CH319210A - Filtering element intended in particular to filter tobacco smoke - Google Patents

Filtering element intended in particular to filter tobacco smoke

Info

Publication number
CH319210A
CH319210A CH319210DA CH319210A CH 319210 A CH319210 A CH 319210A CH 319210D A CH319210D A CH 319210DA CH 319210 A CH319210 A CH 319210A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
fibers
sep
mass
element according
sub
Prior art date
Application number
Other languages
French (fr)
Inventor
Lee Cobb Phara
Rawlings Hargrave Melvin
Original Assignee
Eastman Kodak Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eastman Kodak Co filed Critical Eastman Kodak Co
Publication of CH319210A publication Critical patent/CH319210A/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24DCIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0204Preliminary operations before the filter rod forming process, e.g. crimping, blooming
    • A24D3/0212Applying additives to filter materials
    • A24D3/022Applying additives to filter materials with liquid additives, e.g. application of plasticisers

Landscapes

  • Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Description

  

      Elément    filtrant notamment destiné à     filtrer    la fumée de tabac    La présente invention a pour objet un élé  ment filtrant notamment destiné à filtrer la fu  mée de tabac pour en enlever la nicotine, les  goudrons,     etc.,    qui sont     entraînés    à l'état de  vapeurs dans la fumée provenant de la com  bustion du tabac. Elle se rapporte à un tel élé  ment formant corps constitué par la réunion  en boudin de fibres, notamment de fibres d'es  ters de cellulose, cet élément convenant comme  bout filtrant de cigarettes et comme filtre des  tiné à être utilisé dans les pipes, les     fume-          cigare    et les fume-cigarette.  



  On     connait    depuis quelque temps l'effica  cité des esters cellulosiques, en particulier des  acétates de cellulose, pour le "filtrage de la fu  mée de tabac. On sait que l'acétate de cellulose,  par exemple, enlève de la fumée de tabac de  la nicotine, des goudrons et autres produits  analogues en proportion plus grande que ne le  font les autres matières communément utilisées  pour enlever ces substances par filtrage de la  fumée. On sait également que l'acétate de cel  lulose absorbe une proportion moindre de  l'humidité contenue dans la fumée et qu'elle ne  produit donc pas l'âpreté propre à la fumée  sèche.  



  On a antérieurement proposé de tirer avan  tage des caractéristiques de l'acétate de cellu  lose en tant que filtre pour la fumée de tabac    en l'utilisant sous forme d'une masse refoulée  d'acétate de cellulose, .par exemple de mousse  d'acétate de cellulose ou de joncs d'acétate de  cellulose contenant des passages     longitudinaux.     On a également proposé de filer l'acétate de  cellulose pour en faire une matière propre à la  préparation d'éléments filtrants mais, pour au  tant qu'on le sache, les filtres faits d'acétate de  cellulose filamenteux constitués de fibres filées  comprennent généralement un tube de verre ou  analogue     empli    de la matière fibreuse tassée  sans ordre. On sait que l'efficacité des filtres  constitués de fibres disposées parallèlement  n'est pas bonne.

   Il     apparait    qu'on n'a pas réussi  à fabriquer des éléments filtrants en fibres  orientées d'ester cellulosique qui, à la fois, pré  sentent la densité, le diamètre et les autres  caractéristiques requises pour l'industrie du  tabac et conservent et utilisent la capacité de  filtration remarquable de l'acétate de cellulose.  



  On a découvert que des faisceaux allongés  de fibres alignées d'une manière sensiblement  longitudinale et constituées, par exemple, d'acé  tate de cellulose filé, peuvent être     façonnés    en  éléments filtrants d'efficacité accrue, notam  ment pour la fumée de tabac. On a ainsi décou  vert un procédé de préparation d'éléments fil  trants du type décrit présentant des propriétés  de filtrage remarquablement bonnes. On peut      ainsi obtenir des éléments filtrants qui présen  tent non seulement de bonnes propriétés de  filtrage mais encore, ce qui est aussi difficile à  obtenir, sinon plus, l'ensemble des caractéris  tiques qui les rendent propres à la confection  par les appareils usuels de fabrication et d'em  ballage des cigarettes.  



  L'élément filtrant faisant l'objet de l'inven  tion, notamment destiné à filtrer la fumée de  tabac, est caractérisé en ce qu'il comprend une  masse de fibres en forme de boudin et une  enveloppe encerclant cette masse, cette dernière  comprenant un segment d'un faisceau filamen  teux continu, et ladite enveloppe comprenant  une pellicule formée par les fibres superficielles  fondues de ladite masse.  



  D'une manière générale, on prépare l'élé  ment filtrant en utilisant des fibres, telles que  des fibres d'acétate de cellulose, d'une manière  telle que l'élément se présente comme un bou  din formant corps, constitué de fibres qui, dans  l'ensemble, sont parallèles, bien que chacune  des fibres, considérée sur une petite fraction de  sa longueur, puisse être orientée au hasard  dans diverses directions.  



  Le dessin représente, à titre d'exemples,  trois types d'appareils destinés à illustrer la  fabrication de l'élément objet de l'invention.  Ces appareils sont décrits à titre purement in  dicatif.  



  La     fig.    1 montre en perspective le premier  type d'appareil pour conformer un faisceau de  fibres et souder par fusion des segments de  fibres.  



  La     fig.    2 est une représentation schéma  tique, en coupe longitudinale verticale, du se  cond type d'appareil dans lequel on utilise des  produits chimiques liquides, tels que des plas  tifiants, au lieu de la chaleur, pour provoquer  le soudage à l'intérieur et à la surface du fais  ceau.  



  La     fig.    3 est une section longitudinale par  tielle, à plus grande échelle, du bout filtrant  d'une     cigarette    munie d'un élément filtrant.  



  La     fig.    4 est une représentation schéma  tique, en coupe longitudinale verticale, du troi  sième type d'appareil, muni d'un moyen des-         tiné    à assurer une coalescence complète des  fibres superficielles et l'obtention d'une pelli  cule extérieure à partir de ces fibres superfi  cielles.  



  Les appareils représentés aux     fig.    1 et 2  sont conçus de façon à obtenir un boudin fil  trant ; l'appareil de la     fig.    4 se rapporte au  procédé de fabrication le plus avantageux. Dans  l'appareil représenté à la     fig.    1, un faisceau  filamenteux continu 11 passe dans un tube     con-          denseur    conique 12 dont la forme d'entonnoir  a pour effet de réduire le diamètre du faisceau  à la valeur désirée par rapprochement récipro  que des fibres dans toutes les directions perpen  diculaires à l'axe longitudinal du faisceau.

   Le  tube condenseur 12 est prolongé par un tube  court 13 de diamètre constant chauffé par une  résistance électrique 14 ou un moyen équiva  lent, tel un serpentin chauffé par la vapeur. La  température de l'élément de     chauffage    et la  vitesse de déplacement du faisceau sont réglées  de manière que les fibres superficielles du fais  ceau soient sensiblement toutes chauffées au  point de fusion au cours de leur passage dans  le tube, de sorte qu'elles subissent une     coales-          cence    en formant une enveloppe superficielle  extérieure continue à la surface du boudin  formé par le faisceau de fibres.

   Après son pas  sage dans la forme d'exécution de la     fig.    1, le  boudin filtrant ainsi obtenu peut être envoyé  dans une machine à découper non représentée  qui coupe le boudin cylindrique continu entouré  de son enveloppe en éléments filtrants. Ces élé  ments peuvent être employés dans les appareils  de fabrication des cigarettes de     type    connu pour  être aboutées au tabac enveloppé constituant  le corps de la cigarette.  



  La     fig.    2 se rapporte à un appareil ana  logue à celui de la     fig.    1, sauf en ce qui con  cerne un tube condenseur 26 qui est maintenu  à la température ambiante et que la coalescence  des fibres dans les régions superficielles du  faisceau est produite par un solvant appliqué  en jets sur un faisceau filamenteux continu 21  par des buses 27 disposées à la sortie du tube  condenseur 26. Le solvant peut être associé à  un agent de pénétration, tel que l'acétone. Le      faisceau condensé et humecté de solvant peut  ensuite, si on le désire, être soumis à une tem  pérature élevée dans une étuve ou analogue, ce  qui facilite la formation du boudin.

