FR2481892A1 - Article a fumer et procede pour le fabriquer - Google Patents

Abstract

ARTICLE A FUMER, ET PROCEDE POUR LE FABRIQUER. UN ARTICLE A FUMER 15 COMPREND UNE MASSE COHERENTE 9 D'UN MATERIAU COMBUSTIBLE CONTENANT DU TABAC, COMPORTANT AU MOINS UN PASSAGE 2 S'ETENDANT A L'INTERIEUR ENTRE DEUX OUVERTURES ESPACEES DANS LA SURFACE DE LA MASSE, LA MASSE DU TABAC AYANT UNE POROSITE TELLE QU'ELLE SOUTIENT LA COMBUSTION LORSQU'ELLE EST ALLUMEE ET UNE DENSITE ET UNE POROSITE TELLES QU'ELLES ARRETENT SENSIBLEMENT LE COURANT GAZEUX QUI LA PARCOURT. L'ARTICLE COMPREND DE PREFERENCE UN BOUCHON PERMEABLE A L'AIR 5, 6 EN UN MATERIAU FACILEMENT INFLAMMABLE ET BLOQUANT LE PASSAGE A UNE OU AUX DEUX EXTREMITES. LA MASSE CONTENANT DU TABAC PEUT COMPRENDRE DES PARTICULES DE CHARGE QUI NE SONT PAS DU TABAC, TELLES QUE DU CARBONE OU DES ARGILES, ET LE BOUCHON PEUT CONTENIR UNE SUBSTANCE AROMATIQUE. LES ARTICLES PEUVENT ETRE REALISES EN METTANT EN FORME UN MELANGE DE MATERIAU COMBUSTIBLE A BASE DE TABAC AVEC UN LIQUIDE VOLATIL, PAR EXEMPLE UN MELANGE D'EAU ET D'ETHANOL, SOUS PRESSION, POUR OBTENIR UNE MASSE COHERENTE ET DISCRETE, DE PREFERENCE PAR EXTRUSION, EN FORMANT UN PASSAGE DANS LA MASSE, ET EN SECHANT LA MASSE JUSQU'A CE QU'ON ATTEIGNE UNE POROSITE ET UNE DENSITE TELLES QU'ELLES ARRETENT SENSIBLEMENT LE COURANT GAZEUX QUI LA TRAVERSE MAIS QUI SOUTIENNENT LA COMBUSTION QUAND ELLE EST ALLUMEE.

Description

1.

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La présente invention concerne des articles à fumer, en particulier des articles à fumer pourvus de propriétés physiques spéciales, et elle concerne en outre un procédé pour fabriquer

des articles à fumer permettant de régler leurs propriétés, con-

tr8lant de ce fait leur comportement à la combustion de façon à

réduire l'émission de goudron quand on les fume.

La quantité des produits de combustion produite par une masse d'un matériau combustible en train de brûler, tel que du tabac ou des matériaux à fumer ne comprenant pas de tabacs dépend en premier lieu de certaines propriétés physiques du matériau qui brûle. Les propriétés physiqus influençant la quantité de

produits de la combustion sont constituées par l'aire de surfa-

ce du matériau disponible pour la combustion, la densité et la

porosité du matériau, le volume d'air disponible pour la com-

bustion, la vitesse à laquelle l'air est disponible pour la combustion, la température à laquelle le matériau brûle et la

composition du matériau combustible.

Une cEuse essentielle de la production de goudron pendant

la combustion d'un article à fumer classique tel quune cigaret-

te, un cigare ou une pipe, est la pyrolyse. La pyrolyse peut ^"re dgfinie comme étant lrévolution thermique des goudrons et des gaz par la chaleur produite par la combustion deun charbon incandescent carboné. Du fait que la pyrolyse réduit le matée

riaou à fumer à son squelette carboné, les restes carbonés brf-

lent a leur tour et fournissent de la chaleur permettant la

continuation de la pyrolyse des matériaux frais disposés au voi-

sinage de matériaux qui brûlent.

Les matériaux à fumer utilisés dans les articles à fumer classiques se présentent normalement sous la forme de feuilles de tabac découpées en bandes, de feuilles de tabac reconstitué découpées en bandes, de tiges de tabac et de leurs combinaisons,

et il en résulte que ces matériaux présentent une aire de surfa-

ce relativement importante pour la pyrolyse. De plus, quand on fume un article à fumer classique, les gaz aspirés au travers

du charbon incandescent au cours d'une bouffée sont chauffés.

Les gaz chauffés traversent le tabac non br1lé situé à proximi-

té du charbon et il y a alors pyrolyse. Ainsi, dans le cas de produits classiques, la pyrolyse se déroule non seulement du fait de la chaleur de conduction. et de radiation provenant du charbon, mais également du fait de la chaleur transférée par

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ces gaz chauffés au tabac non brtlé proche du charbon.

La présente invention propose des articles à fumer con-

tenant du tabac, o la commande des processus de combustion et de pyrolyse est obtenue par ajustement des propriétés telles que la porosité, l'aire de surface et la densité de la masse

contenant du tabac. En commençant ainsi les processus de py-

rolyse et de combustion, on commande dans le même temps la phase gazeuse et l'émission de goudron dans les articles de la

présente invention.

De plus, quand il s'agit d.articles à fumer classiques du type mentionné ci-dessus, il y a une dissipation sensible de la chaleur dans les régions immédiatement adjacentes au charbon, ce qui réduit la température des gaz de combustion à mesure qu'ils se propagent dans l'article, jusqu'au point o ils ne

peuvent plus 8tre utilisés pour obtenir le dégagement thermi-

que de substances odorantes ou aromatiques à l'aval du tabac.

On a observé que cette réduction de la chaleur est nettement

inférieure lorsqu'il s'agit des articles de la présente inven-

tion, ce qui permet de dégager thermiquement les substances

aromatiques à l'aval.

LIa présente invention propose des articles à fumer conte-

nant du tabac dont l'émission de goudron pendant la combustion est commandée par réglage de la densité, de la porosité, de l'aire de surface et/ou de la composition de l'article. Les

articles à fumer comprennent une masse cohérente de tabac combus-

tible, comportant au moins un passage allant d'une première ou-

verture dans la surface de ladite masse à une seconde ouverture éloignée de la première, la masse de tabac ayant une densité et une porosité telles qu'elles arrgtent pratiquement le passage des gaz, mais la porosité étant suffisante pour soutenir la

combustion de la masse quand elle est allumée.

Pour fabriquer ces articles, on mélange un tabac combus-

tible sous forme particulaire à un ou plusieurs autres Z- 8ré-

dients comprenant un liquide, le mélange étant soumis à uin traitement additionnel pour obtenir une masse cohérente de forme appropriée dans laquelle est pratiqué un passage. Le formage est obtenu par application de pression sur le mélange pour obtenir une masse cohérente;. ensuite, on sèche la masse formée

ou mise en forme.

On peut former les articles par extrusion d'un mélange

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homogène de tabac contenant à la fois de l'eau et un liquide organique volatil compatible avec le tabac, ce mélange ayant une teneur en solides comprise entre 55 et 75% en poids, et en faisant sécher l'extrudat résultant. Le mélange constitué en vue de l'extrusion contient de préférence du tabac réduit en menus fragments dont les dimensions sont de 0,6 mm ou moins et leur permettent de passer seulement par un tamis de mailles d'environ 0,6 mm ou moins (17 mailles/cm). Des particules de remplissage qui ne sont pas constituées par du tabac, de même que les additifs de combustion et/ou des substances odorantes,

peuvent être inclus dans la masse de tabac.

Selon un autre aspect de l'invention, on obtient des caractéristiques améliorées en appliquant à la masse cohérente et sèche un traitement complémentaire tel qu'un traitement

constitué par le remouillage de la masse et ensuite son resé-

chage. Selon un mode de réalisation préféré, l'article à fumer de l'invention comprend un passage s'étendant axialement dans la masse de forme cylindrique, l'aire en section transversale dudit passage étant de préférence plus importante que celle de la masse. On préfère également disposer, en position de blocage du passage et au moins à une extrémité du passage, un bouchon perméable à l'air et facilement inflammable. On peut inclure un

ou plusieurs bouchons additionnels, constitués par le même maté-

riau ou un matériau différent, au moins à l'extrémité de sortie,

ces bouchons pouvant éventuellement contenir des substances o-

dorantes se dégageant sous l'effet de la chaleur.

Lorsqu'on le réalise en conjonction avec le procédé d'ex-

trusion préféré, il vaut mieux que le bouchon inflammable soit

extrudé concurremment avec la masse cohérente.

On décrira maintenant l'invention avec référence aux des-

sins ci-annexés dans lesquels: Fig.1 est une coupe de l'article à fumer selon la présente

invention, auquel est fixé un filtre classique au moyen d'un pa-

pier d'extrémité; Fig.1b est une vue en bout de l'article à fumer de la fig. 1; Fig.2 est une coupe d'un article à fumer semblable à celui

de la fig.1, pourvu d'un bouchon disposé aussi bien à l'extrémi-

té d'embouchure qu'à l'extrémité d'ignition de l'article; '

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Fig.3 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention, sous forme d'un article à fumer se présentant

sous forme d'un cigare, pourvu de parois épaissies, et compre-

nant un élément rapporté formant embout; Fig.4 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation

encore, se présentant sous la forme d'un article à fumer compre-

nant un corps préformé en matériau à fumer traversé par de nom-

breux canaux et disposé dans le fourneau d'une pipe; Fig.5 représente un article à fumer semblable à la fig.4, la totalité du fourneau de la pipe étant préformée à partir du matériau combustible;

Fig.6 est un tableau synoptique des étapes de la fabrica-

tion d'un article à fumer selon certains aspects du procédé de la présente invention;

Fig.7.représente de façon schématique l'équipement d'ex-

trusion permettant de réaliser l'extrusion selon un procédé par-

ticulier de l'invention;

Fig.8 représente une t8te de matrice destinée à l'équipe-

ment d'extrusion de la fig.7.

Selon la présente invention, il est proposé des articles

à fumer contenant du tabac et formés à partir d'une masse cohé-

rente traversée par au moins un passage. L'émission des substan-

ces constituées par le goudron et la phase gazeuse est contrôlée

par réglage de la densité, de l'aire de surface et e la porosi-

té de la partie combustible de la masse. En réduisant l'aire de

surface et la porosité de la masse disponibles pour la combus-

tion, et en augmentant sa densité, on peut réduire au minimum

l'émission de goudron des articles à fumer de l'invention.

Plus particulièrement, les articles à fumer de la présente invention peuvent 8tre obtenus à partir d'une masse cohérente d'un mat6riau combustible contenant du tabac, l'aire de s-..-.r de la masse disponible pour la production de goudron pouvant être considérablement inférieure à celle d'un produ.t classique en usage courant. De plus, la densité de la masse dans l'article à fumer de la présente invention peut etre nettement plus importante que celle que l'on observe généralement dans les produits à fumer classiques, alors que la porosité de la masse est nettement inférieure. L'article à fumer en résultant émet

donc nettement moins de goudron et de phase gazeuse que les pro-

duits à fumer classiques.

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En réduisant la porosité et l'aire de surface et en aug-

mentant la densité du matériau qui est brtlé, les articles à fu-

mer de la présente invention produisent une quantité plus faible de produits de pyrolyse par bouffée. Du fait que la densité, la porosité et la géométrie des articles à fumer de la présente invention commaintd /volume d'air et la vitesse à laquelle il est aspiré au travers d'un charbon en cours de combustion pendant une bouffée, et bloquent l'accès des gaz chauffés vers le tabac non br1lé, il est possible de camwnds les processus de pyrolyse

et de combustion des articles à fumer de la présente invenbion.

En outre, on peut maintenir la température de l'air qui traverse le passage des articles à fumer de la présente invention à un niveau suffisamment élevé pour obtenir le dégagement thermique vers l'aval des substances aromatiques du charbon en cours de

combustion, ce qui permet de réaliser des moyens permettant deob-

tenir une émission d'une fumée à faible teneur en gouSdron et

totalement odorante. Les articles à fumer de la présente inaven-

tion sont donc avantageux du fait que la forme9 la densité et la porosité de la messe abaissent naturellement l'émission de goudron sans addition de substances chimiques qui modifient la combusti-on et dans certains cas ont un effet négatif sur les

qualités subjectives du tabac, tout en permettant la distilla-

tion des substances aromatiques.

