LU83059A1 - Procede pour la realisation d'une structure filtrante,notamment pour filtres a cigarettes et filtres obtenus - Google Patents

Description

BL-SOSS/EM/BM

8 7 A r~K GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG

... v?............^ W

du 34 janvier 1981 Monsieur le Ministre de l’Économie et des Classes Moyennes

Titre délivré......................................... Service de la Propriété Intellectuelle

WAffi LUXEMBOURG

Demande de Breyet d’invention . , I. Requête

La soc.dite SOCIETE JOB ANCIENS ETABLISSEMENTS BARDOU JOB ET PAUILEAC............. (i) IS rue Emile Zola366004 Perpignan*France représentée par E.Meyers & E.Freylinger^ Ing.conseils en propr.ind., (2) 46......rue du Cimetière, Luxembourg,........agissant en qualité de mmdtrhrivea..........................

' dépnse(nt) ce quatorze janvier mil neuf cent quatre vingt un ................. (3) 1 à........35................heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : "Procédé pour la réalisation d’une structure filtranteit notamment pour.......... (4) filtres à cigarettes et filtres obtenus".......................................................................................................................................

2. la délégation de pouvoir, datée de..................................... le 33 janvier 1981...........

3. la description en langue..........française..............................de l’invention en deux exemplaires; 4............”..............planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le........quatorze janvier mil neuf cent quatre vingt un...............................................................................................

déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeurs) est (sont) : François COQ, 1 rue Pierre Loti,.....66000 Perpignan. France............................................................... (5) revendiquent) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6)......................“..................................................................déposée(s) en (7)..................................................................................................................................

le ...............................“..................................................................................................................................................................................................................................... (8) au nom de......................,7Z..................................................................................................................................................................................................................... (9) élit(élisent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg_________________________________ * A6........rue....du....Cime.tiè.r.e.3.....Luxembourg..................................................................................................................................................(10) sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à.....“7!____________________________________________mois. (11) iJun des mandataires...................

Π. Procès-verbal de Dépôt

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en date du : 14 çanvier 1981 /jf 1 m* ΡΓ· le Ministre à. il°_.......... heures_l’Économie^e^^^Classes^Moyennes,

I , BL-3055/EM/BM

BREVET D'INVENTION

"Procédé pour la réalisation d'une structure filtrante, notamment pour filtres à cigarettes et filtres obtenus v SOCIETE JOB ANCIENS ETABLISSEMENTS BARDOU JOB ET PAUILHAC '13 rue Emile Zola F - 66004 Perpignan 4 - 1 -

Procédé pour la réalisation d'une structure filtrante, notamment pour filtres à cigarettes et filtres obtenus L’invention concerne un procédé pour la réalisation d'une structure filtrante isotrope à partir d'une masse 5 de matériaux fibreux constituée d'un mélange homogène de fibres de différents types, les fibres d'un des types étant nécessairement des fibres synthétiques thermofusibles, c'est-à-dire obtenues au moyen de techniques connues à partir de polymères thermoplastiques, par exemple le polyéthylène, dont une particularité est d'avoir un point ÎO de fusion relativement bas, les fibres des autres types étant des fibres stables à la température de fusion des fibres thermofusibles.

La masse fibreuse peut être conformée, soit en plaques dans le but de filtrer les particules solides ou liquides des aérosols des fumées ou encore des poussières en suspension 15 dans de l'air pollué, soit en boudin cylindrique pour constituer des filtres à cigarettes.

On connaît déjà un procédé pour la réalisation de tampons filtres pouvant être utilisés, par exemple, en tant que filtres à cigarettes, obtenus à partir de masses fibreuses, 20 telles que des fibres de cellulose de bois de pâte chimique blanchie ou de linters de coton, liées entre elles par un liant d'imprégnation liquide ou un liant solide de thermoscellage en poudre ou en fibre qui est ajouté aux fibres de cellulose avant ou pendant la conformation en boudin cylindrique.

