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"Tubes en papier à cigarette et leur procédé de fabrication"
La présente invention est relative à un tube en papier à cigarette comprenant, - au moins un élément filtrant logé dans le tube à une première extrémité de celui-ci et périphériquement perméable à l'air, - un compartiment de réception de tabac vide, situé dans le tube entre l'élément filtrant et une deuxième extrémité du tube, axialement opposée à la première, ce compartiment étant à remplir de tabac par un utilisateur pour se fabriquer une cigarette, et - une douille à mettre en bouche, formée d'un ruban de matière poreuse et enveloppant le tube à sa première extrémité sur une distance suffisante pour couvrir au moins ledit au moins un élément filtrant,
- le tube en papier à cigarette présentant au moins une zone perméable à l'air.
On connaît déjà depuis longtemps sur le marché des tubes en papier à cigarette préfabriqués qui sont à remplir de tabac par l'utilisateur. Le tabac peut être utilisé sous forme lâche et il est alors tassé à l'intérieur du tube ou il se présente sous la forme d'une tige ou carotte de tabac parfaitement adaptée pour être enfoncée à l'intérieur du tube en papier à cigarette. De tels tubes munis à une de leurs extrémités d'un ubout filtre"sont également disponibles sur le marché.
Il y a actuellement une tendance générale à fumer des cigarettes plus légères qui sont moins nuisibles pour la santé. Un des moyens pour réaliser des cigarettes plus légères consiste à ventiler les
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cigarettes. La ventilation des cigarettes à bout filtre peut être obtenue en rendant perméable à l'air la partie de la cigarette qui entoure l'élément filtrant.
Dans les cigarettes à bout filtre de fabrique deux méthodes sont actuellement appliquées pour ventiler celles-ci : a. On utilise une douille perméable à l'air qui entoure le bout filtre lui- même enfermé dans une enveloppe très poreuse (voir par exemple
GB-A-2264038). b. On perfore la douille à mettre en bouche dans la machine à fabriquer des cigarettes, après le montage de la cigarette (voir par exemple DE-
A-19530216).
Il faut toutefois noter qu'une cigarette à bout filtre de fabrique présente une structure spécifique : la tige de tabac enveloppée de papier à cigarette est montée contre un élément filtrant cylindrique et le tout est maintenu ensemble par une douille dite ! là mettre en bouche".
Il suffit de prévoir une douille en une matière très poreuse ou perforée avant ou pendant la fabrication pour obtenir une ventilation de l'élément filtrant.
La perforation au laser, telle que prévue dans la DE-A- 19530216, est une opération complexe nécessitant un appareillage sophistiqué et coûteux.
Les tubes en papier à cigarette destinés à une fabrication des cigarettes par l'utilisateur lui-même ont une structure fondamentalement différente de celle des cigarettes de fabrique. Comme il n'y a pas de tabac à appliquer pendant le processus de fabrication, un compartiment vide destiné à recevoir le tabac doit être réalisé par enroulement d'un ruban de papier à cigarette autour des éléments filtrants.
En coupe longitudinale, un tube de papier à cigarette à bout filtre comprend du côté bouche :
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a. La matière fibreuse absorbante de l'élément filtrant. b. L'enveloppe de la matière fibreuse qui est de préférence très poreuse. c. Le papier à cigarette qui est imperméable ou peu perméable à l'air. d. La douille à mettre en bouche qui peut être formée d'une matière poreuse et qui enveloppe le tube sur une distance suffisante pour couvrir l'élément filtrant et de préférence dépasser celui-ci.
Pour permettre une ventilation du bout filtre il faut donc que l'air puisse passer à travers les trois couches b, c et d pour parvenir dans la matière a. La perméabilité à l'air des couches b et d est donc neutralisée ici par le papier à cigarette, car utiliser un papier à cigarette trop poreux rendrait la cigarette infumable étant donné qu'il y aurait alors pénétration d'air sur toute la longueur de la cigarette.
On a donc cherché à résoudre le problème de la ventilation dans les bouts filtres des tubes en papier à cigarette et diverses propositions ont déjà été faites.
