Brevet FR2550423A1 — publié le 19850215

La présente invention apour objet une enveloppe pour article à fumer présentant une combustion libre continue et ayant une tendance réduite à enflammer d'autres matières L'invention s'étend également aux articles fabriqués avec une telle enveloppe, ayant pour avantage de présenter une tendance réduite à provoquer l'inflammaton des surfaces avec lesquelles ils viennent en contact 10 Des rapports ont été établis en ce qui concerne les incendies attribués à des cigarettes en combustion venant en contact avec des matériaux combustibles De tels rapports ont éveillé un intérêt pour les recherches ayant pour objet de réduire la tendance des cigarettes à enflammer par contact les surfaces et les matières que l'on rencontre dans l'ameublement, la literie et les domaines similaires Une caractéristique évidemment souhaitable des cigarettes à cet égard serait qu'elles s'éteignent d'elles-mêmes si elles tombent accidentellement ou par inadvertance surde telles matières ou surfaces combustibles. 20 Etant donné qu'il est reconnu par les spécialistes que la structure de l'enveloppe de la cigarette a une grande influence sur le co Eportement de cette cigarette lorsqu'elle brale sans surveillance, une nodification de l'enveloppe en vue d'obtenir les résultats désirés serait trs avantageuse Il serait en particulier très avantageux que la structure de l'enveloppe permette d'obtenir ces résultats sans qu'elle ait des effets sérieusenent nuisibles sur les propriétés et les caractéristiques des cigarettes lorsqu'on les fume La présente invention se rapporte à de telles structures d'enveloppes et à des articles à fumer perfectionnés utilisant ces structures. La réduction de la tendance des cigarettes à enflamrer les ta3 C pisseries d'ameublement, la literie et les élénments similaires constitue un sujet qui a reçu une grande attention. Des efforts considérables ont été faits pour modifier les papiers à cigarettes, dans le but de réduire les risques d'incendie A cet égard, on a mis au point des enveloppes incombustibles 2. par exemple les enveloppes décrites dansle brevet des E U A. n 2 998 012 (Lamm) en date du 29 Août 1961 On a aussi conçu des enveloppes présentant des anneaux ou zones incombustibles, comme cela est décrit, par exemple, dans le brevet des E U A. n 4 044 778 (Cohn) en date du 30 Août 1977. Il est également connu, par exemple d'après le brevet des E U A n 4 231 377 (Cline), de traiter des enveloppes classiques avec des adjuvants chimiques tels que des citrates de métaux alcalins pour commander les propriétés de combustion. Il est en outre, connu, comme décrit dans la demande de brevet aux E U A n 334 120 déposée le 24 décembre 1981, que l'addition au papier à cigarette de quantités exceptionnelles d'additifs favorisant la combustion entralne une émission réduite de fumées d'écoulement latéral Cependant, les cigarettes 15 réalisées avec de tels papiers n'ont pas normalement pour propriété une tendance réduite à l'inflammation. De plus, la demande de brevet aux E U A n 521 306 déposée le 8 Août 1983, décrit des enveloppes pour des cigarettes à extinction automatique, ces enveloppes étant traitées par zones avec des proportions élevées d'additifs activant la combustion Les cigarettes fabriquées avec ces enveloppes ne conduisent pas à une combustion libre continue car elles brûlent normalement pendant une période de temps déterminée, puis s'éteignent de manière certaine, d'elles-mêmes, dans:l'air. En résumé, malgré le déploiement de cette activité intense, il demeure souhaitable de créer une enveloppe pour cigarettes et articles similaires qui ferait que la cigarette s'éteindrait d'elle même lorsqu'elle vient en contact avec un grand nombre de supports en matières combustibles Cette 30 cigarettes doit cepndant se comporter par ailleurs comme une cigarette classique en ce qui concerne la production de fumée, le nombre de bouffées, la vitesse de combustion libre et les paramètres similaires, La présente invention a pour but de créer une enveloppe commercialement acceptable pour des articles à fumer 3. tels que les cigarettes, la structure de cette enveloppe réduisant de façon notable aux propriétés souhaitées, A cet effet l'invention concerne une enveloppe du type cidessus caractérisée en ce que la structure de l'enveloppe comporte une partie de base en feuille contenant des fibres de cellulose et ayant un indice de mode de combustion BMI compris dans la gamme allant de 1,5 cm environ à 5,0 cm-1 environ, cette structure contenant également un agent activant la combustion à base d'un sel d'un métal alcalin dans une pro10 portion équivalente à une valeur comprise entre 5 mg envrion et mg environ de citrate de potassium anhydre par gramme de partie de base entièrement séchée. L'invention s'étend également aux articles à fumer obtenus Les enveloppes suivant la présente invention permettent 15 aux articles à fumer de brûler de façon continue à la vitesse voulue dans l'air tout en s'éteignant cependant rapidement d'eux-mêmes lorsqu'ils tombent sur un support, en particulier sur un grand nombre de supports usuels en matières combustibles. En outre, les articles à fumer munis d'enveloppes suivant la présente invention permettent d'obtenir ces avantages sans augmentation notable de la production de fumée, ce qui va dans le sens des souhaits des fumeurs, concernant une plus faible production de goudrons Conformément à l'invention, les enveloppes et les articles à fumer peuvent être