Pour mettre leinvention en pratique, on forme un matériau combustible contenant du tabac en une masse cohérente pourvue

d'au moins un passage allant d'une premièere ouverture à la sur-

face de la masse à une seconde ouverture éloignée de la premièe re. Aussi bien la densité que la porosité de la masse formée sont telles que le courant d'air provoqué par les bouffées passe dans l'article à fumer de préférence par le passages en d'autres termes, la densité et la porosité de la masse sont telles que

le courant gazeux est sensiblement arrêté en direction longitu-

dinale dans la masse. Cependant, la porosité peut 8tre suffisam-

ment élevée pour maintenir la combustion, et elle est de préfé-

rence suffisante pour maintenir une combustion statique et qui

n'est pas soutenue par les bouffées.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la masse est formée en un cylindre traversé par au moins un passage axial. Ce passage permet d'aspirer le matériau à fumer dense, facilite la commande du volume et de la vitesse de l'air passant

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dans le charbon, réduit le volume de charbon et sert de conduit

d'air qui permet de diluer par l'air la fumée engendrée pen-

dant la combustion quand elle est aspirée par le fumeur. Ceci

évite d'avoir recours à des filtres fortement dilués et venti-

lés qui sont fréquemment utilisés dans les articles à fumer

classiques à faible émission.

De matériau contenant du tabac qui est utilisé pour for-

mer la masse cohérente peut comprendre un tabac de haute quali-

té et très odorant, tel que de "l'oriental", dumBright" ou du "Burley", ou des mélanges, de préférence sous forme de menus fragments. D'autres tabacs tels que des tabacs reconstitués et des tabacs pr6-pyrolysés peuvent également constituer tout ou

partie du matériau contenant le tabac.

Dans un mode de réalisation particulièrement préféré,

l'article à fumer est réalisé sous forme d'un cylindre creux.

De préférence, l'épaisseur de la paroi de la masse cohérente

est telle que l'aire de surface en coupe transversale de la mas-

se est inférieure à l'aire en coupe transversale correspondante

du passage. Dans un article à fumer de ce type, il est sou-

haitable de prévoir au moins un bouchon que l'on insère dans

une position qui bloque le passage. Le bouchon peut 8tre dis-

posé à une ou auxr deux extrémités de l'article à fumer et/ou

peut 8tTe placé dans des positions intermédiaires dans le pas-

sage. Ces bouchons peuvent servir soit à faciliter la combustion, soit à constituer des chicanes pour éviter un chauffage éclair dans le tube er raison de l'aspiration lors de l'allumage ou en cas d'un ré-allumage. De plus, un ou plusieurs des bouchons peuvent contenir des substances aromatiques. Le matériau du bouchon doit 8tre perméable à l'air et il doit, du moins à une

extrémité, Otre facilement inflammable. De préférence, les bou-

chons sont constitués par du tabac réduit en menus fragments,

préparé de manière similaire à la masse cohérente.

Les additions de substances aromatiques dans les bou-

chons (ou en vue de leur incorporation dans la masse cohérente) peuvent 8tre faites lors de la préparation soit du matériau

contenant le tabac, soit du matériau du bouchon, soit des deux.

Des substances aromatiques typiques pour le tabac peuvent 8tre incorporées à une étape quelcoznqie du traitement, mais il est en général préférable de le faire pendant le mélange. lEn ce point, des extraits de tabac peuvent également 9tre incorporés 6.

sous forme d'une partie de l'ingrédient liquide. On peut utili-

ser des extraits de tabac "Burley" préparé selon les procédés

décrits dans les brevets américains 4.131.117 et 4.151.118.

On peut également employer d'autres extraits ou boues de tabac préparés par des procédés qui dégagent le liant pectiné qu'ils contiennent, sous forme d'une partie de l'ingrédient liquide lors de la production des articles & fumer. On peut trouver des

descriptions des procédés permettant de dégager les pectines

du tabac naturel dans les brevets américains 53353.541 et

3.420.421 au nom de Hind.

Les articles à fumer de la présente invention n'ont pas

besoin d'une enveloppe externe du type utilisé pour la fabri-

cation de cigarettes classiques. Cependant, on comprendra qu'on puisse utiliser une enveloppe externe en papier à cigarettes ou analogue, telle qu'un matériau de revêtement, ou que l'on puisse incorporer directement des pigments dans l'article à

fumer pour obtenir l'apparence souhaitée.

Selon les aspects du procédé de l'invention, on obtient des articles en tabac en commençant par mélanger une certaine quantité d'un matériau contenant du tabac à de l'eau et à un liquide organique volatil pour obtenir un mélange de tabac propre à un traitement subséquent, c'est-àdire à un formage

pour obtenir une masse formée selon l'une quelconque d'un cer-

tain nombre de formes discrètes. En général, les matériaux de tabac à mélanger ont une teneur en humidité comprise dans la gamme de 5 à 15% OV, et de préférence de 10% OV. L'expression "OV" (oven volatiles) utilisée ici représente la teneur en

humidité du tabac déterminée en pourcentage des substances vo-

latiles dans lefouro On détermine l'OV en plaçant un échantillon pesé de tabac dans un four à circulation d'air et en maintenant l'échantillon dans le four à une température de 100 C pendant 3 heures, suite à quoi on pèse à nouveau l'échantillon. La

différence entre les deux valeurs du poids, exprimées en pour-

centages du poids d'origine, est définie comme étant l':OV".

Avant le mélange, le tabac peut 8tre réduit en menus frag-

ments de dimensions désirées. Pour réaliser la réduction en menus fragments, on peut utiliser des moyens classiques tels qu'un broyeur à boulets, un broyeur colloïdal à plaque ou du type à vis, ou un mélangeur. Naturellement, la durée nécessaire dépend des dimensions d'origine des composants du tabac

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à réduire en fragments et dans une certaine mesure du type

du tabac utilisé ainsi que de sa teneur en humidité.

On peut réaliser le mélange du tabac avec les ingrédients liquides au moyen d'un équipement classique. Par exemple, les mélangeurs classiques Hobart équipés d'une palette plate ou d'une lame du type à batteur, des mélangeurs du type à bande et analogues, ou tout autre mélangeur permettant d'obtenir une homogénéisation et une répartition régulière du liquide dans

le tabac conviennent.

lors du mélange, l'addition des ingrédients liquides dans les particules de tabac peut être simultanée, ou bien on peut

commencer par ajouter l'eau, et ensuite l'agent volatil. En gé-

néral, le mélange s'effectue à température ambiante et est

réalisé en général dans un réceptacle fermé pour éviter une vo-

latilisation prématurée du liquide organiques La durée nécessai-

re pour parvenir à une répartition régulière du liquide et des particules de tabac dépend dans une grande mesure des dimensions des particules ainsi que du type de la combinaison de liquides utilisé. En général, une durée comprise entre 15 minutes et quelques heures suffit pour obtenir la répartition désirée du liquide. liquide* habituellement Bien qu'il soit souhaitable/Xe préparer ce mélange en utilisant à la fois de l'eau et un liquide organique volatil pour commander la-porosité et la densité de la masse cohérente, il est possible de n'utiliser que de l'eau pour la préparation

du mélange, en particulier dans les cas o la formation du mé-

lange est obtenue par extrusion dans des conditions qui peuvent

8tre suffisamment modifiées pour obtenir les résultats désirés.

Même dans ce cas, un inconvénient vient de ce que l'utilisation d'une quantité suffisante d'eau seulement tend à rendre la

densité de la masse résultante trop forte du point de vue pra-

tique. Comme noté par ailleurs plus en détail, on peut cepen-

dant effectuer un remouillage et un reséchage après la forma-

tion de la masse cohérente pour contr8ler la porosité finale dans la mesure o le mélange de départ peut 8tre extrudé ou soumis à formage de toute autre manière de façon acceptable, selon la configuration désirée* Le liquide organique volatil du mélange sert à améliorer les caractéristiques de densité et de porosité de l'article à fumer final, peut-être en raison de la vaporisation rapide qui

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s'effectue pendant le séchage. Les liquides organiques que l'on peut utiliser sont de préférence ceux dont la pression de vapeur est plus élevée que celle de l'eau et ils comprennent

seulement les liquides compatibles avec le tabac. Dans le ca-

dre de cette demande, les liquides sont considérés compatibles avec le tabac s'ils ne réagissent pas de façon appréciable avec

les constituants du tabac et si de plus ils se mélangent suf-

fisamment avec le tabac pour éviter la séparation durant

l'opération de formage de l'article. En outre, il est préféra-

ble d'utiliser des liquides qui, lorsqu'ils sont mélangés avec

les tabacs, n'ont pas un effet négatif sur leurs qualités sub-

jectives ou aromatiques quand on les fume. Des liquides préférés

comprennent ceux que l'on peut facilement éliminer par évapora-

tion au cours de conditions de chauffage et de séchage qui sont relativement peu sévères, et qui après évaporation ne laissent aucun résidu appréciable. Parmi les liquides organiques qui

conviennent, on peut mentionner les hydrocarbures à cha ne droi-

te ou à branches d'environ 5 à 8 atomes de carbones, tels que les pentanes, les hexanes et les heptanes. Des alcools à chalne droite ou à branches choisis parmi ceux ayant de 1 à 8 atomes de carbone et comprenant le méhol lthanol, le propanol,

l'isopropanol, le butanol et analogues conviennent également.

De plus, on peut utiliser des liquides "Fréon" comprenant le

trichlorofluorométhane et le dichlorodifluorométhane. Dans cer-

tains cas, on peut utiliser des cétones sélectionnées telles que de l'acétone éthyle méthyle, des éthers, des halobhydrocarbones et analogues. Le liquide choisi peut Atre utilisé seul ou biens dans certains cas, on peut utiliser une combinaison de deux ou plusieurs agents selon le type d'article à fumer que leon vent

produire.

Le rapport dans le mélange entre le total d'eau et le li-

quide organique volatil dépend dans une certaine mesure du type et des dimensions du tabac et du liquide spécifique utilisé, mais en général il est compris dans la gamme de 6:1 à 1:1 de

parties d'eau et de parties du liquide organique. Quand on uti-

lise un tabac dont les dimensions des particules sont inférieures

à 0,6 mm, selon la pratique de formage préfeérée indiquée ci-

dessous, on préfère un rapport d'environ 2 parties d'eau pour

ule partie de liquide organique.

i0 Il peut également 8tre souhaitable d'ajouter des charges

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au mélange de tabac aqueux. Les charges peuvent 9tre constituées par du carbonate de calcium, des carbones sélectionnés, de la terre d'infusoires, de l'attapulgite et analogues. Ces charges peuvent comprendre jusqutà environ 40 à 50% de solides dans le mélange sans qu'il soit nécessaire d'y ajouter des liants. Si

on le souhaite, on peut également ajouter au mélange des addi-

tifs de combustion pour ajuster les propriétés de combustion.

Alors qu'il est préférable d'éviter d'ajouter un liant

étranger et dtavcir recours plut8t à des liants naturels du ta-

bac pour obtenir un minimum d'émission de goudron pendant que l'on fume, on reconnaîtra que lion peut augmenter la résistance

mécanique de ces articles à fumer en utilisant des liants addi-

tionnels'à condition que lorsqu'on a recours à ces liants, cela

soit en accord avec les objectifs d'émission d'un produit parti-

culier.

lorsque tous les ingrédients désirés ont été ajoutés et

lorsqu'on a obtenu un mélange homogène, le mélange ainsi prépa-

ré est prgt pour un traitement ultérieur en vue d'obtenir les articles à fumer. Lors de ce traitement ultérieur, le mélange

de tabac est soumis à un foi-age pour obtenir l'article, cons-

titué par une masse de tabac cohérente dont la densité et la porosité sont suffisantes pour arrêter le courant gazeux pouvant le traverser et dont la densité est suffisante pour soutenir la

combustion de la masse quand elle est allumée. En outre, la mas-

se de tabac est pourvue au moins d'un passage qui la traverse à partir d'une première ouverture pratiquée dans la masse de

tabac et une seconde ouverture éloignée de la première. Ia for-

mation de ce passage signifie ici qu'il est réalisé pendant l'o-

pération de formage ou pendant les opérations subséquentes, ou à la fois pendant les opérations de formage et les opérations subséquentes. Selon l'invention, l'opération de formage de l'article

comprend un traitement de compression du mélange pour transfor-

mer ce mélange en une masse de tabac cohérente et se soutenant

d'elle-mgme, puis le séchage de la masse, Le traitement par com-

pression exige en général l'application d'une pression sur le

mélange de tabac dans un espace confiné, et résulte de préféren-

ce en une masse cohérente pourvue du passage désiré. Une procé-

dure différente serait de former la masse sans le passage, puis de créer ensuite ce passage après les opérations de traitement il 2481 892 par compression, ou après le s&chage, par un retrait de matière,

par exemple par formation d'un alésage ou par perçage.

