Brevet FR2418628A1 — publié le 19790928

L'invention concerne un procédé et un dispositif particulièrement adaptés à la transformation de nappes fibreuses plates, par exemple du genre non-tissé, constituée de fibres naturelles, artificielles, synthétiques ou d'un mélangé de ces fibres, en vue de rendre cette nappe appropriée à la réalisation, par conformation aléatoire ou géométrique, de filtres à cigarettes ou cigares. On connaît déjà, dans le domaine des filtres à cigarettes, réalisés à l'aide de nappes fibreuses obtenues par voie papetière à partir de fibres de cellulose naturelle, deux modes essen tiers de transformation de la nappe utilisée. Ces deux modes de transformation de la nappe fibreuse initiale consistent, préalablement à sa conformation en boudin cylindrique, à lui conférer, par etirage transversal, un certain relief en modifiant sa texture. Cette nappe, transformée après sa conformation en boudin cylindrique, procure à celui-ci les caractéristiques d'une matière filtrante : une bonne compacité (c'est- -dire une bonne résistance a la déformation), une perméabilité axiale homogène (structure aérée pour la traversee de la fumée regu:ièrement répartie dans toute la masse filtrante), une rétention efficace de la phase particulaire de cette fumée et, enfin, un aspect satisfaisant de la section du filtre. Dans un des modes de transformation, le relief de la nappe fibreuse transformée se caractérise par des cannelures parallèles profondes, de section rectangulaire ou légèrement fermée en forme d'oméga, dont les flancs sont de texture affaiblie par suite de 1 'étirage, par raprort aax ctes cui ont conserve sensibler,ent la densité de la nappe initiale. Il s'agit donc d'une texture discontinue d~enomnee ci-après "genre crépé en long". Dans le deuxième mode de transformation, le relief de la nappe fibreuse transformée se caractérise par de fines cannelures parallèles, contigües, indéformables et calibrées dont la section est de forme évasée, la texture de ces cannelures étant maintenue continue et régulière, par opposition aux cannelures du genre crépé en long, cette texture etant dénommée ci-après "genre gaufré". Ces deux types de transformation de la nappe fibreuse sont réalisés respectivement à l'aide d'une paire de cylindres pourvus, sur leur périphérie et sur toute leur longueur, de nervures et rainures parallèles alternées orientées dans un plan perpendiculaire à l'axe des cylindres, ces nervures et rainures étant reproduites identiquement sur les deux cylindres et décavées de manière que les nervures de l'un des cylindres s'engagent dans les rainures de l'autre, et viceversa, la forme de la section des rainures et nervures étant specifiquement et respectivement adaptée aux types de textures à obtenir. On connaît, par ailleurs, le principe consistant à régler, à l'arrêt de la machine à filtre, l'entrefer de cette paire de cylindres pour obtenir des nappes transformées de textures différentes adaptées aux différents types de structures filtrantes à obtenir. Toutefois, ce principe de réglage à l'arrêt ne prend pas en compte les dispersions inévitables des caractéristiques de la matière initiale et ne permet pas, par conséquent, de compenser ces irrégularités afin d'obtenir, après transformation et conformation en boudin cylindrique, des structures filtrantes de caractéristiques peu dispersées. Par ailleurs, la section des rainures et nervures de ces cylindres connus étant spécifiquement et respectivement adaptée aux deux types de textures à obtenir (genre crépé en long-genre gaufré) le réglage, dans un cas comme dans l'autre, n'entraîne des variations des caractéristiques de textures que dans une plage limitée ne permettant d'obtenir qu'une gamme peu étendue de types de structures filtrantes realisables. L'invention a pour objet de remédier aux inconvenients précités et concerne à cet effet la réalisation de filtres à cigarettes ou cigares obtenus à l'aide d'au moins une nappe fibreuse constituée de fibres naturelles, artificielles, synthétiques ou d'un mélange de ces fibres, transformée à l'aide d'une seule et même paire de cylindres nervurés et rainurés, les nervures de l'un des cylindres s'engageant dans les rainures de l'autre, et vice-versa, l'entrefer ainsi défini étant réglable à volonté et en continu, la forme des nervures et des rainures des deux cylindres étant déterminée afin d'obtenir un relief plus ou moins accentué pour réaliser des cannelures ayant une texture plus ou moins continue et, par conséquent, plus ou moins stable, de façon à permettre l'obtention d'une structure filtrante plus ou