Brevet FR2481581A1 — publié le 19811106

I L'invention concerne des articles pour fumeurs, par exemple des cigarettes. On trouve couramment sur le marché des cigarettes n'émettant que peu de matière particulaire totale (en abrégé, ci-après, "bM.P.T."), par exemple 9 mg ou même seulement 1 mg. Une cigarette dont l'émission de M.P.T. est faible peut avoir une résistance au tirage trop faible pour être acceptable par un fumeur. Si la résistance au tirage d'un filtre destiné à une cigarette filtrante à faible émission est choisie de façon à augmenter la résistance au tirage de la cigarette jusqu'à un niveau acceptable, l'effet de filtration pourrait bien être trop grand pour la tige de tabac à faible émission, et il pour- rait en résulter une cigarette dépourvue de caractère. Il est classique, dans des cigarettes à bout fil- trant, de prévoir l'entrée d'air dans le filtre, grâce à quoi on peut, par exemple, réduire la quantité de fumée émise. Pour obtenir un rapport élevé acceptable air/fumée, il faut alors une baisse de pression élevée en amont de la zone d'admission ou de ventilation. Si, pour obtenir ce résultat, on utilise un filtre classique à chute de pression élevée, l'effet de filtration de la M.P.T. sera relativement devé, et pour cette raison ce moyen est inutilisable dans le cas d'une cigarette ayant une tige de tabac à faible émission, c'est-à-dire dont l'émission est déjà faible. Un objet de l'invention est de fournir des moyens utilisables dans un article pour fumeurs à faible émission,par exemple une cigarette, et qui, quoique présentant une résis- tance au tirage désirable et rendant possible une ventilation adéquate, ne réalise qu'une élimination minimale de M.P.T. L'invention permet de réaliser un article pour fu- meurs comprenant une tige en un matériau à fumer et, à une de ses extrémités, un dispositif constitué par un impédancemêtre d'écoulement comprenant un élément en forme de tige en un maté- riau mousseux ou fibreux qui est ou a été rendu impénétrable à un courant de fumée et au moins un passage pour un courant de fumée, ouvert à ses extrémités et s'étendant d'un bout à l'autre de l'élément, la chute de pression dans le passage ou la chute totale de pression dans l'ensemble des passages, dé- terminée pour un taux d'écoulement à travers le dispositif précité de 17, 5 cm3 par seconide, étant comprise e:.tre 40 et G mm de colcnne d'eau, et le dispositif pr5cité étant placé danrs une enveloppe qui permet l'écoulement de l'air ambiant vers l'intérieur jusqu'au dispositif précité, ce dispositif ayant des organes conducteurs d'air grâce auxquels de l'air s'écoulant vers l'intérieur à travers l'enrivelop.e précitée peut être conduit à l'extrémité "bouche" du dispositif précité et à l'extérieur de celui-ci, et ce dispositif étant efficace pour n' enlever pas plus de 25% de la M.P.T. contenue dans la fumée qui traverse le dispositif quand on fume l'article précité. Les passages pour l'écoulement de la fumée peuvent être formés dans le matériau précité, par exemple sous làfor- me d'alésages, mais ils sont de préférence constitué. par des tubes capi3laires. Si l'on utilise un seul passage, son dia- mètre intérieur peut être de 0,5 à 1,5 mm et de préférence de 0,8 à 1,0O mm. Dans ce cas, ce passage n'a pas besoin d'être disposé à l'intérieur de l'élément en. forme de tire et co- axialement à lui. Il peut, par exemple, être placé au voisi- nage de la périphérie de l'élément. Le ou chaque passage est avantageusement rectiligne, mais peut avoir une autre forme, par exemple celle d'une spirale. La chute de pression dans le (s) passage (s) est de préférence de l 'ordre de 50 à 100 mmi de colonne d'eau, à un taux d'écoulement de 17,5 cm3 par seconde. De préférence, l'impédancemètre d'écoulement ne produit pas une éliihination de M.P.T. supérieure à 20%, et cette élimination peut être très inférieure. La longueur du dispositif précité peut être compri- se