FR2524273A1 - FILTER OF TOBACCO SMOKE - Google Patents
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Abstract
FILTRE DE FUMEE DE TABAC AERE. IL COMPREND UNE ENVELOPPE A AERATION 4 DISPOSEE AUTOUR D'UNE TIGE PRESENTANT UN GRAND NOMBRE DE CAPILLAIRES S'ETENDANT LONGITUDINALEMENT PAR RAPPORT A LA TIGE ET FORMES PAR UN FAISCEAU DE FILAMENTS GROSSIERS 2 S'ETENDANT LONGITUDINALEMENT DANS LE SENS DE LA TIGE OU PAR UNE FEUILLE PELLICULE OU FILM ONDULE LONGITUDINALEMENT ETOU AU MOINS PARTIELLEMENT FIBRILLE D'UNE MATIERE AYANT UNE PERMEABILITE FAIBLE OU NULLE A LA FUMEE, TASSE LATERALEMENT SOUS FORME DE TIGE.AERATED TOBACCO SMOKE FILTER. IT INCLUDES AN ENVELOPE WITH AERATION 4 ARRANGED AROUND A STEM PRESENTING A LARGE NUMBER OF CAPILLARIES EXTENDING LONGITUDINALLY IN RELATION TO THE STEM AND FORMED BY A BEAM OF COARSE FILAMENTS 2 EXTENDING LONGITUDINALLY IN THE DIRECTION OF THE STEM OR BY A LONGITUDINALLY CORRUGATED AND OR AT LEAST PARTIALLY FIBRILLED OF A MATERIAL HAVING LOW OR NO PERMEABILITY TO SMOKE, CUP LATERALLY IN THE FORM OF A STEM.
Description
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La présente invention concerne des filtres de fumée de tabac et The present invention relates to tobacco smoke filters and
réalise un filtre de fumée de tabac aéré comprenant une enveloppe à aéra- carries out an aerated tobacco smoke filter comprising an air envelope
tion autour d'une tige réalisant un grand nombre de capillaires s'étendant around a stem producing a large number of capillaries extending
dans le sens longitudinal de la tige et formée par un faisceau de fila- in the longitudinal direction of the stem and formed by a bundle of filament
ments grossiers s'étendant dans le sens longitudinal de la tige ou par une feuille pellicule ou film ondulé dans le sens longitudinal et/ou au moins coarsely extending in the longitudinal direction of the rod or by a film or film film corrugated longitudinally and / or at least
partiellement fibrillé de matière de perméabilité faible ou nulle vis-à- partially fibrillated material of low or no permeability vis-à-
vis de la fumée, tassé latéralement pour former une tige. screw smoke, packed laterally to form a rod.
La tige à capillaires multiples autour de laquelle l'enveloppe à The multi-capillary stem around which the envelope to
aération est mise en place est de préférence un corps à écoulement la- aeration is set up is preferably a flow-through body.
minaire, c'est-à-dire tel qu'en usage normal (par exemple lorsqu'on l'incorpore dans une cigarette à filtre que l'on fume sur une machine à fumer standard à des débits de circulation jusqu'à 17,5 cm par seconde) le débit d'air et de fumée traversant soit sensiblement laminaire au lieu minaire, that is to say as in normal use (for example when it is incorporated in a filter cigarette that is smoked on a standard smoking machine at flow rates up to 17, 5 cm per second) the flow of air and smoke through is substantially laminar instead
d'être turbulent.to be turbulent.
