Brevet FR2009251A1 — publié le 19700130

:j9 16837 i 2009251 La présente invention se rapporte à une procédé de fabrication d'étoffes non tissées, utilisé de préférence comme filtres, pour cigarettes. Lors de la fabrication de filtres pour cigaretes, il s'agit 5 d'obtenir une combinaison de propriétés optimales, à savoir outre un degré de séparation élevé pour le goudron et la nicotine, une résistance aussi faible que possible à l'aspiration et une rigidité suffisamment élevée du bout filtre. Certaines de ces conditions sont contradictoires, en ce sens que l'accrois-10 sement du degré de séparation est obtenu par une densité plus forte, ce qui à son tour fait augmenter la résistance à l'aspiration. Il a déjà été montré, dafts la littérature technique, comment il est possible de fabriquer des filtres à"cigarettes améliorés à partir d'étoffes non tissées, lorsque ces étoffes 15 sont formées par .des filaments. On peut alors 'augmenter le compactage ou la densité et dès lors le pouvoir séparateur par le filage de filaments extrêmement minces, et des ép'aisseurs inférieures à 10 Ai donnent les meilleures valeurs d1absorption et de séparation. La structure plane composée de filaments 20 entremêlés de manière statistique, d'un poids d'environ 25 à p 30 g/m et d'une, largeur de 30 cm est, par un traitement thermique suivie d'une compression effectuée par des cylindres tournant en continu, consolidée thermiquement,';. .pour .qu'elle puisse subit d'autres opérations de travail. L'exécution exaç-25 te de cette consolidation présente de l'importance pour l'action filtrante en ce sens que l'étoffe non tissée se trouvant sous la forme d'un ruban sans fin doit être'mise sous -formeude:baguette. Cette transformation est exécutée de manière traditionnelle à l'aide de machines présentant un entonnoir d'admission, dans lesquelles le ruban cfétoffe est alimenté en continu et 30 où l'étoffe, par pliage, est transformée en baguettes-, enveloppées de papier. La régularité de cette opération qui" s,!effectue sous traction est largement fonction de l'encrage ou de l'adhésion des filaments. Une distorsion avec une destruction de la structure conduirait à des baguettes de structures irrégulières. 35 II a toutefois été constaté qu'en cas d'application d'une chaleur exagérée ou d'une pression trop élevée des cylindres, la structure plane et ses filaments sont certes bien soudés et que le produit ainsi fabriqué présente une bonne rigidité 16837 2 2009251 et peut servir à la fabrication de baguettes, mais que l'action filtrante laissait à désirer. Cela est dû à la formation de , canaux dans la baguette, étant donné que lors.du soudage intense, la surface de 1!étoffe devient trop, lisse et adopte, dans 5 les cas extrêmes, ,1a forme d'une - feuille, de telle sorte que-lors de la formation de la baguette,, des_canaux continus sont formés. Les baguettes filtrantes ainsi- préparées étaient -certes bien rigides-mais leur pouvoir d'absorption était trop faible. Lorsqu'une étoffe.non tissée de la même structure n'est 10 que faiblement■soudée, la surface de la structure plane était encore fibreuse.de telle sorte que lors de la formation de la baguette, la naissance de canaux continus est exclue. Cela a pour effet un 25 . - Ces-. diffi cuitës.ont pu être supprimées conformément â la présente.; invention., et il. a. été possible de fabriquer avec les matériaux suivant 1'invention des baguettes filtrantes présentant, un meilleur pouvoir d'absorption* avec une faible résistance .à- l'aspiration et avec une bonne rigidité. L'invent ion 30 est - basée sur l'idée de fabriquer,- par filage de. substances fortement polymér-isées susceptibles de donner naissance à des filaments, des structures ou étoffes à base de -filaments entremêlés, comprenant deux ou plusieurs types de -fibr.es, et de transformer ensuite ces structures, de filaments entremêlés 35 en baguettes filtrantes.. Dans ce cas, chaque variété de fibres peut remplir un rôle spécifique au sein du filtre, et la distribution homogène de ces fibres,, grâce ;à l'opération de. filage suivant l'invention, permet la fabrication de filtres, exerçant une action optimale. Dans les filtres actuels pour 69 16837 3 2009251 cigarettes, formés à partir de filaments parallèles, une structure en labyrinthe composée des fibres de natures différentes n'est pas possible, en raison de la position parallèle de ces fibres. Les étoffes non tissées