25 Dans le cas où le liant est un solide de thermoscellage et notamment constitué de fibres, on chauffe la masse filtrante conformée en boudin cylindrique à une température correspondant à la zone de ramollissement du liant, mais en deçà de sa température de fusion complète afin de profiter de ses propriétés 30 adhésives pour créer des zones de liaisons multiples à l'entrecroisement des fibres de cellulose. Ces liaisons fibre à fibre, réalisées à chaud dans la masse fibreuse, consolident la structure filtrante après refroidissement, ce qui permet d'obtenir un filtre à cigarette de bonne compacité.

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On connaît un procédé pour la réalisation d'un filtre à cigarette confectionné à partir de fibres synthétiques de très faible diamètre, dispersées avec des fibres d'un diamètre sensiblement plus gros en proportion prédominante. L'un au 5 moins des types de fibres est thermosensible de manière qu'un chauffage subséquent soit nécessaire pour activer le liant constitué par ces fibres et provoquer le collage de l'ensemble des fibres à leur entrecroisement.

Si ces différents procédés permettent 10 d'obtenir des filtres de bonne compacité, par collage mutuel des fibres des différents types mis en oeuvre, après le refroidissement de la masse fibreuse qui suit son chauffage, il n'est pas possible pour autant de conférer à la structure obtenue le niveau suffisant de perméabilité à l'air et à la fumée du fait de l'absence de création d'un 15 réseau poreux.

Ces procédés permettent en effet d'obtenir un embout compact mais trop peu perméable à l'air et à la fumée, ce qui, pour le fumeur, rend le tirage des bouffées malaisé. Au surplus, l'efficacité filtrante vis-à-vis des produits nocifs de la fumée 20 du tabac est insuffisante du fait que de nombreuses fibres sont collées les unes aux autres ce qui diminue leur surface de contact avec la fumée.

La présente invention permet de remédier à ces inconvénients et concerne un procédé pour l'obtention d'une struc-25 ture filtrante notamment pour filtres à cigarettes, à la fois compacte, perméable et absorbante à partir d'un mélange homogène de matériaux fibreux d'au moins deux types différents, l'un appartenant nécessairement à la famille des fibres synthétiques thermofusibles.

L'invention concerne donc plus particuliè-30 rement un procédé pour la réalisation d'une structure filtrante, notamment pour filtres à cigarettes à partir d'une masse fibreuse constituée d'un mélange homogène de fibres de différents types, les unes étant nécessairement synthétiques thermofusibles, c'est-à-dire à bas point de fusion et douées de propriétés d’adhésivité à l'état fondu, les au-35 très étant absorbantes vis-à-vis des produits nocifs de la fumée du i

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- 3 - tabac et stables à la température de fusion des fibres thermofusibles, ce mélange fibreux étant conformé en boudin cylindrique dans un état non encore cohérent mais homogène et comportant des réseaux fibreux étroitement imbriqués les uns dans les autres, procédé caractérisé en 5 ce que l'on utilise une proportion notable de fibres thermofusibles par rapport aux fibres absorbantes, on porté le mélange fibreux à une température laissant intactes les fibres absorbantes, mais suffisamment élevée pour fondre et fluidifier toute la matière thermofusible qui, initialement présente sous forme de fibres, est transformée en 10 fines gouttelettes dispersées dans le réseau de fibres absorbantes, on crée ainsi, par cette transformation, d'une part des liaisons multiples à l'entrecroisement des fibres absorbantes restées stables et d'autre part un réseau de pores communiquant entre eux dans-toutes les directions et formé dans les espaces laissés vides par la fusion 15 des fibres thermofusibles.

Le mélange fibreux commence par être distribué régulièrement dans un canal de conformation cylindrique. Après sa conformation et dans un état non encore cohérent, il est soumis à un traitement thermiquè énergique qui permet de fondre très 20 rapidement les fibres thermofusibles, les transformant ainsi dans leur totalité en fines gouttelettes adhésives qui soudent entre elles les fibres absorbantes demeurées intactes créant en outre un réseau de pores interconnectés.

