LU86057A1 - Procede de formation a sec de tabac reconstitue et produit obtenu par ce procede - Google Patents

Description

κ ·Ϋ Λ r > "Procédé de formation à sec de tabac reconstitué et prçduit obtenu par ce procédé", L'invention concerne un procédé de formation à sec de tabac reconstitué, et s'étend également au produit obtenu, 5 D'une façon générale, la production et le traitement des tabacs comprennent les étapes de vieillissement, de mélange, de découpage, de séchage, de refroidissement, de classification, de façonnage et d'emballage. Au cours de ces étapes, il est produit des quantités considérables de fines de tabac et de poussière 10 En outre, les nervures intermédiaires du tabac, appelées tiges, ne sont pas considérées comme directement utilisables et elles sont séparées de la feuille de tabac. Plutôt que d'éliminer de telles : fines, poudres et tiges, on les a habituellement façonnées pour obtenir une matière en feuille ressemblant à la feuille de tabac, 15 appelée communément tabac reconstitué. Trois procédés sont utilisés commercialement pour former du tabac reconstitué. Il s'agit du procédé de papeterie en deux étapes, du procédé de papeterie en une seule étape et du procédé par coulée. Chacun de ces procédés comprend là formation d'une bouillie liquide ou pâte qui doit 20 être ensuite séchée. Le procédé par coulée conduit à des propriété physiques réduites, telles qu'une faible capacité de remplissage par rapport au tabac naturel ainsi qu' à une grande fragilité provoquant la formation de fines pendant les manipulations. Le procédé par coulée nécessite en outre de grandes quantités de liant à 25 . base de gomme.

La présente invention a pour objet de créer un procédé perfectionné pour former du tabac reconstitué et elle s’étend au tabac reconstitué obtenu.

Comme mentionné précédemment, un procédé classique 30 pour la fabrication de tabac reconstitué fait appel à des techniques standard de fabrication de papier. Dans ce cas, avant le raffinage, le tabac est habituellement trempé dans de l'eau pour en extraire la partie soluble dans l'eau. L'extrait aqueux est mis de côté et après que le tabac fibreux restant ait été raffiné et 35 façonné par des techniques classiques dans la fabrication du papi« l'extrait est réintroduit dans la nappe et on procède au séchage I final. Le brevet aux U.S.A. ne 4 182 349 de SELKE, en date du r 2 • , T »

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8 janvier 1980, par exemple, décrit ce procédé et les perfectionnements qui y ont été apportés en ce qui concerne l'étape de raffinage.

Un second procédé utilisé consiste à broyer à sec ou 5 à moudre les feuilles de tabac, les bûches ou les tiges, à ajouter les produits moulus à de l'eau ou à un autre liquide porteur et, après addition d'un liant, à couler la masse humide sur une bande en acier inoxydable ou sur un autre support. La couche est ensuite séchée à la teneur en humidité désirée. Le brevet aux 10 U.S.A. n* 3 429 316 de HESS, en date du 25 février 1969, décrit des perfectionnements apportés à l'opération de coulée, avec l'apport de matières d'addition particulières, et cite également des étapes similaires pour fabriquer du tabac reconstitué. Des modifications du procédé de coulée sont aussi enseignées dans 15 les brevets aux U.S.A. nos 2 734 510 et 2 734 513, tous les deux de HUNGERFORD et autres, en date du 14 février 1956. Ces modifications comprennent l'utilisation d’une matrice de liaison formant un film. Les procédés connus ont en commun l'utilisation d'eau bu d'un autre liquide en tant que véhicule pour la forma-20 ’tion de la couche. Bien que la quantité d'un tel véhicule liquide varie considérablement, elle doit en tout cas être au moins suffisante pour la formation d'une masse pâteuse et cette quantité est habituellement suffisante au moins pour former une bouillie. En outre, pour obtenir des propriétés satisfaisantes, 25 on enseigne fréquemment qu'il est nécessaire d'extraire de la "liqueur" de tabac et de la restituer à la feùille formée. Des problèmes se rapportant à l'utilisation de véhicules à base d'eau et à des procédés pour former du tabac reconstitué sont décrits dans le brevet aux U.S.A. n° 3 310 057 de SAVAGE, MIDLAND et 30 ALDRICH, en date du 21 mars 1967.

Il est également connu, d'une façon générale, de former des couches de papier par des procédés de formation a sec. Etant donné qu'historiquement les machines à papier Fourdrinier nécessitaient l'élimination de grands volumes d'eau dans une 35 feuille, de grands efforts ont été faits en vue de la formation à sec du papier. Des exemples représentatifs de tels procédés sont décrits dans le /1 brevet aux USA ne 3 575 749 de KROYER, en date du 20 avril 1971 et JL dans le brevet au^U.S.A. ne 3 669 778 de RASMUSSEN,

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I en date du 13 juin 1972. De tels procédés de formation à sec I pour la fabrication du papier n'ont cependant pas obtenu un I large succès parce qu'ils n'ont pas permis d'obtenir les pro- I priêtés de résistance voulues d'une façon économique. En outre, I 5 les recherches effectuées pour de tels procédés ont, jusqu'à I maintenant été limitées aux fibres de pSte à papier* en raison I du haut degré de défibrage qui est nécessaire pour obtenir la sé- I paration des fibres et un produit uniforme.

I En résumé, la technique dont on dispose met en évi- I 10 dence la nécessité de techniques améliorées pour former du tabac I reconstitué et des produits correspondants en permettant d'amé- I liorer les conditions économiques d’obtention de tels produits I tout en conservant ou en améliorant les propriétés désirées.

