CH623208A5

CH623208A5 -

Info

Publication number: CH623208A5
Application number: CH488076A
Authority: CH
Inventors: Floyd Van Hall
Original assignee: Liggett & Myers Inc
Priority date: 1975-10-30
Filing date: 1976-04-15
Publication date: 1981-05-29
Also published as: AT362281B; AR211139A1; ZA761362B; JPS5279098A; US4088065A; BE840258A; CA1059401A; US4034765A; JPS5540036B2; AU1541676A; ATA318976A; PH12120A; DE2558004B2; EG12146A; GB1520583A; DE7540983U; DE2558004A1; NZ180458A; DE7919909U1; DE2558004C3

Description

L'invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus.

Elle a pour objet:

a) un bout filtrant pour cigarettes, tel que défini par la revendication 1 ;

b) un procédé de fabrication de tels bouts filtrants, tel que défini par la revendication 12;

c) un appareil pour la mise en œuvre de ce procédé, tel que défini par la revendication 15; et d) une utilisation d'un tel bout filtrant dans une cigarette, telle que définie par la revendication 19.

Des formes spéciales d'exécution de l'invention sont définies : en ce qui concerne le bout filtrant, par les revendications 2 à 11 ; en ce qui concerne le procédé de fabrication, par les revendications 13 à 14; en ce qui concerne l'appareil pour la mise en œuvre du procédé, par les revendications 16 à 18; et en ce qui concerne l'utilisation du bout filtrant, par la revendication 20.

L'utilisation du bout filtrant selon l'invention permet l'entrée d'une portion de fumée relativement non filtrée dans la bouche du fumeur, à une concentration relativement élevée, tout en réduisant le débit volumétrique de fumée avec de l'air aspiré provenant de l'ambiance environnante. Elle permet aussi de régler avec précision la quantité de fumée débitée dans la bouche du fumeur, tout en assurant simultanément le goût maximal à cette fumée.

D'autre part, le procédé et l'appareil de fabrication de bouts filtrants selon l'invention permettent d'éliminer la nécessité d'investissements supplémentaires importants de capitaux lorsqu'un fabricant décide de fabriquer des cigarettes en utilisant le même mélange de tabacs, mais avec des capacités différentes de débit de fumée, et cela par élimination de la nécessité d'installations supplémentaires.

En pratique, le filtre de la cigarette est composé de deux couches cylindriques concentriques d'une matière filtrante rendue compacte et d'un cylindre de papier perforé ou poreux pour ce bout filtrant. Le cylindre interne forme un passage de fumée,

d'une aire transversale constante, présentant une résistance au tirage pour le contrôle de la quantité de fumée débitée vers la bouche du fumeur pour une aspiration donnée. La matière filtrante qui constitue le cylindre interne devrait être d'une structure lui permettant d'avoir un effet minimal sur la filtration du courant de fumée débité, tout en créant encore une allure suffisamment turbulente de circulation de la fumée pour abaisser la température et la cohérence du courant de fumée aspiré dans la bouche du fumeur. Une couche externe de matière filtrante entoure le cylindre interne de matière filtrante en lui étant concentrique. Le papier pour le bout est poreux, ce papier étant, par exemple, soit poreux de façon inhérente, soit pourvu de nombreuses perforations dont certaines sont en alignement avec des perforations

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prévues dans le papier formant l'enveloppe de la cigarette. Dans l'un ou l'autre cas, le nombre et la dimension des perforations dans le papier formant cette enveloppe définissent le parcours de circulation d'air à travers ce papier d'enveloppe et les couches de la matière filtrante, en direction de la bouche du fumeur. Le parcours de circulation est d'une résistance au tirage propre à compléter la résistance au tirage du passage de fumée, de sorte que, pour un tirage donné, une quantité désirée de fumée et d'air de ventilation soit aspirée dans la bouche du fumeur. En conséquence, la cigarette débite, à travers un noyau filtrant de faible résistance, en direction de la bouche d'un fumeur, un courant de fumée concentré qui est déséquilibré par de l'air supplémentaire provenant de l'extérieur pour donner un courant de fumée contenant une faible quantité de matière solide de fumée et présentant un goût élevé pour chaque bouffée débitée vers la bouche du fumeur.

Les matières filtrantes utilisées pour former les couches cylindriques concentriques respectives du filtre peuvent être formées par une matière filtrante appropriée quelconque, pourvu que le cylindre interne ait une plus faible résistance au passage de la fumée que le cylindre externe. Les matières filtrantes sont de préférence d'origine cellulosique et, de manière tout particulièrement préférée, les deux cylindres de filtration de la fumée sont réalisés en acétate de cellulose.

Avec référence aux dessins annexés:

La fig. 1 est une vue schématique d'un appareil permettant de fabriquer des bouts filtrants suivant l'invention.

Les fig. 2 à 6 présentent des vues agrandies, en coupe transversale, de l'appareil à divers stades de formation d'un filtre, ces vues étant prises suivant les lignes 2-2, 3-3, 4-4, 5-5 et 6-6 de la fig. 1.

La fig. 7 présente une vue partielle en coupe transversale d'une cigarette comportant un filtre réalisé suivant l'invention.

La fig. 8 est une vue en coupe transversale du filtre de la fig. 7, cette vue étant prise suivant les lignes 8-8 de cette fig. 7.

La fig. 9 montre une vue agrandie d'une partie de la section de formage de l'appareil de la fig. 1.

