CH660836A5 - Element de filtre a cigarette. - Google Patents

Description

L'invention se rapporte à des éléments de filtre à cigarette permettant de réduire en grande partie la quantité de matière en particules, par suite d'une dilution de la fumée par l'air. Des difficultés se sont présentées dans le passé pour obtenir ce résultat, tout en conservant pour l'élément de filtre en cours d'utilisation une perte de charge perçue, d'une valeur élevée satisfaisante.

Conformément à l'invention, l'élément de filtre pour filtre à cigarette comprend une âme et, autour de cette âme, une enveloppe ou une zone superficielle incorporée, rainurée ou ondulée longitudinalement, pour former de canaux à fumée qui s'étendent d'une extrémité à l'autre de l'âme et qui ne communiquent pas avec celle-ci, ces canaux présentant, en filtre fermé, une perte de charge inférieure à celle de l'âme.

L'invention se rapporte également à un filtre pour cigarette comprenant un tel élément, ce filtre comprenant un matériau d'embout de ventilation disposé autour de l'élément de filtre. Ce matériau permet, en cours d'utilisation, à l'air extérieur de pénétrer latéralement dans le filtre, pour parvenir ainsi dans la bouche du fumeur.

L'invention a aussi pour objet une cigarette-filtre comprenant un filtre du type précité.

Dans les filtres selon l'invention, comprenant un élément tel que défini précédemment, avec une enveloppe de ventilation en un matériau d'embout, ce dernier peut être formé par une enveloppe-manchette traditionnelle reliant bout à bout l'élément à une tige de tabac enveloppée, dans une cigarette-filtre. Ce matériau pourrait être encore formé par une enveloppe-tampon de ventilation, appliquée lors d'un stade de la fabrication initiale du filtre, auquel cas le filtre pourrait être incorporé dans une cigarette-filtre au moyen d'un embout annulaire ou d'une enveloppe-manchette de ventilation traditionnelle. Le matériau d'embout peut être, de par sa nature, perméable à l'air et/ou perforé; lorsque le matériau d'embout est formé par une enveloppe-manchette, il sera habituellement constitué par un matériau imperméable muni de perforations de ventilation.

Grâce à la présence d'une âme de perméabilité faible ou nulle (perte.de charge élevée ou infinie) et à la réalisation, sur son pourtour, desdits canaux longitudinaux de dimensions telles qu'ils présentent une perte de charge plus faible (et cependant encore élevée), les éléments et les filtres selon l'invention peuvent contraindre la majeure partie ou la totalité de la fumée à circuler le long des canaux (avec un léger ou aucun effet de filtration mécanique) plutôt qu'à travers l'âme; l'invention permet ainsi d'obtenir un faible pouvoir filtrant mécanique, avec rétention d'une perte de charge globale d'une valeur élevée acceptable, même à des niveaux élevés (par exemple 50% ou plus) de dilution par l'air, ce qui entraîne une réduction de la plus grande partie, ou sensiblement de la totalité des matières particulaires, réduction obtenue par le filtre en cours d'emploi. Le rapport de la perte de charge, filtre fermé (c'est-à-dire mesurée en empêchant la dilution par l'air) de l'âme à celle des canaux est, de préférence, au moins de 4:1.

L'élément conforme à l'invention peut être utilisé seul, auquel cas la ventilation à travers le matériau d'embout se fait directement vers les canaux. Il peut encore être employé en combinaison bout à bout ou espacé longitudinalement avec un ou plusieurs autres tampons de filtre qui présenteront habituellement une faible perte de charge et un faible pouvoir filtrant mécanique; en cours d'emploi, la dilution par l'air à travers le matériau d'embout se ferait alors directement vers lesdits canaux et/ou vers une portion de la tige composite, en amont ou en aval des canaux.

Les filtres selon l'invention permettent d'obtenir de hauts degrés de dilution par l'air (par exemple 50% ou plus), ce qui fournit une bonne réduction des matières particulaires, tant en maintenant une perte de charge perçue de valeur acceptable. Ils permettent ainsi de réduire la production de goudron, principalement par dilution par l'air plutôt que par filtration mécanique, tout en conservant une perte de charge relativement élevée comparativement à celle d'un filtre traditionnel offrant la même rétention de goudron et la même dilution par l'air. Un filtre conforme à l'invention peut réduire le CO préférentiellement au goudron. Ce résultat est obtenu en utilisant un filtre ayant un pouvoir filtrant mécanique relativement faible, conjointement avec une dilution par l'air relativement élevée (par exemple 50% ou plus).