On connaît par exemple des tubes en papier à cigarette tels que décrits au début (voir EP-A-0615699). Les tubes en papier à cigarette selon cette demande de brevet contiennent deux éléments filtrants espacés l'un de l'autre. Des perforations débouchant dans l'espace entre les deux éléments filtrants peuvent être prévues et elles traversent d'un seul tenant la douille à mettre en bouche et le papier à cigarette. Il n'est pas expliqué dans ce document comment ces perforations sont exécutées, mais il semble d'après les dessins que ces dernières soient réalisées après la fabrication du tube, ce qui pose des problèmes de résistance mécanique des tubes dans le cas d'une perforation par des moyens mécaniques ou des problèmes de coût dans le cas de l'application d'un appareillage à laser, tel que mentionné précédemment.
Dans la EP-A-0689776, on a proposé de réaliser un tube en papier à cigarette contenant un premier élément filtrant à une de ses
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extrémités et présentant contre ce premier élément filtrant un second élément filtrant situé hors du tube, mais relié à ce dernier par une douille à mettre en bouche qui recouvre les deux éléments filtrants. La matière de la douille à mettre en bouche peut être très poreuse ou perforée dans sa partie où elle recouvre le second élément filtrant. Comme à ce niveau il n'y a pas de papier à cigarette interposé, une ventilation peut se produire, ventilation qui n'est pas possible au niveau du premier élément filtrant.
Cet agencement nécessite néanmoins l'utilisation de deux filtres de sections transversales différentes et un procédé d'assemblage des différentes parties qui est relativement complexe.
On connaît aussi des tubes en papier à cigarette à bout filtre, dont le papier à cigarette est pourvu de rangées de perforations disposées longitudinalement sur la partie du tube formant le compartiment de réception du tabac (DE-C-4107026). Dans ce compartiment peut être introduite une cartouche de tabac enveloppée d'un papier à cigarette lui aussi muni de rangées de perforations longitudinales. Après enfoncement de la cartouche de tabac dans le tube, l'utilisateur peut, s'il désire obtenir une ventilation de sa cigarette, faire tourner la cartouche autour de son axe pour faire coïncider les perforations de la cartouche et celles du tube. Cette forme de réalisation ne concerne donc pas une ventilation directe du bout filtre.
Les perforations sur la partie du tube formant le compartiment creux de réception du tabac affaiblissent mécaniquement cette partie et rien n'est expliqué à propos du mode de réalisation des perforations.
La présente invention a pour but de mettre au point des tubes en papier à cigarette tels que décrits au début, présentant une structure simple, qui permette une ventilation du bout filtre du tube. Ces tubes doivent pouvoir être fabriqués à grande vitesse, à des vitesses par exemple de 6.000 tubes à la minute ou davantage, sans entraîner un coût supplémentaire indéfendable.
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On résout ce problème suivant l'invention par un tube en papier à cigarette tel que décrit au début, ce tube étant caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une zone de ventilation perméable à l'air qui est située de manière à couvrir au moins une partie dudit au moins un élément filtrant et qui est réalisée sur le papier à cigarette avant formation du tube. Ces tubes présentent l'avantage de conserver une structure non modifiée des tubes en papier à cigarette à bout filtre, non ventilés, et d'y introduire une ventilation. Des perforations sur les tubes déjà construits ne sont pas nécessaires, et des agencements divers de plusieurs éléments filtrants différents à l'intérieur du tube ne sont pas absolument requis.
De plus, la zone de ventilation perméable à l'air qui présente nécessairement une résistance mécanique inférieure aux autres zones du tube en papier à cigarette est totalement ou au moins partiellement enserrée entre, d'une part, l'élément filtrant et, d'autre part, la douille à mettre en bouche, ce qui compense la perte locale de résistance mécanique du papier à cigarette.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, la zone de ventilation est constituée d'ouvertures prédécoupées dans le papier à cigarette, qui sont complètement interposées entre, d'une part, l'élément filtrant périphériquement perméable à l'air et, d'autre part, le ruban de matière poreuse de la douille. Dans ce cas on peut prévoir des ouvertures assez larges dans le papier à cigarette, par exemple des ouvertures circulaires, ovales, allongées, polygonales ou autres. On peut notamment prévoir des découpes circulaires d'un diamètre de l'ordre de
1 mm à 5 mm, de préférence de 3 à 4 mm.
