<B>Procédé de</B> fabrication <B>en</B> continu <B>de</B> filtres pour <B>la</B> fumée <B>de tabac</B> et appareil pour sa mise en #uvre La présente invention comprend un procédé de fabri cation en continu de filtres pour la fumée de tabac con tenant des particules filtrantes qui éliminent les compo sants gazeux et les particules de la fumée, et un appareil pour la mise en #uvre de ce procédé.
Le procédé que comprend l'invention est caractérisé en ce qu'on dépose des particules filtrantes et un agent de liaison thermosensible en particules sur la surface supérieure d'une bande formée de filaments crêpés se déplaçant horizontalement et en condition ouverte ou bouffante, on chauffe les particules de l'agent de liaison jusqu'à leur point d'amollissement afin que ces particules s'amollissent et fixent fermement les particules filtrantes aux filaments avec lesquels elles sont en contact,
on laisse refroidir les particules de l'agent de liaison pen dant que la bande se déplace dans la direction horizon tale afin de durcir ces particules et on donne ensuite à la bande une forme générale cylindrique.
L'appareil que comprend aussi l'invention, pour la mise en #uvre de ce procédé, est caractérisé par des éléments alignés dans un plan général horizontal et com prenant un dispositif agencé pour déplacer de façon con tinue une bande formée de filaments crêpés dans ledit plan, un dispositif pour déposer .sur la surface supérieure de la bande mobile des particules filtrantes et un agent de liaison en particules, un dispositif de chauffage pour amollir les particules de l'agent de liaison, un transpor teur pour amener la bande traitée,
après qu'elle a quitté le dispositif de chauffage, à travers une masse d'air de refroidissement, et un dispositif de formation pour don ner à la bande quittant le transporteur une forme géné rale cylindrique.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en #uvre du procédé que comprend l'invention la fig. 1 est une vue schématique en perspective d'un appareil utilisé pour cette mise en oeuvre ; la fig. 2 est une vue à plus grande échelle d'un détail représenté à la fig. 1 ; la fig. 3 est une vue à plus grande échelle d'organes représentés à la fig. 3 ;
la fig. 4 est une vue à plus grande échelle d'un dispo sitif représenté à la fig. 1 ; la fig. 5 est une vue partielle à grande échelle d'un filament :du filtre obtenu par cette mise en #uvre ; la fig. 6 est une coupe à plus grande échelle d'un fila ment tel que celui représenté à la fig. 5, et la fig. 7 est une coupe à grande échelle d'une filasse filtrante obtenue par cette mise en oeuvre.
On peut partir d'une balle d'une filasse crêpée com posée de filaments d'acétate de cellulose ou de polypro- pylène, et soumettre cette filasse à une opération d'ou verture dite de gonflage. Cette opération supprime le parallélisme des filaments individuels et donne à la filasse un volume augmenté. Le premier stade de cette opéra tion consiste à faire passer la filasse, quand elle vient de la balle, à travers une tuyère de mise en bande qui aplatit le faisceau de matière filamenteuse crêpée en une bande quand elle passe à travers la. tuyère sous l'action d'un jet d'air.
La bande de filaments ainsi produite passe alors à travers une série de rouleaux de prétension qui servent à défaire le faisceau de matière filamenteuse ou à faire bouffer cette dernière, c'est-à-dire à séparer les filaments individuels les uns des autres, à supprimer leur parallé lisme et à donner à la bande un volume augmenté.
En variante, on peut partir d'une filasse préalable ment gonflée et l'introduire directement dans l'appareil de traitement. Comme on le verra plus à fond plus loin, la bande de filaments passe à travers tout l'appareil dans un plan horizontal et se trouve en position aplanie mais ouverte jusqu'à ce qu'elle atteigne le stade ultime dans lequel la matière prend une forme générale cylindrique pour constituer des bouchons filtrants.
Des particules filtrantes, par exemple des .particules finement divisées de charbon activé, sont déposées sur la bande de filaments quand celle-ci se déplace dans une direction horizontale. Ces particules sont alors réparties relativement uniformément sur la surface supérieure de la matière filamenteuse. Ce stade est suivi immédiate ment du dépôt, sur la même surface de la bande, d'un agent de liaison sec en particules, ces dernières étant soigneusement réparties parmi les particules filtrantes précédemment déposées ou entremêlées auxdites parti cules filtrantes.
