Brevet FR2508814A1 — publié le 19830107

La présente invention concerne des filtres à cigarettes et elle se rapporte à un filtre pour cigarette comprenant un noyau de filtrage, un manchon entourant le noyau, une enveloppe d'espa- cement profilée entourant le manchon et un embout placé autour de l'enveloppe d'espacement, l'enveloppe d'espacement profilée formant entre le manchon et l'embout des passages qui établissent un écou- lement d'air latéral et qui s'étendent dans la direction longitudi- nale du filtre pour déboucher à une extrémité de celui-ci, l'embout assurant, lors de l'utilisation du filtre, l'aspiration d'air ex- térieur directement dans au moins certains desdits passages et le manchon étant, au moins en dessous desdits passages, imperméable à la fumée. L'enveloppe d'espacement profilée peut par exemple être ondulée longitudinalement de manière à créer des premiers passages longitudinaux entre elle même et l'embout et des seconds passages longitudinaux entre elle même et le manchon, l'embout assurant l'as- piration d'air extérieur directement dans lesdits premiers passages et les premiers et seconds passages adjacents permettant un écoule- ment d'air du fait de la perméabilité à l'air de la matière de l'en- veloppe d'espacement et/ou par l'intermédiaire d'orifices ménagés au travers des parois latérales des ondulations Il est possible que l'enveloppe d'espacement ait d'autres profils; par exemple cette enveloppe d'espacement peut être pourvue par gaufrage de saillies destinées à former entre elle-même et l'embout un réseau de passa- ges d'interconnexion qui s'étendent, comme les premiers et seconds passages du mode de réalisation précédemment mentionné, à partir d'une extrémité du filtre, l'embout assurant l'aspiration de l'air extérieur directement dans le réseau précité Dans certains modes de réalisation, les passages de communication peuvent s'étendre d'une extrémité à l'autre du filtre ou bien ils peuvent se terminer à courte distance de l'autre extrémité, par exemple dans une région de l'enveloppe d'espacement qui est lisse ou profilée de façon ap- propriée (par exemple avec des ondulations s'étendant circonféren- tiellement) pour fermer lesdits passages L'embout peut être formé d'une matière intrinsèquement perméable à l'air et/ou il peut com- porter des perforations débouchant dans au moins certains des pas- sages L'embout peut être constitué par une cape assurant la jonc- tion du filtre avec une tige de tabac enveloppée et dans ce cas, il est habituellement constitué d'une matière imperméable à l'air au travers de laquelle sont ménagées les perforations de ventilation. -2 2508814 Lorsque lesdits passages s'étendent à partir d'une extrémité du filtre seulement partiellement en direction de l'autre, le filtre peut être incorporé à une cigarette dans laquelle les passages débouchent dans l'extrémité buccale ou bien en direction du tabac. Dans le premier cas, de l'air de dilution est aspiré au travers des passages directement dans la bouche du fumeur avant de se mé- langer à la fumée; dans le second cas, l'air est aspiré d'abord par l'extrémité du filtre correspondant au tabac puis il revient en arrière sur la longueur du noyau, en se mélangeant à la fumée dans le noyau Dans d'autres modes de réalisation, le filtre com- porte certains desdits passages qui s'étendent à partir de chaque extrémité seulement partiellement vers l'autre, les deux séries de passages se terminant par exemple dans une zone intermédiaire commune sur la longueur du filtre et, dans ce cas, une partie de l'air de ventilation est aspirée directement dans la bouche du fumeur et une partie traverse toute la longueur du noyau de filtrage. En addition à, et séparément des passages de dilution d'air en dessous desquels le manchon est imperméable à la fumée, un filtre conforme à l'invention peut comporter un ou plusieurs autres passa- ges qui sont ménagés par l'enveloppe d'espacement profilée et qui permettent l'écoulement de la fumée vers le noyau, par exemple au travers d'un ou plusieurs orifices ménagés dans le manchon placé en dessous ou bien dans le cas o le manchon n'est pas prévu. L'invention concerne également un élément de filtre à cigarette qui constitue un