Brevet FR2524274A1 — publié le 19831007

-1 2524274 La présente invention concerne des filtres à cigarettes et elle a trait plus particulièrement à un filtre à cigarette aéré comportant un noyau de filtrage de fumée de tabac, un fourreau intérieur mis en place autour du noyau, un corps tubulaire de matière perméable à l'air entourant le fourreau intérieur et une enveloppe extérieure mise en place autour du corps tubulaire et assurant lors de l'usage la pénétration latérale d'air extérieur dans le corps tubulaire, l'agencement étant tel que, lors de l'usage, la majeure partie du courant de fumée parvient dans la bouche du fumeur en passant le long du noyau alors que la majeure partie de l'air d'aération aspiré au travers de l'enveloppe extérieure parvient dans la bouche du fumeur le long de la zone située entre le fourreau intérieur et l'enveloppe extérieure Ce trajet d'écoulement est de préférence sensiblement constant pendant que la cigarette est fumée. L'enveloppe extérieure peut être constituée d'une matière perforée et/ou perméable à l'air de manière à permettre le passage de l'air d'aération à travers elle L'enveloppe extérieure peut être constituée par l'enveloppe d'embout au moyen de laquelle le filtre est incorporé dans une cigarette à filtre, auquel cas elle est habituellement formée d'une matière imperméable à l'air au travers de laquelle sont ménagées des perforations d'aération; le filtre est alors fabriqué initialement et il est fourni à l'usine de produc- tion de cigarettes à filtre sous la forme d'une tige sans enveloppe exté- rieure, la présente invention se rapportant également à de telles tiges non enveloppées Au contraire, l'enveloppe extérieure pourrait être mise en place pendant la fabrication du filtre et s'étendre seulement sur la longueur du filtre; dans de tels cas, le filtre pourrait être incorporé à une cigarette au moyen d'une bague d'embout ou bien d'une enveloppe d'embout à aération La présente invention se rapporte à tous ces types de cigarettes à filtre. En tenant compte des impératifs précités concernant le noyau de filtrage, le fourreau intérieur, le corps tubulaire en matière perméable à l'air et (au moins dans la cigarette à filtre finale sinon dans le filtre produit initialement) de l'enveloppe extérieure à aération, une diversité de structures et compositions différentes de filtres sont possibles tout en permettant d'atteindre, en service, l'objectif consistant dans l'étranglement d'au moins une majeure partie du courant de fumée dans le fourreau intérieur et au moins d'une majeure partie du courant d'air d'aération dans le fourreau intérieur de façon que la fumée et l'air d'aération restent dans une large mesure séparés dans le filtre et se mélangent principalement dans la bouche du fumeur. En conséquence, le noyau qui constitue le trajet principal de la fumée, peut être constitué de l'une quelconque d'une diversité de matières de -2 2524274 filtrage de fumée de tabac Il est préférable d'utiliser une mèche d'acétate de cellulose mais on peut par exemple employer des fibres longues non liées ou bien une mèche filamentaire (en acétate de cellulose ou en polyoléfine, etc), du papier crêpé ou une matière cellulaire perméable à la fumée Le noyau peut avoir une structure et une composition uniformes sur sa longueur ou bien il peut avoir au contraire une structure composite -en étant par exemple formé de tronçons séparés de caractéristiques différentes (par exemple en ce qui concerne la perte de charge ou l'efficacité de filtrage etc) et/ou de compositions différentes; le noyau peut s'étendre sur la totalité ou seulement une partie de la longueur du filtre (par exemple en laissant un évidement à une ou aux deux extrémités) et, lorsqu'il est formé par une structure composite constituée par deux tronçons ou plus, des tron- çons adjacents peuvent être en butée l'un contre l'autre ou être longitu- dinalement espacés Quand le noyau s'étend seulement sur une partie de la longueur du filtre, il peut être nécessaire que le fourreau intérieur ait une perméabilité à l'air faible ou nulle pour assurer, en service, la séparation désirée de la fumée par rapport à l'air d'aération à l'intérieur du filtre. Le fourreau intérieur est habituellement une enveloppe; le noyau ou les tronçons individuels du noyau peuvent être préformés avec ou sans enveloppe puis ils sont ensuite entourés par une enveloppe, ou bien le noyau peut être formé et enveloppé dans une opération