L'appareil 10 représenté par la fig. 1 et permettant de préparer une baguette filtrante 11 suivant l'invention comprend des moyens traditionnels, non représentés, pour alimenter deux courants de matière filtrante fibreuse 12 et 13, par exemple une étoupe d'acétate de cellulose. L'appareil 10 comprend en outre des moyens 14 et 15 pour régler la tension appliquée sur chacun des courants 12 et 13 de matière filtrante. Cet appareil comprend également un dispositif de guidage 16, par exemple un entonnoir ou un élément en forme de trompette, pour la mise en place, suivant un parcours prédéterminé, du premier courant 12 d'étoupe en vue de le débiter vers et en dessous d'un dispositif de conformation et de guidage 17, en alignement axial avec celui-ci, le second courant 13 de matière filtrante étant alimenté à ce dispositif 17. L'appareil comprend également un dispositif de formage de baguette 18, d'une construction traditionnelle, pour l'enveloppement du premier courant 12 de matière filtrante autour du second courant 13 de matière filtrante et aussi pour l'enveloppement des deux cylindres concentriques formés pour constituer une baguette filtrante 11.

En considérant les fig. 1 et 9, le dispositif de conformation et de guidage 17, qui reçoit le courant interne 13 de matière filtrante, est disposé en aval du dispositif de guidage 16 qui met en place le premier courant 12 de matière filtrante par rapport à ce dispositif de conformation et de guidage 17. Ce dernier dispositif comprend un mandrin creux 19, allongé, d'allure conique, qui traverse un dispositif de mise en place 20 et aboutit dans le dispositif de formage de baguette 18. L'extrémité d'entrée 21 (fig. 2) du dispositif de guidage 17 a des dimensions lui permettant de recevoir le courant de matière filtrante 13, cette matière étant étalée et défrisée. Le diamètre de l'extrémité de sortie 22a du mandrin 19 peut varier suivant la quantité de matière fibreuse alimentée et suivant la densité apparente désirée de cette matière dans la baguette finale 11, mais il est habituellement inférieur à celui de l'extrémité d'entrée 21.

Comme illustré par la fig. 2, le dispositif de conformation et de guidage 17 est disposé de telle sorte que sa base soit parallèle et contiguë au courant aplati 12, en forme de U, de la matière fibreuse alimentée par le dispositif de guidage 16. En outre, le dispositif de conformation et de guidage 17 est réglable par rapport aux moyens de formage (non représentés) du dispositif de formage de baguette 18. A titre d'exemple, le dispositif de conformation et de guidage 17 peut être monté en porte à faux (non représenté) sur un support pour permettre le réglage du mandrin 19 en direction verticale ou en direction horizontale, comme décrit à la colonne 3, lignes 17 à 23 du brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3860011.

Le dispositif de formage de baguette 18 est d'une construction traditionnelle et comporte un bloc de formage 22 et une languette 23 montée sur le dessus de ce bloc 22. Le bloc 22 et la baguette 23 forment un passage (non représenté) dans lequel le mandrin 19 se projette. Ce passage est calibré pour recevoir les deux courants 12 et 13 de matière filtrante et il est intérieurement d'une allure conique, de sorte que la section transversale de ce passage diminue graduellement. En outre, le dispositif de formage de baguette 18 comprend un transporteur 24 comportant une courroie transporteuse 25, par exemple une courroie continue en toile, qui est entraînée par une roue de commande 26 et passe par des rouleaux de guidage 27 pour pénétrer dans le passage formé par le bloc et la languette 23. La courroie 25 est utilisée pour déplacer un courant d'une pièce poreuse 28, par exemple un papier pour le bout-filtre, depuis une bobine d'alimentation appropriée 29 vers le passage susdit, ce courant 28 passant sur des rouleaux de guidage 30, la courroie 25 étant destinée à déplacer également les deux courants 12 et 13 de matière filtrante. Le courant de pièce poreuse 28 présente un dessin uniforme de perforations 31 (fig. 7), ou bien cette pièce est poreuse de façon inhérente pour des raisons qu'on expliquera par la suite.

Comme montré par la fig. 1, le dispositif de formage de baguette 18 comprend, de façon connue, deux sections de repliage 32, un applicateur de colle ou d'un adhésif 33 et un dispositif de scellage 34. Les sections de repliage 32 servent à ramener l'un vers l'autre les bords de la pièce débitée 28, de manière que cette pièce enveloppe les deux cylindres concentriques de matière filtrante 35 et 36 (fig. 8) qui sont contigus à ce stade. Un applicateur d'adhésif 33 sert à appliquer une ligne d'adhésif sur la surface supérieure de l'un des bords susdits, de manière que la surface inférieure du bord opposé puisse y être collée par la section de repliage suivante 32 et par le dispositif de scellage 34 en vue de former la baguette filtrante 11. La pièce 28 peut également être du type ayant reçu une application superficielle préliminaire d'une résine pouvant être activée par la chaleur, auquel cas l'applicateur 33 peut être éliminé.

Un mécanisme de découpage approprié, comportant un couteau 37, est disposé en aval du dispositif de scellage 34, d'une manière connue, et ce pour couper la baguette filtrante 11 en longueurs prédéterminées 38. Chaque longueur peut, par la suite, être découpée en une série de filtres.