I L'invention a pour but de créer de telles techniques I 15 et concerne à cet effet une procédé de formation à sec de tabac I reconstitué caractérisé en ce qu'il comporte les étapes dans 1 lesquelles on se procure des particules de tabac, on entraîne I ces particules de tabac dans un milieu gazeux, on envoie ce mi- I lieu gazeux et les particules de tabac entraînées sur un support I 20 finement perforé pour former une couche, et on lie cette couche I par adhérence. Les tiges sont défibrées et réduites en faisceaux de fibres I (par exemple sous forme d'une petite bande de fibres pratiquement I parallèles) avant l'incorporation dans la couche.

I Suivant un mode de réalisation préférentiel, de la I 25 cellulose de pâte à papier ou d'autres fibres naturelles sont I ajoutées aux tiges réduites en fibres et l'ensemble est mélangé I avec le reste de particules de feuilles et les poussières au I cours d'une étape de formation par air produisant une couche sur I une toile ou une surface finement perforée. Cette couche est I 30 ensuite liée au moyen d'un adhésif, la feuille liée étant ensui- I te stockée ou découpée en morceaux pour son utilisation en tant que tabac reconstitué. Le procédé suivant la présente invention évite la nécessité d'effectuer une extraction de certains compo- I sants du tabac et il supprime également le besoin d'un véhicule I 35 liquide que l'on doit ensuite éliminer. Le tabac reconstitué pro· I /1 duit conformément à la présente invention est caractérisé par un ψ" - " —’-- » , τ 4 pourcentage d'espaces vides élevé tout en conservant l'arôme souhaitable et les propriétés se manisfestant lorsque l'on fume. Dans des modes de réalisation préférentiels, les fibres de pâte de bois ou de pâte à papier sont comprises dans une proportion 5 de 4 à 12 % en poids.et l'adhésif est choisi parmi les colles naturelles et synthétiques habituellement utilisées dans le domaine des produits ä base de tabac. Les colles naturelles peuvent être des colles à l'amidon, à la gomme arabique, aux graines d'acacia, à la gomme de tamarinier et similaires. Les colles syn-10 thêtiques comprennent les colles naturelles modifiées par voie chimique ainsi que des matières cellulosiques telles qu'une carboxymêthylcellulose de sodium désignée aussi dans la suite par Na CMC, le produit connu sous la marque Methocel 1/2 et les matière similaires.

15 En outre, conformément à l'invention, la teneur en tiges peut être comprise entre 0% et 100% du tabac contenu. Le pourcentage effectif de tiges utilisées ne dépend que de la quantité fournie par les opérations de fabrication de cigarettes, qui est fréquemment comprise entre 20% environ et 80%.

20 Un autre mode de réalisation préférentiel comprend l'addition d'une quantité allant jusqu'à 5% en poids d'un humectant tel que la glycérine, le propylêne-glycol, le butylène-gly-col, le sorbitol ou le triméthyl.ène-glycol, pour réduire la formation de fissures indésirables dans la feuille, ce qui entraîne 25 la formation de lamelles courtes.

Enfin, le composé adhésif peut en outre contenir des agents mouillants ou des agents de résistance à l'état humide ou sec tels que le produit connu sous la marque Kymène 1/2 ou le glyoxal selon les propriétés que l'on désire pour le produit 30 final.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après et des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma du déroulement général du procédé 35 suivant la présente invention ? Π - la figure 2 est une vue schématique illustrant la mise en r~ ‘ ^ “ ' ! » « * 5 v - la figure 3 est une vue schématique similaire à la figure 2 mais se rapportant à une variante du procédé.

Au cours de la description de la présente invention, -certains résultats d'essais seront mentionnés. Ces essais ont 5 été effectués comme suit :

Capacité de remplissage

La capacité de remplissage a été déterminée par la méthode du cylindre. Les feuilles de tabac reconstitué ont été découpées en lamelles du type de celles des cigarettes en uti-10 lisant des cisailles à guillotine. Après conditionnement pendant 72 heures à 62% d'humidité relative et 22eC, 10 grammes de 3 lamelles ont été placés dans un cylindre gradué de 100 cm .

Après nivellement des lamelles dans le cylindre, une tige en matière plastique(rainurëe pour permettre le passage de l'air) 15 a été abaissée dans le cylindre gradué. La tige pesait 123 grammes. Un poids (1 076 grammes) a été placé au sommet de la tige en matière plastique. Dans ces conditions, un mélange de tabac standard pour cigarettes, ne contenant pas de tabac soufflé, a été comprimé à une densité de 0,28 g/cm . On a laissé la colonne 20 de tabac se comprimer pendant deux minutes. A la fin de cette période, le volume du cylindre rempli par le tabac a été enre-gistré en tant que capacité de remplissage en cm pour 10 grammes Fragilité

La fragilité a été déterminée, en termes de pourcen-25 tage, en découpant d'abord la feuille sèche de tabac reconstitué en lamelles du type pour cigarettes en utilisant des cisailles à guillotine. Les lamelles ont été ensuite brièvement secouées sur un tamis de 20 mesh pour éliminer les petites particules. Après conditionnement pendant 72 heures à 62 % d'humidité rela-30 tive et 22*C, on a fait passer les lamelles cinq fois dans une machine à cigarettes, connue dans la technique sous le nom de "Hauni Baby", La fragilité, qui est une mesure de la tendance à la rupture au cours d'une opération de fabrication de cigaret-. tes, est définie par le pourcentage en poids des fragments passan 35 II à travers le tamis de 20 mesh.

