Brevet FR2970153A1 — publié le 20120713

PAPIER A CIGARETTE A COMBUSTION NATURELLE LIMITEE AMELIOREE DOMAINE DE L'INVENTION L'objet de la présente invention concerne de manière générale le domaine des papiers à cigarette, et plus particulièrement le papier à cigarette permettant la confection de cigarettes LIP (Low Ignition Propensity), c'est-à-dire de combustion naturelle limitée. 10 ETAT DE LA TECHNIQUE Compte tenu du nombre important d'incendies accidentels ayant pour origine des mégots de cigarettes mal éteints, certaines législations 15 commencent à imposer que l'ensemble des cigarettes mises sur le marché possèdent une propriété de combustion naturelle limitée (ultérieurement appelée « LIP »). La première législation de ce genre est en vigueur aux USA depuis 2004. 20 Afin d'assurer le freinage, voire l'arrêt de la combustion libre des cigarettes, plusieurs techniques existent déjà. La plus répandue consiste à réaliser sur le papier à cigarette des zones présentant une très faible porosité, afin de limiter l'accès d'oxygène au niveau du cône de combustion. Il est généralement admis qu'une porosité inférieure à 5 Coresta (1 Coresta 25 = 1 cm3 d'air/min.cm2 sous 1 kPa de pression) est suffisante pour obtenir un effet LIP, tandis qu'un papier à cigarette non LIP a généralement une porosité de l'ordre de 50 Coresta. Les zones de faible porosité peuvent elles-mêmes être réalisées de 30 différentes manières.5 Pour certaines, elles sont obtenues par bouchage des trous assurant la porosité, en appliquant, par impression ou par pulvérisation, des compositions liquides contenant des agents retardant et/ou des polymères naturels et/ou synthétiques, sur tout ou partie de la longueur de la cigarette, et sur des zones périodiques ou non. C'est le cas par exemple dans les documents US 4,489,738, WO 2009/157720, EP 2127544, EP 2127545, CA 2 464 15. Le bouchage peut aussi être obtenu par écrasement du papier, comme dans les documents WO2010/050411 et EP 2 100 524. L'effet de freinage peut encore être obtenu en utilisant un papier de base naturellement peu ou non combustible, et en appliquant dans certaines zones des agents promoteurs de combustion, comme dans les documents US 4,615,345 et US 4,622,983. Dans certains papiers à cigarette utilisant ces techniques, les zones sont des bandes circulaires de quelques millimètres de large, perpendiculaires au grand axe de la cigarette, ce qui permet de présenter alternativement au cône de combustion de la cigarette des zones non combustibles et des zones combustibles. Certaines de ces techniques imposent d'utiliser un papier à cigarette de base avec une perméabilité plus faible que pour des cigarettes non LIP. En effet, un papier à cigarette standard ayant une porosité d'environ 50 Coresta, il est assez difficile de diminuer cette porosité, à l'aide des technologies sus-mentionnées, pour obtenir une porosité inférieure à 5 Coresta sur les bandes non-combustibles. Afin de faciliter la fabrication d'un tel papier, le papier de base utilisé a souvent une porosité d'environ 30 Coresta. Cela permet de diminuer l'écart de porosité entre la porosité initiale du papier et la porosité finale que l'on cherche à obtenir. Un problème de cette technique est que, dans un papier de porosité de l'ordre de 30 Coresta, le monoxyde de carbone présent dans la fumée de la cigarette est moins dilué par l'air ambiant, ce qui tend à augmenter la quantité de monoxyde de carbone dans la fumée. En outre, le fait d'avoir un papier de base d'une porosité moyenne plus faible que celle d'un papier à cigarette classique tend à modifier le tirage et le goût de la cigarette. Pour palier cet inconvénient, des documents tel que US 1,439,778, US 3,699,973, US 3,526,904 ou EP 0 231 664 proposent une solution alternative consistant à perforer le papier pour le rendre plus poreux, et recouvrir les zones perforées par un produit inhibiteur de combustion. Cela permet d'obtenir un papier LIP mais dans lequel, sous la sollicitation de l'utilisateur, la combustion du produit recouvrant les zones perforées permet de découvrir ces zones, les rendant ainsi plus combustibles au moment où elles sont atteintes par le cône de combustion. Cependant, ces produits présentent encore des inconvénients. En particulier, la fumée des cigarettes fabriquées avec du papier LIP présente un changement de goût substantiel et désagréable pour les consommateurs, du fait de l'utilisation du matériau inhibiteur de combustion. PRESENTATION DE L'INVENTION En conséquence, un des buts de la présente invention est de fournir un papier permettant la confection de cigarettes LIP dont le goût, la teneur en monoxyde de carbone de la fumée et le tirage ne soient pas