En considérant la fig. 1, deux courants distincts de matière filtrante 12 et 13 sont alimentés, lors du fonctionnement de cette installation, depuis leurs sources respectives d'alimentation ; ils sont étalés et défrisés d'une manière traditionnelle, puis ils sont envoyés dans une chambre de plastification 39 et débités ensuite dans leurs dispositifs de guidage respectifs 16 et 17. Les deux courants de matière filtrante 12 et 13 sont emportés par la courroie transporteuse 25 à une vitesse prédéterminée. Lorsque le premier courant de matière filtrante 12 traverse le dispositif de guidage 16, il est étalé pour prendre une forme aplatie en U (fig. 2) et il est mis en place de manière à être parallèle et contigu au dispositif de conformation et de guidage 17, tandis que ce premier courant traverse le dispositif de mise en place 20 en

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direction du dispositif de formage de baguette 18. Lorsque ce premier courant de matière filtrante 12 se déplace vers le dispositif de formage de baguette 18, entre le bloc 22 et la languette 23, la matière fibreuse est de section graduellement réduite du fait de la conicité de la languette 23 par rapport au bloc de formage 22, ce qui amène ainsi cette matière filtrante 12 à envelopper circonfé-rentiellement le mandrin 19 auquel a été alimenté le second courant de matière filtrante 13 qui se trouve à l'état comprimé en raison de la conicité de ce mandrin 19. Lorsque la matière filtrante 12, qui est à ce moment sous la forme d'un cylindre creux, passe à hauteur de la sortie 22a du mandrin 19, elle est mise en contact de frottement avec la matière filtrante 13 qui sort du mandrin 19, à l'intérieur du dispositif de formage de baguette 18, de sorte que le premier courant de matière filtrante 12 est juxtaposé au second courant de matière filtrante 13, en l'enveloppant suivant la totalité de la circonférence de ce second courant. En même temps, la pièce de papier 28 est guidée à l'intérieur du dispositif de formage de baguette 18 en dessous du courant de matière filtrante 12 et elle est repliée pour prendre la forme générale d'un U. La poursuite du déplacement des courants 12 et 13 de matière filtrante amène le courant 12 à se resserrer encore tout autour de la circonférence du courant 13, et ce, pour saisir celui-ci ou coopérer à un frottement avec lui sous une force suffisante pour tirer de façon continue la partie restante du courant de matière filtrante 13 depuis sa source d'alimentation.

Le déplacement des courants de matière fibreuse 12 et 13 est facilité par la courroie transporteuse 25 et par la pièce de papier 28, et ce d'une manière qui est déjà connue. En outre, la pièce de papier 28 est par la suite repliée autour des couches cylindriques, concentriques et resserrées 12 et 13, les bords de ce papier étant scellés l'un à l'autre pour former une baguette filtrante 11 d'une longueur continue. Cette baguette filtrante 11 est alors découpée en longueurs prédéterminées 38 par le couteau 37.

Les courants de matière filtrante 12 et 13 peuvent être fournis depuis leurs sources respectives d'alimentation à une vitesse à peu près égale à la vitesse de consommation, certaines tolérances étant prévues pour 1'«épanouissement» et le défrisage de la matière filtrante suivant des pratiques traditionnelles. La vitesse de consommation est régie par la vitesse de la roue de commande 26 qui peut être entraînée par un dispositif moteur quelconque.

Les fig. 3 à 6 illustrent les positions respectives des deux courants de matière filtrante 12 et 13, du papier pour le bout filtre 28 et la courroie transporteuse 25, juste avant l'entrée dans le dispositif de formage de baguette 18, et aussi à divers endroits à l'intérieur de ce dispositif 18. La fig. 5 montre la relation entre les positions des courants de matière filtrante 12 et 13, juste avant la sortie du courant 13 de l'intérieur du mandrin 19. A ce stade, le courant de matière filtrante 12 a complètement enveloppé le mandrin 19 et, du fait de la force de resserrement appliquée par la surface interne du dispositif de formage de baguette 18, le courant de matière filtrante 12 entrera en contact de frottement avec le courant de matière filtrante 13, à la sortie de cette dernière hors du mandrin 19.

Suivant une forme de réalisation de la présente invention, le courant de matière filtrante 13 est soumis à une tension linéaire supérieure à celle du courant de matière filtrante 12 durant le processus de formage de la baguette. Cela peut être réalisé en faisant tourner les deux rouleaux de friction 15 à une vitesse superficielle linéaire inférieure à celle de la roue de commande 26 du transporteur. Cela a pour résultat une chute de pression plus faible avec un rendement plus élevé de saveur pour le cylindre interne 35 (fig. 8) de la matière filtrante. En même temps, le courant de matière filtrante 12 est débité au dispositif de formage de la baguette 18 à une vitesse superficielle linéaire supérieure à celle de la roue de commande 26 du transporteur. Cela peut être réalisé en réglant la vitesse des deux rouleaux de friction 14. Cette manière de procéder a pour résultat un tassage de la matière filtrante dans le cylindre concentrique extérieur 36 (fig. 8), ce qui assure ainsi une chute de pression plus élevée et une plus grande capacité de filtration que pour le cylindre filtrant intérieur 35. Le fait de soumettre l'étoupe interne à une plus grande tension que la couche externe d'étoupe 12 permet d'atteindre une densité apparente plus grande de matière filtrante à l'intérieur du cylindre interne de matière filtrante 35, ce qui donne ainsi à ce passage 35 pour la fumée une résistance de structure plus élevée, en sorte que ce passage reste pratiquement sans déformation pendant que l'on fume. L'utilisation d'une étoupe d'acétate de cellulose qui conservera encore un certain degré de correspondance pour l'étoupe interne 35 du filtre s'est révélée d'une efficacité particulière,

comme il en sera discuté par la suite, lors de l'utilisation dans cette forme de réalisation de l'invention.