I Matière sèche en particules ("DPM")

Les résultats concernant la matière sèche en parti*-cules ont été obtenus par la méthode de combustion des cigarettes suivant les normes connues sous le nom de normes FTC 5 (Commission du Commerce Fédérale des Etats-Unis d'Amérique).

On a fabriqué des cigarettes de 85 mm de long et on les a conditionné pendant 7 2 heures à 62% d'humidité relative et 22eC. Le condensât a été recueilli sur des tampons filtrants connus dans la technique sous le nom de "tampons Cambridge" 10 et l'humidité a été déterminée par chromatographie gazeuse.

Caractéristiques de goût

Des caractéristiques de goût de fumée ont été obtenue: d'un groupe exercé. D'autres évaluations ont été effectuées par un expert en saveur et en goût spécialisé dans les goûts 15 et les saveurs des tabacs.

Poussière de hachage

On a d'abord conditionné des feuilles de tabac recons titué pendant 72 heures à 62 % d'humidité relative et 22eC.

Une quantité connue de ces feuilles a été ensuite découpée en 20 lamelles du type pour cigarettes en utilisant une cisaille à guillotine. La poussière de hachage est définie en tant que pourcentage en poids des fragments produits par l'opération de découpage et qui passent à travers un tamis de 20 mesh. Cette valeur constitue une mesure de la tendance à la rupture 25 pendant la formation des fragments pour cigarettes et elle est donc en corrélation avec la fragilité.

Proportion des espaces vides par le mercure

La proportion des espaces vides par le mercure est dé terminée par une technique d'introduction de mercure et elle 30 est calculée à partir de la différence de poids d'un petit carré de feuille de tabac reconstitué pesé d'abord dans l'air puis pesé à nouveau tandis qu'il est immergé dans le mercure. La proportion des espaces vides dans le mercure représente le volume des "pores" ou volume ouvert par opposition â la densit 35 classique qui est assimilable à la masse par unité de volume.

h La proportion des espaces vides dans le mercure est lié aux ca 4L ractêristiques de combustion, des proportions élevées d'espace

5 J

I* - 7 vides dans le mercure étant favorables, comme cela est exposé par C, F. MATTINA et W, A· SELKE ("Feuilles de tabac reconstitué11 , Comptes rendus de la troisième conférence mondiale sur la fumée et la santé, pages 62 à 72, 1975)« 5 Quelques autres définitions sont utiles pour arriver à comprendre complètement la présente invention. Dans le cadre de la présente invention, ces éléments de tabac du tabac reconstitué comprennent des parties de feuilles fragmentées et des fragments suffisamment grands pour être retenus sur un tamis 10 de 60 mesh. Les nervures intermédiaires de la feuille de tabac sont appelées "tiges". Pour les besoins de la présente description, le terme "fines" s'applique aux éléments de tabac qui traversent un tamis de 60 mesh. Bien qu'il soit clair pour les spécialistes que les frontières entre ces éléments peuvent va-15 rier suivant les résultats que l'on désire obtenir et manquent donc de précision, ces termes seront utilisés ici comme bien définis. On ne désire cependant pas limiter l'invention aux catégories spécifiquement mentionnées.

Le procédé de formation de tabac reconstitué fournit 20 un moyen pour atteindre l'utilisation maximale de parties de tabac qui, autrement, seraient perdues. Ces éléments des feuilles, qui ne conviennent pas pour être utilisés directement tels quels pour constituer des cigarettes, des cigares, du tabac pour pipe et analogues, sont façonnés pour former une matière 25 en feuille qui peut être découpée.ou fractionnée avec des dimensions appropriées pour l'incorporation dans de tels articles.

Il est clair que les conditions posées au tabac reconstitué sont notamment qu'il ne provoque pas d'effets défavorables notables sur le goût, la présentation, les propriétés lorsque l'on fume, 30 et les propriétés similaires.

On va maintenant décrire d'une façon générale le procédé de fabrication de tabac reconstitué suivant l'invention en se référant à la figure 1. Comme représenté, la première étape consiste à obtenir les éléments de tabac pour le traitement. Poi 35 « un producteur de tabac, ces éléments sont aisément obtenus car

Jl le traitement du tabac nécessite leur séparation : les tiges, qt L· * - 3 8 sont relativement épaisses et normalement ligneuses sont de préférence défibrées et fractionnées en fragments fibreux ou fais~ ceaux de fibres gui ont de préférence un rapport de forme élevé (longueur divisée par largeur) pour accroître la résistance de 5 la feuille. Ces fragments de tiges peuvent être combinés avec des fibres de pâte de cellulose qui sont de préférence incorporées pour favoriser la cohésion d'ensemble de la couche. Ces fibres de tige et ces fibres de pâte de bois peuvent ensuite être combinées ou entraînées dans un flux de gaz, normalement d'air, 10 avec les fragments de lamelles et les fines. Cette combinaison est déposée sur une surface poreuse et un liant est ajouté. Après que le liant ait été activé, la couche a une résistance suffisante pour être traitée en tant que tabac reconstitué et peut être divisée à des dimensions désirées. Bien que cette description gé-15 nérale constitue la base du procédé suivant la présente inventior d'autres modifications seront évidentes pour les spécialistes. Plusieurs d'entre elles sont décrites de façon plus détaillée dans la suite.

Ainsi, on va maintenant décrire un mode de réalisatioi 20 préférentiel de l'invention en se référant à la figure 2. Comme représenté, l'installation comporte un caisson de mélange de tabac 10 et un compteur de tabac 12. Le caisson de mélange 10 reçoJ les fragments de lamelles et de tiges qui sont fractionnés en faisceaux de fibres désirés, comme décrit précédemment.