blancs, opaques, avoir 25 un aspect attrayant, être traités dans de bonnes conditions dans les machines de fabrication de cigarettes à vitesse élevée, ne pas nécessiter de produits nouveaux ou non éprouvés et ne pas nécessiter de modifications conteuses du procédé de fabrication ou de la composition de la structure de l'enveloppe. Conformément à l'invention, les enveloppes ont une structure définie par un indice de mode de combustion ("indice BMI") qui est défini dans la suite et qui constitue une mesure directe de l'aptitude des enveloppes à réduire la tendance des cigarettes à enflammer des supports De plus, les enveloppes con35 tiennent une proportion finie d'additif activant la combustion 4. pour permettre aux articles à fumer fabriqués avec ces enveloppes de brûler librement dans l'air de façon continue La proportion requise d'addition activant la combustion dépend de l'indice BMI de l'enveloppe. Dans une première forme de réalisation, à enveloppe simple, l'indice BMI de l'enveloppe peut être compris entre 1,5 -1 -1 cm et 5,0 cm Dans une variante de réalisation, on utilise une structure à enveloppe composite (ici à enveloppe double), dans laquelle l'enveloppe intérieure est constituée en un papier -1 10 ayant un indice BMI compris dans la gamme allant de 0,1 cm environ à 4,0 cm 1 environ, l'enveloppe extérieure pouvant être constituée en un papier à cigarettes classique Que ce soit dans la réalisation à enveloppe simple ou dans la réalisation à enveloppe double, les cigarettes brûlent rapidement et jusqu'au 15 bout lorsqu'elles sont en position suspendue dans l'air, par exemple dans un cendrier ou lorsqu'on les fume Cependant, de telles cigarettes sont très sensibles aux conditions d'environnement et, si elles tombent ou si elles sont mises en contact d'une autre façon avec une surface, y compris la surface d'un 20 grand nombre de matières combustibles, elles s'éteignent d'elles-mêmes ou, si elles brûlent jusqu'au bout, il ne se produit qu'une carbonisation minimale de la surface du support. En résumé, la caractéristique originale et surprenante de l'invention en vue de la réduction des risques d'incendie con25 siste dans l'utilisation d'agents activant la combustion dans des papiers spécialement conçus dont les structures sont définies par l'indice BMI Le résultat obtenu est une réduction du risque d'incendie, contrairement à ce qu'indiquerait la sagesse classique, à savoir que l'utilisation d'agents activant la combustion est 30 contraire au but poursuivi relatif à la réduction des risques d'incendie dus aux cigarettes. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description ci-après et des dessins annexés, dans lesquels: la Fig 1 représente un dispositif pour la détermina35 tion de l'indice de mode de combustion;- 5. la Fig 2 est une vue en perspective d'une cigarette à enveloppe simple constituée conformément à la présente invention, cette vue étant partiellement découpée pour montrer les caractéristiques de combustion; la Fig 3 est une vue similaire à la Fig 2, mais représente une réalisation à enveloppe double; la Fig 4 représente sous forme d'un graphique la diminution des proportions de sel de métal alcalin (tel que le citrate de potassium) nécessaires pour obtenir la combustion 10 libre complète dans un exemple de réalisation à enveloppe simple, en fonction de l'accroissement de l'indice BMI défini dans la suite, cette figure montant également la gamme des structures de papier et les proportions de produit chimique pour des enveloppes de cigarettes s'éteignant d'elle- mêmes lors de l'essai 15 de meuble à rembourrage simulé, similaire à l'essai utilisé par l'organisme connu sous le nom de UFAC (Comité de l'Association du Mobilier à Rembourrage), la gamme préférentielle des indices BMI pour les enveloppes utilisées dans les cigarettes à enveloppe simple étant également indiquée; la Fig 5 est un graphique similaire à celui de la Fig 4 représentant les résultats obtenus avec l'exemple de réalisation de l'invention à enveloppe double. Dans la description qui suit, on a utilisé certains essais qui vont être décrits L'essai BMI est basé sur la dé25 couverte que la résistance de l'enveloppe au passage d'un courant électrique, quan cette enveloppe est immergée dans une solution d'électrolyte non aqueuse et placée entre deux électrodes, est en très bonne corrélation avec l'aptitude de l'enveloppe à favoriser la combustion d'une cigarette Le rapport de la résisti30 vité intrinsèque de la solution d'électrolyte (ohm cm) au produit de la résistance électrique du papier (ohms) par la surface du papier en contact avec les deux électrodes (cm) est par définition l'"indice de mode de combustion" (indice BMI) Cet indice constitue une mesure directe de l'aptitude de l'enveloppe à fa35 voriser la combustion d'une cigarette Cette résistanceélectrique 6. a été mesurée en tant que résistance en série avec un pont à impédance, modèle 1658 fabriqué par la sociétéGen Rad Corporation, utilisant une tension alternative à une fréquence de 1 khz appliquée entre les électrodes La cellule d'essai est 5 représentée sur la Fig 1 Comme représenté sur cette figure, un récipient en verre 50 contient un électrolyte 52, par exemple une solution à concentration demi-molaire de chlorure de- tétraéthanolammonium dans le butyrolactone Une électrode inférieure 54 a un diamètre de 7,6 cm environ, par exemple Elle porte un 10 échantillon de papier 56 sur lequel est placée une électrode supérieure 57 ayant un diamètre de 1,4 cm