Brevet FR2598290A1 — publié le 19871113

2S98290 La présente invention concerne la fabrication de cigarettes entièrement formées de tabac. Des cigarettes ayant du tabac sur toute leur longueur (et appelées cigarettes "entièrement formées de tabac") ont 5 des bouts d'aspiration contenant du tabac traité. Ces bouts d'aspiration présentent une perte de charge, par millimètre de longueur, supérieure à celles des autres parties de la colonne de tabac de la cigarette. On a aussi suggéré d'autres cigarettes ayant des fil10 tres ou bouts entièrement formés de tabac, comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 2 152 416, 2 934 073, 3 219 041 et 3 361 139. On a aussi proposé la réalisation d'un bout pour cigarette ayant une extrémité aplatie (brevet des Etats-Unis d'Amérique N 1 865 679). La ventilation des bouts d'aspiration est aussi bien connue, notamment par utilisation d'un papier ayant des trous et des passages de ventilation (comme décrit dans le brevet des Etats-Unis N 3 490 461). L'invention concerne de façon générale un procédé de 20 fabrication de cigarettes, qui comprend la conception et la construction d'une cigarette entièrement formée de tabac et destinée à transmettre des quantités choisies (par cigarette) de "goudron" au fumeur, cette cigarette étant formée de deux colonnes de tabac qui sont alignées l'une sur 25 l'autre et raccordées l'une à l'autre. La première colonne est celle qui doit être allumée et qui contient normalement des mélanges de tabacs utilisés couramment dans les cigarettes actuelles. La seconde colonne forme la colonne du bout d'aspiration (ou embout à fumer) et est remplie de 30 tabac tassé, de préférence de tabac expansé permettant une réduction de la résistance à l'aspiration (perte de charge) présentée par la cigarette. La colonne du bout d'aspiration est entourée d'un papier non poreux qui a un anneau de trous de ventilation (ou d'autres passages, trous ou autres 35 convenables de ventilation), placé juste au-delà de la position normale de la bouche du fumeur de manière que ces trous contribuent à la ventilation de la cigarette. La transmission du "goudron" par la cigarette est réglée par variation des longueurs des deux colonnes, des pertes de charge des colonnes et de la ventilation de la cigarette. En particulier, la transmission du "goudron" à 5 des pertes de charge acceptables est réalisée par variation de la perte de charge de la colonne du bout d'aspiration par sélection, traitement et compression du tabac expansé de la colonne du bout d'aspiration et par variation de la ventilation par sélection de la dimension, de l'emplacement 10 et de la position des trous de ventilation et de la perméabilité du papier d'enveloppement de la colonne du bout d'aspiration. Lorsque les autres paramètres restent constants, la transmission du "goudron" peut être modifiée par détermina15 tion préalable de la dimension, du nombre et de la position des trous de ventilation. Plus la ventilation de la cigarette est importante et plus la quantité de "goudron" transmise au fumeur est faible. Selon une caractéristique de l'invention, une cigarette 20 entièrement formée de tabac et pouvant donner une transmission de "goudron" faible et très faible, peut être facilement obtenue, avec conservation de la résistance à l'aspiration (perte de charge) de la cigarette à une valeur acceptable pour le fumeur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, faite en référence au dessin annexé dont la figure unique est une perspective partiellement éclatée d'une cigarette entièrement formée de tabac selon 30 l'invention. Sur la figure unique, la cigarette 10 comprend une colonne 11 de tabac formant l'extrémité d'allumage, ayant du tabac 12 et papier 13 d'enveloppement. Un bout d'aspiration 14 comprenant du tabac 16 et un papier 17 est raccordé 35 au bout d'allumage 11. Un papier non poreux 18 de