moins ouverte à la pénétration de l'air et de la fumée, ce qui se traduit par une possibilité de réglage et de régulation , dans une large plage, de la caractéristique de résistance au tirage du bâtonnet filtrant. L'invention concerne donc un procédé pour la transformation de nappes fibreuses constituées de fibres naturelles, artificielles, synthétiques ou d'un mélange de ces fibres, en vue de conférer à cette nappe un certain relief approprié à la réalisation d'une structure filtrante pour filtres à cigarettes, caractérisé en ce que l'on modifie à volonté, au cours de ladite transformation, la hauteur du relief de la nappe pour faire varier, de façon concomitante, l'étirage transversal de'la nappe et, par suite, les caractéristiques de sa texture, celles-ci couvrant une plage limitée d'une part, par les caractéristiques d'une texture à dominante du genre gaufré et, d'autre part, par les caractéristiques d'une texture à dominante du genre crépé en long.Cette plage inclut toutes les caractéristiques des textures intermédiaires résultant d'une combinaison des caractéristiques des deux textures limites, ces textures intermédiaires variant sur la plage sans discontinuité. Suivant un mode de réalisation préférentiel, on confère à la nappe fibreuse un relief formé de cannelures longitudinales. Suivant une caractéristique avantageuse, on utilise au moins une nappe fibreuse contenant des fibrilles artificielles présentent un haut pouvoir fltrant. L'invention s'étend également à un dispositif pour la mise en oeuvre du procedé selon l'invention, du type constitué d'au moins une paire de cylindres, chaque cylindre de chaque paire étant gravé suivant un motif complémentaire de l'autre cylindre, les motifs des deux cylindres s'interpénétrant pour réaliser sur la nappe fibreuse le relief désiré, ce dispositif étant caractérisé en ce que au moins l'un des deux cylindres est réglable radialement par rapport à l'autre pour faire varier, à volonté et en cours de marche du dispositif, la profondeur d'engagement des motifs des deux cylindres. Un procédé et un dispositif selon l'invention sont illustrés à titre d'exemple non limitatif sur les figures ci-jointes dans lesquelles - la figure 1 est une section illustrant les nervures et rainures selon l'invention des cylindres de transformation, - la figure 2 est une vue schématique de face des cylindres de transformation et de leurs organes de reg,age, - la figure 3 est une vue en coupe de détail des organes de réglage des cylindres de transformation, - la figure 4 est une vue schématique du cylindre de transformation réglable. Selon un mode de réalisation, les deux cylindres de transformation 1 et 2 (fig. 2) sont pourvus, sur toute leur périphérie et sur toute leur longueur, de nervures annulaires 3 (fig. 1) alternées avec des rainures annulaires 4, ces nervures et rainures étant orientées dans des plans parallèles perpendiculaires à l'axe des cylindres 1 et 2. Les nervures 3 d'un des cylindres s'engagent dans les rainures 4 de l'autre cylindre, et vice-versa, définissant ainsi un entrefer de profil ondulé. Dans l'exemple considéré, les sections des nervures 3 sont de forme sensiblement triangulaire à sommet arrondi, le congé 5 ayant un rayon d'environ 115 microns, et l'angle formé par les flancs 31 et étant de 250. Les sections des rainures situées entre les nervures sont également de forme triangulaire, leur fond étant arrondi suivant un rayon de 170, environ.Le pas P, mesuré entre les sommets des deux nervures contigües, a été déterminé pour le traitement d'une nappe en fonction Je lo colEposltlon fibreuse de celle-ci Dans le présent mode de réalisation, ce pas est environ le 1/8ème de la longueur moyenne des fibres les plus longues de la nappe. La profondeur d'engagement des nervures d'un cylindre dans les rainures de l'autre peut être modifiée à volonté, en continu, en cours de marche du dispositif ou lorsque celui-ci est â l'arrêt. Dans l'exemple choisi, le pas P des nervures et l'angle formé par leurs flans 31 et 32 permettent d'obtenir une gamme de hauteurs de cannelures sur la nappe pouvant aller de 350 à 700 microns. Lorsque les cannelures ont une hauteur de 350/, les caractéristiques de la texture de la nappe fibreuse sont de manière prépondérante du genre gaufré, la texture desdites cannelures étant pratiquement régu lière, continue et non foisonnée sur toute la largeur de la nappe. Lorsque les cannelures ont une hauteur de 700 ,'~ , les caracteris- tiques de la texture de la nappe fibreuse sont de manière prépondérante du genre crépé en long, les cannelures étant, dans ce