Il est connu d'utiliser du papier à cigarette présentant des découpes de cet ordre de grandeur dans la fabrication de cigarettes que l'on veut rendre infumables. Les ouvertures sont situées au niveau de la tige de tabac et elles sont d'une dimension telle que l'apport d'air dans le tabac est trop important pour permettre à ces cigarettes d'être fumées.
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L'utilisateur doit alors boucher ces ouvertures pour pouvoir fumer ces cigarettes (voir WO-98/07338). Il est bien entendu impossible de concevoir des tubes en papier à cigarette portant de telles ouvertures au niveau du compartiment destiné à recevoir du tabac, sans affaiblir mécaniquement de manïërëinsupportable ces tubes.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, la zone de ventilation comprend des ouvertures périphériques prédécoupées dans le papier à cigarette qui, sur une partie de leur surface, sont interposés entre, d'une part, l'élément filtrant périphériquement perméable à l'air et, d'autre part, le ruban de matière poreuse de la douille et qui, sur une autre partie de leur surface, débordent dans le compartiment de réception de tabac vide. De tels tubes offrent l'avantage de ventiler simultanément l'élément filtrant et le tabac introduit dans le compartiment de réception de tabac, en fournissant une dilution appropriée de la fumée inspirée et en réduisant aussi dans la fumée la teneur en goudrons, nicotine et monoxyde de carbone.
Suivant une forme avantageuse de réalisation de l'invention, la douille à mettre en bouche est réalisée en un ruban de matière poreuse qui présente une perméabilité à l'air prédéterminée et comporte au moins une zone de perméabilité supérieure, qui est située de manière à couvrir au moins partiellement ladite au moins une zone de ventilation du tube en papier à cigarette et dont le ruban de matière est pourvu avant enroulement de la douille autour du tube.
Dans cet exemple de réalisation, la douille à mettre en bouche peut être formée d'une matière peu perméable à l'air à l'exception d'au moins une zone et être donc bien résistante mécaniquement, tout en permettant un passage d'air à travers fa zone de ventilation du papier à cigarette.
Lorsque celle-ci est formée de larges ouvertures, les tolérances sont avantageusement grandes pour la disposition de la zone de perméabilité
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de la douille. La superposition des deux zones de ventilation et de perméabilité règle le taux de ventilation à obtenir.
Suivant une forme préférée de réalisation de l'invention, ladite au moins une zone de perméabilité supérieure comprend des perforations dans le ruban de matière poreuse. Ces perforations peuvent être des microperforations tout à fait courantes pour l'homme de métier dans le domaine de la ventilation des cigarettes.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication de tubes en papier à cigarette comprenant - un déroulement d'un ruban de papier à cigarette, - une application d'au moins un élément filtrant cylindrique périphériquement perméable à l'air sur ledit ruban, - un enveloppement dudit au moins un élément filtrant par le ruban de manière à former un tube en papier à cigarette, - un sectionnement du tube en papier à cigarette muni dudit au moins un élément filtrant, et - un enroulement d'un ruban de matière poreuse autour dudit tube de manière à former une douille couvrant au moins ledit au moins un élément filtrant.
La présente invention a pour but de mettre au point un procédé de fabrication permettant l'utilisation de l'appareillage connu de fabrication de tels tubes en papier à cigarette, sans devoir y adjoindre de dispositif coûteux dans la ligne de fabrication. Le procédé doit permettre la fabrication du tube en papier à cigarette dont le bout filtre est directement ventilé à sa périphérie et dont la stabilité mécanique n'a pas été diminuée de façon insupportable pour la fabrication ou le transport.