environ, par exemple. L'électrode supéiieure 57 est entourée par un support non conducteur 59, par exemple en polytétrafluoréthylène connu sous la marque "Téflon" Les électrodes sont reliées par un fil conduc15 teur électrique 58 passant par un pont à impédance 60 et une' source de courant alternatif 61, ayant une fréquence de 1 khz. Les électrodes peuvent être constituées, par exemple, par des cylindres en laiton doré L'indice BMI est déterminé en divisant la résistivité intrinsèque de la solution par le produit de la 20 résistance mesurée et de la surface du papier en contact avec les deux électrodes (dans l'exemple décrit, cette sirface est égale à 1,6 cm 2). Les résultats de tendance à l'inflammation ont été obtenus en allumant une cigarette, en la laissant brûler dans 25 l'air sans surveillance jusqu'à ce que le chabon soit complètement formé et en la plaçant en haut du joint formé par deux coussins disposés à angle droit Les coussins ont été prévus pour simuler le siège et le dossier de meubles tels que des sofas et des chaises Cet essai est similaire à celui qui est utilisé par l'UFAC Chaque coussin a été réalisé en enveloppant une pièce de flanelle de coton standard classe II ayant un poids de base de 458 g/m autour d'un coussin de mousse de polyuréthane non remplie (sans traitement retardateur d'inflammation) ayant une densité de 16 Kg/m 3, 5 centimètres d'épaisseur, 12,7 35 centimètres de largeur et 20 centimètres de longueur. 7. On a noté le temps nécessaire pour que chaque cigarette s'éteigne d'elle-même Quand la cigarette a continué à brûler sur la totalité de sa longueur, le temps d'extinction a été enregistré comme infini Dans tous ces essais, on a opéré avec une cigarette conventionnelle de 25 mm de circonférence et mm de longueur de colonne de tabac, cette cigarette étant constituée avec un mélange de tabac américan standard. Les limites de concentration en oxygène ont été déterminées en suspendant horizontalement des cigarettes allu10 mées dans une chambre à tirage commandé L'air admis dans la chambre a été lentement dilué avec de l'azote et on a noté la concentration en oxygène à laquelle chaque cigarette s'éteignait d'elle-même. Les essais d'extinction par refroidissement ont été 15 effectué en fixant en position axiale un tronçon de fil de cuivre n 14 dans une cigarette sur une distance sensiblement égale à la moitié de la longueur de la cigarette L'extrémité libre du fil a été immergée dans un puits thermique et la cigarette a été suspendue horizontalement dans l'air. 20 L'extrémité de la cigarette située à lbpposé du fil a été allumée et on a noté le temps nécessaire pour que chaque cigarette s'éteigne après que le bord de tête du charbon ait étteint l'extrémité du fil Quand la cigarette a continué à brûler sur la totalité de sa longueur, le temps d'extinction 25 a été enregistré comme infini. Le nombre de bouffées a été déterminé en accord avec les méthodes d'essai des cigarettes, suivant les normes connues sous le nom de normes FTC (Comission du Commerce Fédéral des Etats-Unis d'Amérique). Les résultats de l'essai d'oxyde de carbone ont été obtenus par analyse chromatographique gazeuse de la phase gazeuse des fumées recueillie en tant qu'échantillon pendant une bouffée. La fabrication du papier pour l'enveloppement des cigarettes est évidemment bien connue, La pratique classique 8. fait appel a la fabrication traditionnelle par formation à l'état humide comprenant les étapes de dispersion des fibres, de dilution, de dépôt sur une toile poreuse, d'extraction de l'eau, de compression et de séchage Les fibres composantes du papier à cigarette sont de préférence en lin, mais on peut aussi utiliser d'autres fibres cellulosiques au lieu des fibres de lin ou en combinaison avec elles Des charges minérales classiques allant jusqu'à 50 % en poids, par exemple du carbonate de calcium précipité, du calcaire broyé, de la kaolinite calcinée, de l'oxyde de titane, de-la diatomite, du silico-aluminate de sodium, de la silice amorphe, du silicate de calcium et d'autres charges peuvent être ajoutées dans le but d'obtenir l'opacité désirée Comme le verront les spécialistes de la fabricationdu papier, des matières minérales avec des répartitions 15 différentes des dimensions des particules, des formes différentes et des masses spécifiques différentes peuvent nécessiter une modification de la teneur en fibres ou du traitement tel que le raffinage ou le pilonnage pour obtenir les propriétés voulues du papier. Cependant, conformément à l'invention, il est nécessaire que les propretés de la matière de l'enveloppe dans le mode de réalisation à enveloppe simple et de l'enveloppe intérieure dans le mode de réalisation à enveloppe double soient contrôlées dans des limites soigneusement définies. Dans le mode de réalisation à enveloppe double, les enveloppes suivant l'invention doivent avoir un indice BMI compris dans la gamme allant de 1,5 cm 1 environ à 5,0 cm 1, et de préférence dans la ganmoe allant de 1,5 cm-1 environ à 3,5 cm 1 environ. A titre de cormparaison, les valeurs d'essai BMI obtenues sur des enveloppes -1 M-1 classiques sont supérieures à 10 cm 1 et dépassent habituellement 15 cm 1 L'enveloppe doit non seulement remplir les conditions relatives à l'indice BMI, mais doit aussi contenir une quantité finie d'un agent activant la combustion à base d'un métal alcalin La proportion requise d'agent activant la combustion dépend de l'indice BMI de l'enveloppe Sur la figure 4, la teneur en mg 9. de citrate de potassium anhydre par gramme de papier de base entièrement séché est portée en ordonnées, et les indices -1 BMI en cm 1 correspondants sont en abscisses La courbe A de la Fig 4 indique la quantité minimale de citrate de potassium anhydre par gramme de papier entièrement séché nécessaire pour permettre à une cigarette fabriquée avec cette enveloppe de brûler de façon continue dans l'ail Cette courbe A décroit continûment d'une valeur de BMI égale environ à 1,5 cm 1 pour une tension de 150 mg/g, à une valeur de BMI égale environ à 6,5 cm 2 pour une teneur nulle. 