Des filtres traditionnels, fabriqués par exemple en acétate de cellulose à 12 dpf (deniers par filament), qui ont un pouvoir filtrant mécanique relativement faible, présentent l'inconvénient, lorsqu'ils sont utilisés conjointement avec une dilution par l'air à haut degré, de fournir des pertes de charge de faibles valeurs inacceptables pour les filtres et les cigarettes munies de ces filtres. Les filtres selon l'invention permettent d'obtenir de faibles rétentions mécaniques tout en conservant une perte de charge relativement élevée comparativement à celles des filtres traditionnels.

Dans une cigarette-filtre utilisant un filtre ventilé selon l'invention, le pourcentage de dilution par l'air par le filtre est de préférence supérieur au pourcentage de rétention de goudron du filtre «non ventilé» ou «fermé», c'est-à-dire de rétention mesurée pour un filtre et une cigarette équivalents, en empêchant la dilution par l'air par le filtre.

Les cigarettes munies de filtres selon l'invention peuvent fournir un rapprot CO/goudron inférieur à celui de cigarettes fournissant la même quantité de goudron en utilisant des filtres ventilés traditionnels (pour lesquels ce rapport est généralement de l'ordre de l'unité), par accroissement de la contribution de la ventilation et diminution de la contribution de la rétention mécanique à la réduction de goudron, et tout en conservant une résistance au tirage similaire pour la cigarette.

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Le pourcentage de dilution par l'air spécifié ici est le pourcentage en volume de l'air de ventilation ajouté, par le filtre, dans le mélange total fourni par le filtre; ainsi, une ventilation ou une dilution par l'air de 50% signifie qu'il y a, dans chaque bouffée, un rapport en volume de 50/50 d'air ajouté à la fumée initiale, une dilution par l'air de 40% indiquant un rapport de 40/60, et ainsi de suite.

Des filtres à cigarette, d'une longueur normalisée (environ 25 mm), conformes à l'invention pourront présenter par exemple une perte de charge, filtre fermé, de 60 à 100 mm de hauteur d'eau, pour une rétention totale de matières particulaires, avec filtre fermé, de 10 à 40%.

Les filtres selon l'invention peuvent être conçus en étudiant le choix de la longueur, du matériau, de la structure, de la perméabilité, etc., de l'âme, de la dimension des canaux et du pourcentage de dilution par l'air, de manière à obtenir avec une tige de tabac donnée, toute valeur acceptable prédéterminée de perte de charge pour une cigarette-filtre entièrement ventilée, par exemple de 50 ou 60, ou 70, ou 80 et jusqu'à 120 mm d'eau. Toutefois, des pertes de charge bien plus élevées ou bien plus faibles (par exemple de 40, 30 ou même de 25 mm d'eau) peuvent être obtenues pour des cigarettes-filtres ventilées, selon les exigences couramment requises, d'un cas à l'autre, d'une façon plus satisfaisante qu'avec des structures de filtres traditionnels.

Sauf mention contraire, les vitesses d'écoulement, pertes de charge et valeur, de rétention, de quantités fournies et de dilution par l'air indiquées dans la présente description, sont mesurées selon les méthodes homologuées et recommandées par le CO RESTA (Centre de Coopération pour les Recherches scientifiques relatives au Tabac).

L'âme d'un élément utilisé conformément à l'invention peut être une tige lisse (c'est-à-dire exempte de rainures ou d'ondulations), de nature imperméable à la fumée ou dont la périphérie latérale est imperméable à la fumée — par exemple, incorporant une enveloppe imperméable à la fumée ou une pellicule intégrée (par exemple par fusion à chaud ou au moyen d'un solvant) — l'âme présentant alors sur son pourtour une enveloppe ondulée ou rainurée, qui peut être perméable à l'air ou à la fumée (de par sa nature et/ou au moyen de perforations), ou imperméable à l'air ou à la fumée, et peut former lesdits canaux longitudinaux, à la fois extérieurement et entre l'enveloppe elle-même et l'âme. Dans d'autres formes d'exécution, la section transversale de l'âme est conformée à une enveloppe ou pellicule ondulée ou rainurée, auquel cas cette dernière est imperméable à l'air ou à la fumée et forme lesdits canaux longitudinaux uniquement à l'extérieur de cette enveloppe.