cas, de texture discontinue, peu stable, avec présence de zones moins denses fortement foisonnées sur les flancs, lesdites cannelures ayant tendance à se refermer suivant des sections en forme d'oméga. Bien entendu, le relief de la nappe ainsi que sa texture varient continûment au fur et à mesure de l'interpénétration des cylindres. Les nervures des cylindres de transformation peuvent être interrompues par des plages, de directions variables, exemptesde nervures et de rainures pour réaliser, sur la nappe, des zones intactes interrompant la continuité des cannelures (brevets JOB ne 71 13 974 du 20 Avril 1971, publié sous le n" 2 135 373 et nO 75 19 233 du 19 Juin 1975). Ces plages peuvent être ou non régulièrement espacées sur la périphérie des cylindres. Comme visible sur les figures de 2 à 4, les moyens de réglage du cylindre 2 par rapport au cylindre fixe 1 sont constitués essentiellement de deux leviers 6 montés libres en rotation sur un axe 16, ces leviers étant, par contre, solidaires dudit cylindre 2 par l'intermédiaire des extrémités 7 de son axe 8 (flèche F) et étant soumis, d'une part, à la pression d'une vis de réglage fin 9 et, d'autre part, à la contre-réaction d'un vérin 10. La vis de réglage 9 ect pourvue, sur a face frontale en contact avec les levier. d'une butée 11 et se déplace alternativement en translation (flèche F1) par le jeu de sa rotation dans un trou taraudé 17 solidaire du bâti 18 de la- machine, sa rotation étant obtenue au moyen d'un motoréducteur réversible 12, auquel elle est accouplée par une transmission mécanique. Cette transmission comprend une roue creuse 13 cannelée, mobile en rotation mais fixe en translation, cette roue étant, d'une part, emmanchée sur l'extrémité cannelée de la vis de réglage 9 et, d'autre part, engrainée avec une vis sans fin d'entraSnement 14 accouplée au moto-réducteur 12, l'extrémité cannelée de la vis de réglage 9 pouvant coulisser librement lors de son déplacement en translation dans la roue 13. Le déplacement de la vis de réglage 9 dans un sens ou dans l'autre a pour effet de modifier la position angulaire des leviers 6 par rapport à leurs axes 16, ce qui se traduit par un enge- gement plus à fond ou un désengagement paìtiel des nervures des deux cylindres, de façon à permettre une mcsificetion de la hauteur du relief de la nappe transformée et, corrélativement, de la texture des cannelures de ladite nappe cannelée. Compte tenu du bras de levier, le déplacement de 1 mm des deux vis de réglage 9 correspond à une variation d'engagement des cylindres de 5/lOème de mm. Afin de régler le parallélisme des deux cylindres, un des leviers 6 peut être commandé manuellement indépendamment de l'autre.Enfin, les cylindres peuvent être totalement désengagés par la rotation de 1800 d'une came à excentrique 15 qui, en position opérationnelle, a son profil le plus convexe en contact avec les leviers 6. Il est prévu une protection de fin de course sur le moto-réducteur afin d'éviter sa détérioration lors de l'arrivée en butée des vis de réglage 9. Afin de contrôler les dilatations axiale et radiale des motifs gravés sur les deux cylindres chauffés, une régulation de température de + 1" de ces cylindres peut être réalisée par rapport à la température choisie pour la transformation de la nappe fibreuse. La structure filtrante obtenue après conformation en boudin cylindrique de la nappe transformée, sera plus ou moins aerée selon les caractéristiques choisies de la texture de ladite nappe, ce qui permettra, d'un part, de régler la valeur moJerre de la résist:nc2 2, tirage du filtre à cigarette et, d'autre part, d'assurer la régulation de cette caractéristique autour de cette valeur moyenne. Lorsque la hauteur du relief est faible, la structure filtrante est ouverte en raison de la stabilité des cannelures de la nappe de texture du genre gaufré ; en conséquence, la résistance au tirage des bâtonnets-filtres est faible. Au contraire, lorsque cette hauteur est élevée, la structure filtrante est plus fermée, du fait de l'instabilité et du foisonnement des cannelures de la nappe de texture du genre crépé en long ; en conséquence, la résistance au tirage des bâtonnets-filtres est élevée. Cette résistance au tirage peut varier dans le rapport de 1 à 4 pour une variation de hauteur de cannelures de 350 à 700 g , obtenue par le seul jeu du réglage des cylindres dans la plage de variation de hauteur des cannelures, le mode de variation de résistance au tirage est continu. R E V E N D I C A T I O r S 1 /- Procédé pour la transformation de nappes fibreuses constituées de fibres