   Il peut être  préférable d'appliquer les jets de solvant sur le  faisceau de fibres avant son passage dans le  tube, ou à la fois avant et après la réduction  de son diamètre.  



  L'appareil représenté à la     fig.    4 est préféré  pour la fabrication des éléments filtrants parce  qu'il fournit le filtre le plus avantageux. Il  comprend un élément de chauffage 68 pour  fournir aux zones superficielles du faisceau con  densé assez de chaleur pour déterminer la fu  sion et la coalescence complètes des fibres su  perficielles de manière à obtenir une enveloppe  extérieure continue. Le faisceau 61 entre par  l'extrémité réceptrice 67 d'une chambre à jets  62 et parcourt cette chambre dans laquelle des  buses 63 envoient des jets de liquide. Un tube  condenseur 64 donne au faisceau sa forme fi  nale qu'il prend dans une section 65 de dia  mètre constant de ce tube, avant de passer par  l'élément de chauffage 68.

   Cet élément est réglé  conformément à la vitesse de déplacement du  boudin de fibres de manière à ne chauffer es  sentiellement que les régions superficielles du  boudin, cela à la température minimum néces  saire à la formation d'une enveloppe extérieure  continue par coalescence des     fibres.     



  La     fig.    3 représente une cigarette munie  d'un élément filtrant suivant l'invention ; on y  voit un élément filtrant 80 formant corps, à  paroi extérieure constituée d'une enveloppe for  mée par     coalescence    de fibres, abouté à la  masse de tabac 82, par un prolongement de  l'enveloppe 83 de papier à cigarette. Une bande  de liège 84 entoure et renforce le raccord.  



  Les éléments selon l'invention sont tous des  boudins formant corps en fibres d'acétate de  cellulose sensiblement alignés parallèlement à  l'axe longitudinal du boudin et présentant des  liaisons permanentes entre des fibres adjacentes  en des points disposés au hasard. La liaison des  fibres existe dans une certaine mesure à la fois  dans les régions superficielles et à l'intérieur de  la masse de fibres.

   Cependant, on peut faire  varier sensiblement l'importance de la liaison    des régions superficielles     relativement    à la Rai  son des fibres à     l'intérieur    du     boudin,    ce qui  permet     d'obtenir    des     filtres    de caractéristiques       différentes.    Il résulte de ce qui précède que  l'élément filtrant est constitué par des fibres  contenues, sous une certaine pression, dans une  enveloppe formée par     fusion    ou dissolution des  fibres     superficielles,    les fibres intérieures étant  liées au boudin pour faire corps.

   Les fibres qui  adhèrent les unes aux autres sont essentielle  ment les fibres superficielles. La fabrication  comprend les phases suivantes  (1) transformation d'un faisceau de fibres  orientées en majeure partie parallèlement entre  elles et à l'axe longitudinal du faisceau en une  masse fibreuse condensée et plus compacte de  section transversale déterminée à l'avance, nor  malement circulaire ou ovale ;  (2) traitement du faisceau ainsi conformé  par la chaleur ou un autre moyen de manière  à solidifier ou souder la masse en un boudin  formant corps, c'est-à-dire un faisceau de forme  déterminée présentant des liaisons de soudure  entre fibres, qui ait la section transversale dé  terminée.

   La soudure est obtenue principale  ment par dissolution superficielle ou, dans une  variante, par     fusion    des fibres formant les cou  ches extérieures du faisceau condensé de ma  nière à constituer une enveloppe superficielle  continue relativement lisse. On entend ici par  dissolution superficielle la création d'un état  adhésif, poisseux ou facilement collant par dis  solution ou début de dissolution des fibres ou  de régions superficielles de ces fibres. Bien  entendu, ces boudins continus peuvent être cou  pés aux longueurs désirées et on peut     choisir     la longueur et la section transversale des élé  ments coupés pour les adapter aux divers     types     de cigarettes, de pipes, de fume-cigarette et aux  divers types de machines à fabriquer les ciga  rettes.

   II peut être désirable, dans certains cas,  que la fusion et la soudure intérieure des fibres  soient plus importantes que celles que peut as  surer un dispositif de chauffe comprenant un  élément entourant le faisceau de fibres.     Il    est  alors nécessaire de fournir de la chaleur aux  fibres contenues dans la masse sans chauffer      les fibres superficielles à une température trop  au-dessus de leur point de fusion ou de disso  lution, quand on applique un plastifiant ou un  solvant.  



  En tout cas, quand le traitement est surtout  limité au chauffage en surface ou à l'action du  solvant sur les fibres superficielles ou voisines  de la surface du faisceau, le produit formé con  siste en un faisceau condensé de fibres main  tenu en masse compacte par une enveloppe  extérieure en forme de pellicule, les fibres inté  rieures étant maintenues en place dans cette  enveloppe en partie par suite de la soudure des  fibres entre elles et, surtout, par suite du tas  sement et de l'enchevêtrement de ces fibres.

    Par le fait que les éléments filtres obtenus com  prennent une enveloppe extérieure résultant de  la     coalescence    de fibres en ester cellulosique  modifié et un mélange intérieur de fibres d'es  ter cellulosique modifié, par exemple plastifié,  et de fibres non plastifiées, sans liaison ou pres  que des fibres à l'intérieur de ce mélange,  l'élasticité est sensiblement fonction de la quan  tité de fibres contenues dans l'enveloppe et le  réglage précis de cette quantité permet de re  produire avec exactitude l'élasticité de la ciga  rette dans la partie constituée par le tabac. Un  réglage précis permet ainsi d'obtenir un filtre  dont l'emploi est très avantageux dans les ma  chines usuelles à fabriquer et empaqueter les  cigarettes.

      La nature du boudin telle qu'elle résulte du  degré de soudure des fibres est naturellement  déterminée par les valeurs du taux de chauffe,  du débit de l'air et de sa vitesse, tous ces fac  teurs intervenant dans le degré de soudure.  



  La matière première utilisée sous forme de  filaments ou de fibres peut être constituée d'un  quelconque des nombreux dérivés de la cellu  lose, en     particulier    les esters cellulosiques.  L'acétate de cellulose s'est montré l'ester le  plus avantageux. La matière préférée peut être  un quelconque des divers acétates de cellulose,  par exemple un triacétate ou un ester mixte tel  qu'un     acéto-propionate    ou un     acéto-butyrate.     Il semble que le procédé de fabrication le plus  avantageux de l'élément selon l'invention con-         siste    à utiliser un acétate de cellulose de type       textile,        contenant        38,

  8    à     39,2        %        d'acétyle,     bien que la teneur en acétyle ne soit probable  ment pas critique. On peut avantageusement  choisir, par exemple, un ester cellulosique d'une  teneur en     propionyle    de 0,6 à 1,7 0/0, d'une       teneur        en        acétyle        de        38,0    à     38,

  7        %        et        d'une          teneur        en        hydroxyle        de        3,89    à 4     %-        Les        fibres     d'acétate peuvent contenir un plastifiant conve  nable dans des proportions variées mais, bien  entendu, le plastifiant ne doit pas être toxique,  ni ne donner de produits de décomposition  toxiques.

   Le citrate     triéthylique    constitue un  plastifiant satisfaisant et les fibres d'acétate  plastifiées utilisées de préférence contiennent       environ        33        %        en        poids        de        plastifiant.        La        tri-          propionine    et le     n-isopropyl-paratoluènesulfona-          mide    constituent d'autres plastifiants convena  bles.

   On a préparé des boudins filtrants satis  faisants à l'aide d'un matière fibreuse formée  entièrement d'acétate de cellulose du type tex  tile et contenant beaucoup moins de plastifiant,  c'est-à-dire la quantité minimum. Quand on  utilise un mélange de fibres plastifiées et de  fibres non plastifiées, on peut avantageusement  projeter une quantité supplémentaire de plasti  fiant à la surface du faisceau de fibres avant  passage du faisceau dans le tube condenseur.  Comme on l'a dit, une matière première très  avantageuse est constituée par un mélange de  fibres plastifiées et de fibres non plastifiées.  Dans ce cas, ces fibres peuvent être constituées  par un quelconque des acétates ou mélanges  d'acétates ci-dessus décrits, ou des mélanges de  ces acétates avec une autre matière fibreuse,  telle que des fibres de viscose, de laine ou de  coton.