Le traitement par compression peut être réalisé en ayant recours à l'une quelconque d'un certain nombre de techniques classiques aptes à appliquer une pression suffisante au mélange

de tabac et provoquer le d6gagement des liants naturels du ta-

bac, avec pour résultat une masse cohésive. L'opération de for-

mage par compression permet donc de produire des articles se supportant d'eux-mêmes sans avoir besoin d'ajouter des liants

étrangers au mélange de tabac.

* Alors que pour mettre l'invention en oeuvre, on peut uti-

liser des traitements par compression tels qu'un moulage, la

technique de traitement préférée est constituée par leextrusion.

En général, les conditions de l'extrusion dépendent du type de l'extrudeuse utilisée (à piston, à vis, etc.), de la composition particulière du mélange de tabac et des conditions désirées de forme, de densité et de porosité pour l'extrudat résultant0 On peut utiliser des extrudeuses & vis classiques ou des extrudeuses à piston produisant une pression plus élevée, les tètes des matrices des extrudeuses ayant de préférence la forme désirée pour les articles à fumer à fabriquer. Ces extrudeuses

peuvent 9tre utilisées à des pressions sélectionnées en effec-

tuant un refroidissement sélectionné d'une ou plusieurs sections

du tambour de l'extrudeuse pour faciliter la production de lIeX-

trudat désirée Une extrudeuse qui a fait ses preuves est lextru-

deuse à. matières plastiques Wayne équipée d'une vis 1:1 pouvant tourner entre I et 120 t/mn. Du fait de sa vis do 1:1,l cette

extrudeuse travaille le mélange de tabac au minimum tout en ap-

portaant une pression suffisante pour dégager les liants naturels du tabac et obtenir un produit cohésif. Iorsqu'on utilise des extrudeuses de ce type, on peut appliquer des pressions relatives

à l'extrudat à l'extrémité du tambour de l'extrudeuse (c'est-à-

dire des pressions de fusion) pouvant atteindre 175,7 kg/cm2,

mais on préfère des pressions atteignant 84,4 kg/cm2. Les températu-

res de l'extrudat à l'extrémité du tambour (c'est-à-dire les températures de fusion) peuvent 8tre inférieures à environ 40 C et elles peuvent êtredéveloppées en maintenant la température du tambour de la vis dans la gamme comprise entre environ 20 et oC. Les conditions du mélange de tabac que l'on préfère pour

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l'extrusion sont un tabac réduit en fragments de dimensions in-

férieures à environ 0,6 mm et une teneur en tabac suffisante pour produire un mélange ayant une teneur en solides comprise entre et 75% en poids de solides, et de préférence entre 60 et 70% en poids de solides. Comme indiqué ci-dessus, la forme des articles à fumer désirés détermine la constitution de la tête de la matrice de

l'extrudeuse. Les articles à fumer que l'on préfère ont une for-

me cylindrique creuse, et de préférence sont constitués par des tubes cylindriques dont l'épaisseur de paroi est telle que la

surface en coupe de la masse est inférieure à la surface en cou-

pe correspondante du passage. On utilise donc des t8tes de ma-

trice pourvues d'un passage d'extrusion annulaire adapté pour obtenir cette constitution. Une extrudeuse permettant d'obtenir

des cylindres creux est l'extrudeuse Wayne déjà mentionnée. Ain-

si par exemple, des tubes de tabac à paroi mince ayant une den-

sité élevée et une faible porosité et brêlant à des températures du charbon comprise entre 58500 et 785C60 peuvent 9tre obtenus au moyen d'extrudeuses de ce type correctement modifiées. De plus, quand on utilise de telles extrudeuses, il est courant de faire passer un courant d'air dans la partie interne du tube formé

pour éviter qu'il s'affaisse.

Une partie de l'opération de traitement par compression de l'article peut consister en une opération de sectionnement ou de séparation de masses cohérentes et individuelles correspondant

à des articles à fumer individuels. Cette opération est nécessai-

re si le traitement par compression n'est pas effectué sur la

base d'un article individuel. Dans le cas de la procédure d'ex-

trusion préférée et décrite ci-dessus, o l'extrudat est typi-

quement une masse unique de longueur continue et cobhésive sor-

tant de la matrice de l'extrudeuse, il est souhaitable d'effec-

tuer une opération de coupe à la sortie de la matrice de ianière à obtenir des unités individuelles de longueur correspondant à celles des articles à fumer désirés. Quand on désire des articles

d'une longueur prédéterminée, l'opération de coupe est synchro-

nisée avec la vitesse de sortie de l'extrudat de-façon à obtenir

la longueur désirée.

L'opération indiquée ci-dessus et consistant à fabriquer des unités individuelles, peut également 9tre réalisée à la

4 suite du séchage de l'extrudat si on constate que le section-

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nement de l'extrudat constitue une pratique plus acceptable.

On peut effectuer le séchage de la masse cohérente formée par compression et résultante soit par simple évaporation dans l'environnement, c'est-àdire à la température ambiante, soit par application de chaleur. Typiquement, pour une température

ambiante comprise entre environ 21 et 24 0, les durées de sécha-

ge typiques peuvent 8tre de 12 à 24 heures environ. L'application

de chaleur peut s'effectuer à une température d'environ 100 C.

On peut obtenir ce résultat au moyen d'un chauffage classique tel qu'un four BFréas (four à air forcé) pendant une durée allant d'environ 15 minutes à une heure. De chauffage peut également

8tre réalisé plus rapidement par micro-ondes, auquel cas la du-

rée de l'application dépend de la puissance. lorsque le niveau de la puissance est d'environ 150 watts, on a constaté que des cdubées de séchage d'environ 2 minutes étaient acceptableso On

peut avoir recours à ce sécheage r-apide pour améliorer les carac-

téris;tiques de combustion statique de l'article à fumer obtenu.

A la sulte de leopeération de séchage, les articles séchés peuvent 8tre soumis à des traitements complémentaires tels que

la fixation des articles à des embouts rapportés appropriés, pou-

vant comprendre ou non des filtres, de maière à obtenir learti-

cle à fumer terminée

On a constaté que le procédé de l'invention décrit ci-

dessus permet d'obtenir des articles à fumer convenables, mais

un autre aspect de linvention consiste en un traitement complé-

mentaire de la masse cohérente formée par compression, suite à lopeéation de séchage initiale. Ce traitement complémentaire Dermet de modifier la porosité de la masse séchée, ce qui permet

d'obtenir des caractéristiques de combustion améliorées du pro-

duit a flumer obtenu. Ce traitement complémentaire consiste en un remouillage de la masse séchée et en un reséchage subséquento Le remouillage peut 8tre effectué par vaporisage ou immersion de la masse sèche. Un remouillage approprié a été effectué en imnergeant la masse dans un bain de liquide, de préférence de l'eau, pendant une durée suffisante pour obtenir la modification désirée de porosité. En général, les conditions du remouillage dépendent de la porosité initiale, des dimensions des particules

de tabac et du type de fluide organique utilisé. On peut déter-

miner au moyen de procédures empiriques les conditions appropriées du remouillage pour obtenir les modifications de prorosité

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désirées. Le reséchage qui suit le remouillage est de préférence effectué en conformité avec le procédé de séchage initial décrit ci-dessus. Selon un autre aspect du procédé de l'invention, une autre modification est apportée au procédé pour permettre la mise en place djun bouchon perméable à l'air et facilement inflammable

dans le passage pratiqué dans la masse cohérente obtenue par com-

pression. On peut placer d'autres bouchons dans une ou plusieurs positions le long du passage et de manière à le bloquer. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, o l'on forme des articles à fumer tubulaires et cylindriques, il est souhaitable

de disposer ces bouchons aux extrémités opposées du passage tu-

bulaire.

Habituellement, on n'a besoin que d'un ou deux de ces bou-

chons, spécialement à l'extrémité o l'on allume l'article à fu-

mer. En conséquence, les modes de réalisation typiques compren-

nent un passage creux n'étant que très peu obstrué. Cependant,

on comprendra que ce passage puisse 8tre partiellement ou tota-

lement rempli d'une charge inoffensive qui est non combustible

ou ne contribue pas de façon excessive à la production de gou-

dron quand on fume l'article.

Le matériau du bouchon peut assumer diverses formes et il peut contenir des substances aromatiques se dégageant quand elles sont chauffées. De préférence, le matériau du bouchon comprend du tabac réduit en menus fragments et préparé de la même manière que la masse cohérente formant l'article à fumer. Donc, on peut former les bouchons au moyen d'un procédé analogue à celui décrit

ci-dessus pour réaliser la masse cohérente, au moyen d'un trai-

tement par compression modifié dans la mesure o cela est néces-

saine pour produire des bouchons de configuration désirée et après être insérés dans la masse cohérente et pour bloquer le passage. On peut obtenir la perméabilité des bouchons soit par la porosité inhérente de leur matériau, soit au moyen d'orifices

pratiqués dans le bouchon pendant ou après sa formation.

Les bouchons peuvent être formés indépendamment de la mas-

se cohérente et insérés dans la masse suite à sa formation ou suite au séchage, mais dans un procédé préféré, les bouchons sont formés et mis en place dans le passage de la masse simultanément ou concurremment à la formation de cette masse. Selon une autre pratique préférée, on obtient ce résultat au cours du procédé 1.5

2481 892

d'extrusion préféré en co-extrudant le bouchon en même temps

que la masse selon un synchronisme approprié de manière à obte-

nir des bouchons de dimensions désirées, dans des positions de blocage désirées dans le passage et en contact intime avec la paroi interne de la masse.

L'article à fumer de la présente invention peut 8tre réa-

lisé sous des formes variées, en particulier celles qui sont

extrudées avec avantages, bien que d'autres procédés de confor-

mation de l'article puissent Otre utilisés dans ce but. Si on se réfère maintenant à la fig.1, l'article à fumer 10 comprend une masse cohérente et allongée 9 se présentant dans ce mode de réalisation sous forme d'une tige tubulaire pourvue d'un passage 2 qui la traverse de bout en bout. Alors que la masse tubulaire 9 sert en tant que telle d'article & fumer, il est possible (voir fig.2) de fixer un filtre 3 à lextrémité de l'aspiration et de le relier à la masse 9 au moyen d'un papier d'extrémité 4 de manière classique. Comme on le voit & la fig.lb, la passge 2

et la masse 9 ont une configuration circulaire mais on compren-

&ra que l'on puisse avoir recours à d'autres sections géométri-

ques telles qu'hexagonale, etc. La masse 9 peut correspondre dans son ensemble en longueur et en circonférence à celles de cylindres de tabac à cigarettes de dimension\s classiques. Selon les caractéristiques d'émission particulières à produire avec

l'article quand on le fume, on modifie l'aire en coupe transver-

sale de la masse par rapport au passage.

Ltarticle à fumer 15 représenté à la figs2 est pourvu a l'extrémite d'allumage d'un bouchon 5 qui bloque le passage et

qui est réalisé en un matériau combustible et perméable à l'air.

Ce bouchon 5 fonctionne non se ement en tant que dispositif d'allumage, mai éviter un chauffage éclair dans le passa Icle à fumer. On peut prévoir des le bouchon 6 représenté contre

" WItre, et il peut servir à conte-

s l'article à fumer. Si on le

ir des bouchons en un ou plu-

irémités de l'article à fumer bstances aromatiques, soit de l'article à fumer peut 9tre Pes des autres types d'articles

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à fumer, tels que par exemple à la manière et selon les dimen-

sions approximatives d'un cigare 16 comme représenté a il fig.7.

