Brevet FR2352642A1 — publié le 19771223

L'invention concerne un procédé et un dispositif réalisant en continu la perforation d'une bande de matière déformable par cintrage transversal, par exemple une bande de matière fibreuse servant notamment de papier a cigarettes, de papier gainage pour filtres a ciga rettes ou de papier manchette pour leur assemblage. De façon générale, il est souvent nécessaire de réaliser sur des bandes de matière telles que des rubans de papier, de tissu, de matière plastique ou des feuilles de métal, des perforations dont le diamètre et la disposition varient selon les utilisations ultérieures. Dans le domaine particulier des cigarettes, il est fréquent de munir le papier a cigarette proprement dit et/ou les différentes enveloppes du filtre de perforations plus ou moins fines des tinées notamment à permettre l'introduction radiale dans le boudin de tabac et/ou dans le bout filtre d'air de dilution qui, en se mélangeant au courant principal de la fumées réduit les condensats en goudrons, alcaloldes et les composants de la phase gazeuse, tels que le monoxyde de carbone, présents dans la fumée. Ces perforations sont généralement réalisées au moyen de dispositifs électrique, mécanique ou optique, sur le ruban a plat, défilant en continu. La solution électrique qui consiste à perforer la bande de papier par étincelles ne permet d'obtenir que des microperforations, ce qui limite le taux de ventilation de la fumée. Cette solution n'est donc pas applicable dans les cas nécessitant une forte aération. La solution mécanique, si elle pallie cet inconvénient, présente, quant a elle, le défaut d'une certaine irrégula- rite dans la netteté de la découpe des perforations, ce qui engendre une dispersion inopportune des aires de perforations réparties sur une surface donnée du papier, entra~nant ainsi une hétérogénéité dans l'aération de la fumée. La solution optique, résultant de l'utilisation du faisceau laser, bien que remédiant aux deux inconvénients précités, ne permet de perforer le papier que sur une bande longitudinale étroite ne comportant que quelques lignes de perforations. Cette solution est incompatible avec la perforation intégrale de toute la surface de la bande de papier, à moins d'utiliser un grand nombre de faisceaux Laser, ce qui nécessiterait de lourds investissements. L'invention a pour but de remédier a cet inconvénient et concerne un procédé et un dispositif spécialement conçus pour obtenir un balayage continu de toute la surface de la bande de matière par un faisceau Laser. Ces procédé et dispositif permettent ainsi de réaliser sur ladite bande des trous de dimension régulière et de disposition géométrique répartis sur toute la surface. L'invention concerne donc un procédé pour la perforation d'une bande déformable, par cintrage transversal, au moyen du faisceau Laser, caractérisé en ce que l'on cintre ladite bande en un tube de section circulaire, en rapprochant ses deux bords, l'on dirige coaxialement le faisceau Laser dans le tube, l'on modifie par réflexion la direction du faisceau pour le diriger radialement sur la paroi du tube, l'on fait subir au faisceau réfléchi un balayage continu et circulaire dans un plan perpendiculaire au tube, ce faisceau réfléchi étant focalisé sur la paroi du tube et interrompu selon un programme correspondant au modèle de perforation à réaliser. Suivant un mode de réalisation, l'on déroule en continu la bande de matière à perforer et l'on cintre cette bande sous la forme d'un tube, le temps de sa perforation. Suivant un autre mode de réalisation, 'on perfore des tronçons de tubes à l'aide du Drocedwe conforme à l'invention. Le procédé selon l'invention est applicable notamment à la perforation d'une bande de matière fibreuse telle que du papier pour la confection de cigarettes, de bouts filtres et pour leur assemblage. L'invention s'étend également à un dispositif caractérisé en ce qu'il est constitué d'un ensemble réfléchissant focalisant, mobile en rotation sur un axe coincidant avec celui du tube à perforer, des moyens interrompant le faisceau Laser selon le programme correspondant au modèle de perforation à réaliser. Suivant un mode de réalisation préférentiel, l'ensemble réfléchissant et focalisant est constitué d'au moins un miroir plan situé sur le trajet du faisceau Laser incident et d'au moins une lentille convexe focalisant le faisceau Laser réfléchi, l'ensemble miroir-lentille étant mobile en rotation. L'invention vise enfin les cigarettes et bouts filtres confectionnés ou assemblés a partir d'une bande de papier perfore à l'aide des procédé et dispositif selon l'invention. Un dispositif selon l'invention est illustré a titre d'exemple non limitatif#sur l'unique figure ci-jointe qui est une vue schématique destinée simplement à parfaire la lecture de la description. Le procédé selon l'invention consiste a réaliser, sur une bande de matière déformable par cintrage transversal qui peut être du papier, du voile non tissé, du tissu, des films de matière plastique, des feuilles de métal et, de façon générale, toutes matieres souples en forme de bande ou de nappe, une perforation dont les trous sont de dimensions régulières et s'étendent, si désiré, sur toute la surface de la bande, cette perforation étant obtenue à l'aide du faisceau Laser. La description civapres se réfère, à titre d'exemple non limitatif, l'application d'un tel procédé pour la perforation d'une bande de papier utilisée indifféremment en tant que papier à cigarettes ou en tant qu'enveloppes pour les filtres équipant ces cigarettes ou assurant leur assemblage. Pour ce faire, le ruban de matière fibreuse 1, Initiaiemeit plat, devide d vitesse contralée d'une toùrne, est conforte en un tube non ferme, de section circulaire, dans lequel pénètre coaxialement le faisceau Laser 2. On obtient la réflexion du faisceau Laser par un ensemble