Filtre de cigarette et procédé pour sa fabrication
La présente invention a pour objet un filtre de cigarette.
Comme on le sait, les filtres de cigarette les plus couramment employés comportent, comme matière filtrante, des fibres de cellulose ou de derivés cellulosiques, par exemple des fibres d'acétate de cellulose.
On connaît également des filtres de cigarette comprenant une matière filtrante constituée, au moins en majeure partie, par des fibres de résines polymères thermoplastiques. En particulier, il existe un filtre de cigarette comprenant une matière filtrante constituée par un polymère de nitrile acrylique sous forme de fibres très fines. Il existe également un filtre de cigarette dont la matière filtrante est constituée par des fibres de poly alpha-olefines renfermant en outre une certaine proportion de polymères plastifiables.
Les filtres de cigarette dont la matière filtrante est constituée par une résine polymère thermoplastique, présentent l'avantage d'avoir une efficacité de filtration accrue par rapport aux filtres dont la matière filtrante est constituée par la cellulose ou par un dérivé cellulosique. Toutefois, ils présentent l'inconvénient d'avoir une fabrication compliquée, ce qui se traduit par un prix de revient relativement élevé.
Or, et de manière surprenante, la titulaire a trouvé qu'il n'était pas nécessaire que les polymères thermoplastiques soient sous forme de fibres pour obtenir un pouvoir de filtration élevé. Cette decouverte a permis d'atteindre le but de l'invention qui est de fournir un filtre de cigarette d'une efficacité de filtration pratiquement aussi grande que celle des filtres connus, dont la matière filtrante est constituée par une résine polymère thermoplastique, mais dont la fabrication est plus simple et moins onéreuse que celle de-ces derniers.
A cet effet, le filtre selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend une matière filtrante, constituée par une mousse microporeuse à cellules ouvertes, de résine polymère thermodurcissable contenant en dispersion une poudre de résine polymère thermoplastique.
Comme résine polymère thermodurcissable, on peut utiliser par exemple,. les résines phénoliques et les rési nes urée-formol.
Comme résine thermoplastique, on peut utiliser, par exemple, les poly-ala-olefines, notamment le polyéthylène et le polypropylène, et les résines vinyliques.
Comme polyéthylène, on utilisera, de préférence, la variété de polyethylène dite basse densité . La granulo métrite de la poudre de résine thermoplastique est, de préférence, comprise entre 0,1 et 1 mm.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication en continu du filtre décrit ci-dessus. Ce procédé est caractérisé par le fait que l'on mélange, de façon homogène, à la température ambiante, au moins une résine thermodurcissable en poudre, au moins une résine thermoplastique en poudre et au moins un agent gonflant, que l'on extrude le mélange ainsi obtenu sous forme d'un cylindre, que l'on fait passer ce cylindre, tout en le maintenant dans un moule cylindrique, à travers une zone de chauffage, de façon à lui faire subir un traitement thermique comprenant au moins une montée en température et au moins un recuit à température constante et à obtenir une baguette cylindrique constituée par une mousse microporeuse, à cellules ouvertes,
de résine thermodurcissable contenant en suspension la poudre de résine thermoplastique et que l'on tronçonne cette baguette en morceaux de longueur conventionnelle destinés à être utilisés dans les machines habituellement employées pour la fabrication de cigarettes à bout filtre.
Comme agent gonflant, on utilisera, de préférence, une substance, ou un mélange de substances, non toxique et ne donnant ni goût ni odeur désagréable au filtre.
En particulier, on peut utiliser un mélange de carbonate de soude et d'acide citrique.
On peut, éventuellement, ajouter une faible quantité de plastifiant dans le mélange de poudre de résine thermodurcissable et de résine thermoplastique afin de faciliter la formation de la mousse. De préférence, un tel plastifiant devrait avoir un effet sélectif en faveur de la plastification de la résine thermodurcissable à son stade avant durcissement et avoir un effet de plastification à l'égard de la résine thermoplastique aussi limité que possible.
Dans certains cas, il peut être utile d'écraser le filtre après le durcissement de la résine thermodurcissable afin d'ouvrir les pores de la mousse et de conférer au filtre une souplesse comparable à celle des filtres conventionnels.
Le procédé ci-dessus peut être mis en oeuvre, par exemple, au moyen de l'appareil représenté schématiquement à la figure unique du dessin annexé.
Cet appareil comprend un dispositif d'extrusion composé d'un boîtier 1, d'une vis d'extrusion 2, placée à l'intérieur du boîtier 1, et entraînée en rotation au moyen d'un moteur non représenté à la figure, et d'un moule cylindrique 3. Un entonnoir à poudre 4, dont l'extrémité inférieure débouche dans le boîtier 1, permet d'y introduire un mélange homogène de poudre. Ce mélange est obtenu en versant, avec un débit réglé, de la poudre de résine thermoplastique provenant d'un récipient-réservoir 5 muni d'un goulot de distribution et de moyens pour ouvrir et fermer le réservoir et régler l'écoulement de la poudre, de la poudre de résine thermodurcissable provenant d'un récipient 6, un agent gonflant en poudre provenant d'un récipient 7, dans l'entonnoir 4.
Les récipients 6 et 7 sont également munis, chacun, d'un goulot de distribution et de moyens pour ouvrir et fermer leur réservoir et régler l'écoulement de la poudre. Bien entendu, on pourrait utiliser tout autre dispositif de distribution et de dosage des poudres constituant le mélange de poudre. En particulier, le nombre des récipients analogues aux récipients 5, 6 et 7 pourrait être différent suivant le nombre de poudres différentes à introduire dans le mélange. Egalement, un ou plusieurs de ces récipients pourrait être alimenté lui-même par plusieurs autres récipients réservoirs de poudre de sorte que le ou les récipients en question contiendraient un mélange de poudre ayant une fonction particulière, par exemple un mélange de carbonate de soude et d'acide citrique destiné à jouer le rôle d'agent gonflant.
