Brevet FR2245145A1 — publié le 19750418

Pour chauffer une étoupe en matériau fibreux, par exemple pour en faire une tige dont la forme est assurée par le rattachement mutuel des filaments à leurs points de contact, destinée à former un filtre sans enveloppe en papier pour cigarette, on diverse entre les filaments de celle-ci, avant de les réunir en une étoupe, un liant activable par la chaleur. Puis on chauffe l'ensemble en utilisant un fluide chaud qu'on fait traverser l'étoupe et on serre celle-ci à un diamètre donné afin que les particules amollies délirant réunissent les filaments tout en formant une couche superficielle de filaments plus cohérente. Ensuite on soumet la tige ainsi formée à un refroidissement, qui, en rendant solides les éléments composant la tige, confère à celle-ci sa stabilité dimensionnelle. A cet effet on fait passer l'étoupe par un tube disposé successivement dans un endroit exposé a un fluide chaud, puis dans un endroit exposé à un agent de refroidissement, par exemple l'air. Pour laisser passer le fluide chaud ou l'air de refroidissement vers l'étoupe, le tube est pourvu d'orifices latéraux d'entrée et de sortie. Ce procédé, décrit par exemple par le brevet US No. 3 455 766 est satisfaisant mais la pénétration de l'étoupe par l'air, la vapeur etc..., exige un certain temps qui limite la vitesse de formation de la tige et par conséquent la productivité de l'installation. L'invention vise a supprimer cet inconvénient. Elle a pour objet un procédé de chauffage d'une étoupe en matériau diélectrique fibreux formé de filaments, caractérisé en ce qu'on soumet l'étoupe à un champ électrique ou électromagné- 8 11 tique de fréquence supérieure à 3. 108Hz et inférieure à 3. 10 Hz. L'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée selon l'invention par le fait que l'étoupe subit l'échauffement dans au moins une cavité résonnante à travers laquelle elle est conduite substantiellement parallèlement au champ électrique ou à la composante électrique du champ électromagnétique, l'étoupe étant au moins partiellement enveloppée d'une bande transporteuse sans fin, cette bande transporteuse passant par un tube immobile traversant la cavité résonnante, et que la bande transporteuse et le tube consistent en un matériau à faible permittivité. Enfin l'invention vise particulièrement l'application du procédé selon l'invention à la fabrication des filtres de cigarettes. Le traitement thermique selon l'invention agissant simultanément dans toute la section de la partie de l'étoupe exposée aux micro-ondes et permettant l'ap- plication d'énergies relativement élevées assure un réchauffement presque instantanée de toute la masse de cette partie et permet de ce fait une augmen- tation considérable de la productivité. A part cela, la chaleur produite étant fortement concentrée et localisée sur le produit a chauffer, l'ensemble de l'installation reste relativement froid. Une forme d'exécution de l'objet de l'invention est décrite, à titre d'exem- ple non limitatif, en se référant au dessin annexe dans lequel : la figure 1 représente en coupe axiale une série d'éléments à cavité for- mant l'applicateur et la figure 2 représente en axonométrie l'ensemble de l'installation pour réaliser le procédé selon l'invention. Le dispositif de chauffage, connu en soicomporte un générateur haute fré- quence 1 transmettant l'énergie hyperfréquence à un guide d'ondes 2. Le guide 2 ou guide d'entrée est couplé au premier élément 3 à cavité résonnante 3 de l'applicateur (figure 1). Au premier élément a cavité résonnante 3 sont couplés en série plusieurs IV éléments à cavité résonnante identique 4 à 4, au nombre de cinq, la cavité du premier élément étant elle-même couplée à la cavité de l'élément d'entrée 3 et celle du dernier élément a la cavité de l'élément de sortie 5. La cavité de l'élément de sortie 5 est elle-même couplée à un guide d'onde de sortie 6 comme la cavité de l'élément d'entrée 3 l'est au guide