Adhesivo termofundible con temperatura de aplicación baja para la fabricación de cigarrillos.

Filtro de cigarrillo que comprende un adhesivo termofundible, que se puede aplicar a temperaturas entre 93y 149ºC (200 y 300ºF), de manera que el adhesivo comprende lo siguiente:

(i) un copolímero de etileno/acrilato de n-butilo que comprende un 10 hasta un 40% en peso de acrilato den-butilo, con un índice de fusión de al menos 40 dg/min, o bien

(ii) 20 hasta 40% en peso de un copolímero de etileno/alfa-olefina, 20 hasta 40% en peso de plastificante y10 hasta 40% en peso de cera o bien

(iii) 30 hasta 60% en peso de polímero de polietileno con un índice de fusión de 5000 hasta 2000 dg/min a190ºC, una densidad de 0,9 hasta 0,93 y un punto de reblandecimiento inferior a 110ºC.

Adhesivo termofundible con temperatura de aplicación baja para la fabricación de cigarrillos Fundamento de la invención La presente invención se refiere al uso de un adhesivo termofundible que se aplica a una temperatura baja para fabricar filtros de cigarrillos. En particular, los adhesivos termofundibles de la presente invención se utilizan para unir la costura que envuelve el filtro y para anclar el elemento filtrante in situ a la varilla.

Un cigarrillo con punta o boquilla a base de un filtro estándar se fabrica siguiendo tres etapas distintas: (1) fabricación del filtro o del tapón, (2) fabricación de la varilla, y (3) colocación de la punta.

La varilla del cigarrillo consiste en un flujo o chorro de tabaco envuelto por un tubo de papel, donde el tubo de papel se pega mediante una línea de adhesivo adecuado. Este procedimiento tiene lugar a velocidades que oscilan entre 2000 y 16000 cigarrillos por minuto. El peso de la varilla del cigarrillo, el diámetro y la longitud son controlados con exactitud tanto para un control del precio como para fines tributarios.

El procedimiento de fabricación del filtro es similar en muchos aspectos a la fabricación de la varilla, pero los materiales y el equipo de fabricación utilizado son diferentes. Los filtros para fumar tabaco se fabrican frecuentemente a partir de una estopa rizada de fibras de acetato de celulosa. La estopa se calienta luego y se arrolla para fabricar un material de unas 9” de ancho, que contiene una distribución homogénea de fibras. La estopa “florece” de una manera ya conocida para separar las fibras, y un disolvente de elevado punto de ebullición, que se suele conocer como “plastificante”, a saber, triacetina, se aplica, pulverizando o bien con ayuda de una mecha. A la estopa tratada se le da una forma cilíndrica y se envuelve con papel. Durante un intervalo de tiempo, que se puede acelerar calentando, el plastificante disuelve al principio parcialmente la superficie de las fibras haciendo que se vuelvan pegajosas y que se unan unas con otras en varios puntos de contacto. El plastificante emigra luego hacia el interior de la fibra dejando seca la superficie, pero las fibras se mantienen unidas.

A la estopa tratada se le da forma de tubo y se envuelve en un papel al que se añade cola o un adhesivo en todo su eje longitudinal. Antes de que el papel entre en contacto con el material de la estopa se aplica adhesivo en el centro y el borde formando con ello el anclaje y la costura. Durante este proceso, se utilizan barras calefactoras para ampliar el tiempo en que el adhesivo se va uniendo con la estopa. La varilla de filtro formada se pasa luego por unas placas refrigerantes que fijan el adhesivo. Es preciso realizar este procedimiento ya que el filtro se corta inmediatamente en piezas más pequeñas.

En algunas aplicaciones, como los filtros tipo carbono o multi-componentes, se aplica previamente un adhesivo termofundible al papel de filtro y luego se sella térmicamente con la máquina de fabricación del filtro.

En la fabricación convencional de los filtros para cigarrillos, un adhesivo termofundible aplicado a 177ºC (350ºF) se utiliza para la costura y un segundo adhesivo acuoso se utiliza para el anclaje. Se elige un adhesivo acuoso con resistencia a la triacetina. Debido a la naturaleza de la estopa, existe un elevado grado de tensión radial en la unión encolada, de manera que cualquier adhesivo utilizado deberá ser capaz de encolar casi de forma instantánea la pieza y mantenerla así durante su almacenamiento y uso. Esto ha conducido al uso de adhesivos termofundibles, los cuales se caracterizan por una solidificación rápida y permiten utilizar velocidades muy elevadas.