La bande est alors portée dans le voisinage immé diat d'un dispositif de chauffage, par exemple un radia teur à infrarouges, dont la chaleur, produite à une tem pérature déterminée, amollit instantanément les particu les de l'agent de liaison solide ou les rend collantes de manière que ces particules adhèrent fermement aux fila ments avec lesquels elles sont en contact. La bande est refroidie à la température ambiante en passant de la zone de chauffage à un poste de formation, et l'agent de liaison est ainsi durci pour fixer fermement les particules filtrantes aux filaments.
Dans le stade final de l'opé ration, la bande de filaments traitée est menée à travers un entonnoir de formation comme indiqué précédem ment, de manière que les bords externes de la bande se recourbent vers l'intérieur sur eux-mêmes. Quand l'opé ration de formation se poursuit, toute la bande traitée prend finalement une forme générale cylindrique quand elle sort de l'orifice de décharge circulaire de l'entonnoir. A partir de ce point, la tige passe de façon continue dans les organes actifs d'une machine à fabriquer les tiges filtrantes de cigarettes conventionnelles, où elle est à nouveau dimensionnée au diamètre exact désiré puis enveloppée dans une enveloppe de papier.
Il faut noter particulièrement que l'utilisation d'un agent de liaison solide en particules, de la manière dé crite précédemment, et la formation de la tige en la fai sant passer à travers un entonnoir de formation permet tent à toutes les particules ajoutées, tant filtrantes que de liaison. d'être complètement bloquées dans le corps de la tige filtrante et empêchent qu'elles s'échappent de ce dernier, ce qui donnerait naissance à des problèmes économiques et à des problèmes de fabrication.
Il est évident aussi que l'extérieur du bouchon de filtre ainsi formé est constitué entièrement par une matière filamen teuse qui enferme complètement les particules filtrantes et l'agent de liaison et ne laisse révéler nullement la pré sence de ces particules.
L'appareil représenté à la fig. 1 est destiné à traiter une balle 1 d'une filasse 2 d'acétate de cellulose crêpée pour filtre de cigarettes, dont le denier par filament et le denier total dépendent, parmi d'autres éonsidérations, de la quantité de charbon (exprimée en milligrammes de charbon par longueur de 10 mm de tige filtrante de 25 mm de circonférence) qui est désirée dans le filtre fini.
La filasse 2 est tirée à travers une tuyère de mise en bande 3 qui reçoit de l'air d'un conduit 4 sous une pression modérée de l'ordre de 0.21 à 0,28 kg/cm2. Le jet d'air passe à travers l'orifice de décharge de la tuyère dans un plan parallèle au corps des filaments à traiter et sert à étaler la masse filamenteuse et à former une bande 5 relativement plate.
La bande de filaments 5 ainsi formée passe sur un guide cylindrique 6 puis dans la zone de serrage entre deux rouleaux de tension 7 com mandés pneumatiquement, puis entre des rouleaux de gonflage 8 et 9, la surface de ces derniers étant non uni- forme et présentant plusieurs rainures circonférentielles parallèles de section rectangulaire ou carrée.
Ces rou leaux servent à gonfler ou ouvrir la bande de manière à supprimer le parallélisme des filaments individuels et leur alignement les uns avec les autres et à donner à la bande un volume augmenté, comme indiqué précédemment. Après avoir été gonflée ou ouverte, la bande 5 passe sur une barre 10 destinée à éliminer toute électricité statique, puis à travers une seconde tuyère 11 de mise en bande qui sert à régler la largeur de la bande quand celle-ci est prête à recevoir une matière en particules:
Les opérations indiquées dans le précédent paragra phe sont des stades plus ou moins conventionnels de la préparation d'une bande au cours de la fabrication de filtres pour la fumée de tabac et ne sont pas décrites plus en détail. En variante, on pourrait évidemment partir d'une filasse précédemment gonflée ou ouverte, le pro- cédé et l'appareil particulier décrits se rapportant seule ment au dépôt et à la fixation de particules filtrantes à la bande et à la formation de tiges de filtres pour ciga rettes à partir de cette bande.