substantiellement modifiés afin de ne pas indisposer le fumeur. En particulier, un but de la présente invention est de fournir un papier à cigarette LIP dont la porosité moyenne est égale à la porosité d'un papier à cigarette non LIP, c'est-à-dire environ 50 Coresta. A cet égard, l'invention propose un papier à cigarette pour la confection de cigarettes à combustion naturelle limitée, comprenant des zones présentant des propriétés de combustibilités respectivement différentes, caractérisé en ce qu'il présente en alternance : - des bandes non combustibles, et - des bandes combustibles dont la porosité est contrôlée notamment par une micro-perforation du papier. Avantageusement, mais facultativement, le papier à cigarette selon l'invention comprend au moins l'une des caractéristiques suivantes : - Les bandes sont rectilignes, de manière à ce que, lorsque le papier est roulé pour obtenir une cigarette, elles soient circulaires et perpendiculaires au grand axe de la cigarette. - Les bandes non combustibles sont de porosité inférieure à 5 Coresta. - Les bandes micro-perforées sont de porosité comprise entre 50 et 200 Coresta, de préférence comprise entre 60 et 80 Coresta, et très avantageusement égale à 70 Coresta. - Les trous obtenus par micro-perforation sont de taille comprise entre 10 et 200 microns. - La densité de trous obtenue par micro-perforation est de l'ordre de 20 à 300 trous par cm2, de préférence comprise entre 25 et 45 trous par cm2, et très avantageusement égale à 35 trous par cm2. - Les bandes non combustibles sont de largeur comprise entre 4 et 8mm, et de préférence égale à 6mm. - Les bandes micro-perforées sont de largeur comprise entre 15 et 25mm, et de préférence égale à 20mm. L'invention propose également une cigarette à combustion naturelle limitée, dont l'emballage est réalisé à partir du papier à cigarette selon l'invention. L'invention propose encore un procédé de réalisation de papier à cigarette à combustion naturelle limitée comprenant une alternance de zones présentant des propriétés de combustibilité respectivement différentes, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser, sur un papier de base, une micro- perforation de ce papier de base sur une pluralité de bandes, afin de contrôler la porosité desdites bandes micro-perforées. Avantageusement, mais facultativement, le procédé selon l'invention comprend au moins l'une des caractéristiques suivantes : - La micro-perforation est de type électrostatique, laser, ou mécanique. - Les bandes micro-perforées présentent une largeur comprise entre 15 et 25mm, préférablement égale à 20mm. - Les bandes micro-perforées présentent une porosité comprise entre 50 et 200 Coresta, préférablement comprise entre 60 et 80 Coresta, et très avantageusement égale à 70 Coresta. - Le papier de base est de porosité naturelle inférieure à 5 Coresta, et la micro-perforation du papier de base est réalisée sur des bandes de largeur comprise entre 15 et 25mm, lesdites bandes micro-perforées présentant alors une porosité comprise entre 50 et 200 Coresta, préférablement entre 60 et 80 Coresta, et très avantageusement égale à 70 Coresta. - Le papier de base est de porosité naturelle comprise entre 5 et 50 Coresta, et la micro-perforation du papier de base est réalisée sur des bandes de largeur comprise entre 15 et 25mm, lesdites bandes micro- perforées présentant alors une porosité comprise entre 50 et 200 Coresta, préférablement entre 60 et 80 Coresta, et très avantageusement égale à 70 Coresta. - Le procédé comprend en outre une étape de dépose d'un matériau susceptible de réduire la porosité du papier entre les bandes micro- perforées. - Le matériau susceptible de réduire la porosité du papier est choisi parmi le groupe suivant : de l'amidon et ses dérivées, de la cellulose et ses dérivés, des polymères synthétiques EVA, PVA, PVAC et leurs dérivés, des gommes naturelles telle qu'arabique, guar, xanthane, karaya, caroube, dammar, gellane, diutane, des cires naturelles, des acides gras et leurs esters ou leurs sels, des alcools gras, des pectines, des alginates, des agar-agar, des carraghénanes, des dextrines. - L'étape de dépose de matériau susceptible de réduire la porosité du papier est réalisée par impression ou enduction. - L'étape d'impression consiste en la dépose de deux à trois couches de matériau. - L'étape de micro-perforation est réalisée préalablement à l'étape de dépose du matériau susceptible de réduire la porosité du papier. - L'étape de dépose de matériau susceptible de réduire la porosité du papier est réalisée préalablement à l'étape de micro-perforation. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des figures annexées, données à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquelles : - la figure 1 illustre une bande de papier à cigarette selon l'invention - les figures 2a et 2b illustrent deux exemples de cigarettes confectionnées avec le papier à cigarette selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES En référence à la figure 1, est représentée une bande de papier à cigarette 10 selon l'invention. Afin de conférer à la cigarette la propriété de combustion naturelle limitée, ce papier présente une alternance de zones combustibles 11 et de zones non combustibles 12. Les zones combustibles 11 sont d'une porosité plus élevée qu'un papier à cigarette classique, c'est-à-dire supérieure à 50 Coresta, préférablement comprise entre 50 et 200 Coresta, par exemple de l'ordre de 70 Coresta. Ces zones se présentent sous la forme de bandes parallèles de largeur comprise entre 15 et 25mm, et préférablement égale à 20mm. La porosité accrue est obtenue grâce à une micro-perforation du papier, de type électrostatique, laser, ou mécanique, ce qui permet d'obtenir une distribution des pores uniformément répartis avec des tailles de trous comprises entre 10 et 200 microns, préférablement 70 microns. La densité de trous obtenue dans les zones micro-perforées est alors de l'ordre de 10 à 300 trous par cm2, plus préférablement de 20 à 100 trous par cm2, et plus préférablement encore 25 à 45 trous par cm2, avec une cible à 35 trous par cm2. Les zones non combustibles 12 sont, quant à elles, d'une porosité inférieure à 5 Coresta. Ces zones se présentent sous la forme de bandes de 4 à 8mm de largeur, et préférablement de 6mm de largeur, situées entre les bandes de papier combustibles. Ces bandes sont préférablement rectilignes, comme représentées sur la figure 1. Ceci permet d'obtenir, lorsque le papier 10 selon l'invention est roulé pour obtenir une cigarette 1, que les bandes deviennent circulaires, et perpendiculaires au grand axe de la cigarette 1, afin de se présenter successivement au cône de combustion. Dans un mode de réalisation particulier d'une cigarette 1, représenté en figure 2a, la largeur des bandes combustibles 11 est choisie égale à 23mm, et la cigarette 1 obtenue par découpe d'une bande de papier longue de 59mm comporte deux bandes non combustibles 12. Dans un mode de réalisation alternatif d'une cigarette 1, représenté en figure 2b, la taille des bandes combustibles 11 est choisie égale à 20mm, et la cigarette 1 obtenue par découpe d'une bande de papier longue de 59mm présente trois bandes non combustibles 12. Les valeurs des paramètres mentionnés ci-avant (tels que la largeur des bandes, la porosité, la taille des micro-perforations etc.) sont choisies pour que, lorsque qu'une cigarette est confectionnée avec le papier selon l'invention, la porosité moyenne de la bande de papier roulée, sur toute la longueur de la cigarette, soit équivalente à celle d'une cigarette non LIP traditionnelle, c'est-à-dire supérieure à 30 Coresta, et préférablement de l'ordre de 50 Coresta, typiquement égale à 50 Coresta. Cette propriété permet de ne pas modifier le tirage de la cigarette ni la quantité de monoxyde de carbone dans la fumée. L'invention concerne également un procédé pour la réalisation du papier à cigarette 10 selon l'invention. Ce procédé consiste à réaliser, sur un papier de base dont les caractéristiques sont explicitées dans la suite, des micro-perforations sur des bandes de largeur comprise préférablement entre 15 et 25mm, et plus avantageusement de largeur égale à 20mm. Ces micro-perforations peuvent être réalisées par toute technique connue : électrostatique, laser, ou mécanique, permettant d'obtenir des porosités des zones perforées de 50 à 200 Coresta, préférablement 70 Coresta.30 Dans tous les cas, le papier de base utilisé pour la réalisation du papier à cigarette selon l'invention peut être citraté ou non, ou être chargé en charge minérale ou non, selon l'utilisation qui en est faite. En effet, en règle générale, un papier à rouler est non citraté et peu chargé (de 0 à 150/0 de charge minérale), tandis qu'un papier utilisé dans la confection industrielle de cigarettes est fortement chargé (de l'ordre de 23 à 270/0 de charge minérale) et citraté. Le papier à cigarette selon l'invention n'est toutefois pas limité à l'une ou l'autre de ces utilisations. Comme on l'a vu précédemment, le papier à cigarette selon l'invention présente une alternance de bandes combustibles micro-perforées selon l'étape évoquée précédemment, et de bandes non combustibles. Afin d'obtenir ces bandes non combustibles, plusieurs modes de réalisation sont possibles. Selon un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, le papier de base peut être naturellement non combustible. . Comme indiqué ci-avant, on réalise alors sur ce papier de base des micro-perforations sur certaines bandes afin d'augmenter leur porosité, la porosité ainsi obtenue étant comprise entre 50 et 200 Coresta, et préférablement égale à 70 Coresta. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux puisqu'il permet, grâce aux micro-perforations et aux valeurs des paramètres mentionnés ci-avant, d'obtenir un papier LIP, mais qui ne présente pas la porosité moyenne d'un papier LIP classique. Lors de la combustion de ce papier, le taux de monoxyde de carbone présent dans la fumée n'est donc pas accru. En outre, puisqu'aucun matériau inhibiteur de combustion n'est utilisé pour diminuer la combustibilité des zones non combustibles, aucun changement de goût n'apparaît lorsque la cigarette est fumée. Selon un mode de réalisation alternatif, le papier de base peut présenter une faible porosité, par exemple équivalente à celle d'un papier à cigarette LIP classique, c'est-à-dire, à titre d'exemple non limitatif, de l'ordre de 30 Coresta ou de manière plus générale comprise entre 5 et 50 Coresta. Dans ce cas, le procédé de réalisation du papier à cigarette 10 selon l'invention comprend en outre une étape de dépose de bandes d'un matériau non combustibles entre les bandes micro-perforées, afin de réduire la porosité du papier sur ces zones à une valeur inférieure à 5 Coresta, en bouchant les pores naturellement présents dans le papier de base. Ce matériau non combustible peut être tout matériau susceptible de faire baisser la porosité de la bande de papier considérée à une valeur inférieure à 5 Coresta. A titre non limitatif, des exemples d'un tel matériau peuvent être de l'amidon et ses dérivées, de la cellulose et ses dérivés, des polymères synthétiques EVA, PVA, PVAC et leurs dérivés, des gommes naturelles telle qu'arabique, guar, xanthane, karaya, caroube, dammar, gellane, diutane, des cires naturelles, des acides gras et leurs esters ou leurs sels, des alcools gras, des pectines, des alginates, des agar-agar, des carraghénanes, des dextrines, et de préférence de la gomme arabique qui est connue pour ne pas modifier le goût de la cigarette. La technique de dépose est alors toute technique connue d'impression ou d'enduction du matériau. Préférablement, la procédure d'impression consiste en la dépose de deux à trois couches, la première couche servant à fermer les pores de plus grosse taille, et la deuxième et éventuellement la troisième couche à réduire la porosité au niveau requis. Pour ce mode de réalisation alternatif, une technique particulière consiste à effectuer en premier lieu l'étape de micro-perforation, en micro- perforant des zones d'une largeur inférieure à la largeur requise. Dans l'exemple précédent, dans lequel la largeur typique des bandes perforées était de 20mm, la micro-perforation portera plutôt sur des bandes de 16mm de largeur. Ainsi, dans l'étape suivante de dépose de matériau non combustible sur des bandes 12 de 6mm de largeur, on disposera d'une tolérance de 5 dépose de plus ou moins 2mm. Puisque le fait de réduire la taille des zones combustibles réduit la porosité moyenne totale du papier, il faut compenser cette baisse de porosité en augmentant le niveau de micro-perforation, c'est-à-dire en augmentant la densité de micro-perforations et/ou la taille des trous, afin d'augmenter la 10 porosité dans les bandes combustibles 11. Alternativement, on pourra réaliser l'étape de dépose des bandes de matériau non combustible avant l'étape de micro-perforation, par exemple de largeur 6mm, par pas de 20mm, suivie par l'étape de micro-perforation de 15 zones de 16mm positionnées dans les zones de 20mm situées entre les bandes non combustibles. Quelque soit le mode de réalisation de l'invention, le papier obtenu permet de confectionner des cigarettes dont la porosité moyenne est 20 analogue à une cigarette non LIP classique - le taux de monoxyde de carbone présent dans la fumée est donc maintenu - mais la présence de bandes non combustibles permet de conférer à ces cigarettes un caractère LIP. 25 30 REVENDICATIONS1. Papier (10) à cigarette pour la confection de cigarettes à combustion naturelle limitée, comprenant des zones présentant des propriétés de combustibilité respectivement différentes, caractérisé en ce qu'il présente en alternance : - des bandes non combustibles (12), et - des bandes combustibles (11) dont la porosité est contrôlée notamment par une micro-perforation du papier. 2. Papier à cigarette (10) selon la revendication 1, dans lequel les bandes sont rectilignes, de manière à ce que, lorsqu'une cigarette est formée en roulant le papier, elles soient circulaires, et perpendiculaires au grand axe de la cigarette. 