブルーム処理トウを形成するために、前記ブルーム処理トウを画定するフィルタ材料の繊維を超音波振動するように構成される超音波接合機と、
前記接合されたブルーム処理トウを、平坦な形状に構成された前記繊維を有する前記接合されたブルーム処理トウを円筒ロッドの形状に形を成形することによって喫煙物品のフィルタエレメントに形成するように構成されるロッド製造機とを備える装置。
【請求項９】
前記超音波接合機が振動部材とアンビルとを備え、前記振動部材と前記アンビルとが前記ブルーム処理トウをその間に受け取るように構成される間隙を画定する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記アンビルが、パターン化外表面を画定する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記振動部材が約２０キロヘルツ〜約３５キロヘルツの周波数で振動するように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記ロッド製造機が前記接合されたブルーム処理トウをプラグラップで包装するように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記超音波接合機が約６００ワット〜約４，０００ワットの最大パワーレベルで振動するように構成される、請求項８に記載の装置。
【国際調査報告】
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