   Les mélanges de fibres plastifiées et de  fibres non plastifiées se sont montrés les plus  propres à la mise en forme et à la création des  liaisons. On peut utiliser, à titre de fibres non  thermoplastiques, de la viscose de coton.  



  Que les fibres soient sous forme d'une mè  che de filaments continus ou d'un ruban de       fibrane    cardée, elles peuvent être lisses ou crê  pées, mais c'est cette dernière forme qui est  préférable. Les mèches cardées de     fibrane    sont  un peu plus avantageuses que les mèches de  filaments continus. On a obtenu de bons filtres      à l'aide des mélanges de matières premières sui  vantes.

    
EMI0005.0001     
  
    <B><I>50010</I></B> <SEP> de <SEP> fibres <SEP> d'acétate <SEP> de <SEP> cellu  lose <SEP> filées, <SEP> plastifiées, <SEP> crê  pées <SEP> et <SEP> coupées,
<tb>  I
<tb>  50% <SEP> de <SEP> fibres <SEP> d'acétate <SEP> de <SEP> cellu  lose <SEP> filées, <SEP> crêpées <SEP> et <SEP> cou  pées.
<tb>  15 <SEP> % <SEP> de <SEP> fibres <SEP> d'acétate <SEP> de <SEP> cellu  lose <SEP> filées, <SEP> plastifiées, <SEP> crê  pées <SEP> et <SEP> coupées,
<tb>  II
<tb>  85 <SEP> % <SEP> de <SEP> fibres <SEP> d'acétate <SEP> de <SEP> cellu  lose <SEP> filées, <SEP> crêpées <SEP> et <SEP> cou  pées.
<tb>  20 <SEP> % <SEP> de <SEP> fibrane <SEP> plastifiée <SEP> d'acé  tate <SEP> de <SEP> cellulose,

  
<tb>  III
<tb>  80% <SEP> de <SEP> fibrane <SEP> non <SEP> plastifiée
<tb>  d'acétate <SEP> de <SEP> cellulose.
<tb>  Acétate <SEP> de <SEP> cellulose <SEP> filé, <SEP> crêpé,
<tb>  IV <SEP> coupé, <SEP> ne <SEP> contenant <SEP> pas <SEP> de <SEP> fibres
<tb>  plastifiées.       Les mélanges I et II sont traités à des tem  pératures de 220  et de 230  C, alors que la  matière IV qui ne contient pas de fibre plasti  fiée exige une température de 260  C.

   D'une  manière générale, les mélanges de fibres     d'acé-          tate        de        cellulose        contenant        15    à     50        %        de        fibres          plastifiées,        et        de        préférence        20        %,        donnent        de     bons résultats.  



  Ainsi qu'il résulte de ce qui précède, les  fibres peuvent affecter un certain nombre de  dispositions susceptibles de passer dans le dis  positif de mise en forme. Voici quelques exem  ples : un cordeau formé de fibres filées conti  nues complètement parallèles, un cordeau formé  de fibres filées continues et crêpées sensible  ment parallèles, une fraction de voile sortant  du démêloir ou batteur formée de fibres cou  pées et sans aucune orientation, des mèches de  carde formées de fibres coupées partiellement  orientées, des mèches à divers stades d'orien  tation formées de fibres coupées. Ainsi, bien  que les éléments filtrants préférés comprennent    des fibres sensiblement alignées longitudinale  ment, lesdits éléments peuvent être obtenus  d'une seule pièce et présenter un alignement  moins complet des fibres.

   La     mèche,    le cordeau  ou autre produit analogue peut être utilisé sous  toute forme cylindrique ou de ruban sous la  quelle se présentent normalement les matières  de cette nature.     Il    est évidemment nécessaire  pour qu'elle puisse être réduite au diamètre       désiré    que la mèche ne soit pas trop volumi  neuse.  



  La mise en forme exige naturellement que  les fibres d'ester de cellulose soient     entraînées     dans le tube condenseur par une force de trac  tion, et non pas introduites dans ce tube par  extrusion ou refoulement. Ainsi, la fusion ou la  coalescence des fibres extérieures qui passent  au contact de la paroi chauffée du tube se fait  alors que ces fibres sont sous tension. Norma  lement, tout tube chauffé dont l'entrée consti  tue un guide en forme d'entonnoir prolongé par  la section de mise en forme convient, mais il  est préférable que la section conique du tube  offre une surface intérieure qui assure une       constriction    progressive du faisceau.

   Les fibres  entrent naturellement par     l'extrémité    la plus  ouverte de l'entonnoir et le faisceau se ressert,  on condense jusqu'à ce qu'il présente sensible  ment la dimension désirée du filtre lorsqu'il est  tiré hors de l'extrémité la plus étroite du tube.  On a constaté qu'il faut généralement réduire  le diamètre du faisceau un peu au-delà du dia  mètre désiré pour compenser l'action de ressort  des fibres qui intervient lorsque cesse la pres  sion exercée par le tube.  



  Le tube peut être chauffé par un procédé  quelconque, tel que la circulation d'un     fluide     d'échange de chaleur, l'irradiation infrarouge,  la     chauffe    diélectrique, etc. Dans le cas de  l'acétate de cellulose du type textile d'une te  neur en acétyle de l'ordre de 38 à 41 0/0, les  limites de température du tube     chauffant    peu  vent être définies comme étant approximative  ment comprises entre le point de fusion ou de  coalescence de la fibre d'acétate     plastifiée    ou  de point de fusion le plus bas, pour     ce    qui con  cerne la limite inférieure, et le     point    de com  bustion des fibres pour ce qui concerne la li-      mite supérieure.

   Normalement, la chaleur est  convenable si le tube est à une température si  tuée entre 200  et 260  C. Un mélange à par  ties égales de fibres plastifiées et de fibres non  plastifiées, traité à 195  C, donne lieu à une  surface     crépelée,    ce qui indique une     coales-          cence    incomplète. Le même mélange donne à  248  C, une surface ridée avec formation d'es  quilles fibreuses, ce qui indique qu'il y a eu  excès de chaleur.

   Bien que la vitesse de passage  dans le tube dépende d'un certain nombre de  facteurs tels que la composition des fibres, la  température du tube, les dimensions du faisceau  et l'élasticité désirée du produit, le spécialiste  n'éprouvera aucune difficulté à déterminer les  conditions convenables à la production du type  désiré de produit. On peut mentionner qu'on a  préparé des boudins filtrants satisfaisants à des  températures supérieures à celles qu'on vient  d'indiquer, à partir de mélanges de fibres d'acé  tate de cellulose plastifié et de fibres d'acétate  de cellulose non plastifié à des vitesses de for  mation comprises entre 30 à 60 cm par minute  et 12 mètres par minute, et plus.  



  Quand on applique un solvant, en brouil  lard ou en vapeur, à la surface d'un faisceau,  le tube de mise en forme du faisceau peut être  maintenu à la température ambiante. Il est pré  férable, dans certains cas de traitement par une  vapeur, d'utiliser un procédé de manière à ob  tenir la pénétration d'au moins une fraction de  la vapeur à l'intérieur de la masse de fibres. On  peut ainsi, si on le désire, associer le traitement  par une vapeur à l'utilisation d'un gaz de chauf  fage, qui peut être de l'air, de     l'azote,    de l'an  hydride carbonique ou de la vapeur d'eau, peut  contenir une certaine proportion de vapeur de  solvant ou de plastifiant.

