CH618853A5 - - Google Patents

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CH618853A5
CH618853A5 CH932577A CH932577A CH618853A5 CH 618853 A5 CH618853 A5 CH 618853A5 CH 932577 A CH932577 A CH 932577A CH 932577 A CH932577 A CH 932577A CH 618853 A5 CH618853 A5 CH 618853A5
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fibrous
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Bruce Reynolds Inglis
Roger Anthony Allen
Roger Wherwell Tringham
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Wiggins Teape Ltd
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Description

La présente invention se rapporte à des éléments fibreux, plus particulièrement des structures fibreuses allongées, utilisables notamment comme filtres pour cigarettes ou autres produits à fumer.
L'industrie des cigarettes utilise principalement des filtres de deux types de base, en association avec un troisième type constitué d'un produit composite des deux premiers.
Le premier type de filtre de base actuellement utilisé consiste en de l'acétate de cellulose sous la forme d'un tampon ou étoupe fibreux. Le tampon est traité avec un plastifiant tel qu'astriacétine afin de fournir une liaison partielle des fibres, et est entouré avec un papier (enveloppe du tampon ou plug wrap) afin de maintenir la structure sous une forme cylindrique. Puis, lorsque le filtre est incorporé à une cigarette, une seconde enveloppe doit être appliquée afin de fixer l'élément filtre avec le reste de la cigarette contenant le tabac. Cette seconde enveloppe peut présenter une apparence simulée de bout de liège.
La seconde forme de base des filtres couramment utilisés présente un noyau de papier crêpé. Dans cette forme, l'utilisation d'une enveloppe initiale est essentielle afin de maintenir l'élément filtre sous une forme cylindrique. L'utilisation d'une double enveloppe dans la cigarette finie comme décrit ci-dessus est par conséquent inévitable lorsque des filtres en papier crêpé sont utilisés. De tels filtres tendent également à présenter une apparence finale non attractive et sont susceptibles de présenter des colorations inégales lors de leur utilisation. En outre, la structure du papier crêpé peut conduire à la présence dans le filtre d'une dureté irrégulière, et peut rendre difficile le traitement dans des installations de fabrication de cigarettes à grande vitesse.
La troisième forme de filtre, connue comme double filtre, a été développée avec l'objectif de surmonter certains des désavantages des deux premiers types de filtre, et consiste en un segment cylindrique de chaque type maintenu en un engagement axial au moyen d'une enveloppe en papier. Etant donné que le filtre est assemblé sur la cigarette avec la partie en acétate de cellulose à l'extérieur, l'apparence finale est améliorée, et le manque de rigidité est dans une certaine mesure diminué. Toutefois, la fabrication de tels filtres est plus onéreuse à cause de la nécessité d'une manipulation précise de segments alternants. En outre, des difficultés de manipulation peuvent se produire, comme avec les deux types de base de filtres, et le filtre double n'évite pas le problème de la double enveloppe mentionnée ci-dessus. En effet, une troisième enveloppe doit être prévue pour maintenir les deux éléments cylindriques ensemble.
Pour les filtres décrits précédemment, une courbe caractéristique relative à l'efficacité de la filtration de la matière particulaire totale par rapport à la résistance de tirage peut être obtenue. Pour une résistance de tirage donnée, le filtre en papier crêpé présente une efficacité de filtration supérieure à celle de l'acétate de cellulose. Le filtre double se situe entre les deux, selon les proportions respectives de papier crêpé et d'acétate de cellulose qu'il contient.
Un but de cette invention consiste à fournir un élément fibreux qui évite la nécessité d'une enveloppe de papier initiale, et qui présente une efficacité de filtration substantiellement renforcée en comparaison avec l'acétate de cellulose pour la même résistance de tirage. L'élément fibreux selon l'invention présente également une rigidité comparable à celle des filtres en acétate de cellulose et substantiellement meilleure que celle des filtres en papier crêpé, et possède une apparence finale acceptable. Cet élément fibreux est en outre moins susceptible à une coloration finale inégale et est capable d'être traité facilement par une installation de fabrication de cigarettes.