recouvrement (représenté sous forme éclatée) s'enroule autour du bout 14 et le recouvre et est collé par un adhésif (nron représenté). Le papier 18 du bout d'aspiration a des trous 19 de ventilation. Les dimensions représentées correspondent à l'exemple 1. EXEMPLE 1 Quatre mille cigarettes ayant une longueur totale de 84 mm et une circonférence de 24,8 mm, ont été fabriquées à partir de deux colonnes de tabac disposées en tandem. La colonne de tabac de l'extrémité d'allumage, formant l'extrémité de la cigarette qui brûle et ayant une longueur de 10 64 mm, était composée d'un exemple de mélange de tabacs locaux (contenant certaines quantités de tabac expansé), tassé à la densité normale dans l'industrie des cigarettes et enveloppé dans un papier à cigarette classique tel que "Ecusta" Ref. 753 ou "Kimberly Clark" 515. Ce papier avait 15 une valeur de perméabilité "Coresta" de 40. La perte de charge de cette colonne de tabac a été mesurée comme étant égale à 5,5 cm d'eau environ. La colonne de tabac du bout d'aspiration de la cigarette avait une longueur de 20 mm et était entièrement composée de tabac expansé ayant une masse 20 volumique de 0,181 g/cm3. L'enveloppe de papier de cette colonne avait une valeur de perméabilité "Coresta" de 26 000. La perte de charge, sous forme enveloppée, de la colonne de tabac de 20 mm du bout d'aspiration était de 6,5 cm d'eau. Lors de la fabrication des cigarettes, les colonnes de tabac des extrémités d'aspiration ont été initialement préparées sous forme de tronçons de 120 mm. Un appareillage classique de fabrication de cigarettes a été utilisé pour le raccordement de deux colonnes de tabac formant des bouts 30 d'allumage de 64 mm, avec une colonne double de 40 mm de bout d'aspiration, par utilisation d'un papier non poreux d'enveloppement, pratiquement imperméable à l'air, ayant une largeur de 48 mm, afin qu'une cigarette double soit formée. Cette cigarette double a été coupée en deux afin 35 qu'elle forme deux cigarettes comprenant chacune une colonne de tabac de 64 mm formant le bout d'allumage et une colonne de tabac de 20 mm formant le bout d'aspiration, raccordées par un papier d'enveloppement de bout d'aspiration ayant 24 mm de largeur (voir figure). Le papier du bout d'aspiration était placé sur toute la colonne du bout d'aspiration, depuis l'extrémité qui est au contact de la 5 bouche vers l'extrémité d'allumage et, en outre, il recouvrait un tronçon de 4 mm de la colonne du bout d'allumage (voir figure). Le papier 18 du bout d'aspiration avait une série circonférentielle de perforations 19 placée à 13 mm environ de l'extrémité qui est au contact de la bouche. Les 10 perforations 19 recouvrant le papier très poreux 17 du bout d'aspiration permettaient l'entrée d'air avec dilution correspondante de la fumée lors de la consommation de la cigarette allumée. La combinaison convenable de la perte de charge de la 15 colonne de tabac de l'extrémité d'allumage, de la perte de charge de la colonne du bout d'aspiration et de la ventilation de la cigarette a donné une cigarette ayant une résistance globale acceptable à l'aspiration de 7,9 cm d'eau. Les valeurs des pertes de charge représentent une moyenne 20 de dix mesures réalisées avec des instruments destinés à mesurer la résistance de circulation de l'air à un débit de 17,5 cm 3/s. La ventilation par les perforations du bout d'aspiration était de 51%. Cinquante cigarettes ont été fumées par une machine à 25 fumer, par mise en oeuvre de la procédure de The Federal Trade Commission et ont donné les résultats suivants: longueur fumée (mm) 57 bouffées/cigarette 9,6 "goudron" (mg/cigarette) 13,5 (mg/bouffée) 1,4 nicotine (mg/cigarette) 1, 0 (mg/bouffée) 0,11 Ces cigarettes ont donné une transmission moyenne de "goudron" de 13,5 mg par cigarette (correspondant à la 35 plage des cigarettes à faible quantité de goudron) et avaient une résistance moyenne acceptable à l'aspiration de 7,9 cm. La ventilation a été mesurée par disposition de l'extrémité d'aspiration d'une cigarette dans un support fixé à une source d'aspiration donnant un débit de 17,5 cm3/s à l'extrémité de la cigarette. La partie de ce débit d'air de 17,5 cm3/s qui pénétrait dans la cigarette 5 par les perforations désignait la ventilation, exprimée en pourcentage. EXEMPLE 2 Quatre mille cigarettes ayant une longueur totale de 84 mm et une circonférence de 24,8 mm ont été fabriquées. 