Brevet FR2732196A1 — publié le 19961004

L'invention concerne un filtre à cigarette à base de polymère dégradable, du type obtenu à partir d'une nappe de non-tissé, elle concerne également la nappe de non-tissé pour la mise en oeuvre du procédé et les filtres obtenus par ledit procédé. De nos jours, partout dans le monte, les sites de décharge des déchets solides sont rapidement saturés. Ces déchets proviennent entre autres de produits à usage unique tels que des films et des non-tissés pour l'hygiène (couches-bébé, serviettes hygiéniques...), le secteur médical (casaques, champs opératoires), I'agriculture (protection contre le gel, paillage) et d'autres applications telles que les filtres à cigarettes. Les déchets de filtre à cigarettes diffèrent des autres déchets, du fait qu'une grande partie n'est pas acheminée vers une décharge, mais qu'elle est disséminée dans l'environnement. Cette pollution environnementale est le premier problème que l'invention vise à résoudre. L'utilisation de polymères dégradables, plus spécifiquement de polymères biodégradables, tels que des polymères basés sur des acides lactiques (PLA), constitue une solution au problème des pollutions environnementales. Il en existe plusieurs sur le marché: (Boehringer Ingelheim : RESOMER, Cargill Inc. : ECO-PLA), poly(caprolactone) (PCL), (Union Carbide : TONE, Interox Chemicals : CAPA), poly(hydroxybutyrate/valerate) - copolymères (PHB/V), (Zeneca Bio Products BIOPOL), poly(glycolide acid) (PGA) et beaucoup d'autres polymères et copolymères. Plusieurs brevets et demandes de brevets ont été déposés dans ce domaine. Par exemple: dans la demande de brevet européen 93303000.9 "couches-bébé jetables biodégradables" de SHOWA DENKO K.K. les inventeurs introduisent une couche totalement biodégradable dans laquelle une nappe de polyester biodégradable est utilisée comme voile de surface perméable aux liquides et comme un voile arrière imperméable; ; dans la demande PCT/US92/000229, "Novel polyesters and their use in compostable products such as disposable diapers", déposée par E.I. DUPONT DE NEMOURS AND COMPANY, plusieurs types d'applications jetables, telles que fibres, films, mousses, etc... basées sur des polyesters biodégradables sont revendiquées. En outre, pour remplacer les polymères stables dans la composition des produits de consommation, le PLA est l'un des plus prometteurs. Le PLA permet d'obtenir des propriétés mécaniques et physico-chimiques qui sont comparables à celles des polymères conventionnels (brevets US 4,743,257, 1988 et 4,968,317, 1990). A l'inverse des autres polymères biodégradables, il est facile d'obtenir des fibres de denier fin à partir de polymères basés sur des PLA à des coûts de fabrication réduits (Ahamad y. a Khan et all. "Meltprocessing of poly(lactide) resin into nonwovens", TANDEC, University of Tennessee et la demande de brevet français FR 93 09649 "Non-tissé à base de polymères dérivés de l'acide lactique, procédé de fabrication et utilisation d'un tel non-tissé", FIBERWEB SODOCA SARL France). En plus de leur biodégradabilité, les polymères basés sur des PLA font appel à des ressources renouvelables telles que le sucre de betterave, le maïs ou le petit lait. Pour cette raison, la production de ces polymères ne perturbe pas l'équilibre de dioxyde de carbone mondial (effet de serre) et elle n'utilise pas de ressources pétrolières limitées qui vont s'amenuisant. Un second problème est apparu récemment concernant les filtres à cigarettes: les chercheurs ont trouvé des résidus de fibres d'acetate de cellulose dans les poumons des fumeurs (13.01.1995 Wall Street Journal, Filter Bits May Lodge in Smoker's Lungs). Ces fibres pourraient induire le cancer des poumons. La demanderesse a eu l'idée, pour résoudre à la fois le problème des pollutions de l'environnement et le problème de santé des fumeurs, de fabriquer des filtres en matériau thermoplastique totalement biodégradable. En effet, les PLA dans les filtres à cigarettes apportent une solution au problème des fibres libérées par le filtre: les filtres PLA se dégraderont et disparaîtront en quelques jours des poumons du fumeur par des réactions hydrolytiques et métaboliques sans causer aucune irritation au tissu humain. Par ailleurs, on sait fabriquer des filtres à cigarettes à partir d'une nappe de nontissé obtenue par un procédé connu sous l'appellation "fondu-soufílé" ou de "meltblown" ou de l'abréviation MB, ladite nappe étant ensuite convertie en filtre. A titre d'exemple, on connaît: - le brevet US 3,595,245 décrivant le procédé utilisé pour fabriquer un filtre à cigarette en non-tissé MB à base de polypropylène, - la demande de brevet européen 88103071.2 et la demande déposée à Taiwan décrivant l'utilisation d'une nappe meltblown pour des filtres à cigarette. La nappe est poussée à travers une garniture pour la transformer en bâtonnet, - la demande PCT/US93/088826 dans laquelle le filtre est fabriqué à partir d'une nappe meltblown en l'étirant sous une température contrôlée pour lui donner la forme d'une étoupe et en même temps une ligne courbe