Brevet FR2615752A1 — publié le 19881202

Fabrication de filtres de fumée de tabac L'invention faisant l'objet de la présente demande concerne la fabrication d'éléments de filtres de fumée de tabac. Le procédé de fabrication d'éléments de filtres pour cigarettes le plus largement utilisé consiste à amener de façon continue une mèche d'acétate de cellulose traité par un plastifiant et une bande de papier de manchette à un groupe de garniture d'une machine à faire les boudins. Une bande sans fin entraînée traverse le groupe de garniture et sert à transporter la mèche et la bande de papier de manchette à travers le groupe, dans lequel le papier de manchette est enroulé autour de la mèche et est collé à recouvrement, d'o résulte la production continue d'un boudin de section transversale circulaire. En aval du groupe de garniture, le boudin est coupé en longueurs qui sont un multiple, en général le sextuple, d'un élément unitaire. La coupe ultérieure des longueurs de boudin pendant la fabrication des cigarettes a bout filtre procure des éléments de filtre discrets. On utilise un procédé similaire, bien qu'à moins grande échelle, pour la fabrication d'éléments de filtre en papier, une bande de papier filtre crêpé étant amenée au groupe de garniture à la place de la mèche d'acétate de cellulose. On a également proposé des procédés pour fabriquer des boudins de filtre en extrudant des matières plastiques expansées. De telles propositions ont été décrites dans les brevets britanniques n' 451.683, 1.271.274, 1. 341.400, 1.442.631, 1.456.908 et 1.482.216, et dans le brevet US n 4.180.536. Le brevet britannique n' 694.436 mentionne un élément de filtre pour cigarettes obtenu en enroulant sous une forme cylindrique une bande de mousse de latex poreuse. Des éléments de filtre similaires sont décrits dans le brevet britannique n 799.781. 26 1 5752 Les brevets britanniques n 1,122.661 et 1.279.803 concernent des éléments de filtre pour cigarettes fabriqués à partir d'une matière thermoplastique expansée extrudée, qui a été étiree pour impartir une orientation unidirectionnelle au matériau et qui a ensuite été travaillée pour briser la structure de la mousse et pour produire une structure tridimensionnelle d'éléments fibreux reliés entre eux. Le brevet britannique n' 993.602 décrit un procédé pour fabriquer un boudin de filtres pour cigarettes, dans lequel on extrude un polyoxyméthylène sous forme d'un ruban à structure expansée, on déchiquette le ruban avec une brosse en fils métalliques et les lanières ainsi obtenues sont enveloppées dans une bande de papier. Le brevet britannique n 1.183.498, de la présente demanderesse, décrit le broyage fin de matériaux synthétiques expansés, par exemple dans un broyeur à marteaux, suivi par l'enveloppement des particules de matériaux ainsi obtenues dans du papier pour procurer un boudin de filtres. Le brevet britannique n 1.205.766 décrit une classe de matériaux expansés procurant un produit approprié pour filtres de fumée de tabac, notamment lorsque les matériaux se présentent sous la forme de particules. Selon le brevet britannique n 1.194.492, on obtient un matériau pour filtres de fumée de tabac en granulant une mousse dure de polyuréthane. Le brevet US n 3.800.808 propose de fabriquer un matériau de filtre pour cigarettes en enrobant un amidon avec un ester cellulosique, par exemple un acétate de cellulose, en faisant gonfler l'amidon et en éliminant ensuite l'amidon par action d'enzymes et/ou par hydrolyse chimique, ou en solubilisant l'amidon..Le produit expansé obtenu est découpé en lanières, lesquelles sont utilisées comme matériau filtrant pour un boudin de filtres. Bien que de nombreuses propositions aient été faites dans la littérature des brevets pour l'utilisation de matériaux expansés dans des filtres pour cigarettes ou comme tels filtres, ces propositions n'ont pas trouvé d'applications pratiques dans l'industrie du tabac. C'est un but de la présente invention de procurer un procédé pour fabriquer un boudin de filtres commercialement acceptable, procédé qui soit également pratique et simple. C'est un autre but de la présente invention de procurer un procédé dans lequel on puisse utiliser des matériaux bon marché et aisément disponibles pour fabriquer un boudin de filtres commercialement acceptables. La présente invention procure un procédé pour fabriquer un matériau filtrant, dans lequel on produit un produit extrudé expansé.en amenant à une extrudeuse une matière plastique en particules, un agent d'expansion & base de polysaccharides et de l'eau, les conditions de