Par conséquent l'objet de cette invention consiste en un élément fibreux qui comprend une structure allongée ayant un noyau fibreux dont les fibres sont disposées selon une orientation aléatoire, ce noyau étant raidi et enfermé par une écorce fibreuse intégrée avec ce noyau et conformée comme une couche de surface de densité supérieure.
La présente invention fournit ainsi une structure fibreuse ayant un noyau fibreux destiné à la filtration de gaz, et la couche de surface fibreuse durcit la structure et fournit un effet de manchon qui sert à maintenir l'intégralité du filtre formé par le noyau.
Les éléments fibreux selon l'invention peuvent être éventuellement formés par la méthode et au moyen du dispositif décrits dans la demande de brevet britannique N° 32180/76, à partir
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d'une dispersion aqueuse de fibres similaires à celles utilisées dans la fabrication du papier. La dispersion fibreuse, qui peut comprendre des fibres de cellulose ou un mélange de fibres de cellulose et de fibres synthétiques, est injectée dans un support poreux en forme de tube, ce tube étant soumis au vide de l'extérieur. Le milieu de suspension est ainsi éliminé à travers les parois du tube et de telle sorte que les fibres se rassemblent sur les faces internes du tube pour former une tige.
L'effet du manchon mentionné ci-dessus provient de la proportion plus élevée des fibres dans la couche de surface qui sont orientées en longueur, et il a été trouvé que l'orientation requise peut être obtenue en contrôlant le taux d'écoulement (c'est-à-dire le rapport des vitesses de la suspension fibreuse et du support poreux, lorsqu'un appareil tel que décrit dans la demande de brevet britannique précitée est utilisé). Le rapport d'écoulement minimal dépend du type de fibres utilisé mais, dans le cas de fibres riches en cellulose a, telles que celles utilisées pour la fabrication des filtres à cigarettes, le rapport minimal est situé aux alentours de 10:1.
Selon une forme d'exécution de la présente invention, l'élément fibreux présente, lorsqu'il est partagé sous tension, des interfaces substantiellement coniformes au niveau des points de séparation. De préférence, la structure fibreuse est dans son ensemble substantiellement uniforme, mais contient des structures coniformes qui définissent à leur périphérie l'écorce fibreuse.
L'invention comprend également l'utilisation d'un élément fibreux comme filtre pour produit à fumer.
La présente invention sera maintenant décrite à titre d'exemple en référence aux dessins suivants.
La fig. 1 est une coupe transversale le long du centre d'une partie d'une structure fibreuse selon l'invention.
La fig. 2 est une vue en perspective d'une portion mâle d'une structure similaire à celle de la fig. 1, après rupture sous l'effet d'une tension.
La fig. 3 est une coupe transversale d'un des éléments fibreux coniformes s'étendant entre les lignes III-III de la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe transversale selon la ligne IY-IV de la fig. 1.
Les fig. 5, 6 et 7 sont des radiographies ß contacts à travers des coupes d'une épaisseur approximative de 1,3 mm, des structures du bout-filtre selon l'invention, le temps d'exposition étant approximativement de 7 h.
Les fig. 8,9 et 10 sont des graphiques montrant, pour les coupes des fig. 5, 6 et 7 respectivement, les densités relatives du matériau déterminées le long de deux diamètres au moyen d'un radioscanner ß fonctionnant avec des pas de 1 mm.
En référence d'abord à la fig. 1, il est montré une coupe 1 d'un élément fibreux sous la forme d'une structure fibreuse longitudinale qui est coupée en 2 afin de montrer un noyau fibreux 3 et une écorce fibreuse conformée en une couche de surface 4 d'une densité supérieure à celle du noyau.