Con frecuencia se utilizan adhesivos termofundibles basados en acetato de vinilo y etileno y polietileno para este filtro. Se prefieren porque son relativamente no polares y resisten los efectos deteriorantes de la triacetina, el plastificante más utilizado, que a veces migra actuando como un disolvente para el adhesivo y provocando el deterioro de la unión o enlace.

Por ejemplo, la patente americana US 4.326.543 muestra unos cigarrillos con filtro, cigarros y otros productos similares que emplean filtros fibrosos no arrollados, que se sujetan por si solos, donde la parte que contiene el tabaco se fija a los filtros fibrosos mediante papel que está revestido de forma específica con un adhesivo termofundible. Los adhesivos termofundibles descritos en este documento se basan en copolímeros de acetato de vinilo/etileno que tienen un índice de fusión que no debería ser mayor de 20 y preferiblemente es 12 o inferior a 12.

Por ejemplo la patente americana 5.947.127 informa sobre la producción de una varilla de filtración mediante la adición de un polímero soluble en agua en forma de una solución acuosa, una dispersión o bien en forma de partículas a una estopa de fibra de éster de celulosa, de manera que se controle la cantidad de agua utilizada siendo de 25 partes en peso con respecto a 100 partes en peso de la estopa. Posteriormente, el agua contenida en la varilla se retira o bien se funde el polímero soluble en agua en partículas calentando para unir la fibra y obtener un filtro de tabaco. Puesto que como polímero soluble en agua se utiliza un copolímero de alcohol de vinilo y éster de vinilo, que se pueden mezclar con cantidades mínimas de polímeros no solubles en agua como el etilenvinilacetato, las poliolefinas, poliésteres o poliamidas. La patente americana 4.221.226 muestra adhesivos termofundibles para unir estopas de filtro que consisten en un 25 hasta un 75% en peso de una cera y en un 75 hasta un 25% en peso de una resina hidrocarbonada adherente. Se ha descrito que opcionalmente se puede añadir etilenvinilacetato al adhesivo para incrementar la fragilidad del enlace o unión.

Los adhesivos mayoritariamente disponibles en el comercio y que se utilizan en la fabricación de cigarrillos son o bien masas fundidas calientes que requieren temperaturas de 177ºC (350ºF) o bien adhesivos acuosos que aportan resistencia a la triacetina.

Sin embargo, existen problemas asociados al uso de adhesivos termofundibles convencionales, que se aplican a elevadas temperaturas, en general a 177ºC (350ºF) . Estas elevadas temperaturas incrementan los riesgos del operador o usuario en lo que se refiere a quemaduras y a la inhalación de sustancias volátiles residuales. Además, las altas temperaturas requieren más energía, lo que precisa unas instalaciones de fabricación más adecuadas. Las temperaturas elevadas pueden producir también el desgaste prematuro en el equipo de aplicación, es decir, boquillas, mangueras y depósitos de almacenamiento.

La presente invención utiliza adhesivos termofundibles con temperatura de aplicación baja, que se pueden aplicar a temperaturas del orden de 93ºC a 149ºC (200 a 300ºF) . Las ventajas de utilizar temperaturas tan bajas incluyen un número reducido de elementos calefactores que se requieren en el recipiente de adhesivo, un número reducido de emisiones volátiles y el riesgo reducido de lesión además de menos desgaste en el equipo de aplicación. El uso de adhesivos termofundibles de baja temperatura puede eliminar también la necesidad de utilizar adhesivos acuosos y termofundibles, ya que algunos de los adhesivos termofundibles de la presente invención presentan una resistencia excelente a la triacetina. Además, las temperaturas inferiores reducen las temperaturas en la sección de reactivación de la maquinaria y eliminan la necesidad de placas refrigerantes. Adicionalmente, los adhesivos termofundibles de la presente invención tienen una velocidad de fijación rápida, una mejor capacidad de corte y son comparables o mejores en lo que se refiere a la resistencia a la triacetina que los adhesivos termofundibles a 177ºC (350ºF) .