L'invention permet d'obtenir ces éléments de filtres en eux-mêmes (c'est-à-dire avant gainage par un matériau d'embout de ventilation pour constituer un filtre). Ces éléments comprennent une âme, de perte de charge relativement élevée ou infinie le long de l'élément, et autour de cette âme, une enveloppe ou une pellicule incorporée, rainurée ou ondulée longitudinalement, formant des canaux s'étendant d'une extrémité à l'autre de l'âme, ne communiquant pas avec celle-ci et présentant une perte de charge le long de l'élément, en filtre fermé, inférieure à celle de l'âme.

Dans ces cas, l'enveloppe ou la pellicule est à distinguer de l'âme; toutefois, dans les filtres selon l'invention (c'est-à-dire lorsqu'un matériau d'embout de ventilation est présent autour de l'élément), il n'est pas nécessaire qu'il en soit ainsi, et l'âme peut constituer l'élément et être, par exemple, une tige rainurée ou cannelée, de nature imperméable à la fumée (obtenue par exemple par extrusion d'une section transversale dentelée ou en roue dentée).

Il est bien entendu que le terme «enveloppe» est utilisé ici pour désigner toute forme de manchons entourant l'âme, qu'il s'agisse par exemple d'un manchon extrudé ou d'un manchon préformé, appliqué en coulissant sur l'âme.

L'invention sera maintenant illustrée à l'aide de la description, ci-après, de formes d'exécution préférées, faite en référence au dessin annexé, sur lequel:

la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale, d'un élément et d'un filtre selon l'invention;

la figure 2 est une vue similaire d'une variante d'un filtre et d'un élément selon l'invention;

la figure 3 est une vue, en coupe longitudinale, d'un filtre et d'une cigarette-filtre selon l'invention;

la figure 4 est une vue similaire d'une variante de filtre et de cigarette-filtre selon l'invention.

L'élément représenté à la figure 1 comprend une âme 4 de perméabilité faible ou nulle (par exemple en «Transorb»), entourée d'une enveloppe-tampon imperméable 10 et d'une enveloppe imperméable 3 ondulée longitudinalement, formant des canaux intérieurs et extérieurs 2 et 1 s'étendant d'une extrémité à l'autre de l'âme 4. Il est prévu, autour de l'enveloppe 3, une enveloppe 7 en un matériau d'embout de ventilation, qui peut s'étendre uniquement d'une extrémité à l'autre de l'élément, mais qui peut être, plus couramment, une enveloppe-manchette incorporant l'élément dans une cigarette-filtre, comme représenté à la figure 3. Les canaux 1 et 2 constituent, en cours d'emploi, un parcours d'écoulement dont la perte de charge est élevée, mais néanmoins inférieure à celle de l'âme; on favorise ainsi le passage de la fumée le long des canaux, avec une faible ou aucune filtration mécanique, mais tout en conservant une perte de charge élevée.

La figure 2 illustre un agencement similaire; dans ce cas, toutefois, la périphérie de l'âme 4 est conformée à la surface intérieure de l'enveloppe 3, de sorte qu'il est prévu uniquement des canaux extérieurs 1.

La figure 3 illustre une forme d'exécution d'un filtre et d'une cigarette-filtre incorporant un élément du type représenté à la figure 1 ou 2. Dans ce cas, l'enveloppe 7 est une enveloppe-manchette perforée reliant l'élément à une tige de tabac enveloppée 6, les perforations 12 à travers l'enveloppe-manchette débouchant directement dans les canaux 1 de l'élément.

A la figure 4, l'élément de la figure 1 ou de la figure 2 est employé en combinaison avec un tampon 8 de faible perte de charge et de faible pouvoir filtrant, ces deux composants étant maintenus ensemble par une enveloppe-tampon 16 de nature perméable. Ce composite est lui aussi relié à une tige de tabac enveloppée 6, au moyen d'une enveloppe-manchette perforée 7, bien que dans ce cas, les perforations de cette dernière soient disposées en aval des canaux de l'élément.