10 La colonne de tabac de 64 mm du bout d'allumage était formée da la même manière que dans l'exemple 1. Sa perte de charge mesurée était d'environ 6,0 cm d'eau. La colonne de tabac de 20 mm du bout d'aspiration était composée de tabac expansé à 40 % et de tabac non expansé à 60 %, contraire15 ment à la totalité de tabac expansé utilisé dans l'exemple 1. Le papier formant l'enveloppe de cette colonne avait une perméabilité "Coresta" de 26 000. La perte de charge de la colonne de tabac du bout d'aspiration, après enveloppement, était de 6,7 cm d'eau. Le bout d'aspiration avait une 20 densité de tabac de 0,274 g/cm3. Lors de la fabrication des cigarettes, les bouts d'aspiration ont été d'abord préparés en tronçons de 120 mm. un appareillage classique de fabrication de cigarettes a été utilisé pour le raccordement de deux des colonnes de tabac 25 de 64 mm avec une colonne double de 40 mm d'extrémité d'aspiration, avec un papier de recouvrement de bout d'aspiration de 48 mm de largeur afin qu'une cigarette double soit formée. De même, après découpe, elle a formé deux cigarettes comprenant chacune une colonne de tabac de 64 mm 30 du côté d'allumage et une colonne de tabac de 20 mm du côté du bout d'aspiration, raccordées par un papier de 24 mm de largeur. Le papier du bout d'aspiration contenait une série de perforations placée à environ 13 mm de l'extrémité d'aspiration. La ventilation était de 44 %. Cinquante cigarettes ont à nouveau été fumées sur une machine à fumer par mise en oeuvre de la procédure de The Federal Trade Commission, afin que les résultats suivants 15 20 25 '30 soient obtenus longueur fumée (mm) 57 bouffées/cigarette 8,9 "goudron" (mg/cigarette) 14,3 (mg/bouffée) 1,6 nicotine (mg/cigarette) 1,07 (mg/bouffée) 0,12 Ces cigarettes transmettaient une quantité moyenne de "goudron" de 14,3 mg/cigarette (dans la plage des faibles teneurs en goudron), avec une résistance moyenne acceptable à l'aspiration de 9,3 cm. EXEMPLE 3 Quatre mille cigarettes ont été fabriquées de la même manière que dans l'exemple 1, à l'exception du papier du bout d'aspiration. Un papier de bout d'aspiration ayant des petits trous a été utilisé afin que la ventilation soit réduire à 39 %. La colonne du bout d'allumage avait une perte de charge d'environ 6,2 cm d'eau. Le papier d'enveloppement de la colonne du bout d'aspiration avait une perméabilité "Coresta" de 26 000 et la perte de charge de la colonne du bout d'aspiration, après enveloppement, était de 5,5 cm d'eau. Le bout d'aspiration avait une masse volumique de tabac de 0,181 g/cm3. Les cinquante cigarettes fumées sur une machine à fumer à l'aide de la procédure de The Federal Trade Commission ont donné les résultats suivants longueur fumée (mm) 57 bouffées/cigarette 9,1 "goudron" (mg/cigarette) 16,9 (mg/bouffée) 1,85 nicotine (mg/cigarette) 1,22 (mg/bouffée) 0,13 Ces cigarettes transmettaient en moyenne une quantité de "goudron" de 16, 9 mg par cigarette et avaient une résistance moyenne acceptable à l'aspiration de 8,2 cm. EXEMPLE 4 Quatre mille autres cigarettes ayant une longueur to- tale de 100 mm et une circonférence de 24,4 mm ont été fabriquées avec une colonne de tabac de 73 mm de longueur du côté d'allumage et une perte de charge d'environ 6,1 cm d'eau. Le bout d'aspiration de la cigarette avait une 5 longueur de 27 mm et était composé d'environ 60 % de tabac non