Brevet FR2008200A1 — publié le 19700116

L'invention est relative à un article à fumer et à son procédé de fabrication. On sa.it que la quantité de fumée fournie par une cigarette à un fumeur peut être diminuée, sans accroître la résistance au ti-5 rage de la cigarette, en augmentant la proportion d'air aspiré a-vec la fumée en arrière du bout en combustion. On sai t également que ce surcroît d'air peut être fourni avec la fumée en utilisant un papier très poreux pour envelopper le tabac de la cigarette ou en faisant des perforations dans ce papier. De cette manière, une 10 nlus grande proportion des produits de combustion se trouve dissipée dans l'atmosphère dans les intervalles de temps compris entre les bouffées. On a également fabriqué des cigarettes avec des trous de ventilation percés dans le papier ou dans la garniture recouvrant le filtre d'une cigarette à bout filtrant. En outre, on 15 a décrit divers procédés permettant au fumeur de régler lui-même le degré de ventilation avant de fumer. Cependant, a.ucun des procédés indiqués ci-dessus n'a donné complète satisfaction. Les cigarettes ventilées de cette façon à un degré appréciable, sont caractérisées par de nombreux fumeurs 20 comme étant "sans relief", "sans goût" et-ne procurant aucun agrément. Une invention visant à réduire la quantité de fumée fournie par une cigarette au fumeur est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2 992 647. Ce brevet concerne un procédé pour 25 fabriquer une cigarette combustible, ou un article analogue, pourvue d'un moyen de régulation de la température de combustion incorporé à la cigarette, ce moyen consistant en un ensemble de perforations ou de pores ménagés dans le papier à cigarette et remplis d'un produit qui fond ou se sublime à une température telle 30 que ces perforations ou ces pores s'ouvrent à une distance réduite en avant de la zone de combustion, ce qui assure une régulation de la proportion d'air ou du pourcentage de la bouffée provenant de la zone de combustion. Bien que ce procédé fournisse des avantages par ra.pport aux moyens de ventilation connus antérieurement, 35 il n'apporte pas une solution définitive qu problème 'fondamental qui comporte un double aspect : (1) réduire la quantité de fumée fournie par une cigarette à un fumeur, et (2) satisfaire celui-ci. Il faut noter toutefois, que le procédé décrit dans le brevet précité, tout en visant un procédé d'ouverture automatique des PAD ORIGINAL 69 14209 2. 2008200 trous de ventilation percés dans les cigarettes, assure cette ouverture des trous de ventilation lorsque la partie en combustion s'aporoche des trous de ventilation. La présente invention améliore ce procédé en ce que les trous 5 s'ouvrent plus facilement et à une plus grande distance de la partie en combustion. Bien que la Demanderesse n'entende pas limiter l'invention par une théorie particulière, elle estime que ceci est dû aux produits utilisés dans l'invention pour boucher les trous de ventilation : ces produits étant essentiellement hydrosolubles, 10 comme on le verra dans la suite de la description, ils se décomposent plus facilement sous l'effet de l'humidité de la fumée du tabac que les produits utilisés précédemment, qui ne se décomposent que par la chaleur du bout en combustion. C'est ainsi que l'invention évite les inconvénients des pro-15 cédés antérieurs de dilution de la fumée et permet de fabriquer un article destiné à fumer donnant le degré désiré de satisfaction au fumeur tout en réduisant la quantité de goudrons et de nicotine qu'il absorbe par bouffée et par cigarette. Un mode de réalisation particulier, employant un produit hy-20 drosoluble déposé sous forme de mousse, permet également une dilution plus efficace et prouve d'une manière visible l'ouverture des trous de ventilation, la fumée donnant pleine satisfaction dans les premiers stades de la combustion et Iss avantages psychologiques attachés à la constatation de l'ouverture des trous de dilu-25 tion dans les derniers stades de la combustion étant obtenus. L'invention est plus particulièrement relative à une cigarette ou à un article analogue à fumer, capable de donner une fumée non diluée dans les premiers sta'des de la combustion et une fumée diluée par l'air dans la suite de la combustion. L'invention vise 30 des articles destinés à fumer, percés de trous de ventilation, formés mécaniquement ou d'une autre manière, ou présents dans le papier ou l'emballage de la cigarette en raison de sa porosité inhérente, ces trous étant recouverts eu remplis d'une substance se désintégrant sous l'action des constituants - en particulier l'hu-35 midi té - de la fumée de tabac r L'cir. t la combustion du tabac de l'article à fumer. Les trous de ventilation peuvent être percés dans l'enveloppe de l'article ou dans les parois d'un filtre associé à cet article, ou ils peuvent être p;-;-C''s à la fois dans l'enveloppe et dans le filtre de l'arMol» "■- fumer, les trous étant BAD ORIGINAL. 69 14209 5. 