d'entrée 2. Le guide d'onde de sortie se termine par une ircpédance de charge 7, absorbant l'énergie non utilisée par le chauffage haute fréquence. IV Les éléments a cavité résonnatta 4 a 4 sont constitués d'éléments de guide d'onde rectangulaire court-circuits à leurs deux extrémités par des parois métalliques 8 et 8'ou par d'autres éléments métalliques appropriés. Le couplage électrique entre les diverses cavités est réalisé au moyen d'orifices circulaires 9 pratiqués au milieu des grandes faces des éléments, les deux orifices adjacents des deux éléments voisins étant reliés par un court manchon métallique 10 soudé de part et d'autre. Les cavités d'éléments extrêmes, d'entrée 3 et de sortie 5, comportent, IV sur leur grande face non couplée aux éléments adjacents 4 et 4IV une ouver- ture 11 et 11'dans l'axe des manchons 10. Cette ouverture est prolongée vers l'extérieur par un tube métallique 12 et 12'fermé par un couvercle métallique 13 et 13'laissant passage libre à l'étoupe 14 et à la bande transporteuse 15 décrite plus loin, de dimensions telles que les fuites d'énergie vers l'extérieur soient négligeables. Le tube 16 par lequel passe 1'étoupe à chauffer 14 enveloppée de la bande transporteuse 15 est disposé à travers les différentes cavités et les manchons qui les relient. Le déplacement de la fréquence de résonnance des cavités, occasionné par les tolérances de construction, les caractéristiques diélectriques de la bande transporteuse sans fin et par la valeur effective de la constante diélectrique de l'étoupe passant par ces cavités, est compensé c'est-à-dire la fréquence de résonnance de chaque cavité est ajustée par le réglage de la position de. deux barreaux (dont un 17 est visible dans la figure 1 et l'autre 17', opposé au premier, dans la figure 2) en matériau diélectrique à faibles pertes, pénétrant à l'intérieur de cette cavité. Les barreaux 17 et 17'sont déplaçables axialement chacun dans un tube métallique 18 et 18'traversant chacun une face latérale de la cavité parallèle à 1'étoupe, et disposé au milieu de cette face. La composante électrique E du champ électromagnétique est, grâce à Il oprientation des cavités et au mode de réalisation de leur couplage électrique, parallèle à l'axe du tube 16 et constante tout le long de sa traversée d'une IV cavité. Comme de plus le tube 16 passe par le centre des cavités 3,4 à 4 et 5, il se trouve dans un champ électrique maximal en tout point de sa tra- versée de chaque cavité et est ainsi soumis à un échauffement maximal. L'échauffement de Il étoupe si accroît à son passage dans chaque cavité tandis que 1'énergie hyperfréquence diminue au fur et à mesure que l'on s'éloigne du générateur. Son reste est absorbé par l'impédance de charge. Les cavités peuvent avoir une autre forme et être couplées mutuellement d'une autre manière. Le tube 16 du dispositif de chauffage consiste en un matériau à très faible permittivité pour absorber le minimum d'énergie par exemple en polytétra- fluoréthylène tel que Téflon ou Hostalon, connus sur le marché sous ces noms, ou en quartz. Par ce tube passe 1'étoupe 14 qui doit subir 1'échauffement afin d'acquérir la stabilité de forme désirée ; il préserve 1'étoupe d'une déformation possible, produite par l'échauffement énergique qu'elle subit. L'étoupe 14 formée d'abord par des filasses disposées en bande pour être pourvue de particules d'un liant activable par la chaleur et rassemblée ensuite (non représenté) en une mèche 19 (figure 2) est amenée'dans un entonnoir 20 dans lequel entre également une bande transporteuse 15 sans fin, celle-ci étant pliée par l'entonnoir en forme d'un cylindre creux enveloppant l'étoupe. Puis la bande avec 1'étoupe entre dans l'applicateur 21 consistant en plusieurs éléments 4 à cavité résonnante ; 1'énergie hyperfréquence est conduite du gé- aérateur 1 à l'applicateur 21 par un guide d'onde 2. A sa sortie de l'applicateur 21, 1'étoupe avec la bande entrent dans un autre tube 22 qui les