用于吸烟制品的过滤元件的过滤材料以及相关的系统和方法
背景技术
技术领域
本公开内容涉及意图用于人消费的、从烟草或其它可抽吸材料制成或衍生出的产品。具体地，本公开内容涉及用于吸烟制品(诸如香烟)的过滤元件中的过滤材料以及用于生产这样的过滤材料和有关过滤元件的有关方法。
相关领域的描述
流行的吸烟制品，诸如香烟，可以具有大致圆柱棒形结构，并可以包括被纸包装材料围绕的可抽吸材料诸如撕碎的烟草(例如，以切割填充物形式)的包、卷或柱，从而形成所谓的“可抽吸条”或“烟丝条”。通常，香烟具有与烟丝条成端到端关系排列的圆柱形过滤元件。通常，过滤元件包括被称为“成型纸(plug wrap)”的纸材料围绕的塑化乙酸纤维素丝束，且所述过滤元件使用被称作“接装材料(tipping material)”的外围包装材料连接至烟丝条的一端。为了提供环境空气对抽吸的主流烟气的稀释，将接装材料和成型纸打孔也可以成为需要。香烟及其不同部件的描述阐述在Tobacco Production,Chemistry and Technology,Davis等人(编)(1999)。吸烟者通过点燃香烟的一端并燃烧烟丝条而使用香烟。然后，吸烟者通过抽吸香烟的相对端(例如，过滤嘴端)而接收主流烟气进入他/她的口腔。
目前可得到的用于形成过滤元件的过滤嘴技术可能具有几个缺点。例如，包含醋酸纤维素丝束的常规过滤元件尽管被表征为可生物降解的，但是可能需要不希望地长的时间才能实际上生物降解。在某些情况下，生物降解时段可能是2-10年的量级。相应地，已经提出了替代性的过滤材料，诸如集拢的纸、非织造的聚丙烯网或集拢的条状网的丝条。但是，即使包含这样的替代材料的过滤元件表现出与常规醋酸纤维素丝束过滤元件相比加速的生物可降解性，其对主流烟气的影响可能不会满足吸烟者的期望。也就是说，常规醋酸纤维素丝束通常用适当的塑化剂(诸如三醋汀)塑化，在将丝束剖开(bloom)并形成过滤嘴条以后，从所述过滤嘴条得到过滤元件。在这点 上，三醋汀塑化剂会提供对主流烟气的特定作用(即，味道)，所述作用是令吸烟者愉悦的或在其它方面变成吸烟者所预期的。使用替代过滤材料的一个问题是，那些材料可能不必要地与塑化剂(诸如三醋汀)掺合或适当地接受所述塑化剂(诸如三醋汀)。也就是说，即使这样的替代过滤材料接受三醋汀，所述组合对主流烟气的作用(例如，烟气的味道)可能不是令吸烟者愉悦的或在其它方面与吸烟者预期的感觉足够类似，所述吸烟者熟悉与三醋汀处理过的醋酸纤维素丝束过滤元件有关的器官感觉特性。
已经开发了某些用于香烟中的过滤元件，它们含有可以促进过滤元件在使用后的生物降解的材料。例如，已经指出了某些添加剂(例如，水溶性的纤维素材料、水溶性的纤维粘合剂、淀粉颗粒、光活性的颜料和/或磷酸)，它们可以加入到过滤材料中以增强可降解性。参见，例如，Ito等人的美国专利号5,913,311；Wilson等人的美国专利号5,947,126；Buchanan等人的美国专利号5,970,988；和Yamashita的美国专利号6,571,802；和Robertson的美国专利申请公开号2009/0151735和Sebastian的美国专利申请公开号2011/0036366。在某些情况下，常规醋酸纤维素过滤材料已经被其它材料替换，诸如水分崩解片层材料、挤出的淀粉材料或聚乙烯醇。参见Arzonico等人的美国专利号5,709,227；Berger的美国专利号5,911,224；Loercks等人的美国专利号6,062,228；和Case等人的美国专利号6,595,217。还已经提出，裂缝在过滤元件中的掺入可以增强生物可降解性，如在Wilson等人的美国专利号5,947,126和Garthaffner的美国专利号7,435,208中所述。还已经提出，通过使用某些粘着剂来赋予生物可降解性，诸如在Kauffman等人的美国专利号5,453,144和Sebastian等人的美国专利申请公开2012/0000477中所述。另一种可能的增强生物可降解性的方式是，用涂有纤维素酯的、纤维或微粒纤维素材料的芯来替代常规醋酸纤维素过滤材料，如在Asai等人的美国专利号6,344,349中所述。
在过滤元件以及用于生产它们的设备和方法中的其它进步可能是合乎需要的，其中这样的进步会最大化或以其它方式增强过滤嘴丝束/过滤元件的生物可降解性，同时与常规塑化剂掺合以保留吸烟者预期的对主流烟气的感觉作用(即，烟气味道)。
发明内容
本公开内容的方面满足了上述和其它需要，在一个方面，提供了一种形 成混合纤维丝束的方法，所述混合纤维丝束用在吸烟制品的过滤元件中。在某些实施方案中，本发明提供了一种适合用在吸烟制品的过滤元件中的混合纤维丝束，所述混合纤维丝束表现出与常规香烟过滤嘴相比增强的生物可降解性，同时仍然提供与常规香烟过滤嘴有关的合乎需要的味道和过滤性能。
在一个方面，本发明提供了一种形成适合用在吸烟制品的过滤元件中的混合纤维丝束的方法，所述方法包括：将第一多个醋酸纤维素纤维与第二多个纤维组合以形成混合纤维掺合物，所述第二多个纤维包含不同于所述第一多个纤维的聚合材料(例如，再生纤维素纤维)；抽拉所述混合纤维掺合物以降低所述混合纤维掺合物的纤维的每根丝的旦尼尔并形成经抽拉的纤维掺合物；和波浪化所述经抽拉的纤维掺合物以形成混合纤维丝束。两种纤维类型的重量比可以变化，但是通常所述第一多个醋酸纤维素纤维与所述第二多个纤维的重量比是约25:75至约75:25。所述方法可以包括其它步骤，诸如将所述混合纤维丝束掺入适合用在吸烟制品中的过滤元件中，这通常需要剖开所述混合纤维丝束和将塑化剂施加于所述混合纤维丝束中的一个或多个。
所述第一多个醋酸纤维素纤维和所述第二多个纤维在所述组合步骤之前通常未经抽拉或经部分地抽拉，使得所述纤维在随后的抽拉步骤中不具有断裂的趋势。两种纤维类型在混合纤维掺合物中的排列可以变化。在某些实施方案中，所述混合纤维掺合物中的第一多个醋酸纤维素纤维和第二多个纤维的纵轴彼此基本上平行地排列。在另一个实施方案中，排列所述混合纤维掺合物的纤维，使得第一多个醋酸纤维素纤维的纤维和第二多个纤维的纤维是在混合纤维掺合物的横截面上相对于彼此交替地排列和基本上均匀地散布中的一种。在另一个实施方案中，就所述混合纤维掺合物的横截面而言，排列所述混合纤维掺合物的纤维，使得排列所述第一多个醋酸纤维素纤维和所述第二多个纤维之一以形成中央芯，且围绕所述中央芯在外围排列所述第一多个醋酸纤维素纤维和所述第二多个纤维中的另一个。
在需要可降解的过滤元件的情况下，所述第二多个纤维可以包含可降解的聚合材料，诸如脂族聚酯(例如，聚乳酸或聚羟基烷酸酯)、纤维素、再生纤维素、具有嵌入的淀粉颗粒的醋酸纤维素、被乙酰基包被的纤维素、聚乙烯醇、淀粉、脂族聚氨酯、聚酯酰胺、顺式-聚异戊二烯、顺式-聚丁二烯、聚酸酐、聚琥珀酸丁二醇酯、蛋白质、海藻酸盐以及它们的共聚物和掺合物。
所述混合纤维丝束通常具有在约20,000旦尼尔至约80,000旦尼尔的范围内的总旦尼尔，诸如约30,000旦尼尔至约60,000旦尼尔。此外，所述混 合纤维丝束通常具有在约3至约5的范围内的dpf。
在本发明的另一个方面，提供了一种形成用于吸烟制品的过滤元件的方法，所述方法包括：接受混合纤维丝束，其包含第一多个经抽拉的且成波浪形的醋酸纤维素纤维和第二多个经抽拉的且成波浪形的纤维的掺合物，所述第二多个经抽拉的且成波浪形的纤维包含不同于所述第一多个纤维的聚合材料，所述混合纤维丝束具有在约20,000旦尼尔至约80,000旦尼尔范围内的总旦尼尔；和加工所述混合纤维丝束以提供适合用于掺入吸烟制品中的过滤元件(例如，剖开所述混合纤维丝束和/或将塑化剂施加于所述混合纤维丝束和/或用成型纸包围所述混合纤维丝束)。在本发明的该方面使用的混合纤维丝束可以具有上面指出的任何特征。
本公开内容的另一个方面提供了一种适合用在吸烟制品中的过滤元件，所述过滤元件包含混合纤维丝束，所述混合纤维丝束包含第一多个经抽拉的且成波浪形的醋酸纤维素纤维和第二多个经抽拉的且成波浪形的纤维的掺合物，所述第二多个经抽拉的且成波浪形的纤维包含不同于所述第一多个纤维的聚合材料，所述混合纤维丝束具有在约20,000旦尼尔至约80,000旦尼尔的范围内的总旦尼尔。所述过滤元件的混合纤维丝束可以具有本文中指出的任何特征。在某些实施方案中，本发明的过滤元件表现出比传统的醋酸纤维素过滤元件快至少约50％的降解速率。通常排列所述过滤元件的混合纤维丝束的纤维，使得第一多个醋酸纤维素纤维的纤维和第二多个纤维的纤维是在所述混合纤维丝束的横截面上相对于彼此交替地排列和基本上均匀地散布的纤维中的一种。可替换地，就所述混合纤维丝束的横截面而言，排列所述过滤元件的混合纤维丝束的纤维，使得排列所述第一多个醋酸纤维素纤维和所述第二多个纤维之一以形成中央芯，且围绕所述中央芯在外围排列所述第一多个醋酸纤维素纤维和所述第二多个纤维中的另一个。在某些实施方案中，所述过滤元件的硬度将是至少约90％或至少约92％或至少约94％。另外，在某些有利的实施方案中，所述混合纤维丝束将包括至少约50重量％的第一多个醋酸纤维素纤维(例如，至少约60％或至少约70重量％的第一多个醋酸纤维素纤维)。
在另一个方面，本发明提供了香烟或其它吸烟制品，其包含可抽吸材料条和根据本文中阐述的任意实施方案的过滤元件。