10 Il est cependant souhaitable que l'enveloppe contienne davantage d'agent activant la combustion que la proportion minimale requise pour la combustion libre On peut alors obtenir des vitesses de combustion libres normales, ou à peu près normales, et éviter ainsi un accroissement du nombre des bouf15 fées La proportion maximale de citrate de potassium dans l'enveloppe qui permet à une cigarette fabriquée avec cette enveloppe de s'éteindre d'elle-même au cours de l'essai de meuble à rembourrage simulé est indiquée par la courbe B de la Fig 4 Cette courbe B décroit continûment d'une valeur de BMI 20 environ à 2,5 cm-1 pour une teneur de 150 mg/g, à une valeur de BMI égale environ à 6,5 cm pour une teneur nulle La gamme des proportions d'agent activant la combustion à base de métal alcalin s'étend de 5 mg environ à 150 mg environ de citrate de potassium anhydre par gramme de papier de base séché à fond, 25 ou correspond à un équivalent stoechiométrique d'un autre sel de métal alcalin, pour la gamme des indices BMI allant de -1 -1 5,0 cm 1 à 1,5 cm Pour la gamme préférentielle des indices BMI, allant de 3,5 cm 1 à 1,5 cm, la gamme des proportions de citrate de potassium va de 15 mg environ à 150 mg environ. 30 La zone préférentielle est hachurée. Dans la réalisation à enveloppe double, l'indice BMI de l'enveloppe intérieure doit être compris dans la gamme allant de 0,1 cm 1 environ à 4, 0 cm 1 environ, cet indice étant, de -1 préférence, compris dans la gamme allant de 0,1 cm 1 environ 35 à 2,0 cm 1 environ L'enveloppe extérieure a, de préférence, 10. un indice BMI compris dans la gamme allant de 6,0 cm- 1 environ -1 à 25 cm environ, mais l'indice BMI peut s'abaisser jusqu'à 2, 0 cm 1 environ ou s'élever jusqu'à 40 cm 1 environ Les cigarettes à enveloppe double dont l'enveloppe intérieure a un indice BMI compris dans la gamme allant de 0,1 cm à -1 4,0 cm ne peuvent pas entretenir la combustion libre sans l'aide d'agents activant la combustion Cependant, dans la réalisation à enveloppe double, il n'est pas nécessaire que l'enveloppe intérieure contienne un agent activant la combus10 tion De préférence, l'enveloppe extérieure contient l'agent activant constitué par du citrate de potassium ou par une quantité d'un autre sel de métal alcalin équivalente du point de vue stoechiométrique, dépassant la quantité minimale requise pour la combustion libre, mais inférieure à la quantité 15 qui empêcherait une cigarette fabriquée avec cette enveloppe de s'éteindre d'elle-même au cours de l'essai de meuble à rembourrage simulé La gamme des proportions d'agent activant la combustion à base de métal alcalin s'étend, dans le cas du citrate de potassium, de 5 mg environ à 150 mg environ dans l'enveloppe extérieure quand l'enveloppe intérieure a un indice BMI compris dans la garime allant de 0,1 cm-1 à 4, 0 cm-1 Pur la gamme préférentielle de l'indice BMI de l'enveloppe intérieure allant de 0,1 cm-1 à 2,0 cm-1, la ganme des proportions de citrate de potassium s'étend de 15 mg environ à 15 C mg. La gamme des indices BMI et des proportions de citrate 25 de potassium pour la réalisation à enveloppe double est indiquée sur la Fig 5 sur laquelle les axes de coordonnées correspondant aux mêmes grandeurs que sur la figure 4 La courbe indique la proportion minimale de citrate de potassium requise dans l'enveloppe extérieure pour la combustion libre 30 continue lorsque l'enveloppe intérieure ne contient pas d'aditif activant la combustion, son indice BMI étant égal à 4,0 cm 1, valeur égale à la limite supérieure de la gamme des indices BMI admissibles Cette courbe A décroit continûment d'une valeur de BMI égale environ à 2 cm 1 pour une teneur 35 de 150 mg/g, à une valeur de BMI égale environ à 8 cmn 1 pour une teneur de 5 mg/g environ. La courbe B indique, pour l'enveloppe extérieure, la proportion de citrate de potassium permettant aux cigarettes de s'éteindre d'elles- mêmes lors de l'essai de meuble à rembourrage simulé lorsqu'elles sont fabriquées avec cette enveloppe, l'enveloppe intérieure ne comportant pas d'additifs activant la combustion et ayant un indice BMI de 0,1 cm 1, valeur égale à la limite inférieure de la gamme des indices BMI admissibles Cette courbe B décroit continûment d'une valeur de BMI égale environ 10 à 14 cm-1 pour une teneur de 150 mg/g, à une valeur de BMI égale environ à 40 cm-1 pour une teneur de 5 mg/g environ En conséquence, la région enfermée par les courbes A et B contient les combinaisons possibles des indices BMI de l'enveloppe intérieure et de l'enveloppe extérieure ainsi que les proportions 15 de citrate de potassium de l'enveloppe extérieure conduisant à des cigarettes qui brûlent librement de façon continue dans l'air et qui, en même temps, s'éteignent d'elles- mêmes au cours de l'essai de meuble à rembourrage simulé La zone préférentielle est hachurée Cette zone hachurée est limitée par les deux 20 courbes respectives C et D (respectivement vers les valeurs élevées et basses de BMI) et des horizontales correspondant repectivement aux valeurs 150 mg/g et 15 mg/g pour les teneurs de citrate de potassium de l'enveloppe extérieure La courbe C décroit continûment d'une valeur de BMI égale environ à _ 3 cm 1 25 pour une teneur de 150 mg/g à une valeur de B éale environ à 5 cm pour une teneur de 15 mg/g environ; la courbe D décroît continument d'une valeur de BMI égale environ à 6 cm-1 pour une teneur de 15 mg/g environ à une valeur de BMI égale environ à 10 cm-1 pour la mare teneur de 15 mg/g environ. Les cigarettes à enveloppe simple ou double dont les enveloppes ont des indices BMI et des proportions d'agent activant la cmxbustion compris dans les garmmes mentionnées précédemnent présentent la vitesse de combustion souhaitable et brûlent de façon continue dans l'air, mais s'éteignent rapidement et sûrement d'elles-mêmes si elles viennent en contact avec un support, y compris avec ungrand nombre de matières combustibles 35 telles que cellesqui sont utilisées dans les meubles à 12. rembourrage Cette combinaison originale de propriétés prouve les résultats hautement améliorés et inattendus que l'on obtient conformément à l'invention Bien que l'on ne souhaite pas particulièrement rattacher l'invention à une théorie quelconque, 5 on estime que les cigarettes enveloppées conformément à l'invention, tout en brûlant de façon continue, sûre et rapide dans l'air, sont très sensibles aux faibles réductions d'alimentation en oxygène ou à la température du charbon Cette sensibilité fait que les cigarettes s'éteignent d'elles-mêmes lors10 qu'elles viennent en contact avec un support qui, au moins localement, réduit l'amenée d'oxygène, même si ce support est en matière combustible. Le traitement avec des proportions élevées d'agent activant la combustion à base de métal alcalin est une carac15 téristique essentielle de l'invention si l'enveloppe a un indice BMI inférieur à 3,5 cm environ Dans ce cas de la réalisation à enveloppe double, si l'enveloppe intérieure a un -1 lno De extérieure doit indice BMI inférieur à 2,0 cm, l'enveloppe extérieure doit être traitée avec des proportions élevées d'agent activant la combustion à base de métal alcalin D'une façon générale, l'aptitude de l'enveloppe suivant l'invention à provoquer une combustion active de la cigarette dans un cendrier, mais en agissant en même temps pour que cette cigarette s'éteigne rapidement d'elle même lorsqu'elle vient en contact avec un support, et en particu25 lier avec un grand nombre de matières combustibles, est obtenue dans les meilleures conditions lorsque l'indice BMI est compris dans cette gamme de valeurs inférieures Le sel de métal alcalin utilisé peut être choisi dans une grande étendue de produits comprenant des sels de l'acide carbonique, de l'acide formique, de l'acide acétique, de l'acide propionique, de l'acide oxalique, de l'acide malonique, de l'acide succinique, de l'acide glutorique, del'acide malique, de l'acide lactique, de l'acide citrique, de l'acide glycolique, de l'acide tartrique et de l'acide nitrique On peut aussi utiliser des mélanges de ces sels ou des 35 13 2550423 quantités équivalentes du point de vue stoechiométrique d'autres sels de métaux alcalins d'acides carboxyliques. Dans la gamme préférentielle des indices BMI, il vaut mieux utiliser des sels de potassium que des sels de sodium car 5 les premiers activent plus efficacement la combustion libre Les proportions de citrate de potassium supérieures à 150 mg environ de citrate de potassium supérieures à 150 mg environ de citrate de potassium par gramme de papier entièrement séché ne sont pas efficaces parce qu'au-delà de ce chiffre, le citrate de potassium 10 commence à agir comme un agent retardant la combustion au lieu de l'activer. Les procédés de fabrication faisant appel à une enveloppe double sont connus et peuvent comporter, par exemple, l'amenée simultanée de chaque enveloppe élémentaire à partir de couples de 15 bobines ou la superposition stratifiée des enveloppes élémentaires et l'amenée à la manière d'une enveloppe unique Dans un cas comme dans l'autre, l'article à fumer à enveloppe double obtenu présente la tendance à l'inflammation réduite que l'on souhaite. Cinq exemples de réalisation de l'invention sont décrits 20 ci-après: EXEMPLE 1 (réalisation à enveloppe simple) On a fabriqué une matière d'enveloppes de cigarettes en utilisant des techniques de fabrication de papier classiques pour machine Fourdrinier pour papiers légers La matière première uti25 lisée était de la pâte de lin type Kraft cuite et blanchie contenant 14 % en poids de bioxyde de titane sous forme d'anatase (tel que celui commercialisé sous le nom d'Unitane 0-110 provenant de la Société American Cyanamid) Le papier a été traité de manière à contenir 90 mg de citrate depotassium anhydre par gramme de papier de base séché à fond Ce papier avait les caractéristiques suivantes: opacité Tappi 68 %, résistance à la traction: 3 800 g/29 mm, perméabilité: 4 cm/mm à 1 centibar (mesuré par la méthode connue dans la technique sous le nom de méthode CORESTA) 2 -1 poids de base de 21 g/m et indice BMI de 2,5 cm 1. Les cigarettes fabriquées avec cette enveloppe suivant 14 2550423 une densité du tabac en colonne de 13,2 mg/mm ont brûlé librement à une vitesse de 3,8 mm/mm, ont nécessité une atmosphère à 20 % d'oxygène pour brûler de façon continue et se sont éteintes d'elles-mêmes en 3 minutes lors de l'essai de meuble à