On a résolu ce problème par un procédé tel que décrit ci- dessus qui comprend en outre un façonnage du ruban de papier à cigarette avant formation du tube de façon qu'il présente au moins une zone de ventilation perméable à l'air qui, après ledit enveloppement, est
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située de manière à couvrir au moins une partie dudit au moins un élément filtrant. Ce façonnage peut comprendre un déplacement du ruban de papier à cigarette suivant une direction longitudinale et une découpe d'ouvertures disposées sensiblement transversalement à cette direction, à distances régulières.
Cela est avantageusement effectué d'une manière tout à fait usuelle, par exemple par un mécanisme de perforation rotatif ou par des perçages du type à l'emporte pièce à l'aide de poinçons (voir par exemple la GB-A-2264038 citée précédemment), sur la ligne de transport du ruban de papier à cigarette, après son déroulement à partir d'une bobine.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le ruban de matière poreuse de la douille à mettre en bouche présente une perméabilité à l'air prédéterminée et le procédé comprend un façonnage du ruban de matière poreuse avant ledit enroulement de façon qu'il présente au moins une zone de perméabilité supérieure qui, après enroulement, couvre au moins partiellement ladite au moins une zone de ventilation du tube. Le façonnage du ruban de matière poreuse peut comprendre un déplacement du ruban de matière poreuse suivant une direction longitudinale et une perforation en direction longitudinale de rangées de perforations disposées parallèlement à cette direction.
Des formes de réalisation des tubes en papier à cigarette suivant l'invention sont indiquées dans les revendications 1 à 10.
Des modes de réalisation du procédé suivant l'invention sont indiqués dans les revendications 11 à 18.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence
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aux dessins annexés.
La figure 1 représente une vue en perspective d'un tube en papier à cigarette suivant l'invention, partiellement démonté.
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La figure 2 représente d'une manière schématique un dispositif de fabrication de tubes suivant l'invention.
La figure 3 représente une variante de réalisation de tube suivant l'invention.
La figure 1 illustre un tube 1 en papier à cigarette 2 partiellement démonté. Le tube 1 comprend un élément filtrant 3, qui dans le cas illustré est d'une manière usuelle constitué d'un noyau de matière absorbante 4, par exemple de fibres, qui est entouré d'une enveloppe 5 en matière perméable à l'air. Cet élément filtrant 3 est logé dans le tube à une première extrémité de celui-ci. Il doit être entendu que le tube peut contenir plusieurs éléments filtrants qui se succèdent côté à côté ou qui sont espacés l'un de l'autre.
Lorsque le papier à cigarette 2 est complètement enroulé autour de l'élément filtrant 3, il forme dans la partie qui n'est pas remplie par l'élément filtrant un compartiment de réception de tabac 6 qui est vide et qui est à remplir d'une manière connue par du tabac pour se fabriquer une cigarette. Ce compartiment peut être rempli de tabac sous forme lâche ou sous forme d'une tige ou carotte de tabac préformée.
Enfin, le tube 1 en papier à cigarette est entouré d'une douille à mettre en bouche 7 qui est formée d'un ruban de matière poreuse 8. La douille 7 entoure le tube 1 à son extrémité portant l'élément filtrant 3, sur une distance suffisante pour couvrir au moins cet élément filtrant. Dans l'exemple illustré, la douille 7 dépasse légèrement l'élément filtrant 3 et couvre une partie du compartiment de réception de tabac 6.
Suivant l'invention, le tube 1 en papier à cigarette est pourvu d'au moins une zone de ventilation perméable à l'air, qui est située de manière à couvrir une partie de l'élément filtrant 3 et qui est réalisée avant formation du tube. Dans l'exemple illustré, on peut observer une zone de ventilation constituée d'ouvertures 9 qui sont
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prédécoupées dans le papier à cigarette et sont complètement interposées entre, d'une part, l'élément filtrant 3 périphériquement perméable à l'air, et d'autre part, le ruban de matière poreuse de la douille. Les ouvertures de ventilation 9 peuvent avantageusement être disposées périphériquement sur le tube à une distance uniforme de l'extrémité du côté bouche du tube.
Sans cette zone de ventilation du papier à cigarette, peu ou pas perméable à l'air en soi, aucune ventilation n'est possible, malgré la perméabilité à l'air de l'enveloppe 5 de l'élément filtrant 3 et la porosité de la douille 8.