combinée Le fourreau inté- rieur peut au contraire, lorsque le noyau est constitué d'une matière ap- propriée (par exemple des filaments ramollissables par échauffement ou par solvant, des fibres ou de la mousse) être remplacé par une peau faisant partie intégrante (en étant par exemple fondue par échauffement ou par solvant) du noyau; elle est alors habituellement imperméable à l'air, bien que partiellement fondue; des peaux intégrales et perméables peuvent être formées par application contrôlée de chaleur et/ou de solvant D'autres formes de fourreau intérieur, par exemple un revêtement liquide séché ou formé par extrusion, sont possibles. Le fourreau intérieur peut être perméable ou imperméable à l'air ou à la fumée, en fonction de la nature du reste du filtre Quand ce dernier est agencé de manière que, lors de l'usage, le courant de fumée et l'air d'aéra- tion aient naturellement tendance à rester séparés, le fourreau intérieur peut être perméable ou imperméable; lorsque le courant de fumée et l'air d'aération ont autrement tendance, lors de l'usage, à trop se mélanger à l'intérieur du filtre, le fourreau intérieur doit avoir une perméabilité faible ou nulle pour limiter ou empêcher un tel mélange Le fourreau inté- rieur peut par exemple être constitué d'un film ou feuille de papier, de matière plastique ou de métal, ou bien d'un produit stratifié formé desdits -3 2524274 matériaux -par exemple un produit stratifié formé de papier/matière plasti- que/papier Le fourreau intérieur et le corps tubulaire sont de préférence collés l'un à l'autre pour s'opposer à une séparation dans le produit com- posite En conséquence, lorsque le corps tubulaire doit être formé par réunion de filaments ou de fibres plastifiés par solvant autour du noyau et du fourreau intérieur, ce dernier est constitué de façon appropriée d'une matière ramollie par ledit plastifiant, de sorte que le fourreau et le corps tubulaire adhèrent l'un avec l'autre lorsqu'ils sont associés; en consé- quence, dans le cas d'un corps tubulaire formé de filaments ou fibres d'acétate de cellulose plastifiés (par exemple à l'aide de triacétine), le fourreau intérieur peut être constitué efficacement d'un film d'acétate de cellulose Le fourreau intérieur et la matière du corps tubulaire peuvent en général être collés ensemble à l'aide d'un adhésif, déposé sur l'une ou l'autre des parties avant de les mettre en contact l'une avec l'autre Lors- que le fourreau intérieur doit être perméable à l'air ou à la fumée, cela peut-être imputable à la perméabilité intrinsèque de la matière du fourreau et/ou aux perforations ou aux gros trous existant dans celle-ci Comme in- diqué ci-dessus, il peut être nécessaire que le fourreau intérieur soit perméable à l'air et à la fumée lorsque le noyau s'étend seulement à une partie de la longueur du filtre, notamment lorsqu'on laisse subsister un évidement à une ou aux deux extrémités du filtre. Le corps tubulaire entourant le fourreau intérieur peut également être formé d'une diversité de matières perméables à l'air -par exemple une mèche de filaments ou fibres longues liées ou non liées (en acétate de cellulose ou en polyoléfine,etc) ou bien une mousse de matière plastique à cellules ouvertes Il est généralement formé d'une matière ayant une plus grande perméabilité à l'air que le noyau (et/ou pourvue de rainures ou passages,), de façon à produire une perte de charge relativement faible, mais l'agencement d'ensemble est tel que, lors de l'usage, le courant de fumée est encouragé à se déplacer le long du noyau de préférence au corps tubulaire. La surface extérieure du corps tubulaire peut être lisse ou bien elle peut comporter une ou plusieurs rainures s'étendant dans la direction longitudinale du filtre; la ou les rainures peuvent s'étendre d'une ex- trémité à l'autre du corps tubulaire ou s'arrêter à courte distance de l'une ou des deux extrémités Les rainures contribuent à réduire la perte de charge dans le corps tubulaire et favorisent la concentration de l'air d'aération dans la zone située entre le fourreau et l'enveloppe extérieure. De préférence au moins une partie de l'air d'aération passe au travers de l'enveloppe extérieure directement dans la ou lesdites rainures La surface -4 2524274 de la ou de chaque rainure est généralement perméable à l'air. 