entre 6 et 30 mm, et de préférence antre Il et 25 mm. On a constaté dans un tube capillaire en un maté- riau plastique imperméable k la fumée ayant 15 mm de long et un diamètre interne de 0,8 mm une chute de pression, pour un taux d'écoulement de 17,5 cm3, 1ar seconride de 1C(0 mm de co- lonne d'eau et une élimination de;,.P.T. de moin.s de 5%. Le matériau constitutif de l'élément en forme de tige de l'impédancemètre d'écoulenn-t peut être en matériaux plastiques, par exemple en polypropylene, eni polyéthylène ou en acétate de cellulose, avec une strLctu-e de mousse à cel- lules fermées, auquel cas le matériau est automatiquement 248158 1 imperméable k l'écoulement de La fumée. Si l'on utilise un ma- tériau mousseux à cellules ouvertes, par exemple de l'acétate de cellulose ou un matériau tel que celui qui est décrit dans le brevet britannique no 1 271 274, l'élément peut être rendu imperméable un écoulement de fumée en y ménageant une rai- nure annulaire transversale à l'élément, autre que la section transversale occupée par un unique passage d'écoulement de fu- mée disposé axialement, par un moulage/à chaud réalisé à la façon décrite dans le brevet britannique no 1 507 765. Les surfaces de la rainure annulaire peuvent être vernies à la suite du moulage à cnaud, mais l'impénétrabilité des parois de -a rainure par le courant de fumée peut être obtenue ou augmentée par le dépôt daLs la rainure d'un matériau d'étan- chéité. Par "matériau à cellules ouvertes", on entend un ma- tériau dont un tr.s grand nombre de cellules communiquent en- tre elles, c'est-à-dire un matériau ayant une perméabilité inhérente à la fumée. Le moulage à ciaud peut %tre utilisé d' une façon analogue pour rendre imperméable à la fumée une sec- tion d'un élément formé d'un matériau thermoplastique fibreux, 2C par exemple d'acétate de cellulose o de polypropylène. En va- riante, un élément en un matériau qui n'est pas par inhérence étanche peut %tre rendu étanche par un vernissage ou un rev%- tement à chaud d'une surface extrême. Si l'on désire que l'article pour fumeurs ait une extrémité "bouce" à surface plane, en apparence la même que celle d'uLe cigarette classique à bout filtrant, on peut pla- cer à cette extrémité un boucehon en un matériau filtrant, par exemple de. 'acétate de cellulose. Toutefois, comme indiqué prêcédem..eit, on doit éviter d'iraportants effets de filtra- tien, et pour cette raison l'extrémité "bouche" du ou de cha- que Cassaze po,.r l'écoulement de la fumee ne doit pas aboutir à un boucion de ce genre. UL mode de réalisation pratique est de prévoir un logement vide ou une cavité entre l'élément et le bucLt., et dais ce cas, l'enveloppe est avantageusement per6néable l'air dan.s -a zone q.i recouvre la cavité ou le ]ogement vide. Si l'élément en forme de tige est en une mousse à cellules ouvertes ou à cellules fermées, le procédé de fabri- catici peut comprendre l'extrusicn de la mousse sous la forme -.- 2481581 d'une tige, qui est ensuite découpée en éléments ayant la lon- gueur désirée.-Si le ou chaque passage pour la fumée est déli- mité par les parois d'un tube, le matériau mousseux peut %tre extrudé autour du ou des tubes par utilisation d'une matrice.à crosse ou à traverse. Si l'élément est formé d'un matériau fibreux tel qu'une filasse eL acétate de cellulose ou en polypropylène, le matériau peut être amené en mre temps qu'une ou plusieurs lon- gueurs continues de tubes dans un dispositif qui sert à donrner 1C au matériau la forme d'une tige. Le tube est avantageusement en maiatière plastique, par exemple en polyéthylène ou en poly- propylène. Pour mieux faire comprendre l'invention et facili- ter sa mise en oeuvre, on va maintenant en décrire trois modes de réalisation, avec référence aux dessins annexés, sur les- quelles les figures 1 à 3 montrent trois types différents d' impédancemètres d'écoulement, la figure la étant une doupe transversale de l'élément