2008200 séparés par une certaine distance de l'extrémité de l'article ou cigarette et étant obturés par un produit hydrosoluble pendant les premiers stades de la combustion mais s'ouvrant dans les stades ultérieurs par suite de l'action de l'humidité contenue dans la 5 fumée de tabac sur ce produit qui, au début, obture ces trous» Un produit hydrosoluble particulièrement préféré est l'oxyde de poly-éthylène. Un mode particulièrement préféré de réalisation utilise un matériau hydrosoluble pourvu d'une structure cellulaire ou spon-10 gieuse. Les matériaux de ce type se modifient beaucoup lorsqu'ils sont mis au contact de l'eau, et peuvent, si on le désire, être fabriqués à peu près de la même couleur que l'enveloppe ou le filtre où sont percés les trous, de telle manière qu'on ne puisse pas remarquer leur présence avant que la cigarette soit fumée. Quand 15 les trous s'ouvrent par modification de la pellicule pendant la combustion de la cigarette, ils prennent un aspect plus sombre que le fumeur remarque facilement. De cette façon, le fumeur peut a-voir la preuve visible de l'ouverture des trous de dilution avec l'agrément de profiter pleinement de la fumée dans les premiers 20 stades de la combustion, et les avantages psychologiques attachés à la constatation de l'ouverture des trous de dilution dans les derniers stades de la combustion. L'invention vise une cigarette donnant une fumée sensiblement non diluée pendant les premières bouffées et une fumée diluée dans 25 les bouffées ultérieures. Elle vise aussi une cigarette fournissant au fumeur une quantité totale réduite de constituants de la fumée. Elle vise encore une cigarette présentant pour le fumeur une résistance au tirage raisonnable et donnant une fumée satisfaisante. Elle vise par ailleurs une cigarette donnant au fumeur une 30 preuve visible de l'ouverture des trous de dilution, avec l'agrément d'une satisfaction entière tirée de la fumée aspirée pendant les premiers stades de la combustion et les avantages psychologiques attachés à la constatation de l'ouverture des trous de dilution pendant les derniers stades de la combustion. 35 D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple : - la Fig. 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de l'invention, représentant une cigarette de type usuel BAD ORIGINAJ. 69 14209 2008200 ayant des ouvertures ou des trous de ventilation dans son enveloppe, qui sont recouverts ou remplis d'une pellicule plastique hydrosoluble de structure cellulaire; - la Fig. 2 est une vue partielle agrandie d'une petite por- 5 tion de l'enveloppe de la cigarette représentée sur la Fig. 1, montrant les trous de ventilation recouverts; - la Fig. 3 est une vue en coupe passant par l'un des trous de ventilation de l'emballage de la cigarette représenté sur les Fig. 1 et 2, illustrant l'aspect de la pellicule avant le début de 10 la combustion de la cigarette; - la Fig. 4 est une vue Semblable à celle de la Fig. 3 après que l'humidité de la fumée de cigarette ait produit la modification de la pellicule plastique hydrosoluble à structure cellulaire et l'ouverture du-trou; et, 15 - la Fig. 5 est une vue en perspective d'un autre mode de ré alisation, qui est une cigarette pourvue de trous ou d'ouvertures de ventilation percé dans le filtre et l'enveloppe, ces trous é-tant recouverts ou remplis d'une pellicule plastique hydrosoluble. Aux Fig. 2 et 3, est représentée une portion agrandie d'une 20 cigarette 1, avec des ouvertures 4 analogues à toutes les autres ouvertures de la cigarette, lesquelles sont recouvertes d'une pellicule 5 plastique hydrosoluble à structure cellulaire, renfermant des bulles d'air 7. La pellicule 5 obture le passage 6 du trou de ventilation 4. 25 Sur la Fig. 4, l'ouverture 4 percée dans le cylindre de pa pier 3 est représentée avec une pellicule 5a résultant de la modi-' fication de la pellicule hydrosoluble 5, qui laisse ainsi un libre passage 6 par le trou de ventilation 4» ce passage mettant en communication le tabac 2 avec l'extérieur de la cigarette 1. 30 A la Fig. 5, est représentée une cigarette 10 à filtre, for mée d'un cylindre de tabac 12 enfermé dans une enveloppe 13 cylindrique de papier combustible et terminé par un filtre 16 constitué d'acétate de cellulose comme produit filtrant 17 et d'une embouchure 18. Le cylindre de papier 13 et l'embouchure 18 sont perfo- 35 rés de trous de ventilation 14 recouverts d'une pellicule 15 hydrosoluble. Quand la pellicule 15 se modifie sous l'action de l'humidité contenue dans la fumée de tabac, les trous de ventilation ■ 14 s'ouvrent et établissent ainsi une communication entre le tabac 12 et l'extérieur de la cigarette 1 dans la partie de la cigarette fîAD ORIGINAL 69 14209 5. 2008200 garnie de tabac, et entre le filtre 17 et l'extérieur de la cigarette 1, dans la partie du bout filtrant 16 de la cigarette. Pour la réalisation de l'invention, il convient de percer l'emballage de papier ou toute autre enveloppe analogue d'une ciga-5 rette ou d'un article similaire à fumer, de trous de dimension suffisante pour obtenir une dilution appréciable de la fumée par l'air, et de recouvrir ou d'obturer ces trous avec une pellicule sensible à l'action de l'humidité de telle manière que la fumée chargée d'humidité provenant de la première partie de la cigarette 10 entraîne la dissolution ou la désintégration progressive de la pellicule, ce qui produit l'ouverture des trous après que le fumeur ait aspiré les quelques premières bouffées de la cigarette. Conformément à l'invention, la cigarette ou l'article à fumer fournit une fumée non diluée pendant la bouffée initiale, ou pen-15 dant les quelques premières bouffées, mais, pendant les derniers stades de la combustion, la cigarette est ventilée, c'est-à-dire que la fumée est diluée, dans toute la proportion désirée, suivant le nombre et la dimension des trous, et la nature et l'épaisseur de la pellicule obturant les trous. La portion de longueur d'une 20 cigarette qui doit rester sans trous dépend de la vitesse spécifique d'action de l'humidité de la fumée sur la pellicule obturante, et dans certains cas, de l'épaisseur de la pellicule. On peut faire varier la nature et l'épaisseur de la pellicule pour commander la proportion de fumée non diluée fournie. De préférence, il s'a-25 git de la fumée aspirée pendant les quatre à six premières bouffées . Le produit servant à constituer