En se référant aux fig. 7 et 8, un filtre 39 formé à partir de la baguette filtrante 11 comprend un noyau cylindrique interne de matière filtrante fibreuse grossière 35, ce noyau étant entouré par une couche annulaire de matière filtrante rendue compacte 36, ainsi que par un cylindre de papier perforé 40 pour le bout-filtre et une enveloppe externe de papier 41 pour la cigarette. Le filtre 39 est monté, comme on le sait, grâce à l'enveloppe externe de papier 41 sur une colonne de tabac 42 en vue de former une cigarette. Cette enveloppe externe de papier 41 comporte une rangée circonférentielle de perforations 43 qui sont localisées aux environs de la section médiane du filtre 39. Le nombre des perforations individuelles 43 ou le nombre de leurs rangées varieront avec la quantité d'air de ventilation qu'il est désirable d'aspirer avec chaque bouffée de fumée de la cigarette.

Comme illustré par la fig. 8, le noyau cylindrique interne de matière filtrante 35 est centré suivant l'axe de symétrie du filtre 39 et forme un passage à travers lequel pratiquement la totalité de la fumée passera vers la bouche du fumeur.

En considérant la fig. 7, lorsque le fumeur aspire une bouffée d'un volume normal, la circulation de la fumée à travers la cigarette vers et à travers les deux couches concentriques annulaires de matière filtrante 35 et 36 et la circulation d'air à travers les perforations 43 du papier 41 seront proportionnelles aux résistances au tirage des deux couches annulaires de matière filtrante 35 et 36. Etant donné que la résistance au tirage de la couche annulaire externe de matière filtrante 36 est relativement élevée, il n'y aura virtuellement pas de débit de fumée entre la colonne de tabac 42 et la bouche du fumeur à travers cette couche annulaire externe 36.

La fumée engendrée lors de la combustion du cône de la cigarette durant l'aspiration de bouffées passe principalement à travers la couche annulaire interne de matière filtrante 35 du fait de sa chute de pression plus basse. Cette fumée atteint la bouche du fumeur dans un état relativement concentré et à une vitesse relativement élevée. Même si la quantité de cette fumée est réduite, comparativement à celle de cigarettes normales à filtre, son état relativement non filtré, sa haute concentration et sa vitesse élevée de contact ont pour effet de rehausser le goût de la cigarette pour le fumeur.

La partie de la fumée engendrée dans le cône de la cigarette, qui pénètre dans la couche annulaire externe de matière filtrante 36 depuis la colonne de tabac 42, repasse vers la couche interne de matière filtrante 35 avant de pénétrer dans la bouche du fumeur, en réalisant ainsi une circulation radiale totale à travers les filtres pour ce qui concerne la fumée pénétrant dans cette couche annulaire externe. Cela est dû à l'effet combiné de la plus faible chute de pression de la couche interne de matière filtrante 35 et de la circulation laminaire d'air de ventilation aspiré depuis l'ambiance extérieure à travers les perforations 43. Cette circulation laminaire de l'air de ventilation tend à comprimer et à former une bague annulaire tout autour du courant de fumée à l'intérieur de la couche interne de matière filtrante 35. De manière surprenante, seule une faible somme de mélange effectif du courant de fumée avec l'air de ventilation se produit avant l'entrée dans la bouche du fumeur.

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Outre la fumée engendrée dans le cône de la cigarette, la bouffée aspirée par le fumeur contiendra, comme mentionné précédemment, de l'air aspiré de l'ambiance environnante à travers les perforations 43 existant dans le papier 41, cet air étant aspiré à travers le papier de bout de filtre 40 et, à travers les matières filtrantes 35 et 36, vers la bouche du fumeur. Seule une proportion relativement faible de l'air se mélange avec la fumée avant l'entrée de celle-ci dans la bouche du fumeur. Cela renforce la possibilité pour le fumeur d'avoir une impression de saveur accrue, alors que, dans les cigarettes traditionnelles utilisant des bouts perforés, l'air de dilution et la fumée se mélangent à l'intérieur du filtre avec pour résultat que le courant de fumée débité • est essentiellement préalablement dilué avant d'atteindre la bouche du fumeur. L'air aspiré à travers les perforations 43 semble former une gaine laminaire à l'intérieur de la couche périphérique de matière filtrante et dans les extrémités extérieures de la couche interne de matière filtrante, et il comprime essentiellement ou confine le parcours de fumée au noyau central. Des expériences ont prouvé cet effet. Le dépôt de fumée se développe au départ sur la surface totale de l'extrémité du filtre correspondant au tabac; mais, à partir des perforations situées en aval, le dépôt ne se développe essentiellement que sur la couche grossière, cylindrique, interne, de matière filtrante.

La quantité d'air aspiré depuis l'ambiance environnante peut être modifiée grâce au nombre de perforations individuelles prévues dans le papier d'enveloppe et grâce à la porosité du papier de bout-filtre. Une quantité appropriée d'air aspiré depuis l'extérieur, mesurée en pourcentage de dilution, bien qu'il n'y ait pratiquement pas de dilution du courant de fumée, est d'environ 15 à environ 60%, de préférence d'environ 25 à environ 55%, et plus particulièrement encore d'environ 35 à environ 45% du volume total de la bouffée arrivant dans la bouche du fumeur.