En quittant la tuyère 11, la bande 5 passe sous un dispositif d'alimentation 12 présentant un plateau légè rement incliné 14 à partir duquel la bande reçoit des particules de charbon activé (ou les particules d'une autre matière filtrante solide que l'on veut utiliser), de la dimension de particules désirées et provenant d'une tré mie 13 disposée au-dessus du plateau et reliée à ce der nier par un conduit d'alimentation. Les particules de charbon, sous l'influence d'une vibration communiquée au dispositif 14, tombent en quantité déterminée depuis le plateau 14 et par gravité sur la bande 5 se déplaçant horizontalement au-dessous du plateau.
L'agent de liai son solide en particules est amené à partir d'un dispositif d'alimentation 12a semblable, alimenté par une trémie 13a. Les particules de l'agent de liaison passent sur un plateau 14a et sont ainsi également envoyées en quantité déterminée par gravité sur la bande 5 qui a déjà reçu les particules filtrantes fournies par le plateau 14.
On peut aussi utiliser un seul dispositif d'alimenta tion pour déposer en un stade les particules de charbon et celles de l'agent de liaison, en une proportion et en quantité déterminées. La méthode à deux dispositifs d'alimentation présente l'avantage de permettre une commande plus ou moins exacte de la quantité de cha que espèce de particules déposée sur la bande. La mé thode à un seul dispositif d'alimentation a l'avantage que les particules préalablement mélangées sont déjà étroi tement associées les unes avec les autres quand elles tombent sur la filasse mobile et sont ainsi déposées sur la bande dans cette condition.
Un autre avantage de l'utilisation d'un seul dispositif est qu'il permet une opé ration quelque peu plus rapide puisqu'il tend à faciliter la liaison dans le stade de chauffage.
Que l'on utilise un dispositif d'alimentation ou deux, la bande 5. traitée comme décrit ci-dessus et portant sur sa surface le mélange de particules solides de liaison et filtrantes (charbon activé), passe au-dessous du radia teur à infrarouges 15 qui comporte des conduits 16 et 17 permettant une circulation d'eau froide afin de pouvoir commander la température et de maintenir le dispositif de chauffage sans surchauffe qui pourrait affecter défa vorablement les filaments.
Pendant le chauffage, les par ticules de l'agent de liaison en contact avec les particules de charbon et avec les filaments sont amollies pour lier ou coller les particules d'additif aux filaments, de la ma nière précédemment décrite et illustrée par les fi-. 5, 6 et 7. Un coffret 18 est disposé au-dessous du radiateur pour recevoir la petite quantité de matière en particules qui peut accidentellement s'échapper de la bande pen dant le chauffage.
Il est important que la température dans la zone de chauffage soit maintenue et réglée dans les domaines de températures qui sont requis pour produire l'action de grippage de l'agent de liaison utilisé (polyoléfine en par ticules). Le radiateur doit par conséquent être suffisam ment souple pour permettre le chauffage d'une grande variété d'agents de liaison dont le point d'amollissement peut varier, par exemple, de 50 à 1800 C. En plus des propriétés physiques de l'agent de liaison, d'autres fac teurs doivent être considérés pendant le chauffage: ce sont la vitesse de la bande préparée passant dans la zone de chauffage et l'intensité de la chaleur qui peut être transférée à la filasse mobile.
Il est essentiel que la cha leur soit appliquée seulement pour amollir l'agent de liaison et soit à une température bien au-dessous de la température d'amollissement ou de la température de carbonisation des filaments de la bande.
La bande 5 émerge du radiateur 15 et continue sa trajectoire horizontale qui l'amène sur un transporteur 19 à courroie ajourée sans fin supportée par des rou leaux 20 et 21, ce dernier étant entraîné par un moteur non représenté. Quand la bande quitte le transporteur 19, elle est tirée à travers un entonnoir de formation 22 qui sert à rouler la bande sur elle-même depuis ses bords extrêmes, ce qui donne ainsi à la bande une forme géné rale cylindrique. En sortant de l'orifice 23 de l'entonnoir 22, la bande passe à travers des rouleaux de décharge rainurés 24 et 25 qui sont entraînés tous deux par des moteurs non représentés, puis dans un entonnoir 26 et finalement dans l'orifice d'entrée 27 d'une machine 28 à fabriquer les tiges filtrantes pour filtres de cigarettes.