filtre tel que celui défini ci-dessus dans lequel l'embout est supprimé, c'est-à-dire avec l'enveloppe d'espacement profilée exposée Un tel élément de filtre peut être joint bout à bout avec une tige de tabac enveloppée à l'aide d'une cape d'embout de ventilation qui constitue l'embout du filtre ter- miné résultant. Dans des filtres et éléments de filtre conformes à l'in- vention, le manchon placé autour du noyau peut être un entourage de tampon ou bien une peau intégrale du noyau. Le noyau de filtrage peut être formé d'une diversité de matières et de structures Ainsi le noyau peut être par exemple constitué de faisceaux de fibres ou filaments liés ou non liés (en acétate de cellulose, en polyoléfine, etc), de papier crépé ou d'une matière expansée perméable à l'air Le noyau peut avoir une structure et une composition uniformes ou non uniformes sur sa longueur; il peut être formé d'une structure homogène ou compo- site comportant par exemple des tampons séparés ayant des carac- téristiques (par exemple perte de charge) et/ou des compositions identiques ou différentes; le noyau peut s'étendre sur la tota- lité ou seulement une partie de la longueur de l'élément ou filtre et, lorsque ce noyau est formé d'un ensemble composite de deux ou plusieurs tampons, des tampons adjacents peuvent buter l'un contre l'autre ou bien être espacés l'un de l'autre Le noyau peut compor- ter des particules d'additif qui sont uniformément dispersées dans celuici ou bien qui sont localisées dans au moins une zone ou un espace intertampons; le noyau peut comporter une périphérie profilée (par exemple rainurée longitudinalement) ou bien il peut comporter un ou plusieurs passages ou cavités internes qui peuvent être remplis ou non remplis Le noyau peut contenir un ou plusieurs composants qui n'ont pas un effet de filtrage mais qui servent sim- plement à augmenter la perte de charge, en outre on peut utiliser comme ou dans le noyau de filtrage d'éléments et filtres conformes à l'invention, un tampon à forte perte de charge, à faible pouvoir de retenue et formé d'un assemblage de fibres grossières ou bien d'un assemblage de feuilles gaufrées formées de matière plastique, de métal (par exemple de l'aluminium) ou d'une autre matière Dans certains modes de réalisation, l'enveloppe d'espacement entoure une cavité ou évidement débouchant à une extrémité de l'élément de filtre ou du filtre et, en service, cet évidement ou cavité peut être disposé contre la tige de tabac enveloppée ou bien il peut être exposé à l'extrémité buccale de la cigarette à filtre. Des éléments conformes à l'invention sont réalisés de façon appropriée en assurant d'abord la mise en forme du noyau pourvu d'un manchon (sous la forme d'une tige continue ou discrète de longueur finie), en profilant (par exemple en ondulant) l'en- veloppe d'espacement à la configuration nécessaire et en enroulant et fixant l'enveloppe d'espacement profilée autour du noyau; un embout peut ensuite être placé par enroulement autour de l'enve- loppe d'espacement; cet embout peut être la cape utilisée pour la jonction de l'élément avec la tige de tabac pendant la fabrication de cigarettes à filtres d'une manière classique. Normalement le noyau à manchon se présente sous la forme d'une tige continue qui est ensuite enveloppée de façon continue dans l'enveloppe d'espacement pré-profilée, le produit composite continu résultant étant ensuite découpé transversalement en tronçons de longueur finie Une enveloppe formée d'une matière perméable à l'air peut éventuellement être mise en place de façon continue au- tour de la structure composite constituée par le noyau et l'enve- loppe profilée avant le découpage en longueurs finies Pour la fabrication de cigarettes à filtres, un produit de ce genre et de longueur double est disposé de manière qu'une tige de tabac enve- loppée vienne buter contre l'une ou l'autre de ses extrémités, une cape d'embout de ventilation est mise en place pour joindre ensemble les tiges de tabac et l'élément ou tige de filtrage intermédiaire et l'ensemble résultant est découpé en son milieu pour produire deux cigarettes à filtres L'élément ou filtre continu produit initialement est normalement découpé en unités de longueurs