La quantité et la vitesse du courant de fumée et du courant d'air peuvent être réglées en modifiant les résistances respectives au tirage des deux couches annulaires de matière filtrante et le nombre de perforations. La production de fumée de la cigarette peut être modifiée sur une large gamme par un choix de combinaisons appropriées de ces variables.

Les matières filtrantes convenant pour l'utilisation dans la fabrication des filtres suivant l'invention peuvent être constituées par des matières filtrantes traditionnelles quelconques, pourvu que la couche interne soit d'une construction propre à assurer une chute de pression plus faible que la couche annulaire externe. Les deux couches sont formées de préférence à partir d'étoupes d'acétate de cellulose. L'étoupe d'acétate de cellulose utilisée dans la fabrication de la couche interne de matière filtrante devrait être suffisamment grossière pour n'offrir qu'une résistance minimale au tirage, elle devrait avoir une efficacité relativement faible de filtration et elle devrait être capable de diffuser le courant de fumée sortant du filtre à un degré modéré seulement. Cela aura alors pour résultat une augmentation de la zone de contact sur la langue de manière à éliminer l'inconvénient d'un courant de fumée trop concentré, comme dans le cas du filtre du brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3860011, mais cela n'aura pas pour effet une augmentation de la zone de contact sur la langue au point de détruire la caractéristique essentielle du filtre, c'est-à-dire de donner encore un courant de fumée beaucoup plus concentré que le courant sortant d'un filtre à cigarette normal. Des exemples d'étoupes d'acétate de cellulose, qui conviennent pour le cylindre interne de matière filtrante, sont les étoupes ayant des valeurs de deniers par filament (dpf) de 6 ou plus, avec des valeurs totales résultantes pour le faisceau de filaments d'environ 10000 à environ 50000 deniers. L'étoupe d'acétate de cellulose utilisée dans la couche interne de matière filtrante a de préférence une valeur dpf d'environ 7 à environ 9, des valeurs totales résultantes de moins d'environ 25000 deniers étant limitées à l'extrémité inférieure de la gamme des valeurs totales par les possibilités des fabricants d'étoupe. L'étoupe d'acétate de cellulose utilisée pour la couche annulaire externe de matière filtrante devrait offrir une plus grande résistance au tirage que l'étoupe choisie pour la couche interne. Des exemples d'étoupes d'acétate de cellulose, qui conviennent dans cette couche externe de matière filtrante, sont les étoupes d'environ 1 à environ 5 dpf et donnant des valeurs totales de 10000 à 50000 deniers. L'étoupe externe est de préférence une étoupe ayant une valeur dpf d'environ 2 à environ 4, avec une valeur totale résultante d'environ 35000 à environ 45000 deniers. L'étoupe interne devrait avoir une valeur dpf d'environ 1,5 à 5 fois la valeur dpf de l'étoupe externe, de préférence d'environ 2 à environ 4 fois cette valeur dpf pour l'étoupe externe. Ces proportions devraient rester valables pour la majorité des étoupes, pourvu que leurs valeurs totales en deniers tombent dans l'intervalle d'environ 10000 à 50000.

Il s'est avéré qu'un filtre dont la couche annulaire externe d'étoupe filtrante a été pratiquement mise hors de correspondance, par opposition à la couche interne de matière filtrante, présente un intérêt particulier. On peut préparer des filtres de ce type en utilisant une étoupe d'acétate de cellulose qui conservera encore un certain degré de correspondance, c'est-à-dire environ 5 à environ 30%, de préférence environ 10 à environ 25% de correspondance pour la couche interne d'étoupe filtrante, et en utilisant une étoupe pratiquement hors correspondance pour la couche annulaire externe. Le degré de correspondance des couches d'étoupe respectives peut être réglé en modifiant le degré d'« épanouissement» et de défrisage des étoupes et la somme de tension qui est imposée durant le procédé de fabrication de la baguette.

En se référant aux fig. 7 et 8, la couche interne de matière filtrante 35 peut prendre toute forme géométrique quelconque, mais elle est de préférence d'une forme essentiellement cylindrique et d'une section transversale essentiellement uniforme. Le diamètre de la couche interne de matière filtrante 35 n'est de préférence pas supérieur à la moitié du diamètre du filtre, l'aire transversale étant par exemple inférieure de préférence à environ 25% de l'aire transversale totale du filtre. Un diamètre d'environ 1 à environ 5 mm, de préférence d'environ 3 à 4 mm convient pour la couche interne de matière filtrante 35.

L'appareil et le procédé décrits ont été utilisés avec succès pour fabriquer des baguettes filtrantes d'une longueur de 126 mm et d'une circonférence de 24,6 mm sur une installation de production à une vitesse d'environ 500-600 cigarettes par minute, en utilisant une étoupe d'acétate de cellulose d'une valeur dpf de 2,8 et d'un denier total de 38000 pour la couche annulaire externe de matière filtrante et une étoupe d'acétate de cellulose d'une valeur dpf de 8,0 et d'un denier total de 20000 pour la couche interne de matière filtrante.

La même vitesse de production que ci-dessus a été atteinte en utilisant les étoupes suivantes d'acétate de cellulose pour la couche annulaire externe de matière filtrante, tout en utilisant l'étoupe d'une valeur dpf de 8,0 et d'un denier total de 20000 pour la couche interne.