本公开内容的另一个方面提供了用于形成用在吸烟制品的过滤元件中的过滤材料的系统。这样的系统可以包括：组合单元，其被构造成将第一多 个醋酸纤维素纤维与第二多个纤维组合以形成混合纤维掺合物，所述第二多个纤维包含不同于所述第一多个纤维的聚合材料；抽拉单元，其被构造成接收和抽拉所述混合纤维掺合物以形成经抽拉的纤维掺合物；和波浪化单元，其被构造成接收和波浪化所述经抽拉的纤维掺合物以形成混合纤维丝束。在某些实施方案中，所述组合单元被构造成将醋酸纤维素纤维与再生纤维素纤维组合，使得其纵轴在形成混合纤维掺合物时彼此基本上平行地排列。在某些实施方案中，所述组合单元被构造成将醋酸纤维素纤维与再生纤维素纤维组合，使得所述醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维是在混合纤维掺合物的横截面上相对于彼此交替地排列和基本上均匀地散布中的一种。在其它实施方案中，所述组合单元被构造成将醋酸纤维素纤维与再生纤维素纤维组合，使得就所述混合纤维掺合物的横截面而言，排列所述醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维之一以形成中央芯，且围绕所述中央芯在外围排列所述醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维中的另一个。如果需要的话，所述抽拉单元可以被构造成抽拉所述混合纤维掺合物，使得所述经抽拉的纤维掺合物具有在约3至约5的范围内的dpf。所述系统还可以包括剖开单元，其被构造成剖开所述混合纤维丝束。
因此，本公开内容的方面可以提供如下制备的可生物降解的过滤嘴丝束：掺合未经抽拉或经部分地抽拉的醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维，然后对组合的纤维进行抽拉步骤，然后波浪化混合纤维束以产生混合纤维丝束。可以优化醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维的比例，以使混合纤维丝束的生物可降解性最大化，同时保留例如用三醋汀塑化剖开的丝束的能力，使得所述过滤嘴保留合乎需要的烟气味道。
本发明包括、但不限于下述实施方案。
实施方案1:一种用于形成适合用在吸烟制品的过滤元件中的混合纤维丝束的方法，所述方法包括：
将第一多个醋酸纤维素纤维与包含不同于所述第一多个纤维的聚合材料的第二多个纤维组合以形成混合纤维掺合物；
抽拉所述混合纤维掺合物以降低所述混合纤维掺合物的纤维的每根丝的旦尼尔且形成经抽拉的纤维掺合物；和
波浪化所述经抽拉的纤维掺合物以形成混合纤维丝束。
实施方案2:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中所述第一多个醋酸纤维素纤维和所述第二多个纤维在所述组合步骤之前未经抽拉或经部 分地抽拉。
实施方案3:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中所述第二多个纤维包含可降解的聚合材料。
实施方案4:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中所述可降解的聚合材料选自：脂族聚酯、纤维素、再生纤维素、具有嵌入的淀粉颗粒的醋酸纤维素、被乙酰基包被的纤维素、聚乙烯醇、淀粉、脂族聚氨酯、聚酯酰胺、顺式-聚异戊二烯、顺式-聚丁二烯、聚酸酐、聚琥珀酸丁二醇酯、蛋白质、海藻酸盐以及它们的共聚物和掺合物。
实施方案5:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中所述所述第一多个醋酸纤维素纤维与所述第二多个纤维的重量比是约25:75至约75:25。
实施方案6:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中所述第二多个纤维包括再生纤维素纤维、聚乳酸纤维或聚羟基烷酸酯纤维。
实施方案7:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中所述混合纤维掺合物中的第一多个醋酸纤维素纤维和第二多个纤维的纵轴彼此基本上平行地排列。
实施方案8:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中排列所述混合纤维掺合物的纤维，使得第一多个醋酸纤维素纤维的纤维和第二多个纤维的纤维是在混合纤维掺合物的横截面上相对于彼此交替地排列和基本上均匀地散布中的一种。
实施方案9:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中排列所述混合纤维掺合物的纤维，使得就所述混合纤维掺合物的横截面而言，排列所述第一多个醋酸纤维素纤维和所述第二多个纤维之一以形成中央芯，且围绕所述中央芯在外围排列所述第一多个醋酸纤维素纤维和所述第二多个纤维中的另一个。
实施方案10:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中所述混合纤维丝束具有在约20,000旦尼尔至约80,000旦尼尔的范围内的总旦尼尔。
实施方案11:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中所述混合纤维丝束具有在约30,000旦尼尔至约60,000旦尼尔的范围内的总旦尼尔。
实施方案12:根据任意前述或后续实施方案的方法，所述方法进一步包括：将所述混合纤维丝束掺入适合用在吸烟制品中的过滤元件中，其中所述混合纤维丝束包含第一多个经抽拉的且成波浪形的醋酸纤维素纤维和第二多个经抽拉的且成波浪形的纤维的掺合物，所述第二多个经抽拉的且成波 浪形的纤维包含不同于所述第一多个纤维的聚合材料。
实施方案13:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中所述掺入步骤包括：剖开所述混合纤维丝束和将塑化剂施加于所述混合纤维丝束中的一个或多个。
实施方案14:根据任意前述或后续实施方案的方法，其中所述混合纤维丝束具有在约3至约5的范围内的dpf。
实施方案15:适合用在吸烟制品中的过滤元件，所述过滤元件包含混合纤维丝束，所述混合纤维丝束包含第一多个经抽拉的且成波浪形的醋酸纤维素纤维和第二多个经抽拉的且成波浪形的纤维的掺合物，所述第二多个经抽拉的且成波浪形的纤维包含不同于所述第一多个纤维的可降解的聚合材料，所述混合纤维丝束具有在约20,000旦尼尔至约80,000旦尼尔的范围内的总旦尼尔。
实施方案16:根据任意前述或后续实施方案的过滤元件，其中所述混合纤维丝束具有在约30,000旦尼尔至约60,000旦尼尔的范围内的总旦尼尔。
实施方案17:根据任意前述或后续实施方案的过滤元件，其中所述可降解的聚合材料选自：脂族聚酯、纤维素、再生纤维素、具有嵌入的淀粉颗粒的醋酸纤维素、被乙酰基包被的纤维素、聚乙烯醇、淀粉、脂族聚氨酯、聚酯酰胺、顺式-聚异戊二烯、顺式-聚丁二烯、聚酸酐、聚琥珀酸丁二醇酯、蛋白质、海藻酸盐以及它们的共聚物和掺合物。
实施方案18:根据任意前述或后续实施方案的过滤元件，其中所述所述第一多个醋酸纤维素纤维与所述第二多个纤维的重量比是约25:75至约75:25。
实施方案19:根据任意前述或后续实施方案的过滤元件，其中所述过滤元件表现出比传统的醋酸纤维素过滤元件快至少约50％的降解速率。
实施方案20:根据任意前述或后续实施方案的过滤元件，其中所述第二多个纤维包括再生纤维素纤维、聚乳酸纤维或聚羟基烷酸酯纤维。
实施方案21:根据任意前述或后续实施方案的过滤元件，其中排列所述混合纤维丝束的纤维，使得第一多个醋酸纤维素纤维的纤维和第二多个纤维的纤维是在所述混合纤维丝束的横截面上相对于彼此交替地排列和基本上均匀地散布中的一种。
实施方案22:根据任意前述或后续实施方案的过滤元件，其中排列所述混合纤维丝束的纤维，使得就所述混合纤维丝束的横截面而言，排列所述 第一多个醋酸纤维素纤维和所述第二多个纤维之一以形成中央芯，且围绕所述中央芯在外围排列所述第一多个醋酸纤维素纤维和所述第二多个纤维中的另一个。
实施方案23:根据任意前述或后续实施方案的过滤元件，其中所述过滤元件的硬度是至少约90％。
实施方案24:根据任意前述或后续实施方案的过滤元件，其中所述混合纤维丝束包含至少约50重量％的第一多个醋酸纤维素纤维。
实施方案25:一种香烟，其包含可抽吸材料条和与其连接的根据任意前述或后续实施方案的过滤元件。
实施方案26:一种用于形成用在吸烟制品的过滤元件中的过滤材料的系统，所述系统包括：
组合单元，其被构造成将第一多个醋酸纤维素纤维与第二多个纤维组合以形成混合纤维掺合物，所述第二多个纤维包含不同于所述第一多个纤维的聚合材料；
抽拉单元，其被构造成接收和抽拉所述混合纤维掺合物以形成经抽拉的纤维掺合物；和
波浪化单元，其被构造成接收和波浪化所述经抽拉的纤维掺合物以形成混合纤维丝束。
实施方案27:根据任意前述或后续实施方案的系统，其中所述第二多个纤维包含可降解的聚合材料。
实施方案28:根据任意前述或后续实施方案的系统，其中所述可降解的聚合材料选自：脂族聚酯、纤维素、再生纤维素、具有嵌入的淀粉颗粒的醋酸纤维素、被乙酰基包被的纤维素、聚乙烯醇、淀粉、脂族聚氨酯、聚酯酰胺、顺式-聚异戊二烯、顺式-聚丁二烯、聚酸酐、聚琥珀酸丁二醇酯、蛋白质、海藻酸盐以及它们的共聚物和掺合物。
实施方案29:根据任意前述或后续实施方案的系统，其中所述第二多个纤维包括再生纤维素纤维、聚乳酸纤维或聚羟基烷酸酯纤维。
实施方案30:根据任意前述或后续实施方案的系统，其中所述组合单元被构造成将醋酸纤维素纤维与再生纤维素纤维组合，使得其纵轴在形成混合纤维掺合物时彼此基本上平行地排列。