Dans cet article 16, les parois 7 de la masse tubulaire onte une

épaisseur plus importante par rapport aux dimensions de l'arti-

cle que celle de l'article à fumer de la fig.2. En plus des bou- chons 5 et 6 servant à l'allumage et à contenir des substances aromatiques, l'article peut être pourvu. d'un embout rapporté 17 qui lui-mgme peut servir à contenir des éléments dégageant lie

odeur ou des moyens de filtrage 8.

Les fig.4 et 5 montrent la manière permettant d'obtenir un article à fumer qu'on utilise soit dans une pipe classique,

soit en tant que composant conformé à la manière d'une pipe.

L'article à fumer 30 représenté à la fig.4 est constitué par une masse relativement tronquée 19 conformée et dimensionnée pour

être reçue dans le fourneau 18 de la pipe, la masse étant pour-

vue d'un ou plusieurs passages traversants 2 de sa partie supé-

rieure à sa partie inférieure. La fig.5 montre la manière selon laquelle une masse cohérente 20 est conformée selon la forme d'un fourneau d'une pipe et, comme la masse de la fig.4, comprend un ou plusieurs passages 2 et une ouverture latérale telle qu'en 21 destinée à la réception d'un tuyau de pipe 28 comprenant un

filtre 40 comme la pipe 30.

La fig.6 représente schématiquement un mode de r:alúza oL préféré 'de l'invention selon lequel le tabac est réduit en nenus fragments, mélangé à de l'eau et à un liquide organique volatil, et est soumis à un traitement par compression, de préférence par extrusion, pour obtenir une masse de tabac cohérente. La

masse de tabac est séchée à température ambiante ou par applica-

tion de chaleur. Un traitement complémentaire de la masse coh6é-

rente en vue d'en modifier la porosité est réalisé par une étape

de remouillage suivie par une étape de séchage.

La fig.7 représente schématiquement l'équipement d'extru-

sion permettant de réaliser la co-extrusion mentionnée plus haut d'une masse cohérente tubulaire et de bouchons selorn l proc de l'invention, la constitution de la tête de la matrice étant présentée plus en détail à la fig.8. Si on se réfère à la fig.7, on place un mélange de tabac comme décrit ci-dessus et destiné à former la masse cohérente ou corps de l'article à fumer dans une trémie d'alimentation automatique 71. La trémie 71 applique une force continue au mélange de tabac par l'intermédiaire d'une

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lame tournante qui s'étend dans une ouverture de réception du

matériau d'une extrudeuse à vis 72 et entraînée par une transmis-

sion 73. Le mélange de tabac est envoyé à force dans l'extrudeu-

se 72 et l"extrudat obtenu dans l'extrudeuse est envoyé à force dans une tète de matrice commune 74 o il est formé en une masse

cohérente tubulaire 100 à la sortie de la t8te de la matrice.

De l'air est également envoyé dans la t8te de la matrice 74 à partir d'une soumce 75, cet air passant par une conduite 76 et parvenant aà la sortie de la t9te de la matrice à l' intérieur de la masse tubulaire 100 potr éviter son affaissement à mesure

qu'elle se forme.

Le matériau du bouchon, qui est de composition similaire à celle du matériau de-la masse, est envoyé dans une -'rémle d'alien:tation 81 de constitution analog.e à celle de la trémie J5 d'alimentation 71. Le maté6riau du bouchon est envoyé par la trée mie 81 à une extrudeuse à vis 82 entraeée par une transmission ' eextrudat sort de 1 eeXirudeuse 83 par une soupape 84 pour pbrcveninr dans la -'tSte de la matrice commune 74 o il est disposé l inltérieur et relié à la paroi iaterne de la masse tubulaire 1E C)Oo Tie circuit de s.- e o:nisation de commande 91 commande la pzuession contiinue ctui est applicuee à l_ etr-udat du bouchon qand il parvient à la t'te 74- Cette commande est syncbhonisee evec la sortie du tube 100. Le circuit 91 maintient la soupape 8- fe2méee et la transmission 83 à l arrSt pendant une période

prédéterminée qui correspond à la sortie d'une longueur présé-

lect-orzae de tube. Aoprès cette durée, la soupape 84 souvre et

la tra-smission 83 est remise en marche, ce qui entraine l'ap-

plication de pression à l"eexrudat du bouchon et, de ce fait, la sortie en commun du bouchon et du tubeó Cette condition dure -50 pendant une seconde période predéterxminée qui correspond à la livraison en commun d'une longueur présélectioonee de tube et de bouchon, après laquelle la soupape est à nouveau fermée et la transmission 85 à nouveau arrStéee La commande répétée de la soupape 84 et de la transmission 83 a donc pour résultat que le tube 100 est continuellement extrudé avec des bouchons 101 de

longueur déterminée, qui sont déposés dans des positions espa-

cées et déterminées à l'intJrieur et qui bloquent le passage.

Le circuit de s-.chronisation de commande 91 commande éga-

lement le sens de la rotation des lames des trémies 81 et 71.

Ce sens est périodiquement modifié par le circuit 91 pour obtenir

18 2481 892

une alimentation correcte en mélange de tabac de l'extrudeuse.

vis respective.

La fig.7 représente également un dispositif de coupe 92 monté à la sortie de la tête de la matrice et qui est également actionné en synchronisme par le circuit de commande 91 de maniè-

re à couper le tube 100 en unités individuelles de masses cohbé-

rentes. Cette opération de coupe peut être synchronisée de façon a ce qu'elle s'effectue immédiatement après la disposition d'un bouchon 101, chaque unité contenant alors un unique bouchon à

l'avant de son passage. Cependant et de préférence, le disposi-

tif de coupe est commandé de manière à effectuer la coupe pour obtenir des articles pourvus de bouchons aux deux extrémités. On obtient ce résultat en commandant llextrudeuse de bouchlions de

manière qu'elle fournisse un matériau à bouchons de longueur dé-

sirée et en commandant de façon correspondante le dispositif de coupe qui sectionne le tube 100 dans des positions situées le

long de la longueur de chaque bouchon extrumdé.

lIa fig.8 représente plus en détail la t9te de la matrice commune 74 de la fig.7. Comme illustré, la tbte de matrice 74 comprend un carter externe ou support 110 constitué6 par un corps cylindrique creux central- 111 aux extrémités opposées duquel sont fixés par des vis (non représentées) des anneaux de support 112 et 115. Une section évidée centrale 114 du corps 111 coopère

avec une'section évidée centrale 115, qui lui fait face, de l'an-

neau 112 pour supporter un premier mandrin creux 116. La surface conique interne 117 du mandrin 116 se prolonge en une courte

surface de guidage cylindrique 118, cette surface 118 se terri-

nant à l'extrémité de l'anneau 112 pour définir un orifice de

sortie 119.

Un autre mandrin creux 121 est supporté par l'anneau 115

et par un élément de retenue creux 122 maintenu entre cet an-

neau et le corps 111. Le mandrin 121 s'étend sur toute la lon-

gueur de l'ensemble 110 et la surface externe 125 du mandrin est espacée des surfaces internes respectives 128 et 117 du

corps 111 et du mandrin 116. Ces surfaces (123, 128, 117) défi-

nissent un passage annulaire 124 destiné à la réception de l'ex-

trudat de la masse tubulaire provenant de l'extrudeuse 72. La surface 125est conique vers l'intérieur dans la région de la surface 117, les deux surfaces coopérant pour déterminer i,-, passage annulaire de sortie 125 s'étendant radialement et

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correspondant a l'épaisseur de la masse tubulaire à former et

dont le diamètre externe est proportionné à la surface de guida-

ge 118.

Un alésage central 126 s'étend sur la longueur du mandrin 121 et reçoit l'extrudat à bouchons provenant de l'extrudeuse 82. L'alésage 126 de l'extrémité du mandrin 121 a une étendue sensiblement égale à celle du diamètre interne du passage de sortie 125, ce qui fait que l'extrudat à bouchons correspondant

à cette étendue est livré à l'extrémité du passage de sortie.

La conduite à air 76 traverse l'alésage 126 et fournit de l'air

dans la région adjacente au passage 125 et à l'ouverture de sor-

tie 119 pour éviter l'affaissement du tube 100 à mesure qu'il

est extrudé.

En fonctionnement, la pression appliquée à l'extrudat de la masse tubulaire par l'extrudeuse 72 force l'exiztudat dans le passage 124 et de là vers le passage annulaire de sortie 125

L'extrudat quitte le passage 125 sous forme d'une masse cohéren-

te tubulaire à paroi mince 100, cette masse étant guidée par la surface cylindrique 118 vers l'ouverture de sortie 119. Quand

aucun.e pression n'est appliquée à l'extrudat à bouchons par l'ex-

trudeuse 82, la masse tubulaire 100 sort sans matériau à bou-

chons et traverse une bague de constriction 127 fixée au mandrin 116.

Lorsque de la pression est appliquée à lextrudat à bou-

chons par l8eltrudeuse 82, ltextrudat est introduit à force dans

l'alésage central 126 et envoyé à l'extrémité du passage annu-

laire 125 o il est reçu à l'intérieur et parvient en contact avec la paroi interne de -la masse tubulaire 100 formée simulta

nément. Lorsque la pression continue à 8tre appliquée à leex-

trudat à bouchons, cet extrudat à bouchons et la masse tubulaire passent ensemble par l'ouverture de sortie 119, par l'ouverture centrale 129 de la bague 127. Ce dernier orifice est de forme conique vers l'intérieure et ensuite vers l'exrérieur, la forme conique vers l'intérieur se terminant en une dimension radiale inférieure au diamètre externe de la masse tubulaire. Lorsqu'elle atteint l'extrémité de la partie conique interne, l'extrémité avant de la masse tubulaire est soumise à une constriction en

direction de l'intérieur, qui oblige sa paroi à venir en enga-

gement cohésif avec l'extrémité avant de l'extrudat à bouchons.

A ce moment, la pression appliquée à l'extrudat à bouchons prend

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fin et la masse tubulaire qui continue à être extrudée est a:ions jointe à l'extrudat à bouchons sépare de cet extrudat à bouchons

un bouchon 101 qui continue à se déplacer avec le tube danms l'o-

rifice 129. La portion du tube dans laquelle est le bouchon est alors soumise à une constriction continue sur d'autres surfaces incrémentales, ce qui établit une jonction cohésive entre le

bouchon et la paroi du tube sur toute la longueur du bouchon.

Ainsi, le tube et le bouchon sont reliés sans qu'une traction excessive soit appliquée à la masse tubulaire, et on évite ainsi

l'épaississement de la paroi du tube pendant l'opération de jonc-

tion. On notera que la jonction cohésive du bouchon 101 et de la masse tubulaire 100 peut être obtenue par d'autres moyens

tels qu'en dilatant par exemple le bouchon par des procédés con-

nus de manière qu'il soit relié de façon cohésive à la paroi de

la masse.

Comme noté ci-dessus, on peut établir la perméabilité à

l'air des bouchons 101 lors de l'opération de formage des bou-

chons, et la t8te de la matrice de la fig.8 peut etre modifiée pour déterminer des orifices traversants dans les bouchons à

mesure qu'ils sont extrudés. On peut obtenir ce résultat en dis-

posant de minces tiges pleines et espacées 131 dans l'alésage

126, ces tiges s'étendant d'un point dans l'alésage jusqu'au-

delà du passage annulaire 125. Ces tiges peuvent 9tre maintenues par une bague 133 pouvant être placée entre les sections du

mandrin 121, ce qui positionne les tiges aux emplacements dési-

rés dans l'alésage 126.

On a déterminé la densité des tiges formées dans les exem-

ples ci-dessous en utilisant la formule suivante: OD 2 ID 2 longueur de la tige Densité (/c3)=) - x Deni2 2J 2 poids de la tige oC OD représente le diamètre externe de la tige en centimètres, ID le diamètre interne de la tige en centimètres, la longueur

et le poids de la tige étant respectivement exprimés en centime-

tres et en grammes.

La baisse de pression (AP) a été mesurée en fermant un

tube extrudé ouvert à une extrémité et en insérant l'autre extré-

mité dans un instrument permettant d'obtenir une baisse de pres-

sion (P.D.I.). La baisse de pression P enregistrée est inversemet

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proportionnelle au courant d'air qui traverse les parois du tube. Les exemples suivants constituent des illustrations de I t invention

XLPLE 1

On a broyé du tabac "Bright" ayant une teneur en humidité

approximative de 11,6% 0V dans un broyeur Fritsch-Pulverisette.