25 Des fibres de cellulose sont fournies, si on le désire, par le caisson de mélange 14 en passant par le compteur 16. Les dispositifs destinés au défibrage de la cellulose peuvenl être choisis parmi ceux qui sont connus dans la technique pour de telles applications, par exemple pour le défibrage de la pâte 30 pour les couches à un seul usage et les articles similaires. De tels dispositifs sont connus dans la tehcnique sous le non d'appareils Rando Wébbers lesquels sont cartmercialisés par la société Rando machine Co, mais d'autres dispositifs d'attaque et de dilacération sont également utilisables. Un exemple d'un tel dispositif est décrit 35 dans le brevet aux U.S.A. ne 3 606 175 de APPEL et SANFORD ayant pour titre "dispositif d'attaque pour fragmenter la pâte", en date du 21 septembre 1971 qui peut être associé au présent texte a titre de référence.

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Les débits de sortie des compteurs 12 et 16 sont combinés dans une zone de jonction 18 et ils sont dirigés vers la tête de formation 2Q. Ce dispositif fonctionne comme un distributeur pour déposer uniformément le mélange fibreux sous for-5 me d'une couche 22 sur la surface collectrice finement perforée 24 représentée sous forme d'une bande 26 se déplaçant autour de tambours porteurs 28, dont un ou plusieurs peuvent être commandés par un moteur ou un autre moyen (non représenté). Pour favoriser la formation de la couche, une boîte à vide 30 est'prévue et sert 10 également à éliminer les fibres gui passent à travers la surface finement perforée 24. Ces fibres éliminées peuvent être recyclées par la conduite 32 et envoyées dans la zone de jonction 18 en vue de la suite du traitement; Dans l'exemple de réalisation représenté, l'organe de formation 20 sert aussi de source de plus grandes 15 particules envoyées dans la conduite 34, ces particules pouvant être défibrées ou envoyées au caisson de mélange de tabac 10. L'exemple de réalisation représenté comporte également une tête de formation 36 gui peut être de construction similaire à celle de la tête de formation 20. La tête de formation 36 peut être • 20 utilisée pour incorporer des fines fournies par le caisson 38.

Ces têtes de formation sont également d'une construction connue des spécialistes de la fabrication du papier, telle qu'elle est décrite, par exemple, dans le brevet aux Ü.S.A. ne 3 581 706 de EASMUSSEN, en date du 1er juin 1971 gui est associé au présent 25 texte à titre de référence. Ces têtes comportent un tamis mobile et une lame tournante provoguant l'entrée des fibres dans le courant d'air d'entraînement et leur envoi de façon uniforme sur la surface de réception.

Une boîte à vide supplémentaire 40 est prévue pour 30 coopérer avec l'organe de formation 20. Cette boîte peut renvoyer la matière extraite à travers la toile 26, par la conduite 31, dans la chambre 38, dans des sacs collecteurs ou des éléments similaires . On peut utiliser des boîtes à vide supplémentaires 42,44 peur retenir les couches sur la toile 26. On peut ajouter un adhésif liant par un 35 dispositif 48 approprié si on désire lier la couche 22. Après foimation de la · J couche ccnibinée -46, cette couche 46 est dirigée sous un pulvérisateur 53 où Vl le liant est appligué. Bien gu'on ait représenté un dispositif de n - f 10 pulvérisation, on peut envisager pour 1'application du liant d'autres moyens connus des spécialistes. De tels moyens peuyent comprendre, sans que cela soit limitatif, des rouleaux, des bains bains d'immersion et d'autres moyens similaires. L'appli-5 cation par pulvérisation est cependant préférable en raison de la facilité du séchage.

Après que le liant ait été appliqué, la couche 46 peut d'abord être séchée par le séchoir à traversée 47 comprenant la boîte à vide 49. Elle est ensuite compactée par passage entre 10 des cylindres de serrage 50,52 et, en passant sur le cylindre porteur , elle arrive au séchoir à traversée 54 où le liant est durci ou traité. Le degré de compactage est également variable, mais il correspond généralement à une densité comprise entre 0,1 et •3 3 0,7g/cnr environ- et de préférence entre 0,3 et 0,5 g/an pour la plupart des 15 applications du tabac reconstitué. On comprendra également que le compactage peut avoir lieu en de nombreux endroits du procédé et que, de préférence, ce compactage est effectué alors que la couche est à l'état humide. Le séchoir à traversée 54 est représenté en combinaison avec une boîte à vide et une bande 58 portée par des tambours 60. On 20 peut ajouter du liant au moyen d'un dispositif 62 si on le désiri Le tabac reconstitué séché obtenu peut ensuite être calandrë, si on le désire, ou envoyé à une cisaille ou â un dispositif de fragmentation 64 où l'on forme des fragments 65 de dimensions souhaitées en fonction du tabac reconstitué que l'on veut obteni: 25 La présente invention peut être utilement mise en application avec toutes les variétés et tous les types de tabac. Le degré suivant lequel les fragments de tabac doivent être défibrés est variable suivant la nature 'du tabac de départ et l'utilisation finale que l'on désire. Par exemple, avec la plu-30 part des types de tabac, l'étape de défibrage permet d'obtenir aisément le degré voulu de réduction en fibres. Cela comprend généralement la réduction des fibres en faisceaux de fibres ayan de façon prédominante un rapport de forme élevé, c'est-à-dire un grand rapport de la longueur à la largeur, pour accroître en-35 core la résistance de la feuille. Le rapport de forme est I de préférence compris entre 5;1 et 20;1 environ, bien que l'on puisse aussi utiliser d'autres rapports. Le matériel convenant in pour cela est connu pour la fabrication des éléments absorbants pour un seul usage, par exemple les serviettes hygiéniques et si" milaires. D’autres modes de défibrage pouvant être utilisés sont bien connus des spécialistes.