multiples (par exemple sextuples) pour la fourniture au fabricant de cigarettes qui effectue ensuite le découpage de ces unités de longueurs multiples en unités de longueur double utilisables pour la production de cigarettes à filtres comme décrit ci- dessus Il est à noter que, dans le cas de tronçons d'élément ou filtre indi- viduel conformes à l'invention, dont les deux extrémités diffèrent, par exemple o les passages partent seulement d'une extrémité pour se terminer à courte distance de l'autre extrémité, les tiges ini- tiales de longueur multiple paire qui sont fournies par le fabricant de filtres et à partir desquelles les longueurs individuelles sont finalement formées peuvent comporter des extrémités identiques par exemple la tige de longueur multiple paire pourrait comporter des passages partant des deux extrémités ou bien fermés aux deux ex- trémités, suivant que les passages de la cigarette finale doivent déboucher respectivement à l'extrémité -tabac ou bien à l'extrémité- buccale De telles tiges de longueur double et de longueurs multiples rentrent également dans le cadre de la présente invention. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale, faite suivant la ligne I-I de la figure 3, d'un filtre et élément de filtre conforme à l'invention, incorporé à une cigarette à filtre conforme à l'invention, La figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne II-II de la figure 1, La figure 3 est une vue en coupe faite suivant la ligne III-III de la figure 1, La figure 4 est une vue en coupe longitudinale, semblable -5- à celle de la figure 1, d'un autre filtre et élément de filtre conforme à l'invention, incorporé à une cigarette à filtre con- forme à l'invention, et La figure 5 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un élément de longueur multiple conforme à l'invention. L'élément de filtre représenté sur les figures 1 à 3 comprend un noyau de filtre 2 constitué d'une matière de filtrage enveloppée dans une enveloppe 4 imperméable à la fumée, ainsi qu'une enveloppe d'espacement profilée 6 qui entoure l'enveloppe de tampon 4 L'enveloppe profilée 6 comporte des ondulations lon- gitudinales 10 fermées à une extrémité 22 de l'élément par des ondulations circonférentielles 12, les ondulations longitudinales créant des passages 14 entre l'entourage de tampon 4 et l'enve- loppe profilée 6 et les passages extérieurs 16 dans la face externe de l'enveloppe profilée 6, ces passages 16 étant situés, dans la cigarette terminée de fabrication, entre l'enveloppe profilée 6 et une cape d'embout 8 qui assure la jonction dé l'élément de fil- tre avec une colonne de tabac enveloppée 23 à l'extrémité 22 L'embout 8 est formé d'une matière imperméable à la fumée et il comporte un anneau circonférentiel de perforations 20 par l'intermédiaire desquelles les passages 16 sont en communication avec l'atmosphère extérieure Les passages 16 sont également en communication avec les passages 14 par l'intermédiaire des orifices 15 ménagés dans les parois des ondulations longitudinales et les passages 16 et 14 sont également ouverts à l'extrémité 18 du filtre. L'enveloppe profilée 6 est formée d'une matière imperméa- ble à l'air, par exemple un produit stratifié papier/polymère thermoplastique/papier (le polymère étant de préférence une polyolé- fine telle que du polyéthylène) qui a été pourvu par gaufrage des ondulations longitudinales et transversales représentées et qui est fixé autour de l'enveloppe de tampon 4 par un joint à recouvrement collé classique; il peut également être fixé par collage sur l'en- veloppe de tampon 4 le long d'une ou plusieurs lignes longitudina- les de collage L'enveloppe profilée 6 ne comprime pas le noyau ou bien n'imprime pas son motif dans sa surface. Le noyau 2 peut être formé de l'une quelconque de plu- sieurs matières de filtrage de fumée classiques et il peut avoir une structure classique. Lorsque la cigarette à filtre représentée est fumée, l'aspiration exercée à l'extrémité buccale fait passer de l'air -6- extérieur au travers des perforations 20 jusque dans les passages 16 puis, par l'intermédiaire des orifices 15 jusque dans les passa- ges 14 puis, le long des passages 16 et 14, jusqu'à l'extrémité