Brevet FR2513093A2 — publié le 19830325

FR 2513093 A2 19830325 FR 8204187 A 19820312 1 2513093 Filtre à cigarette La présente invention concerne des filtres à cigarette du type décrit et revendiqué au brevet principal n'80 08162 du Il Avril 1980 Sous l'un de ses aspects, elle concerne un filtre comportant de nouveaux moyens d'aération. Sous un autre aspect, l'invention concerne un filtre à cigaret- te ayant des conduits de direction pour diriger l'air d'aéra- tion en direction de l'extrémité côté bouche du filtre de fa- çon que cet air soit mélangé à la surface de sortie du filtre. Sous un autre aspect, l'invention concerne une cigarette à grande aération, dans laquelle la fumée quittant le filtre est instantanément dispersée. On sait ajouter aux cigarettes des filtres ou des enveloppes de tabac qui procurent des moyens d'air d'aéra- tion pour amener l'air ambiant et diluer le courant de fumée. La dilution de la fumée réduit la quantité de particules de fumée ainsi que celle des composants de la phase gazeuse qui sont amenés à la bouche du fumeur On a proposé et on a utilisé un grand nombre de moyens pour introduire dans la cigarette de l'air d'aération Par exemple, l'enveloppe du tabac d'une cigarette peut être en une matière poreuse qui permet d'intro- duire de l'air sur toute la longueur de la cigarette, o cet air se mélange avec le courant de fumée la traversant, diluant ainsi la fumée dans le courant Par ailleurs, l'enveloppe de la cigarette peut être perforée à des endroits choisis sur la longueur de la cigarette, ce qui forme des orifices à travers lesquels pénètre l'air d'aération On sait par ailleurs perfo- rer l'enveloppe du filtre sur l'extrémité filtre de la cigaret- te pour permettre à l'air d'aération d'entrer dans le filtre et de diluer le courant de fumée On connait également un grand nombre de suggestions pour ménager des rainures dans le tampon filtre de la cigarette afin de faciliter l'addition d'air d'aération dans le courant de fumée. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique n O 3 596 663 décrit un filtre à fumée de tabac équipé d'une enveloppe de tampon poreuse ondulée entourant un élément filtrant otui est entoure rar un tant des perforations traversantes, grâce à quoi l'air d'aération pénètre directement dans l'élément filtrant ou suit les rainures jusqu'à la bouche du fumeur Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n'3 490 461 décrit un filtre à cigarette, dans lequel un corps tubulaire de matière thermoplastique extrudé présentant dans sa surface extérieure une multiplicité de rainures longitudina- les est joint à un élément filtrant qui est disposé à l'intérieur du tube ou lui est adjacent, grâce à quoi l'air d'aération circu- le le long des rainures tandis que la fumée circule à travers le tube Parmi les autres brevets concernant des filtres à cigaret- tes avec des rainures entourant l'élément filtrant pour intro- duire de l'air d'aération dans l'extrémité filtrante de la ciga- rette à filtre, on peut citer les brevets des Etats-Unisd'Amérique 3.577 995, 3 572 347,1 718 122, 3 788 330, 3 773 053, 3 752 165, 3 638 661 et 3 608 561, le brevet allemand N 02 302 677, les bre- vets britanniques N 01 414 745, 1 360 612 et 1 360 611, et le brevet des Etats-Unis d'Amérique n'3 910 288; les brevets bri- tanniques précités concernent des filtres en acétate non envelop- pés. Dans la fabrication de la plupart des cigarettes à très faible teneur en goudrons, celle ayant moins de 5 mg de goudron par cigarette, déterminée par la méthode publiée par H C Pillsbury et al pour "Tar and Nicotine in Cigarette Smoke" J Assoc Anal Chem Vol 52, pages 458-462 ( 1969), généralement considérée comme étant la méthode d'essai acceptée par la Federal Trade Commission pour déterminer les teneurs en goudrons et ni- cotine des cigarettes, on utilise une grande quantité d'air d'aé- ration pour diluer la fumée quittant le filtre Dans les ciga- rettes à filtre actuelles, ce rapport important air de ventila- tion/fumée, permet la formation d'une gaine d'air autour de la fumée, de sorte que la sensation du fumeur est très atténuée. La présente invention propose un système d'aé- ration des filtres à cigarettes, utilisant des conduits ou pas- sages répartis autour de l'élément filtrant d'un filtre