实施方案31:根据任意前述或后续实施方案的系统，其中所述组合单元被构造成将醋酸纤维素纤维与再生纤维素纤维组合，使得所述醋酸纤维素 纤维和再生纤维素纤维是在混合纤维掺合物的横截面上相对于彼此交替地排列和基本上均匀地散布中的一种。
实施方案32:根据任意前述或后续实施方案的系统，其中所述组合单元被构造成将醋酸纤维素纤维与再生纤维素纤维组合，使得就所述混合纤维掺合物的横截面而言，排列所述醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维之一以形成中央芯，且围绕所述中央芯在外围排列所述醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维中的另一个。
实施方案33:根据任意前述或后续实施方案的系统，其中所述抽拉单元被构造成抽拉所述混合纤维掺合物，使得所述经抽拉的纤维掺合物具有在约3至约5的范围内的dpf。
实施方案34:根据任意前述或后续实施方案的系统，所述系统进一步包括剖开单元，其被构造成剖开所述混合纤维丝束。
通过阅读下述详细描述以及在下面简要描述的附图，将会明白本公开内容的这些和其它特征、方面和优点。本发明包括2个、3个、4个或更多个上面指出的实施方案的任意组合以及任意2个、3个、4个或更多个在本公开内容中阐述的特征或要素的组合，不论这样的特征或要素是否明确地组合在本文中的一个具体实施方案描述中。本公开内容意图整体解读，使得在它的不同方面和实施方案中的任一个中，公开的发明的任何可分离的特征或要素应当视作意图可组合的，除非上下文另外清楚地指明。从以下内容会明白本发明的其它方面和优点。
附图说明
因此已经概括地描述了本公开内容，现在将参考附图，所述附图不一定按比例绘制，且其中：
图1是根据本公开内容的一个方面，形成用在吸烟制品的过滤元件中的、可生物降解的过滤材料的方法的示意图；
图2和3是根据本公开内容的某些方面，形成用在吸烟制品的过滤元件中的、可生物降解的过滤材料的混合纤维束的示例性横截面的图示；
图4是根据本公开内容的一个方面，用于形成用在吸烟制品的过滤元件中的、可生物降解的过滤材料的系统的示意图；
图5是根据本文中公开的系统、方法和设备生产的香烟的一个实施例实施方案的分解图；
图6解释了根据本发明的过滤材料实施方案在海洋环境中的生物降解速率；和
图7A和7B解释了根据本发明的过滤材料实施方案在好氧环境中的生物降解速率。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更充分地描述本公开内容，在所述附图中，显示了本公开内容的一些方面，但并非所有方面。实际上，本公开内容可以以许多不同形式体现，且不应解释为限于本文阐述的方面；相反，提供了这些方面，使得本公开内容将满足适用的法律要求。在全文中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1示意地解释了根据本公开内容的一个方面，形成用在吸烟制品的过滤元件中的、可生物降解的过滤材料(通常用元件100指示)的过程或方法。这样的方面可以包括，例如，将醋酸纤维素纤维与不同的纤维(例如，再生纤维素纤维)(在本文中共同地称作纤维输入物)组合以形成混合纤维束或掺合物(元件200)。混合纤维束的进一步加工可以包括：抽拉所述组合的醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维以形成经抽拉的组合的纤维(即，经抽拉的纤维掺合物,元件300)，和波浪化所述经抽拉的纤维掺合物以形成混合纤维丝束(元件400)。
在本发明中使用的醋酸纤维素纤维可以是常规地用于形成香烟用纤维丝束的纤维材料。醋酸纤维素纤维可商购得自例如Eastman Chemical Company。常规醋酸纤维素纤维形成中的第一步是酯化纤维素材料。纤维素是由失水葡萄糖的重复单元形成的聚合物。每个单体单元具有3个可用于酯取代(例如，乙酸酯取代)的羟基。通过使纤维素与酸酐反应，可以形成纤维素酯。为了制备醋酸纤维素，所述酸酐是乙酸酐。通常在有酸催化剂诸如硫酸存在下，将得自木材或棉花纤维的纤维素浆料与乙酸酐和乙酸混合。纤维素的酯化过程经常导致可利用的羟基基本上完全转化为酯基(例如，平均约2.9个酯基/失水葡萄糖单元)。在酯化以后，聚合物通常发生水解，使取代度(DS)下降至约2至约2.5个酯基/失水葡萄糖单元。得到的产物通常以薄片形式产生，其可以用在随后的加工中。为了形成纤维材料，通常将醋酸纤维素薄片溶解在溶剂(例如，丙酮、甲醇、二氯甲烷或其混合物)中以形成粘稠的溶液。在溶液中的醋酸纤维素的浓度通常是约15至约35重量％。如果需要 的话，可以将添加剂诸如增白剂(例如，二氧化钛)加入溶液中。得到的液体有时被称作液体“掺杂物”。使用熔纺技术将醋酸纤维素掺杂物纺成丝，这需要穿过喷丝头挤出液体掺杂物。所述丝穿过固化/干燥室，这会在收集之前固化所述丝。
在某些实施方案中，如上面所指出的，与醋酸纤维素纤维掺合的纤维包含纤维素(例如，人造丝)。纤维素可以是天然的或经加工的。在某些实施方案中，本文中使用的纤维素可以表示再生纤维素纤维。通常如下制备再生纤维素纤维：从木材提取非纤维素的化合物，使提取的木材与苛性钠、随后与二硫化碳、然后与氢氧化钠接触，产生粘稠的溶液。随后迫使该溶液穿过吐丝器头以产生粘稠的再生纤维丝。用于制备再生纤维素的示例性方法提供在Leoni等人的美国专利号4,237,274；Baldini等人的美国专利号4,268,666；Baldini等人的美国专利号4,252,766；Ishida等人的美国专利号4,388,256；Yokogi等人的美国专利号4,535,028；Laity的美国专利号5,441,689；Vos等人的美国专利号5,997,790；和Sumnicht的美国专利号8,177,938中，它们通过引用并入本文。制备再生纤维素的方式没有限制，且可以包括例如人造丝和![]()
方法。多个再生纤维素供应商是已知的，包括Lenzing(奥地利)、Cordenka(德国)、Aditya Birla(印度)和Daicel(日本)。就在本发明中的应用而言，在某些实施方案中，有利地处理纤维素纤维以提供二次整理(finish)，其给纤维表面赋予乙酰基官能团。例如，使用在以下文献中描述的方法，可以提供具有涂层的纤维素纤维：都属于Sebastian等人的美国专利申请公开号2012/0017925、2012/0000480和2012/0000479，它们通过引用并入本文。也参见，Toyoshima的美国专利号4,085,760。醋酸纤维素和纤维素纤维的组合是特别有益的，因为已经证实醋酸纤维素和纤维素纤维的生物降解速率大于各种纤维降解速率的总和(即，所述混合物以协同方式生物降解)。参见Ducket等人的美国专利号5,783,505，其通过引用并入本文。
本发明的方法的纤维输入物(例如，醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维)通常呈连续丝形式，且可以具有变化的旦尼尔/丝，即，“dpf”。旦尼尔/丝是各条纤维丝的每单位长度的重量的量度，且可以操作以达到跨从该纤维产生的过滤元件的期望压力降。包含纤维输入物的丝的一个示例性的dpf范围可以是约1至约15(例如，约4至约12或约5至约10)，其中旦尼尔以克/9000米的单位来表达，尽管可以使用更大和更小的丝，而不脱离本发明。各个丝横截面的形状也可以变化，且可以包括、但不限于多叶形(例如，表现出形 状诸如“X”、“Y”、“H”、“I”或“C”形状)、矩形、圆形或长方形。
根据本发明的方法利用的每种纤维类型的相对量可以变化。例如，所述纤维输入物可以处于大致相等的重量比例，从而产生包含约1:1醋酸纤维素纤维材料:再生纤维素纤维材料的终产物。在某些实施方案中，所述输入物可以是不同的，使得大于50％的输入物包含醋酸纤维素材料，或使得大于50％的输入物包含再生纤维素材料。醋酸纤维素纤维输入物与第二纤维输入物的重量比可以是约1:99至约99:1，且通常是约25:75至75:25。例如，所述混合纤维束可以包含以下比例的醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维：30:70、40:60、50:50、60:40、70:30、或经确定会提供组合纤维/线的期望特征的任意其它比例。
在某些实施方案中，可以合乎需要的是，使可降解的输入物(例如，再生纤维素)最大化，从而使得到的产物的可降解性最大化。但是，在某些实施方案中，使可降解的输入物最大化可以阻碍塑化得到的掺合纤维束的能力(例如，用三醋汀)。在这样的实施方案中，因此，有利地维持醋酸纤维素的特定水平，以确保足够的塑化以及醋酸纤维素的合乎需要的味道和过滤性能。
在某些情况下，在掺合之前，可以至多部分地抽拉为了形成混合纤维束在本发明中使用的纤维输入物。也就是说，由于在将纤维组合以后才抽拉混合纤维束(例如，从醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维形成的组合纤维束)，对于纤维输入物而言可以合乎需要的是，在组合之前不充分抽拉。这样，如果在组合之前抽拉醋酸纤维素纤维或再生纤维素纤维，可能合乎需要的是，至多部分地抽拉那些纤维，从而允许在后续过程中抽拉混合纤维束以后，所述纤维进一步伸长。在某些实施方案中，所述纤维输入物具有在掺合时保留的至少约50％的达到断裂时的伸长(例如，至少约60％或至少约70％)。根据ASTM D-2256，可以测量达到断裂时的伸长(EB)和韧性。