la pellicule sensible à l'humidité, ou soluble dans l'eau, peut être une dextrine, un amidon ou un dérivé d'amidon, une gomme naturelle hydrosoluble, ou un po-30 lymère synthétique hydrosoluble qui est attaqué par une forte humidité. Les gommes naturelles utiles comme produits filmogènes sont la gomme guar, la gomme arabique, la gomme adragante et les pectines. Les résines ou polymères synthétiques utiles dans la réalisation de l'invention sont, par exemple, les polyéthylène gly-35 cols solides, les alcools polyvinyliques, les oxydes de polyéthylène, les acides polyacryliques et leurs sels, et les polymères de polyvinylpyrrolidone. On peut aussi employer divers mélanges de ces produits, utilisés dans une gamme variable de poids moléculai- 69 14209 2008200 Les produits filmogènes préférés sont les oxydes de polyalky-lène et alcools polyvinyliques hydrosolubles. L'oxyde de polyalkylène peut avoir un poids moléculaire compris entre 70 000 et 5.000 000 et on peut même employer des pro-5 duits de poids moléculaire plus élevé. La gamme préférée de poids moléculaire de l'oxyde de polyéthylène est approximativement comprise entre 100 000 et 300 000. La pellicule ou l'enduit d'oxyde de polyéthylène peut s'obtenir en employant un oxyde de polyéthylène ou un copolymère d'oxyde 10 d'éthylène avec moins de 50 % en poids d'oxyde de propylène, c'est-à-dire un mélange d'oxydes contenant à la fois les groupes -C2H^0-et -C^HgO-; on peut aussi employer des mono- ou des diesters de ces oxydes polyéthyléniques, comme, par exemple, les méthoxyesters des oxydes de polyéthylène. Dans le présent mémoire, le terme "o-15 xyde de polyalkylène" vise tous les produits de ce genre, y compris les esters, d'un poids moléculaire compris approximativement entre 70 000 et 5 000 000. À titre d'exemples de tels produits, on peut citer les oxydes de polyéthylène, de formule générale : 20 H0(-C2H40)x H dans laquelle x est un nombre entier compris entre 1 600 et 115 000 environ. Ces produits peuvent se préparer, d'une façon générale, par polymérisation d'oxydes éthyléniques par des procédés classiques. Par exemple, on peut faire réagir l'oxyde d'éthylène 25 conformément aux équations suivantes conduisant au polymère : ,°x (1) HC — CH + H20 > H0-CH2-CH2-0H A (2) H0-CH2-CH2-0H + n (HC - CH) :> H0(-CH2~CH20-)n+-j H 30 Les oxydes polyéthyléniques particulièrement préférés sont l'oxyde de polyéthylène solide hydrosoluble et les copolymères contenant au moins 50 % en poids d'oxyde d'éthylène sous forme co-polymérisée avec jusqu'à 50 % en poids d'un autre oxyde oléfinique inférieur comme l'oxyde de propylène, l'oxyde de butylène, etc. 35 Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'oxyde- de polyéthylène et/ou les copolymères définis ci-dessus doivent avoir une viscosité réduite de l'ordre de 1,0 à 75 ou même supéBAD ORIGINAL 69 14209 7. 2008200 rieure, et de préférence de l'ordre de 2 à 60. La viscosité réduite est une mesure indirecte du poids moléculaire du polymère, et cette valeur est obtenue en divisant la viscosité spécifique par la concentration de l'oxyde d'alkylène dans la solution, cette 5 concentration étant exprimée en grammes de polymère pour 100 millilitres de solvant à une température donnée. La viscosité spécifique est obtenue en divisant la différence entre la viscosité de la solution et la viscosité du solvant par la viscosité du solvant. Les viscosités réduites dont il est question ici sont mesu-10 rées à une concentration de 0,2 gramme d'oxyde de polyalkylène dans 100 millilitres d'acétônitrilé à 30°C. Les polymères solides d'oxydes d'alkylène peuvent être préparés par polymérisation d'un oxyde d'alkylène en présence de certains catalyseurs à base de carbonates métalliques comme le carbo-15 nate de calcium, le carbonate de baryum, le carbonate de strontium, etc. On peut employer ces catalyseurs à des concentrations de l'ordre de 0,3 à 3 parties en poids pour 100 parties en poids d'oxyde d'alkylène. La réaction de polymérisation peut être effectuée en phase liquide, à une température comprise approximative-20 ment entre 70 et 150°C. Il est préférable que le catalyseur à base de carbonate métallique ne renferme pas plus d'une partie en poids d'eau non adsorbée pour 100 parties en poids de monomère, et contienne au moins 0,01 partie en poids d'eau adsorbée pour 100 parties en poids de catalyseur. Il est également préférable que le 25 catalyseur soit exempt d'ions réduisant l'activité catalytique comme par exemple les ions chlorate et thiosulfate. On peut trouver des renseignements complémentaires concernant la fabrication des oxydes de polyalkylène dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 032 445 et les brevets qui y sont mentionnés. 30 On peut incorporer un plastifiant, comme le glycérol ou le diéthylène glycol, dans le produit de base de la pellicule pour en modifier la souplesse; on peut également, pour hâter l'action de l'humidité de la fumée, incorporer un produit non plastifiant et hygroscopique, comme le chlorure de calcium. En outre, des pro-35 duits réagissant avec l'eau ou avec d'autres constituants de la fumée peuvent être présents dans la pellicule ou l'enduit à structure cellulaire pour provoquer sa modification. C'est ainsi, par exemple, que l'acide citrique et le bicarbonate de sodium peuvent être présents pour réagir avec les constituants de la fumée de 69 14209 s. 2008200 manière à entraîner une décomposition rapide de la pellicule hydrosoluble. On peut encore incorporer une charge à la pellicule pour la rendre hétérogène ou pour créer des tensions internes de façon à 5 hâter l'action de désintégration par l'humidité. Comme charges, on peut utiliser 1' "Alundum", l'alumine