expansé et 40 % de tabac expansé. Le bout d'aspiration avait une masse volumique de tabac de 0,280 g/cm3. Le papier d'enveloppement de cette colonne avait une perméabilité "Coresta" de 26 000. La perte de charge à l'état 10 enveloppé, de cette colonne de tabac de 27 mm, était de 8,5 cm d'eau. Lors de la fabrication des cigarettes, ces colonnes de tabac destinées aux bouts d'aspiration ont été d'abord préparées sous forme de tronçons de 108 mm. Un appareillage 15 classique de fabrication de cigarettes a été utilisé pour le raccordement de deux des colonnes de tabac de 73 mm avec une colonne de 54 mm formant deux bouts d'aspiration, avec utilisation d'un papier de recouvrement de 64 mm de largeur afin qu'une cigarette double soit formée. Après découpe, 20 l'ensemble a formé deux cigarettes constituées chacune d'une colonne de tabac de 73 mm et d'une colonne de 27 mm au bout d'aspiration, reliées par un papier enveloppant de 32 mm de largeur. Ce papier enveloppant avait une série de perforations placée à 13 mm environ de l'extrémité de 25 contact avec la bouche. La cigarette présentait une résistance acceptable à l'aspiration, de 10,8 cm d'eau pour l'ensemble de la cigarette. Les valeurs des pertes de charge représentent une moyenne de dix mesures effectuées avec des instruments 30 destinés à mesurer la résistance pour un débit d'air de 17,5 cm3/s. La ventilation était de 39 %. Cinquante cigarettes ont été fumées avec une machine à fumer par mise en oeuvre de la procédure de The Federal Trade Commission et elles ont donné les résultats 35 suivants: longueur fumée (mm) 65 bouffées/cigarette 10,0 "goudron" (mg/cigarette) 13,3 (mg/bouffée) 1,3 nicotine (mg/cigarette) 1, 03 (mg/bouffée) 0,10 Ces cigarettes transmettaient en moyenne une quantité de "goudron" de 13,3 mg par cigarette (donc dans la plage des faibles teneurs en "goudron"), avec résistance moyenne acceptable à l'aspiration de 10,8 cm d'eau. EXEMPLE 5 Quatre mille cigarettes ayant une longueur totale de 83 mm et une circonférence de 24,9 mm ont été fabriquées à partir de deux colonnes de tabac, l'une au bout d'allumage et l'autre au bout d'aspiration. La colonne du bout d'allumage avait une longueur de 58 mm et était composée d'un 15 exemple de mélange de tabacs locaux enveloppé dans un papier à cigarette ordinaire. La perte de charge de cette colonne de tabac était d'environ 6,2 cm d'eau. Le bout d'aspiration de la cigarette avait une longueur de 25 mm et était composé en totalité de tabac expansé. La masse volu20 nique du tabac du bout d'aspiration était de 0,225 g/cm3. Le papier d'enveloppement de cette colonne avait une perméabilité "Coresta" de 26 000. La perte de charge de cette colonne de tabac de 25 mm après enveloppement était de 8,3 cm d'eau. Lors de la fabrication des cigarettes, les bouts d'aspiration ont été préparés en premier en tronçons de 100 mm. Un appareillage classique de fabrication de cigarettes a été utilisé pour le raccordement de deux colonnes de tabac de 58 mm avec une colonne de 50 mm formant un double bout 30 d'aspiration, et à l'aide d'un papier d'enveloppement de mm de largeur afin qu'une cigarette double soit formée. Après découpe, l'élément obtenu a formé deux cigarettes ayant chacune une colonne de tabac de 58 mm et une colonne de bout d'aspiration de 25 mm, reliées l'une à l'autre à 35 l'aide d'un papier d'enveloppement de 30 mm de largeur. Le papier d'enveloppement avait une série de perforations placée à 13 mm environ de l'extrémité du côté de la bouche. La cigarette avait une résistance acceptable à l'aspiration de 7,1 cm d'eau pour la totalité de la cigarette. Les valeurs des pertes de charge représentent une moyenne de dix mesures réalisées avec des instruments destinés à 5 mesurer la résistance pour un débit d'air à 17,5 cm3/s. La ventilation était de 72 %. Cinquante cigarettes ont été fumées sur une machine à fumer par