Lors de l'utilisation, par exemple comme filtre pour cigarette, et en supposant que la fumée de cigarette destinée à passer à travers le filtre dans la direction de la flèche 5, la filtration sera effectuée en premier lieu par les fibres dans la zone du noyau 3, alors que la couche de surface 4 est destinée à raidir la structure. En comparaison avec un filtre enveloppé, cette forme de construction permet une pénétration radiale des gaz supérieure en direction ou à partir du noyau.
La fig. 2 montre la manière selon laquelle la structure filtrante se sépare afin de présenter des interfaces substantiellement coniformes au point de rupture lorsqu'elle est soumise à une tension. Il est à noter que la surface extérieure présente une faible convexité en 6 et se termine en une houppe centrale 7. La surface convexe 6 et la houppe 7 seront à nouveau observées dans l'élément coniforme 8 montré à la fig. 3. L'élément coniforme 8 présente également une dépression 9 avec laquelle la surface convexe 6 et la houppe 7 de l'élément suivant sont prises avant la rupture de l'élément sous tension.
Le matériau apparaît comme ayant une disposition des couches similaire à celle observée dans le papier, qui n'est pas discernable à l'œil ou aux techniques d'investigation visuelles de laboratoire, et qui ne peuvent pas être vérifiées par des procédés de séparation.
On remarquera que les parties périphériques de l'élément 8 forment des zones 10 d'une densité supérieure, qui constitue avec les zones similaires des autres éléments la couche de surface en écorce 4.
La coupe du filtre présentée à la fig. 4 illustre la façon selon laquelle la couche de surface en écorce 4 sert à envelopper le noyau 3.
La coupe représentée à la fig. 5 est une coupe à partir d'une tige filtrante formée de pâte de sulfate de bois tendre 100% vendue par The Buckeye Corporation sous la désignation de référence PV5. Les coupes représentées aux fig. 6 et 7 sont obtenues à partir de tiges filtrantes formées à partir de pâte mélangée, comprenant 55% de PV5 et 45% de spart.
On comprendra que le degré d'obscurcissement des radiographies ß est inversement proportionnel à la quantité de la transmission de la raie ß par les coupes. L'obscurcissement est par conséquent directement proportionnel à la densité du matériau-filtre, et il peut être clairement observé qu'une écorce d'une densité supérieure existe dans chacun des cas.
Les graphiques représentés aux fig. 8, 9 et 10 fournissent une confirmation des conclusions visuelles des fig. 5, 6 et 7. Ces graphiques indiquent en effet que la transmission de la raie ß est substantiellement supérieure dans la zone centrale de chacune des coupes, indiquant ainsi que la densité de la masse fibreuse dans le centre est inférieure à celle de la périphérie.
Le filtre peut être formé à partir de différents matériaux fibreux, mais possède de préférence une certaine proportion de fibres rigides volumineuses afin de fournir une matrice de structure, en combinaison avec des fibres plus fines pour améliorer les caractéristiques de filtration et la solidité. Diverses charges peuvent également être ajoutées afin de modifier les caractéristiques de filtration.
En ce qui concerne les fibres volumineuses rigides, on préfère utiliser des pâtes chimiquement décolorées riches en cellulose a extraites contenant un degré élevé d'un bois d'été, par exemple de pin Southern. Des pâtes disponibles commercialement de cette nature sont notamment celles vendues par The Buckeye Corporation sous les marques PV5 et HPZ ou celles vendues par The Rayonier Corporation sous les marques Mersonnier et Ultranier.