L'originalité du procédé, objet de 25 l'invention, réside essentiellement dans la destruction complète par fusion de la forme fibreuse du réseau de fibres synthétiques. En exploitant les propriétés de thermofusibilitë et d'adhésivité de ces fibres, on constitue la structure filtrante recherchée, remarquable par sa cohésion, sa compacité et sa perméabilité.

30 Après refroidissement, la structure est, en effet, cohérente et compacte par la présence de multiples zones de liaisons formées par les gouttelettes de matière fusible solidifiée et situées aux entrecroisement des fibres absorbantes maintenues intactes.

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La structure est, en outre, perméable par l'établissement d'un réseau de pores reliés entre eux. Ces pores sont formés dans les espaces laissés vides par la disparition de la forme fibreuse des fibres thermofusibles et ils sont distribués 5 régulièrement dans cette nouvelle structure. Cette structure est donc réalisée aux dépens de la surface de la matière thermofusible ce qui permet d'augmenter la surface spécifique utile des fibres absorbantes et d'atteindre une haute efficacité de filtration.

Les fibres thermofusibles peuvent être 10 choisies avantageusement parmi les fibres de polyoléfine, notamment en polyéthylène dont le point de fusion relativement bas est compris , entre 115 et 135° C.

Parmi les fibres de cette famille, les fibres fibriliées en polyéthylène haute densité pour usage papetier 15 sont particulièrement avantageuses. Ce sont des fibres de dimensions voisines de celles de la cellulose. Elles sont formées de faisceaux fibreux très fibrilles et très foisonnants présentant une surface très irrégulière et très chevelue avec une surface spécifique élevée. Leur longueur est comprise entre 1 et 2 mm et leur diamètre entre 2 20 et 25 microns . cette morphologie particulière permet un excellent enchevêtrement avec les fibres de cellulose; elle permet en outre, après la fusion complète du polyéthylène,d'obtenir un état poreux finement divisé, c'est-à-dire constitué d'un grand nombre de micropores résultant de l'encombrement initial 25 important des fibres fibrillëes. Er. raison de leur procédé d'obtention ces fibres ne présentent pas, lors de leur fusion, de tension interne importante, ce qui est particulièrement avantageux car les dimensions du boudin filtrant obtenu, notamment le diamètre, sont sensiblement les mêmes avant et après le chauffage de la masse fibreuse.

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. 30 On peut également employer comme fibres thermofusibles des filaments fins, par exemple en polyéthylène, obtenus par filage classique et coupés en courts segments. Toutefois les caractéristiques de la structure filtrante obtenue ne sont pas aussi satisfaisantes que celles acquises avec les fibres fibrillëes.

35 Parmi les familles de fibres absorbantes

Jstables à la chaleur à la température de fusion des fibres thermo- { - Ό - fusibles de polyéthylène, on peut utiliser des fibres de cellulose de bois, soit des fibres de conifères, sapin, pin épicéa, soit des fibres de bois feuillu, bouleau, chêne, eucalyptus, etc... En raison de leur morphologie, ces fibres naturelles, bien que non fibril-5 lées, ont un pouvoir absorbant élevé vis-à-vis des goudrons de la fumée du tabac. Elles sont en outre intéressantes par leur prix de revient peu élevé.

- * On peut également utiliser des fibres de 1 inters de coton.

10 On peut également utiliser comme fibres absorbantes, les fibres obtenues en coupant des fils artificiels ou synthétiques, par exemple des fils d'acétate de cellulose.

Leur longueur et leur diamètre doivent être du même ordre de grandeur que ceux des fibres de cellulose et leur température de fusion 15 doit être sensiblement plus élevée que celle des fibres thermofusibles.

On peut également utiliser, tout au moins partiellement, comme fibres absorbantes des fibres de carbone activé dont la longueur et le diamètre sont voisins de ceux des fibres de cellulose; on met ainsi à profit le pouvoir bien connu du carbone ac-20 tivé pour adsorber les composants de la phase gaz et vapeur de la fumée du tabac.