chaleur et de pression dans l'extrudeuse étant telles que, lorsque le produit extrudé sort de la filière de l'extrudeuse, il prend une section transversale plus grande que celle de l'orifice de sortie de la filière de l'extrudeuse. De façon appropriée, la matière plastique est le polypropylène, l'acétate de cellulose ou le polyéthylène. La matière plastique peut également être un polyester, de la viscose ou un nylon. Si on utilise de l'acétate de cellulose, il peut provenir de filtres pour cigarettes rebutés. On peut amener ensemble à l'extrudeuse deux ou plusieurs matières plastiques. Le polysaccharide utilisé comme agent d'expansion peut être un amidon naturel, par exemple l'amidon de maïs, ou un amidon modifié. En variante, le polysaccharide peut être une cellulose, ce terme englobant les celluloses alimentaires, ou une cellulose modifiée, par exemple une méthylcellulose. On peut amener à l'extrudeuse d'autres matériaux, par exemple de la craie, en même temps que les matières plastiques et l'amidon. Les matières amenées à l'extrudeuse peuvent comporter un liant, dont le taux d'incorporation ne dépasse pas 5%. Les liants cellulosiques, par exemple l'hydroxypropylcellulose, la carboxymethylcellulose ou la carboxyméthylcellulose sodique, sont particu- lièrement utiles. En variante ou en outre, on peut utiliser un liant naturel ou un liant naturel modifié, par exemple la pectine, des sels de pectine ou-le guar. Les matières amenées & l'extrudeuse peuvent comporter une ou plusieurs des substances suivantes: un agent de nucléation, par exemple du carbonate de calcium ou de l'acétate de calcium; un humectant, par exemple le glycérol, le propylène glycol ou le sorbitol, et un lubrifiant, par exemple une huile minérale de qualité pharmaceutique. L'introduction d'eau dans l'extrudeuse a pour but de produire la structure expansée du produit extrudé. Les matières amenées à l'extrudeuse y sont soumises à des conditions de chaleur, par exemple 100 à 250'C, et de pression telles que, dès la sortie de la filière de l'extrudeuse, l'eau, ou tout au moins une partie de celle-ci, s'évapore rapidement, créant ainsi des cellules -à l'intérieur du produit extrudé et en conséquence un gonflement de celui-ci. L'eau peut être injectée dans l'extrudeuse par des orifices dans le cylindre de l'extrudeuse et/ou être amenée à l'extrudeuse par sa trémie d'alimentation. De façon avantageuse, la matière plastique et le polysaccharide, plus les autres matières éventuellement utilisées, sont mélangés avant d'être amenés à l'extrudeuse. Les taux d'introduction, sur la base du poids sec des matières amenées à l'extrudeuse, sont 5% à 95% pour la matière plastique et 95% à 5% pour le polysaccharide. Sur une base de poids, la quantité d'eau introduite peut se monter à 1% à 20% des matières plus l'eau amenées & l'extrudeuse. La densité du produit extrudé peut être comprise entre 0,02 et 0,5 g/cm3. L'extrudeuse utilisée pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention est de façon appropriée une extrudeuse cuiseuse à deux arbres. De façon avantageuse, la filière de l'extrudeuse présente un orifice de sortie en forme de fente, d'ou il résulte que le produit extrude prend la forme d'une bande ou d'un ruban plat. En variante, l'orifice de sortie de la filière est tel que, en sortant de la filière, le produit extrudé a une section transversale circulaire ou quasi-circulaire et qu'il est ensuite ouvert pour procurer une bande ou un ruban plat. Dans d'autres réalisations, la filière peut être configurée de telle sorte que le produit extrudé soit un fil ou une multiplicité de fils. De façon avantageuse, lorsqu'il se présente sous forme de bande ou de ruban, le produit extrudé est soumis à un étirage, ce qui augmente sa dimension dans le sens machine et réduit son épaisseur. Lorsque le produit extrudé se présente sous la forme, par exemple, d'une bande, d'un ruban ou d'une multiplicté de fils, on peut l'amener de façon continue à la garniture d'une machine à faire les filtres, dans laquelle il est rassemblé en forme de boudin et entouré dans une manchette, le procédé étant semblable à celui couramment adopté dans la fabrication des filtres en papier pour cigarettes. En variante, une bande, un ruban ou un ou plusieurs fils peuvent être déchiquetés pour obtenir des morceaux dont la dimension est de l'ordre de celle du scaferlati de remplissage, et le matériau en particules ainsi obtenu est ensuite amené à une machine à faire les cigarettes, dans laquelle il est enveloppé dans un matériau de manchette, de façon à obtenir ainsi un boudin de filtres