Echantillon

Etoupe interne

Etoupe externe

A

8,0 dpf/20000 au total

1,8 dpf/38000 au total

B

8,0 dpf/20000 au total

3,3 dpf/40000 au total

C

8,0 dpf/20000 au total

5,0 dpf/30000 au total

En utilisant les baguettes filtrantes précédentes, on a fabriqué quatre échantillons de cigarettes de 85 mm (section de filtre de 25 mm) et on les a soumis à des essais analytiques classiques de fumée. Les résultats présentés par le tableau sont des exemples de résultats que l'on peut obtenir avec le filtre suivant l'invention. Les valeurs de réductions de production ont été calculées sur la base de la même colonne de tabac fumée sans filtre.

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Tableau

Echantillon

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Etoupe externe

(dpf/denier total)

1,8/38

2,8/38

3,3/40

5,0/30

Etoupe interne

(dpf/denier total)

8,0/20

Chute de pression

du filtre (cm de H20) ...

9,9

7,8

7,7

4,4

Air de dilution (%)

43,2

44

36

ND2

Production, mg par

cigarette

NFDS1

10,1

10,9 (11,0)3

11,3

12,7

Nicotine

0,80

0,83 (0,74)3

0,77

0,92

Réduction de production

(%) par cigarette

NFDS

65,7

63,1 (62,7)

61,7

57,0

Nicotine

51,5

49,7 (55,1)

53,3

44,2

1NFDS=matières solides sèches exemptes de nicotine.

2 Non déterminé.

3 Essai répété.

En utilisant des calculs basés sur la nicotine engendrée dans le courant de fumée d'une colonne de tabac sans filtre, d'une colonne de tabac avec filtre sans perforations et d'une colonne de tabac avec filtre et avec perforations, on a trouvé que les perforations du filtre provoquent une réduction de production de la quantité de nicotine de 9,1%. Les cigarettes utilisées au cours d'une telle expérience étaient les mêmes que celles employées pour l'échantillon 2 du tableau.

Des expériences ont montré que l'utilisation du filtre de la présente invention sur des cigarettes permet l'utilisation d'étoupes d'acétate de cellulose pour le passage de fumée interne, ayant des efficacités de filtration qui se rapprochent de très près de celles des cigarettes actuelles du commerce à goût prononcé et à haute teneur de matières solides de fumée (nicotine+NFDS) (environ 40%), tout en assurant, pour le fumeur, le débit d'un courant de fumée présentant un goût élevé mais une faible teneur totale de matières solides. Un passage interne de fumée d'une efficacité minimale de filtration et d'une faible résistance au tirage, sans les

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défauts résultants du filtre de Norman et consorts, dont il a été question précédemment, est évidemment avantageux.

On a préparé des cigarettes en utilisant une pièce de papier traditionnelle au citrate, ayant une porosité Griner de 20.

L'étoupe interne (8,0 dpf/20000 deniers au total), utilisée dans la fabrication des filtres pour cigarettes précédents, n'était hors correspondance qu'à environ 80%. Dans la fabrication des filtres précédents, la vitesse superficielle linéaire de l'étoupe interne 13 était de 80% de celle de la courroie transporteuse 25, dont la vitesse superficielle linéaire n'était elle-même que de 80% de celle de l'étoupe externe 12, ce qui provoque ainsi un degré de tassage plus élevé que la normale pour l'étoupe externe 12 et ce qui soumet l'étoupe interne à une tension, suivant son axe longitudinal, qui est supérieure à la normale et supérieure à celle de l'étoupe externe 12. En utilisant des étoupes qui ne sont pratiquement pas hors de correspondance, on peut créer une tension convenable en amenant la vitesse superficielle linéaire de l'étoupe (dans l'appareil particulier illustré, les rouleaux 15) à environ 75-95% de celle de l'appareil de fabrication de baguette qui, dans ce cas particulier, serait la vitesse superficielle linéaire de la courroie transporteuse 25. Pour atteindre la somme appropriée de tassage de la matière filtrante 12 dans la couche annulaire externe de la baguette filtrante 11, l'étoupe externe peut être alimentée à une vitesse correspondant à environ 5 à environ 25% de la vitesse superficielle linéaire de la machine de fabrication de baguette, à savoir la vitesse superficielle linéaire de la courroie transporteuse 25.

Certaines expressions particulières ont été utilisées dans la présente description. C'est ainsi que les mots ou expressions correspondance, degré de correspondance, hors de correspondance concernent la position relative existant entre les divers filaments parallèles d'une étoupe frisée pour filtres de cigarettes. Une étoupe est formée en combinant les débits d'un grand nombre de filières et en frisant cet ensemble en créant une bande continue de fibres. La frisure impartie à l'étoupe se manifeste par une allure sinusoïdale. Comme les filaments sont habituellement frisés en groupes, au lieu de l'être individuellement, les frisures des fibres parallèles sont en correspondance latérale, c'est-à-dire que les hauts et les creux des ondulations sont en alignement. L'expression hors de correspondance désigne donc le point auquel les divers filaments parallèles ont été mis hors d'alignement. Idéalement, les frisures des filaments individuels adjacents sont déphasées de 180°, lors d'une mise hors de correspondance totale, donc avec les hauts et les creux des ondulations en opposition, en formant ainsi une bande de fibres travaillable ouverte. Le terme épanouissement, également utilisé ici, désigne un procédé d'ouverture ou de mise hors de correspondance des frisures, et d'étalement uniforme d'une bande d'étoupe pour former un voile fin.