fondue, l'oxyde de titane, l'argile, le talc, le carbonate de calcium, la silice, le carbure d'aluminium et le ferrite de baryum. On peut appliquer la solution ou dispersion destinée à former 10 la pellicule par enduction au rouleau ou au couteau, ou par impression pour les compositions les plus visqueuses, par pulvérisation ou à la brosse pour les compositions les moins visqueuses-Dans certains cas, on peut recourir à des procédés de coulée, enduction au bain fondu et autres procédés connus dans cette techni-15 que. On peut préalablement couler la pellicule et la sécher avant de l'appliquer au papier ou autre matériau d'emballage perforé. D'autres variantes de l'invention sont possibles» La pellicule assurant l'obturation temporaire peut contenir un produit parfumé agréable passant graduellement dans la fumée sous l'action de 20 l'humidité ou des autres constituants de la fumée. Le papier peut être traité avec un agent de séparation ou un produit hydrofuge a-vant application de la pellicule." Les trous obturés peuvent se trouver dans l'enveloppe intérieure d'un filtre, tandis que la partie extérieure du bout a des 25 perforations ouvertes. Inversement, les perforations de l'enveloppe extérieure du bout peuvent être obturées et celles de l'enveloppe intérieure ouvertes. On peut également employer du papier ayant de lui-même une texture poreuse. Une composition particulière donnant des résultats remarqua-30 bles, conformément à l'invention, comprend l'emploi dans une cigarette, ou un article analogue, de perforations espacéês distantes au minimum de 20 mm de l'extrérrité à allumer de la cigarette, et ayant une surface totale correspondant approximativement à 0,2 à 1,5 % de la surface totale de l'emballage de la cigarette, ces 35 perforations étant remplies ou obturées avec une pellicule de 3 à 60 microns d'épaisseur, et de préférence de 5 à 15 microns, d'un alcool polyvinylique ou d'un oxyde de polyéthylène. L'avantage d'une pellicule du type décrit ci-dessus sur une pellicule ou un revêtement thermiquement décomposable réside dans 69 14209 2008200 le réglage plus précis de l'ouverture des perforations ou trous remplis, et dans le fait que les trous peuvent être amenés à s'ouvrir à une distance bien plus grande du bout incandescent de la cigarette, ce qui permet de commencer la ventilation et de la 5 maintenir à un degré désiré avec une plus grande précision et une plus grande souplesse, et de cette façon il se forme a.u total une quantité moins importante de matière particulaire. les pellicules ou enduits particulièrement préférés sont des matériaux cellulaires ou des enduits à structure de mousse hydro-10 solubles. Les enduits à structure de mousse sensibles à l'humidité, c'est-à-dire hydrosolubles, comprennent les revêtements à structure cellulaire tri-dimensionnelle, comportant un grand nombre d'espaces vides microscopiques ou submicroscopiques distribués dans 15 tout leur volume sous leur surface extérieure. En dehors de ces vides, un matériau de ce genre est sensiblement continu et homogène et la pellicule, dans son ensemble, est opaque en raison de sa structure physique hétérogène liée à la présence de ces vides. Quand le produit hydrosoluble est au contact de l'humidité de la 20 fumée de tabac qui passe à son niveau, il s'amollit et se prend en masse tandis que les vides disparaissent et que s'ouvrent les trous remplis ou recouverts par cette pellicule ou cet enduit. Dans certaines circonstances, le revêtement peut être blanc et s'appliquer à dés trous de ventilation de cigarette, ce qui 25 rend pratiquement invisibles les trous recouverts de pellicule. A mesure que la cigarette se consume, la pellicule se modifie sous l'action de l'humidité de la fumée et les trous s'ouvrent en devenant sombres et donc visibles du fait que le tabac est ainsi exposé à la vue. 30 On peut préparer et appliquer cette pellicule au substrat de papier en étendant dessus une émulsion du; type huile dans l'eau, dans laquelle le produit plastique filmogène constitue la phase continue tandis que la phase dispersée est formée d'une multitude de gouttelettes dont la majorité sont de dimensions microscopi-35 ques ou submicroscopiques, et en séchant la. pellicule d'une manière telle que la phase dispersée s'évapore sans provoquer pratiquement la rupture ou un écrasement sensible de la structure cellulaire de la phase continue. Bien que le durcissement de la pellicule plastique et 1'évaporation de l'eau qu'elle renferme puissent BAD ORIGINAL 69 14209 io. 2008200 dans une certaine mesure être simultanés, en général ils se produisent pratiquement dans cet ordre : la couche plastique atteint d'abord un degré de semi-solidité qui a pour effet de laisser tomber les gouttelettes d'eau dispersées. Le solvant s'évapore alors 5 par diffusion à travers les parois cellulaires rigides ou semi-rigides de la couche plastique et il est remplacé par de l'air qui constitue ainsi les vides déjà décrits. Toutefois, on peut également employer une variante du système dispersé huile-eau avec certains avantages. Dans ce cas, on utilise deux liquides non aqueux 10 moins polaires que l'eau; les deux peuvent être miscibles, mais l'un d'eux n'est pas un solvant de la résine filmogène. Quand la résine est dissoute dans son solvant liquide et qu'on ajoute le second liquide, on peut obtenir une solution limpide. Les gouttelettes dispersées n'apparaissent pas avant l'application de la 15 pellicule et une évaporation suffisante du solvant produisant la séparation et la coalescence du liquide non solvant à l'intérieur de la pellicule. Les gouttelettes emprisonnées dans la masse laissent ensuite place à des bulles par le même échange avec