Le tabac broyé a été passé par un tamis à mailles de 0,25 mm pour éliminer les particules grossières et on a mis de c8té, en vue d'un traitement ultérieur, la fraction constituée par des particules ne passant que par un tamisjmailles de 0,25 mm ou plus fin (abrégé dans ce qui suit de la manière suivante: -40 mailles/cm). On a ajouté à 224,9 g d'un tabac de -40 mailles/cm ayant une teneur en humidité de 11,06% OV à 48,0 ml déthannol à 95% et

à 47,1 g d'eau. On a brassé ce mélange pendant environ 20 minu-

tes dans un mélangeur Hobart (modèle N-50) équipé d'tue lame batteuse classique plate "BD On a ensuite exfrudé le melange de tabac ayant une teneur en solides de 64-,5% en poids pouz former des tubes ayant une é paissetir de paroi de 0,5 mm. Pour effectuer cette extrusion, on a utilisé e eà e2deuse à matières plastiques de Wayne de 1 pouce9 dont la vis a tu taux de compression de 1:1, pouavue de zones a chauffage automatique et de 3 zones à refroidissement automatique par ventilateur, deune matrice droite de formage de

tubr ayant um diamètre externe (OD) de 8 mm et un diamètre inter-

ne (ID) clde 7 mm et une transmission à vitesse variable (de O à

t/mn) de 3 CV. *Les zones I à 3 ont été maintenues à la tempé-

rature ambiante. Ia pression relative maximale de la trte de la

matrice était de 105 kg,/cm2 Bien que les conditions de leextru-

sion aient été favorables pour de petites passes, il a été né-

cessaire de refroidir le tambour pour éviter une formation de peau sur la tige lorsqu'il s'agissait de passes plus longues et continules. Une partie des tubes de tabac extrudé ont été séchés dans m four Apollo à micro-ondes pendant 5 minutes à la puissance

maximale. Après séchage, les tubes ont été allumés et se main-

tiennent à l'état de combustion statique.

On a également laissé sécher les tubes extrudés à la ten-

0 pérature ambiante pendant la nuit. Ces tubes ont ensuite été

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coupés a des longueurs de 85 mn et à un poids moyen mesuré de 12,70 mg/mn et une densité calculée de 1,078 g/c3. On a laissé quatre de ces tubes se consumer statiquement, on a déterminé la durée de la combustion statique et constaté qu'elle était de 4,8 mm/min. On a soumis d'autres tubes séchés à température

ambiante à un fumage automatique dans des conditions de labora-

toire contrôlées. On a mesuré l'émission de TPI et de goudron en utilisant des techniques d'analyse classiques dans l'industrie du tabac. La quantité moyenne de TPI par bouffée était de 0,35 mg

et celle de goudron par bouffée de 0,28 mg.

EE]PLE 2

On a combiné 677,7 g de tabac "Bright" (- 40 mailles/cm) ayant une teneur en humidité de 11,56%j OV à 144 ml d'léthanol à % et à 158 g d'eau. On a brassé le mélange dans un mélangeur

* Hobart pendant 30 minutes, couvert et maintenu à température am-

biante pendant 1,5 heure. Avant l'extrusion, le pourcentage en

solides était de 65,82%.

L'équipement et les conditions de l'extrusion étaient les

mrmes que celles de l'exemple 1. La pression relative de la ma-

trice pendant le prélèvement des échantillons était d'environ kg/cm, et la température de fusion maximale de l'extrudat

au niveau de la tête de la matrice était de 43 C. Les tubes ex-

trudés avaient un diamètre externe de 8 mm et un diamètre inter-

ne de 7 mm, et une épaisseur de paroi de 0,5 mm.

On a laissé sécher les tubes pendant la nuit à la tempé-

rature ambiante. On a coupé des échantillons représentatifs à des longueurs de 85 mm, ayant un poids moyen de 12,64 mg/mm. La

densité calculée était de 1,073 g/c3. On a déterminé la combus-

tion statique comme à l'exemple 1 et constaté qu'elle éteit de 3,52 mm/min. On a constat6 que l'émission de TPII et de goudron par bouffée, également déterminée comme à l'exemple 1, était respectivement de 0,26 mg et de 0,16 mg. De plus, on a recueilli la fumée de la troisième bouffée de quatre tubes de tab*c et on a mesuré leurs constituants en phase gazeuse au moyen de

techniques de chromatographie gazeuse classiques. Les concen-

trations gazeuses moyennes de la troisième bouffée des. quatre échantillons étaient les suivantes: 02: 9,G61 mg/tube, troisième bouffée CO: 0,07 mg/tube, troisième bouffée C0O2: 1,11 mg/tube, troisième bouffée

ï-P)2481 892

On-a constaté finalement que la baisse de pression moyenne (&P) des cinqtubes représentatifs de 85 mm était de 3,96 cm d'H20. M,îlLE On a combiné 564,7 g de tabac "Bright" (- 40 mailles/cm) ayant une teneur en humidité de 11,5% OV à 120 ml d'éthanol à

% et à 115,3 g d'eau de la même manière que décrite à l'exem-

ple 2. On a brassé le mélange pendant 25 minutes, puis on l'a laissé reposer couvert pendant la nuit. Avant l'extrusion, le

mélange avait une teneur en solides de 65,05%.

On a modifié la matrice de l'extrudeuse pour extruder un tube de tabac ayant un diamètre externe de 8 mm et un diamètre interne de 5 mm. En utilisant l'équipement de l'Exemeple 1, on a établi les conditions de l'extrusion comme suit: Conditions de l'extrusion Durée (mn) Pression relative de la Température de fusion tgte-(kg/cm) ( C)

O O 24

38,66 29,5

10 31,63 36,7

26,35 40,4

26,35 40,9

263,55 42,5

26,55 45

34 24, 60 44,2

On a séché les tubes extrudés pendant la nuit à la tempé-

rature ambiante. On a pppliqué le code A à des exemples représen-

tatifs de tubes extrudés pendant une durée de 6 à 10 minutes et le code B à des tubes additionnels extrudés pendant environ 25

à 28 minutes.

On a analysé les tubes de tabac représentatifs et les ré-

sultats sont présentés dans le Tableau 1.

t-% 7

2481 892

TABLEAU 1

Unités mg/mm g/cm3 cmde mm/mn mg mg mg mm H20

Exemple Poids Den- AP pou Taux de TPn/ CO: Epais-

de la sité 85 mm combus- bouffé Gou- 3è seur de tige tion - dron/ oufparoi statiqu bouffé fée

3A 31,69 1,035 1,52 1,91 0,36 0,28 0,16 1,5

3B 32,51 1,061 11,81 1,21 0,22 0,18 0,09 1,5

EXEMPLE 4

On a brassé 443,21 g de tabac "Burley" (- 40 mailles/cm) ayant une teneur en humidité de 9,75 % OV dans un mélangeur Hobart avec 87 ml d'éthanol à 95 % et 100,08 g d'eau pendant environ 25 minutes. Avant extrusion, le mélange avait une teneur en solides

de 64,5 %.

On a extrudé des tubes de tabac "Burley" ayant un diamètre externe de 8 mm et un diamètre interne de 6,5 mm en utilisant une extrudeuse à matières plastiques Wayne précédemment décrite et dans les mêmes conditions qu'à l'Exemple 2, à l'exception que l'engrenage de l'extrudeuse avait été modifié pour augmenter la

vitesse de rotation de la vis de 0 à 120 t/mn. Pendant l'extru-

sion à 120 t/mn, la pression relative maximale de la tête était

de 175,75 kg/cm2 et la température de fusion maximale de 66 C.

Les tubes de tabac ont été extrudés avec succès. Voir également

l'Exemple 11.

2481 892

: a combiné z40,8 g de tabac "Oriental" (-_IC mailles/cm) aya-.,v 'teneur en humidité de 9,25% OV à 96 ml d'éthanol à

, e- 8 103,2 g d'eau. On a brassé le mélange pendant 25 minu-

tes et on a elffectué l'extrusion dans les m5mes conditions et avec le m8me équipement qu'tà l'exemple 4. La pression relative maxiiale de la t9te était de 42 à 49 kg/cm2 et la température de fusion maximale de 453 C. On a constaté que les tubes de tabac sortaiL- d.e la matrice de ltextrudeuse étaient légèrement collants et pl.us.lexibles que ceux en tabac "Bright" ou "Burley'o. n ce

qui Co7tcerne la combustion statique, voir exemple 11.

MMMLE 6

Or0 a préparé un tube de tabac mélangé au moyen des ingré-

dients suivants: 220,1 g de tabac "Bright" à 9,12% 0V9 110,8 g de tabac "Burley" à 9,75% 0V, 110,8 g de tabac "Oriental" à 9,25%.; 0V, 96,0 ml d'éthanol à 95% et 102,0 g d'eau. Tous les

tabacs étaient au départ du type -40 mailles/cm.

Ties tabacs sécnhés ont été melangés dans le mélangeur Hobart et o:.;; a ajouté lalcool et l'eau. Après 25 minutes de mélange, o-n a etrudé le matriau comme décrit précédemment à l'Eemple 4Z l'a 1)ression maximale de la tste était de 67 kg/cm2 et la

tempu:eue de Tfusion maximale de 4' O.

Les tubes de tabac mélangé extrudés sortant de la matrice

ont apparu plus fleibles qu'un tube en tabac "Bright" seule-

ment, mais moins flexibles quun -tube an tabac Burleyu ou an

tabac "Orientalw seulement.

On a extrude un tube consti-tué entièrement en tabac 3Bright" selon le même procédé et avec la m8me matrice qusà l'exemple 4 Les ingrédie:nts utilisés ont été 440,1 g de tabac "Brigbt" (-40 mailles/cm) à 9,12% OV, 96,0 ml dVéthanol à 95% et 105,9 g d'eau.

Pendant l'extrusion, la pression maximale de la t8te a at-

teint 91 kg/cm2 et la température de fusion maximale 46 C.

EEPJLE 8

On a mélangé dans un mélangeur Hobart les constituants suivants: 220,1 g de tabac "Bright" (-40 mailles/cm) à 9,12%,', OV ,8 g de tabac "Burley" (_-40 mailles/cm) à 9,75%o 0V O 110,2 g de tabac "Oriental" (-40 mailles/cm) à 9,25>% OV Au mélange de tabacs a été ajouté en variante 102, 9 g

2481 892

d'eau et 26,0 ml d'une solution aromatique pour cigarettes dans

ml d'éthanol. Une fois toutes ces solutions ajoutées, le mé-

lange total a été brassé pendant encore 25 minutes.

Le mélange de tabacs avait une teneur totale en solides de 64,5% et a été extrudé au moyen d'une extrudeuse A matières plastiques Wayne de I pouce. Les zones 1 A 3 ont été maintenues

a la température ambiante pendant l'extrusion. La pression ma-

2t ximale de la tête a été de 67 kg/cm et la température de fusion maximale de 53'C, Les tubes extrudés dont le diamètre externe était de 8 mm et le diamètre interne de 6,5 mm sont apparus très pliables à leur sortie de la matrice. Voir également l'exemple

11, et en particulier le Tableau 3.

EXEMPIE 9

Comme à l'Exemple 8, on a combiné les ingrédients suivants qu'on a mélangés dans un mélangeur Hobart: 220,1 de tabac nBrightn (-40 mailles/cm) à 9,12% OV ,8 g de tabac nBurleyn (-40 mailles/cm) à 9,75% 0V ,2 g de tabac Orientalu (-40 mailles/cm) à 9,25%0 OV ,0 g d'une solution mélangée de sucre 96,0 ml d'éthanol à 95% 92,9 g d'eau On a mélangé l'eau et l'éthanol que l'on a ajoutés aux

tabacs de manière alternée avec la solution de sucre. On a pour-

suivi l'e mélange pendant 26 minutes une lois que tous les ingr%-

dients aient été ajoutés. Le pourcentage de solides était de

64, 5%.