Les fibres grossières, de préférence de 20 ou plus (par exemple environ 100) denier par filament (dpf), sont de préférence à surface lisse et à absorption faible ou nulle; on peut utiliser des filaments grossiers d'acétate de cellulose ou de polyoléfine (par exemple du polypropylène) peuvent être réalisés en matière plastique (par exemple une polyoléfine The coarse fibers, preferably 20 or more (e.g. about 100) denier per filament (dpf), are preferably smooth-surfaced and of low or no absorption; coarse filaments of cellulose acetate or polyolefin (for example polypropylene) may be made of plastic (for example a polyolefin
telle que le polyéthylène) en métal (par exemple aluminium) et en cellu- such as polyethylene) in metal (eg aluminum) and in
lose (par exemple le produit connu sous la marque Cellophane), et de lose (for example, the product known as Cellophane), and
préférence ont une perméabilité à l'air maximale de 0,1 unité K Filtrona. preferably have a maximum air permeability of 0.1 K Filtrona unit.
On entend ici par perméabilité à l'air de N unités K Filtrona une perméabilité à l'air de N x 1000 m 1 s/minute/l O cm 2/100 mm de colonne d'eau de pression -déterminée en mesurant la pression "p en millimètres de colonne d'eau engendrée par un débit de 1050 ml d'air par minute sur 10 cm de la feuille pellicule ou film et en la calculant d'après l'équation Perméabilité à l'air = 1050 x 100 p Les filtres selon l'invention permettent d'obtenir des degrés élevés de dilution à l'air (par exemple 50 % ou plus) pour offrir une bonne réduction de matière en particules tout en conservant une perte de charge acceptable Ainsi ils peuvent réduire le taux de goudron principalement Here, air permeability of N K Filtrona units is understood to mean an air permeability of N × 1000 m 1 s / minute / l O cm 2/100 mm of pressure water column - determined by measuring the pressure "p in millimeters of column of water generated by a flow rate of 1050 ml of air per minute over 10 cm of the film or film sheet and calculated from the equation Air permeability = 1050 x 100 p The filters according to the invention make it possible to obtain high levels of dilution with air (for example 50% or more) to offer a good reduction of particulate matter while maintaining an acceptable pressure drop. mainly tar
par une dilution à l'air plutôt que par filtration mécanique tout en main- by dilution with air rather than by mechanical filtration while still
tenant une perte de charge de filtre relativement élevée comparée à celle d'un filtre conventionnel avec la même rétention de goudron et de dilution à l'air Un filtre selon l'invention peut réduire l'oxyde de carbone préférentiellement par rapport au goudron Cela est obtenu en utilisant un filtre avec une efficacité mécanique relativement faible en liaison avec holding a relatively high filter pressure loss compared to that of a conventional filter with the same tar retention and air dilution A filter according to the invention can reduce the carbon oxide preferentially with respect to tar This is obtained using a filter with relatively low mechanical efficiency in connection with
une dilution à l'air relativement élevée (par exemple 50 % ou plus). relatively high air dilution (eg 50% or more).
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Les filtres conventionnels, réalisés par exemple en acétate de cellulose de 12 dpf (denier par filament) qui ont une efficacité mécanique relativement faible présentent l'avantage que, lors de leur utilisation avec des valeurs élevées de dilution à l'air, on obtient des pertes de charge inacceptables pour le filtre et la cigarette à filtre Les filtres Conventional filters, made for example of 12 dpf cellulose acetate (denier per filament) which have a relatively low mechanical efficiency, have the advantage that, when used with high air dilution values, Unacceptable pressure drops for filter and filter cigarette Filters
selon la présente invention réalisent des rétentions mécaniques relative- according to the present invention achieve relative mechanical retentions.
ment faibles tout en maintenant une perte de charge relativement élevée low while maintaining a relatively high pressure drop
comparée à celle des filtres conventionnels. compared to conventional filters.
Dans une cigarette à filtre utilisant un filtre aéré selon la présente invention, le pourcentage de dilution à l'air au travers du filtre est de préférence plus grand que le pourcentage de rétention de goudron du filtre "non aéré" ou "clos", c'est-à-dire celui mesuré pour un filtre et une cigarette équivalente en empêchant la dilution à l'air au In a filter cigarette using an aerated filter according to the present invention, the percentage of air dilution through the filter is preferably greater than the percentage of tar retention of the "unvented" or "closed" filter. that is, that measured for a filter and an equivalent cigarette by preventing air dilution at
travers du filtre.through the filter.