l'air que celui qui a été décrit. L'avantage de ce mélange tient à ce qu'il 20 ne mouille pas le papier et permet un meilleur contrôle de l'application. Ces couches à bulles peuvent contenir un pigment, mais ceci n'est généralement pas nécessaire pour les fins de l'invention et ne ferait que rendre moins visible le changement d'aspect que l'on vise. La couche plastique peut être appliquée par des 25 procédés classiques sur l'enveloppe de la cigarette ou l'embouchure perforée; par exemple, l'application peut se faire par impression, enduction au rouleau, au couteau ou à la brosse ou par pulvérisation. Il est apparu à la Demanderesse qu'un mode d'application ne recouvrant que les perforations est probablement le plus 30 souhaitable. L'application est faite de préférence sur l'emballage perforé, ou une enveloppe analogue, avant de former la cigarette, mais elle peut aussi se faire sur l'emballage du cylindre de tabac ou sur le bout filtrant ou sur la cigarette finie. Les exemples qui suivent illustrent l'invention. 35 EXEMPLE 1. On prépare une dispersion aqueuse en versant 70 g d'eau dans un mélangeur en verre puis en ajoutant lentement sous agitation à grande vitesse les constituants suivants ; 3 g de dextrine (Canari N° 726, fourni par la société Clinton Corn Processing Co), 6 g 69 14209 2008200 d'amidon (N° C3-267, fourni par la société A.E. Staley Manufactu-ring Co) et 9 g d'alcool polyvinylique ("Elvanol" 46-22, fourni par la société du Pont de Nemours & Co, Inc.). Le mélange résultant, hétérogène et ce couleur jaune, est ensuite chauffé quinze 5 minutes à 82°C tout en agitant pour donner un mélange homogène à consistance de crème. On ajoute alors 9 g de glycérine (fournie par la société Fisher Scientific Co) et 152 g d'eau, et on chauffe à nouveau au bain-marie, tout en agitant, pendant cinq minutes à 82°C. On incorpore encore au mélange, en agitant, une charge ou un 10 abrasif sous forme de 60 g d'alumine fondue "Alundum" N° 320, de 0,044 mm environ de dimension particulaire (fournie par la société Norton Co); cet additif tend à se déposer au repos, en sorte qu'une agitation complète est nécessaire avant l'application» On applique une couche très mince de ce mélange sur du papier perforé 15 enveloppant le bout filtrant d'une cigarette, avec une brosse en poils de chameau, et on sèche le papier à l'air puis au four. Le papier perforé comporte six lignes de trous disposés suivant la circonférence, soit un total d'environ 180 trous par bout filtrant 2 chacun ayant une aire moyenne de 0,025 mm . 20 Les cigarettes sont fabriquées comme suit : on découpe des tampons filtrants d'acétate de cellulose commercial de 20 mm d'épaisseur, dans le sens transversal, pour faire des filtres de 13 mm sur le bout saisi par le fumeur. Le papier d'emballage, préparé comme il a été indiqué, est utilisé alors avec un adhésif classi-25 que sur l'extérieur du filtre pour fixer la portion de 13 mm à un point situé à 6 mm en arrière de sa position originale, de façon telle qu'un espace vide de 6 mm entre les sections de filtre reste couvert seulement par le nouveau papier, les trous de ventilation recouverts de la pellicule étant situés sur cet espace, et pour 30 attacher les filtres aux parties principales de 65 mm des cigarettes. Ces cigarettes sont fumées par une machine, avec un support de cigarette modifié permettant la mesure du débit d'air par les parois du bout filtrant de la cigarette, et ceci, en comparaison 35 avec le débit total connu pendant l'aspiration, donne une indication de la dilution proportionnelle de la fumée-, exprimée d'une façon générale en pourcentage de débit total. Le moyen utilisé pour déterminer la dilution est un manchon de verre qui s'adapte de façon lâche sur le filtre de la cigarette et est pourvu d'un 69 14209 T2. 2008200 bras latéral relié à un débitmètre ouvert sur l'atmosphère. Le manchon est garni à chaque extrémité d'un mince opercule de caoutchouc percé d'un trou dans lequel on glisse la cigarette et qui forme un joint étanche à l'air. L'extrémité du bout filtrant qui 5 sort de ce manchon est placéé de façon usuelle à l'entrée d'un porte-filtre de Cambridge avec un filtre, relié à son tour à une machine à fumer. Cette machine est réglée de façon connue pour tirer des bouffées de 35 ml pendant deux secondes une fois par minute. On allume la cigarette pendant une bouffée et on note la ré-10 sistance au tirage (chute de pression dans la cigarette) et le débit d'air pendant une aspiration à travers l'enveloppe du filtre; les mesures sont faites avant l'allumage, pendant la première bouffée (allumage) et pendant la combustion jusqu'à ce que soit atteinte une longueur hors tout de 35 mm; à ce moment, on enlève 15 la cigarette de son support, on cesse l'aspiration et on pèse le filtre et son support pour déterminer par comparaison avec leur poids initial la quantité totale de matière dispersée (MDT) fournie par la cigarette. Sur le tableau I sont portés les résultats comparatifs des 20 cigarettes expérimentales et des mêmes cigarettes commerciales sans modif icat1' on (témoins). L'ouverture des trous est démontrée par la chute de la résistance à l'aspiration ainsi que par la dilution. bau original Avant allumage Bouffée TABLEAU I. Témoin Echantillon 1 Echantillon 2 Mesures bouffée par bouffée sur cigarette à dilution ou retardée Résistance au tirage Dilution ' % ■ Résistance au tirage Dilution % Résistance au tirage Dilution % 4,4 0 3,2 8 - 3,0 3 1 4,5 0 3,3 9 4,0 5 . 2 5,2 0 4,6 12. 