可以以不同的形式提供用作纤维输入物的醋酸纤维素和再生纤维素纤维。在一个方面，可以以各条线的形式提供纤维。例如，每条线可以包含约70条丝，具有约4dpf，从而提供约300总旦尼尔的线。丝的数目、dpf和总旦尼尔可以变化，而不脱离本发明。在形成这样的线时，可以排列其中的纤维，从而沿着线的轴彼此基本上平行。这样，随后，在将醋酸纤维素纤维线与再生纤维素纤维线组合以后，线和/或其纤维的纵轴可以排列成彼此基本上平行以形成混合纤维束。
在某些方面，可以根据必要性或期望以不同的方式和/或以不同的比例组合醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维，以达到得到的过滤材料的期望的生物可降解性。例如，如在图2中所示，可以组合醋酸纤维素纤维500和再生纤维素纤维600，使得在混合纤维束的横截面中，纤维和/或线相对于彼此交替地排列或基本上均匀地散布。也就是说，在某些情况下，醋酸纤维素纤维/线500和再生纤维素纤维/线600可以各自进行排列，从而在得到的混合纤维束650中基本上均匀地分布，例如，当在其横截面上观看时。如前面讨论的，再生纤维素纤维/线可以增强得到的过滤材料的生物可降解性，而醋酸纤维素纤维/线可以增强合适的塑化剂(例如，三醋汀)对组合的纤维的塑化性，以维持或增强吸烟者/用户预期的烟气的香味或其它特征。因此，在某些情况下，各个纤维/线的基本上均匀的排列可以用于增强或平衡吸烟者/用户预期的、得到的过滤材料的这些期望的特征。但是，本领域技术人员会明白，在其它情况下，可以合乎需要的是，在混合纤维束的外周边周围安置一种类型的纤维/线，而在外周边内部安置其它类型的纤维/线(参见，例如，图3)。例如，混合纤维束700的中央芯可以包含再生纤维素纤维/线600，其中所述中央芯则被醋酸纤维素纤维/线500的周边包围，或反之亦然。在这样的构型中，可以从再生纤维素纤维分离地塑化醋酸纤维素纤维。在一个实施例中，通过这样的构型可以实现期望的与吸烟制品有关的烟气的味道：其中混合纤维束的中央芯包含再生纤维素纤维/线，且其中所述中央芯则被醋酸纤维素纤维/线的周边包围(参见，例如，图3)。
如前面公开的，一旦已经将醋酸纤维素纤维/线和再生纤维素纤维/线组合成混合纤维束，则可以将所述混合纤维束抽拉和波浪化以形成混合纤维丝束。牵伸或抽拉过程通常导致减小纤维束的重量/码和增加它的长度。在这样的情况下，取决于例如混合纤维束的抽拉过程的程度，可以以稍微更高的旦尼尔/丝提供组分线，从而促进在抽拉过程以后达到期望的混合纤维丝束的总旦尼尔和旦尼尔/丝。例如，在一个实施例中，醋酸纤维素和/或再生纤维素纤维的各条线可以是在约6旦尼尔/丝和约8旦尼尔/丝的量级，以便在抽拉过程以后在经抽拉的混合纤维丝束中达到约3旦尼尔/丝和约5旦尼尔/丝(例如，在约20,000总旦尼尔至约80,000总旦尼尔之间)。还可能合乎需要的是，在抽拉过程之前和/或过程中加热混合纤维束，从而促进在抽拉过程中对纤维的抽拉。
一个典型的抽拉过程由多个使用本领域已知设备的抽拉阶段组成。在一 个实施方案中，所述混合纤维束从纱架抽出，并穿过几个抽拉架，每个抽拉架由几个辊子组成，所述辊子向纤维束施加张力。在抽拉架之间，纤维束可以穿过热水浴、蒸汽室、热轧辊或它们的组合。抽拉架的数目可以变化，但是在典型的抽拉过程中使用2-4个抽拉架。
抽拉以后，对混合纤维束进行波浪化步骤。“波浪化”是各条纤维或混合纤维束作为整体的纹理或波形。波浪化频率(其以每英寸的波浪形(cpi)为单位进行报告)是材料主体的间接量度。在某些实施方案中，波浪化通常可以包括：使纤维束穿过辊子并进入“填料箱”或“填充箱”中，其中摩擦产生压力，从而造成纤维弯曲。可以提供不同的波浪化水平。例如，在某些实施方案中，所述波浪化水平可以是每英寸约10个至约30个波浪形，例如，每英寸约15个至约26个波浪形。还可以以波浪化比例的方式表达波浪化，其具有约1.2至约1.8的的示例性波浪化比例范围。根据ASTM D3937-94，可以测量波浪化频率。
一旦将混合纤维丝束抽拉和波浪化，可以以与常规醋酸纤维素丝束类似的方式，将经抽拉的且成波浪形的混合纤维丝束加工成吸烟制品的过滤元件。例如，可以剖开混合纤维丝束以形成吸烟制品的过滤元件，其中所述剖开过程还可以包括或以其它方式与塑化过程相关，在所述塑化过程中，将合适的塑化剂(诸如三醋汀、碳蜡和/或柠檬酸三乙酯)施加于剖开的混合纤维丝束。
在本公开内容的另一个方面，可以提供用在吸烟制品的过滤元件中的、可生物降解的过滤材料，其中这样的过滤材料包含混合纤维丝束，所述混合纤维丝束包括经抽拉的且成波浪形的组合的纤维，且其中所述组合的纤维包括醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维。根据公开的方法可以形成这样的过滤材料，从而具有如本文中另外公开的有利特征。
本公开内容的另一个方面涉及用于形成用在吸烟制品的过滤元件中的、可生物降解的过滤材料的系统，其通常用图4中的元件800来指示。在某些情况下，这样的系统可以包括组合单元825，其被构造成将醋酸纤维素纤维与再生纤维素纤维(诸如人造丝纤维)组合。例如，醋酸纤维素纤维/线850和再生纤维素纤维/线875的线轴可以与纱架(未显示)接合，其中所述纤维/线然后可以被引导至组合单元825，以组合成具有期望的总旦尼尔的混合纤维束900。组合单元825还可以被构造成加工纤维/线，使得所述醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维是在混合纤维束的横截面中相对于彼此交替地排列 和基本上均匀地散布中的一种(参见，例如，图2)。在其它情况下，所述组合单元可以被构造成将醋酸纤维素纤维与再生纤维素纤维组合，使得就混合纤维束的横截面而言，排列所述醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维之一以形成中央芯，且围绕所述中央芯在外围排列所述醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维中的另一个(参见，例如，图3)。在任何情况下，组合单元825可以被构造成将醋酸纤维素纤维/线与再生纤维素纤维/线组合，使得其纵轴在形成混合纤维束时彼此基本上平行地排列。
所述系统还可以包括抽拉单元925，其被构造成接收来自组合单元825的混合纤维束900并抽拉组合的醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维以形成经抽拉的组合的纤维950。如公开的，抽拉单元925可以被构造成抽拉组合的醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维以形成约20,000总旦尼尔至约80,000总旦尼尔之间的经抽拉的混合纤维束。波浪化单元975可以被构造成接收和波浪化所述经抽拉的组合的纤维以形成混合纤维丝束1000。本领域技术人员会明白，在某些情况下，抽拉单元925和/或波浪化单元975可以被构造成对要抽拉和/或波浪化的纤维/线施加热(即，通过适当的加热排列或装置诸如水浴或蒸汽室或热轧辊)。在所述过程的该点，可以将经抽拉的且成波浪形的纤维干燥和形成丝束，用于以后用在香烟过滤嘴制造过程中。可替换地，如在图4中所示，混合纤维丝束可以直接穿过过滤嘴制造加工设备，诸如剖开装置1025。然后可以通过用适当的塑化剂施加装置1050向其施加塑化剂(诸如三醋汀)将剖开的丝束塑化。如果需要的话，如果要将整理剂施加于纤维，混合纤维丝束还可以穿过整理剂施用器(未显示)。
可以用成型纸包围混合纤维丝束，使得过滤材料的每个末端保持暴露。所述成型纸可以变化。参见，例如，Martin的美国专利号4,174,719，其通过引用并入本文。通常，所述成型纸是多孔的或无孔的纸材料。合适的成型纸材料是商购可得的。具有在约1100CORESTA单位至约26000CORESTA单位范围内的孔隙率的示例性成型纸可作为Porowrap 17-M1、33-M1、45-M1、70-M9、95-M9、150-M4、150-M9、240M9S、260-M4和260-M4T得自Schweitzer-Maudit International，和作为22HP90和22HP150得自Miquel-y-Costas。无孔的成型纸材料通常表现出小于约40CORESTA单位且经常小于约20CORESTA单位的孔隙率。示例性的无孔成型纸可作为PW646得自捷克共和国的Olsany Facility(OP Paprina)，作为FY/33060得自奥地利的Wattenspapier，作为646得自西班牙的Miquel-y-Costas，和作为MR650 和180得自Schweitzer-Mauduit International。成型纸可以涂有成膜材料层，特别是在面向混合纤维丝束的表面。使用合适的聚合成膜剂(例如，乙基纤维素，与碳酸钙混合的乙基纤维素，硝酸纤维素，与碳酸钙混合的硝酸纤维素，或属于香烟制造常用类型的所谓的嘴唇释放包衣组合物)，可以提供这样的包衣。可替换地，可以使用塑料膜(例如，聚丙烯膜)作为成型纸材料。例如，可以使用无孔聚丙烯材料(其可作为ZNA-20和ZNA-25得自Treofan Germany GmbH&Co.KG)作为成型纸材料。