La proportion en poids des fibres de chaque type varie selon le degré d'aération recherché pour la structure filtrante, c'est-à-dire sa perméabilité au courant de la fumée.

25 II est indispensable que les fibres thermofusibles soient en proportion notable (au moins 25% de la masse fibreuse) par rapport aux fibres absorbantes pour que le réseau de pores créé par la fusion des fibres thermofusibles aère suffisamment la structure filtrante.

, La proportion de fibres thermofusibles permet également de faire va-30 rier le niveau de compacité du filtre.

La proportion et la nature des fibres absorbantes contribuent à déterminer le niveau d'efficacité de la structure filtrante. L'emploi de fibres de bois feuillu à la place de fibres de conifères donnera, toutes choses égales par ailleurs, 35 une perméabilité plus faible, une compacité moindre et une efficacité plus grande.

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Ainsi, à titre d'exemple, l'on démontre que pour un filtre de densité donnée, en faisant croître la proportion de fibres synthétiques thermofusibles, la résistance au tirage et l'efficacité de filtration décroissent alors que la compacité augmente. Inver-5 sement, en faisant croître la proportion de fibres absorbantes, la résistance au tirage et l'efficacité de filtration augmentent alors que la compacité diminue.

Au surplus, pour un mélange fibreux de composition donnée, il apparaît qu'en faisant croître la densité de rem-10 plissage du boudin cylindrique, les caractéristiques de résistance au tirage, d'efficacité de filtration et de compacité augmentent.

Dans un exemple de réalisation préférentiel, pour un mélange comprenant 50 % de fibres thermofusibles et 50 % de fibres de cellulose, la plage de variation de la densité du filtre est 15 de 0,105 - 0,150. Ce qui correspond corrélativement à une plage de résistance au tirage de 490 Pascal - 1.470 Pascal pour un bout-filtre de format 8 mm x 20 mm.

Un autre exemple de réalisation est le suivant : un mélange contenant 1/3 de fibres de cellulose, 1/3 de fibres 20 de carbone activé et 1/3 de fibres thermofusibles donnera un filtre perméable suffisamment compact et très efficace pour retenir à la fois les goudrons et la phase gaz et vapeur de la fumée du tabac.

La masse fibreuse, après sa conformation en boudin cylindrique, est chauffée par tout moyen connu approprié tel 25 que circulation d'air chaud, rayonnement infra-rouge, chauffage par haute fréquence ou par micro-ondes. En tout état de cause, le mode de chauffage retenu doit être tel que toutes les fibres thermo-fusibles du boudin cyclindrique atteignent en même temps leur point de fusion.

. La présente invention offre, au niveau des 30 filtres à cigarettes obtenus, les avantages suivants : - Excellent rendement de la matière filtrante : pour une même efficacité de filtration des produits nocifs de la fumée du tabac, densité sensiblement inférieure à celle des filtres habituellement utilisés, filtres en acétate de cellulose ou filtres en papier.

/ i - 7 - - Possibilité d'obtenir une efficacité des filtres par rapport à la phase gaz et vapeur de la fumée, en utilisant des fibres de carbone activé.

- Grande facilité dans l'obtention d'une large gamme d'efficacité et 5 de compacité en jouant sur la nature et les dimensions des fibres absorbantes stables à la chaleur, sur le taux d'emploi des fibres thermofusibles et sur la densité de remplissage du boudin.

« Excellente compacité et excellente élasticité avant et pendant l'opération de fumage, ces deux caractéristiques atteignant des 10 niveaux sensiblement supérieurs à ceux d'un filtre en acétate de cellulose de même résistance au tirage.

- Aspect satisfaisant de la section du filtre qui ne présente pas de pores visibles mais au contraire un fondu analogue à celui du filtre en acétate de celui ose.

15 - Prix de revient avantageux par rapport au filtre en acétate de cel lulose ou en papier en raison du prix de revient relativement faible de la matière fibreuse du mélange employé.