4,8 6 3 4,8 0 4,8 12 4,8 6 4 5,0 0 4,4 11 4,8 5 5 4,5 0 4,2 11 4,6 5 6 4,9 0 4,6 11 4,4 6 7 5,0 0 5,2 12 4,2 14 8 4,8 0 5,3 11 4,4 25 9 4,4 0 4,8 23 4,2 50 10 4,4 0 4,8 36 3,6 45 1 î 4,4 0 4,0 50 O- sO -fcs. hO O sO K> O O oo hO O o 69 14209 2008200 EXEMPLE 2. On prépare une dispersion aqueuse servant à faire la pellicule barrière comme dans l'exemple précédent, on l'applique à un papier perforé destiné à envelopper les filtres et on la sèche de la 5 manière décrite. On prépare des tampons filtrants en acétate de cellulose de 20 mm de long à partir d'étoupe de 4 deniers/49 000 deniers au total, l'enveloppe intérieure étant enlevée, et on les fixe à l'aide de ce papier à des tiges de tabac de 65 mm de long, provenant de cigarettes du commerce. La cigarette est fumée et on 10 constate une variation de la dilution passant de 8 % avant combustion à 26 % après combustion. EXEMPLE 5. Une cigarette sans filtre de 85 mm de long est perforée avec une aiguille de huit trous à environ 2 cm d'une des extrémités, la 15 dilution obtenue ainsi est de l'ordre de 90 % avant allumage. On recouvre alors ces trous en les peignant avec une suspension servant à faire la pellicule, préparée comme dans l'exemple 1. On expose la cigarette à l'air ambiant à 60 % d'humidité relative pendant plus de vingt-quatre heures. La dilution mesurée avant allu-20 mage est nulle. On allume l'extrémité opposée à la partie perforée et on fait fumer par la machine comMe précédemment. La dilution s'élève à la sixième bouffée à 19 %, et à la bouffée finale à 42 /£. EXEMPLE 4. On agite un mélange de 16 g d'alcool polyvinylique GM-14 25 (fourni par Nippon Gohski, Osaka, Japon) et de 400 ml d'eau, jusqu'à dissolution complète de la résine. Avec cette solution, on enduit légèrement du papier d'emballage de filtre, percé de 180 2 trous équivalant à une surface de 0,04 cm , et on le sèche au four. On se sert ensuite de ce papier pour fix'er des sections de bout 30 filtrant à une cigarette de 65 mm de long, suivant la séquence "disque filtrant-vide-disque filtrant" et suivant les dimensions données dans l'exemple 1. On fait fumer la cigarette par la machine, et on constate que la dilution au début et à la fin de l'opération est de 7 et 20 % respectivement. 35 Détails des trous de dilution et du papier employé. Papier : 0,045 mm d'épaisseur Trous : 0,225 10~^ cm^ = 0,0225 mm^ 2 2 180 trous : au total 0,04 cm =4 mm ! " ? BAD ORIGINAL 69 14209 15. 2008200 Surface perforée/dilution % pour une seule couche de papier 2 Surface ouverte (mm ) Dilution % 0,0225 8 25 40 60 73 93 0,225 0,450 0,84 1,35 4,0 L'épaisseur d'une pellicule de collage type, obtenue avec la composition de l'exemple 1,"est inférieure à celle du papier; on peut l'estimer par microscopie à 0,0075 à 0,019 mm. Dans les exemples qui suivent, la pellicule hydrosoluble est 5 préparée comme il suit : On verse 100 ml de dichloréthylène dans un mélangeur de laboratoire. On fait tourner l'appareil pendant deux minutes à 1 500 tours/minute. Le plastifiant, lorsqu'on en emploie, est ajouté au dichloréthylène, tandis qu'on ajoute l'oxyde de polyéthylène en 10 l'espace d'une minute, et on fait tourner encore le mélangeur pendant cinq minutes à 1 860 tours/minute. On ajoute alors au mélange contenu dans l'appareil, 1 g de Varsol N° 3 (solvant dérivé du pétrole fourni par la société Esso Standard Oil Co, et composé principalement de paraffines, naphtanes et produits aromatiques), et 15 on fait encore tourner le mélangeur pendant cinq minutes à 1 860 tours/minute. Le mélange obtenu est ensuite appliqué sur du papier à cigarette normal, percé de trous comme indiqué dans les exemples précédents. Le procédé d'enduction, décrit avec plus de détails, comprend une application au couteau de la solution liquide sur le 20 papier à cigarette, suivie d'un séchage à l'air donnant finalement un enduit à structure cellulaire. Les perforations disposées sur chaque ligne, comme il est indiqué dans les exemples, sont des trous rectangulaires de 0,127 mu sur 0,178 mm, distants entre eux de 0,71 mm sur une même ligne; la 25 disposition est telle que, dans la cigarette finie, les trous apparaissent dans un plan parallèle à l'axe longitudinal de la cigarette. Chaque rangée de perforations est distante de 8,33 mm.de la ligne centrale du papier à cigarette. La distance entre les lignes est de 5,6 mm. Les cigarettes ont une section de papier non 30 perforé de 25 mm dans leur première moitié, c'est-à-dire à l'ex 69 14209 2008200 trémité qui est destinée à être allumée. EXEMPLE 5. Dans cet exemple, on emploie comme oxyde polyéthylénique 20 g d'oxyde de polyéthylène soluble dans l'eau, de poids moléculaire t 5 300 000 (Polyox WSRN 750). La composition de revêtement est préparée d'après le procédé décrit plus haut. On applique la couche d'enduit sur une cigarette percée de six lignes de perforations constituées" de trois rangées de deux lignes chacune. L'épaisseur moyenne de la couche appliquée sur les perforations est de 9 mi-10 crons. On essaie alors la cigarette sur une machine à fumer normalisée (Machine automatique à fumer de Philip Morris, du type fourni par Phipps & Bird, Inc.) et on la compare à une cigarette témoin, absolument identique hormis'le fait qu'elle ne possède ni perforation ni enduit. Pour chaque cigarette, on évalue la quanti-15 té totale de matière particulaire, bouffée par bouffée, suivant le protocole de l'épreuve normalisée décrite dans la revue Analytical Chemistry, 31, 1705-1709 (1958), par Wartman, Cogbill et Harlow. Les cigarettes essayées sont pourvues d'un filtre normal en acétate de cellulose de 20 mm et la longueur de tabac est de 65 mm. Les 20 résultats obtenus sont indiqués dans le tableau II. TABLEAU IIo Bouffées Cigarette essayée Cigarette témoin N° 1 1,5 mg 1,5 mg 2 1,8 1,8 3 1,9 2,2 4 2,0 2,3 5 1,0 ^ 2,4 6 2,1 1 2,7 7 2,2 2,9 8 2,3 3,1 9 2,5 3,3 EXEMPLE 6. Dans cet exemple, on emploie comme oxyde polyéthylénique 20 g d'un oxyde de polyéthylène hydrosoluble, de poids moléculaire 200 000 (Polyox WSRN 80). La composition à appliquer est préparée 25 par le procédé indiqué dans l'exemple 5. La pellicule est appliquée sur une cigarette percée de neuf lignes de perforations, en BAD ORIGINAL 69 14209 17. 