5 Quand on utilise des fibres de cellulose pour accroî- « tre la résistance, ces fibres sont de préférence mises en oeuvre en faibles proportions, par exemple entre 3 % environ et 20% envi* ron et, de préférence entre 4% environ et 12 % environ, en se référant au poids de la couche de tabac reconstitué finie, pour 10 éviter les effets indésirables sur le goût et/ou l'arôme. L'utilisation d'un type de pâte particulier n’est pas important et un grand nombre d'exemples se présenteront d'eux-mêmes aux spécialis· tes. Cependant, dans des conditions normales, les fibres de pâte à papier présentent une longueur moyenne supérieure â 2 mm envi-15 ron et sont habituellement constituées essentiellement par des especes de bois tendre. Les pâtes sont épurées, par exemple par pulpage chimique, de façon que la lignine, les autres composants non cellulosiques du bois, les déchets et similaires soient éliminés. Les fibres, qui sont essentiellement constituées par de 20 la cèllulose présentant un degré de pureté élevé, peuvent alors être séparées et dispersées au cours de l'étape de formation à se Le liant utilisé peut aussi être choisi parmi une gra de variété de matières. Cependant, ces matières doivent être comp tibles avec les autres composants du tabac et acceptables en tant 25 que produits pour une cigarette ou un article à fumer. Des exempl de tels liants, solubles dans l'eau, sont décrits dans le brevet aux U.S.A. n* 3 310 057 de SAVAGE et ALDRICH en date du 21 mars * 1967. Il s'agit de méthylcellulose d'hydroxyéthylcellulose, de carboxymêthylcellulose (CMC) ou d'éthers-sels mélangés de cellu-30 lose. Pour des raisons de prix, on préfère cependant utiliser des liants moins onéreux tels que la gomme arabique ou les amidons.

On peut aussi utiliser des mélanges de certains de ces liants. Pa exemple, un tel liant mélangé comprend un mélange de gomme arabique et d'amidon. Le liant peut contenir jusqu'à 5 % en poids, environ d’un 35 humectant tel que la glycérine, le propylëne-glycol, le butylène-glycol, le Λ sorbitol ou le triéthylène-glycol. Le liant peut aussi contenir jusqu'à 1 500« Il environ, en se référant au poids du seul liant, de fines de tabac qui accrois-Jr' sent également la cohésion.

Γ MW—.1 II» '·*Λ. ΛΧΆ*.Λ4 I 12 I La quantité et le type du liant utilisé dépendent des I propriétés souhaitées pour la feuille de tabac reconstitué, Ce~ I pendant, en général, le liant, ajouté dans un liquide porteur, I est réduit à une quantité minimale pour obtenir des conditions I 5 de séchage moins difficiles. Ainsi, par exemple, le liquide total I à considérer par rapport au poids sec du produit est inférieur I à 100% environ. La résistance du produit à la traction peut I varier dans une gamme étendue et elle doit seulement être suffi- I santé pour que le produit puisse remplir la fonction à laquelle I 10 il est destiné. Dans la plupart des applications, les mèsures I de fragilité et de poussière de hachage sont mieux appropriées.

I Avec ces propriétés, la feuille de tabac reconstitué présente I une tenue suffisante pour le matériel de manutention et les I transformations.

I 15 Bien que le gaz utilisé pour l'étape de formation à se I soit normalement de l'air, on peut utiliser d'autres gaz si on I le désire. Les volumes utilisés doivent être suffisants pour ob- I tenir un mélange et une répartition appropriés du tabac et des I autres éléments composants. Ils doivent autrement être réduits I 20 le plus possible pour éviter les manutentions inutiles. Le gaz I est normalement à sa température de mise à disposition et doit I remplir d'autres conditions'. Mais il peut être traité si on le I désire; une humidification peut, par exemple, être nécessaire I pour éviter les décharges statiques. De plus, d'autres produits I 25 peuvent être mélangés aux fibres dans le courant d’air. Il I s'agit, par exemple, de produits renforçant le goût, l'arôme I ou d'autres propriétés. En outre, des charges telles que de la I chaux, du carbone et des produits similaires, peuvent être I ajoutées dans une proportion allant jusqu'à 30% environ, de pré- I 30 férence jusqu'à 15% environ, en poids, du tabac reconstitué fini, I si on le désire.

I Si cela est nécessaire, le séchage de la couche liée I peut être effectué par une grande variété de techniques de sêcha- I ge connues. On peut utiliser, par exemple, des séchoirs a pots I 35 j] chauffés à la vapeur^ De préférence, cependant, la couche est I -JL séchée au moyen d'un séchoir à traversée qui permet d'obtenir un . L ,

... I

13 séchage rapide de toute la couche. Le degré de séchage de la couche n'est pas critique mais, de préférence, cette couche doit être séchée pour une teneur en eau inférieure à 15¾, Après séchage, la couche peut être calandrêe par passage entre des cylindres 5 de pression, La couche séchée peut ensuite être divisée par des moyens classiques suivant des formes désirées pour le traitement en tant que tabac reconstitué.

On va maintenant décrire une réalisation modifiée de la présente invention en se référant à la figure 3. La disposi-10 tion est la même que dans l'exemple de la figure 2, à part le fait que deux organes de défibrage 66 et 68 sont utilisés pour briser les tiges et défibrer la cellulose. Les fines provenant des deux organes de défibrage sont réunies dans la conduite 70, un liant est ajouté en 72 et l'ensemble est appliqué sous forme 15 d'une couche 74 en 76 en utilisant un organe d'application 78.