如果需要的话，也可以生产所谓的“未包裹的乙酸酯”过滤嘴区段。使用本文中一般地阐述的技术类型，生产这样的区段。但是，不是采用限定过滤材料的纵向延伸外围的成型纸，而是提供稍微刚性的条，例如，通过将蒸汽施加于成形的混合纤维丝束。Filtrona Corporation,Richmond,Virginia具有用于商业制造未包裹的乙酸酯过滤嘴条的技术。
使用常规过滤嘴丝束处理单元，可以加工过滤材料，诸如本文中公开的混合纤维丝束。例如，使用bussel喷射方法或螺纹轧辊方法，可以剖开过滤嘴丝束。一个示例性的丝束处理单元可以作为由Arjay Equipment Corp.,Winston-Salem,N.C.供给的E-60商购可得。其它示例性的丝束处理单元已经作为AF-2、AF-3和AF-4从Hauni-Werke Korber&Co.KG.商购得到和作为Candor-ITM Tow Processor从International Tobacco Machinery商购得到。可以采用本领域普通技术人员已知的的其它类型的商购可得的丝束处理设备。
在某些方面，其它类型的过滤材料，诸如集拢的纸、非织造的聚丙烯网或集拢的条状网的丝条，可以在本文中公开的混合纤维丝束的组分之外提供，且可以例如使用在Pryor等人的美国专利号4,807,809和Raker的美国专利号5,025,814中阐述的材料类型、设备和技术来加工。另外，用于操作过滤材料供给单元和过滤嘴制造单元的代表性方式和方法阐述在：Bynre的美国专利号4,281,671；Green,Jr.等人的美国专利号4,850,301；Green,Jr.等人的美国专利号4,862,905；Siems等人的美国专利号5,060,664；Rivers的美国专利号5,387,285和Lanier,Jr.等人的美国专利号7,074,170。
可以从使用传统型香烟制造技术由所述混合纤维丝束制造的过滤嘴条提供用于吸烟制品的过滤元件，这样的过滤式香烟。例如，使用常规类型或适当改进的香烟条处理装置，诸如可作为Lab MAX、MAX、MAX S或MAX80从Hauni-Werke Korber&Co.KG得到的接装装置，可以处理所谓的“六联”过滤嘴条、“四联”过滤嘴条和“两联”过滤嘴条，它们具有常规地用于制造过 滤式香烟的一般形式和构型。参见，例如，在下述文献中阐述的装置类型：Erdmann等人的美国专利号3,308,600；Heitmann等人的美国专利号4,281,670；Reuland等人的美国专利号4,280,187；Vos等人的美国专利号6,229,115；Holmes的美国专利号7,434,585；和Read,Jr.的美国专利号7,296,578；它们中的每一篇通过引用并入本文。自动化香烟制造领域的技术人员会容易地明白那些类型的装置的操作。
香烟过滤嘴条可以用于提供多区段过滤嘴条。这样的多区段过滤嘴条可以用于生产具有多区段过滤元件的过滤式香烟。双区段过滤元件的的一个例子是这样的过滤元件：其具有在一端的包含活性炭颗粒的第一个圆柱形区段(例如，“黛尔美”型过滤嘴区段)和从过滤嘴条生产的第二个圆柱形区段，在二者之间有或没有插入的物体。使用已经用于提供多区段香烟过滤嘴部件的条形成单元的类型，可以进行多区段过滤嘴条的生产。例如，使用可在商标名称Mulfi下得自德国汉堡的Hauni-Werke Korber&Co.KG的香烟过滤嘴条制造装置，可以制造多区段香烟过滤嘴条。使用条制造设备可以制造过滤嘴条，且一种示例性的条制造设备包括条形成单元。代表性的条形成单元可作为KDF-2、KDF-2E、KDF-3和KDF-3E得自Hauni-Werke Korber&Co.KG；和作为Polaris-ITM Filter Maker得自International Tobacco Machinery。
根据本发明形成的过滤元件通常表现出与从常规醋酸纤维素丝束制成的过滤元件可比较的硬度。加入过滤嘴条中的塑化剂的量和过滤嘴丝束的旦尼尔/丝可以显著地影响过滤嘴的硬度。过滤嘴硬度是过滤材料的可压缩性的量度。可以用于硬度试验的试验仪器是可从Sodim SAS得到的D61Automatic Hardness Tester。该仪器在固定的时间段中(例如，3-5秒)向样品施加恒定负载(例如，300g)，并将压缩值用数字显示为过滤元件的平均直径的百分比差异。在某些实施方案中，本发明的过滤元件表现出至少约90％的硬度，更经常至少约92％，且最经常至少约94％(例如，约90％至约99％，更典型地约94至约98％)。香烟过滤嘴硬度的试验规程描述在例如下面的实施例5以及Strydom的美国专利号3,955,406和Baxter等人的美国专利号4,232,130中，它们二者通过引用并入本文。
根据本公开内容生产的过滤元件可以掺入被构造成燃烧可抽吸材料的常规香烟中以及掺入在以下文献中阐述的香烟类型中：Clearman等人的美国专利号4,756,318；Banerjee等人的美国专利号4,714,082；White等人的美国专利号4,771,795；Sensabaugh等人的美国专利号4,793,365；Clearman等人 的美国专利号4,989,619；Clearman等人的美国专利号4,917,128；Korte的美国专利号4,961,438；Serrano等人的美国专利号4,966,171；Bale等人的美国专利号4,969,476；Serrano等人的美国专利号4,991,606；Farrier等人的美国专利号5,020,548；Shannon等人的美国专利号5,027,836；Clearman等人的美国专利号5,033,483；Schlatter等人的美国专利号5,040,551；Creighton等人的美国专利号5,050,621；Baker等人的美国专利号5,052,413；Lawson的美国专利号5,065,776；Nystrom等人的美国专利号5,076,296；Farrier等人的美国专利号5,076,297；Clearman等人的美国专利号5,099,861；Drewett等人的美国专利号5,105,835；Barnes等人的美国专利号5,105,837；Hauser等人的美国专利号5,115,820；Best等人的美国专利号5,148,821；Hayward等人的美国专利号5,159,940；Riggs等人的美国专利号5,178,167；Clearman等人的美国专利号5,183,062；Shannon等人的美国专利号5,211,684；Deevi等人的美国专利号5,240,014；Nichols等人的美国专利号5,240,016；Clearman等人的美国专利号5,345,955；Casey,III等人的美国专利号5,396,911；Riggs等人的美国专利号5,551,451；Bensalem等人的美国专利号5,595,577；Meiring等人的美国专利号5,727,571；Barnes等人的美国专利号5,819,751；Matsuura等人的美国专利号6,089,857；Beven等人的美国专利号6,095,152；和Beven的美国专利号6,578,584；它们通过引用并入本文。更进一步，根据上面提供的描述生产的过滤元件可以掺入已经由R.J.Reynolds Tobacco Company在商标名称“Premier”和“Eclipse”下商业销售的香烟类型中。参见，例如，在以下文献中描述的那些香烟类型：Chemical and Biological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco,R.J.Reynolds Tobacco Company Monograph(1988)和Inhalation Toxicology,12:5,第1-58页(2000)；它们通过引用并入本文。可以包含本发明的过滤元件的非传统香烟(通常被称作”e-香烟”)的其它例子包括Robinson等人的美国专利号7,726,320和Robinson等人的美国专利号8,079,371，以及2011年8月9日提交的Worm等人的美国专利申请号13/205,841；2012年3月28日提交的Griffith Jr.等人的美国专利申请号13/432,406；和2012年6月28日提交的Sebastian等人的美国专利申请号13/536,438，它们都通过引用并入本文。
用于制备可抽吸条的可抽吸材料可以变化。例如，所述可抽吸材料可以具有填充剂的形式(例如，诸如烟草切碎填充物)。本文中使用的术语“填充剂”或“切碎填充物”意图包括烟草材料和具有适合用于制备可抽吸条的形式的 其它可抽吸材料。这样，填充剂可以包括掺合的且呈香烟生产商容易得到的形式的可抽吸材料。通常以常规香烟制造中常见丝条或碎屑的形式使用填充材料。例如，经切割的填充材料可以以得自片状或“条带”材料的丝条或碎屑的形式使用，所述片状或“条带”材料被切成在约1/20英寸至约1/60英寸、优选约1/25英寸至约1/35英寸范围内的宽度。通常，这样的丝条或碎屑具有在约0.25英寸至约3英寸范围内的长度。
合适类型的烟草材料的例子包括烟道烘烤的烟草、白肋烟草、马里兰烟草或香料烟草、罕见烟草或专门烟草、以及它们的掺合物。所述烟草材料可以以以下形式提供：烟草片；经加工的烟草、经加工的烟草茎诸如碾压后切割的或蓬松后切割的茎、重构烟草材料；或其掺合物。可抽吸材料或可抽吸材料的掺合物可以基本上由烟草填充材料组成。如在香烟制造的不同阶段中常规地执行的，还可以对可抽吸材料进行包装和顶装饰。