Il est évident qu'on peut prévoir plusieurs zones de ventilation axialement espacées l'une de l'autre.
On peut prévoir que la douille 8 soit très poreuse dans sa totalité ou qu'elle soit davantage perméable à l'air dans une zone dite de perméabilité, le reste de la douille pouvant même alors être d'une porosité faible.
Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le ruban 8 de la douille à mettre en bouche 7 présente une perméabilité à l'air prédéterminée (qui peut être faible) et comporte au moins une zone de perméabilité supérieure. Sur la figure 1 cette zone de perméabilité supérieure est formée de perforations 10, disposées en rangées périphériques parallèles, dans l'axe du ruban. Cette zone de perméabilité est située de manière à couvrir au moins partiellement la zone de ventilation du papier à cigarette. Les rangées de perforations 10 s'étendent dans l'exemple illustré de manière à couvrir les ouvertures 9. Le ruban de matière 8 est pourvu de ces perforations 10 avant enroulement de la douille 7 autour du tube 1.
A l'état assemblé du tube, une ventilation peut être effectuée, lors d'une aspiration dans l'élément filtrant, par de l'air passant dans les perforations 10 couvrant des ouvertures 9, puis dans ces ouvertures 9 et enfin à travers l'enveloppe 5 de l'élément filtrant. Dans
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l'exemple illustré les perforations 10 couvrent des ouvertures 9 qui présentent une dimension en direction axiale du tube 1 qui est supérieure à la largeur des rangées de perforations 10. Le débit d'air est ainsi réglé par le nombre de perforations 10 en superposition sur des ouvertures 9. Le fabricant peut ainsi offrir des tubes en papier à cigarette à bout filtre qui permettront la fabrication de cigarettes différemment ventilées en fonction de cette donnée.
Lorsque le ruban 8 est en une matière d'une porosité élevée et uniforme et n'est pas perforé, le débit d'air est réglé par cette valeur de porosité et par la surface de ruban qui couvre des ouvertures 9. Le fabricant peut alors jouer sur la porosité du ruban 8 et/ou sur la surface découpée des ouvertures 9 pour ajuster la ventilation des cigarettes obtenues par les tubes suivant l'invention.
Suivant la forme de réalisation illustrée sur la figure 3, la zone de ventilation du tube comprend des ouvertures 9'analogues à celles déjà décrites, qui sur une partie de leur surface dépassent l'élément filtrant et débordent dans le compartiment de réception de tabac 6. Elles sont toutefois encore avantageusement couvertes de la douille 7 qui apporte un soutien mécanique au papier à cigarette ajouré à cet endroit.
On obtient ainsi, en plus de la ventilation du filtre, une ventilation du tabac qui peut aussi être réglée en fonction du nombre de perforations 10 superposées aux parties d'ouvertures 9 en contact direct avec le tabac.
Sur la figure 2 on a illustré de manière schématique un procédé de fabrication de tubes suivant l'invention.
A partir d'une bobine 11, on déroule de manière continue un ruban 12 de papier à cigarette. Celui-ci est transféré à plat sur une distance prédéterminée pendant laquelle d'une manière connue et usuelle le papier à cigarette est imprimé par un dispositif d'impression,
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pour recevoir par exemple l'impression d'une marque commerciale. Dans l'exemple illustré cette impression est effectuée entre deux rouleaux d'impression 13 et 14 connus en soi. Ce processus d'impression est, d'une manière connue, synchronisé de manière mécanique ou électronique de façon que l'impression soit positionnée de manière exacte par rapport à l'élément filtrant qui va être amené sur le ruban et par rapport à la découpe des tubes.
On peut faire usage de cette synchronisation pour mettre en oeuvre sur le ruban 12 entraîné à plat un dispositif de perforation formé de deux rouleaux de perforation 15 et 16. Ce dispositif de perforation peut évidemment être disposé avant le dispositif d'impression, mais il doit de toute manière être agencé avant l'emplacement où le ruban est amené à envelopper l'élément filtrant.