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 au dessin annexé dans lequel: La figure l est une vue en perspective schématique, avec des parties arrachées d'un filtre et d'une cigarette à filtre conforme à l'in- vention, La figure 2 est une vue en coupe schématique d'un autre filtre conforme à l'invention; et Les figures 3, 4 et 5 sont des vues, semblables à celle de la figure 1 d'autres filtres et cigarettes à filtre conformes à l'invention. La figure 1 représente une cigarette à filtre dans laquelle le filtre comprend un noyau de filtrage de fumée 2 constitué d'une mèche de filaments d'acétate de cellulose liés qui est enveloppée par une enveloppe 4 imperméable à l'air constituée par un produit stratifié en papier/matière plastique/papier L'enveloppe 4 est entourée par un corps tubulaire 6 formé d'une mèche de filaments d'acétate de cellulose liés qui est perméable à l'air et qui comporte dans sa surface des rainures 8 partant seulement de l'extrémité buccale et s'étendant seulement sur une partie de la distance séparant cette extrémité de l'autre extrémité du filtre L'élément compo- site 2, 2, 6 conforme à l'invention est fixé au moyen d'une enveloppe d'em- bout à aération 10 sur une tige de tabac enveloppée 12 pour former une cigarette à filtre L'enveloppe d'embout 10 est formée d'un papier imper- méable à l'air comportant une série de perforations d'aération disposées annulairement 14 dont certaines débouchent directement dans les rainures 8. La nature et les dimensions des composants de l'élément composite et du filtre représentés sont telles que, lorsque la cigarette à filtre est fumée, le courant de fumée est obligé de se déplacer à l'intérieur du noyau 2 tandis que l'air d'aération est limité à un passage dans le corps tubu- laire 6 et ses rainures 8, la fumée et l'air d'aération se mélangeant seu- lement dans la bouche du fumeur. La figure 2 représente un autre élément composite 2, 4, 6 conforme à l'invention, dont le noyau 2, l'enveloppe 4 et le corps tubulaire 6 sont formés des mêmes matières que décrit pour la figure 1 Cependant dans ce cas, la surface extérieure du corps 6 est ondulée de manière à former une multiplicité de rainures 8 s'étendant longitudinalement à partir d'une seule extrémité de l'élément Cet élément peut remplacer celui de la fi- gure 1 pour produire une cigarette à filtre dont les caractéristiques, lorsqu'elle est fumée, sont semblables. Dans des variantes des deux modes de réalisation représentés, les rainures 8 peuvent être supprimées, le corps tubulaire 6 ayant une surface extérieure lisse, comme indiqué sur la figure 3; ou bien les rainures des figures 1 et 2 peuvent s'étendre sur toute la longueur du corps tubulaire, comme indiqué sur la figure 4 à condition qu'elles soient agen- cées de telle sorte (par exemple en dimensions et en nombre) que, en ser- vice, la majeure partie de la fumée se déplace encore au travers du noyau 2 Dans le mode de réalisation de la figure 3 (et évidemment dans tous les modes de réalisation), lorsque le corps tubulaire 6 est formé d'une mèche de filaments d'acétate de cellulose plastifiés ou de fibres longues, l'en- veloppe 4 est constituée de façon appropriée d'un film ou feuille d'acé- tate de cellulose en vue de coller sur la mèche. Dans d'autres variantes des différents modes de réalisation re- présentés, l'enveloppe 4 peut comporter des perforations ou de gros trous le traversant ou bien elle peut être intrinsèquement perméable à l'air et à la fumée, à condition que les autres composants soient tels que le noyau 2 établisse encore le trajet principal de la fumée et que le corps 6 éta- blisse le trajet principal de l'air d'aération; ou bien le noyau 2 peut se terminer à courte distance de l'une ou bien des deux extrémités des filtres -l'enveloppe 4 devant alors usuellement être imperméable à l'air pour faire en sorte que la majeure partie de l'air d'aération soit séparée de la majeure partie du courant de fumée jusqu'à ce que les deux courants atteignent la bouche du fumeur. Dans des variantes des modes de réalisation représentés, l'en- veloppe 10 pourrait au contraire s'étendre seulement sur la longueur du corps tubulaire 6, avec pour résultat que le filtre enveloppé est relié à une tige de tabac enveloppée par une bague d'embout ou bien par une enveloppe à aération complète; dans l'un ou l'autre cas, mais notamment dans le dernier, l'enveloppe de filtre en contact avec le corps tubulaire 6 pourrait être formée d'une matière intrinsèquement perméable à l'air. Un exemple de réalisation, comportant des rainures 8 s'étendant sur toute la