   Dans -l'un et l'autre  cas, le chauffage des fibres à l'état lâche ou flo  conneux permet la pénétration du fluide de  chauffage à l'intérieur du faisceau de fibres de  sorte qu'au cours du passage subséquent du  faisceau dans un tube de diamètre plus petit,  la soudure des fibres ramollies par chauffe ou  action du solvant se fasse à une profondeur et  à un degré qui peuvent être déterminés par un  choix judicieux des conditions. A partir du fait  qu'un boudin allongé de fibres préférentielle-    ment orientées longitudinalement, du type de  l'acétate de cellulose textile, fournit un élément  filtrant, on peut préparer des éléments filtrants  intéressants qui présentent une enveloppe de  papier ou d'une substance formant des pelli  cules par couchage telle que l'acétate de cellu  lose ou un autre dérivé de la cellulose.

   Dans ce  dernier cas, la substance formant la pellicule  peut être appliquée à l'état d'une solution plas  tifiée ou dans un état analogue, avant ou après  la mise en forme du faisceau de fibres, par pro  jection en jets ou immersion.  



  Toutefois, on a constaté que le mode de  réalisation le plus avantageux consiste à former  l'enveloppe par coalescence des fibres des ré  gions superficielles du faisceau. On peut bien  entendu utiliser cette structure avec une enve  loppe supplémentaire de papier, si on le veut,  surtout quand la coalescence donne lieu à la  formation d'une pellicule seulement partielle ou  discontinue.  



  Indépendamment de son utilisation comme  filtre destiné à éliminer de la fumée de tabac,  les goudrons, la nicotine et les autres consti  tuants qui se dégagent par distillation du tabac,  l'élément suivant l'invention convient à la fil  tration de l'air, par exemple pour les systèmes  de conditionnement d'air. On peut de même  l'utiliser pour filtrer nombre d'autres gaz ou  liquides.  



  Voici quelques exemples pratiques de fabri  cation.    <I>Exemple I</I>  On fait passer un faisceau continu allongé  de fibres en ester cellulosique du type textile  contenant du citrate     triéthylique,    plastifiant non  toxique et de saveur agréable, en masse suffi  sante dans un tube condenseur de section cir  culaire muni d'un élément de chauffage. La  température du tube est maintenue à 225 C.  Les fibres comprimées passant dans le tube  sont tirées à la vitesse permettant aux fibres  superficielles de fondre et d'adhérer les unes  aux autres, formant ainsi une mince pellicule  assurant une liaison solide.  



  L'orifice du tube utilisé est d'environ 8,4  mm de diamètre de sorte que le boudin filtrant      formé est utilisable pour faire des éléments fil  trants pour les cigarettes normales.  



  Le     denier,    la dimension des filaments et le  nombre de fibres plastifiées utilisées détermi  nent la densité et la perte de charge subie par  l'air traversant une longueur définie du boudin.  Les essais indiquent que l'on obtient des bou  dins filtrants qui présentent des caractéristiques  très satisfaisantes en ce qui concerne la densité,  la perte de charge et la capacité de filtration.

      <I>Exemple 11</I>         On        mélange        dans        une        carde        70        %        de        fibres     coupées d'acétate de cellulose du type textile       usuel        non        plastifié        et        30        %        de        fibres        coupées          plastifiées        contenant    

      40        %        de        triacétine.        On     met ce mélange de fibres sous forme d'une mè  che allongée de manière que les fibres soient  sensiblement alignées longitudinalement et on  fait passer cette mèche dans un tube     conden-          seur    cylindrique     chauffé    à 250  C.

   La mèche  est ainsi comprimée et conformée en boudin  continu, scellé par action de la chaleur, que  l'on coupe en éléments de longueur désirée  pour en faire des bouts filtrants de cigarettes  par un procédé comportant la juxtaposition des  cartouches ainsi obtenues à la masse de tabac  constituant les cigarettes, ces deux éléments  étant réunis par une seule feuille de papier et  l'extrémité filtrante de la cigarette étant, de  plus, entourée d'une bande de liège.    <I>Exemple 111</I>    Un appareil comprend un serpentin tubu  laire de cuivre perforé en de nombreux points  répartis dans les régions du serpentin regardant  vers l'intérieur, ce qui donne une série de petits  trous par lesquels l'air chaud s'échappe et vient  frapper le faisceau lâche qu'on tire au centre  du serpentin.

   Un entonnoir en verre qui pour  rait tout aussi bien être     métallique    ou fait d'une  autre matière, est associé au     dispositif.    La mè  che passe du serpentin dans cet entonnoir où  s'effectuent la compression et la soudure. Une  résistance électrique disposée extérieurement à  la tige de l'entonnoir fournit de la chaleur pour  favoriser le soudage des fibres extérieures du  faisceau.    Quand on n'applique pas de chaleur ex  terne à la tige de     l'entonnoir,    on constate que  la mèche tirée suivant un trajet où se recoupent  les jets d'air chaud     sortant    du serpentin, puis  par l'entonnoir, est soudée intérieurement, mais  que sa surface n'est que très légèrement soudée.

    Dans les mêmes conditions, si l'on chauffe la  tige de l'entonnoir, le soudage a lieu dans toute  la masse.  



  Dans les exemples décrits ci-dessus, les  conditions correctes de     fonctionnement    des di  vers dispositifs et procédés sont jugées d'après  la nature du boudin sortant de l'appareil et la  vitesse de l'écoulement de l'air, le taux de  chauffage et le débit de la mèche peuvent être  modifiés, comme on l'a dit, de manière à ac  croître ou à réduire le degré de soudure.    <I>Exemple IV</I>    On essaye dans l'appareil de la     fig.    1 un  faisceau de filaments continus crêpés d'acétate  de cellulose non plastifié. Aux températures  élevées, on obtient une soudure très importante,  mais il se produit aussi une décomposition de  l'acétate de cellulose.

   Ce dispositif permet tou  tefois d'obtenir des boudins satisfaisants à par  tir d'un faisceau de fibres peu     plastifiées.    L'uti  lisation du cordeau au lieu de la mèche a  l'avantage d'une plus grande régularité et per  met de supprimer plusieurs opérations de fabri  cation.

      <I>Exemple V</I>    On prépare un mélange constitué, d'une  part, de fibres     d'acétate    de cellulose du type  textile à crêpage maximum, d'un poids de 5  deniers par filament, longues de 6,25 cm et,  d'autre part, de fibres coupées, de même lon  gueur, d'acétate de cellulose plastifié de type  textile d'un poids de 5 deniers par filament et  contenant, en     qualité    de plastifiant, 50     parties          d'acétyl-citrate        triéthylique    pour 100 parties  d'acétate.

   On lubrifie le mélange de fibres par  une composition comprenant 96% de     mono-          laurate        de        polyoxyéthylènesorbitan        et        4%        de     saccharine. On envoie le mélange dans un dé  mêloir d'où le voile formé passe ensuite dans  une carde, ce qui     donne    une mèche cardée du      mélange de fibres plastifiées et de fibres non  plastifiées d'acétate de cellulose. Le poids de  la mèche est de 15 g à 16,6 g environ par  mètre, ce qui permet d'obtenir un produit cardé  qui, après le traitement, donne un boudin fil  trant pesant environ 13 à 14,5 g par mètre.

   On  utilise un démêloir à trois foulons pour obtenir  une masse d'un poids régulier. La mèche con  tinue     sortant    de la carde est envoyée dans un  tube de     prééhauffage    dont le diamètre décroît  progressivement de 2,54 cm à 1,6 cm sur une       distance    de 40 cm environ. Le tube est chauffé  à 220  C ; il sert à réchauffer la mèche, ce qui  assure une pénétration de la chaleur qui     facilite     la réduction de la mèche avant qu'elle n'attei  gne le tube condenseur. Ce réchauffage permet  aussi un réglage meilleur et plus facile de la  température du tube condenseur. On tire alors  la mèche chauffée dans le tube de mise en  forme proprement dit, qui présente une partie  de section constante.

   Ce tube est un tube de  laiton de 24 cm environ de longueur totale qui  présente une partie conique de 16 cm environ  de long dont le diamètre décroît progressive  ment de 22,2 mm à 8,6 mm, ce dernier dia  mètre étant celui de la partie de section cons  tante dont la longueur est environ 8 cm. Cette  dernière partie du tube est chauffée à 210  C  par des réchauffeurs par immersion qui l'entou  rent et assure la transformation de la mèche  réchauffée en un boudin cylindrique satisfaisant  par fusion des fibres superficielles d'acétate       plastifié    et coalescence de la région superficielle  de la masse . en une enveloppe entourant le  faisceau des fibres intérieures.