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1 feuille dessins

Claims

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REVENDICATIONS

1. Bout filtrant pour cigarettes, caractérisé en ce qu'il comprend:

a) un premier passage (35) d'une matière filtrante grossière ayant une résistance déterminée au tirage en vue du contrôle de la circulation de la fumée à travers ce premier passage (35);

b) un second passage (36) de matière filtrante rendue compacte, enveloppant le premier passage (35) suivant la circonférence et présentant une résistance déterminée au tirage, qui est supérieure à celle du premier passage (35), et c) un cylindre d'un papier pour bout filtrant (40), perméable (31) à l'air, recevant et entourant le second passage (36).
2. Bout filtrant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier passage (35) présente une aire transversale qui n'est pas supérieure à 25% de l'aire transversale totale du bout filtrant (39).
3. Bout filtrant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second passage (36) est constitué d'une étoupe fibreuse d'acétate de cellulose.
4. Bout filtrant selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étoupe fibreuse formant le second passage (36) a une valeur de deniers par filament de 1 à 5 et une valeur de deniers totale de 10000 à 50000.
5. Bout filtrant selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étoupe fibreuse formant le second passage (36) a une valeur de deniers par filament de 2 à 4 et une valeur de deniers totale de 35000 à 45000.
6. Bout filtrant selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que le premier passage (35) est constitué d'une étoupe fibreuse d'acétate de cellulose.
7. Bout filtrant selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étoupe fibreuse formant le premier passage (35) a une valeur de deniers par filament de 7 à 9 et une valeur de deniers totale de 10000 à 50000.
8. Bout filtrant selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étoupe fibreuse formant le premier passage (35) a une valeur de deniers totale de 15000 à 25000.
9. Bout filtrant selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que les fibres du second passage (36) sont essentiellement hors de correspondance comparativement aux fibres du premier passage (35).
10. Bout filtrant selon la revendication 9, caractérisé en ce que les fibres du premier passage (35) conservent 5 à 25% de leur correspondance initiale.
11. Bout filtrant selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que le cylindre d'un papier pour bout filtrant (40), prévu tout autour du second passage (36), retient l'étoupe fibreuse d'acétate de cellulose de ce second passage (36) dans un état compact tout autour de l'étoupe fibreuse du premier passage (35), ce cylindre de papier pour bout filtrant (40) étant poreux (31) pour permettre le passage d'air vers et dans l'étoupe fibreuse du second passage (36).
12. Procédé de fabrication de bouts filtrants pour cigarettes selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes :

a) la formation d'un premier courant (12) composé d'une matière filtrante fibreuse;

b) la formation d'un second courant (13) composé d'une matière filtrante fibreuse ;

c) le maintien du second courant (13) de matière filtrante fibreuse sous une tension longitudinale supérieure à celle du premier courant (13) durant le déplacement continu des deux courants (12, 13);

d) la mise en juxtaposition des deux courants (12, 13) en matière filtrante fibreuse durant le déplacement, tout en provoquant simultanément l'enveloppement du premier courant (12) de matière filtrante fibreuse tout autour de la circonférence du second courant de matière filtrante fibreuse;

e) la formation d'un troisième courant (28), constitué d'un papier pour bout filtrant (40);

f) l'enveloppement du troisième courant (28) tout autour des premier (12) et second (13) courants juxtaposés durant le déplacement continu de ces premier (12), second (13) et troisième (28) courants pour former une baguette filtrante (11);

g) le déplacement de cette baguette (11) pour poursuivre le déplacement des trois courants (12,13,28), tout en resserrant le premier courant (12) tout autour du second (13) durant la poursuite du déplacement; et h) le découpage (37) de la baguette filtrante (11) en bouts filtrants (39) de longueur prédéterminée (38).
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend une phase de repliage des bords opposés du troisième courant (28) de papier pour bout filtrant (40) l'un au-dessus de l'autre et l'adhérence de ces bords l'un sur l'autre après enveloppement du courant (28) de papier pour bout filtrant (40) tout autour des courants (12, 13) de matière filtrante juxtaposés pour former la baguette filtrante (11).
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le second courant (13) de matière filtrante fibreuse a une valeur de deniers par filament de 7 à 9, tandis que le premier courant (12) de matière filtrante fibreuse a une valeur de deniers par filament de 1 à 5.
15. Appareil pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend:

a) des moyens pour alimenter un premier courant (12) de fibres filtrantes fines;

b) des premiers moyens (14) pour appliquer une tension sur le premier courant (12) durant son déplacement continu;

c) des moyens pour alimenter un second courant (13) de fibres filtrantes grossières, essentiellement en alignement avec le premier courant (12);

d) des seconds moyens (15) pour appliquer une tension sur le second courant (13);

e) un mandrin allongé (19), présentant un passage destiné à recevoir et à resserrer les fibres du second courant (13), les fibres du premier courant (12) étant mises en place tout autour de la périphérie de ce mandrin (19) pour envelopper au moins partiellement celui-ci;

f) des moyens (25,29, 30) pour alimenter un courant (28) de papier pour bout filtrant (40);

g) des moyens de formage (18) de baguette filtrante (11), disposés en aval du mandrin (19) pour recevoir les fibres du premier (12) et du second (13) courant, ainsi que le troisième courant (28) de papier pour bout filtrant (40), ces moyens de formage recevant le mandrin allongé (19) et étant destinés à provoquer l'enveloppement concentrique et la mise en contact à frottement des fibres du second courant (13), sortant du mandrin (19), par les fibres du premier courant (12), et étant capables aussi de provoquer l'enveloppement du papier pour bout filtrant (40) tout autour de la périphérie de ces courants (12, 13) de fibres pour former une baguette filtrante (11); et h) un dispositif (37) pour découper la baguette filtrante (11) en bouts filtrants (39) de longueur prédéterminée (38).
16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de formage (18) comprennent un bloc de formage (22) destiné à replier les côtes du troisième courant (28) de papier pour bout filtrant (40) tout autour des courants (12, 13) de fibres filtrantes, tout en comprimant le premier courant (12) de fibres tout autour du second courant (13), ainsi qu'une languette (23) montée sur le bloc de formage (22) pour guider les courants de fibres (12, 13) entre elle-même et le bloc de formage (22), le mandrin (19) se projetant à l'intérieur des moyens de formage (18) en dessous de la languette (23).
17. Appareil selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que les seconds moyens (15) de mise sous tension com5