Comme dispositif de perforation, on peut faire usage d'un cylindre muni périphériquement de poinçons (par exemple le rouleau 15) et d'un cylindre muni périphériquement de contre-couteaux correspondants (par exemple le rouleau 16) dans lesquels les poinçons s'adaptent parfaitement. Dans ce cylindre à contre-couteaux la matière découpée est évacuée d'une manière sûre. Cette technique est appliquée de manière courante par exemple dans les machines réalisant des perforations aux bords des formulaires en chaîne. On peut aussi se référer à la GB-A-2264038 déjà citée, qui décrit un tel dispositif.
D'autres dispositifs de perforation peuvent bien entendu être également prévus, et même des dispositifs impliquant un avancement pas à pas du ruban. Toutefois, on utilisera avantageusement des dispositifs qui ne ralentissent pas le déplacement continu du ruban.
La grandeur et la position des ouvertures 17 réalisées dans le ruban doivent être déterminées en fonction du degré de ventilation souhaité. Il faut en outre tenir compte de la réduction de la résistance S
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la traction que subit le ruban à la suite de la perforation. Pendant le processus de production un certain effort de traction est appliqué sur le ruban de papier à cigarette et il faut éviter que, par une rupture du ruban due à une trop forte réduction de sa résistance à la traction, un arrêt de l'installation ne soit provoqué.
La position des ouvertures 17 découpées dans le ruban tiennent avantageusement compte de la surface du papier qui doit être disponible pour l'application du trait de colle destiné à maintenir l'élément filtrant 18 en place et à permettre son enveloppement par le ruban de papier et pour l'application du trait de colle nécessaire à la fermeture de la douille à mettre en bouche lors de son enroulement autour du tube.
On prévoira donc un espace suffisant entre deux ouvertures 17 pour l'application d'un cordon de colle qui va maintenir l'élément filtrant déposé sur le ruban 12. L'élément filtrant 18 est alors d'une manière connue enveloppé dans le ruban de papier à cigarette et les ouvertures 17 disposées transversalement à l'axe longitudinal du ruban viennent s'appliquer à la périphérie de l'élément filtrant 18. Un cordon de colle est appliqué longitudinalement sur le papier à cigarette de manière à s'étendre le long d'un bord du ruban et lors de l'enveloppement il permet la fermeture du tube en papier à cigarette 19.
Dans l'exemple illustré le tube 19 est sectionné à mi-chemin entre deux éléments filtrants 18 successifs. Chaque élément filtrant 18 est ainsi muni, d'une manière connue, d'un compartiment de réception de tabac à chaque extrémité.
Ces doubles tubes sont alors, d'une manière connue, déplacé transversalement à la direction de déplacement du ruban 12, pour être enroulés dans un ruban de matière poreuse 20. Ce ruban est en matière fort poreuse ou il présente par exemple deux zones de perméabilité, la supérieure étant formée de microperforations 21. Ces microperforations sont ici disposées en rangées qui s'étendent suivant la
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direction longitudinale du ruban 20. Après cet enroulement les douilles formées sont fermées par encollage. Evidemment le cordon de colle utilisé en doit pas boucher la zone perforée.
Enfin après cette opération, les doubles tubes sont sectionnés d'une manière connue, non représentée, au milieu de l'élément filtrant de manière à former deux tubes suivant l'invention, séparés.
Il est évident que l'on peut aussi mettre en oeuvre un procédé de fabrication qui produit non des doubles tubes, mais directement de simples tubes, en adaptant le procédé de manière correspondante. La disposition et la forme des ouvertures 17 et des perforations 21 peuvent varier, par exemple si l'on veut ventiler simultanément une partie du compartiment de réception de tabac.
1/doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes et modes de réalisation décrits cidessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.
On pourrait par exemple prévoir un ruban de papier à cigarette qui, déjà dans la bobine, présente une zone de ventilation formée d'une partie du papier fortement poreuse, au contraire du reste du ruban, ce qui pourrait être obtenu par exemple par un traitement chimique du ruban préalablement à son enroulement.