   On constate que  le diamètre du boudin de fibres obtenu est de  8,15 à 8,4 mm suivant le poids de la mèche  et l'étirage du boudin à la sortie du tube de       resserrage.    Le -boudin passe ensuite dans un  tuyau de 6,25 mm environ où il est refroidi par  quatre jets d'air comprimé à 2,8     kg/cm2.    Le  refroidissement immédiat. évite un étirage ex  cessif en assurant la solidification des fibres  plastifiées fondues. Des organes de tirage dis  posés à l'extrémité de     l'appareil    assurent l'en  traînement du faisceau de fibres à tous les  postes de traitement. Ces organes sont consti  tués par deux courroies rainurées montées sur    des poulies mues mécaniquement. Les rainures  sont destinées à recevoir exactement le boudin.

    Le boudin     flitrant    continu est alors coupé en  cartouches de 66 mm de longueur par des cou  teaux montés à l'extrémité des organes de trac  tion, et on utilise ces cartouches dans une ins  tallation mécanique normale pour la fabrication  de cigarettes à élément filtrant.    <I>Exemple</I>     UI       On prépare un élément de filtre conformé  ment à l'exemple ci-dessus décrit à l'aide de  fines fibres blanches d'acétate de cellulose. Les  fibres sont disposées en longueur de manière à  former un boudin feutré dont on lie les fibres  superficielles par application d'un solvant en  jets, ce qui forme une enveloppe.

   On a comparé  un certain nombre d'éléments filtrants ainsi  préparés avec un élément filtrant de type connu  pour en déterminer comparativement les pro  priétés physiques et la capacité de filtration.  Les résultats obtenus montrent que les éléments  filtrants suivant l'invention retiennent plus effi  cacement la nicotine et les goudrons sans mo  difier     indésirablement    la teneur en humidité de  la fumée qui traverse le filtre.  



  En ce qui concerne le poids des éléments  filtrants suivant l'invention, on comprend que  le grand nombre des variables qui interviennent  conduise à un intervalle de valeurs très étendu.  On notera cependant que pour les boudins liés  par la chaleur, de diamètre égal à celui des  cigarettes usuelles, formés d'un mélange de  fibres d'acétate de cellulose de type textile, les  unes plastifiées, les autres non plastifiées, un  poids correspondant à 93 à 112 cartouches de  66 mm de longueur pour 100 g de matière  fibreuse donne les résultats les meilleurs pour le  remplissage des embouts de liège pour ciga  rettes et est le mieux adapté aux conditions de  fonctionnement des machines normales de fa  brication des cigarettes.



      Filter element intended in particular for filtering tobacco smoke The present invention relates to a filter element intended in particular to filter tobacco smoke in order to remove the nicotine, tars, etc., which are entrained in the form of vapors. in the smoke from the combustion of tobacco. It relates to such an element forming a body constituted by the combination of fibers, in particular of cellulose ester fibers, in a rod, this element suitable as a filter tip for cigarettes and as a filter for tines to be used in pipes, cigar and cigarette holders.



  The efficacy of cellulose esters, in particular cellulose acetates, for filtering tobacco smoke has been known for some time. It is known that cellulose acetate, for example, removes tobacco smoke from tobacco. nicotine, tars and the like in a greater proportion than do other materials commonly used to remove these substances by filtering smoke. Cellulose acetate is also known to absorb a lesser proportion of moisture contained in smoke and therefore does not produce the harshness of dry smoke.



  It has previously been proposed to take advantage of the characteristics of cellulose acetate as a filter for tobacco smoke by using it in the form of an upsetting mass of cellulose acetate, for example of foam. cellulose acetate or cellulose acetate rods containing longitudinal passages. It has also been proposed to spin cellulose acetate into a material suitable for the preparation of filter elements but, to the best of our knowledge, filters made of filamentous cellulose acetate made of spun fibers generally include a glass tube or the like filled with the fibrous material packed in an orderly manner. It is known that the efficiency of filters made of fibers arranged in parallel is not good.

   It appears that it has been unsuccessful to manufacture cellulose ester oriented fiber filter elements which both have the density, diameter and other characteristics required for the tobacco industry and retain and utilize. the remarkable filtration capacity of cellulose acetate.



  It has been discovered that elongated bundles of fibers aligned in a substantially longitudinal fashion and made, for example, of spun cellulose acetate, can be formed into filter elements of increased efficiency, especially for tobacco smoke. A process for the preparation of filter elements of the type described has thus been discovered, exhibiting remarkably good filtering properties. It is thus possible to obtain filtering elements which present not only good filtering properties but also, which is also difficult to obtain, if not more, all of the characteristics which make them suitable for making by conventional manufacturing devices. and packaging cigarettes.



  The filtering element which is the subject of the invention, in particular intended to filter tobacco smoke, is characterized in that it comprises a mass of fibers in the form of a rod and an envelope encircling this mass, the latter comprising a segment of a continuous filamentous bundle, and said envelope comprising a film formed by the molten surface fibers of said mass.



  In general, the filter element is prepared using fibers, such as cellulose acetate fibers, in such a way that the element is presented as a body forming rod, consisting of fibers which , on the whole, are parallel, although each of the fibers, considered over a small fraction of its length, may be oriented at random in various directions.



  The drawing represents, by way of examples, three types of apparatus intended to illustrate the manufacture of the element which is the subject of the invention. These devices are described for information only.



  Fig. 1 shows in perspective the first type of apparatus for shaping a bundle of fibers and fusing segments of fibers.



  Fig. 2 is a schematic representation, in vertical longitudinal section, of the second type of apparatus in which liquid chemicals, such as plasticizers, are used instead of heat to cause welding inside and out. the surface of the beam.



  Fig. 3 is a partial longitudinal section, on a larger scale, of the filter tip of a cigarette fitted with a filter element.



  Fig. 4 is a diagrammatic representation, in vertical longitudinal section, of the third type of apparatus, provided with a means intended to ensure complete coalescence of the surface fibers and to obtain an outer skin from these superficial fibers.



  The devices shown in fig. 1 and 2 are designed so as to obtain a wire strand; the apparatus of FIG. 4 relates to the most advantageous manufacturing method. In the apparatus shown in FIG. 1, a continuous filamentary bundle 11 passes through a conical condenser tube 12, the funnel of which has the effect of reducing the diameter of the bundle to the desired value by reciprocating the fibers in all directions perpendicular to the longitudinal axis of the beam.

   The condenser tube 12 is extended by a short tube 13 of constant diameter heated by an electrical resistance 14 or an equivalent slow means, such as a coil heated by steam. The temperature of the heating element and the speed of movement of the bundle are controlled so that the surface fibers of the bundle are substantially all heated to the melting point during their passage through the tube, so that they undergo a coalescing by forming a continuous outer surface envelope on the surface of the strand formed by the bundle of fibers.

   After his step wise in the embodiment of fig. 1, the filter rod thus obtained can be sent to a cutting machine, not shown, which cuts the continuous cylindrical rod surrounded by its envelope of filter elements. These elements can be used in cigarette manufacturing apparatus of a type known to be butted with the wrapped tobacco constituting the body of the cigarette.



  Fig. 2 relates to an apparatus similar to that of FIG. 1, except as regards a condenser tube 26 which is maintained at room temperature and the coalescence of the fibers in the superficial regions of the bundle is produced by a solvent applied in jets on a continuous filamentous bundle 21 by nozzles 27 arranged at the outlet of the condenser tube 26. The solvent can be combined with a penetrating agent, such as acetone. The condensed and solvent-wetted bundle can then, if desired, be subjected to elevated temperature in an oven or the like, thereby facilitating the formation of the strand.

   It may be preferable to apply the solvent jets to the fiber bundle before it passes through the tube, or both before and after reducing its diameter.