naturelles, artificielles, synthstitiues ou d'un mélange de ces fibres, en vue de conférer à cette nappe un certain relief approprié à la réalisation d'une structure filtrante pour filtres à cigarettes, caractérisé en ce que l'on modifie à volonté au cours de ladite transformation, la hauteur du relief de la nappe, pour faire varier de façon concomitante l'étirage transversal de la nappe et, par suite, les caractéristiques de sa texture, celles-ci couvrant une plage limites, d'une part, par les caractéristiques d'une texture à dominante du genre gaufré et, d'autre part, par les caractéris- tiques d'une texture à dominante du genre crépé en long, cette place incluant toutes les caractéristiques des textures intermédiaires résultant d'une combinaison des caractéristiques des deux textures limites, ces textures intermédiaires variant sur la plage sans discontinuité. 20/- Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce que l'on confère à la nappe fibreuse un relief forme de cannelures longitudinales. 3"/- Procédé selon les revendications 1 à 2, caractérisé en ce que i'on utilise au moins une nappe fibreuse contenant des fibrilles artificielles présentant un haut pouvoir filtrant. 4 /- Procédé selon la revendication 3, carac térisé en ce que l'on combine la nappe fibreuse avant transformation avec au moins une seconde nappe de nature fibreuse identique. 50/- Procédé selon la revendication 4, carac térisé en ce que l'on combine la nappe fibreuse après sa transformation avec au moins une seconde nappe de nature fibreuse identique, transformée ou non. 60/- Procédé selon la revendication 3, carac térisé en ce que l'on combine la nappe fibreuse avant transformation avec au moins une seconde nappe de nature fibreuse différente, telle qu'une nappe de fibres de cellulose naturelle. 70/- Procédé selon la revendication 6, carac merise en ce que l'on combine la nappe fibreuse après sa transformation avec au moins une seconde nappe de nature fibreuse différente, telle qu une nappe de fibres de cellulose naturelle, transformée ou non. 8 /- Dispositif pour la mise en oeuvre des procédés et matières conformes à l'une quelconque des revendications de 1à 7, du type constitué d'au moins une paire de cylindres, chaque cylindre de chaque paite étant gravé suivant un motif complémentaire de l'autre cylindre, les motifs des deux cylindres s'interpénétrant pour realiser sur la nappe fibreuse le relief desiré, dispositif caractérisé en ce que au moins l'un des deux cylindres est réglable radialement par rapport à l'autre pour faire varier à volonté et en cours de marche du dispositif la profondeur d'engagement des motifs des deux cylindres. 90/- Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les motifs des deux cylindres sont constitués par des nervures et rainures annulaires alternées, orientées dans des plans parallèles perpendiculaires à l'axe des cylindres, caractérisé en ce que ces rainures et nervures présentent une section dont les flancs forment un angle aigu. 10 / - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les flancs de chaque nervure des cylindres forment un angle compris entre 20 et 300. 110/ Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le pas des nervures et des rainures des cylindres est sensiblement compris entre le 1/7ème et le 1/11sème de la longueur moyenne des fibres du type les plus longues de la nappe fibreuse. 12 /- Dispositif selon la revendication 8, caractlricé en ce que les deux ext'. émtés du cylindre iglable (2 > sont solidaires de deux leviers, montés mobiles angulairement sur un axe de rotation (16), ces leviers étant soumis, d'une part, à la pression d'une vis de réglage fin (9) et, d'autre part, à la contre-réaction d'un vérin (10). 130/- Dispositif selon la revendication 12, caractérise en ce que la vis de réglage e) est pourvue, sur la face frontale en contact avec les leviers, d'une butée (11) et se déplace alternativement en translation (flèche F1) par le jeu de sa rotation dans un trou taraudé (17) solidaire du bâti (18) de la machine, sa rotation etant obtenue au moyen d'un motoréducteur réversible (12), auquel elle est accouplée par une transmission mécanique comprenant une roue creuse (13) cannelée, mobile en rotaticn mais fixe en trans- lation, cette roue étant, d'une part, emmanchée sur l'extrémité cannelée de la vis de réglage (9) et, d'autre part engrain avec une vis sans fin d'entrainement (14) accouplée au moto-réducteur (12). 14"/- Dispositif melon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que les cylindres sont chauffés et leur température est soumise à régulation.