2008200 trois rangées de trois lignes chacune. L'épaisseur moyenne de la pellicule appliquée sur les perforations est de 10 microns. La cigarette est essayée sur une machine à fumer normalisée (machine à fumer automatique Philip Morris, du type fourni par Phipps & Bird, 5 Inc.) et on la compare à une cigarette témoin identique en tout point à ceci près qu'elle n'a ni perforation ni enduit. On évalue pour chaque cigarette la quantité totale de matière particulaire, "bouffée par bouffée, suivant l'épreuve normalisée décrite dans la revue Analytical Chemistry, 51, 1705-1709 (1958) par Wartman, Cog-10 bill et Harlow. Les cigarettes essayées ont un filtre normal en acétate de cellulose de 20 mm et une longueur de tabac de 65 mm. Les résultats obtenus sont portés dans le tableau III. TABLEAU III. Bouffées Cigarette essayée Cigarette témoin N0 1 1,3 mg 1,3 mg 2 1,5 1,7 3 1,7 1,8 4 1,5 2,0 5 1,5 2,3 6 1,4 2,4 7 1,7 2,4 8 1,6 2,8 9 1,8 2,9 10 2,3 3,3 EXEMPLE 7. Dans cet exemple, on emploie comme oxyde polyéthylénique un 15 mélange de 8 g d'un oxyde de polyéthylène hydrosoluble de poids moléculaire 200 000 (Polyox WSRN 80) et de 3 g d'un oxyde de polyéthylène hydrosoluble de poids moléculaire inférieur à 100 000 (WSRN 20). La composition à appliquer est préparée suivant le procédé décrit dans l'exemple 5. 20 La pellicule est appliquée sur une cigarette percée de six lignes de perforations constituées de trois rangées de deux lignes chacune. L'épaisseur moyenne de la couche appliquée sur les perforations est de 14 microns. La cigarette est essayée sur une machine à fumer normalisée (machine à fumer automatique Philip Morris, 25 du type fourni par Phipps & Bird, Inc.) et on la compare à une cigarette témoin identique à la différence près qu'élle ne possède 69 14209 2008200 ni perforations ni couche d'enduit. On évalue pour chaque cigarette la quantité totale de matière particulaire, bouffée par bouffée, suivant l'épreuve normalisée décrite dans la revue Analytical Che-mistry, 31, 1705-1709, (1958) par Wartman, Cogbill et Harlow. Les 5 cigarettes employées ont un filtre normal d'acétate de cellulose de 20 mm. et une longueur de tabac de 65 mm. Les résultats obtenus sont portés dans le tableau IV. TABLEAU IV. Bouffée Cigarette essayée Cigarette témoin 1 1,5 mg 1,4 mg 2 1,7 1,8 3 2,1 2,1 4 2,2 2,1 5 2,2 2,5 6 2,1 2,5 7 2,3 2,6 8 2,5 2,9 9 2,5 3,3 EXEMPLE 8. Dans cet exemple, on emploie, c-oinme oxyde polyéthylénique, un 10 mélange de 10 g d'un oxyde de polyéthylène hydrosoluble de poids moléculaire 200 000 (Polyox WSRN 80) et 2 g d'un oxyde de polyéthylène hydrosoluble de poids moléculaire 4 000 000 (WSR 301). La composition à appliquer est préparée suivant le procédé décrit dans l'exemple 5» On applique la pellicule sur une cigarette per-15 cée de neuf lignes de perforations, constituées de trois rangées de trois lignes chacune. L'épaisseur moyenne de la couche appliquée sur les perforations est de 7 microns. La cigarette est essayée sur une machine à fumer normalisée (machine à fumer automatique Philip Morris, du type fourni par Phipps & Bird, Inc.) et on 20 la compare à une cigarette témoin en tous points identique à ceci près qu'elle ne possède ni perforation ni couche d'enduit. On évalue pour chaque cigarette la quantité totale de matière particulaire, bouffée par bouffée, suivant la méthode normalisée décrite dans la revue Analytical Chemistry, 31, 1705-1709 (1958), par 25 Wartman, Cogbill et Harlow. Les cigarettes essayées ont un filtre normal d'acétate de cellulose de 20 mm et une longueur de tabac de 65 mm. Les résultats obtenus sont portés dans le tableau V. BAD ORIGINAL 69 14209 19. 2008200 TABLEAU Y. Bouffée Cigarette essayée Cigarette témoin N° 1 1,3 mg 1,4 mg 2 1,4 1,8 3 2,0 2,1 4 2,0 2,1 5 1,9 2,5 6 2,1 2,5 7 2,3 2,6 8 2,5 • - ■ 2,9 9 2,8 3,3 EXEMPLE _9. Dans cet exemple, on utilise en plus des constituants employés dans l'exemple 5,1 g d'un plastifiant de type alcoyl phényl éther de polyéthylène glycol (Tergitol NP40, fourni par Union Car-5 bide Corporation). Comme oxyde polyéthylénique, on emploie 20 g d'un oxyde de polyéthylène hydrosoluble, de poids moléculaire 200 000 (WSRN 80). On prépare la composition suivant le procédé décrit dans l'exemple 5. On applique la pellicule sur une cigarette percée de six lignes de perforations de trois ra,ngées de deux 10 lignes chacune. L'épaisseur moyenne de la couche appliquée sur les perforations est de 10 microns. On essaye la cigarette sur une machine à fumer normalisée (machine à fumer automatique Philip Morris, du type fourni par Phipps & Bird, Inc.)"et on la compare à une cigarette témoin exactement identique, à ceci près qu'elle ne 15 possède ni perforation ni couche d'enduit. On évalue pour chaque cigarette la quantité totale de matière particulaire, bouffée par bouffée, suivant l'épreuve normalisée décrite dans la revue Analytical Chemistry, 31, 1705-1709, (1958) par Wartman, Cogbill et Harlow. Les cigarettes essayées ont un filtre normal d'acétate de 20 cellulose de 20 mm et une longueur de tabac de 65 mm. Dans les cigarettes essayées dans cet exemple, les perforations sont olus grandes que dans l'exemple précédent et sont de forme, rectangulaire. Leurs dimensions sont les suivantes : 0,25 mm de large, dans une direction perpendiculaire à l'a.xe de la cigarette, et 0,355 mm 25 de long, dans une direction parallèle à l'axe de la cigarette. Une distance de 30 mm à partir du bout de la cigarette destiné à être allumé est laissée sans perforation. A partir de cette distance, BAD ORIGINAL 69 14209 20. 