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prennent deux rouleaux à friction, disposés entre l'alimentation du second courant (13) et le mandrin (19).
18. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que la position du mandrin (19) est réglable par rapport aux moyens de formage (18).
19. Utilisation d'un bout filtrant selon la revendication 1 dans une cigarette, caractérisée en ce qu'un cylindre de papier d'enveloppement (41) est prévu pour réunir le bout filtrant (39) et la colonne de tabac (42) de la cigarette, le papier d'enveloppement (41) présentant une série de perforations (43) faisant communiquer l'air ambiant avec le second passage (36) à travers le papier pour bout filtrant (40), ces perforations (43) et le second passage (36) définissant un parcours de circulation d'air présentant une résistance au tirage complétant la résistance au tirage du premier passage (35), de sorte que, pour une aspiration donnée, une quantité désirée d'air de ventilation et de fumée non filtrée pénètre dans la bouche du fumeur (fig. 7).
20. Utilisation selon la revendication 19, caractérisée en ce que les perforations (43) existant dans le papier d'enveloppement (41) permettent une circulation d'air de 15 à 60% de la circulation totale à travers la cigarette vers la bouche du fumeur pour chaque bouffée aspirée.

Jusqu'à présent, on a proposé divers types de filtres pour cigarettes permettant de filtrer diverses matières filtrables se trouvant dans la fumée formée pendant que l'on fume. A titre d'exemple, on connaît des filtres constitués de matières fibreuses, telles que de l'acétate de cellulose, permettant d'éliminer par filtration des matières en particules à partir de la fumée formée pendant que l'on fume. Cependant, des milieux filtrants de ce genre exigent généralement, entre la bouche du fumeur et la colonne de tabac de la cigarette, des forces supplémentaires d'aspiration ou d'inhalation de la part du fumeur afin de tirer la fumée à travers la matière filtrante. Il en résulte qu'une limite pratique a été imposée quant à la quantité de matières en particules pouvant être filtrées par une matière filtrante particulière, du fait qu'il faut avoir une chute de pression à travers le filtre qui puisse être tolérée par un fumeur sans le gêner.

Plus récemment, on a tenté de diluer le courant de fumée provenant d'une cigarette par de l'air de ventilation pour réduire la quantité de matières en particules aspirées dans la bouche du fumeur à chaque bouffée, tout en permettant le maintien du goût, et ce comme prévu notamment dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3242925. Certains des essais en question ont utilisé des agencements de dérivation par lesquels une proportion plus ou moins grande de la fumée de cigarette peut éviter le milieu filtrant et être aspirée directement dans la bouche du fumeur.

Dans certains cas, on a pourvu les filtres de passages par lesquels une portion de la fumée non filtrée peut être amenée directement dans la bouche du fumeur. De tels passages ont habituellement été prévus directement dans la matière filtrante et cette dernière a été conçue de manière à être aplatie à la main autour du passage pour limiter la dimension de celui-ci et, de la sorte, réduire la proportion de la fumée non filtrée passant vers la bouche du fumeur, et ce, par exemple, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3270750.

L'une des raisons de l'utilisation de filtres à passages de fumée a été de créer une voie par laquelle un courant de fumée non filtrée, concentrée, peut passer. On a estimé que l'influence de ce courant de fumée concentrée sur la langue du fumeur et ses papilles gustatives était d'impartir un goût plus fort à la fumée, en abaissant ainsi la somme de fumée devant être amenée dans la bouche du fumeur pour atteindre un niveau de goût donné. Comme une plus petite proportion de fumée peut être dirigée vers la bouche du fumeur, on arrive à une diminution concomitante de la somme de matières en particules qui sont aspirées dans la bouche du fumeur. Un filtre qui constitue une bonne utilisation de ce principe a été décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3860011 de Norman et consorts. Le filtre en question utilise un tube rigide non déformable, centré à l'intérieur d'une couche cylindrique de matière filtrante, par exemple de l'acétate de cellulose, pour débiter un courant à vitesse élevée de fumée non diluée et non filtrée vers la bouche d'un fumeur. Bien que la quantité de fumée débitée soit réduite, l'intensité de la fumée a pour effet de rehausser le goût de la cigarette pour le fumeur. Norman et consorts ont utilisé de l'air de ventilation aspiré depuis l'ambiance environnante pour compléter la résistance au tirage du passage pour la fumée. Cependant, on a maintenant trouvé que le courant de fumée, sortant du tube du filtre suivant Norman et consorts, reste trop cohérent et concentré et ne frappe qu'une faible zone de la langue, et qu'en outre la fumée aspirée dans la bouche du fumeur est trop chaude durant les quelques dernières bouffées lorsque l'entrée du tube est trop proche du cône de combustion. En outre, ce tube est difficile à centrer dans le filtre, ce qui est désirable d'un point de vue esthétique.