constitués par les filaments 5 en structures entremêlées donnent en outre une voie permettant de fabriquer des filtres spécifiques pour les divers mélanges de tabac et permettent également d'influencer le goût des cigarettes équipées de filtres suivant l'invention. La Fig. 1 représente schématiquement une intallation 10 permettant de fabriquer les structures entremêlées suivant l'invention. On utilise deux filières prësentant-les orifices de filage en rangées rectilignes. Les nappes de filaments sortant des rangées d'orifices de filage sont saisies de part et d'autre par des courants d'air s'échappant de fentes longi-15 tdinales et sont, à l'aide de canaux de guidage eu d'étirage, éloignés en direction parallèle de la filière, opération au cours de laquelle les filaments sont étirés séparément par les courants d'air. Il est également possible d'utiliser des filières d'un autre type, permettant toutefois également de 20 former des nappes linéaires de filaments et dans lesquelles les nappes de filaments sont, dans des canaux, guidées en forme de bande à l'aide de courants d'air. C'est ainsi que les filaments peuvent être filés à l'aide de filières circulaires et être mis en éventail grâce à un guidage approprié dans les 25 canaux d'air, de telle sorte que les nappes, à l'origine circulaires, sont transformées en rubans. Dans le procédé décrit, on utilise chaque fois une paire de filières dont les nappes de filaments, après la sortie des canaux de guidage, sont réunies. Comme on le voit à la Fig. 1, la nappe de filaments 30 1 issue de la filière 1 et la nappe de filaments 2 issue de la filière 2 sont introduites dans les canaux de guidage 3 et 4. A l'extrémité des canaux de guidage, on a prévu des plaques de déviation 5 et 6 disposées suivant un angle o( , plaques qui font déviter les nappes de filament 1 et 2 et les 35 réunissent dans la zone 7- Les plaques peuvent être planes ou bombées en direction de la zone de mélange 7 . La réunion a lieu de manière telle que la nappe de filaments 1 ou, 2 arrivant sous forme d'un large ruban sont réunies dan';-la zone Z pour former un ruban unique qui est déposé sur un tamis 69 16837 4 2009251 récepteur 8 sous lequel se trouve un dispositif d'aspiration 9-Cette forme de réunion a pour effet que les deux composants 1 et 2 sont reçus sous forme d'une étoffe entremêlée régulière dans la zone 10. Il y a lieu de noter que la turbulence aug~ 5 mente des points 5, 7 et 10, ce qui favorise le feutrage. Etant donné que la vitesse de filage (par exemple 5000 m/min) est toujours un multiple de la vitesse du ruban perforé récepteur (par exemple 50 m/min),les filaments des variétés 1 -et 2 se déposent sous forme intimement mêlée, en boucles, pour consti-10 tuer une structure entremêlée 11. Ensuite la structure entremêlée est consolidée à l'aide d'une paire de cylindres chauffés 12 qui ramollit au moins superficiellement les filaments thermoplastiques et les rend collantes. A l'aide de la machine qui est située derrière l'entonnoir 13, cette structure peut ensuite 15 être transformée en baguette filtrante. La réunion des nappes de filaments peut également avoir lieu par le fait que parallèlement aux plaques de déviation 5 et 6 se raccorde chaque fois une plaque supplémentaire ayant sensiblement la même longueur aux parois intérieures du 20 canal, plaque supplémentaire qui est disposée parallèlement aux plaques 5 ou 6 ou qui présente une inclinaison moindre. La réunion peut également se faire conformément à la Fig. 2. Cette figure représente une vue en coupe d'une forme de réalisation dans laquelle lés nappes de filaments 1 et 2 issues 25 de deux canaux d'air 3 et 4, au moment où elles quittent les canaux d'air, sont déviées à l'aide de tôles bombées 5 et 6 de manière convexe par rapport aux nappes respectives, conformément à l'effet de Coanda, et sont dirigées en forme d'arc l'une vers l'autre, de telle sorte qu'au-dessous de la zone 7 30 est formée une nappe de filaments combinée constituée des filaments 1 et 2, nappe qui est reçue sur le ruban récepteur. La nappe mixte de filaments 1 et 2 est déposée sur le ruban perforé équipé d'un dispositif d'aspiration, sous forme d'une étoffe non tissée composée des deux variétés de filaments. 