au lieu d'un boudin de cigarettes. De façon avantageuse, avant que le produit exrudé ne passe à l'un ou l'autre de ces stades de formation de boudin, il est soumis à l'action de refroidissement d'un dispositif de-refroidissement. Le produit amené à la machine à faire les filtres ou à celle à faire les cigarettes peut être traité par un agent de liaison. Ainsi, par exemple, si la matière plastique amenée à l'extrudeuse comporte de l'acétate de cellulose, on peut utiliser de la triacétine comme tel agent. Si la matiere plastique comporte du polypropylène, l'agent de liaison peut être un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle. Si le produit extrudé a une structure interne a cellules ouvertes, il peut prendre la forme d'un boudin continu ayant la circonférence requise pour le boudin de filtres. Dans ce cas, on peut faire passer le produit extrudé dans des moyens de calibrage, par exemple des moyens de calibrage tubulaires, afin de garantir une circonférence de boudin constante et précise. Après cette opération de calibrage, le boudin est coupé en sections ayant, par exemple, six fois la longueur d'un élément de filtre unitaire. On va maintenant décrire des exemples de la présente invention. xpI On amène un mélange sec constitué moitié-moitie par. des granulés de polypropylène et des fibres diététiques de Pfizer à une extrudeuse cuiseuse a deux arbres Baker Perkins, à un débit de 9,5 kg/h. L'extrudeuse fonctionne à une vitesse des arbres de 110 t/min et à une température de filière de sortie de 126'C. On amène au cylindre de l'extrudeuse de l'eau au débit de 1 litre/heure. Le produit extrudé obtenu est un boudin blanc, mou, pelucheux, mais se tenant par lui-même, d'une densité de 0,032 g/cm3. Exemple 2 On amène un mélange sec constitué moitié-moitié par des granulés de polypropylène et des granulés de méthylcellulose fabriqués par Celanese CO sous la désignation X450 à l'extrudeuse utilisée dans-l'exemple 1, à un débit de 16,0 kg/h. Les conditions de fonctionnement sont: vitesse des arbres: 130 t/min; temperature de la filière de sortie: 140 C; et débit d'arrivée d'eau: 2 litres/heure. Le produit extrudé obtenu est un boudin blanc, pelucheux, ferme et se tenant par lui-même, d'une densité de 0,053 g/cm3. Les boudins extrudés dans les exemples 1 et 2 conviennent pour être déchiquetés et procurer des morceaux ayant la dimension des particules d'un tabac de remplissage de cigarettes alimentant une machine a faire les cigarettes pour la fabrication de boudins de filtres enveloppés. Revendications 1. Procédé pour fabriquer un produit filtrant expansé, caractérisé en ce qu'on amène une matière plastique en particules, un polysaccharide et de l'eau à une extrudeuse, laquelle fonctionne dans des conditions de température et de pression telles que, lorsqu'il sort de la filière de l'extrudeuse, le produit extrudé prend une section transversale plus grande que celle de l'orifice de sortie de la filière de l'extrudeuse. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique comprend un ou plusieurs des composants suivants: polypropylène, acétate de cellulose et polyéthylène. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique comprend un ou plusieurs des composants suivants: polyester, viscose et nylon. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le polysaccharide comprend un amidon ou un amidon modifié. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polysaccharide comprend une cellulose ou une cellulose modifiée. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on amène en outre un liant à l'extrudeuse. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on amène en outre à l'extrudeuse une ou plusieurs des substances suivantes: agent de nucléation, humectant et lubrifiant. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit extrudé est soumis à un étirage pour augmenter sa dimension dans le sens machine et réduire son épaisseur. 26 1 5752 g 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit extrudé est amené de façon continue a la garniture d'une machine à faire les filtres. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit extrudé est déchiqueté et le matériau en particules ainsi obtenu est amené à une machine à faire les cigarettes. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau en particules est traité avec un agent de liaison. 12, Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le produit extrudé prend la forme d'un boudin continu à structure de cellules ouvertes, ce boudin étant coupé en longueurs multiples de la longueur d'un élément de filtre unitaire.