  The apparatus shown in FIG. 4 is preferred for the manufacture of filter elements because it provides the most advantageous filter. It includes a heating element 68 to provide the superficial areas of the condensed bundle with enough heat to determine the complete fusion and coalescence of the superficial fibers so as to obtain a continuous outer shell. The beam 61 enters through the receiving end 67 of a jet chamber 62 and passes through this chamber in which nozzles 63 send jets of liquid. A condenser tube 64 gives the beam its fi nal shape which it takes in a section 65 of constant diameter of this tube, before passing through the heating element 68.

   This element is adjusted according to the speed of movement of the strand of fibers so as to heat only the surface regions of the strand, this to the minimum temperature necessary for the formation of a continuous outer envelope by coalescence of the fibers.



  Fig. 3 shows a cigarette provided with a filter element according to the invention; we see a filter element 80 forming a body, with an outer wall consisting of an envelope formed by coalescence of fibers, abutting the mass of tobacco 82, by an extension of the envelope 83 of cigarette paper. A cork strip 84 surrounds and reinforces the connection.



  The elements according to the invention are all strands forming a body of cellulose acetate fibers substantially aligned parallel to the longitudinal axis of the strand and having permanent connections between adjacent fibers at points arranged at random. Fiber bonding exists to some extent both in the superficial regions and within the fiber mass.

   However, the magnitude of the bonding of the surface regions relative to the size of the fibers within the strand can be varied significantly, resulting in filters of different characteristics. It follows from the foregoing that the filtering element is formed by fibers contained, under a certain pressure, in an envelope formed by melting or dissolving the surface fibers, the inner fibers being linked to the coil to form a body.

   The fibers which adhere to each other are essentially the surface fibers. The manufacture comprises the following phases (1) transformation of a bundle of fibers oriented for the most part parallel to each other and to the longitudinal axis of the bundle into a condensed and more compact fibrous mass of cross-section determined in advance, normally circular or oval; (2) treatment of the bundle thus formed by heat or another means so as to solidify or weld the mass into a strand forming a body, that is to say a bundle of determined shape having weld connections between fibers, which have the cross section defined.

   The weld is obtained mainly by surface dissolution or, in a variant, by melting the fibers forming the outer layers of the condensed bundle so as to constitute a continuous relatively smooth surface envelope. Surface dissolution is understood here to mean the creation of an adhesive, tacky or easily sticky state by dissolving or beginning to dissolve the fibers or surface regions of these fibers. Of course, these continuous strands can be cut to desired lengths and the length and cross section of the cut elements can be chosen to suit various types of cigarettes, pipes, cigarette holders and various types of smoking machines. make the cigars.

   It may be desirable, in some cases, that the melting and internal welding of the fibers be greater than that which can be provided by a heater comprising an element surrounding the bundle of fibers. It is then necessary to supply heat to the fibers contained in the mass without heating the surface fibers to a temperature too above their melting or dissolving point, when a plasticizer or a solvent is applied.



  In any case, when the treatment is mainly limited to surface heating or to the action of the solvent on the superficial fibers or close to the surface of the bundle, the product formed consists of a condensed bundle of fibers held in a compact mass by an outer envelope in the form of a film, the internal fibers being held in place in this envelope partly as a result of the welding of the fibers together and, above all, as a result of the heaping and entanglement of these fibers.

    By the fact that the filter elements obtained comprise an outer envelope resulting from the coalescence of fibers of modified cellulosic ester and an inner mixture of fibers of modified cellulosic ester, for example plasticized, and non-plasticized fibers, without binding or pres of fibers within this mixture, the elasticity is substantially a function of the quantity of fibers contained in the envelope and the precise adjustment of this quantity makes it possible to reproduce with exactitude the elasticity of the knife in the part consisting of tobacco. Precise adjustment thus makes it possible to obtain a filter the use of which is very advantageous in the usual machines for manufacturing and packaging cigarettes.

      The nature of the strand as it results from the degree of welding of the fibers is naturally determined by the values of the heating rate, of the air flow rate and of its speed, all these factors intervening in the degree of welding.



  The raw material used in the form of filaments or fibers can consist of any of the many cellulose derivatives, in particular cellulose esters. Cellulose acetate has been shown to be the most advantageous ester. The preferred material can be any of a variety of cellulose acetates, for example, a triacetate or a mixed ester such as an aceto-propionate or an aceto-butyrate. It seems that the most advantageous method of manufacturing the element according to the invention consists in using a cellulose acetate of the textile type, containing 38,

  8-39.2% acetyl, although the acetyl content is probably not critical. One can advantageously choose, for example, a cellulose ester with a propionyl content of 0.6 to 1.7%, an acetyl content of 38.0 to 38,

  7% and with a hydroxyl content of 3.89 to 4% - The acetate fibers may contain a suitable plasticizer in varying proportions but, of course, the plasticizer should not be toxic or produce any products. toxic decomposition.

   Triethyl citrate is a satisfactory plasticizer and the plasticized acetate fibers preferably used contain about 33% by weight of plasticizer. Other suitable plasticizers are tripropionine and n-isopropyl-paratoluenesulfonamide.

   Satisfactory filter rods were prepared using a fibrous material formed entirely of textile-type cellulose acetate and containing much less plasticizer, i.e. the minimum amount. When using a mixture of plasticized fibers and unplasticized fibers, it is advantageously possible to spray an additional quantity of plasticizer on the surface of the bundle of fibers before the bundle passes through the condenser tube. As has been said, a very advantageous raw material consists of a mixture of plasticized fibers and unplasticized fibers. In this case, these fibers can be constituted by any of the acetates or mixtures of acetates described above, or mixtures of these acetates with another fibrous material, such as viscose, wool or cotton fibers.

   Blends of plasticized and unplasticized fibers have been shown to be the most suitable for shaping and creating bonds. Cotton viscose can be used as non-thermoplastic fibers.



  Whether the fibers are in the form of a strand of continuous filaments or a ribbon of carded fibrane, they can be smooth or crimped, but it is the latter form which is preferable. Carded strands of fibrane are somewhat more advantageous than strands of continuous filaments. Good filters have been obtained using the following raw material mixtures.

    
EMI0005.0001
  
    <B><I>50010</I> </B> <SEP> of <SEP> cellulose <SEP> <SEP> cellulose <SEP> <SEP> fibers spun, <SEP> plasticized, <SEP > crê pées <SEP> and <SEP> cut,
<tb> I
<tb> 50% <SEP> of <SEP> acetate <SEP> fibers <SEP> of <SEP> cellulose <SEP> spun, <SEP> crimped <SEP> and <SEP> cut.
<tb> 15 <SEP>% <SEP> of <SEP> fibers <SEP> of acetate <SEP> of <SEP> cellulose <SEP> spun, <SEP> plasticized, <SEP> creped <SEP> and <SEP> cut,
<tb> II
<tb> 85 <SEP>% <SEP> of <SEP> fibers <SEP> of acetate <SEP> of <SEP> cellulose <SEP> spun, <SEP> crimped <SEP> and <SEP> cut.
<tb> 20 <SEP>% <SEP> of <SEP> fiberglass <SEP> plasticized <SEP> of acetate <SEP> of <SEP> cellulose,

  
<tb> III
<tb> 80% <SEP> of <SEP> fibrane <SEP> not <SEP> plasticized
<tb> <SEP> cellulose acetate <SEP>.
<tb> Acetate <SEP> of <SEP> cellulose <SEP> spun, <SEP> crimped,
<tb> IV <SEP> cut, <SEP> not <SEP> containing <SEP> not <SEP> of <SEP> fibers
<tb> plasticized. Blends I and II are processed at temperatures of 220 and 230 C, while material IV which does not contain plasticized fiber requires a temperature of 260 C.

   In general, blends of cellulose acetate fibers containing 15 to 50% plasticized fibers, and preferably 20%, give good results.



  As follows from the foregoing, the fibers can affect a certain number of arrangements capable of passing into the shaping device. Here are some examples: a line formed of completely parallel spun fibers, a line formed of continuous spun fibers and crimped substantially parallel, a fraction of veil coming out of the unraveler or beater formed of cut fibers without any orientation, strands of cards formed of partially oriented staple fibers, rovings in various stages of orientation formed of staple fibers. Thus, although the preferred filter elements comprise fibers substantially aligned longitudinally, said elements can be obtained in one piece and have less complete alignment of the fibers.