rem5 bourrage simulé Un exemple 1 (M) fut une répétition de l'exemple 1 avec une densité du tabac en colonne de 9,2 mg/mm. EXEMPLE 2 (réalisation à enveloppe double) On a fabriqué une variante de matière d'enveloppes de cigarettes conforme à l'invention, comme dans l'exemple 1, 10 en utilisant une pâte à papier conventionnelle, type Kraft, blanchie, à base de bois tendre du nord-est des E U A On a utilisé dans une proportion de 25 % en poids, une charge en carbonate de calcium précipité avec une dimension moyenne des particules de 0,75 micron, constituée par des prismes de forme 15 cylindrique se terminant par des rhomboèdres, commercialisée sous le nom de Albaglos (obtenue chez Pfizer, Inc, Département Minéraux, Pigments et Métaux) Le papier a été traité de manière à contenir 17 mg de citrate de potassium anhydre par gramme de papier entièrement séché Ce papier avait les pro20 priétés suivantes: opacité Tappi: 77 %, résistance à la traction: 5 200 g/29 mm, perméabilité: 1,5 cm/mm (mesurée par la méthode CORESTA), poids de base de 33 g/m 2 et indice BMI de 3,5 cm 1 Les cigarettes fabriquées avec cette enveloppe suivant 25 une densité du tabac en colonne de 13,2 mg/mm ont brûlé librement à une vitesse de 3,7 mm/mm, ont nécessité une atmosphère contenant au moins 19 % d'oxygène pour brûler de façon continue et se sont éteintes d'elles-mêmes en 4 minutes lors de l'essai de meuble à rembourrage simulé Un exemple 2 (M) fut une ré30 pétition de l'exemple 2 avec une densité du tabac en colonne de 9,2 mg/mm. EXEMPLE 3 (réalisation à enveloppe simple) On a fabriqué un troisième exemple de réalisation de matière d'enveloppe de cigarettes conforme à l'invention, comme 35 dans l'exemple 1, en utilisant de la pâte à papier type Kraft 15. à base de lin, cuite et comprenant 12 % en poids du Ti O 2 de l'exemple 1 ainsi que 2 % en poids de la charge en carbonate de calcium de l'exemple 2 Le papier a été traité de manière à contenir 36 mg de citrate de potassium anhydre par gramme de papier de base séché à fond Ce papier avait les caractéristiques suivantes; opacité Tappi 73 %, résistance à la traction: 4 600 g/29 mm, perméabilité: 2 cm/mm (mesurée par la méthode CORESTA), poids de base de 24 g/m 2 et indice BMI de 3,5 cm 1. Les cigarettes fabriquées avec cette enveloppe suivant une densité du tabac en colonne de 13,2 mg/mm ont brûtlé librement à une vitesse de 3,8 mm/mm, ont nécessité une atmosphère contenant au moins 19 % d'oxygène pour brûler de façon continue et se sont éteintes d'elles-mêmes en 4 minutes lors de l'essai de meuble à rembourrage simulé. EXEMPLE 4 (réalisation à enveloppe simple) Pour illustrer l'utilisation, pour l'enveloppe suivant la présente invention, de variantes de feuilles de base, on a choisi la feuille de base de l'exemple 3 en vue d'un traitement ultérieur pour abaisser son indice BMI L'indice BMI de la feuille non traitée était de 3,5 cm 1 Cette feuille a été traitée par revêtement au rouleau pour obtenir une augmentation de 1 % en poids due à de l'amidon hydroxy-éthyle (commercialisé sous le nom de "Ethylène 2005 ", provenant de la Société A E Staley Manufactoring Company), et avec une proportion de 90 mg de citrate de potassium anhydre par gramme de papier de base séché entièrement Le papier obtenu avait un indice BMI de 2,5 cm-1. Les cigarettes fabriquées avec des enveloppesen cette matière avaient des propriétés similaires à celles de l'exemple 1. Ainsi, les matières d'enveloppes classiques ayant des valeurs d'indices BMI normalement élevées peuvent être revêtues ou saturées avec des matières appropriées solubles dans l'eau et formant des films, pour réduire l'indice BMI à une valeur permettant l'utilisation comme papier de base conformément à la 35 présente invention Des exemples de matières appropriées pour le 16. revêtement ou l'imprégnation sont fournis par les éthers cellulosiques tels que la méthylcellulose, l'éthylcellulose et la carboxyméthylcellulose, l'amidon ou les amidons modifiés chimiquement tels que l'amidon hydroxyméthyle ou l'amidon acétylé, la gomme arabique et d'autres gommes végétales, la dextrine et les protéines telles que la gélatine ou les protéines végétales raffinées. L'application peut être effectuée sur la machine à papier, par exemple sur la presse de la colle Elle peut aussi 10 avoir lieu sur le papier formé, au cours d'une opération distincte, par exemple par des techniques de revêtement ou-de saturation Lorsque le produit contenant à la fois la matière de cachetage et l'additif à base de métal alcalin est instable, on peut utiliser des étapes de traitement distinctes dans un 15 ordre quelconque. EXEMPLE 5 (réalisation à enveloppe double) Pour illustrer le mode de réalisation de l'invention à enveloppe double, on a fabriqué des cigarettes en utilisant, d'une part, une enveloppe intérieure ayant un indice BMI de 1,0 cm-1 et ne contenant pas de sel de métal alcalin, ainsi que, d'autre part, une enveloppe extérieure constituée par un papier à cigarettes du commerce traité pour contenir 6 Omg de citrate de potassium anhydre par gramme depapier de base séché entièrement L'enveloppe intérieure a été fabriquée de la même façon 25 que le papier de l'exemple 1 Les propriétés physiques de l'enveloppe intérieure étaient les suivantes: opacité Tappi: 68 % résistance à la traction 4 000 g/29 mm, perméabilité CORESTA: 1 cm/mm, poids de base de 21 g/m 2 et indice BMI de 1 cm-l L'enveloppe extérieure était constituée par un papier à cigarettes 30 du commerce contenant 30 % de carbonate de calcium (par exemple commercialisé sous le nom de Albacar provenant de la Société Pfizer, Inc) Ce papier a en outre, été traité pour contenir 60 mg de citrate de potassium anhydre par gramme de papier entièrement séché Les propriétésphysiques de l'enveloppe extérieure étaient les suivantes: opacité: 74 %, résistance 17 2550423 à la traction: 2 400 g/29 mm, perméabilité CORESTA; 55 cm/mm, poids de base de 24 g/m et indice BMI de 20 cm-1 Les cigarettes fabriquées avec la combinaison de ces deux enveloppes suivant une densité du tabac en colonne de 13,2 mg/mm ont brûlé librement à une vitesse de 4,7 mm/mm, ont nécessité une atmosphère contenant 20 % d'oxygène pour brûler de façon continue, et se sont éteintes d'elles-mêmes en 3 minutes lors de l'essai de meuble à rembourrage simulé. TABLEAUX 1, 2 et 3 Dans les tableaux 1, 2 et 3, des exemplesde l'invention sont désignés par des nombres et sont comparés à des enveloppes repérées par des lettres, ayant des valeurs d'indices BMI situées en dehors de la gamme de l'invention, 1,5 à 5,0 cm-1 pour les cigarettes à simple enveloppement et 0,1 à 4,0 cm-1 pour l'en15 veloppe intérieure des cigarettes à double enveloppement. Comme le montre le tableau 1, l'utilisation d'enveloppes conformes à l'invention procure les vitesses de combustion libre désirées et une tendance réduite à l'inflammation lorsque l'indice BMI est compris dans la gamme définie Le tableau montre également l'effet surprenant du traitement avec des proportions élevées d'agent activant la combustion à base de métal alcalin quand l'indice BMI est compris dans la gamme des valeurs inférieures suivant l'invention De plus, le tableau montre qu'il n'est pas nécessaire de s'écarter de la densité d'emballage ha25 bituelle et de la circonférence des cigarettes, ce qui est contraire à ce que l'on aurait pu supposer. Le tableau 2 contient les résultats d'essais de l'imite de concentration d'oxygène et les temps d'extinction par refroidissement pour les exemples 1,2 et 5 ainsi que les exemples 30 A et B Comme indiqué, de faibles réductions de la concentration en oxygène agissant pour provoquer l'extinction automatique des cigarettes suivant l'invention. Pour montrer que ces résultats avantageux sont obtenus tout en maîtrisant les propriétés de production de fumée, on 35 a procédé à des essais des cigarettes des exemples 1,2 et 5 18. en ce qui concerne le nombre de bouffées, la matière sèche en particules ("DPM") et l'oxyde de carbone Ces résultats sont reportés dans le tableau 3 conjointement avec les résultats fournis par des enveloppes A et B de cigarettes classiques sans filtre La ventilation par filtre a été simulée en réduisant le volume des bouffées en régime d'usage normal selon les normes FTC suivant le degré indiqué de ventilation par filtre Toutes les cigarettes ont été fumées sur 47 mm Le tableau 3 montre que, contrairement a ce qui avait lieu dans les essais antérieurs, les enveloppes suivant l'invention n'augmentent pas exagérément la production de fumée Cela apparaît lorsqu'on compare la matière sèche en particules, la production d'oxyde de carbone, la vitesse de combustion libre et le nombre de bouffées, avec les valeurs correspondant aux mêmes essais effectués sur des cigarettes classiques. N O Cu if% 4-e an Ln E L L' i'i L 0/09 (uoj yr-a 4 i Vnbs 6 nf Wl> NOKILMVI 4 a L'IN 1,'I v: I Dg VU. 1 SI 53 LIA MW CI? mu v ML Xes SIEN 30 =,Dt Zl U k N(Ol;i Hlld Vd 40 9/Dr/SHGAHNV ( UID) NO 3 53 AI. Sa S 3,am E Jul 3 UT o= JUT JUT JUT 3 UT p L'1 8 't' Z'9 8 IV o o 6 '1 L'P 0 ' 8 'E L'E 8 'E Z'6 Z'6 Z'6 Z'V 6 Z'EI Z'EL Z'EL Z'EL Z'EL Z'Ic Z'EI Z't L Lt 06 8 06 o 8 9 E Lt 06 'E S'l O'L 0 'L 0 't O'l O'L 0 '0. 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On va décrire l'exemple de réalisation à enveloppe simple en se référant à la Fig 2 Comme représenté, la colonne de tabac 10 est entourée par une enveloppe 12 L'extrémité allumée est représentée avec arrachement partiel; elle comporte une zone de charbon 14 entourée par un zone de carbonisation 16 On pense que l'équilibre des caractéristiques de combustion résulte de l'aptitude à maintenir le charbon près du point d'extinction tout en ne permettant que l'amenée d'une quantité d'oxygène juste suffisante pour que la combustion continue Le 10 contact avec la surface d'un support réduit alors l'amenée d'oxygène à partir de la zone de contact et provoque l'extinction automatique de la cigarette. Le même résultat est obtenu avec la structure à enveloppe double suivant la Fig 3 Cette figure représente une co15 lonne de tabac 20 enfermée par une enveloppe ou feuille de base intérieure 22 et une enveloppe ou feuille de base extérieure 24. L'extrémité allumée comporte une zone de charbon 26 entourée par une zone de carbonisation 28 L'amenée d'oxygène est encore commandée, le résultat étant que l'on obtient les propriétés de 20 combustion désirées. La courbe A de la Fig 4 montre que la proportion de sel de métal alcalin (du citrate de potassium dans ce cas) nécessaire pour obtenir la combustion continue décroit lorsque la valeur de l'indice BMI augmente dans la réalisation à enveloppe 25 simple La comparaison de ce graphique avec les résultats de l'essai de sensibilité d'extinction qui figurent dans le tableau 2 montre la fiabilité élevée de l'extinction automatique des cigarettes comportant des enveloppes qui présentent des indices BMI de faible valeur La courbe B de la Fig 4 indique la pro30 portion approximative maximale de citrate de potassium