Ce mode de liaison améliore encore la cohésion au moyen des particules de cellulose. Comme dans la disposition de la figure 2, une toile 26 recueille les matières déposées, cette toile étant guidée par des cylindres porteurs 28. De même également, on uti-20 lise des têtes de formation 20 et 36 avec une boîte à vide 30 assurant le recyclage par la conduite 80. Une boîte à vide 82 recueille les déchets. Cependant, dans la disposition de la Fig.3 on n'utilise qu'un seul ç„échoir 84 après des cyclindres de,compactage 50,52, en liaison avec une toile 58 portée par 25 des cylindres 60. En outre, dans l'exemple représenté sur la

Fig.3, des cylindres de calandrage 85,86, sont disposés juste avant l'organe de fractionnement 64 en vue du compactage final de la couche. Dans cet exemple de réalisation, les fines servent non seulement de charge, mais aussi à renforcer les propriétés 30 de cohésion.

EXEMPLES

On va maintenant décrire l'invention en se référant à des exemples spécifiques gui ne sont donnés qu'à titre d'il-a lustration.

35 JI EXEMPLE 1

Dans cet exemple, le tabac composant à été introduit 1*; · 1 h par un dispositif d'alimentation vibrant et ce tabac a été mélangé à des fibres de bois fournies par un appareil Rando Webber.Le mélange a été transporté par un courant d'air dans une tête de formation où les particules de tabac les plus lour-5 des ont été retirées. La formation a été effectuée sur une toile mobile et favorisée par une boîte à vide disposée au-dessous de la toile. Les fines passant à travers la toile ont été renvoyées en vue de leur réutilisation. Le poste de liaison comportait un pulvérisateur de liant. Un séchoir de traversée à vapeur 10 a été utilisé pour le séchage. Avant leur introduction dans l'installation, les particules de tabac ont été séparées par tamisage avec d'une part celles obtenues par tamisage entre 8 et 60 mesh et, d'autre part, celles obtenues par tamisage au delà de 60 mesh. Les parties de tiges ont été défibrées avant ^ leur introduction pour obtenir des faisceaux de tiges ayant un rapport de forme élevé (rapport de la longueur à la largeur). Les parties de tiges ont été soumises à un raffinage dans un raffineur Sprout-Waldron en utilisant des plaques de modèle fin (D2A505). La tolérance des plaques a été réglée de 0,6mm à 20 0,8mm, ce qui a permis de ne pas former de gros morceaux. Le défibrage des tiges a aussi été effectué en utilisant un turbo-broyeur Pallmann. Pour obtenir un défibrage amélioré, il est préférable que la teneur en eau des tiges soit élevée de 25% à 45% afin d'éviter que la matière des tiges soit réduite en 2^ poudre. La valeur exacte de la teneur en eau requise dépend dans une certaine mesure .du type du matériel utilisé pour le défibrage. La teneur en eau a été commandée soit en utilisant de la vapeur sous pression, soit en pulvérisant de l'eau sur les tiges et en laissant ensuite un équilibre s'établir dans des 30 récipients étanches.

Le mélange des matières a été effectué pour produire 11 mélanges distincts, comme indiqué dans le tableau 1. Les quatre premières formules constituent des tabacs non tamisés i référencés exemples IA à 4A. Deux formules supplémentaires ont 35 II été obtenues en utilisant des tiges qui avaient été défibrées 14, » » pour une moitié en utilisant un turbo-broyeur Pallmann et pour 1*autre moitié en utilisant le matériel Sprout-Waldron.

Les résultats ont été sensiblement les mêmes que pour les exemples 2A et 4A. Les échantillons 7B et 1QB ne comportaient que 5 des tabacs tamisés au calibre de 8 à 60 mesh. Le onzième mélan ge, correspondant à l'exemple 11, comportait entièrement, en tant que tabac composant, des tiges défibrées par le matériel Sprout-Waldron. Dans tous les exemples, la pâte à papier,quand elle était utilisée, était de la pâte blanchie de bois tendre 10 constitué par du pin du sud. Comme mentionné précédemement, on peut utiliser de la pâte à papier non blanchie, de préférence sous forme roulée, et l'utilisation d'un organe séparateur est facultative. L'organe de formation était du type décrit dans le brevet aux E.U.A. n°4.375.447 de Chung, en date du 1er Mars 15 1983, utilisant un tamis de formation de Tyler Combustion Engi neering appelé tamis Ton Cap 930, ce tamis ayant un pourcentage de surface d'ouverture de 51,8%, une dimension d'ouverture de 2,2mm et un diamètre de fil de 1,4mm. Pour supprimer le soufflage des fibres· > on a utilisé un tamis plus grossier, à savoir un 20 tamis Ton Cap 732 ayant Un pourcentage de surface d'ouverture de 49,5%, une dimension d'ouverture de 0,7 cm^ (2,7rrm) et un diamètre de fil de 2mm. La toile de réception était un treillis fin revêtu de "Téflon" (polytétrafluoréthylène) présentant un pourcentage de surface d'ouverture de 20% et fabriqué par Appleton Wire 25 Works. La toile du séchoir était constituée par un treillis lourd en bronze de 8 X 10 mesh avec un pourcentage de surface d'ouverture de 49% et une dimension d'ouverture de 6,4mm. On a ainsi

V

amélioré l'aptitude du séchoir à traversée à faire passer de l'air chaud à travers la feuille de tabac reconstitué. L'alimen-30 tation en fibres de bois à partir du dispositif Rando Weber a été réglée pour fournir 6 à 12 grammes par mètre carré de fibres de pâte à papier. Le mélange de tabac a été déterminé dans le système d'alimentation par air utilisant un organe d'alimentatio: vibrant calibré pour fournir environ 500 grammes de particules 35 A de tabac par minute et par mètre carré de fibres de pâte à papie JL Pour chaque période de fonctionnement, la vitesse d’alimentation * -l' f 16 » a été réglée pour obtenir le poids de base final désiré (75 à 125 grammes par mètre carré), y compris une teneur en eau estimée à 8%.