Des matériaux appropriés pour l'âme 4 et l'élément de la figure 1 sont, par exemple, une tige «Transorb», tige dense, de faible tirage, en étoupe de filaments d'acétate de cellulose agglomérés, ou de papier gaufré, à perte de charge très élevée, condensé en forme de tige. L'âme 4 de la figure 2 peut être par exemple une mousse à cellules fermées, munie d'une pellicule intégrée par fusion 3, ou encore, une étoupe de filaments condensés (par exemple d'acétate de cellulose) se conformant à une enveloppe séparée 3.

Des filtres à cigarette selon l'invention de longueurs normalisées (~25 mm) peuvent présenter par exemple une perte de charge, filtre fermé (c'est-à-dire mesurée en empêchant une dilution par l'air), de 80 à 100 mm d'eau, au manomètre à eau, pour une rétention totale de matières particulaires, filtre fermé, de 12 à 40%. Un tel filtre particulier selon l'invention, tel que représenté à la figure 3, utilisant un élément de la figure 1 avec une âme «Transorb» 4, présente une perte de charge, filtre fermé, de 88 mm d'eau et une rétention totale de matières particulaires de 18 Vi % ; pour d'autres filtres de structure et composition analogues, les valeurs étaient respectivement de 100 mm d'eau et de 21 %.

La forme d'exécution de la figure 2 peut être une tige extrudée uniforme, de nature imperméable à la fumée (par exemple en matière plastique), ayant la section transversale représentée, avec une zone superficielle qui est essentiellement la même que son corps principal et, de ce fait, n'apparaissant pas comme une pellicule autour de l'âme.

On donne ci-après des exemples spécifiques d'éléments, de filtres et de cigarettes-filtres conformes à l'invention.

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Exemple 1:

Un élément de filtre selon l'invention, tel que représenté à la figure 1, présente une âme 4 de perméabilité nulle en mousse à cellules fermées («Ethafoam»), munie d'une enveloppe-tampon 10 lisse et imperméable, et d'une enveloppe ondulée imperméable 3. Cet élément, de 20 mm de longueur et d'environ 25 mm de circonférence extérieure, présente un perte de charge, filtre fermé, de 51 mm d'eau et une rétention de goudron, filtre fermé, de 10,5% ; cette dernière valeur est mesurée par fumage, sur une machine à fumer, d'une cigarette munie d'an filtre fermé, présentant (non filtrée et non ventilée) une perte de charge de 55 mm d'eau et fournissant 30 mg de goudron et 16 mg de CO.

Exemple 2:

Un autre élément de filtre, de structure et de circonférence de l'exemple 1, mais d'une longueur de 19 mm, présente une perte de charge, filtre fermé, de 50 mm d'eau et une rétention de goudron de 10%. Un filtre selon l'invention est formé d'un composite de cet élément et d'un tampon venant en contact avec ledit élément, de 6 mm de longueur (de la même circonférence), en étoupe de filaments crêpés et agglomérés d'acétate de cellulose, non enveloppée, cet élément étant relié par une enveloppe-manchette perméable; le filtre présente une perte de charge, filtre fermé, de 57 mm d'eau et une rétention de goudron de 12,8%.

Exemple 3:

Un autre filtre selon l'invention, de dimensions et structure données dans l'exemple 2 mais utilisant un tampon différent de 6 mm en étoupe de filaments crêpés et agglomérés d'acétate de cellulose, non enveloppée, présente une perte de charge, filtre fermé, de 61 mm d'eau et une rétention de goudron de 20,3%.

Exemple 4:

Une cigarette-filtre selon l'invention, présentant une cigarette comme dans l'exemple 1, reliée à un filtre comme dans l'exemple 2, au moyen d'une enveloppe-manchette de ventilation fournissant une dilution par l'air de 50%, donne par fumage à la machine 12,1 mg de goudron et 6,4 mg de CO; le rapport CO/goudron de 0,49 est bien meilleur que celui (de l'ordre de l'unité) obtenu traditionnellement à des pertes de charge, réductions et quantités fournies de goudron perçues à des valeurs acceptables.

