Brevet FR2290166A1 — publié le 19760604

La présente invention se rapporte d'une manière générale à l'assainisse- ment de la fumée de tabac produite par sa combustion dans les cigarettes, ciga res, pipes ou autres articles pour fumeurs, et concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif perfectionnés permettant de conférer à la fumée un état électroionique compatible avec les exigences biologiques de l'organisme, en faisant emploi notamment des principes fondamentaux antérieurement décrits par le demandeur dans une demande de brevet déposée en son nom le 6 Octobre 1970 sur le même sujet et enregistrée sous le NO EN 30/35.099. Comme l'indiquait le préambule de cette demande antérieure, on sait que la fumée issue de la combustion du tabac -quelle que soit la présentation de ce dernier - est constituée par un aérosol dont les particules ont des dimensions de l'ordre du demi-micron. Ces particules sont constituées par de très nombreux composants chimiques, dont certains biologiquement dangereux, et de surcroft forment de gros ions positifs largement majoritaires. Cette pollution électropositive de la fumée du tabac est extsssement nocive sur le plan biologique, notamment en raison de son action paralysante sur le battement ciliaire de 1' épithélium respiratoire, qui gêne considérablement l'expulsion naturelle des polluants accumulés sur les muqueuses du parcours trechéobronchique. La solution exposée par la demande de brevet antérieure sus-mentionnée consistait à inverser l'état électroionique de la fumée de tabac, en utilisant la vitesse qui lui est communiquée lors de l'aspiration pour libérer par effet triboélectrique des ions négatifs destinés a neutraliser les charges électropositives et/ou charger négativement les particules neutres initialement prB- sentes dans l'aérosol que constitue ladite fumée. Ce procédé était mis en oeuvre par des dispositifs essentiellement constitués par un élément en matériau à propriétés triboélectriques électronégatives traversé par la fumée inhalée et agencé pour lui offrir une large section de passage mais une grande surface développée exposée au frottement du courant de fumée s'écoulant à grande vitesse. L'inversion ainsi obtenue de l'état électroionique de la fumée de tabac, par neutralisation des ions positifs massifs initialement présents dans 1' aéro- sol et libération d'aéroions négatifs, s'est avérée comme attendu extrtrnement bénéfique sur le plan biologique : elle favorise en effet l'expulsion naturelle des substances toxiques et irritantes comme 11 autodéfense des sphères rhinopharyngée et trachéobronchique, par accélération de la cadence des battements ciliaires et de la production de mucus, par imperméabilisation cytophylactique des tissus et muqueuses, et par modification au moins partielle du squelette électronique des agents nocifs et notamment cancérophiles. En outre ces avantages sont obtenus sans altération du goût et de la température de la fumée. La presente invention a pour but d'accentuer encore les avantages procurés par les dispositions susmentionnées, en leur combinant des dispositions complémentaires propres à en favoriser l'action physique et en valoriser les effets biologiques En effet, le procédé conforme à la présente invention consiste non seulement à utiliser la vitesse communiquée à la fumée lors de l'aspiration pour libérer par effet triboélectrique des ions négatifs destinés à neutraliser les charges electro-positives et/ou à charger négativement les particules neutres initialement présentes dans l'aérosol que constitue ladite fumée, mais de surcroit est essentiellement caractérisé en ce qu'il consiste en outre à créer sur le trajet de la fumée un champ magnétostatique propre à agir sélectivement sur les charges libres et/ou liées de l'un et l'autre signe entrainées par le courant de fumée. Ce champ magnétostatique peut avoir pour effets de faciliter la diffusion au sein de la fumée des ions négatifs libérés par action triboélectrique et leur combinaison avec les charges et/ou particules précitées, de trier les charges libres et/ou liées selon leur signe pour an permettre un traitement différentiel, et d'assurer sélectivement l'excitation ou activation d'au moins certains composants polaires ou ionisés de l'aérosol. Ces différents effets résultent bien évidemment des interactions dynamiques et énergétiques exercées par le champ magnétostatique sur les charges en mouvement, et peuvent être valorisés et/ou exploités par une configuration relative judicieuse du champ et des courants de fumée, par exemple pour assurer se- lectivement le piègeage des ions ou particules de charge positives D'une manière corollaire, un dispositif conforme à la présente invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte, sur le trajet de la fumée et en sus d'un élément en matériau à propriétés triboélectriques électronégatives, au moins un élément en matériau