Les cigarettes munies de filtres selon la présente invention peuvent présenter un rapport oxyde de carbone/goudroỉ inférieur à celui des cigarettes ayant la même teneur en goudron et utilisant des filtres aérés conventionnels (pour lesquels le rapport est généralement d'environ un) en accroissant la contribution de l'aération et en diminuant la contribution de la rétention mécanique à la réduction du goudron, mais en Cigarettes equipped with filters according to the present invention may have a lower carbon monoxide / goudroỉ ratio than cigarettes having the same tar content and using conventional aerated filters (for which the ratio is generally about one) by increasing the contribution of aeration and decreasing the contribution of mechanical retention to tar reduction, but
maintenant une résistance similaire de la cigarette à l'aspiration. now a similar resistance of the cigarette to the suction.
Le pourcentage de dilution à l'air auquel on se réfère ici est le pourcentage en volume d'air d'aération ajouté au travers du filtre dans The air dilution percentage referred to herein is the volume percent of aeration air added through the filter in
le mélange total délivré par le filtre; ainsi 50 % d'aération ou de dilu- the total mixture delivered by the filter; 50% of aeration or dilution
tion à l'air signifie que dans chaque bouffée il y a un rapport en volume de 50/50 d'air ajouté par rapport à la fumée d'origine, et 40 % de dilution in air means that in each puff there is a volume ratio of 50/50 of added air relative to the original smoke, and 40% of dilution
à l'air indique un rapport de 40/60 et ainsi de suite. in the air indicates a ratio of 40/60 and so on.
De préférence, le filtre clos (c'est-à-dire dans lequel on empêche la dilution à l'air) présente une perte de charge d'au moins 80 ou Preferably, the closed filter (that is to say in which the dilution with air is prevented) has a pressure drop of at least 80 or
90 mm et une rétention mécanique de goudron d'au plus 45 % - 90 mm and a mechanical retention of tar of at most 45% -
Des filtres de cigarettes de longueur standard (d'environ 25 mm) selon la présente invention peuvent par exemple présenter une perte de charge de 80 à 100 mm de colonhe d'eau avec une rétention totale de Cylinder filters of standard length (approximately 25 mm) according to the present invention may, for example, have a pressure drop of 80 to 100 mm of water columnh with a total retention of
matière en particules de 12 à 40 %. particulate matter of 12 to 40%.
Les filtres selon l'invention peuvent être conçus en choisissant la longueur, la matière du noyau, la structure, la densité de compactage, etc et le pourcentage de dilution à l'air pour fournir pour toute tige de tabac donnée n'importe quelle perte de charge acceptable pour une cigarette à filtre aéré par exemple de 80 à 120 mm de colonne d'eau, de Filters according to the invention can be designed by choosing the length, the core material, the structure, the compaction density, etc. and the air dilution percentage to provide for any given tobacco rod any loss. acceptable load for an aerated filter cigarette, for example 80 to 120 mm of water column,
préférence environ 80 ou environ 90 ou environ 100 mm de colonne d'eau. preferably about 80 or about 90 or about 100 mm water column.
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Cependant les pertes de charge de cigarettes à filtre aéré beaucoup plus élevées ou beaucoup plus faibles (par exemple 70, 60, 50, 40, 30 ou même mm de colonne d'eau) peuvent être réalisées en fonction des exigences particulières de façon plus satisfaisante que cela n'est possible avec des structures de filtre conventionnelles. However, the losses of air filter cigarettes which are much higher or much lower (for example 70, 60, 50, 40, 30 or even mm of water column) can be carried out according to the particular requirements more satisfactorily. that this is not possible with conventional filter structures.