2008200 le reste de la cigarette est percé de perforations suivant trois rangs de deux lignes chacune, avec une distance entre deux lignes de 0,8 mm et un intervalle entre les perforations d'une ligne de 7,6 mm. Les résultats obtenus sont portés dans le tableau VI. TABLEAU VI. Bouffée Cigarette essayée Cigarette témoin N° 1 1,5 mg 1,4 mg 2 1,7- 1,7 3 1,8 1,8 4 1,9 1,9 5 1,8 2,3 6 1,4 2,4 7 1,6 2,5 8 1,7 2,8 9 1,8 3,0 10 2,0 5 Comme il a été mentionné précédemment, les dimensions et la disposition des trous ou perforations varient suivant les résultats désirés. Ils peuvent avoir 1a. disposition, les dimensions et les formes illustrées dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité, ou avoir toute autre sorte de dimensions, formes et con-10 figurations. Une combinaison particulière, donnant de remarquables résultats suivant l'invention, comporte l'emploi, dans une cigarette ou un article analogue à fumer, de perforations espacées distantes d'au moins 20 mm de l'extrémité de la cigarette que l'on allume, 15 ces perforations ayant une surface totale correspondant approximativement à 0,2 à 1,5 % de la surface totale de l'enveloppe de la cigarette, et étant remplies ou recouvertes d'une pellicule ayant une épaisseur moyenne au niveau des trous ou des perforations de 3 à 60 microns environ et, de préférence, de 5 à 15 microns d'un 20 composé hydrosoluble, et tout particulièrement d'oxyde de polyéthylène. L'avantage d'une pellicule hydrosoluble sur une pellicule ou Un revêtement non soluble dans l'eau, réside dans le réglage plus précis des ouvertures des trous ou perforations remplis et 25 dans le fait qu'on peut provoquer l'ouverture des trous à une bien plus grande distance de la partie incandescente de la cigarette, BAD ORIGINAL 69 14209 21. 2008200 ce qui permet d'amorcer et de maintenir une ventilation à un débit désiré avec une précision et une facilité de contrôle plus grandes La Demanderesse a trouvé que l'emploi d'un revêtement hydrosoluble à structure cellulaire pour obturer les perforations ou 5 les trous est encore plus recommandable. En effet, une pellicule hydrosoluble à structure cellulaire peut être amenée à s'ouvrir et à se désintégrer à une distance encore plus grande du bout incandescent qu'une simple pellicule hydrosoluble dont la structure n'est pas cellulaire. En outre, l'emploi d'un revêtement cellulaire 10 comme pellicule obturant les trous, peut être caractérisé par une opacité blanche(qui disparaît quand* la pellicule se dissout, ou pendant les instants qui précèdent, quand la destruction de la structure cellulaire amène la transparence de la pellicule. Le fumeur peut voir s'ouvrir les trous de ventilation. Cette structure 15 cellulaire permet également d'avoir une plus grande épaisseur de pellicule pour un poids donné de substance, et cette épaisseur accrue assure un contrôle plus facile en cours d'application. Cette plus grande tolérance d'épaisseur signifie qu'une différence de quelques microns a moins d'importance que ce ne serait le cas au-20 trement. La technique de production d'une couche à structure cellulaire et la pellicule qu'on obtient ont été décrits plus haut. La pellicule résultante renferme de nombreuses petites bulles d'air qui peuvent occuper bien plus d'espace que la partie pleine, mais ces bulles ne sont pas, en général, reliées entre elles. El-25 les ont en gros la dimension de la longueur d'onde de la lumière visible et l'effet de diffusion lumineuse des bulles confère à la pellicule de l'opacité et du brillant. Les bulles sont introduites par évaporation d'un liquide qui est d'abord dispersé en minuscules gouttelettes dans la phase continue avec laquelle le liquide 30 n'est pas miscible. Le liant ou la phase continue, qui est une solution de composé filmogène dans un liquide différent, forme un gel après application de la pellicule, généralement par suite de 1'évaporation partielle de ce liquide. Le gel fixe alors les bulles remplies de liquide. Il se produit un certain retrait de l'en-35 semble au séchage tandis que le liquide sort de ses cavités et diffuse dans le voisinage pour être remplacé par de l'air dans les cavités laissées vides. BAD ORIGINAL 69 14209 22. 2008200 - REVENDICATIONS. - 1 - Une enveloppe de cigarette ou un emballage analogue, caractérisée en ce qu'elle comprend une substance combustible percée d'ouvertures espacées et une substance de remplissage non toxique 5 obturant- normalement ces ouvertures, cette substance de remplissage comprenant un composé hydrosoluble. 2 - Une cigarette, ou un article analogue à fumer, caractéri-' sée en ce qu'elle comporte un emballage combustible percé de perforations remplies d'une substance de remplissage non toxique hy- 10 drosoluble. 3 - L'enveloppe de cigarette suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la substance de remplissage a une structure cellulaire tri-dimensionnelle, comportant un grand nombre de vides clos distincts, de dimension microscopique ou submicroscopique, 15 sous la surface extérieure et répartis dans tout- le volume de la substance à structure cellulaire. 4- - La cigarette suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la substance de remplissage a une structure cellulaire tridimensionnelle comportant un grand nombre de vides clos distincts, 20 de dimension microscopique ou submicroscopique, sous la surface extérieure et répartis dans tout le volume de la substance à structure cellulaire. 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