3^ Dans une autre forme de réalisation, les nappes de fila ments de- différentes natures peuvent également être prépaiées au moyen d'une filière susceptible de filer deux composantes. En tout état de cause on forme deux nappes linéaires de filament, de nature différente, qui diffèrent par exemple en BAD ORIGINAL 16837 5 2009251 ce qui concerne l'épaisseur, la section transversale ou la composition chimique. A la différence du mode opératoire décrit plus haut, ces deux nappes de filaments sont alors guidées dans le même canal d'air. Toutefois, comme dans le mode 5 opératoire décrit plus haut, les nappes de filaments sont déposées sous forme d'une structure entremêlée sur un ruban perforé en substance suivant un plan. Exemple Dans le présent exemple on utilise deux filières. Les 10 deux filières sont disposées en parallèle avec un angle de 45° par rapport à la direction du ruban d'aspiration de dépôt, chaque filière présentant une rangée de dix trous écartés d'une distance de 6 mm. De part et d'autre de la rangée de trous et parallèlement à celle-ci, on a prévu une fente de 15 0,3 mm de largeur d'où est expulsé l'air dit primaire, et les nappes de filaments sortant des trous des filières sont sais sies par les deux courants d'air et sont chassées vers le bas. Les deux rangées de trous sont distantes de 150 mm. Chaque filière est précédée d'une machine à extrusion pour faire 20 fondre la matière matière, et entre la machine à expulsion et la filière est disposée une pompe de filage pour le dosage fin. A une distance de 40 mm, les deux filières étaient suivies de canaux d'air, et une fente d'admission d'air était pratiquée à chaque paroi intérieure des canaux, fente à l'ai-25 de de laquelle de l'air dit tertiaire peut être injecté de part et d'autre de la nappe de filaments, en direction du bas. Par suite du principe d'injection, de l'air dit secondaire est aspiré entre la filière et le canal d'air. Les dimnesions intérieures des canaux d'air sont de 18 x 150 mm pour une 30 longueur de 750 mm. La fente d'air est pratiquée à une distance de 18 mm de l'extrémité supérieure des canaux d'air et à une largeur de 1,6 mm. Comme il est montré à la Fig. 2, chacun des deux canaux d'air est suivi d'une plaque bombée à l'aide de laquelle les deux nappes de filaments sont déviées en forme 35 de cercle et sont réunies à une distance d'environ 3000 mm des extrémités inférieures des canaux d'air. Les filaments sont alors déposés sous forme d'une structure entremêlée sur le ruban perforé sous-jacent. La distance entre l'extrémité du canal d'air et le ruban perforé du dépôt est de 1000 mm. 16837 6 2009251 Pour élargir la zone de dépôt, les deux canaux d'air sont pivotes rythmiquement autour de l'axe 8 (Fig. 2) , de telle sorte qu'on obtient une étoffe non tissée d'une largeur de 300 mm. Dans le présent exemple, les deux filières sont alimentées en 5 polyprolpylène, mais des filaments d'un diamètre différent sont produits par les deux filières. La filière n° 1 (30 trous) est alimentée par 0,2 cm/min/trou et la filière n° 2 (10 trous) est alimentée par 0,5 cm/min/trou-;. La température de la filière 1 est de 310°C et la température de la filière 2 est 10 de 220°C. Par admission de 0,4 nm^/min d'air primaire et de 3 niP/min d'air tertiaire, il a été engendré dans le canal d'air n° 1 une vitesse d'air de 2800 m/min et par admission de 0,25 nm^/min d'air primaire et de 2,25 nm^/min d'air tertiaire dans le canal n° 2, il y a été engendré une vitesse de 2200 m/ 15 min. La nappe de filaments provenant de la filière n° 1 avait une section transversale moyenne de 10 /ij et la nappe provenant de la filière n° 2 avait une section transversale de 60 Aj . Le ruban perforé de réception équipé d'un dispositif d'aspiration sous-jacent s'est déplacé à une vitesse de 1,12 m/ 20 min sous la nappe de filaments, de telle sorte qu'on obtient 2 ' une étoffe non tissée d'un poids de surface de 16 g/m et d'une largeur de 30 cm. L'étoffe non tissée placée sur le ruban perforé passe par un tronçon de séchage à infra-rouge et ensuite par une paire de cylindres comprenant un cylindre 25 en acier et un cylindre opposé élastique de telle sorte que l'étoffe est légèrement consolidée par voie thermique de sorte qu'ensuite elle peut être transformée dans les machines traditionnelles en baguettes filtrantes. Des résultats particulièrement fa orables sont obtenus 30 avec des polyesters linéaires et l'on peut harmoniser les deux composants de manière efficace par l'emploi de polyesters de natures différentes. C'est ainsi que la composante principale de la fibre peut être un théréphtalate de polyéthylène et la composante de rigidification un polyester mixte à base d'éthy!