longitudinale. Ainsi l'étoupe prend la forme de filtre à cigarette tubulaire en l'étirant sous température à travers la trompette. La dernière étape est la coupe. Le filtre décrit dans la présente invention se distingue parce qu'il est obtenu par le procédé melt-blown à partir de polymères dégradables. Conformément à l'invention, les problèmes énoncés cidessus sont résolus grâce à un filtre à cigarette fabriqué à partir d'une nappe de non-tissé, caractérisé en ce que les filaments constituant la nappe de non-tissé sont en matériau thermoplastique totalement biodégradable. Préférentiellement, lesdits filaments sont fabriqués à partir d'un polymère ou d'un mélange de polymères dérivés d'au moins un acide lactique. L'invention porte aussi sur une nappe de non-tissé formée de filaments en polymères thermoplastiques, caractérisée en ce qu'elle est fabriquée par un procédé dit fondu-soufné MB, et en ce que les filaments qui la composent sont en matériau totalement biodégradable et en ce qu'elle est spécialement conçue pour fabriquer des filtres à cigarettes. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description qui suit faite en référence à la figure unique annexée qui est une représentation schématique d'une machine de fabrication d'un filtre selon l'invention. Une machine pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention comprend une extrudeuse (2) où le polymère (12) est fondu. De préférence, la température de l'extrudeuse (2) se situe entre 150 et 280"C. Le polymère coule de l'extrudeuse vers une filière (3). La filière (3) comporte une rangée de trou (13). Les trous ont un diamètre se situant de 0,2 à 2 mm. De l'air est soufflé des deux côtés des trous (13) et aspiré à travers une table de formation (4) par un moyen d'aspiration (11) de sorte que le polymère fondu est projeté sous forme de fibres sur la table de formation (4). Le poids de base de la nappe MB peut être ajusté en fonction de la vitesse du tapis et il se situe de préférence entre 5 et 100 glu2. Conformément à l'invention, on utilise un matériau plastique totalement biodégradable et préférentiellement un (ou des) polymère(s) basé(s) sur des PLA comme matière première pour réaliser dans la machine ci-dessus une nappe de non-tissé convertie ensuite en filtre à cigarettes. Préférentiellement, le matériau utilisé peut être: - un polymère dérivé d'acide lactique, - un mélange de polymères dérivés d'acide lactique, - et l'acide lactique est préférentiellement un acide lactique (L) et/ou un acide lactique (D). Plus particulièrement les polymères basas sur le PLA comprennent du poly(Lacide lactique) (PLLA) et du poly(D-acide lactique) (PLDA), des poly(D-L-acide lactique) co-polymères, avec un ratio D-L variant de 0 % à 100 %. Ils comprennent également des mélanges des polymères mentionnés. Le poids moléculaire moyen du polymère mentionné peut varier de 10.000 à 1.000.000 ou plus, de préférence de 40.000 à 600.000. En raison de la dégradation significative pendant l'acheminement du polymère fondu, le poids moléculaire ne devrait pas être plus bas. Un poids moléculaire plus élevé pourra occasionner des problèmes pendant l'acheminement du polymère fondu en raison de la viscosité élevée de la masse. Également en tant que matière première de ladite invention, le(s) polymère(s) basé(s) sur des PLA peuvent contenir de 0,1 % à 15 % de plastifiant et/ou de 0,1 % à 20 % de monomères lactides et/ou de 0,01 % à 5 % de différentes sortes de stabilisants, pigments et autres colorants. Les fibres fondues-soufflées ont une structure de fibres orientées au hasard. L'épaisseur de la fibre se situe entre 0,1 et 10 Cun, de préférence entre 0,3 et 3 m. REVENDICATIONS 1. Filtre à cigarette fabriqué à partir d'une nappe de non-tissé, caractérisé en ce que les filaments constituant la nappe de non-tissé sont en matériau thermoplastique totalement biodégradable. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les filaments sont fabriqués à partir d'un polymère ou d'un mélange de polymères dérivés d'au moins un acide lactique. 3. Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'acide lactique est un acide lactique L ou D. 4. Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que les acides lactiques sont les acides lactiques L et D. 5. Filtre selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le polymère, ledit copolymère, ledit mélange de polymères ou copolymères dérivés d'acide lactique ont un poids moléculaire moyen se situant entre 10 et 1 000 000. 6. Filtre selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les filaments ont une épaisseur se situant entre 0,1 et 10 ym. 7. Filtre selon la revendication 6 caractérisé en ce que les filaments ont une épaisseur compnse entre 0,3 et 3 llm. 8. Nappe de non-tissé formée de filaments en polymères thermoplastiques, caractérisée en ce qu'elle est fabriquée par un procédé dit fondu-soufflé MB, et en ce que les filaments qui la composent sont en matériau totalement biodégradable et en ce qu'elle est spécialement conçue pour fabriquer des filtres à cigarettes selon les revendications 1 à 7.