通常，可抽吸条具有在约35mm至约85mm之间、优选约40至约70mm之间的长度和约17mm至约27mm、优选约22.5mm至约25mm之间的周长。可以采用短香烟条(即，具有约35至约50mm的长度)，特别是当采用具有相对较高的填装密度的可抽吸掺合物时。
包装材料可以变化，且通常是具有低空气渗透性值的香烟包装材料。例如，这样的包装材料可以具有小于约5CORESTA单位的空气渗透性。这样的包装材料包括纤维质基础网(例如，从木浆和/或亚麻纤维提供)和无机填充材料(例如，碳酸钙和/或氢氧化镁颗粒)。合适的包装材料是基本上由碳酸钙和亚麻组成的香烟纸。特别优选的包装材料包括足以提供理想低的空气渗透性的量的聚合成膜剂。示例性的包装材料164是可得自Kimberly-Clark Corporation的P-2540-80、P-2540-81、P-2540-82、P-2540-83、P-2540-84和P-2831-102和可得自Ecusta Corporation的TOD 03816、TOD 05504、TOD05560和TOD 05551。
在包装材料内所含的可抽吸材料的掺合物的填装密度可以变化。可抽吸条的典型填装密度可以是在约150至约300mg/cm3之间。通常，可抽吸条的填装密度是在约200至约280mg/cm3之间。
香烟制造操作包括将基于混合纤维丝束的过滤元件附接至可抽吸条。例如，可以用带有粘合剂的接装材料包围过滤元件和可抽吸条的一部分，所述粘合剂被构造成粘合过滤元件和烟丝条，从而将基于混合纤维丝束的过滤元件联接至烟丝条的一端。
通常，接装材料包围过滤元件和可抽吸条的一个邻近区域，使得接装材料沿着可抽吸条的长度延伸约3mm至约6mm。通常，接装材料是常规纸接装材料。接装材料可以具有可变化的渗透性。例如，接装材料可以是基本上不可透过空气的，可透过空气的，或经过处理(例如，用机械或激光穿孔技术)从而具有洞孔、开口或排气孔的区域，由此提供用于对香烟进行空气稀释的装置。可以改变洞孔的总表面积和洞孔沿着香烟的周围的定位，以便控制香烟的性能特征。
因此，根据上述的实施例实施方案，或在用于生产香烟的系统和方法的各种其它实施方案下，可以生产香烟(或其它可抽吸的物品)。在某些实施方案中，如上所述的生产混合纤维丝束以后进行的香烟制造操作可以是与在用于生产吸烟制品的传统系统中进行的那些操作基本上相同。因而，可以利用现有的香烟生产设备。应当指出，用于形成香烟的系统还可以包括与上面讨论的操作对应的其它设备和部件。
图5解释了通过本文中公开的设备、系统和方法可以生产的香烟202的形式的吸烟制品的分解图。香烟202包括被包含在外围包装材料216中的一团或一卷可抽吸的填充材料的通常圆柱形条212。条212常规地被称作“烟丝条”。烟丝条212的末端是开放的，以保留可抽吸的填充材料。将香烟202显示为具有一个任选的施加于包装材料216的带222(例如，印制覆层，其包括成膜剂，诸如淀粉、乙基纤维素或海藻酸钠)，且该带在横跨香烟202的纵向轴线的方向包围香烟条212。也就是说，带222会提供相对于香烟202的纵向轴线的横截区域。带222可以印刷在包装材料216的内表面上(即，面向可抽吸的填充材料)，或次优选地，印刷在包装材料的外表面上。尽管所述香烟可以拥有具有一个任选带的包装材料，所述香烟也可以拥有具有其它任选间隔带(编号为2、3或更大)的包装材料。
在烟丝条212的一端是点燃端218，且混合纤维丝束226位于嘴端220处。可以通过本文中公开的设备、系统和方法来生产混合纤维丝束226。基于混合丝束的过滤元件226可以具有通常圆柱形形状，且其直径可以基本上等于烟丝条212的直径。基于混合丝束的过滤嘴226沿着它的外围或纵向周围被一层外围成型纸228包围以形成过滤元件。所述过滤元件位于烟丝条212的一端附近，使得过滤元件和烟丝条以端对端关系、优选地彼此邻接在轴向地对齐。过滤元件的末端允许空气和烟气在其中穿过。
用任选的空气稀释装置，诸如一系列洞孔230(各洞孔穿透接装材料240 和成型纸228延伸)，可以提供通气的或空气稀释的吸烟制品。采用本领域普通技术人员已知的各种技术，诸如激光穿孔技术，可以制成任选的洞孔230。可替换地，可以使用所谓的离线空气稀释技术(例如，通过使用多孔成型纸和预打孔的接装材料)。对于经空气稀释或通风的香烟，空气稀释或通风的量或程度可以变化。经空气稀释的香烟的空气稀释量经常大于约10％，一般大于约20％，经常大于约30％，有时大于约40％。通常，经空气稀释的香烟的空气稀释的上限是小于约80％，经常是小于约70％。本文中使用的术语“空气稀释度”是，抽吸穿过空气稀释装置的空气体积与抽吸穿过香烟并离开香烟的末端嘴端部分的空气和烟气的总体积的比率(表示为百分比)。使用接装材料240(例如，基本上不可透过空气的接装材料)可以将基于混合丝束的过滤元件226附接到烟丝条212，所述接装材料240包围过滤元件的整个长度和烟丝条212的邻近区域。使用合适的粘合剂，将接装材料240的内表面牢固地固定至成型纸228的外表面和烟丝条的包装材料216的外表面；且因此，过滤元件和烟丝条彼此连接以形成香烟202。
根据本发明的方法制备的某些香烟或其它吸烟制品会表现出合乎需要的抽拉抵抗力。例如，一种示例性的香烟表现出在17.5cc/秒的通气量时在约50mm至约200mm水柱压力降之间的压力降。在某些实施方案中，本发明的香烟表现出在17.5cc/秒通气量时在约70mm至约180mm之间、更优选地在约80mm至约150mm水柱压力降之间的压力降值。通常，使用可得自Filtrona Instruments and Automation Ltd的Filtrona Quality Test Modules(QTM Series)，测量香烟的压力降值。
尽管本公开内容聚焦于包含醋酸纤维素纤维和再生纤维素纤维的、可生物降解的过滤元件实施方案，本发明也可适用于使用本文描述的方法、系统和设备的不同纤维类型的其它组合。在某些实施方案中，可以将2种或更多种不同的纤维表征为具有不同的过滤性能或表现出不同的生物可降解性水平。通过使用本公开内容的设备、系统和方法在相同过滤元件中组合这样的纤维，可以将过滤元件的总生物可降解性水平调节至期望的水平，或者可以根据需要调节就主流烟气的特定固体或气态组分而言的过滤效率。表现出不同过滤特征的纤维类型的组合的例子可以参见，例如，Sebastian等人的美国专利申请公开号2012/0024304，其通过引用整体并入本文。在某些实施方案中，通过使用本公开内容的设备、系统和方法在相同过滤元件中组合不同的纤维类型，被包含在香烟内的过滤元件可以实现期望的功能(例如，期望的 生物可降解性和/或过滤效率的水平)，同时给用户提供通常与传统的基于醋酸纤维素的过滤元件有关的可接受的味道特征。本文中公开的任意纤维类型可以用作本文中教导的再生纤维输入物的替代物，且可以表现出本文中教导的相同的丝/线特征(例如，dpf、总旦尼尔、丝横截面等)，而不脱离本发明。
例如，在某些实施方案中，除了醋酸纤维素以外的第二纤维输入物是任意可降解的(例如，可生物降解的)纤维。关于可降解的聚合物使用的术语“可生物降解的”表示，在有细菌、真菌、藻类和/或其它微生物存在下在好氧和/或厌氧条件下降解为二氧化碳/甲烷、水和生物质的聚合物，尽管含有杂原子的材料还可以产生其它产物，诸如氨或二氧化硫。“生物质”通常表示这样的代谢物质部分：其掺入存在的生物体的细胞结构中，或转化成与生物起源物质不能辨别的腐殖质级分。
可以如下测量生物可降解性：例如，将样品置于预期会导致分解的环境条件中，诸如将样品置于水、含微生物的溶液、堆肥物质或土壤中。通过样品在暴露于环境条件的给定时段内的重量减轻，可以表征降解程度。本发明的某些过滤元件实施方案的示例性降解速率包括：在土壤中掩埋60天以后，至少约20％的重量减轻；或在暴露于典型市政堆肥池15天以后，至少约30％的重量减轻。但是，生物降解速率可以宽泛地变化，取决于使用的可降解颗粒的类型、过滤元件的残余组合物和与降解试验有关的环境条件。Buchanan等人的美国专利号5,970,988和Yamashita的美国专利号6,571,802提供了用于降解试验的示例性试验条件。使用下述ASTM试验方法中的一种或多种，也可以确定塑料材料的可降解性：D5338、D5526、D5988、D6400和D7081。其它可降解性试验方法包括ISO方法9408和生物化学甲烷电位(BMP)试验。
在某些实施方案中，本发明的混合纤维丝束可以用于生产吸烟制品过滤嘴(例如，香烟过滤嘴)，其中所述过滤元件表现出比常规醋酸纤维素过滤元件(即，100％醋酸纤维素过滤嘴丝束)更快的降解速率。本发明的某些实施方案的示例性降解速率包括比常规CA过滤元件快至少约50％，或快至少约60％或至少约70％。使用多种装置，诸如碳转化(氧化)或氧摄取的百分比，可以确定降解速率。
可以以纤维形式用在本发明中的示例性的可生物降解的材料包括脂族聚酯、纤维素、再生纤维素、具有嵌入的淀粉颗粒的醋酸纤维素纤维、聚乙烯醇、淀粉、脂族聚氨酯、聚酯酰胺、顺式-聚异戊二烯、顺式-聚丁二烯、聚酸酐、聚琥珀酸丁二醇酯、蛋白质、海藻酸盐以及它们的共聚物和掺合物。 可生物降解的材料的其它例子包括：热塑性纤维素，其可得自日本的Toray Industries,Inc.，且描述在Aranishi等人的美国专利号6,984,631，其通过引用并入本文；和热塑性聚酯，诸如可从BASF Corporation得到的![]()