magnétique à aimantation permanente engendrant le champ magnétostatique précité. Les matériaux à propriétés triboélectriques et magnétiques peuvent être avantageusement combinés en au moins un élément comprenant par exemple un faisceau d'aiguilles aimantées revêtues de polytétrafluoroéthylène, ou encore une bande magnétique de type usuel formant des spires liches ou des boucles enche ventrées; un tel élément peut être avantageusement entouré d'un corps tubulaire formant par exemple l'embout d'une cigarette ou une cartouche interchangeable pour pipe ou fume-cigarette. Les matériaux à propriétés triboélectriques et magnétiques peuvent aussi bien être juxtaposés, par exemple sous la forme d'une tige aimantée maintenue dans l'axe d'un corps tubulaire par un fil ou ruban enroulé en hélice, formé d' une substance triboélectrique et éventuellement pourvu d'une âme métallique. Dans tous les cas, les éléments précités sont évidemment agencés pour ne pas entraver le libre écoulement de la fumée, de manière à ne pas en altérer la température et donc le goût et 1' odeur, comme de manière à éviter tout colmatage prématuré de l'élément, dont l'efficacité est directement liée à la vitesse du courant de fumée, source de tous les effets électrostatiques, dynamiques et énergétiques mentionnés. Enfin, il convient de remarquer que la mise en oeuvre de l'invention ne requiert par principe que très peu de matière, et par suite permet l'emploi de matériaux relativement onéreux mais très efficaces - tels que le polytetrafluoroéthylène ou autre résine synthétique coûteuse d'une part, et les aimants au Cobalt-Samarium ou autre terre rare d'autre part - pour un prix unitaire assez modéré, compatible avec un usage unique (embout de cigarette) ou quelques usages successifs au plus (cartouche pour pipe ou fume-cigarette). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs exemples de mise en oeuvre non limitatifs illustrés par le dessin annexé, sur lequel La Figure 1 est un schéma purement explicatif et fonctionnel montrent les éléments essentiels de l'invention; La Figure 2 est une vue en perspective avec développement partiel d'un embout de cigarette réalisé conformément à l'invention; La Figure 3 est une vue semblable à celle de la Figure 2 montrant un autre mode de réalisation d'un embout de cigarette conforme à l'invention; et La Figure 4 représente en perspective éclatée une cartouche interchangeable pour pipe ou fumecigarette réalisée conformément à l'invention. Le schéma fonctionnel de la Figure 1 montre que la fumée F issue de la combustion du tabac contenu dans le corps d'une cigarette ou dans le fourneau d'une pipe (non représentés) et aspirée par le fumeur lors de l'inhalation traverse librement et successivement, dans le sens indiqué par les flèches, deux pièces tubulaires 10,20 coaxialement alignées. La première pièce 10 est simplement constituée par un manchon fait, ou au moins revêtu sur sa surface intérieure, de résine synthétique ou autre maté riau doué de propriétés triboélectriques électronégatives, c'est à dire dont les portions de la surface exposées au frottement du courant de fumée F sont susceptibles de libérer au sein de ce dernier des ions négatifs N, le plus souvent de simples électrons libérés par arrachement, selon un processus encore mal élucidé.Les ions négatifs ainsi injectés dans le courant de fumée F peuvent ou bien (ion N1) rester libres et etre simplement entraînés par ce dernier ou bien (ion N2) se combiner avec des particules P de l'aérosol constituant la fumée, en leur conférant une charge négative ou en neutralisant au moins partiellement leur charge, selon qu'il s'agit de particules initnalement neutres ou positivement chargées. Ainsi, sous réserve de dispositions matérielles assurant une efficacité suffisante à l'effet triboélectrique utilisé, l'état électroionique initial de la fumée F - conditionné par des charges positives majoritaires et donc biologiquement nocif - se trouve inversé à la sortie de l'élément 10. Plusieurs exemples de réalisation matérielle de cet élément sont décrits dans la demande de brevet antérieure susmentionnée, et d'autres exemples seront décrits ci-après en relation avec l'objet propre de la présente invention. Le courant de fumée F ainsi traité par l'élément triboélectrique 10 est ensuite soumis, conformément à l'invention, à l'action d'un champ magnétostatique engendré par l'élément 20, à cet effet constitué pour partie au moins d' un matériau magnétique susceptible diaimantation permanente. Dans l'exemple purement explicatif de la Figure 1, cet élément 20 est simplement un manchon de ferrite aimanté axialement et traversé par le courant de fumée. La configuration globalement axiale du champ magnétostatique à l'intérieur du manchon aimanté-20, telle que suggérée sur le dessin, d'une part tend à écarter les particules chargées (ion N3) de sa paroi interne et donc à les maintenir au