La cohésion a été obtenue par pulvérisation avec 5 une solution de carboxy méthylcellulose de sodium (9M31) qui, bien que cela ne soit pas nécessaire pour l'invention, contenait 10% d'un agent de résistance à l'état humide. Le poids de base a été obtenu avec la vitesse d'alimentation appropriée en utilisant le dispositif d'alimentation vibrant. Quant on a 10 ajouté séparément des "fines" (matières traversant le tamis de 60 mesh), il a fallu deux passes pour obtenir le poids de base final (25g/m2 environ de "fines" ont été ajoutées au poids de base initial de 75 à 85 g/m2) . Quand on a utilisé des mélanges de tabac non tamisé, une seule passe avec l'alimentation appro-15 priée a donné un produit fini de 100 à 125g/m2. Bien que les exemples aient été conduits avec une vitesse de machine de 30 mètres par minute environ, en raison du matériel associé et de la fourniture des matières premières, la vitesse de la machine a pu atteindre ensuite environ 120 mètres par minute, et les 20 spécialistes savent que des matériels du commerce sont capables d'atteindre des vitesses bien plus élevées, allant par exemple jusqu'à 460 mètres par minutes et davantage. La feuille terminée contenait 3% en poids de NaCMC. De la glycérine a été ajou- *·» tée à certains échantillons,comme indiqué dans le tableau 4, 25 l'addition étant de 1% en poids.

Bien que la disposition et le procédé décrits aient été utilisés pour réaliser les exemples décrits, il est évident pour les spécialistes que des modifications peuvent être souhaitables pour améliorer le fonctionnement, y compris un procédé en 30 une seule passe, comme représenté sur la Fig.2 ou la Fig.3, par exemple.

Les pertes de matière vers le sac de recyclage à partir de la tête de formation ont été fonction de la teneur en tiges. Dans l'exemple IA où il n'y avait que des lamelles et des 35 .fl fines, les pertes ont été de 3% environ vers le sac de recyclage, VjH, tandis que dans l'exemple 3A, où il y avait 70% de tiges défibrée Γ : - 17 » - V r »

V

les pertes ont été de 14% vers le sac de recyclage. Si le défibrage était optimal, avec le système de recyclage, de telles pertes seraient sensiblement éliminées. La fraction totale reprise pour le recyclage peut atteindre jusqu'à 30% de l'alimen-5 tation totale en tabac mais, conformément à l'invention, on obtient sensiblement 100% d'utilisation par recyclage.

l· 18 --, - • “ # r TABLEAU 1

TABAC RECUPERABLE A RECYCLER PENDANT LA FORMATION DE LA COUCHE

5 Exemple Rapport KILOGRAMMES RECUPERES pourcentage^ numéro ^ nominal. Poussière sac de re- de perte

Tiges/Lames sac conecteur cyclage IA 0/100 3,8 0,8 20 10 2A 30/70 3,8 1,3 23 3A 70/30 2,8 3,2 26 4a 52/48 3,0 2,0 22 7B 0/100 3,5 0,4 17 8B 30/70 2,9 1,9 21 15 9B 70/30 2,6 2,5 22 10B 52/48 2,3 1,2 16 11 3* 100/0

Formation Somme pour toutes 6,4 0,2 30 de pous- les opérations 20 sière 1* Les formules 1 à 4 ont fait usage de tabac non tamisé ; les formules 7 à 10 ont fait usage de tabac tamisé ; la formule 11 était sans tamisage.

25 2* en se basant sur une alimentation de 22,7 kilogrammes par formule.

3* opération combinée. L'utilisation de tiges défibrées par le matériel Sprout-Waldron dans la formule 11 a donné une feuil] "plus serrée" (moins de pertes à travers la toile).

30 Les tableaux suivants donnent des résultats d’essais de propriétés physiques des couches conformes à l'invention, par comparaison avec une feuille de tabac reconstitué classique ^formée par le procédé de dépôt par voie humide.

1· - 1 * * 19 TABLEAU 2

Comparaison des caractéristiques physiques du tabac reconstitué formé par voie humide et formé à l'air,

Analyse Formé par voie Formé à l'air ^

humide 1 3% CMC 5%CMC

Poids de base sec g/m2........... 102 106 108

Epaisseur (mm)..... 0,2 0,3 0,3

Densité apparente (g/cm^)............ 0,54 0,32 0,36

Proportion des espaces vides par le mercure ........... 0,50 0,71 0,64

Poussière de hachage %......... 7 19 8

Capacité de remplissage cm^/10 g..... 40 41 40

Fragilité | — .— 3 13 4

Humidité à l'équilibre (62%humidité relative, 22ÇC).... 12 11 11 ; moyenne de six échantillons.

2 K : moyenne de trois échantillons pour la densité et l'épaisseur; les autres mesures correspondent à la moyenne de onze échantillons

Iw. t< * ' 20 TABLEAU 3

Comparaison du tabac reconstitué classique formé pat voie humide et de mélanges individuels formés à sec.