脂族-芳族共聚酯材料，或在![]()
等人的美国专利号6,087,465(其通过引用整体并入本文)中描述的聚(酯氨基甲酸酯)聚合物。这些可生物降解的纤维中的任一种可以进一步包括在其外表面上的醋酸纤维素涂层。
有利地用在本发明中的示例性的脂族聚酯具有结构-[C(O)-R-O]n-，其中n是代表聚合物链中的单体单元数目的整数，且R是脂族烃，优选C1-C10亚烷基，更优选C1-C6亚烷基(例如，亚甲基、亚乙基、亚丙基、异亚丙基、亚丁基、异亚丁基等)，其中所述亚烷基可以是直链或支链。示例性的脂族聚酯包括聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)(例如，聚(L-乳酸)或聚(DL-乳酸))、聚羟基烷酸酯(PHA)诸如聚羟基丙酸酯、聚羟基戊酸酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基己酸酯和聚羟基辛烷酸酯、聚己内酯(PCL)、聚琥珀酸丁二醇酯、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯和它们的共聚物(例如，聚羟基丁酸酯-共聚-羟基戊酸酯(PHBV))。
适合用在本发明中的各种其它可降解的材料阐述在，例如，Hutchens的美国专利申请公开号2009/0288669、Sebastian的美国专利申请公开号2011/0036366；Sebastian等人的美国专利申请公开号2012/0000479、Sebastian的美国专利申请公开号2012/0024304和2011年7月29日提交的Sebastian等人的美国专利申请号13/194,063，它们都通过引用并入本文。
在某些实施方案中，所述纤维输入物之一包含标准的醋酸纤维素纤维，且所述纤维输入物之一包含碳纤维、离子交换纤维和/或催化纤维。碳纤维可以被描述为通过前体纤维的受控热解而得到的纤维。碳纤维的来源包括Toray Industries、Toho Tenax、Mitsubishi、Sumitomo Corporation、Hexcel Corp.、Cytec Industries、Zoltek Companies和SGL Group。示例性的商购可得的碳纤维包括可从American Kynol,Inc.得到的ACF-1603-15和ACF-1603-20。起始原料、制备含碳纤维的方法和含碳纤维的类型的例子公开在Chamberlain的美国专利号3,319,629；Sublett等人的美国专利号3,413,982；Buisson的美国专利号3,904,577；Bynre等人的美国专利号4,281,671；Arakawa等人的美国专利号4,876,078；Brooks等人的美国专利号4,947,874；Iizuka的美国专利号5,230,960；Paul,Jr.的美国专利号5,268,158；Noland等人的美国专利号5,338,605；Endo的美国专利号5,446,005；Bair的美国专利号5,482,773；Nagata 等人的美国专利号5,536,486；Arterbery等人的美国专利号5,622,190；和Panter等人的美国专利号7,223,376；和Xue等人的美国专利公开号2003/0200973；Zhang等人的美国专利公开号2006/0201524、Newbery等人的美国专利公开号2006/0231113和Hutchens的美国专利公开号2009/0288672，它们都通过引用并入本文。
离子交换纤维是能够与来自吸烟制品的主流烟气的气相组分进行离子交换的纤维。这样的纤维通常如下构建：将离子交换材料的颗粒嵌入纤维结构中，或用离子交换树脂涂布所述纤维。存在于纤维中的离子交换材料的量可以变化，但是通常是约10至约50重量％，基于离子交换纤维的总重量，更经常是约20至约40重量％。示例性的离子交换纤维描述在Rembaum等人的美国专利号3,944,485和Economy等人的美国专利号6,706,361，它们二者通过引用并入本文。离子交换纤维是商购可得的，例如，得自白俄罗斯的Fiban和德国的Kelheim Fibers GmbH。得自Fiban的示例性产品包括FIBAN A-1(具有-N+(CH3)3Cl-官能团的单功能强碱纤维)、FIBAN AK-22-1(具有≡N、＝NH和-COOH官能团的多功能纤维)、FIBAN K-1(具有-SO3-H+官能团的单功能强酸纤维)、FIBAN K-3(具有-COOH、-NH2和＝NH官能团的多功能纤维)、FIBAN K-4(具有-COOH官能团的单功能弱酸纤维)、FIBAN X-1(亚氨基二乙酸纤维)FIBAN K-1-1(类似于用亚铁氰化钴钾改性的FIBAN K-1的强酸纤维)、FIBAN A-5(具有-N(CH3)2、＝NH和-COOH官能团的多功能纤维)、FIBAN A-6和A-7(具有强和弱碱胺基团的多功能纤维)、FIBAN AK-22B(类似于FIBAN K-3的多功能纤维)和FIBAN S(具有[FeOH]2+官能团的单功能纤维)。得自Kelheim Fibers的一种示例性产品是Poseidon Fiber。
催化纤维是这样的纤维：其能够催化主流烟气的一种或多种气相组分的反应，由此减少或消除气相组分在穿过过滤元件抽吸的烟气中的存在。示例性的催化纤维会催化存在于主流烟气中的一种或多种气态物质(诸如一氧化碳、氧化氮、氰化氢、儿茶酚、氢醌或某些苯酚)的氧化。在本发明中使用的氧化催化剂通常是催化金属化合物(例如，金属氧化物诸如氧化铁、氧化铜、氧化锌和氧化铈)，其氧化主流烟气中的一种或多种气态物质。示例性的催化金属化合物描述在：Seehofer等人的美国专利号4,182,348；Dale等人的美国专利号4,317,460；Elliott等人的美国专利号4,956,330；Creighton等人的美国专利号5,050,621；Augustine等人的美国专利号5,258,340；McCormick的美国专利号6,503,475；McCormick的美国专利号6,503,475， Li等人的美国专利号7,011,096；Li等人的美国专利号7,152,609；Luan等人的美国专利号7,165,553；Hajaligol等人的美国专利号7,228,862；Saoud等人的美国专利号7,509,961；Dellinger等人的美国专利号7,549,427；Pillai等人的美国专利号7,560,410；和Bock等人的美国专利号7,566,681；和Billiet等人的美国专利公开号2002/0167118；Yadav等人的美国专利公开号2002/0172826；Lee等人的美国专利公开号2002/0194958；Lilly Jr.,等人的美国专利公开号2002/014453；Bereman等人的美国专利公开号2003/0000538；Banerjee等人的美国专利公开号2005/0274390；Banerjee等人的美国专利公开号2007/0215168；Gedevanishvili等人的美国专利公开号2007/0251658；Banerjee等人的美国专利公开号2010/0065075；Banerjee等人的美国专利公开号2010/0125039；和Sears等人的美国专利公开号2010/0122708，它们都通过引用整体并入本文。催化纤维可以如下构建：例如，将催化材料的颗粒嵌入纤维结构中，或用催化材料(诸如金属氧化物颗粒)涂布所述纤维。存在于所述纤维中的催化材料的量可以变化，但是通常是约10至约50重量％，基于离子交换纤维的总重量，更经常是约20至约40重量％。国际申请号WO 1993/005868(也通过引用并入本文)描述了通过在纤维支持物上涂布表面处理过的hopcalite材料而形成的催化纤维的应用，所述hopcalite材料是包括氧化铜和氧化锰的材料，可得自位于北卡罗来纳州Morrisville的North Carolina Center for Research。
作为例子，可以采用具有向其引入的离子交换基团的棉花和/或再生纤维素，例如，作为构造成用于蒸汽吸收的离子交换纤维。作为其它例子，可以采用聚乳酸和/或聚羟基烷酸酯作为用于改善生物可降解性的一种或多种纤维。还可以采用活性炭纤维来改善颗粒过滤并/或改善蒸汽吸收。所述纤维可以包括可以针对以下方面进行选择的任意其它纤维：改善的生物可降解性，改善的微粒过滤，改善的蒸汽吸收，和/或与纤维有关的任意其它有益方面。关于其它例子，参见在以下文献中阐述的材料组合物：Neurath的美国专利号3,424,172；Cohen等人的美国专利号4,811,745；Hill等人的美国专利号4,925,602；Takegawa等人的美国专利号5,225,277；和Arzonico等人的美国专利号5,271,419；它们中的每一篇通过引用并入本文。由此，例如，可以保留可能合乎需要的醋酸纤维素的方面(例如，味道和过滤)，同时提供其它功能性(例如，改善的生物可降解性、改善的微粒过滤和/或改善的蒸汽吸收)。
实验部分
实施例1:混合纤维丝束制备
使用下述线制备混合纤维丝束:(1)![]()
醋酸纤维素纤维(黑色)；(2)![]()
醋酸纤维素纤维(白色)；和(3)Carotex人造丝天然纤维。![]()