sein du courant de fumée, et d'autre part imprime à ces particules un mouvement relatif hélicoïdal autour des lignes de force, qui se superpose au mouvement d'entratnement axial du courant de fumée. Ce mouvement relatif de giration imprimé aux seules particules chargées a pour premier effet de faciliter la diffusion des ions négatifs libérés au sein de la fumée, et donc leur combinaison avec les particules neutres ou positivement chargées initialement présentes dans cette dernière, ce en raison de l'allongement relatif du parcours et de la durée de transit des ions ou particules chargées et des composantes transversales ajoutées à leur mouvement. Un autre effet possible, pour d'autres configurations du champ magnétostatique que celle représentée, serait de mettre à profit les déviations de sens inverses imprimées aux charges de signes opposés pour trier les particules les portant, par exemple en vue de pièger les ions électropositifs nocifs. Encore un autre effet possible serait d'utiliser les interactions énergétiques entre le champ magnétostatique et les charges libres et/ou liées pour assurer - suivant le niveau de ces interactions - l'ionisation de particules neutres ou l'activation de molécules polaires en vue d'en favoriser, ou au contraire d'en inhiber l'action sur l'organisme. Une configuration appropriée des éléments triboélectrique et magnétique permettrait évidemment de conjuguer ces effets électrostatiques, dynamiques et énergétiques. Plusieurs exemples concrets de telles configurations à effets complexes vont maintenant être décrits en relation avec les Figures 2 à 4 Ainsi, embout de cigarette 30 représenté sur la Figure 2 est constitué d'un corps tubulaire 31 en papier ou carton-liège du type usuel, dans lequel est enfermé un tronçon , par exemple long de quelques décimètres, d'un ruban magnétique 32 d'un type habituellement utilisé pour l'enregistrement de sons ou de données.Un tel ruban, dont I'épaisseur se mesure en centièmes de millimètre et dont la largeur est par exemple égale à quelques ZOmm (3/4"), est formé d'un support en résine synthétique telle qu'un polyester - doué de propriétés triboélectriques - que recouvre ou qui enrobe une couche uniforme de micro-aiguilles d'oxyde de fer ou de chrome - susceptibles de recevoir une aimantation permanente de forte induction rémanente capable d'engendrer un champ magnétique extérieur localement intense. Comme le montre schématiquement la Figure 2, ce ruban 32 forme à l'inte- rieur du corps 31 et parallèlement à son axe un grand nombre de boucles lâches mais intimement enchevêtrées, correspondant à autant de canaux livrant libre passage au courant de fumée F aspiré par le fumeur. Dans chacun de ces canaux règne un champ magnétostatique complexe mais essentiellement transversal, lié à l'aimantation permanente en sens alternativement opposés de tranches successives du ruban 32, symboliquement représentées par des zones claires et ombrées. A cette distribution usuelle de l'aimantation pourraient être substituées d' autres configurations, les bords opposés du ruban constituant par exemple ses pôles Nord et Sud, afin de créer dans chaque canal un champ magnétostatique essentiellement axial, comme dans le cas de la Figure 1. Sans qu'il soit besoin d'envisager dans leur détail les interactions complexes entre le champ magnétostatique ainsi créé dans chaque canal et les charges libres et/ou liées de l'un et l'autre signe entratnées par le courant de fumée, il est bien évident que les dispositions décrites et illustrées provoquent nécessairement - sans pour autant entraver le libre passage de la fumée une intense turbulence relative des particules chargées, propre à favoriser leur diffusion et leurs combinaisons éventuelles comme les transferts d'énergie cinétique à l'activatiom ou Excitation moléculaire. Au total, il est donc bien certain que l'action du champ magnétostatique ne peut que valoriser et compléter celle de l'effet triboélectrique. Il faut en outre remarquer que dans le mode de réalisation décrit et illustré, la simplicité et le faible coût des moyens mis en oeuvre sont parfaitement compatibles avec l'application indiquée, qui implique un seul et unique usage de l'embout, jeté lorsque la cigarette est consumée. Enfin, il faut remarquer que la fabrication d'un tel embout serait semblable à celle des filtres actuellement utilisés. La Figure 3 illustre une variante de réalisation de l'embout 30' d'une cigarette, selon laquelle le corps tubulaire 31 renferme de multiples plis d' une bande 32' faite d'un matériau triboélectrique mais non magnétisable, le champ magnétostatique conforme à l'invention étant engendré par ailleurs, par exemple au moyen d'une mince aiguille aimantée 33 faite d'un alliage Cobalt Terre rare et notamment Cobalt-Samarium, et simplement fichée dans l'axe de 1' embout. Une telle aiguille, dont le poids et donc le cott sont minimes, en dépit