anhydre que l'on peut ajouter à une enveloppe ayant un indice BMI déterminé et permettant encore aux cigarettes fabriquées avec cette enveloppe particulière de s'éteindre d'elles-mêmes lors de l'essai de meuble à rembourrage simulé La zone enfermée par les courbes A et B correspond aux combinaisons possibles d'indices 23 2550423 BMI et de proportions de citratede potassium pour des enveloppes de cigarettes conduisant à des cigarettes qui s'éteignent d'elles-mêmes lors de l'essai de meuble à rembourrage simulé, Comme on l'a vu, la gamme préférentielle des indices BMI et les proportions de citrate de potassium sont indiqués sous forme d'une zone hachurée. Il est difficile pour les cigarettes de subir avec succès, c'est-à-dire de s'éteindre d'elles-mêmes, l'essai de meuble à rembourrage simulé, et seule une zone plutôt étroite de com10 binaisons d'indices BMI et de proportions d'agent activant la combustion conduit à des enveloppes subissant cet essai avec succès Une modification de cet essai pourle rendre moins sévère, par exemple en chageant le type de rembourrage, déplacerait la courbe B vers la droite, ce qui élargirait en conséquence la zone 15 des combinaisons admissibles d'indices BMI et de proportions d'agent activant la combustion. La Fig 5 est un graphique similaire à celui de la Fig 4, mais concernant les réalisations à enveloppe double. La courbe A indique les proportions minimales de citrate de po20 tassium requises dans l'enveloppe extérieure pour obtenir une combustion continue quand l'enveloppe intérieure ne contient pas d'agent activant la combustion et présente un indice BMI égal à 4,0 cm 1 La courbe B indique la proportion maximale de citrate de potassium que l'enveloppe extérieure peut contenir en per25 mettant encore à des cigarettes fabriquées avec une enveloppe extérieure qui a un indice BMI de 0, 1 cm-1 de subir avec succès l'essai de meuble à rembourrage simulé, Comme on l'a vue, la région préférentielle est hachurée. Ainsi, il est clair qu'on a créé conformément à l'in30 vention une structure d'enveloppe pour articles à fumer ainsi que des articles à fumer correspondants qui atteignent complètement les objets et les buts fixés et procurent les avantages mentionnés précédemment, 24. REVENDICATIONS 1 Enveloppe pour article à fumer présentant une combustion libre continue et ayant une tendance réduite à enflammer d'autres matières, caractérisée en ce que la structure de l'enveloppe comporte une partie de base ( 12,22, 24) en feuille contenant des fibres de cellulose et ayant un indice de mode de combustion BMI compris dans la aamme allant de 1,5 cm 1 environ à 5,0 cm 1 environ, cette structure contenant également un agent activant la combustion 10 à base d'un sel d'un métal alcalin dans une proportion équivalente à une valeur comprise entre 5 mg environ et mg environ de citrate de potassium anhydre par gramme de partie de base entièrement séchée. 2 Enveloppe selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce que la partie de base de l'enveloppe est en feuille composite constituée d'une feuille de base intérieure ( 22) contenant des fibres de cellulose et ayant -1 un indice BMI compris dans la gamme allant de 0,1 cm 1 environ à 4,0 cm 1 environ ainsi que d'une feuille de 20 base extérieure ( 24) contenant des fibres de cellulose et ayant un indice BMI compris dans la gamme allant de 2,0 cm-1 environ à 4,0 cm environ. 3 Enveloppe selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les fibres de 25 cellulose comportent du lin. 4 Enveloppe selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'agent activant la combustion est le citrate de potassium. Enveloppe selon la revendication 1, 30 caractérisée en ce que l'indice BMI de la partie de base est compris dans la gamme allant de 1,5 cm-1 environ à 3,5 cm-1 environ, cette partie contenant également un agent activant la combustion à base d'un sel d'un métal alcalin dans une proportion équivalente à une valeur comprise 35 entre 5 mg et 150 mg de citrate de potassium anhydre par gramme de papier de base séché à fond. 2550423 6 Enveloppe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'indice BMI de la feuille intérieure ( 22) est compris dans la gamme de 0,1 cm 1 environ à 2,0 cm 1 environ, l'agent activant la combustion étant contenu dans la feuille de base extérieure ( 24) dans une proportion équivalente à une valeur comprise entre 5 mq environ et 150 mg environ de citrate de potassium anhydre par gramme de papier de base séché à fond. 7 Enveloppe selon la revendication 1, -1 caractérisée en ce que l'indice BMI varie de 1,5 cm 1 environ à 3,5 cm 1 environ lorsque la proportion d'agent activant la combustion à base de métal alcalin équivalent à du citrate de potassium varie de 150 mg environ à 15 ma environ par gramme de papier de base séché entièrement. 15 8 Enveloppe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'indice BMI de la feuille de base extérieure ( 24) varie de 6 cm 1 environ à 25 cm 1 environ lorsque la proportion d'agent activant la combustion à base de métal alcalin équivalent à du citrate de potassium varie de 150 mg environ à 15 mg environ par gramme de papier de base séché entièrement, selon l'indice BMI de la feuille de base intérieure. 9 Article à fumer ayant une tendance réduite à enflammer d'autres matières, cet article comportant une 25 colonne de tabac contenue dans une enveloppe, caractérisé en ce qu'il est fabriqué avec une enveloppe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.