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Se ha averiguado, de acuerdo con la presente invención, que los adhesivos termofundibles basados en copolímeros de etileno de baja temperatura de aplicación aportan unas ventajas o beneficios inesperados en la fabricación de filtros de cigarrillos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención va dirigida al uso de composiciones de adhesivos termofundibles, que se pueden aplicar a temperaturas entre 93ºC a 149ºC (200 a 300ºF) , en la fabricación de filtros de cigarrillos. En particular, la presente invención va dirigida a un proceso para fabricar filtros de cigarrillos, y a los filtros de los cigarrillos, donde se aplica un adhesivo termofundible basado en un copolímero de etileno de baja temperatura de aplicación a al menos un borde longitudinal o una superficie de papel de envolver poroso y/o no poroso. Los adhesivos de la presente invención se aplican... [Seguir leyendo]

1. Filtro de cigarrillo que comprende un adhesivo termofundible, que se puede aplicar a temperaturas entre 93 y 149ºC (200 y 300ºF) , de manera que el adhesivo comprende lo siguiente:

(i) un copolímero de etileno/acrilato de n-butilo que comprende un 10 hasta un 40% en peso de acrilato de n-butilo, con un índice de fusión de al menos 40 dg/min, o bien

(ii) 20 hasta 40% en peso de un copolímero de etileno/alfa-olefina, 20 hasta 40% en peso de plastificante y 10 hasta 40% en peso de cera o bien

(iii) 30 hasta 60% en peso de polímero de polietileno con un índice de fusión de 5000 hasta 2000 dg/min a 190ºC, una densidad de 0, 9 hasta 0, 93 y un punto de reblandecimiento inferior a 110ºC.

2. Filtro de cigarrillo conforme a la reivindicación 1, alternativa (i) que comprende adicionalmente un segundo copolímero de acetato de vinilo y etileno, en el que el segundo copolímero de acetato de vinilo y etileno consta de un 25 hasta 35% en peso de acrilato de n-butilo.

3. Filtro de cigarrillo conforme a la reivindicación 2, donde el segundo copolímero de etileno y acrilato de nbutilo tiene un índice de fusión de 40 dg/min y comprende un 35% de etileno y acrilato de n-butilo

4. Filtro de cigarrillo conforme a la reivindicación 1, alternativa (i) de manera que el adhesivo consta de:

(a) hasta 40% en peso de etileno/acrilato de n-butilo, que comprende un 10 hasta 40% en peso de acriclato de n-butilo, con un índicie de fusión de al menos 400 dg/min;

(b) hasta 60% en peso de agente adherente;

(c) hasta 35% en peso de cera; y

(d) Opcionalmente, 1 hasta 25% en peso de un segundo etileno/acrilato de n-butilo, con un índice de fusión de 40 dg/min.

5. Filtro de cigarrillo conforme a la reivindicación 1, alternativa (i) donde el adhesivo termofundible consta de :

a) 15 a 40% de copolímeros de acrilato de n-butilo/etileno que tienen un índice de fusión de al menos 200

dg/min; b) 25 a 55% de resinas adherentes de a-metilestireno y c) 15 a 40% de una cera de parafina de punto de fusión bajo

6. Filtro de cigarrillo conforme a la reivindicación 4, que comprende adicionalmente un aditivo polimérico seleccionado del grupo formado por polímeros de acrilato de metilo y etileno, que contiene un 10 hasta un 28% en peso de acrilato de metilo, copolímeros de ácido acrílico y etileno que tienen un índice de acidez de 25 hasta 150, copolímeros de metil (met) acrilato, polietileno, polipropileno y polímeros de poli (butano-1-co-etileno) y copolímeros de etileno/acrilato de n-butilo con peso molecular bajo y/o índice de fusión bajo y combinaciones de los mismos.

7. Filtro de cigarrillo conforme a la reivindicación 1, alternativa (ii) donde el copolímero de etileno/alfa-olefina tiene un índice de amplitud de distribución de la composición mayor del 50% y un Mw/Mn inferior a 6.

8. Filtro de cigarrillo conforme a la reivindicación 1, alternativa (ii) donde el copolímero de etileno/alfa-olefina tiene un índice de fusión de 40 hasta 1000 dg/min, un punto de fusión de 71 a 90ºC, una densidad de 0, 850 a 0, 92, un valor CDBI superior al 50% y un valor de Mw/Mn inferior a 6

9. Filtro de cigarrillo conforme a la reivindicación 1, alternativa (ii) que comprende adicionalmente un aditivo polimérico seleccionado del grupo formado por polímeros de acrilato de metilo y etileno, que contiene un 10 hasta un 28% en peso de acrilato de metilo, copolímeros de ácido acrílico y etileno que tienen un índice de acidez de 25 hasta 150, polietileno, polipropileno, polímeros de poli (butano-1-co-etileno) , copolímeros de etileno/acrilato de n-butilo (EnBA) y copolímeros de etileno y acetato de vinilo EVA) y combinaciones de los mismos.