   The wick, cord or the like can be used in any cylindrical or ribbon form in which materials of this nature normally appear. It is obviously necessary so that it can be reduced to the desired diameter that the bit is not too bulky.



  Shaping naturally requires that the cellulose ester fibers be entrained in the condenser tube by a tensile force, and not introduced into this tube by extrusion or upsetting. Thus, the fusion or coalescence of the outer fibers which pass in contact with the heated wall of the tube takes place while these fibers are under tension. Normally, any heated tube whose inlet constitutes a funnel-shaped guide extended by the shaping section is suitable, but it is preferable that the conical section of the tube provides an interior surface which ensures a progressive constriction of the beam. .

   The fibers enter naturally through the more open end of the funnel and the bundle tightens, condensing until it is substantially the desired size of the filter when pulled out of the more narrow end. narrow tube. It has been observed that it is generally necessary to reduce the diameter of the bundle a little beyond the desired diameter to compensate for the spring action of the fibers which occurs when the pressure exerted by the tube ceases.



  The tube can be heated by any method, such as circulation of a heat exchange fluid, infrared irradiation, dielectric heating, etc. In the case of cellulose acetate of the textile type with an acetyl content of the order of 38 to 41%, the temperature limits of the heating tube can be defined as being approximately between the point of melting or coalescing of the plasticized acetate fiber or of the lowest melting point, as regards the lower limit, and the burning point of the fibers as regards the upper limit.

   Normally, heat is adequate if the tube is at a temperature between 200 and 260 C. A mixture of equal parts plasticized and unplasticized fibers, treated at 195 C, results in a crinkled surface, which indicates incomplete coalescence. The same mixture gives at 248 C, a wrinkled surface with formation of fibrous skittles, which indicates that there has been excess heat.

   Although the rate of passage through the tube will depend on a number of factors such as fiber composition, temperature of the tube, bundle dimensions and the desired elasticity of the product, the specialist will have no difficulty in determining conditions suitable for producing the desired type of product. It may be mentioned that satisfactory filter rods were prepared at temperatures above those just indicated, from mixtures of plasticized cellulose acetate fibers and unplasticized cellulose acetate fibers at. training speeds between 30 to 60 cm per minute and 12 meters per minute, and more.



  When a solvent is applied, either as a mist or as a vapor, to the surface of a bundle, the bundle forming tube can be maintained at room temperature. It is preferable, in certain cases of treatment with a steam, to use a process so as to obtain the penetration of at least a fraction of the steam into the interior of the mass of fibers. It is thus possible, if desired, to combine the treatment with a vapor with the use of a heating gas, which can be air, nitrogen, carbon dioxide or vapor. of water, may contain a certain proportion of solvent or plasticizer vapor.

   In either case, heating the fibers in a loose or fluffy state allows the heating fluid to penetrate inside the fiber bundle so that during the subsequent passage of the bundle through In a smaller diameter tube, the welding of the fibers softened by heating or solvent action is to a depth and to a degree which can be determined by a careful choice of conditions. From the fact that an elongated strand of preferentially oriented longitudinally oriented fibers of the textile cellulose acetate type provides a filter element, useful filter elements can be prepared which have a shell of paper or material. forming films by coating such as cellulose acetate or another derivative of cellulose.

   In the latter case, the film-forming substance can be applied in the state of a plasticized solution or in a similar state, before or after shaping of the bundle of fibers, by spraying or immersion.



  However, it has been found that the most advantageous embodiment consists in forming the envelope by coalescing the fibers of the superficial regions of the bundle. This structure can of course be used with an additional envelope of paper, if desired, especially when the coalescence results in the formation of only a partial or discontinuous film.



  Independently of its use as a filter intended to remove tobacco smoke, tars, nicotine and the other constituents which are given off by distillation of tobacco, the element according to the invention is suitable for filtering air, eg for air conditioning systems. It can also be used to filter many other gases or liquids.



  Here are some practical examples of fabrication. <I> Example I </I> A continuous elongated bundle of cellulose ester fibers of the textile type containing triethyl citrate, a non-toxic plasticizer and of pleasant flavor, in sufficient mass, is passed through a condenser tube of circular section provided a heating element. The temperature of the tube is maintained at 225 ° C. The compressed fibers passing through the tube are pulled at the speed allowing the surface fibers to melt and adhere to each other, thus forming a thin film providing a strong bond.



  The orifice of the tube used is about 8.4mm in diameter so that the formed filter rod is usable to make thread elements for normal cigarettes.



  The denier, the size of the filaments and the number of plasticized fibers used determine the density and the pressure drop experienced by the air passing through a defined length of the strand. The tests indicate that filter slurries are obtained which have very satisfactory characteristics with regard to density, pressure drop and filtration capacity.

      <I> Example 11 </I> 70% staple fibers of cellulose acetate of the usual unplasticized textile type and 30% staple fibers containing plastic are mixed in a card.

      40% triacetin. This mixture of fibers is put in the form of an elongated wick so that the fibers are substantially aligned longitudinally and this wick is passed through a cylindrical condenser tube heated to 250 C.

   The wick is thus compressed and shaped into a continuous rod, sealed by the action of heat, which is cut into elements of the desired length to make filter tips for cigarettes by a process comprising the juxtaposition of the cartridges thus obtained with the mass of tobacco constituting cigarettes, these two elements being united by a single sheet of paper and the filtering end of the cigarette being, moreover, surrounded by a cork strip. <I> Example 111 </I> An apparatus comprises a tubular copper coil perforated at many points distributed in the regions of the coil facing inward, resulting in a series of small holes through which the hot air s 'escapes and hits the loose beam that is pulled into the center of the coil.

   A glass funnel which could equally well be metallic or made of another material, is associated with the device. The wick passes from the coil into this funnel where compression and welding take place. An electrical resistance disposed outside the funnel rod provides heat to promote the welding of the outer fibers of the bundle. When we do not apply external heat to the funnel rod, we see that the wick drawn along a path where the hot air jets coming out of the coil, then through the funnel intersect, is welded internally, but that its surface is only very lightly welded.

    Under the same conditions, if the funnel rod is heated, welding takes place throughout the mass.



  In the examples described above, the correct operating conditions of the various devices and methods are judged from the nature of the coil exiting the apparatus and the air flow velocity, rate of heating and the bit rate can be changed, as said, so as to increase ac or decrease the degree of solder. <I> Example IV </I> We try in the apparatus of fig. 1 a bundle of crimped continuous filaments of unplasticized cellulose acetate. At high temperatures, a very large weld is obtained, but also decomposition of the cellulose acetate occurs.

   However, this device makes it possible to obtain satisfactory strands by shooting a bundle of poorly plasticized fibers. The use of the cord instead of the wick has the advantage of greater regularity and makes it possible to eliminate several manufacturing operations.

      <I> Example V </I> A mixture is prepared consisting, on the one hand, of cellulose acetate fibers of the maximum creping textile type, with a weight of 5 denier per filament, 6.25 cm long and, on the other hand, of staple fibers, of the same length, of plasticized cellulose acetate of textile type weighing 5 denier per filament and containing, as plasticizer, 50 parts of acetyl-triethyl citrate per 100 parts of acetate.

   The mixture of fibers is lubricated with a composition comprising 96% polyoxyethylenesorbitan monolaurate and 4% saccharin. The mixture is sent into a thimble from which the web formed then passes through a card, which gives a carded wick of the mixture of plasticized fibers and unplasticized fibers of cellulose acetate. The weight of the wick is approximately 15 g to 16.6 g per meter, which gives a carded product which, after processing, gives a wire sausage weighing approximately 13 to 14.5 g per meter.

   A three-fuller unraveler is used to obtain a mass of regular weight. The continuous wick leaving the card is sent into a preheating tube, the diameter of which gradually decreases from 2.54 cm to 1.6 cm over a distance of approximately 40 cm. The tube is heated to 220 C; it serves to heat the wick, which ensures heat penetration which facilitates the reduction of the wick before it reaches the condenser tube. This heating also allows a better and easier adjustment of the temperature of the condenser tube. The heated wick is then pulled into the shaping tube proper, which has a portion of constant section.