conduit à travers un dispositif de refroidissement 23 dans lequel circule l'air de refroidissement et dans lequel 1'étoupe se transforme en une tige 24 qui sort du dispositif de refroidissement pour être amenée dans un dispositif non représenté qui la coupe en morceaux de longueur désirée. La bande transporteuse 15 se déplie, après être sortie du tube 22 du dispositif de refroidissement 23 pour reprendre sa forme plate et pour être IV ramenée par différentes poulies 25 à 25 vers 1'entonnoir 20 afin de refaire continuellement le même cycle. Elle consiste également en matériau à faible permittivité, par exemple en polytétrafluoréthylène, de préférence renforcé par des fibres de verre, tel qu'il existe par exemple sur le marché sous la dénomination Fluorglas ou elle est formée par des fils textiles en nylon tels qu'ils existent sur le marché par exemple sous la dénomination Nomex. La bande transporteuse, si elle ne s'échauffe pas sensiblement elle-même en passant par les cavités alimentés par les micro-ondes, s'échauffe pourtant par la chaleur qui lui est transmise par l'étoupe qu'elle renferme. Elle est donc de préférence refroidie supplémentairement par au moins un dispositif de refroidissement approprié 26 par lequel elle passe sur son parcours entre la sortie du dispositif de refroidissement 23 de l'étoupe et l'entrée de l'entonnoir 20. La bande transporteuse sans fin peut être formée d'une bande simple d'une longueur appropriée dont les extrémités sont réunies par exemple par collage après qu'une de ses extrémités ait été passée par les tubes 16 et 22. Une autre possibilité consiste à pourvoir ces tubes d'une fente par laquelle la bande sans fin peut être enfilée en eux. Il est aussi possible de donner aux tubes 16 et 22 un diamètre intérieur tel que la bande enveloppant l'étoupe peut y pénétrer deux fois, formant deux cylindres creux disposés l'un dans l'autre ; la bande sans fin est enfilée dans ces tubes avec ses deux troncs à la fois et entre lesquels est introduite, aux deux extrémités du dispositif, une poulie \ permettant à la bande de passer par ces tubes simultanément dans deux directions opposées ; cette disposition étant rendue possible par le très faible coefficient de friction de la bande. REVENDICATIONS 1. Procédé de chauffage d'une étoupe en matériau diélectrique fibreux formé de filaments, caractérisé en ce qu'on soumet l'étoupe à un champ électrique 8 11 ou électromagnétique de fréquence supérieure à 3. 10 Hz et inférieure à 3. 10 Hz. 2. Installation pour la mise en oeuvre du procédé de chauffage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étoupe (14) subit réchauffement IV dans au moins une cavitérésonnante(3, 4a4, 5) à travers laquelle elle est conduite substantiellement parallèlement au champ électrique ou à la composante électrique du champ électromagnétique (E), l'étoupe (14) étant au moins partiellement enveloppée d'une bande transporteuse (15) sans fin, cette bande transporteuse passant par un tube. 16) immobile traversant la cavité résonnarte et que la bande transporteuse et le tube consistent en un matériau a faible permittivité. 3. Utilisation d'une tige formée par le procédé selon la revendication 1 et découpé, comme filtre de cigarette. 4. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le tube (16) et/ou la bande transporteuse (15) consistent en polytétrafluoréthylène. 5. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le tube (16) consiste en quartz. 6. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la bande transporteuse (15) consiste en un tissu de matériau de très faible per- mittivité. 7. Installation selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la bande transporteuse (15) consiste en une combinaison de matériau de très faible permittivité et de fibres et/ou de tissus en matériau de très faible permittivité. 8. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins un dispositif de refroidissement (26) de la bande transpor- teuse.