En ce qui concerne les fibres fines, on préfère inclure 40 à 50% environ de fibres ayant une surface spécifique élevée. Des exemples de telles fibres sont le spart, l'eucalyptus et le coton. On a également trouvé qu'il pouvait être avantageux d'éliminer certaines fractions des fibres afin d'obtenir un équilibre optimal des propriétés fonctionnelles dans le produit. En ce qui concerne les charges, il a été trouvé que l'addition de jusqu'à 10% de kaolin ou de carbonate de calcium conduit à une amélioration de l'efficacité de la filtration. D'autres filtres minéraux, tels que des terres d'infusoires, peuvent également être utilisés pour améliorer la filtration des constituants de la phase vapeur. Du charbon actif peut être également inclus. Toutefois, lorsque des charges sont ajoutées, il peut également être préférable d'inclure les liants tels que de l'amidon ou des résines résistant à l'humidité comme addition au produit pour empêcher que de la floculation ne se produise dans celui-ci. L'amidon peut être cationique ou anio-nique, et les résines résistant à l'humidité peuvent, par exemple, être une polyamine ou une polyéthylène-imine. L'amidon peut être également appliqué à la surface après la formation du barreau.
Il est également possible d'inclure une certaine proportion de n'importe quels autres matériaux fibreux appropriés, par exemple des fibres synthétiques telles que des fibres de polyoléfine vendues
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sous la marque SWP par Crown Zellerbach Corporation ou sous la marque Pulpex par Solvay & Cie.
Bien que les éléments fibreux décrits ci-dessus soient destinés à l'utilisation comme filtre pour des produits à fumer, ils peuvent présenter d'autres usages, tels que filtres pour d'autres matériaux,
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par exemple de l'huile, et ils peuvent être utilisés également comme éléments absorbants. En outre, il n'est pas nécessaire qu'ils soient réalisés sous la forme d'une coupe circulaire, et peuvent par conséquent avoir en coupe une forme carrée, hexago-s naie ou une autre forme appropriée selon les buts visés.
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1 feuille dessins

Claims (17)

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1. Elément fibreux, caractérisé par le fait qu'il comporte une structure allongée possédant un noyau fibreux dont les fibres sont disposées selon une orientation aléatoire, et par le fait que ce noyau est rigidifié et enveloppé par une écorce fibreuse intégrée au noyau et conformée en une couche de surface d'une densité supérieure.
2. Elément fibreux selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une proportion plus élevée de fibres est orientée en longueur dans la couche de surface que dans le noyau.
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REVENDICATIONS
( 3. Elément fibreux selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il présente, après rupture sous tension, dans une direction longitudinale, des interfaces substantiellement coniques au point de rupture.
4. Elément fibreux selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la structure fibreuse est dans son ensemble substantiellement uniforme, mais contient des structures coniformes qui définissent à leur périphérie l'écorce fibreuse.
5. Elément fibreux, selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des fibres volumineuses rigides pour former une matrice structurée en combinaison avec des fibres plus fines, afin d'améliorer les caractéristiques de filtration et la solidité.
6. Elément fibreux selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les fibres volumineuses rigides résultent de pâtes chimiquement décolorées de cellulose a extraites à un degré élevé et contenant une proportion importante de bois d'été.
7. Elément fibreux selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les fibres fines ont une surface spécifique élevée.
8. Elément fibreux selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les fibres fines sont choisies parmi le groupe comprenant le spart, l'eucalyptus et le coton.
9. Elément fibreux selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte de 40% à 50% de fibres fines.
10. Elément fibreux selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte des additions de produits choisis parmi le groupe comprenant le kaolin, le carbonate de calcium, le charbon actif et les terres d'infusoires.
11. Elément fibreux selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il comporte un liant choisi parmi l'amidon et les résines résistant à l'humidité, afin d'empêcher la floculation durant la fabrication.
12. Elément fibreux selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les résines résistant à l'humidité sont choisies parmi les polyamines et les polyéthylène-amines.
13. Elément fibreux selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que sa surface est traitée avec de l'amidon.
14. Elément fibreux selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait qu'il comporte des fibres synthétiques.
15. Elément fibreux selon la revendication 14, caractérisé par le fait que les fibres synthétiques sont des fibres de polyoléfines.
16. Elément fibreux selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait qu'il se présente sous la forme d'un filtre destiné à un produit à fumer.
17. Utilisation d'un élément fibreux selon la revendication 1 comme filtre pour produit à fumer.
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