L'enveloppe à aération peut être réalisée en une matière perméa- The ventilation envelope may be made of permeable material
ble à l'air par nature et/ou perforée Il peut s'agir de l'enveloppe d'embout au moyen de laquelle le filtre est incorporé dans une cigarette à filtre, auquel cas elle est normalement en matière imperméable à l'air et munie de perforations d'aération Autrement l'enveloppe d'aération peut être mise en place au cours de la production initiale du filtre et donc s'étendre seulement sur la longueur du filtre; le filtre résultant peut alors être incorporé dans une cigarette à filtre soit par une bague It may be the nozzle shell by means of which the filter is incorporated into a filter cigarette, in which case it is normally made of air-impermeable material and equipped with aeration perforations Otherwise the ventilation envelope may be put in place during the initial production of the filter and thus extend only over the length of the filter; the resulting filter can then be incorporated in a filter cigarette either by a ring
d'embout, soit au moyen d'une enveloppe d'embout à aération plus conven- end cap, either by means of a more convenient aeration cap envelope.
tionnelle La partie de tige de filtre selon l'invention peut être réa- The filter rod portion according to the invention may be
lisée de manière continue en faisant avancer de manière continue un continuously and continuously
faisceau de fibres grossières ou des feuille pellicules ou films préondu- bundle of coarse fibers or film or pre-film
lés longitudinalement et/ou fibrillés longitudinalement à travers un conformateur qui les condense sous forme de tige, et à couper la tige produite en continu en longueurs finies La formation de la tige peut impliquer des liaisons localisées de parties en contact de la matière de la tige (par exemple par application de chaleur lorsque la matière de la tige est thermoplastique ou prétraitée par un adhésif activable à chaud) longitudinally and / or longitudinally fibrillated through a shaper that condenses them in the form of a rod, and to cut the rod produced continuously in finite lengths The formation of the rod may involve localized bonds of parts in contact with the material of the rod (for example by applying heat when the material of the rod is thermoplastic or pretreated with a hot-activatable adhesive)
de sorte que la tige produite soit dimensionnellement stable sans enve- so that the rod produced is dimensionally stable without
loppe auquel cas l'enveloppe à aération peut être appliquée après la formation de la tige; ainsi des longueurs découpées de tiges liées non enveloppées peuvent être incorporées dans des cigarettes à filtre par une enveloppe d'embout à aération; ou bien la tige liée peut être enveloppée avant ou après sa découpe à longueur dans une enveloppe perméable à l'air et les filtres résultant incorporés dans des cigarettes à filtre par une loppe in which case the envelope with ventilation can be applied after the formation of the rod; thus cut lengths of non-wrapped bonded stems can be incorporated into filter cigarettes by a vent wrap envelope; or the bonded stem may be wrapped before or after its cutting to length in an air permeable envelope and the resulting filters incorporated into filter cigarettes by a
bague d'embout ou recouvrement par une enveloppe d'embout à aréation. tip ring or cover by an envelope of mouthpiece.
De la même manière si une enveloppe perméable à l'air est mise en place autour de la matière de la tige à mesure que la tige (liée ou non) est formée, la tige enveloppée initialement formée en continu peut être In the same way, if an air-permeable envelope is placed around the material of the rod as the rod (bonded or not) is formed, the wrapped stem initially formed continuously may be
découpée en longueurs et les filtres résultant incorporés dans des ciga- cut into lengths and the resulting filters incorporated into ciga-
rettes à filtre par des bagues d'embout ou par une enveloppe d'embout à filter retainers by end rings or by an end cap
aération La tige enveloppée ou non est habituellement fournie au fabri- Ventilation The wrapped or non-wrapped stalk is usually supplied to the manufacturer.
cant de cigarettes à filtre en longueurs d'un multiple pair (par exemple sextuple) de la longueur des filtres individuels; des doubles longueurs peuvent alors être mises en place bout à bout entre des tiges de tabac filter cigarettes in lengths of an even multiple (eg, six times) of the length of the individual filters; double lengths can then be put in place end to end between tobacco rods
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enveloppées et reliées à elles par mise en place d'une bague d'embout ou d'une enveloppe d'embout à aération complète, l'ensemble résultant étant coupé au travers desdites doubles longueurs pour fournir des cigarettes à wrapped and connected to them by inserting a tip ring or a fully vented mouthpiece, the resulting assembly being cut through said double lengths to provide
filtre séparées.separate filter.