   This tube is a brass tube about 24 cm in total length which has a conical part about 16 cm long, the diameter of which gradually decreases from 22.2 mm to 8.6 mm, the latter diameter being that of the part of constant section, the length of which is about 8 cm. This last part of the tube is heated to 210 C by immersion heaters which surround it and ensure the transformation of the heated wick into a satisfactory cylindrical rod by fusion of the surface fibers of plasticized acetate and coalescence of the surface region of the mass . into an envelope surrounding the bundle of interior fibers.

   It can be seen that the diameter of the strand of fibers obtained is 8.15 to 8.4 mm depending on the weight of the wick and the stretching of the strand at the outlet of the tightening tube. The -boudin then passes through a pipe of approximately 6.25 mm where it is cooled by four jets of compressed air at 2.8 kg / cm2. Immediate cooling. avoids excessive stretching by ensuring the solidification of the molten plasticized fibers. Pulling members placed at the end of the device ensure the dragging of the bundle of fibers to all the treatment stations. These organs are constituted by two grooved belts mounted on mechanically driven pulleys. The grooves are intended to receive the coil exactly.

    The continuous fliter rod is then cut into cartridges 66 mm in length by knives mounted at the end of the traction members, and these cartridges are used in a normal mechanical installation for the manufacture of filter element cigarettes. <I> Example </I> UI A filter element is prepared according to the example described above using fine white fibers of cellulose acetate. The fibers are arranged lengthwise so as to form a felted coil, the surface fibers of which are bonded by applying a solvent in jets, which forms an envelope.

   A number of filter elements thus prepared were compared with a filter element of known type to compare their physical properties and filtration capacity. The results obtained show that the filter elements according to the invention more effectively retain nicotine and tars without undesirably modifying the moisture content of the smoke which passes through the filter.



  As regards the weight of the filtering elements according to the invention, it is understood that the large number of the variables which intervene leads to a very wide range of values. It will be noted, however, that for the heat-bonded strands, of diameter equal to that of conventional cigarettes, formed of a mixture of cellulose acetate fibers of the textile type, some plasticized, the others unplasticized, a weight corresponding to 93 to 112 cartridges of 66 mm in length per 100 g of fibrous material gives the best results for filling cork tips for cigarettes and is best suited to the operating conditions of normal cigarette-making machines.

 

Claims (1)

REVENDICATION Elément filtrant, notamment destiné à fil trer la fumée de tabac, caractérisé en ce qu'il comprend une masse de fibres en forme de boudin et une enveloppe encerclant cette masse, cette dernière comprenant un segment d'un faisceau filamenteux continu, et ladite enve loppe comprenant une pellicule formée par les fibres superficielles fondues de ladite masse. SOUS-REVENDICATIONS 1. Elément selon la revendication, caracté risé en ce qu'il comprend des fibres liées à des fibres contiguës en des points de contact ré partis au hasard. CLAIM Filter element, in particular intended for filtering tobacco smoke, characterized in that it comprises a mass of rod-shaped fibers and an envelope encircling this mass, the latter comprising a segment of a continuous filamentous bundle, and said envelope comprising a film formed by the melted surface fibers of said mass. SUB-CLAIMS 1. Element according to claim, characterized in that it comprises fibers linked to contiguous fibers at contact points distributed at random. 2. Elément selon la revendication, caracté risé en ce que les fibres, dans leur ensemble, sont alignées longitudinalement relativement à la masse. 3. Elément selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une masse de fibres en forme de boudin d'une structure uni taire dans laquelle des fibres sont liées à des fibres contiguës, en des points de contact répar tis au hasard. 2. Element according to claim, characterized in that the fibers, as a whole, are aligned longitudinally relative to the mass. 3. Element according to sub-claim 2, characterized in that it comprises a mass of fibers in the form of a rod of a unitary structure in which fibers are linked to adjacent fibers, at points of contact distributed over the hazard. 4. Elément selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de fibres présentant de courtes portions non orientées, crêpées de manière à être divergentes et convergentes relativement à l'axe principal des fibres. 5. Elément selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce que chaque fibre de la masse s'étend pratiquement sur toute la longueur de la masse. 4. Element according to sub-claim 3, characterized in that it comprises a plurality of fibers having short non-oriented portions, crimped so as to be divergent and convergent relative to the main axis of the fibers. 5. Element according to sub-claim 4, characterized in that each fiber of the mass extends substantially over the entire length of the mass. 6. Elément selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un mélange de fibres rendues plastiques et de fibres non ren dues plastiques, les liaisons étant constituées par soudures aux points de contact, des fibres rendues plastiques avec des fibres non rendues plastiques et d'autres fibres rendues plastiques. 7. Elément selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres ther moplastiques et en ce que les liaisons sont constituées par des soudures obtenues par fu sion thermique entre les fibres en contact, aux points de contact. 8. Elément selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres d'acétate de cellulose du type filé. 6. Element according to sub-claim 4, characterized in that it comprises a mixture of fibers made plastic and fibers not made plastic, the connections being formed by welding at the contact points, fibers made plastic with non-plastic fibers. made plastic and other fibers made plastic. 7. Element according to sub-claim 4, characterized in that it comprises thermoplastic fibers and in that the connections are formed by welds obtained by thermal fusion between the fibers in contact, at the points of contact. 8. Element according to sub-claim 4, characterized in that it comprises cellulose acetate fibers of the spun type.
CH319210D 1952-12-05 1953-12-05 Filtering element intended in particular to filter tobacco smoke CH319210A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US319210XA 1952-12-05 1952-12-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH319210A true CH319210A (en) 1957-02-15

Family

ID=21862113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH319210D CH319210A (en) 1952-12-05 1953-12-05 Filtering element intended in particular to filter tobacco smoke

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH319210A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011141735A1 (en) * 2010-05-12 2011-11-17 British American Tobacco (Investments) Limited Filter additive

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011141735A1 (en) * 2010-05-12 2011-11-17 British American Tobacco (Investments) Limited Filter additive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4219031A (en) Smoking product having core of fibrillar carbonized matter
CH363602A (en) Filamentous mass capable of filtering gases, method of manufacturing this filamentous mass and apparatus for carrying out this process
US2900988A (en) Tobacco smoke filter elements
US2794480A (en) Apparatus for the manufacture of filters composed of cellulose acetate
CH372583A (en) Filter element for filtering tobacco smoke and method for its manufacture
US3648711A (en) Tobacco smoke filter
CH623208A5 (en)
JPH1142074A (en) Cigarette smoke filter bar and its production
JP7333329B2 (en) High total denier cellulose acetate tow for hollow and non-wrap filters
FR2483192A1 (en) FILTER ROD FOR TOBACCO SMOKE, CIGARETTE COMPRISING THE SAME, METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THE SAME
FR2597305A1 (en) PROCESS FOR OBTAINING A SELECTIVE FILTER ELEMENT FOR CIGARETTE SMOKE.
US3079930A (en) Process and apparatus for manufacturing filters
US3106501A (en) Process for manufacturing filters
JPS61224978A (en) Product formed by locally applying liquid additive to continuous cylindrical product and its production
CH638960A5 (en) SMOKE FILTRATION STICK.
US3079978A (en) Apparatus for manufacturing filters
US4316475A (en) Tobacco smoke filter plug and producing method therefor
US3189506A (en) Method and apparatus for forming continuous filament filter rods
US3393120A (en) Polyolefin tow for cigarette filters
JP6118349B2 (en) Apparatus and associated method for forming a filter component of a smoking article
US20230380482A1 (en) Medium dpf and total denier cellulose acetate tow
US20230017871A1 (en) Filter material and/or filler material for mouthpieces for use with smoking products or hnb products, mouthpieces and cigarette filters comprising such a filter material and/or filler material, and method for manufacturing such a filter material and/or filler material
CH319210A (en) Filtering element intended in particular to filter tobacco smoke
FR2537405A1 (en) PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF FIBER STICKS PROVIDED FOR USE AS CIGARETTE FILTERS
JP2020516234A (en) Filter component