Caractéristiques physiques

Formé par vgie Exemples formés à

humide 1 l'air 51 liant NaCMC

A B C D

Poids de base à sec g/m2 102 109 102 110 110

Proportion des espaces vides par le mercure 0,50 --- 0,63 --- 0,65

Poussière de hachage % 7,4 7,8 7,4 8,6 5,5

Capacité de remplissage 15 cm2 / 1Q grammes 40 37 41 41 42

Fragilité % 3,3 4,0 3,4 5,2 6,4

Humidité à l'équilibre % (humidité relative 62%,22*C) 11,6 11,2 13,5 11,3 11,7 20 1 : moyenne de six échantillons individuels 2K : après imprégnation avec 2% de plus de Na CMC 9M31.

Tous les exemples contenaient 1% de glycérine. L'exemple A comportait 6g/m^ de fibres de bois, l'exemple B comportait 8g/m2 et les exemples C et D comportaient 12g/m2.

25 Des cigarettes ont été préparées avec des mélanges d'échantillons de tabac reconstitué, comme indiqué ci-après : a) seulement en tabac en lamelles avec 8 grammes par mètre carré de fibres de bois ; b) 30% de tiges et 70% de lamelles pour la partie'tabac, plus 30 12 grammes par mètre carré de fibres de bois ; c) 52% de tiges et 48% de lamelles pour la partie tabac, plus 12 grammes par mètre carré de fibres de bois.

Tous ces échantillons contenaient 1% de glycérine en à poids. Ces cigarettes ont été fumées pour déterminer le total de 35 II particules formées ainsi que de l'oxyde de carbone et du gaz cai y ί ----'· W %> + 21 ν bonigue produits. Les résultats ont été sensiblement les mêmes que ceux correspondant au tabac reconstitué classique formé par voie humide. Au cours d'un essai de goût subjectif, les cigarettes utilisant du tabac reconstitué formé conformément à l'invention 5 ont été jugées de goût comparable à celles préparées avec du ta bac reconstitué classique déposé par voie humide. De plus, l'arôme des cigarettes préparées avec du tabac reconstitué formé conformément à la présente invention est amélioré. Le tabac reconstitué suivant l'invention était aussi caractérisé par une propor-10 tion d'espaces vides élevée, par exemple supérieure à 0,5.

Ainsi, la présente invention crée un procédé fortement amélioré pour la formation de tabac reconstitué en évitant un accroissement d'humidité. Ces avantages sont obtenus en maintenant ou en améliorant le tabac reconstitué obtenu comme produit final. 15 II est donc clair qu'on crée, grâce à l'invention, un procédé de formation de tabac reconstitué et un produit final qui atteignent pleinement les buts, objets et avantages mentionnés précédemment.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ci-dessous décrits, et on pourra prévoir d'autres 20 modes de· réalisation sans sortir de son cadre.

A

0

Claims (9)

1. » -s, ·* 22 fr * 1°)Procédé de formation à sec de tabac reconstitué caractérisé en ce qu'on se procure des particules de tabac, on entraîne ces particules de tabac dans un milieu gazeux, on 5 envoie ce milieu gazeux et les particules de tabac entraînées sur un support finement perforé (26) pour former une couche (22, 46,74) , et on lie cette couche par adhérence.
2. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on choisit les particules de tabac dans le groupe 10 constitué par les lamelles, les tiges et les fines.
3. 3°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire dans laquelle on ajoute des fibres de cellulose au tabac en une proportion comprise entre 3% environ et 20% envi-15 ron du poids de la couche sèche.
4. 4°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on lie la couche par adhérence au moyen d'un adhésif choisi dans le groupe constitué par les colles naturelles et synthétiques, les amidons et les mélanges '20 de ces produits.
5. 5°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise de l'air en tant que milieu gazeux.
6. 6°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on incorpore à l'adhésif jusqu'à 1 500 % en poids 25 de fines de tabac en se référant au poids dudit adhésif.
7. 7°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape dans laquelle on compacte la couche.
8. 8°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé 30 en ce qu'on applique l'adhésif en le pulvérisant sous la forme de liquide sur la couche (22,46,74), le procédé comportant en outre une étape dans laquelle en sèche la couche liée par adhésif.
9. 9°) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape dans laquelle on défibre les 35 tiges pour produire des fasceaux de fibres ayant un rapport de «forme élevé avant leur entrainement dans le milieu gazeux. i » !3|^ET W '»· ^ ' 23 » 10°) Procédé de formation de tabac reconstitué selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on constitue un mélange de particules de tabac choisies dans le groupe constitué de particules en lamelles, de fines 5 et de tiges défibrées' ayant un rapport de forme élevé, on ajoute à ce mélange une faible quantité de fibres de cellulose, on entraîne le mélange de particules de tabac et les fibres de cellulose dans un courant d’air, on envoie le courant d'air contenant le mélange et les. fibres sur une surface collectrice 10 finement perforée pour constituer une couche, on ajoute à la couche un adhésif choisi dans le groupe constitué d'amidons et de colles synthétiques ainsi que de mélanges de ces produits, et on lie la couche au moyen de l'adhésif appliqué. 11°) Procédé selon la revendication 10, caracté-15 risé en ce qu'il comporte en outre une étape dans laquelle on compacte la couche en la faisant passer dans un intervalle formé par un couple de cylindres de compactage (50,52). 12°) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte une étape dans laquelle on ajoute de 2o la glycérine à la couche. 13°} Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape dans laquelle on divise la couche compactée en fragments adaptés aux compositions de tabac pour cigarettes. 25 14°) Produit obtenu au moyen du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13. a _____