à ciga- rette La présente invention propose en outre un filtre dans le- quel l'air d'aération et la fumée ne se mélangent qu'à l'extré- mité sortie du filtre La présente invention propose encore un filtre à cigarette grâce auquel la fumée quittant le filtre est dispersée presque instantanément. Dans la présente invention, l'air d'aération est introduit dans et autour du courant de fumée traversant l'élément filtrant d'une cigarette de telle manière que, juste au moment o la fumée quitte l'extrémité côté bouche du filtre, elle est complètement et instantanément dispersée à la fois par l'air d'aération et l'air environnant et mélangée à ceux-ci Ce mélange permet un contact rapide de la fumée extrêmement diluée avec les capteurs de goût et de sensations chimiques habituel- les dans la bouche du fumeur. Afin d'obtenir ce mélange instantané juste au moment o la fumée quitte le filtre, on a constaté qu'en réali- sant un filtre à cigarette avec un certain nombre de conduits ou passages d'air d'aération répartis autour de l'élément fil- trant, avec une plage spécifique en coupe transversale pour les conduits d'air d'aération et des débits d'air d'aération et de fumée spécifiques dans des conditions définies d'aspiration de fumée, ce mélange instantané pouvait s'effectuer à la surface de sortie du filtre On a constaté qu'un filtre à cigarette pro- curant ce mélange instantané ou "trouble instantané" à la sortie du filtre pouvait être défini par l'équation suivante K = U Af Av dans laquelle K est toujours supérieur à 0,035; Av est la sec- tion d'un passage individuel, Af est la section totale du filtre U est le pourcentage de l'air d'aération dans le courant total quittant le filtre, défini par l'équation U = 100 qv qv +qs dans laquelle qv est le débit total d'air d'aération et q 5 est le débit de la fumée à travers l'élément filtrant; et N est le nombre de passages d'air de ventilation, et doit être au moins égal à 3 De préférence, le nombre de passages est égal ou infé- rieur à 7; l'air d'aération forme 60 à 95 % du débit total (air d'aération plus fumée); et le rapport des sections des passages d'aération et de l'élément filtrant (Av/Af) est inférieur à 0,01 de telle sorte que la plus grande partie de la fumée est dispersée, pour un filtre standard ( 20 à 27 mm de circonférence) sur une dituaciie ikit Leieu Le à 1 cim de i ex Lélilité du filtre lors- que l'aspiration est égale à 17,5 cn?/seconde De façon préféra- ble, le nombre des passages est de 4 ou 5; l'air d'aération varie de 65 à 90 %; et au moins 75 % de la fumée est dispersée sur une distance de lcm de l'extrémité du filtre. De façon plus particulière, la présente inven- tion procure une cigarette à filtre dont le filtre comporte un tampon poreux fixé à l'extrémité d'une cigarette pour aspirer la fumée de la cigarette à travers le tampon, et au moins trois passages d'air d'aération répartis autour du tampon, chacun des passages ayant une sortie d'air à l'extrémité côté bouche du filtre et ayant une entrée d'air à l'extérieur de la cigarette et à une certaine distance de l'extrémité côté cigarette, le passage étant par ailleurs fermé pour empêcher la pénétration de la fumée à l'intérieur, la surface transversale totale des pas- sages étant très inférieure à la surface transversale totale du filtre, les passages et leurs ouvertures d'entrée et de sortie étant en outre choisis par rapport à la cigarette et au tampon pour procurer entre 60 % et 95 % environ d'air d'aération à la bouche du fumeur de cette cigarette à filtre, grâce à quoi on obtient une dispersion quasi totale de la fumée aspirée à travers le filtre sur une distance inférieure à 1 cm de l'extrémité du filtre lorsque l'aspiration a lieu au débit de 17,5 cc/sec. Il est bien entendu que la description des exem- ples de la présente invention donnés ci-après n'est pas limitati- ve et qu'on peut apporter diverses modifications en restant dans le domaine et la portée de la présente invention. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seu- lement, en liaison avec le dessin joint sur lequel: La figure 1 est une vue en perspective d'un élément filtrant préféré selon la présente invention; La figure 2 est une vue en perspective du filtre de la figure 1 fixé à une cigarette avec une manchette représen- ténon enroulée; et La figure 3 est une vue en perspective d'un au- tre filtre préféré selon la présente invention fixé à une ciga- rette avec la manchette représentée non enroulée. La figure 1 montre un tampon filtre préféré 2 ayant une circonférence comprise entre 20 et 27 mm Le tampon filtre 2 comporte un élément filtrant en acétate de cellulose 10 ou tout autre filtre connu réalisé par exemple en matière fibreuse ou cellulaire pour filtrer la fumée de tabac, entouré par une enveloppe non poreuse 12 Lorsqu'on emploie le terme "enveloppe non poreuse", ce terme inclut aussi bien les surfaces extérieures non poreuses des matières cellulaires qui sont d'une seule pièce avec l'élément filtrant, que les matières d'envelop- pement non poreuses qui-ne sont pas d'une seule pièce avec l'é- lément filtrant Le tampon filtrant 2 présente une multiplicité de rainures 14 longitudinales Bien que l'on n'ait représenté que quatre rainures symétriquement réparties autour de l'élément filtrant, on peut noter que les rainures peuvent êtres espacées au hasard, les centres de rainures adjacentes étant distants d'au moins huit rayons de rainures, c'est-à-dire que, pour une rainure de, par exemple 0,0040 ci 2 (rayon de 0,05 cm), les cen- tres des deux rainures adjacentes seront distants d'au moins 0,4 cm. Les tampons filtrants 2 sont généralement pré- parés en prenant un boudin standard filtrant en acétate de cel- lulose enveloppé avec une matière d'enveloppement non poreuse, en soumettant ensuite le boudin filtrant enveloppé à des moyens de moulage ou d'autres moyens de traitement conçus pour imprimer les rainures appropriées Une telle méthode connue est le moula- ge à chaud. Sur la figure 2, un tampon filtre 2 selon la figure 1 est fixé à un boudin de tabac ou une cigarette 3 et est positionné pour être enveloppé par la manchette 16 qui présente une multiplicité de perforations 18 entourant circonférentielle- ment le tampon filtrant 2 et disposées pour communiquer avec les rainures 14, grâce à quoi de l'air d'aération pénètre radiale- ment dans les rainures 14 à travers les perforations 18 Comme on le voit sur la figure 2 l'air d'aération pénètre à travers les perforations 18 et circule le long des rainures 14 en direc- tion de la bouche du fumeur La dimension des perforations 18 et leur nombre communiquant avec les rainures 14 est déterminé en fonction de la quantité d'air d'aération désirée. La figure 3 représente un autre tampon filtre préféré 6 selon la présente invention, fixé sur un boudin de tabac ou une cigarette 7 et ppsitionné pour exte enveloppé par la manchette 36 qui comporte une multiplicité de perforations 38 entourant circonférentiellement le tampon filtre 6 et disposées pour communiquer avec les rainures 34, grâce à quoi l'air d'aération pénètre radialement dans les rainures 34 à travers les perforations 38 Le tampon filtre 6 est constitué par un élément filtrant en acétate de cellulose 30 ou tout autre filtre connu en matière fibreuse ou cellulaire pour fil- trer la fumée de tabac, entouré par un manchon plastique tubu- laire 32 Le manchon plastique 32 peut comporter des rainures 34 ne s'étendant que sur une partie de la longueur de la surface extérieure, ou pouvant s'étendre pratiquement sur toute la lon- gueur Si les rainures 34 s'étendent sur toute la longueur, des moyens d'étanchéité doivent être prévus pour empêcher la péné- tration de la fumée sortant du boudin de tabac, ou bien le man- chon doit avoir une surface transversale suffisamment plus gran- *de que la surface transversale du boudin de tabac pour que les rainures 34 s'ouvrent sur l'atmosphère Les moyens pour prépa- rer un manchon tubulaire peuvent être l'un quelconque de ceux bien connus dans la technique, par exemple les techniques d'ex- trusion. Les exemples ci-après permettront de mieux com- prendre l'invention, mais il est bien spécifié qu'ils ne sont pas prévus pour la limiter. EXEMPLES I à XXIII On prépare un certain nombre de cigarettes en prenant un élément filtrant standard en acétate de cellulose de 24,6 mm de circonférence et de 27 mm de longueur, enveloppé dans un papier d'enveloppement non poreux provenant de la Schweitzer Division, Kimberleu-Clark Corporation, type 322 On fait un nombre spécifié de rainures dans chaque filtre