du prix de la matière, peut événtuellement être réutilisée, seule ou en association avec des aiguilles semblables fichées dans le même embout. La Figure 4 illustre une autre application possible de l'invention, à savoir une cartouche interchangeable 40 destinée à être insérée dans le tuyau d' une pipe ou dans un fume-cigarette. Cette cartouche comprend essentiellement un corps tubulaire 41, fait par exemple d'une résine synthétique douée de propriétés triboélectriques et de préférence transparente - pour permettre la surveillance de l'état de la cartouche - dans l'axe de laquelle une tige aimantée 42 est maintenue par un fil ou profilé 43 enroulé en hélice, et qui par là même délimite un canal pour le passage de la fumée à travers la cartouche. Ce fil peut être fait uniquement de résine synthétique ou autre matière douée de propriétés triboélectriques, ou mieux être formé d'une âme métallique enrobée d' une telle matière, solution plus économique et favorable sur le plan mécanique et physique. I1 est bien entendu que les exemples qui viennent d'être décrits ont essentiellement pour but d'illustrer les moyens et processus mis en oeuvre par l'invention, qui pourrait se prêter à de nombreuses autres réalisations. C'est dire d'une manière plus générale que l'invention n'est nullement limitée à ces exemples de réalisation, mais au contraire comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits et illustrés, considérés séparément ou en combinaison et mis en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'assainissement de la fumée de tabac, du type consistant ; utiliser la vitesse communiquée à la fumée lors de l'aspiration pour libérer par effet triboélectrique des ions négatifs destinés S neutraliser les charges électropositives etiou à charger négativement les particules neutres initialement présentes dans l'aérosol que constitue ladite fumée, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à créer sur le trajet de la fumée un champ magnétostatique propre à agir sélectivement sur les charges libres et/ou liées de l'un et l'autre signe entraMnées par le courant de fumée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ magnétostatique précité présente au moins localement des composantes sensiblement parallèles à l'écoulement de la fumée, afin de faciliter la diffusion des ions négatifs libérés etXou leur combinaison avec les charges ou particules précitées. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le champ magnétostatique précité présente au moins localement des composantes sensiblement transversales à l'écoulement de la fumée, afin de trier les ions, charges libres etiou particules chargées selon leur signe, pour en permettre un traitement différentiel. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le champ magnétostatique précité présente au moins localement des discontinuités ou inhomogénéités, afin d'assurer sélectivement l'excitation ou activation d'au moins certains composants polaires ou ionisés de l'aérosol. 5. Dispositif pour l'assainissement de la fumée de tabac, du type comprenant un élément en matériau à propriétés triboélectriques électronégatives disposé sur le trajet de la fumée inhalée et agencé pour en permettre l'écoulement à grande vitesse, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un élément an matériau magnétique à aimantation permanente engendrant sur le trajet de la fumée un champ magnétostatique propre 9 agir sélectivement sur les charges électriques libres et/ou liées de l'un et l'autre signe entratnées par le courant de fumée. s. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les matériaux triboélectrique et magnétique sont intégrés à un mêe élément composite, le ma matériau magnétique étant enrobé ou revêtu de matériau triboélectrique. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément composite précité est une bande magnétique formant des spires ou boucles laches dans un corps tubulaire. e. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément magnétique précité comprend au moins une tige ou aiguille aimantée insérée dans un élément triboélectrique distinct et pouvant astre éventuellement réutilisée. s. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tige ou aiguille aimantée précitée est insérée dans une bande en matériau triboélectrique formant des spires ou boucles lâches dans un corps tubulaire. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tige ou aiguille aimantée précitée est maintenue dans l'axe d'un corps tubulaire par un fil ou profilé en matériau triboélectrique enroulé en hélice. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il constitue l'embout jeté après usage d1 une cigarette, d'un cigare ou article analogue. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il constitue une cartouche interchangeable incorporée à une pipe, un fume-cigarette ou article analogue et agencée pour être périodiquement remplacée.