3. Papier à cigarette (10) selon la revendication 1, dans lequel les bandes non combustibles (12) sont de porosité inférieure à 5 Coresta. 4. Papier à cigarette (10) selon la revendication 1, dans lequel les 20 bandes micro-perforées sont de porosité comprise entre 50 et 200 Coresta, de préférence comprise entre 60 et 80 Coresta, et très avantageusement égale à 70 Coresta. 5. Papier à cigarette (10) selon la revendication 1, dans lequel les trous 25 obtenus par micro-perforation sont de taille comprise entre 10 et 200 microns. 6. Papier à cigarette (10) selon la revendication 1, dans lequel la densité de trous obtenue par micro-perforation est de l'ordre de 10 à 300 trous 30 par cm2, de préférence comprise entre 25 et 45 trous par cm2, et très avantageusement égale à 35 trous par cm2.15 7. Papier à cigarette (10) selon la revendication 1, dans lequel les bandes non combustibles (12) sont de largeur comprise entre 4 et 8mm, et de préférence égale à 6mm. 8. Papier à cigarette (10) selon la revendication 1, dans lequel les bandes micro-perforées (11) sont de largeur comprise entre 15 et 25mm, et de préférence égale à 20mm. 10 9. Cigarette (1) à combustion naturelle limitée, dont l'emballage est réalisé à partir du papier à cigarette (10) selon l'une des revendications précédentes. 10. Procédé de réalisation de papier à cigarette (10) à combustion 15 naturelle limitée comprenant une alternance de zones présentant des propriétés de combustibilité respectivement différentes, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser, sur un papier de base, une micro-perforation de ce papier de base sur une pluralité de bandes, afin de contrôler la porosité desdites bandes micro-perforées. 20 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la micro-perforation est de type électrostatique, laser, ou mécanique. 12. Procédé de réalisation de papier à cigarette (10) selon l'une des 25 revendications 10 ou 11, dans lequel les bandes micro-perforées (11) présentent une largeur comprise entre 15 et 25mm, préférablement égale à 20mm. 13. Procédé de réalisation de papier à cigarette (10) selon l'une des 30 revendications 10 à 12 dans lequel les bandes micro-perforées (11) présentent une porosité comprise entre 50 et 200 Coresta,5préférablement comprise entre 60 et 80 Coresta, et très avantageusement égale à 70 Coresta. 14. Procédé de réalisation de papier à cigarette (10) selon la revendication 10 dans lequel le papier de base est de porosité naturelle inférieure à 5 Coresta, et dans lequel la micro-perforation du papier de base est réalisée sur des bandes de largeur comprise entre 15 et 25mm, lesdites bandes micro-perforées (11) présentant alors une porosité comprise entre 50 et 200 Coresta, préférablement entre 60 et 80 Coresta, et très avantageusement égale à 70 Coresta. 15. Procédé de réalisation de papier à cigarette (10) selon la revendication 10 dans lequel le papier de base est de porosité naturelle comprise entre 5 et 50 Coresta, et dans lequel la micro- perforation du papier de base est réalisée sur des bandes de largeur comprise entre 15 et 25mm, lesdites bandes micro-perforées (11) présentant alors une porosité comprise entre 50 et 200 Coresta, préférablement entre 60 et 80 Coresta, et très avantageusement égale à 70 Coresta. 16. Procédé selon l'une des revendications 10 à 15, comprenant en outre une étape de dépose d'un matériau susceptible de réduire la porosité du papier entre les bandes micro-perforées (11). 17 Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le matériau susceptible de réduire la porosité du papier est choisi parmi le groupe suivant : de l'amidon et ses dérivées, de la cellulose et ses dérivés, des polymères synthétiques EVA, PVA, PVAC et leurs dérivés, des gommes naturelles telle qu'arabique, guar, xanthane, karaya, caroube, dammar, gellane, diutane, des cires naturelles, des acidesgras et leurs esters ou leurs sels, des alcools gras, des pectines, des alginates, des agar-agar, des carraghénanes, des dextrines. 18. Procédé selon l'une des revendications 16 ou 17, dans lequel l'étape de dépose de matériau susceptible de réduire la porosité du papier est réalisée par impression ou enduction. 19. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'étape d'impression consiste en la dépose de deux à trois couches de matériau. 20. Procédé selon la revendication 16, dans lequel l'étape de micro-perforation est réalisée préalablement à l'étape de dépose du matériau susceptible de réduire la porosité du papier. 21. Procédé selon la revendication 16, dans lequel l'étape de dépose de matériau susceptible de réduite la porosité du papier est réalisée préalablement à l'étape de micro-perforation du papier.15