longueur, est représenté sur la figure 5. Des éléments de filtre et des filtres conformes à l'invention peuvent être fabriqués de façon continue en produisant le noyau sous la forme d'une tige continue et en formant de façon continue le fourreau in- térieur autour de cette tige, puis en faisant avancer de façon continue le noyau enveloppé et en faisant arriver de façon continue une matière perméable à l'air autour de lui par l'intermédiaire d'un dispositif de conformation tubulaire en vue de répartir ladite matière perméable à l'air sous la forme d'un corps tubulaire autour du noyau pourvu du fourreau. Lorsque cela est nécessaire ou désiré, une enveloppe à aération peut être mise en place de façon continue autour du corps tubulaire lorsque ou après que la tige composite continue est formée Avant une telle opé- -6 25 24274 ration d'enveloppement, des rainures ou ondulations longitudinales continues ou discontinues peuvent être formées dans la périphérie du corps tubulaire lorsque les rainures ou ondulations sont continues, elles peuvent être pro- duites quand le corps tubulaire est formé -par exemple en utilisant un dis- positif de conformation tubulaire de profil approprié; lorsqu'elles sont discontinues, elles sont généralement formées par empreinte dans la surface du corps tubulaire après formation de la tige composite La tige composite produite de façon continue, avec ou sans rainures, avec ou sans enveloppe, peut ensuite être sectionnée transversalement pour former des tronçons finis individuels Le sectionnement initial produit initialement des tiges d'une longueur multiple paire (par exemple sextuple) par comparaison à celle de l'élément individuel incorporé à une cigarette à filtre pour la fabri- cation de cigarettes à filtre, un élément de longueur double, sectionné si nécessaire à partir d'une tige plus longue (par exemple de longueur sex- tuple) produite initialement est disposé entre deux tiges de tabac envelop- pées de manière à entrer en contact bout à bout avec celles-ci et il est joint à celles-ci par une bague d'embout ou par une enveloppe à aération et l'ensemble résultant est ensuite sectionné au travers du filtre de longueur double pour produire deux cigarettes à filtre Il est à noter que, lorsque l'élément de filtre individuel est asymétrique comme sur la figure 1, et lorsqu'il est rainuré à une extrémité et non à l'autre, la tige de longueur multiple produite initialement est alors symétrique - lisse aux deux extrémités dans le cas de la configuration de la figure 1 L'invention concerne les éléments de filtre et les filtres de longueurs multiples pro- duits initialement et à partir desquels les filtres et éléments individuels peuvent être obtenus par sectionnement, ainsi que leur production. EXEMPLE Un filtre tel que représenté sur la figure 5 a une longueur de mm et une circonférence de 24,7 mm. Le noyau de filtrage 2, d'un diamètre de 5,3 mm est formé d'une mèche de filaments ondulés d'acétate de cellulose de 8 dpf (denier par filament) qui ont été liés ensemble en des points de contact par applica- tion d'un plastifiant formé par de la triacétine sur la mèche avant que les filaments soient réunis et condensés sous forme d'une tige; le noyau a donné lieu à une perte de charge de 100 mm de colonne d'eau. Le fourreau 4 est formé d'un film d'acétate de cellulose imper- méable à l'air. Le corps tubulaire 6, comportant sur sa périphérie des rainures longitudinales 8 s'étendant sur toute sa longueur est formé d'une mèche de filaments ondulés d'acétate de cellulose de 15 dpf (denier par filament) -7 2524274 liés en des points de contact, comme pour le noyau, par prétraitement de la mèche avec un plastifiant constitué par de la triacétine. Le plastifiant assure également le collage du fourreau 4 sur le noyau 2 et sur le corps tubulaire 6. Une enveloppe extérieure 10 est constituée par un papier de haute perméabilité à l'air ( 300 K) qui est mis en place au cours de la fabrication du filtre Le filtre représenté, formé des composants 2, 4, 6 et 10, est initialement produit de façon continue et il est sectionné en tronçons de longueur finie à sa sortie de la machine de fabrication de filtres, comme précédemment décrit Les tronçons initialement sectionnés correspondent à un multiple pair (par exemple 100 mm) des filtres indivi- duels finaux; ceux-ci peuvent alors être tronçonnés à des longueurs doubles ( 50 mm) pour la production de cigarettes à filtre, comme précédem- ment