du dispositif représenté sur la fi- gure 1. La cigarette de la figure i comprend une tige 1 à faible émission de tabac enveloppée dans un papier à cigaret- te 2 et un impédancemètre d'écoulement 3 comprenant un éldment 4, en f9rme de tige, en acétage de cellulose à cellules fer- mées, fixée à la tige 1 par un embout 6 ayant une couronne de perforations de ventilation 6'. Dans l'acétate de cellulose mousseux de l'élément 3 est noyé et disposé axialement un tube capillaire 7 à Extrémités ouvertes en un matériau plastique qui s'étend sur toute la longueur de l'élément 3. Quatre rai- nures 5 espacées régulièrement (voir figure la) sont ménagées dans l surface périphérique de l'élément 3. Les rainures s'é- tendent depuis une position voisine de la tige de tabac 1 et s'ouvrent à l'extrémité "bouche" de l'élément 4. La cigarette représentée sur la figure 2 comprend un impédancemètre analogue h celui de la figure 1, mais l'élé- ment 8 en forme de tige est une filasse composée d'acétate de cellulose qui a été rendue imperméable a l'ecoulement de la fumée de tabac dans une section transversale annulaire de l'é- lémelt en moulant à chaud une rainure 9 dans l'élément à une certaine distance de l'extrémité "bouche" de celui-ci et en déposant dans la rainure 9 un a6ent d'étanchéité 10 formant barrière. Pour réaliser une ventilation, l'enveloppe 11 est po- reuse, et l'embout 6 est poreux ou perforé au moins du côté aval de la rainure 9. Sur la figure 3, la cigarette possède un impédanice- mètre d'écoulement 12 comprenant un élément 13 relativement court en forme de tige, réalisé en polypropylène à cellules fermées et axant à son intérieur un alésage axial 14 à extrémi- tés ouvertes qui constitue un passage d'écoulement pour la fu- mée. Le dispositif 12 comprend en outre un court bouchon 15 avec une faible chute de pression, espacé de l'extrémité aval de 1' élément 13 et réalisant ainsi une cavité intermédiaire vide 16. L'enveloppe 11 est poreuse, et l'embout 6 possède une série de perforations 6"qui entourent la cavité 16. Dans une variante de la cigarette de la figure 3, le bouchon 15 est supprimé, ce qui ménage un embout évidé en aval de l' élément 13. Pour faire comprendre la façon dont la chute de pres- sion et l'élimination de M.P.T. varient avec la section du pas- sage d'écoulement de l'impédancemètre, on a fabriqué un certain nombre de dispositifs A à F analogues à ceux de la figure 2, à l'aide de tubes en matériaux plastiques de diamètres intérieurs clifférents, ciaque dispositif ayant 20 mm de long. Les disposi- tifs ont été testés pour déterminer la chute de pression à un taux d'écoulement de 17,5 cm par seconde, et l'enlèvement de M!.P.T. de chacun d'eux. On a obtenu les résultats suivants Diamètre des tubes Chute de pression Enlèvement de (mm)à (mm de colonne d'eau) M.P.T. (%) A 0,4 190 45 B 0,6 140 32 C 0,8 100 24 D 1,0 70 19 E 1,2 40 15 F 1,4 20 12 De ces résultats, on conclut que les dispositifs C, D et E offrent des combinaisons particulièrement utiles de résul- tats désirés, à savoir une crute de pression suffisamment éle- vée et un enlèvement suffisamment faible de IC.P.T.. Les dispo- sitifs A et B soat inutilisables, principalement en raison de l'enlèvement excessif de i%!.P.T.. Naturellement, on peut éga- lement faire varier d'autres paramètres, par exemple la lon- gueur du dispositif, pour obtenir des combinaisons de résul- tats acceptables. Dans le cas particulier du dispositif de la figure 2, une certaine partie de l'enlèvement total de YM.P.T. doit %tre attribuée à un enlèvement de M.P.T. en rai- son du fait que la fumée rencontre la partie de la filasse 8 en acétate de cellulose qui est située du coté amont de l'agent d'étanchéité de la barrière 10. Dans le cas du dispo- sitif de la figure 2, en conséquence, l'enlèvement de M.P.T. pourrait être réduit en réduisant la longueur de la partie amont précitée de l'acétate de cellulose, ou en supprimant