Les tubes de tabac ont été extrudés de la même manière qu'à l'Exemple 8. Pendant l'extrusion, la pression maximale de la tSte était de 63 kg/cm2, la température de fusion maximale

de 52 O.

On a séché les tubes extrudés à 10000 C dans un four pendant la nuit. Des tubes échantillons immédiatement allumés après leur sortie du four se sont maintenus en combustion statique. Les tubes qui avaient été sécLés au four puis é4uilibrés dans l'air

ambiant et à la température ambiante se sont également nainte-

nus en combustion statique bien que certains aient eu tendance

à s'éteindre et ont d0 être à nouveau allumés.

lEMPIE 10 On a combiné les ingredients suivants que l'on a mélangés dans un mélangeur Hobart:

2481 892

286,1 g de tabac "Bright" (-40D maillea/cm) à 9,12. OV ,8 g le tabac nBurley" (-40 mailles/cm) à 9,75% OV L4,1 g de tabac "Oriental" (-40 mailles/cm) à 9,25% 0V ,0 g de solution de sucre mélangé 15,0 mi d'une solution aromatique (humectant et substances aromatiques) 92,2 ml d'éthanol à 95% 106,4 g d'eau

On a mélangé les matérialu pendant environ 25 minutes a-

pros addition de tous les ingrédients. Le pourcentage de soli-

des était de 64,5%. On a effectué l'extrusion de tubes de tabac ayant un diamètre externe de 8 mm et un diamètre interne de 6,5mm dans les conditions décrites à l'Exemple 8. la pression maximale de la tête qui a été notée a été de 49 kg/cm2 et la température

de fusion maximale de 520 C.

On a fait sécher des tubes représentatifs et sectionnés

pendant la nuit dans un four à 100 C0. Les tubes séchés ont brû-

lé avec succès. Les tubes qui avaient été séchés et équilibrés

à la température ambiante se sont également maintenus en combus-

tion statique. On a noté que/pendant la combustion, le tube de tabac produisait un ar6me de cigare distinctife

EXEMPLE 11

On a séché des tubes extrudés représentatifs provenant des Exemples 4 à 7 dans un four à 100 G pendant la nuit. La moitié des tubes ont été allumés immédiatement après leur retrait du

four pour déterminer si une combustion statique pouvait se main-

tenir. La moitié restante a été équilibrée dans l'air ambiant et à la température ambiante pendant la nuit, puis testée du point de vue de la combustion statique. Les résultats sont présentés

dans le Tableau 2.

ABLEA&U 2

Exemple $6ché Séché et équilibré z br1lé brtlé pas de combustion pas de combustion statique statique 6 brûlé brûlé 7 it ii

2481 892

Cependant, en ce qui concerne le second article du Tableau 2, lorsque les tubes extrudés de l'Exeriple 5 (et un spécimen de L'Exemple 3 à titre de comparaison) ont été soumis au traitement a l'eau décrit ci-dessous, on a constaté que l'on, obtenait des propriétés de combustion sensiblement améliorées. On a coupé les tubes extrudés à la longueur de 100 mm et

on les a ensuite immergés dans de l'eau de manière qu'une lon-

gueur de 50 mm de tube se mouille. Les tubes ont été séchés dans

un four à micro-ondes et on a fixé des filtres d'acétate de cel-

lulose classiques à l'extrémité non traitée de chaque tube. On a déterminé la vitesse de combustion statique et la longueur du

tube qui brûlait. Les résultats sont indiqués dans le Tableau 3.

TABTLEAU 3

EM1IPLE 13

On a combiné 433,1 g de tabac "Bright (-40 mailles/cm) a 7,46% 0V, à 96 g de méthanol à 95% et à 110,9 g d'eau. On a mélangé le matériau dans un mélangeur Hobart pandant 25 minutes

à la température ambiante.

Le mélange de tabacs, ayant approximativement 52,5O de

solides a été extrudé au moyen d'une extrudeuse à matières plas-

tiques Wayne équipée d'une matrice à tube d'tun diamètre r-er-

de 8 mm et d'un diamètre interne de 7 nm. Les conditions de l'extrusion étaient les m9mes que celles de l'Exemple 4. La pression relative dans '_. aeuse est montée à 84 kg/cm' au moment o les premiers tubes ont été recueillis et la pression

relative était de 70,3 kg/cia2 la fin de l'extrusion 17 iU-

tes plus tard.

OC a laissé s'c'er les tubes extrudés et creux pendant la nuit à la température ambiante. mes parois exers d's tubes -O étaient très lisses et denses. Les essais de combustion statique Echantillon Durée d'immersion Taux de Longueur brIlée en secondes combustion statique

IbExemple 5 30 -Non brlé --

" 45 5 Non brlé --

60 0,75 10 n 90 1,81 50 mm 8 -30 2,58 50 mm

2481 892

effectués sur les tubes ont été sans succès.

On a immergé dans de l'eau à une profondeur de 50 mm et

pendant des durées diverses des tubes extrudés de 100 mm de lon-

gueur et préparés comme ci-dessus. Ensuite, on a séché les tubes dans un four à micro-ondes pendant 2 minutes. On a déterminé la baisse de pression de chaque tube avant et après le traitement à l'eau et le re- séchage. Les résultats sont présentés dans le

Tableau 4. Voir également l'Exemple 19.

TABLEAU 4

J0____.,. A.....,

Durée de submersion Baisse de pression en cm de H20

en secondes...

avant apres

5.154,9 1553,8

10 153,7 146,6

154 152,2

153,8 41,8

15492 25,9

15295 14,5

20...............

Les resultats indiquent que le remouillage et le reséchage modifient de façon signiioctive la paroi du Bube, et diminuent la baisse de pressions

E:?3I 14

De manière similaire à lbemple 15, on m combinée et me-

langé les matériaux suivants dans un mélangeur Hobar- pour ob-

tenir ln mélange à 62,5% de solides, extraudé aul moyen dlune extrudeuse à matières plastiques Waynse: 324,8 g de tabac "BriBght' (z40 mailles/cm) à 7 O65% 0V 72,0 g d'alcool n-propyle à 95% ,2 g d'eau Le matériau initial sortant de l'extrudeuse est apparu tout à fait sec. On a poursuivi l'extrusion pendant environ 15

minutes; la production du tube était plus lente que celle nor-

535malement observée. On a séché les tubes creux extrudés pendant la nuit à la température ambiante. Une fois allumés, les tubes

se maintenaient en combustion statique.

ZEMTIlE 15 De manière similaire à celle de l'tEemple 13, on a combiné z40 les ingrédients suivants que l'on a mélangés pour constituer un mélange à 62,5% de solides, extrudé au moyen d'une extrudeuse

2481 892

de matières plastiques Wayne: 324,8 g de tabac "Bright" (-40 mailles/cm) à 7,64% OV 72,0 g d'alcool isopropyle & 95% 83,0 g d'eau La pression relative dans l'extrudeuse est montée à 91 kg/cm2

pendant l'extrusion. Des tubes creux extrudés présentaient de bon-

nes propriétés mécaniques. Après séchage pendant la nuit à la tem-

pérature ambiante, les tubes ont été testés du point de vue de

leur combustion statique. Les tubes ne se maintenaient pas en com-

bustion statique au cours des conditions d'essai normales. Cepen-

dant, voir l'Exemple 19 en ce qui concerne le traitement subsé-

quent.

WZP':E 16

D'une mani&re semblable à celle de l'Exemple 13, on a combi-

né les matériaux suivants, que l'on a mélangés pendant 25 minutes puis extrudés: 324,8 g de tabac "Bright" (-40 mailles/cm) à 7,64% OV 72,0 g d'alcool tert-butyle à 97% 83,2 g d'eau Pendant l'extrusion, la pression relative a varié entre 77,3 et 103,7 kg/cm2. Les tubes creux extrudés avaient de mauvaises

propriétés mécaniques à l'état mouillé. Le solvant tendait à s'é-

vaporer rapidement à la sortie de la matrice et les tubes se pré-

sentaient avec une couleur moins foncée à mesure que le solvant s'évaporait. Après séchage pendant la nuit, on a testé les tubes extrudés du point de vue de leur combustion statique. Après avoir

brftlé pendant environ 2 minutes, le tube s'éteignait. Voir cepen-

dant l'Exemple 19 en ce qui concerne le traitement subséquent.

EXU P E 17

En utilisant le procédé de l'Exemple 13, on a combiné et mélangé les matériaux suivants pour constituer un mélange solide à 62,5% qui a été extrudé: 324,8 g de tabac "Brightn (-40 mailles/cm)-à 7,64.% OV 72,0 g de chlorure de méthylène à 95%o 83,2 g d'eau Pendant l'extrusion, la pression relative a monté à environ kg/cm2. Les propriétés mécaniques des tubes creux extrudés

étaient excellentes. Les tubes avaient un degré élevé de plasti-

cité et pouvaient 8tre étirés sans se casser. Il a été possible d'extruder avec succès des longueurs supérieures à I mètre. Les tubes séchés ne se maintenaient pas à l'état de combustion

2481 892

statique. Cependant voir l'Exemple 19 en ce qui concerne

le traitement subséquent.

EXhIaTE 18

On a combiné et mélangé les matériaux suivants, en utili-

sant le procédé de l'Exemple 13, pour former un mélange à 62,5% de solides qui a été extrudé: 332,2 g de tabac "Bright" (- 40 mailles/cm) a 9,7% OV 34,2 g de chlorure de méthylène 36,0 g d'éthanol' 77,0 g d'eau Après extrusion, les tubes présentaient un certain degré de plasticité; mais celui-ci n'était pas aussi important que celui observé en utilisant du chlorure de méthylène en tant que solvant principal. On a obtenu une combustion statique au

moyen du traitement subséquent noté dans l'Exemple qui suit.

JIEIE 1 9

On a coupé à une longueur de 100 mm les tubes représenta-

tifs préparés aux Exemple 13, 15, 16, 17 et 18. On a immergé

les tubes dans de l'eau pendant 30 secondes de manière qu8exac-

tement 50 mm de chaque tube soit en contact avec l'eau. On a séché les tubes pendant 2 minutes dans un four & micro-ondes CEH Corporation, modèle AVO-e, & la puissance maximale. On a fité des filtres d'acétate de cellulose classique & l'estrémité non traitée de chaque tube, apres séchage. Les tubes étaient maintenus par leur extrémité pourvue du filtre et on a allumé l'extrémité traitée & l'eau. La vitesse de combustion statique était basée sur la durée nécessaire pour braler les 50 mm de tube traités à l'eau. Les résultats sont présentés dans le

Tableau 5.

TABLEAU 5

Exemple solvant et tabac Taux (vitesse) de combustion statique iéthyle Alcool i,85 Isopropyle Alcool 3,64 16 Tert-Butyle Alcool 2,13 17 Chlorure de Méthylène 0,68 18 Chlorure de Méthylène- 2,42 Ethanol tiiini

2481 892

* Le tube immergé pendant 30 secondes ne se maintenait pas en combustion statique. Après une immersion de 45 secondes, le tube brûlait pendant 8 minutes 5 secondes puis s'éteignait. Après

réallumage, le tube brûlait pendant encore 6 minutes 35 secondes.

Ia longueur totale brtlée était de 10 mm.

Les résultats indiquent que lorsque des tubes de tabac ex-

trudés et séchés sont soumis à un traitement à l'eau, la paroi

du tube est modifiée dans le sens d'une amélioration des proprié-

tés de combustion du tube.

EXCEMLE 20

On a combiné et mélangé pendant environ 25 minutes les in-

grédients suivants dans un mélangeur Ilobart: 154,05 de tabac "Bright" (40 mailles/cm) à 9,15% OV 61,53 g de carbone PCB* (-25 + 40 mailles/cm) à 2,48% 0V 48,0 ml d'éthanol à 95% 56,4 g d'eau *PCB = Pittsburgh Coal Carbon -25 + 40 mailles/cm

Le mélange de carbone et de tabac ayant une teneur en so-

lides de 64,5% était sombre mais se présentait avec la même con-

sistance que les mélanges précédemment utilisés.

En reprenant les conditions d'extrusion de l'Exemple 8, on a produit des tubes de carbone et de tabac ayant un diamètre

externe de 8 mm et un diamètre interne de 6,5 minm. Pendant l'ex-

trusion, la pression relative maxim'ale de la t9te était de 140,6

kg/cm2 et la température maximale de fusion de 41 C.