Exemple 5:

Une cigarette-filtre selon l'invention, comme dans l'exemple 4, mais utilisant un filtre comme dans l'exemple 3, fournit avec une dilution par l'air de 50% un taux de goudron de 12,0 mg et un taux de CO de 6,4 mg, avec un rapprot CO/goudron de 0,53.

Exemple 6:

Un élément de filtre du type de l'exemple 1 présente une perte de charge, filtre fermé, de 80 mm d'eau et une rétention de goudron, filtre fermé, de 14%. Une cigarette-filtre comportant cet élément relié bout à bout à une tige de tabac enveloppée, au moyen d'une enveloppe-manchette fournissant une dilution par l'air de 85% (par l'intermédiaire de perforations de ventilation pratiquées sur le pourtour de la manchette et coïncidant avec les ondulations), présente un taux de goudron de 1,5 mg et un taux de CO de 0,6 mg, soit un rapport CO/goudron de 0,4. La cigarette-filtre présente une perte de charge perçue (filtre ouvert) de 80 mm d'eau.

Les âmes ou éléments de filtres conforme à l'invention, avec ou sans enveloppe-tampon perméable à l'air, sont fabriqués de préférence initialement sous la forme d'une tige continue, qui est ensuite découpée aux longueurs voulues. Les âmes ou éléments sans enveloppe-tampon perméable à l'air peuvent être incorporés à des cigarettes-filtres au moyen d'une manchette de ventilation; les âmes et éléments qui sont munis d'une telle enveloppe-tampon seront incorporés au moyen d'une telle manchette ou d'un embout annulaire. Pour l'utilisation avec d'autres tampons, en filtres doubles ou multiples, les âmes ou les éléments conformes à l'invention sont alignés avec ces autres tampons interposés, et l'ensemble est entouré d'une enveloppe-tampon perméable à l'air, de manière à former une tige enveloppée continue qui est ensuite découpée aux longueurs voulues, pour la jonction à des cigarettes au moyen d'un embout annulaire ou d'une enveloppe-manchette de ventilation. La tige de l'élément ou de l'âme, enveloppée ou non, est habituellement fournie pour la fabrication de cigarette-filtre, en longueurs, formant un multiple pair (par exemple sextuple) de la longueur du filtre individuel définitif; des longueurs doubles peuvent être ensuite amenées bout à bout, entre des tiges de tabac enveloppées, et reliées à celles-ci au moyen d'embout annulaire ou d'enveloppe-manchette ventilée (suivant ce qui convient), l'ensemble résultant étant ensuite découpé à travers lesdites longueurs doubles pour fournir des cigarettes-filtres individuelles.

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1. Elément de filtre pour filtre à cigarette, caractérisé en ce qu'il comprend une âme et, autour de cette âme, une enveloppe ou une zone superficielle incorporée, rainurée ou ondulée longitudinale-ment, pour former des canaux à fumée qui s'étendent d'une extrémité à l'autre de l'âme et qui ne communiquent pas avec celle-ci, ces canaux présentant, en filtre fermé, une perte de charge inférieure à celle de l'âme.

2. Filtre pour cigarette comprenant un élément selon la revendication I, comprenant une enveloppe de ventilation disposée autour de l'élément de filtre.

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REVENDICATIONS

3. Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément comprend une tige rainurée ou cannelée, de nature imperméable à la fumée.

4. Filtre selon la revendication 2, caractérisé, en ce que l'âme est une tige à surface extérieure unie, de nature imperméable à la fumée ou de périphérie latérale imperméable à la fumée.

5. Filtre selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le pourtour de l'âme est ondulé ou rainuré longitudinalement et s'adapte à une enveloppe de forme correspondante.

6. Filtre selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'âme est constituée par plusieurs parties alignées longitudinalement, l'ensemble étant maintenu par une enveloppe commune perméable à l'air.

7. Filtre selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'enveloppe présente une partie formant embout pour relier le filtre à une cigarette-filtre.

8. Filtre selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la dimension des canaux de fumée est suffisante, compte tenu de la perte de charge dans l'âme, pour contraindre la majeure partie ou la totalité de la fumée à circuler le long des canaux à fumée.

9. Filtre selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'enveloppe de ventilation présente des trous disposés en aval ou en amont desdits canaux à fumée.

10. Cigarette-filtre comprenant un filtre selon l'une des revendications 2 à 9.