-35 lène glyeol,de 90 parties d'acide théréphtaliqùe et "de-.10 parties d'acide isophtalique. Il a été constaté que les filtres pour cigarettes à base de polyester sont particulièrement favorables sous l'angle du goût. Il est évident qu'un grand nombre d'autres mélanges peuvent également être utilisés, 16837 7 2009251 suivant.-l'absorption particulière des différentes composantes des fibres.. Le grand avantage des baguettes filtrantes fabriquées avec les, étoffes mixtes suivant l'invention réside dans le fait 5 qu'une proportion de mélange appropriée des filaments permet d'obtenir une rigidité suffisante du filtre, bien que la surface présente encore un caractère fibreux. On entend par là une surface qui.se désagrège très facilement en cas de frottement, contrairement aux structures fibreuses largement soudées. Cet-10 tesurface conformément à l'invention présente l'avantagé que lors de,1a.formation ultérieure de la baguette filtrante, des canaux d'air continus sont largement éliminés. Lors de la formation des baguettes filtrantes, les étoffes sont plissés, ce qui donne naissance à des plis longitudinaux continus très 15 fins, l'ensemble était réuni pour former une baguette filtrante, à la manière d'un accordéon. Le caractère flou de la surface composée de nombreuses boucles de filament donne, lors de la réunion au cours de laquelle les différentes couches sont superposées, naissance à un accrochage des différentes filaments 20 avec formation d'une structure en labyrinthe particulièrement favorable.pour la filtration. Grâce à la présence de deux ou de plusieurs composantes de fibres sous forme de boucles sans fin et entremêlées, on obtient la possibilité d'obtenir des actions de filtration spécifiques pour les différents éléments 25 constitutifs de la fumée. C'est ainsi par exemple que l'emploi de fibres de polyamide exerce une action favorable sur l'absorption des phénols, tandis que des fibres de polyester, en raison de leur caractéristiques d'absorption, sont particulièrement favorables sous l'angle du goût. Il est dès lors pos-30 sible, compte tenu du grand nombre de composants présents dans la fuméej grâce à une sélection adéquate des matières premières et par la transformation de ces matières premières en(filaments d'épaisseurs diverses, et par la formation d'une structure entremêlée, de fabriquer les filtres les mieux appropriés pour 35 les différentes sortes de tabac. Il est possible de réaliser des effets optimaux, étant donné qu'outre la structure en labyrinthe, l'action de filtration peut aussi être modifiée par suite de la modification de la surface des filaments, par un filage de filaments d'épaisseurs diverses. Pour de nombreuses 69 16837 8 2009251 applications, il est possible de fabriquer des filtres comprenant une proportion de 60 % en poids de fibres d'une épaisseur de 10 a|. et de 40 % en poids de fibres d'une épaisseur supérieure à 40 /jces filtres ayant un pouvoir d'absorption plus 5 élève que les filtres actuels du commerce. 69 16837 9 2009251 REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'étoffes non tissées notamment utilisées pour des filtres à cigarettes, caractérisé en ce que deux ou plusieurs nappes parallèles de filaments soit filés ces nappes étant réunies à l'aide de jets d'air de manière telle 5 que l'on obtient un mélange intime sur toute la largeur des. différentes nappes, la nappe mélangée ainsi formée étant déposée par aspiration sur un ruban perforé, avec formation d'une structure à filaments entremêlés. 2.- Pocédé de fabrication de baguettes filtrantes, carac-10 térisé en ce que les étoffes non tissées préparées suivant la revendication 1 sont plissées en continu avec formation de fins plis longitudinaux, et sont transformées en baguettes filtrantes, les surfaces constituées par des boucles de filaments se réunissant sous forme d'une structure en labyrinthe. 15 3.- Baguette filtrante pour fabrication de bouts filtre pour cigarettes, caractérisée en ce que l'étoffe non tissée est constituée par deux ou plusieurs variétés de filaments de structure chimique et/ou physique différente. 4.- Baguette filtrante suivant la revendication 3S carac-20 térisée en ce qu'elle est composée de 60 pour cent en poids de fibres jusqu'à une épaisseur de 10yu et de 40 pour cent en poids de fibres d'une épaisseur supérieure à 40 ju.