Après avoir séchés pendant la nuit, les tubes en carbone

et tabac se maintenaient & l'état de combustion statique.

EXEMPLE 21

On a préparé des tubes de carbone et de tabac o le carbo-

ne représentait environ 40% du total des solides en utilisant les ingrédients suivants: 206,7 g de tabac nBright" (-40 mailles/cm) à 9,8% OV ,3 g de carbone PCB (-40 + 100 mailles/cm) ,1 ml d'éthanol à 95% 88,7 g d'eau (64,5% de solides) On a extrudé des tubes de carbone et de tabac ayant un diamètre externe de 8 mm et un diamètre interne de 5 mm. On a modifié l'extrudeuse à matières plastiques Wayne pour y inclure une ailette de centrage à faible restriction pour améliorer les propriétés du courant. Les conditions de l'extrudeuse étaient

2481 892

les suivantes: Zone I - 37,8 C

" 2- 66 C

3 - 93 O

iatrice-121 'C Vitesse de la vis - 120 t/mn Pendant l'extrusion, la pression relative de la t9te est

montée jusqu'Aà environ 42 kg/cm25 suivie par Ume extrusion ra-

pide du tube. Lors de la baisse de la pression, la production

de tubes a cesseés Cependant, en remontant la pression, le pro-

duit a été à nouveau extrudé.

Des échantillons de tubes extiudés ont été séchés pendant

la nuit et testés du point de vue de leur combustion statique.

Tous les échantillons se maintenaient en combustion statique0 âooEXPLE 22 On a combiné les ingrédients suivants que lon a& mélangés dans un mélangeur Hobart: 154-0 g de tabnc nBcighb (=4O mailles/cm) A 9912% OV ,0 g cde ce--oon.te de calcium A 0906% OV (35iailles/cm) Z48,0 l deéthanol a 95% 57,9 g d'eau (64,5% de solides) Aps nélange Dendant 25 minutes, les dtbes de tabaD ont été emruées atr co:nditions décrites à lBxenple 8. La pression relative - amale de la tète etteinte pendant lexrusiona éta de 7053 kg/c2 e2 Les tubes etzUdés avieét =n diastae lé e'

ment suàpérieu 8 mm. Ceci peut âre dà & la dilat'aion p-ovo-

qu6e par le sel de caébonatee On a combiné 222,3 g de tabac Brieght" (-40 mailles/ocn) à 1009%1 OV à 84,8 g d'eau que leon a mélangés dans un mélangeur

HIobart pendant 1 heure et 20 minutes.

On a ajouté 50 g de carbonate d'amnonium a 20% OIT et on

a brassé le mélange pendant 10 minutes.

Le matériau a été extrudé au moyen d'une ex.rudeuse à ma-

tières plastiques Wa.yne aux conditions suivantes: Zone 1 - 30C

" 2 - 5000

*t 5 - 70 0 Iatrice - 100 0 Eau de refroidissement de l'alimentation en circulation

2481 892

Matrice droite à tubes (diamètre externe 8 mm, diamètre

interne 7 mm).

On n'a pas observé de pression au niveau de la tête de la matrice; la température de la matrice était réduite à 900 C pen-

dant 1 'extrusion.

On a équilibré pendant la nuit à 60OCd'humidité relative dans un cabinet à humidité un échantillon représentatif de tubes extrudés découpés à une longueur de 85 mm. Lors de l'allumage

au moyen d'une flamme à gaz, le tube creux se maintenait en com-

* bustion statique pendant plus de 6 minutes. Une section de 20 mm de tube avait un taux (vitesse) de combustion de 0,185 mm à la seconde.

E2I2>E 24

On a mélangé pendant 2 heures dans un mélangeur Hobart ,2 g de tabac "Bright" (-25 + 40 mailles/cm) à 10,0% 0V et

,0 g d'une bouillie de tabac contenant du phosphate de diam-

monium et une teneur en solides de 18,0% (la bouillie étant du type préparé selon le brevet américain 3.353.541) pour obtenir

un mélange ayant approximativement 59,121o de solides.

Le matériau, qui avait tendance à se former en petites boules, a été extrudé avec succès au moyen de l'extrudeuse à matières plastiques Wayne. Les trois zones et la matrice étaient initialement & la température ambiante et on n'a pas effectué

de refroidissement pendant l'extrusion. la vitesse de la vis é-

tait comprise entre 30 et 60 t/mn; la pression relative au ni-

veau de la t te était de 49 kg/cm On a arrêté l'extrusion et on a fait monter la température

de la matrice à 1000C. On a extrudé avec succès des tubes addi-

tionnels ayant un diamètre externe de 8 mm et un diamètre inter-

ne de 7 mm.

Iors de leur allumage au moyen d'une flamme à gaz, un é-

chantillon de ces derniers tubes s'est maintenu à l'état de

combustion statique pendant environ 3 minutes 20 secondes.

EXEMPE 25

On a combiné 222,3 g de tabac "Bright" (-25 mailles/cm) ayant une teneur en humidité de 10,05% OV à 111,0 g d'eau. Le

mélange a été brassé dans un mélangeur Hobart pendant 1,5 heure.

On a ensuite introduit le mélange de tabac ayant une te-

neur en solides de 60% en poids dans la trémie de l'extrudeuse décrite à l'Exemple 1 et on a cherché à extruder des tubes de

2481 892

tabac creux de 8 mm de diamètre externe et de 7 mm de diamètre interne.

Les réglages initiaux des dispositifs de commande des tem-

pératures ont été les suivants: Zone 1 - 30 0

" 2 - 5000

3 5 - 700

Matrice - 100 0

Eau de refroidissement de la trémie en circulation.

Les tubes de tabac ont été extrudés dans ces conditions.

On a noté l'émission de vapeur à la sortie de la matrice pendant l'extrusion. On a ensuite monté la température de la zone 3 à C. Les tubes de tabac ont été extrudés dans ces conditions et on a noté une plus grande quantité de vapeur sortant de la

matrice que lorsqu'il s'agissait du réglage & 70 0.

On a ensuite fait passer la température de la matrice à 0. On a extrudé les tubes de tabac dans ces conditions. On

a noté une nmission de vapeur à la sortie de la matrice et ce-

marqué que la surface externe des tubes extrudés était plus ir-

réguliere (non lisse) que pour les conditions précédentes. Aucun des échantillons extrudés dans les conditions dOetrusion cis dessus ne se maintenait en combustion statique, ce qui laissait

supposer qu'il fallait avoir recours à un traitement addition-

nel ou à d'autres moyens pour commander la porosité.

EXMPILE 26

On a combiné 112,5 g de tabac "Brighbt (- 25 + 40 mailles/cmD

ayant une teneur en humidité de 11,06% OV à 61933 g d'eau et -

17,0 g d'éthanol à 95%. On a brassé le mélange dans un mélangeur

Hobart pendant 1,25 heure. On a ensuite ajouté 112,5 g de ta-

bac "Bright" -(- 12 + 25 mailles/cm) ayant une teneur en humidi-

té de 11,06% au mélange que l'on a brassé pendant encore 15 minutes. On a alors envoyé le mélange de tabac ayant une teneur en solides de 65,9% en poids à la trémie de l'extrudeuse pour

essayer d'extruder des tubes de tabac creux d'un diamètre ex-

terne de 8 mm et d'un diamètre interne de 7 mm.

Les dispositifs de contr8le des températures de l'extru-

deuse ont été réglés comme suit: Zone 1 - température ambiante

Zone 2-

Zone 3 -

2481 892

Matrice - non chauffée Eau de refroidissement de la trémie - arrgtée On a obtenu les réglages de la température ambiante en positionnant le dispositif de réglage dans une position telle qu'il ne provoque ni un échauffement ni un refroidissement.

La température était de 21 0.

On a extrudé des tubes de tabac creux, on les a placés sur des serviettes de papier et on les a laissés sécher à la

température ambiante pendant la nuit. Une fois séchés, les tu-

bes se maintenaient à l'état de combustion statique.

EXUMPIE 27

On a combiné 1092,2 g de tabac "Bright" (- 40 mailles/cm) et ayant une teneur en humidité de 8,44% à 268,3 g d'eau et à

189,9 g d'éthanul à 95%. Le mélange a été brassé dans un mélan-

geur Hobart pendant 35 minutes.

Le mélange de tabac ayant une teneur en solides de 64,5 o en poids a alors été divisé en deux parties. Les 3/4 environ du mélange ont été envoyés dans une extrudeuse à haut en forme de table de la Wayne Maokine and Die Company, pourvue d'un

tambour d'un pouce. L'extrudeuse a été munie de quatre comman-

des automatiques de la température, pour les trois zones du

tambour et une zone de la matrice, d'une alimentation par tré-

mie refroidie à l'eau, de ventilateurs de refroidissement mon-

tés sur'le tambour, d'une vis d'extrusion de 1:1 et d'un mano-

mètre gradué de O à 10.000 psi de Gentron (0 à 700 kg/cm2),

n GT-90. Un quart du mélange a été placé dans une trémie d'a-

limentation destinée à une extrudeuse à matières plastiques Wayne, modèle 2417. L'extruseuse modèle n 2417 a été modifiée pour pouvoir y monter un tambour refroidi à l'eau d'un pouce,

une vis à extrusion de 1:1 de un pouce, et d'un trémie d'alimen-

tation automatique. Elle a été adaptée à l'extrudeuse à la-

quelle il a été fait référence ci-dessus par l'intermédiaire d'une matrice à tête croisée modifiée de la Wayne Machine and

Die Company.

L'extrudeuse modèle 2417 a alors été actionnée de manière

à extruder séquentiellement le mélange de tabac dans le pas-

sage ouvert des tubes de tabac creux co-extrudés qui étaient

extrudés par l'extrudeuse décrite ci-dessus. L'extrusion séquen-

tielle du mélange de tabac dans les tubes ayant un diamètre externe de 8 mm et un diamètre interne de 7 mm a résulté en une

2481 892

succession de bouchons, ayant une longueur d'environ 5 mm, séparés par des intervalles d'environ 70 mm le long de l'axe longitudinal des tubes creux. Les conditions de 1sextrusion des tubes creux étaient les suivantes Zone 1 - 5000 Zone 2 - 70 C Zone 3 - 900 C Matrice - 200 0 Eau de refroidissementde 1 trémSie en circulation Matrice a téte croisée utilisée et co-exrusion

On a placé certains échentillons provenant de cette ex-

trusion dans un four A micro-ondes OEI modêle AUCLOMP et on les a séchés à demi-puissance pendant 5 miuutes Les 6chantillons

ainsi séchés se ma'ntenaient a l'état de combustion statique.

D'autres échantillons de loexru at on été lassés se-

cher à l'air pendant l1 nuit su "e seviettGe de papier. 0es échantillons ont été ensuite coupés en leus longueurs i:m bles en déco ant les échantillons de tubees.u pom cen-tral de cha.qle bhouchon a'vec pour réss. 3at des échatillons de 75 M S de lon.e- 9 Xpoa:z de bouchons de tabac da 2o5 mn dépaissee tuéieQs A Chae Plr- ê 2usieurs petits trous Ont été ensuiz te percés long- udinialeent dans les et_éemités bouchées des éechantillons aveo des mèhets n 80 et 69,potw q js ech.-ntillons

puissent 8tre iuais par un fznIeur On a ensuite flzé des fil-

2o tres d'acétate de cellulose ayant euviso= 20 ma de longueur a ne exr eité des 8éailons au moyen dsun rub:n de cellopbneo s, 8ohSr til1lons ne se Paatenaiet p s Aétat de coe bust'ion tatique. Ies échantillons ont alors été trempés dans

l'eau pendant 2 secondes et laissés sécher A à a ao.biant pbèn-

dnnt la nuit. Après ce séchage, les échantillons se menatenaient A l'état de combustion statique et pouvaient 8tre fuméso

1;MîPILE 28

On a combiné 527,2 g de tabac "Bright" (, 40 mailles/cm) ayant une teneur en humidit& de 8,44% 0V à 81,67 g d'eau, A

57z,4 g A 95% et A 53,03 g de tert butyl-p-menthanecarboxamide.