buccale 18 de sorte que l'air de ventilation pénètre directement dans la bouche du fumeur avant de se mélanger à la fumée inhalée. Le filtre pourrait au contraire être fixé sur la tige de tabac 23 à l'extrémité 18; dans ce cas une aspiration exercée sur l'extré- mité buccale 22 produirait un écoulement de l'air extérieur au travers des perforations 20 vers le passage 16, puis par l'inter- médiaire des orifices 15 vers les passages 14, puis le long des passages 16 et 14 jusqu'à l'extrémité 18 du filtre, puis vers l'ar- rière au travers du noyau 2 de l'extrémité 18 vers l'extrémité 22, en provoquant une dilution de la fumée passant au travers du filtre. Dans le mode de réalisation de la figure 4, les ondula- tions 10, et par conséquent les passages 16 et 14 s'étendent sur toute la longueur du filtre depuis l'extrémité 18 jusqu'à l'extré- mité 22 Dans ce cas, une partie de la fumée peut pénétrer direc- tement dans les passages 16 et 14 aux endroits o ils rejoignent le tabac Les matières constituant le noyau 2, l'enveloppe de tam- pon imperméable 4, l'enveloppe d'espacement profilée 6 et la cape d'embout 8 peuvent être identiques à celles du mode de réalisation des figures 1 à 3. Comme expliqué précédemment, un élément de filtre confor- me à l'invention, tel que l'un quelconque de ceux représentés sur les figures, est initialement produit sous la forme d'un élément continu dans lequel sont découpées des tiges de longueur multiple (c'est-à-dire que chaque tige est un multiple pair de l'élément individuel final), les tiges de longueur multiple étant ensuite subdivisées en éléments de longueur double puis, pendant la pro- duction des cigarettes à filtres, en éléments finaux de longueur simple La figure 5 représente une tige de longueur sextuple con- forme à la présente invention, à partir de laquelle on peut pro- duire les éléments simples représentés sur la figure 1 en effec- tuant le découpage d'abord dans les positions 82 pour produire des tiges de longueur double puis, après mise en place de l'embout pendant la fabrication des cigarettes à filtres comme décrit ci- dessus, dans les positions 84 On obtient par conséquent les ci- garettes à filtres représentées sur la figure 1. L'invention concerne par conséquent également un procédé de fabrication d'éléments de filtre à fumée, ce procédé consistant à assurer la mise en forme du noyau de filtrage à manchon, à pro- filer l'enveloppe d'espacement à la configuration nécessaire puis à enrouler et fixer l'enveloppe d'espacement profilée autour du noyau à manchon de façon à former lesdits passages On utilise également une tige d'éléments de filtre de longueur multiple com- prenant plusieurs éléments unitaires tels que définis ci-dessus, ces éléments étant disposés bout à bout et étant solidarisés par une enveloppe d'espacement commune qui s'étend sur toute la longueui de la tige, chaque élément unitaire étant disposé symétriquement pai rapport à l'élément ou à chaque élément unitaire adjacent Un élé- ment de filtre conforme à l'invention comprend un noyau de filtre, un manchon entourant le noyau et une enveloppe d'espacement profilée placée autour du noyau à manchon, cette enveloppe d'espacement pro- filée ménageant des passages extérieurs et intérieurs qui s'étendent dans la direction longitudinale de l'élément jusqu'à une extrémité de celui-ci et qui sont en communication latérale l'un avec l'autre afin de permettre le passage d'un écoulement d'air, le manchon étant imperméable à la fumée au moins en dessous desdits passages. Il est à noter que les figures 1 à 5 ne sont pas à l'é- chelle réelle et que, sur les figures 1 à 4 notamment, la profon- deur des ondulations 10 par comparaison au diamètre du noyau 2 a été fortement exagérée pour clarifier le dessin; en pratique le noyau 2 et l'entourage de tampon 4 occupent essentiellement la totalité de la section droite du filtre (dont le diamètre hors- tout est d'environ 8 mm), les ondulations 10 ayant par exemple une profondeur qui est seulement d'environ 0,25 à l mm, par exemple de 0,5 mm, et établissant environ 44 passages 14, 16. Dans les éléments de filtre et les filtres conformes à l'invention, l'enveloppe de tampon ou la partie d'entourage de tampon imperméable