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Claims (1)

1. - 8 - 1°/- Procédé pour la réalisation d'une structure filtrante, notamment pour filtres à· cigarettes à partir d'une masse fibreuse constituée d'un mélange homogène de fibres de différents 5 types, les unes étant nécessairement synthétiques thermofusibles;à bas point de fusion et douées de propriétés d'adhésivité ä l'état fondu, les autres étant absorbantes vis-à-vis des produits nocifs de la fumée du ] tabac et stables à la température de fusion des fibres thermofusibles»ce mélange fibreax étant conformé en boudin cylindrique dans un état non 10 encore cohérent mais homogène et comportant des réseaux fibreux étroitement imbriqués les uns dans les autres, procédé caractérisé en ce que l'on utilise une proportion notable de fibres thermofusibles par rapport aux fibres absorbantes, on porte le mélange fibreux à une température laissant intactes les fibres absorbantes, mais suffisamment élevée 15 pour fondre et fluidifier toute la matière thermofusible qui, initialement présente sous forme de fibres, est transformée en fines gouttelettes dispersées dans le réseau de fibres absorbantes; on crée ainsi, par cette transformation, d'une part des liaisons multiples à l'entrecroisement des fibres absorbantes restées stables et d'autre part, un 20 réseau de pores communiquant entre eux dans toutes les directions constitué par les espaces laissés vides lors de la fusion des fibres thermofusibles. 2°) - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise une masse fibreuse comprenant des 25 fibres thermofusibles en proportion notable et un seul type de fibres absorbantes. 3°) - Procédé selon la revendication 1, » caractérisé en ce que l'on utilise une masse fibreuse comprenant des fibres thermofusibles en proportion notable et au moins deux types de 30 fibres absorbantes de nature différente. 4°) - Procédé selon les renvendications 2 et 3, caractérisé en ce que les fibres thermofusibles sont des fibres de polyolëfine. / / / / -y - ♦ 5°) - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fibres de polyoléfine sont des fibres fibril-lëes en polyéthylène haute densité pour usage papetier rassemblées dans des faisceaux fibreux très fibrillês et très foisonnants, présen-5 tant une surface très irrégulière et très chevelue, de surface spécifique élevée, la longueur moyenne de ces fibres variant entre 1 et 2 mm et leur diamètre entre 2 et 25 microns 6°) - Procédé selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que Ton utilise comme fibres absorbantes 10 des fibres de cellulose de bois. ' 7°) -Procédé selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que Ton utilise comme fibres absorbantes des fibres de coton, des fibres de carbone activé, de courts segements de fils d'acétate de cellulose, ces fibres et fils ayant une longueur et 15 un diamètre du même ordre de grandeur que ceux des fibres de cellulose de bois. 8°) - Procédé selon Tune quelconque des revendications de 2 à 5, caractérisé en ce que Ton utilise comme fibres absorbantes de courts segments de fils en matière synthétique j 20 telle que le polypropylène dont le point de fusion est nettement supê- i rieur à celui des fibres thermofusibles. 9°) - Procédé selon Tune quelconque des revendications de 1 à 3, caractérisé en ce que Ton utilise une masse fibreuse comprenant au moins 25 % de fibres thermofusibles. 25 10°) - Procédé selon T une .quel conque des revendications de 1 à 9, caractérisé en ce que Ton utilise une masse fibreuse comprenant 50 % de fibres fibrillées en polyéthylène haute densité pour usage papetier et 50 % de fibres de cellulose de sapin provenant de pâte chimique blanchie, les caractéristiques de forme, de 30 finesse et d'encombrement de ces fibres conférant à la masse fibreuse, ; après conformation, une faible densité. 11°) - Filtres pour particules solides ou liquides des aérosols des fumées ou des poussières en suspension dans de l'air pollué obtenu selon le procédé conforme à Tune quelconque des 35 revendications de 1 à 10. 12°) - Filtres pour cigarettes réalisés selon Tune quelconque des revendications de 1 à 10. / ΰ ~n-