10. Filtro de cigarrillo conforme a la reivindicación 1, alternativa (i) donde el adhesivo comprende mezclas de EVA de polímeros de EnBA y EVA.

11. Filtro de cigarrillo conforme a la reivindicación 1, alternativa (iii) donde el adhesivo termofundible comprende:

a) 50 partes de polietileno; b) 40 partes de una resina adherente a base de hidrocarburos alifáticos-aromáticos c) 10 partes de una cera microcristalina con un punto de reblandecimiento de 90, 6ºC (195ºF) y d) 0, 2 partes de un estabilizador antioxidante 12. Procedimiento para la fabricación de un filtro de cigarrillo, que consiste en aplicar un adhesivo termofundible a una temperatura entre 93 y 149ºC (200 y 300ºF) a papel de envolver filtros poroso y/o no poroso, donde el adhesivo comprende lo siguiente:

(i) Copolímero de etileno/acrilato de n-butilo que comprende un 10 hasta un 40% en peso de acrilato de nbutilo, con un índice de fusión de al menos 40 dg/min y opcionalmente un segundo copolímero de acrilato de n-butilo donde el segundo copolímero de etileno y acrilato de n-butilo comprende un 25 hasta 35% en peso de acrilato de n-butilo; o bien (ii) 20 hasta 40% en peso de un copolímero de etileno/alfa-olefina, 20 hasta 40% en peso de plastificante y 10 hasta 40% en peso de cera o bien (iii) 30 hasta 60% en peso de polímero de polietileno con un índice de fusión de 5000 hasta 2000 dg/min a 190ºC, una densidad de 0, 9 hasta 0, 93 y un punto de reblandecimiento inferior a 110ºC.

13. Procedimiento conforme a la reivindicación 12, alternativa (i) , donde el adhesivo comprende lo siguiente:

a) 10 hasta 40% en peso de etileno/acrilato de n-butilo, que comprende un 10 hasta 40% en peso de acrilato de n-butilo, con un índice de fusión de al menos 400 dg/min; b) 10 hasta 60% en peso de agente adherente; c) 0 hasta 35% en peso de cera; y d) opcionalmente, 1 hasta 25% en peso de un segundo etileno/acrilato de n-butilo, de manera que el segundo etileno/acrilato de n-butilo consta de un 33 hasta 35% en peso de acrilato de n-butilo, con un índice de fusión de 40 dg/min

14. Procedimiento conforme a la reivindicación 12, alternativa (i) , donde el adhesivo comprende lo siguiente:

a) 15 hasta 40% en peso de copolímero de etileno/acrilato de n-butilo con un índice de fusión de al

menos 200 dg/min; b) 25 hasta 55% en peso de resina adherente de alfa-metilestireno y c) 15 hasta 40% de una cera de parafina con punto de fusión bajo.

15. Procedimiento conforme a la reivindicación 12, alternativa (i) , donde el copolímero de etileno/alfa-olefina tiene un valor CDBI superior al 50% y un valor Mw/Mn inferior a 6.

16. Procedimiento conforme a la reivindicación 12, alternativa (ii) , donde el copolímero de etileno/alfa-olefina tiene un punto de fusión de 40 hasta 1000 dg/min, un punto de fusión de 71 hasta 90ºC, una densidad de 0, 850 hasta 0, 92, un valor CDBI superior al 50% y un valor Mw/Mn inferior a 6.

17. Procedimiento conforme a la reivindicación 12, alternativa (i) , donde el adhesivo comprende mezclas de polímeros de EnBA y EVA.

18. Procedimiento conforme a la reivindicación 12, alternativa (iii) , donde el adhesivo comprende:

a) 50 partes de polietileno; b) 0 partes de una resina adherente de hidrocarburos alifáticos-aromáticos; c) 10 partes de una cera microcristalina con un punto de reblandecimiento de 90, 6ºC (195ºF) y d) 0, 2 partes de un estabilizador antioxidante.