décrit; dans cette étape, les filtres de longueur double interposés entre les tiges de tabac peuvent être joints avec ces dernières par une bague d'embout ou par une enveloppe à aération à recouvrement complet, les longueurs doubles étant ensuite sectionnées pour produire les cigarettes individuelles à filtre. La perte-de charge mentionnée ci-dessus a été mesurée par le processus agréé et recommandé par CORESTA (Centre de Coopération pour les Recherches Scientifiques Relatives au Tabac). Dans cet essai, une perméabilité à l'air de n K unités Filtrona signifie une perméabilité à l'air de N x 1 000 ml/minute/cm 2/100 mm de colonne d'eau de pression (déterminée par mesure de la pression "p en mm de colonne d'eau) engendrée par un écoulement de 1050 ml d'air par minute au travers de 10 cm 2 de la feuille ou film ou pellicule et en effectuant le calcul par l'équation suivante perméabilité à l'air 1050 x 1 p -8 2524274 REVENDICATIONS 1 Elément de filtre pour cigarette, caractérisé par le fait qu'il comprend un noyau ( 2) de filtrage de fumée de tabac, un fourreau intérieur ( 4) mis en place autour du noyau et un corps tubulaire ( 6) de matière per- méable à l'air entourant le fourreau intérieur, l'agencement étant tel que, lors de l'usage, avec une enveloppe extérieure à aération ( 10) mise en place autour du corps tubulaire, la majeure partie du courant de fumée parvient dans la bouche du fumeur le long du noyau et que la majeure partie de l'air d'aération aspiré au travers de l'enveloppe extérieure parvient dans la bouche du fumeur le long de la zone située entre le fourreau intérieur et l'enveloppe extérieure. 2 Filtre à cigarette, caractérisé par le fait qu'il comprend un noyau ( 2) de filtrage de fumée de tabac, un fourreau ( 4) mis en place autour du noyau, un corps tubulaire ( 6) en matière perméable à l'air en- tourant le fourreau intérieur et une enveloppe extérieure ( 10) mise en pla- ce autour du corps tubulaire et assurant, lors de l'usage, la pénétration latérale d'air extérieur dans le corps tubulaire, l'agencement étant tel que, lors de l'usage, la majeure partie du courant de fumée parvient dans la bouche du fumeur le long du noyau ( 2) et que la majeure partie de l'air de ventilation aspiré au travers de l'enveloppe extérieure parvient dans la bouche du fumeur le long de la zone située entre le fourreau intérieur et l'enveloppe extérieure. 3 Cigarette à filtre, caractérisée par le fait que son filtre comprend un noyau ( 2) de filtrage de fumée de tabac, un fourreau intérieur ( 4) mis en place autour du noyau, un corps tubulaire ( 6) en matière perméa- ble à l'air entourant le fourreau intérieur et une enveloppe extérieure ( 10) mise en place autour du corps tubulaire et assurant, lors de l'usage, la pénétration latérale de l'air extérieur dans le corps tubulaire, l'agence- ment étant tel que, lors de l'usage, la majeure partie du courant de fumée parvient dans la bouche du fumeur le long du noyau et que la majeure partie de l'air d'aération aspiré au travers de l'enveloppe extérieure ( 10) par- vient dans la bouche du fumeur le long de la zone située entre le fourreau intérieur et l'enveloppe extérieure. 4 Elément de filtre, filtre ou cigarette à filtre selon leune des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le fourreau in- térieur ( 4) est imperméable à l'air ou à la fumée. Elément de filtre, filtre ou cigarette à filtre selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le fourreau in- térieur ( 4) est perméable à l'air ou à la fumée. -9 2524274 6 Elément de filtre, filtre ou cigarette à filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le corps tubulaire et le fourreau intérieur adhèrent ou bien sont collés l'un sur l'autre - 7 Elément de filtre, filtre ou cigarette à filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le corps tubulaire comporte au moins une rainure ou canal longitudinal s'étendant au moins sur une partie de la longueur du corps tubulaire. 8 Filtre selon l'une des revendications 2 et 4 à 7, caractérisé par le fait que l'enveloppe extérieure s'étend seulement sur la longueur du corps tubulaire. 9 Cigarette à filtre, comportant un filtre selon la revendication 8, incorporé par une bague d'embout ou par une enveloppe à aération. Cigarette à filtre selon l'une des revendications 3 et 4 à 7, caractérisée par le fait que l'enveloppe extérieure est une enveloppe à aération par laquelle le filtre est incorporé à la cigarette.