Un dispositif d'homogénéisation, comprenant en l'occurrence une hélice 8 entraînée en rotation par un moteur non représenté à la figure et disposée dans l'entonnoir 4, permet de rendre homogène le mélange de poudres avant sa prise en charge par la vis d'extrusion 2.
Un moule tubulaire, en l'occurrence un tube horizontal 9 en laiton poli intérieurement, ayant un diamètre intérieur correspondant à celui que l'on désire conférer au filtre, en l'occurrence 7,5 mm, est disposé dans le prolongement du moule 3 et raccordé à ce dernier. Un dispositif de chauffage 10, comprenant, en l'occurrence, une résistance électrique reliée à une source de courant électrique alternatif non représentée à la figure et enroulée autour du tube 9, permet de constituer une zone de chauffage annulaire. En l'occurrence, cette zone permet l'obtention d'un palier de température à 1400 C, sur une longueur de 16 cm du tube 9. Le passage de la température ambiante à 1400 C se fait sur une longueur de 4 cm. La longueur totale du tube 9 est de 130 cm dont 100 cm à la suite de la zone de chauffage dans le sens de circulation de la masse extrudée.
Bien entendu, cette longueur ainsi que la disposition de la zone de chauffage annulaire pourraient être différentes. li pourrait même y avoir une pluralité de zones de chauffage, de longueurs identiques ou différentes, et correspondant à des températures variées. Ces longueurs et ces températures seraient, évidemment, choisies selon les traitements thermiques désirés.
Un dispositif de tronçonnage, comprenant, en l'occurrence, une lame tournante à deux pales coupantes
11, entraînée en rotation autour d'un axe horizontal et dans un plan perpendiculaire au tube 9 au moyen d'un dispositif, non représenté à la figure, comprenant un moteur électrique et un système de transmission, permet de découper la baguette cylindrique de matière filtrante qui sort du tube 9 en morceaux de longueur désirée égale à ou multiple de celle d'un filtre de cigarette, par exemple 68 mm. I1 est évident que, en vue d'une fabrication in dustrielle, le dispositif décrit ci-dessus pourrait être facilement modifié pour augmenter la capacité de production. Par exemple, on pourrait utiliser un grand nombre de tubes en parallèle, chacun d'eux étant identique au tube 9. On pourrait également augmenter la vitesse d'extrusion et même combiner ces deux mesures.
Exemple
En utilisant l'appareil qui vient d'être décrit, on mélange, à la température ambiante, de manière homogène une résine urée-formol en poudre à l'état non durci, du polyéthylène basse densité en poudre (densité 0,92, indice de fluidité défini selon la norme américaine
A.S.T.M.D. 1238-69 T (édition 1969, partie 27): 70, grains sphériques de dimension comprise entre 300 et 1000 microns), du carbonate de soude et de l'acide citrique, dans les proportions suivantes: (en poids %)
Résine urée-formol: 44,8
Polyéthylène: 53,85
Carbonate de soude: 0,675
Acide citrique: 0,675
On extrude ce mélange dans le moule 3 et le tube cylindrique 9 en réglant la vitesse et la vis d'extrusion 2 de façon à obtenir une vitesse moyenne de déplacement du mélange de 4 cm par minute, à travers la zone de chauffage maintenue à 1400 C.
Ainsi, la poudre est portée de la température ambiante à 1400 C en une minute et reste maintenue à cette température pendant 4 minutes. La masse poreuse obtenue parcourt ensuite, pendant 25 minutes environ, le reste du tube 9 et en sort, à une température voisine de la température ambiante, sous forme d'une baguette cylindrique, de 7,5 mm de diamètre, constituée par une mousse de résine urée-formol durcie, semi-rigide, à très fins pores communicants contenant en suspension la poudre de polyéthylène. On fait passer la baguette entre deux rouleaux horizontaux présentant entre eux un intervalle de 5 mm puis entre deux rouleaux verticaux espacés eux aussi de 5 mm, de manière à augmenter la souplesse et la porosité de la baguette.
Après quoi, on tronçonne la baguette en morceaux de 68 mm de long destinés chacun à constituer 4 filtres après avoir été tronçonnés dans les machines habituellement utilisées pour la fabrication des cigarettes à bout filtre.
Les filtres obtenus comme il vient d'être décrit sont blancs. Lors de leur utilisation, ils sont inodores, n'ont aucun goût, et ne dénaturent par l'odeur de la fumée de tabac. Une porosité est excellente comme le montre l'essai standard suivant:
On enroule un morceau de la baguette obtenue comme indiqué ci-dessus, long de 10 cm, dans du papier identique au papier de cigarette, de façon à rendre étanche aux gaz ses parois latérales, et on fait passer un courant d'air à une vitesse constante, égale à 17,5 cm8 par seconde (volume ramené aux conditions normales de température et de pression). On mesure la chute de pression de l'air lors de sa traversée du morceau de baguette.
En l'occurrence, la chute de pression mesurée en effectuant l'essai ci-dessus sur un morceau de 10 cm de long de la baguette obtenue en procédant comme décrit dans le présent exemple est de 13 centimètres d'eau.
La densité de la baguette de matière filtrante correspond à un poids de 1,4 g par 10 cm de longueur de baguette.