L'appareil décrit est efficace et souple pour mettre en #uvre le procédé envisagé et présente certaines carac téristiques uniques qui le distinguent des machines actuel lement connues pour le traitement des bandes. L'une des plus importantes parmi ces caractéristiques est que l'ap pareil fonctionne sur un plan horizontal pour fabriquer les tiges filtrantes de cigarettes et comprend en série un dispositif pour retirer une bande filtrante crêpée d'une source appropriée, un dispositif pour maintenir la bande plate et en condition ouverte.
un dispositif pour appli quer succesivement à la bande en mouvement des par ticules de charbon, par exemple, et des particules d'un liant solide, ou pour ajouter un mélange de ces parti cules à partir d'une source unique, un dispositif de chauf fage pour activer pratiquement instantanément les parti cules de l'agent de liaison et les obliger à lier les parti cules de charbon aux filaments, aux points de contact entre ces derniers, et un dispositif pour refroidir les fila ments ainsi traités et les amener à un élément qui forme la masse filamenteuse en une tige pratiquement cylindri que, cette tige pouvant être amenée directement dans les organes actifs d'un mécanisme à fabriquer les tiges fil trantes assurant les stades successifs d'enveloppement.
de mise en dimension et de coupe en longueurs déterminées. L'appareil décrit pour le dépôt des particules filtrantes est caractérisé spécialement par le fait que tous ses élé ments sont disposés dans une position horizontale qui permet de traiter la matière déposée de la façon la plus efficace, de minimiser la possibilité de perte de par- ticules détachées et de chauffer la matière traitée de la manière la plus efficace. Une autre caractéristique est que l'appareil se prête facilement de lui-même à la mise en oeuvre d'autres stades tels que ceux de la mise en bande et du gonflage, ou des stades de préparation pour le traitement de la bande.
En outre, l'appareil est par ticulièrement adapté pour une distribution efficace sur la bande mobile de types très variés de matières en parti cules et même pour la vaporisation ou le laminage d'une matière liquide si un tel stade est nécessaire pour une raison quelconque.
On donne ci-après quelques exemples de mise en oeuvre du procédé décrit à l'aide de l'appareil représenté aux fig. 1 à 4.
<I>Exemple 1</I> Une filasse composée de filaments d'acétate de cel lulose de 5 deniers par filaments et d'un denier total de 30000 est tirée continuellement d'une balle et formée en une bande plate de filaments en la faisant passer à tra vers la tuyère 3 de la fi-. 1, comme décrit ci-dessus. La bande de filaments est alors gonflée et ouverte, pour sup primer le parallélisme des filaments, en la faisant passer entre les rouleaux 7 et les rouleaux 8 et 9, puis dans la seconde tuyère 11.
Peu après la décharge de la seconde tuyère, une quantité déterminée de particules de charbon activé d'une dimension de 8 X 20 mailles/cm sont réparties sur la surface supérieure des filaments, au moyen du dispositif d'alimentation 12 pendant que la bande se déplace horizontalement à une vitesse linéaire de 46m/mn. De la même manière, une quantité déter minée d'un agent de liaison solide en particules de 20 mailles/cm, composé d'un polyéthylène de faible den sité et présentant un domaine d'amollissement compris entre 90 et 110 C, est alors répartie sur la bande char gée de charbon.
La bande passe ensuite au-dessous du radiateur 15 à infrarouges ; la chaleur radiante est four nie à une température suffisante pour amollir immédia tement les particules de l'agent de liaison quand elles passent sous le dispositif de chauffage, compte tenu de la vitesse linéaire. De nombreuses particules de l'agent de liaison, plus ou moins collantes ou en condition plia- ble et en même temps en contact avec les particules de charbon et avec les filaments, agissent pour coller les particules de charbon à la matière filamenteuse.
Simul- tanÎment, une certaine quantité de filaments individuels peuvent se coller les uns aux autres en des points dispo sés au hasard dans toute la masse filamenteuse, là où les particules de l'agent de liaison sont simultanément en contact avec deux filaments ou plus. La bande passe du dispositif de chauffage au transporteur 19 où elle est refroidie par l'air environnant à une température suffi samment basse pour que les particules du polyéthylène forment une liaison solide entre les particules de char bon et les filaments et entre certains de ses filaments eux-mêmes.