réfléchissant et focalisant, mobile en rotation. Cet ensemble est constitue d'un miroir plan 3, situé sur le trajet du faisceau Laser incident 2, de manière à le réfléchir perpendiculairement à sa direction initiale, le faisceau réfléchi 21 étant focalisé sur le tube de papier par une lentille convexe 4 orthogonale à ce faisceau. L'axe de rotation de l'ensemble miroir-lentille coïncide avec l'axe du tube, la lentille décrivant ainsi une zone annulaire fictive concentrique audit tube, ce qui réalise ainsi un balayage circulaire du faisceau Laser réfléchi sur le tube de papier. On obtient des perforations sur le tube de papier en interrompant le faisceau Laser selon un programme correspondant au modèle de perforation a réaliser, cette interruption étant obtenue par un moyen quelconque, connu, de nature mécanique ou électronique situé en un point du trajet dudit faisceau. Dans.l'exemple considéré, ce moyen est constitué d'un cache circulaire fixe 5 dont la paroi, située en regard du faisceau focalisé 22 est réfléchissante dans la bande de longueur d'ondes du faisceau Laser utilisé, ce cache étant placé contre la paroi interne du tube de matière et étant pourvu de perforations 6 délimitant les zones d'impacts du faisceau sur la bande de matière. Ce cache peut être constitué d'une bande enroulable de matière plastique en polytétraphlalate de polyéthylène métallisée et conformée en boucle. Le pas longitudinal de la perforation est déterminé par le rapport de la vitesse de défilement du tube de papier à la vitesse de rotation de l'ensemble mi roi r-lentille. Bien que l'exemple qui précède se réfère à la perforation d'une bande conformée en tube, l'invention s'étend également à la perforation de tronçons de tubes. Il peut s'agir par exemple de tubes de verre obtenus par soufflage ou filage, de tubes de céramique, de métal, de plastique ou autres. Pour ce faire, le tube peut être soit déplacé axialement par rapport a l'ensemble réfléchissamtn focalisant, soit fixe et, dans ce cas, c'est l'ensemble réfléchissant focalisant qui est animé d'un mouvement de translation alternative, parallèlement à l'axe du tube. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que l'on pourra utiliser deux faisceaux Laser coaxiaux au tube de papier, mais de sens opposés, ou encore disposer sur le trajet du ou des faisceaux Laser incidents au moins deux miroirs plans, le dernier étant réfléchissant et celui ou ceux situes en amont semi-réfléchissants. Cette disposition présente l'avantage, pour un programme de perforations donné, d'augmenter la vitesse de la bande, proportionnellement au nombre de miroirs utilisés. R E V E N D T C A T I O N S 1 /- Procédé pour la perforation d'une bande déformable par cintrage transversal au moyen d'un faisceau Laser, caractérisé en ce que l'on cintre ladite bande en un tube de section circulaire en rapprochant ses deux bords, l'on dirige coaxialenent le faisceau Laser dans le tube, l'on modifie par réflexion la direction du faisceau pour le diriger radialement sur la paroi du tube, lion fa-. subir au faisceau réfléchi un balayage continu et circulaire dans un plan perpendiculaire au tube, ce faisceau réfléchi étant focalisé sur la paroi du tube et interrompu selon un programme correspondant au modèle de perforation à réaliser. 20/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on déroule en continu la bande de matière à perforer et que l'on cintre cette bande sous la forme d'un tube, le temps de sa perforation. 3 /- Procédé de perforation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on perfore des tronçons de tubes. 40/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise deux faisceaux Laser, coaxiaux au tube à perforer, ceux-ci étant de sens opposés. 5 /- Bande de matière déformable par cintrage transversal, perforée à l'aide du procédé conforme à la revendication ls caractérisée en ce qu'elle est constituée de matière fibreuse telle que du papier pour la confection de cigarettes. de bouts filtres et pour leur assemblage. 6V- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications de 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un ensemble réfléchissant focalisant, mobile en rotation sur un axe coïncidant avec celui du tube à perforer, des moyens interrompant le faisceau Laser selon le programme correspondant au modèle de perforation à réaliser. 70/- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble réfléchissant et focalisant est constitué d'au moins un miroir plan situé sur le trajet du faisceau Laserincident, d'au moins une lentille convexe focalisant le faisceau Laser réfléchi, l'ensemble miroir-lentille étant mobile en rotation. 8 /- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens interrompant le faisceau laser sont constitués par un cache circulaire dont la paroi en regard du faisceau focalisé est réfléchissante dans la bande de longueur d'ondes du faisceau Laser utilisé, ce cache étant placé contre la paroi interne du tube et étant pourvu de perforations délimitant les zones d'impacts du faisceau sur la bande de matière. 9 /- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le cache est constitue d'une bande enroulable en forme de boucle. 10 /- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble réfléchissant et focalisant est constitué de plusieurs miroirs plans situés sur le trajet du faisceau Laser incident et de plusieurs lentilles situées sur le trajet des faisceaux Laser réfléchis correspondants, tous les miroirs d'amont en aval étant semi-reflechissants, excepté le dernier. 11 /- Dispositif selon la- revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble réfléchissant focalisant, mobile en rotation, est également mobile en translation axiale alternative par rapport au tube de matière qui est fixe. 12 /- Cigarettes et bouts filtres confectionnés partir de bandes de matière fibreuse selon la revendication 5.