mise en oeuvre de la procédure de The Federal Trade Commission et les résultats obtenus ont été les 10 suivants: longueur fumée (mm) 50 bouffées/cigarette 9,4 "goudron" (mg/cigarette) 4,5 (mg/bouffée) 0,5 nicotine (mg/cigarette) 0,35 (mg/bouffée) 0,04 Ces cigarettes transmettaient en moyenne une quantité de "goudron" de 4,5 mg par cigarette (c'est-à-dire qu'elles étaient comprises dans la plage des très faibles teneurs en 20 "goudron") avec une résistance moyenne acceptable à l'aspiration de 7,1 cm d'eau. Le rapport de la longueur de la colonne du bout d'aspiration à la longueur totale de la cigarette (exprimé en pourcentage) doit être d'environ 16 à 50 % et de préférence 25 de 24 à 30 %. La perte de charge, dans le cas d'une cigarette de 84 mm, peut varier entre 5,0 cm d'eau environ et 12,0 cm d'eau environ, mais elle est de préférence comprise entre 7 et 9 cm d'eau, correspondant à la plage des pertes de charge des cigarettes habituelles du commerce sans fil30 tre de 84 mm. La quantité de "goudron" peut être comprise entre 1 et 20 mg, mais une plage comprise entre 4 et 15 mg est préférable. La quantité de "goudron" peut être réglée afin qu'elle soit aussi faible que 1 mg de "goudron" ou moins par ciga35 rette. Lorsque la quantité transmise de "goudron" est de 1 mg, la ventilation, exprimée en pourcentage, est d'environ 85 à 90 %. La quantité de "goudron" transmise peut aussi être accrue jusqu'à une valeur aussi grande que 20 mg ou plus par cigarette. Une telle quantité de "goudron" de 20 mg par cigarette correspond à une ventilation d'environ à 15 %. Le tabac expansé utilisé dans les colonnes du côté d'aspiration et cité dans les exemples qui précèdent, a une capacité de remplissage d'environ 7,5 cm /g. Ce tabac, avant expansion, avait une capacité de remplissage d'environ 5,0 cm3/g. Le tabac était donc expansé à 50 % environ. 10 Comme indiqué dans les exemples, la colonne du bout d'aspiration peut être formée uniquement de tabac expansé ou en partie de tabac expansé et non expansé. Dans une variante, des tabacs pour cigarettes, par exemple le "Burley", ayant une masse volumique et une capacité de 15 remplissage choisies, peuvent remplacer le tabac expansé. Pendant la formation des colonnes de bout d'aspiration, le réglage du débit d'introduction du tabac dans la colonne de papier de mise en forme de la cigarette permet la variation de la quantité de tabac par centimètre de longueur de 20 la colonne et donc la variation de la masse volumique et de la perte de charge. Les masses volumiques des bouts d'aspiration peuvent varier entre environ 0,122 et 0,300 g/cm3. La fraction de tabac du bout d'aspiration qui a été expansée peut être aussi faible que 20 % et aussi élevée 25 que 100 %. La ventilation de la cigarette est de préférence comprise dans la plage de 35 à 75 %. Enfin, comme l'indique la figure, la ventilation du bout d'aspiration 14 peut le cas échéant être obtenue par utilisation d'un papier d'enveloppement suffisamment poreux 30 pour qu'il permette la traversée de l'air. Ainsi, les trous de ventilation, tels qu'ils sont désignés dans le présent mémoire, s'appliquent à des passages, des trous ou toute autre ouverture existant dans le papier d'enveloppement fabriqué, aussi bien qu'aux trous formés dans le papier 35 d'enveloppement après la fabrication originale. Les trous de perforation sont formés par des dispositifs mécaniques ou autres. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une cigarette entièrement formée de tabac, ayant une colonne (11) de tabac placée du côté du bout d'allumage et une colonne (14) de tabac placée 5 du côté du bout d'aspiration, les deux colonnes étant montées en tandem, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend: a) la sélection de la longueur de la colonne (14) du bout d'aspiration en fonction d'une cigarette de longueur 10 particulière, et le réglage de la nature et de la compression du tabac dans cette colonne, b) la fabrication du tronçon de colonne (11) du bout d'allumage avec une longueur égale à la différence entre la longueur de la cigarette et la longueur du bout d'aspira15 tion, c) le réglage du type du tabac et de sa compression dans la colonne (14) du bout d'aspiration, puis d) le réglage de l'importance de la ventilation de la cigarette par sélection de papiers d'enveloppement des 20 colonnes, par disposition d'un premier papier poreux d'enveloppement sur la colonne du bout d'aspiration et par réglage de la disposition, du nombre et de la dimension des trous de ventilation dans un second papier d'enveloppement de la colonne du bout d'aspiration, si bien qu'une cigarette de résistance globale acceptable à l'aspiration et donnant la quantité voulue de "goudron" peut être réalisée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre des étapes a), b), c) et 30 d) afin qu'elles donnent une résistance à l'aspiration pratiquement égale à celle d'une cigarette formée d'une seule colonne de tabac de longueur comparable. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tabac du bout d'aspiration contient au moins 40 % de 35 tabac expanse. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur du bout d'aspiration est comprise entre environ 16 et 50 % de la longueur de la cigarette. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pourcentage de ventilation varie entre 10 et 90 % environ. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perte de charge totale de la cigarette est comprise entre 5,0 et 12,0 cm d'eau environ. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de "goudron" donnée par la cigarette est 10 comprise entre 1 et 20 mg de "goudron". 8. Cigarette entièrement formée de tabac, dans laquelle la combustion du tabac crée des "goudrons" qui migrent vers l'extrémité de contact avec la bouche pendant l'aspiration d'une bouffée afin qu'ils parviennent au fumeur, caracté15 risée en ce qu'elle comprend: a) une première colonne (11) de tabac coupé, enveloppé dans du papier et formant le bout d'allumage de la cigarette, le tabac étant tassé de manière qu'il ait une densité normale pour une cigarette, b) une seconde colonne (14) de tabac enveloppé dans du papier, montée en tandem par rapport à la première colonne et formant la colonne du bout d'aspiration de la cigarette, c) un papier (18) d'enveloppement du bout d'aspiration, disposé autour d'une seconde colonne et d'une partie de la 25 première colonne afin que les deux colonnes soient fixées l'une à l'autre, d) des trous (19) de ventilation dont le nombre et la dimension sont choisis et qui sont formés dans le papier d'enveloppement, à une distance prédéterminée de l'extré30 mité de la cigarette destinée à être au contact de la bouche, et e) du tabac placé dans la seconde colonne, ce tabac étant choisi, traité et tassé de manière qu'il donne une résistance voulue à l'aspiration à la cigarette, si bien qu'une quantité déterminée de "goudron" est transmise au fumeur sous forme de fumée diluée. 9. Cigarette selon la revendication 8, caractérisée en P ce que sa résistance à l'aspiration est comprise entre environ 5,0 et 12,0 cm d'eau, et la quantité de "goudron" transmise au fumeur est comprise entre environ 1 et 20 mg. 10. Cigarette selon la revendication 8, caractérisée en 5 ce que la colonne (14) du bout d'aspiration constitue environ 16 à 50 % de la longueur totale de la cigarette. 11. Cigarette selon la revendication 8, caractérisée en ce que le pourcentage de ventilation varie entre environ 35 et 75 %. 12. Cigarette selon la revendication 8, caractérisée en ce que le bout d'aspiration (14) contient au moins 20 % de tabac expansé. 13. Cigarette selon la revendication 8, caractérisée en ce que la masse volumique du tabac dans le bout d'aspira15 tion est comprise entre environ 0,122 et 0,300 g/cm3.