Les filtres selon l'invention peuvent être utilisés seuls ou en tant que composants d'un filtre multiple en association avec au moins un tronçon supplémentaire par exemple à perte de charge faible et à faible rétention de goudron aligné longitudinalement avec lui Les composants de noyau alignés peuvent être en butée ou espacés et sont habituellement The filters according to the invention can be used alone or as components of a multiple filter in combination with at least one additional section for example with low pressure drop and low tar retention longitudinally aligned with it. The aligned core components can be abutted or spaced and are usually
liés par une enveloppe commune d'aération. linked by a common ventilation envelope.
En l'absence d'indications contraires, les valeurs de débit, de perte de charge, de rétention et de dilution à l'air mentionnées ici sont In the absence of indications to the contrary, the values of flow rate, pressure drop, retention and air dilution mentioned here are
mesurées par les procédés recommandés par le CORESTA (Centre de Coopéra- measured by the processes recommended by CORESTA (Center for Cooperative
tion pour les Recherches Scientifiques relatives au Tabac). for Scientific Research on Tobacco).
L'invention va maintenant être décrite à titre d'exemple en se référant au dessin annexé dans lequel: La figure I est une vue en coupe longitudinale schématique d'un filtre et d'une cigarette à filtre selon l'invention, et La figure 2 est une vue schématique en coupe d'un second filtre The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic longitudinal sectional view of a filter and a filter cigarette according to the invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view of a second filter
selon l'invention -according to the invention -
Le filtre de la figure 1 comprend un faisceau 2 de filaments de polypropylène de 100 dpf à surface lisse enveloppé dans une enveloppe 4 de papier perméable à l'air Une enveloppe d'embout 6 de papier imperméable possédant une série de perforations d'aération 8 disposées annulairement, relie le filtre à une tige de tabac enveloppée 9 pour former une cigarette à filtre En utilisation à des débits totaux jusqu'à 17,5 cm /sec, le faisceau enveloppé de filaments provoque des écoulements laminaires d'air The filter of FIG. 1 comprises a bundle of polypropylene filaments of 100 dpf with a smooth surface wrapped in an envelope 4 of air permeable paper. An envelope envelope 6 of impermeable paper having a series of ventilation perforations. arranged annularly, connects the filter to a wrapped tobacco rod 9 to form a filter cigarette In use at total flow rates up to 17.5 cm / sec, the filament-wrapped bundle causes laminar flow of air
et de fumée à travers le filtre.and smoke through the filter.
Le filtre de la figure 2 possède un corps 12 de film de polyéthy- The filter of FIG. 2 has a body 12 of polyethylene film
lène ondulé longitudinalement maintenu sous forme de tige par une enveloppe corrugated lenght longitudinally held in rod form by an envelope
4 de papier perméable à l'air et présente des caractéristiques d'écoule- 4 of paper permeable to air and has flow characteristics
ment laminaire similaires à celles du faisceau 2 de la figure 1 Ce filtre peut être incorporé dans une cigarette à filtre de la même manière que dans la figure 1 Dans les deux modes de réalisation, si les filaments tassés ou le film sont liés de façon à former une tige auto-maintenue, dimensionnellement stable, l'enveloppe 4 peut être omise, une enveloppe d'embout telle que 6 servant alors d'enveloppe de filtre Bien que les tiges 2 et 12 aient été représentées utilisées seules l'invention couvre également l'usage de ces tiges dans des combinaisons en butée bout à bout ou espacées avec une autre tige ou tronçon de noyau, l'ensemble étant These filters can be incorporated in a filter cigarette in the same manner as in FIG. 1. In both embodiments, if the packed filaments or the film are bonded so as to to form a self-maintaining rod, dimensionally stable, the envelope 4 can be omitted, a tip envelope such as 6 then serving as a filter envelope Although the rods 2 and 12 have been shown used only the invention also covers the use of these rods in combinations abutting end to end or spaced apart with another rod or core section, the assembly being
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maintenu par une enveloppe à aération commune telle que 4 ou 6. maintained by a common ventilation envelope such as 4 or 6.