à la fumée peut être localisé dans la ou des zones situées en dessous desdits passages Dans tous les modes de réalisation, l'enveloppe de tampon imperméable à la fumée peut se présenter sous la forme d'une peau intégrale du noyau, imperméable à la fumée (et réalisée par exemple par fusion par échauffement ou par solvant), cette peau étant également localisée le cas échéant dans la ou les zones situées en dessous desdits passages. Des éléments de filtre et des filtres conformes à l'in- vention peuvent comporter leur propre enveloppe extérieure lisse formée d'une matière perméable à l'air et/ou perforée et ils peu- vent également être incorporés à des cigarettes à filtres à l'aide d'un embout annulaire. -8- REVENDICATIONS 1 Elément de filtre, caractérisé en ce qu'il comprend un noyau de filtrage ( 2), un manchon ( 4) placé autour du noyau, une enveloppe d'espacement ( 6) placée autour du manchon et un embout ( 8) entourant l'enveloppe d'espacement, ladite enveloppe d'espacement profilée ménageant entre le manchon et l'embout des passages ( 14, 16) qui sont en communication latérale établissant un écoulement d'air et qui s'étendent dans la direction longitudinale du filtre de manière à déboucher à une extrémité de celui-ci, l'embout assurant, lors de l'utilisation du filtre, l'aspiration d'air extérieur direc- tement dans au moins certains desdits passages et le manchon étant imperméable à la fumée au moins en dessous des passages. 2 Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe d'espacement est ondulée longitudinalement de façon à former des premiers passages longitudinaux entre elle-même et l'em- bout et des seconds passages longitudinaux entre elle-même et le manchon, l'embout permettant à de l'air extérieur d'être aspiré au travers de lui pour pénétrer directement dans les premiers passages et les premiers et seconds passages adjacents étant en communica- tion, permettant un écoulement d'air, du fait de la perméabilité à l'air de la matière de l'enveloppe d'espacement et/ou par l'in- termédiaire d'orifices ( 15) ménagés au travers des parois latérales des ondulations. 3 Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe d'espacement est gaufrée de façon à ménager entre elle- même et l'embout un réseau de passages de liaison partant-d'une ex- trémité du filtre, la matière d'embout permettant l'aspiration d'air extérieur au travers de l'embout et directement dans ledit réseau. 4 Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins certains desdits passages d'écoulement d'air s'étendent depuis une extrémité du filtre jusqu'à son autre extrémité. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins certains des passages d'écoulement d'air se terminent à courte distance de l'autre extrémité du filtre. 6 Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit embout comprend une cape d'embout assu- rant l'incorporation du filtre à une cigarette à filtre. D Elément de filtre à fumée, caractérisé en ce qu'il com- prend un noyau de filtrage, un manchon entourant le noyau et une enveloppe d'espacement profilée placée autour du noyau pourvu du manchon, l'enveloppe d'espacement profilée ménageant des passages extérieurs et intérieurs qui s'étendent dans la direction longitudi- nale de l'élément jusqu'à une extrémité de celui-ci et qui sont en communication latérale, permettant un écoulement d'air, l'un avec l'autre, ledit manchon étant imperméable à la fumée au moins en dessous desdits passages. 8. Tige d'éléments de filtre de longueur multiple, carac- térisée en ce qu'elle comprend plusieurs éléments unitaires selon la revendication 7 qui sont disposés bout à bout et intégrés par une enveloppe d'espacement commune s'étendant sur toute la longueur de la tige, chaque élément unitaire étant disposé symétriquement par rapport au ou à chaque élément unitaire adjacent et solidaire. 8 Procédé de fabrication d'un élément selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce qu'on assure la mise en forme du noyau de filtrage à manchon, en ce qu'on profile l'enveloppe d'espacement à la configuration nécessaire et en ce qu'ensuite on enroule et on fixe l'enveloppe d'espacement profilée autour du noyau à manchon pour former lesdits passages.