qu'on attache ensuite à une cigarette ou un boudin de tabac avec une manchette de papier Celle-ci comporte des trous d'aération com- muniquant avec les rainures et la quantité d'air introduite est réglée en faisant varier la dimension et le nombre des trous d'aération Les cigarettes sont ensuite fumées selon la méthode d'essai acceptée par la Federal Trade Commission comme noté ci- dessus Les résultats de chaque exemple sont indiqués sur le tableau 1 ciaprès: 13093 T A B L E A U Exemple N i 1 jA 2 A 3 IU 4 K 5 L I I III IV V VI VII VIII IX x xi XII XIII XIV Xv XVI XVI I XVIII XIX XX XXI XXII XXIII 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0022 0,0004 0,0040 0,0040 0,0040 0,0040 0,0040 0,0028 0,0006 0,0014 0,0073 0,0061 0,0091 0 & 0102 0,0008 0,,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0, 50 0,52 0,48 0,48 0,48 0,48 0, 48 0,50 0,52 0,52 0,49 0 l,49 0,50 0,50 0,51 0,316 0, 164 0,109 0,076 0,063 0,051 0,043 0,037 0,049 0,011 0,098 0,092 0,080 0,068 0, 056 0,088 0,088 0,102 0,091 o 0,077 0,077 0,079 0,050 16,3 13,5 11,2 9,5 8,3 7,3 8,0 4,9 ,5 ,5 ,5 ,5 ,5 12,9 28,3 18,9 7,7 8,5 61,8 6,5 13,4 1 Nombre de rainures dans le filtre 2 Surface transversale moyenne de chaque rainure, en onf?. 3 Surface transversale du filtre (y compris les rainures) en c 4 Pourcentage d'air d'aération dans le courant total. K = U Af A On v r r = distance moyenne entre des rainures adjacentes rayon moyen de chaque rainure 1 r, On voit clairement sur les exemples cidessus que, dans les exemples III à VII, XI à XIII et XVI à XVIII, pra- tiquement toute la fumée existante a été dispersée à moins d'un centimètre de la sortie du filtre Dans les exemples VIII à X et XIX à XXIII, l'air d'aération agit comme une gaine et entoure la fumée sortant au lieu de la disperser Dans les exemples XIV et XV, il apparait qu'il n'y a pas d'air d'aération pour disper- ser la fumée En outre, dans un essai de dégustation des ciga- rettes, celles des exemples III à VII, XI à XIII et XVI à XVIII présentèrent une amplitude de goût exceptionnelle, tandis que les autres exemples montraient un goût diminué Pour les exem- ples I et II, on ne note qu'une très faible dispersion de la fu- mée et on n'obtient qu'un goût très faible. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et que l'on peut apporter à ceux-ci des modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Filtre pour cigarette du type comportant un tampon poreux ( 10, 30) fixé à l'extrémité d'une cigarette pour aspirer la fumée de la cigarette à travers le tampon et au moins trois passages ( 14, 34) d'air d'aération répartis autour du tampon, chacun des passages ayant une sortie d'air à l'ex- trémité côté bouche du filtre et ayant une entrée d'air à l'ex- térieur de la cigarette à filtre et à une certaine distance de l'extrémité côté cigarette, le passage étant par ailleurs fermé pour empêcher la fumée d'y pénétrer, ce filtre se carac- térisant par l'équation U Af K = n dans laquelle K est un nombre supérieur à 0,035, Av est la surface transversale moyenne des passages individuels, Af est la surface transversale totale du filtre, N le nombre de passages, et U est le pourcentage d'air d'aération dans le courant total traversant le filtre, compris entre environ 60 et 95 % et étant défini par l'équation: qv U = qv + qs dans laquelle qv est le débit total à travers les passages et qs est le débit à travers le filtre, et en outre par l'équa- tion: A i v / Af 4001 grâce à quoi on obtient une dispersion notable de la fumée aspirée à travers le filtre sur une distance inférieure à un centimètre de l'extrémité du filtre lorsque l'aspiration est de 17,5 cm 3/sec. 2 Filtre pour cigarette selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le nombre de passages d'air d'aé- ration est égal ou inférieur à 7. 3 Filtre pour cigarette selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que U est compris entre 65 et 90. 4lt p:r igar'-t-e selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le nombre de passages d'air d'aé- ration est égal à 4 ou 5. Filtre pour cigarette selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que sa circonférence est comprise entre 20 et 27 mm. 6 Filtre pour cigarette selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que 75 % de la fumée aspirée à tra- vers le filtre est dispersée sur une distance d'neviron un cen- timètre de l'extrémité du filtre, lorsque l'aspiration est 17,5 cm 3/sec. 7 Filtre pour cigarette selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les passages sont pratiquement symétriquement répartis autour du tampon poreux. 