醋酸纤维素纤维(可得自Eastman Chemical Company)具有1.38g/旦尼尔的韧性和32％的最大伸长。![]()
醋酸纤维素纤维(可得自Eastman Chemical Company)被表征为300旦尼尔、76丝，且具有3.94dpf。![]()
醋酸纤维素纤维的韧性是1.50g/旦尼尔，且最大伸长是30％。Carotex人造丝纤维(可得自KCTex,Hickory,NC)被表征为300旦尼尔、76丝，且具有3.94dpf。人造丝纤维的韧性是1.89g/旦尼尔，具有32％的最大伸长。为了在视觉上评估纤维掺合的均匀度，使用黑色和白色醋酸纤维素纤维。
在依次包括以下部件的纤维生产系统上加工纤维输入物：(1)第一抽拉架；(2)水浴；(3)第二抽拉架；(4)蒸汽室；(5)第三抽拉架；(6)整理剂施用器；(7)具有蒸汽添加的波浪化仪；(8)具有输送带的干燥箱；(9)拉伸支持架；和(10)丝束捞网。制备具有3种醋酸纤维素/人造丝比例的掺合物(基于掺合物内的丝的总数)：70/30醋酸纤维素/人造丝；50/50醋酸纤维素/人造丝；和30/70醋酸纤维素/人造丝。
将2种线(醋酸纤维素和人造丝)布置在纱架上，使得达到最大混合。离开纱架的最终总旦尼尔是大约40,000。因此，70/30比例运行具有94根乙酸酯线和40根人造丝线，从而制备40,200的总旦尼尔。50/50掺合运行具有68根乙酸酯线和66根人造丝线，从而制备40,200的总旦尼尔。30/70掺合运行具有48根乙酸酯线和82根人造丝线，从而制备39,000的总旦尼尔。在没有抽拉的情况下以58米/分钟的速度运行收集的线束，然后穿过整理剂施用器浴，其施加大约2.5％的整理剂，按纤维的重量计。然后使纤维束穿过波浪化辊子，同时维持40psi的压力。夹板压力是50psi，且挡板压力是10psi。进入干燥器的纤维束的每英寸的波浪形是约20-25。干燥器温度是40℃。
当主观地评估时，所有这些丝束纤维掺合物具有与常规醋酸纤维素丝束相比相对较低的断裂强度。在非常短的时段内，通过在线束上施加1.2X抽拉，同时将热水浴维持在55-60℃(这会显著改善得到的丝束捆的强度)，改变以上运行。基于白色和黑色醋酸纤维素纤维在丝束捆内的布置的目检，判断在每个丝束掺合物中的混合是良好的。
实施例2：在海洋环境中的降解试验
按照ASTM D7081规范标准，用ASTM D-6691试验方法，在海洋环境 中试验了几种混合纤维丝束的生物降解。评价了下述样品：(1)使用得自实施例1的每批的纤维束制备的3种混合纤维丝束的样品；(2)从分别得自Lenzing和Eastman Chemical Company的100％人造丝和100％醋酸纤维素制备的丝束纤维的样品；和(3)纤维素纸的阳性对照和聚乙烯(LDPE)塑料成型纸的阴性对照。将所有样品置于30℃的受控的温暖且潮湿的环境中在海水中60天。通过测量CO2气体来评价生物降解，所述CO2气体从在5-升罐中降解可堆肥的样品而产生。对于每种材料，一式三份地试验样品。
60-天结果显示在图6中。在表中，RAY代表人造丝，且CA代表醋酸纤维素。具有50％醋酸纤维素和50％人造丝的混合纤维丝束生物降解了大约4％；具有70％醋酸纤维素和30％人造丝的混合纤维丝束生物降解了大约3.3％；具有100％人造丝的丝束生物降解了大约3.3％；具有30％醋酸纤维素和70％人造丝的混合纤维丝束生物降解了大约3.2％；具有100％醋酸纤维素的丝束生物降解了大约2％，纤维素的阳性对照生物降解了大约6％，且阴性对照LDPE塑料生物降解了大约1％。因而，该数据指示，与100％醋酸纤维素丝束相比，将人造丝与醋酸纤维素混合确实会增加生物降解速率，并且基于50/50掺合物以比100％人造丝更高的速率生物降解的事实，可能存在与某些CA/人造丝组合有关的某种协同效应。
实施例3：使用生物化学甲烷电位(BMP)的降解试验
BMP试验是材料在垃圾环境中对厌氧性生物可降解性的敏感性的量度。在BMP试验中，将小量材料(～1克)加入一式三个160ml密封的血清瓶子中。每个瓶子含有(1)含有所需营养物的生物生长培养基；(2)已经在居住垃圾(即，木质纤维素衬底)上维持的微生物的接种物；和(3)试验材料。在每次接种时，监测5个对照来测量与接种物有关的背景甲烷产生。将样品在37℃温育，并在16、31、45和61天以后分析，以确定每个瓶子中的甲烷的体积，尽管大多数甲烷在30天产生。将结果报告为ml CH4/克干燥试验材料。参见Wang,Y.-S.,Byrd,C.S.和M.A.Barlaz,1994,“Anaerobic Biodegradability of Cellulose and Hemicellulose in Excavated Refuse Samples,”Journal of Industrial Microbiology,13,第147-53页。将BMP试验应用于本实施例中的各种混合纤维丝束。
BMP结果和碳转化数据呈现在下面的表1中。所有数据已经针对与接种物有关的背景甲烷进行了校正。如结果所示，人造丝表现出厌氧性的生物降解，而醋酸纤维素不会。令人感兴趣的是，当将醋酸纤维素与人造丝混合 时，生物可降解性与单独的人造丝相比增加。这提示协同相互作用，其中要么醋酸纤维素的存在会刺激额外的人造丝转化，要么醋酸纤维素在与人造丝混合时是可生物降解的。假定每摩尔的CH4产生1摩尔的CO2(因为仅定量CH4)，计算％碳转化。对于碳水化合物(例如，纤维素)而言，1:1比例是准确的，且对于其它材料而言将稍微变化。在表中，CA表示醋酸纤维素，且RAY表示人造丝。
表1
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a。RPD是相对％偏差，其是标准差除以平均值并乘以100％。
实施例4:在好氧环境中的降解试验
进行试验来评估人造丝和醋酸纤维素纤维以及根据实施例1制备的3种掺合物和对照物在好氧环境中的好氧性生物可降解性。使用ISO方法9408“Ready Biodegradability”进行该试验，以测量生物降解随时间所需的氧摄取。试验计划由以下内容组成：使用RSA Pulse-Flow好氧呼吸计系统试验在初始纤维浓度的每个样品，所述样品提供约100mg/l的碳(这是约300mg/l的理论氧需求,THOD)，以测量在试验阶段中的氧摄取。种子培养物是得自美国阿肯色州费耶特维尔(Fayetteville,AR,USA)的Paul R.Noland废水处理计划(Wastewater Treatment Plant)的好氧性的混合液。试验温度是25℃。如ISO 9408方案所指示的，加入营养物、微量矿物质和缓冲液。
在14天操作中的纤维试验的数据显示在图7A和7B中，该图中的氧摄取(7A)和碳转化百分比(7B)随时间变化。氧摄取曲线的形状与对照物曲线的形状的对比以及THOD的百分比指示掺合的试验纤维的生物可降解性。这些数据显示乙酸酯对照衬底的快速生物降解和纤维材料的更慢生物降解。纤维材料的最高％生物降解是针对100％人造丝样品。醋酸纤维素纤维的生物降解是非常低的。人造丝/醋酸纤维素掺合物的生物降解与％人造丝稍微成比例。
实施例5：使用混合纤维丝束形成香烟过滤嘴
使用常规过滤嘴制造设备，使用根据实施例1制备的3种掺合物和对照物(常规醋酸纤维素丝束)，制备香烟过滤嘴。用三醋汀塑化常规丝束和3种混合纤维丝束，并制备过滤嘴条区段和针对压力降和硬度进行试验。使用可得自Filtrona Instruments and Automation Ltd的Filtrona Quality Test Modules(QTM Series)，测量压力降值(以mm水柱为单位)。可以使用由Sodim SAS制造的D61Automatic Hardness Tester进行硬度试验，其中仪器在固定的时间段中(例如，3-5秒)向样品施加恒定压缩负载(例如，300g)，并根据下式将压缩值用数字显示为压缩百分比：硬度(％)＝[(D-A)/D]x 100，其中D是过滤嘴区段的原始平均直径，且A是过滤嘴区段的平均压缩直径。
试验的过滤嘴的数据阐述在下面的表2中。数据包括三醋汀重量百分比(作为所有过滤嘴区段重量的百分比)、试验的过滤嘴区段的重量、试验的过滤嘴区段的大小、试验的过滤嘴区段的压力降和试验的过滤嘴区段的硬度。
表2
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30/70CA/人造丝和50/50CA/人造丝掺合物由于低强度而难以在设备上加工。具体地，那些掺合物不具有足以实现以下目的的强度：允许将丝束切开成足以进行适当塑化的宽度的丝束带。70/30CA/人造丝掺合物尽管比其它两种混合纤维丝束更强，但是仅能够切开成大约4英寸的丝束带宽度(相对于常规CA丝束的约12英寸)。即使对于相对狭窄的丝束带，70/30CA/人造丝掺合物能够被塑化至足以产生与常规香烟过滤嘴相对接近的硬度水平的程度。该试验证实，根据本发明的混合纤维丝束可以制成表现出与常规香烟 过滤嘴类似的压力降和硬度特征的香烟过滤嘴区段。
如在实施例1中指出的，试验的混合纤维丝束的纤维抽拉过程包括使用水浴。人造丝纤维是相对亲水的。因此，水浴的应用可能对混合纤维丝束的强度具有显著的负面效应。据信，以避免过度暴露于水的方式加工混合纤维丝束，可以显著增强丝束的强度，并改善使用香烟过滤嘴机器加工这样的那些材料的有效性。
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