cette partie. Une façon pratique de modifier ainsi le dispo- sitif de la figure 2 serait de produire d'abord un élément de longueur double et de mouler à chaud la rainure 9 au milieu de cette double longueur, et ensuite, après dépôt d'un agent d'étanchéité dans la rainure, de séparer l'élément dans le plan central de la rainure pour produire deux éléments de m%- me longueur fermés à leurs extrémités, sans acétate de cellu- lose en amont du matériau d'étanchéité. REVENDI CATI 0I S 1 - Article pour fumeurs comprenant une tige en un ma- tériau à fumer et, à une de ses extrémités, un élément en forme de tige en un matériau mousseux ou fibreux contenu dans une enveloppe, et caractérisé en ce que, afin de consti- tuer un impédanrcemètre d'écoulement, le matériau précité est ou a été rendu impénétrable à un courant de fumée et au moins - un passage pour un courant de fumée, ouvert à ses extrémités, s'étend d'un bout à l'autre de l'élément, la chute de pres- sion dans le passage ou la chute totale de pression dans l'en- semble des passages, déterminée pour un taux d'écoulement à travers le dispositif précité de 17,5 cm3 par seconde, étant comprise entre 40 et 200 mm (et de préférence entre 50 et mm) de colonne d'eau, et l'enveloppe précitée permettant l'écoulement de l'air ambiant vers l'intérieur jusqu'au dis- positif précité, ce dispositif ayant des organes conducteurs d'air grâce auxquels de l'air s'écoulant vers l'intérieur à travers l'enveloppe précitée peut être conduit à l'extrémité "bouche" du dispositif précité et à l'extérieur de celui-ci, et ce dispositif étant efficace pour n'enlever pas plus de %, (et de préférence pas plus de 20%) de la M.P.T. totale contenue dans la fumée qui traverse le dispositif quand on fu- me l'article précité. 2 - Article pour fumeurs suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le (ou les) passage (s) précité (s) pour l'écoulement de la fumée est (ou sont) constitué (s) par un (ou plusieurs) alésage (s) ménagé (s) dazns le matériau préci- té, ou par un (ou plusieurs) tube (s) capillaire(s) inséré(s) dans ce matériau. 3 - Article pour fumeurs suivant l'une des reveLdica- tions 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise un seul passage ayant un diamètre intérieur de 0,5 à 1,5 mm et, de préférence, de 0,8 à 1,0 mm. 4 - Article pour fumeurs suivant l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que le passage précité est dis- posé coaxialement dans l'élément en forme de tige. - Article pour fumeurs suivant l'une des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'il existe un (ou plusieurs) passage(s) disposé(s) entre l'axe de l'élément en forme de 24815-81 - 8 tige et la périphérie de celui-ci. 6 - Article pour fumeurs suivant l'une des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce qu'une barrière imperméable à la fumée est prévue dans l'élément en forme de tige perméable à la fumée à une certaine distance de l'extrémité "bouche" de celui-ci ou à l'extrémité de celui-ci éloignée de cette extré- mité. 7 - Article pour fumeurs suivant l'une des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que ce dispositif conducteur d'air comprend un(ou plusieurs) passage (s) s'étendant depuis un emplacement voisin de l'extrémité "tabac" de l'élément jusqu'à l'extrémité "bouche" de celui-ci. 8 - Article pour fumeurs suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le passage précité d'écoulement de la fumée est coaxial, et que le (ou les) passage(s) d'air est (ou sont) sur la périphérie de l'élément en forme de tige. 9 - Article pour fuimeurs suivant l'une des revendi- cations 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif précité comprend en outre un filtre à basse pression séparé de l'ex- trémité aval de l'élément. - Article pour fumeurs suivant l'une des revendi- cations 1 à 9, caractérisé en ce qu'il existe un logement à l'extrémité "bouche" de l'élément en forme de tige.