8 Filtre pour cigarette selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les centres de passage adjacents sont distants d'au moins 8 fois le rayon de la section de pas- sage. 9 Filtre pour cigarette selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les passages sont des rainures. Filtre pour cigarette selon la revendica- tion 9, caractérisé en ce que les rainures sont pratiquement semi-circulaires. 11 Filtre pour cigarette du type comportant un tampon poreux fixé à l'extrémité d'une cigarette ( 3) pour aspirer la fumée de la cigarette à travers le tampon et au moins trois passages d'air d'aération répartis autour du tam- pon, chacun des passages ayant une sortie d'air à l'extrémité côté bouche du filtre et ayant une entrée d'air à l'extérieur de la cigarette à filtre et à une certaine distance de l'extré- mité côté cigarette, le passage étant par ailleurs fermé pour empêcher la fumée d'y pénétrer, caractérisé en ce que la section totale des passages est essentiellement inférieure à la section du filtre, ces passages et leurs ouvertures d'en- trée et de sortie étant en outre choisis par rappport au tam- pon et à la cigarette pour procurer entre environ 60 et 95 % d'air d'aération dans le courant total arrivant dans la bouche du fumeur de cette cigarette à filtre, grâce à quoi on obtient une dispersion quasi totale de la fumée aspirée à travers le filtre sur une distance inférieure à un centimètre de l'extré- mité du filtre lorsque l'aspiration est égale à 17,5 cm 3 /secon- de. 1.1 12 Filtre pour cigarette selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que le nombre de passages d'air d'aération est égal ou inférieur à 7. 13 Filtre pour cigarette selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que le pourcentage d'air d'aéra- tion dans le courant total est compris entre 65 et 90 %. 14 Filtre pour cigarette selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que le nombre de passages d'air d'aération est égal à 4 ou 5. 15 Filtre pour cigarette selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que sa circonférence est comprise entre environ 20 et 27 mm. 16 Filtre pour cigarette selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que 75 % de la fumée aspirée à tra- vers le filtre est dispersée sur une distance inférieure à un centimètre de l'extrémité du filtre lorsque l'aspiration est égale à 17,5 cm 3/seconde. 17 Filtre pour cigarette selon la revendica- tion 11, caractérisé en ce que les passages sont pratiquement symétriquement répartis autour du tampon poreux. 18 Filtre selon la revendication 11, carac- térisé en ce que les centres de deux passages adjacents sont espacés d'au moins 8 fois le rayon de la section du passage. 19 Filtre pour cigarette selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que les passages sont des rainu- res. Filtre selon la revendication 19, carac- térisé en ce que les rainures sont pratiquement semi-circulai- res. 21 Filtre pour cigarette selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que les passages s'étendent de l'extrémité côté bouche du filtre sur moins de la longueur to- tale du filtre. 22 Procédé pour diluer la fumée de tabac as- pirée dans la bouche du fumeur à travers une cigarette à filtre tout en maintenant le maximum de goût, caractérisé en ce que a) on aspire la fumée de la cigarette à tra- vers le filtre et de l'air autour de l'extérieur du filtre en courants séparés dans la bouche du fumeur, et b) on mélange vigoureusement et rapidement l'air et la fumée dans la zone définie par l'extrémité fil- trante de la cigarette dans la bouche du fumeur et une fron- tière distante d'environ un centimètre de l'extrémité du filtre en direction de la gorge du fumeur, grâce à quoi ce dernier ressent le maximum de goût. 23 Cigarette caractérisée en ce qu'elle comporte un filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 24 Cigarette caractérisée en ce qu'elle comporte un filtre selon l'une quelconque dès revendications Il à 21.