Lorsque la tige de filtre selon l'invention est réalisée en feuilles pellicules ou films, ceux-ci sont ondulés ou fibrillés avant When the filter rod according to the invention is made of film or film sheets, they are corrugated or fibrillated before
d'être tassés sous forme de tige L'empreinte pour effectuer les ondu- to be packed in the form of a rod The impression to perform the corrugations
lations peut également provoquer de la fibrillation avant ou après la tions may also cause fibrillation before or after
formation de la tige, cette fibrillation pouvant en fait être plus ap- stem formation, this fibrillation may actually be more
parente que les ondulations On décrit ci-dessous deux exemples de mise en oeuvre de l'invention The two embodiments of the invention are described below.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
Un filtre de fumée selon l'invention est constitué d'une tige de A smoke filter according to the invention consists of a rod of
film de cellulose partiellement fibrillée longitudinalement, tassée laté- cellulose film partially fibrillated longitudinally, packed sideways
ralement et maintenue sous forme de tige par une enveloppe perméable Le filtre présente une longueur de 20 mm et une circonférence d'environ 25 mm et possède une perte de charge de 85 mm de colonne d'eau et une rétention de goudron de 19 %; cette rétention de goudron est mesurée dans une The filter has a length of 20 mm and a circumference of about 25 mm and has a pressure drop of 85 mm of water column and a retention of tar of 19%; this tar retention is measured in a
machine à fumer avec une cigarette qui, en l'absence de filtre et d'aéra- smoking machine with a cigarette which, in the absence of a filter and air
tion possède une perte de charge de 55 mm de colonne d'eau et délivre 30 It has a pressure drop of 55 mm of water column and delivers 30
mg de goudron et 16 mg d'oxyde de carbone. mg of tar and 16 mg of carbon monoxide.
Une cigarette à filtre selon la présente invention comprend un filtre tel que celui décrit ci-dessus relié à une cigarette par une enveloppe d'embout perforée provoquant une dilution à l'air de 50 % Cette cigarette à filtre possède une perte de charge de 92 mm de colonne d'eau et, lorsqu'elle est fumée, délivre 12 mg de goudron et 6,4 mg d'oxyde de A filter cigarette according to the present invention comprises a filter such as that described above connected to a cigarette by a perforated tip wrap causing an air dilution of 50%. This filter cigarette has a pressure drop of 92%. column of water and, when smoked, delivers 12 mg of tar and 6.4 mg of
carbone La réduction de perte de charge et de goudron sont celles re- The reduction of pressure loss and tar are those
quises avec un rapport oxyde de carbone/goudron de 0,53 qui est bien meilleur que celui (d'environ un) obtenu avec des filtres conventionnels with a carbon-to-tar ratio of 0.53 which is much better than that (about one) achieved with conventional filters
offrant une réduction de goudron et une perte de charge similaire. offering a reduction of tar and a similar pressure drop.
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
L'exemple 1 a été répété en utilisant une enveloppe d'embout perforée offrant 70 % de dilution à l'air Cette cigarette à filtre selon l'invention présente une perte de charge de 74 mm de colonne d'eau et délivre 7,2 mg de goudron et 2,24 mg d'oxyde de carbone un rapport total Example 1 was repeated using a perforated nozzle envelope with 70% dilution with air. This filter cigarette according to the invention has a pressure drop of 74 mm of water column and delivers 7.2 mg of tar and 2.24 mg of carbon monoxide a total ratio
oxyde de carbone/goudron de 0,31.carbon monoxide / tar of 0.31.
-6--6-
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