Le mélange a été brassé dans un mélangeur Hobart pendant 25 mi-

nutes. Le mélange de tabac ayant une teneur en solides de 64,5% en poids a alors été divisé en deux eaies et extrudé dans les an m8mes conditions que décrites A. l:Exemple 27. Les échantillons

2481 892

de tubes extrudés et bouchés de cette manière ont été séchés dans un four à micro-ondes pendant 5 minutes à moitié de la puissance (181,4 watts). Ces échantillons se maintenaient à

l'état de combustion statique.

On a produit des échantillons fumables & partir de l'ex-

trudat séché à l'air au moyen du m8me procédé que celui uti-

lisé à l'Exemple 27. Ces échantillons ne se maintenaient pas à l'état de combustion statique mais brêlaient suffisamment pour pouvoir btro allumés et fumés d'une manière normale. En fumant ces échantillons, on a détecté une fraicheur semblable

à celle produite par du menthol.

EXEMPIE 29

On a combiné 338,8 g de tabac "Bright" (- 40 mailles/cm) ayant une teneur en humidité de 11,46% OV à 69,2 g d'eau et à

56,8 g d'éthanol à 95%o. Le mélange a été brassé dans un mélan-

geur Hobart pendant 35 minutes.

Le mélange de tabac ayant une teneur en solides de 64,5% a été envoyé dans l'extrudeuse à laquelle il a été fait référence à l'Exemple 26, et on a extrudé des tubes de tabac

creux de 8 mm de diamètre externe et de 7 mm de diamètre inter-

ne, dans les conditions semblables à celles décrites à l'Exem-

ple 26.

Des échantillons de l'extrudat ont été placés sur ds

serviettes de papier et laissés sécher à la température am-

biante pendant la nuit.

On a choisi pour les analyser certains échantillons pré-

levés à des intervalles de 5,5 à 7,0 minutes pendant l'extru-

sion. Des résultats de l'analyse sont les suivants: Poids des échantillons 12,96 mg/mm Densité de paroi (calculée) 1,000 g/cm3 P (85 mm) 10 cm de H Taux de combustion statique 23,46 mm/mn TPM/bouffée 0,16 mg Goudron/bouffée 0,10 mg Emission de C0O à la troisième bouffée 0,03 mg

EXEVMPIE 30

On a combiné 451,8 g de tabac "Bright" ayant une teneur en humidité de 11, 46% OV à 92,2 g d'eau et à 75,7 g d'éthanol

à 95%. Le mélange a été brassé dans un mélangeur Hobart pen-

dant 25 minutes.

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Le mélange de tabac ayant une teneur en solides de 64,5% en poids a alors été envoyé dans l'extrudeuse à haut en forme de table de la Wayne Machine and Die Company à laquelle il est fait

référence à l'Exemple 27. La matrice de l'extrudeuse a été modi-

fiée de manière à extruder des tubes creux ayant un diamètre ex- terne de 8 mm et un diamètre interne de 6 mm. Les conditions de

l'extrusion étaient les m8mes que celles de l'Exemple 26.

Les tubes de tabac extrudé ont été places sur des serviet-

tes de papier pour sécher pendant la nuit à l'air ambiant.

On a choisi pour les analyser des échantillons d8extrudat

recueillis à des intervalles de 5,5 à 7,5 minutes pendant l'ex-

trusion. Les résultats de l'analyse sont les suivants: Poids des échantillons 19,87 mg/mm Densité de paroi 09904 g/cm aP (85 mm) 17,2 cm de Taux de combustion statique TPB/bouffée Goudron/bouffé6e Emission de CO à la troisième bouffée H20 31,20 mm/mn 0,21 mg 0,17 mg 0,06 mg

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REVE ICAIONS

1.- Article à fumer, caractérisé en ce qu'il est consti-

tué par une masse cohérente (9, 19, 20) d'un matériau combusti-

ble contenant du tabac, comportant au moins un passage (2) s'é-

tendant à l'intérieur entre une ouverture pratiquée dans la

surface de la masse et une seconde ouverture espacée de la pre-

miere, ladite masse de tabac ayant une porosité telle qu'elle soutient la combustion quand elle est allumée, et une densité

et une porosité telles qu'elles arrêtent sensiblement le cou-

rant gazeux qui la parcourt..

2.- Article à fumer selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un bouchon (5) perméable à l'air réalisé en un matériau facilement inflammable et bloquant ledit passage

à une extrémité.

3.- Article à fumer selon la revendication 2, caractérisé

en ce qu'il comprend au moins un bouchon additionnel (G) per-

méable à l'air qui bloque le passage en une positon uspacée

du premier bouchon, de préférence à l'autre extrémité du pas-

sage": ' À; --.;- t:

4.- Article à fumer selon l'une des revendications I à 3,

caractérisé en ce qu'il comprend un passage (2) s'étendant

axialement dans une masse conformée cylindriquenent.

5.- Artice à fumner selon la re-e-cicati-" l' ca'-' s

en ce que ltaire en section transversale du passage est plus in-

portante que l'aire correspondante de la masse.

6.- Article à fumer selon l'une des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que le matériau contenant du tabac comprend du tabac extrudé réduit en menus fragments, de préférence de

dimensions inférieures à 0,6 mm (tamis de 17 mailles/cm).

7.- Article à fumer selon l'une des revendication.s i.

caractérisé en ce que le matériau contenant du tabac comprend

en outre z particules dûie ' a qtui n-e so:ta ta-

bac. 8.- Article à fumer selon la revendication 7, caractérisé en ce oue les particules de remplissage so.nb coisies pani le

carbone, le carbonate de calciumLl, la terre d'inúusaires et _'at-

tapulsite.

9.- A.ticle f unner selon l'une des revendications I ':

caractérisé en ce que le matériau contenant du tabac comporte

e. outre un additif facilitarnt la conbustion.

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10.- Aorticle a fumer selon l'une des revendications 2 à 9,

caractérisé en ce qu'au moins un bouchon (5, 6) bloquant ledit

passage contient une substance aromatique.

11.- Procédé pour fabriquer des articles à fumer, carac-

térisé en ce qu'il comprend la mise en forme d'un mélange com- bustible à base de tabac avec au moins uu liquide volatil sous

presséïon pour constituer une masse cohérew/e discrete, la for-

nation d'un passage dans la masse, et le séchage de la masse9 la composition du mélange, la pression de la mise en forme et les conditions du séchage étant commandées pour conférer à la masse une porosité et une densité telles qu'elles artStent

sensiblement le courant gazeLux qui la traverse nais qui faicli-

tent la combustion lorsqu'elle est allumée.

12.- Procédé selon la revendication I caractérisé en ce

que le passage traversant est constitué pendant la mise en for-

me de la masse.

13.- Procédé selon la revendication Il caractéris ean ce que le pessage Itr-ersant est formé à la suite de la mise en

fLoe de la masse.

14.- Procédé salon l'une des revendications Il à 153 carac-

óérseé en ce que la mélange de tabac à une teneur en solides comprise entre 55 et 75% en poids9 et de préférence entra 60 et %.

15.- Procédé selon lVune des revendications Il à 14

carazc'érise an ceque le matériau à base de tabao est réduit an menus fragmentsq de préeérence de dimensions inférieures à 0O6 mm (tamis de 10 mailles/cm), et de prexference encore Luf

rieu:es a O,25 mm (tamis de.0 mailles/cm).

16.- Procédé selon l'une des revendications Il à 15e carac-

térisé en ce que le mélange contient en plus un matériau non liant.

17.- Procédé selon l'une des revendications Il à 169

caractéerisé en ce que lesdits liquides sont constitués par de l'eau et un liquide organique volatil, notamment un alcool à faible poids moléculaire compatible avec le tabac, par exemple de l'éthanol, le rapport entre le liquide organique et 1 eau étent de praéfrence compris entre 1-6 et 1:1, et de préférence

encore entre 1:2 et 1:1.

18.- Procédé salon l'une des revendications I1 à 17,

1 caractérisé en ce que le matérMiau à base de tabac et leas autres

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ingrédients sont mélangés les uns avec les autres jusqu'à ce que soit obtenu un mélange sensiblement homogène, notamment pendant une durée comprise entre 15 minutes et plusieurs heures, le matériau à base de tabac et les autres ingrédients étant de préférence mélangés dans un environnement fermé pour éviter la

volatilisation du liquide organique.

19.- Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le matériau à base de tabac est réduit en menus fragments

avant le mélange.

20.- Procédé selon l'une des revendications 11 à 19,

caractérisé en ce que ledit mélange est mis en forme selon une

masse cohérente par extrusion, de préférence par extrusion à pis-

ton. 21.- Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce

que l'extrusion est effectuée avec un minimum de travail appli-

qué au mélange de tabac, mais sous une p-resson suffisante pour

dégager les agents de liaison naturels contenus dans le maté-

riau à base de tabac.

22.- Procédé selon l'une des revendications 20 et 21, ca-

2O 2 ractérisé en ce que le mélange de tabac est aliàeït a force

dans le mécanisme d'extrusion.

23.- Procédé selon l'une des revendications 20 à 22, ca-

ractérisé en ce que l'extrusion est effectuée par extrusion à

vis, et de préférence au moyen d'une extrudeuse ayalnt tu -

de l:l.

24.- Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'extrusion du mélange de tabac s'effectue à une pression de fusion égale ou inúérieuure à 172,5 kg/cn2, et de préférence égale ou inférieure à 82,5 kg/cm2, le mélange de tabac pendant l'extrusion étant de préférence à une température de fusion

(dans l'extrudeuse) de 400 , ou en dessous.

25.- Procédé selon l'une des revendications 20 à 24,

caractérisé en ce que l'extrusion produit une nasse de foire

- sensiblement cylindrique.

26.- Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'un passage est formé le long de l'axe de la masse de forme cylindriquement, de préférence défini par une surface de la

masse mise en forme.

27.- Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que l'aire de la section transversale extrudée de la masse

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perpendiculaire à son axe est inférieure à l'aire en section

transversale du passage perpendiculaire au même axe.

28.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 27, carac-

térisé en ce qu'un ou plusieurs bouchlons facilement inflamla-

bles est ou sont insérés dans le passage de la masse mise en forme. 29.Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce qu'un bouchon est inséré en extrudant un matériau à bouchons

dans le passage.

30.- Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce

que le mélange de tabac et le matériau à bouchons sont extru-

dés concurrement.

31.- Procédé selon la revendication 30, caractérisé en

ce que l'extrusion du matériau à bouchons est intermittente.

32.- Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que ladite masse est coupée transversalement audit axe dans

des positions o le matériau à bouchons est situé dans le pas-

sage. n3.- Procédé selon la revendication 32, caractérisé en

ce que la coupe passe au travers dumatériau à bouchons.

34.- Procédé selon ume des revendications 32 et 33,

caractérisé en ce que la coupe s'effectue concurremment à

l'extrusion du mélange de tabac et est de préférence synchro-

nisée avec cette dernière.

35.- Procédé selon l'mune des revendications 30 à 54,

caractérisé en ce qu'une force est appliquée à la paroi du

mélange de tabac extrudé pour joindre de façon cohésive le mé-

lange de tabac au matériau à bouchons extrudé.

53.- Procédé selon l'une des revendications 50 à 534,

caractérisé en ce que le matériau à bouchons peut se dilater

* et se joindre de façon cohésive à la paroi du mélange de ta-

bac extrudé.

57.- Procédé selon l'une des revendications Il à 36,

carct' ' e.; ce que le séchage es-u effectué en soumettant

la masse mise en forme à de la chaleur, notamment en soumet-

tant la masse mise en forme à une énergie à micro-ondes.

58.- Procédé selon la revendication 37, caractérisé en

ce que le séchage est réalisé au moyen d'air chaud, de préfé-

tence à une température d'environ 100 C pendant une période

de 15 minutes à une heure.

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39. Procédé selon l'une des revendications Il à 38, ca-

ractérisé en ce que le séchage est réalisé en exposant la mas-

se mise en forme à l'atmosphère ambiante, de préférence à une température comprise entre 21 et 240C et pendant une période de 12 à 24 heures.

40. Procédé selon l'une des revendications 11 à-39, ca-

ractérisé en ce que la masse séchée est remouillée et reséchée,

le mouillage étant, de préférence, effectué à une période dif-

férente pour ajuster la porosité de la masse à une valeur dé-

sirée après séchage.