La bande traitée est alors tirée continuellement du transporteur 19 par les rouleaux de décharge 24, 25 et passe à travers l'entonnoir de formation 22 où elle prend une forme générale cylindrique par le fait que ses bords externes sont repliés vers l'intérieur sur eux-mêmes. La tige ainsi formée passe dans l'orifice d'entrée 27 de la machine 28 où elle est continuellement enveloppée dans une enveloppe de papier, mise exactement à la circon férence de 25 mm et découpée en longueurs désirées. La tige filtrante produite comme décrit ci-dessus présente une teneur en particules de charbon de 134 mg par lon gueur de 10 mm.
<I>Exemple 2</I> On répète le procédé de l'exemple 1, sauf que l'agent de liaison solide en particules est une cire polyéthylène présentant un domaine d'amollissement de 100 à 1250 C et que la vitesse linéaire de la bande est de 53,5 m/mn. La tige filtrante résultante présente une teneur en parti cules de charbon de<B>120,3</B> mg par longueur de 10 mm.
<I>Exemple 3</I> On répète le procédé décrit dans l'exemple 1, sauf que l'agent de liaison est un copolymère de propylène et de butylène contenant 40 % en poids de butylène et présen tant un domaine d'amollissement de 90 à 1300 C, et que la vitesse linéaire de la filasse est de 61m/mn. La tige filtrante résultante présente une teneur en particules de charbon de 118 mg par longueur de 10 mm.
Le procédé décrit présente, parmi beaucoup d'autres avantages indiqués plus haut, celui exceptionnel que l'agent de liaison en particules, qui est à l'état sec quand il est appliqué, peut être simplement mélangé ou associé d'autre manière avec les particules filtrantes, en toute proportion désirée, et peut assurer, par une application de chaleur, la liaison des particules filtrantes aux fila ments avec un minimum de stades de traitement ou d'autres contrôles.
Un filtre de la fumée de tabac produit par ce procédé est un élément facilement perméable pour les matières gazeuses ou vaporisées, mais encore capable, quand il est utilisé dans un filtre de cigarette ou comme élément filtrant d'une pipe ou d'un cigare, de séparer par filtration les matières gazeuses et en particules tel les que les goudrons de la fumée de tabac avec la gran de efficacité exigée dans l'industrie du tabac.
L'appareil décrit, agencé pour le dépôt des particu les filtrantes solides et d'un agent de liaison :solide éga lement en particules, alors que la bande filtrante ouver te ou gonflée est déplacée rapidement dans une direction horizontale, présente le grand avantage que les parti cules déposées tendent à rester sur la bande et ne mi grent pas dans l'atmosphère environnante comme c'est le cas avec les machines dans lesquelles la matière fil trante est déposée sur une bande transportée d'un point à un autre en direction verticale ou inclinée.
Un avantage important de l'appareil décrit est qu'il se prê te facilement par lui-même à la combinaison avec d'au tres machines nécessaires dans le prétraitement ou la. préparation de la bande filtrante, comme la mise en bande et le gonflage. et l'avantage supplémentaire qu'il peut facilement faire partie d'une installation de fabri cation de tiges filtrantes pour cigarettes moyennant des réglages ou des adaptations simples bien connus des spé cialistes.
Le procédé peut être mis en oeuvre avec diverses matières filamenteuses continues, par exemple avec une filasse composée de filaments crêpés, de cellulose régé nérée, d'acétate de cellulose, de polyoléfines (polyéthylè ne, polypropylène, polybutylène et leurs copolymères), polyamides, polyesters ou polyacrylonitriles, par exem ple. Une des matières les plus satisfaisantes dans ce but est une filasse faite de 6000 à 10000 filaments continus crêpés de 3 à 8 deniers par filament et présentant de 3,15 à 6,3 ondulations par centimètre de longueur.
Parmi les matières filtrantes qui peuvent être utilisées, on peut citer outre le charbon activé, l'amidon de riz, des flocons d'acétate de cellulose, ou du carbonate de calcium. Si on utilise le charbon activé, il peut dériver de nombreu ses matières diverses telles que le bois, le pétrole, la co quille de noix de coco, le charbon, le sang ou les os. L'agent de liaison est de préférence un polyoléfine pré sentant un domaine de températures d'amollissement re lativement bas, par exemple un polyéthylène, polypro- pylène, polybutylène ou des copolymères de l'éthylène, du propylène ou du butylène.