CH643442A5 - Filtre et procede de production de filtres. - Google Patents

Description

Cette invention concerne un filtre pour cigarettes et autres articles à fumer.

Pour enlever les constituants en état particulaire de la fumée de tabac, il est courant de produire une cigarette avec un filtre consistant en un filtre de forme générale cylindrique en matériau de filtration, d"acétate de cellulose ou de papier par exemple. Un autre type de filtre qui a été proposé pour enlever les constituants de la fumée de tabac en état particulaire consiste en un organe creux allongé en matériau de filtration de la fumée qui est disposé dans une enveloppe imperméable à la fumée. Ce dernier type de filtre est disposé de telle façon que, en un endroit sur la longueur de l'organe creux, la fumée est empêchée de passer entre l'organe et l'enveloppe entourante, et que, en outre, l'intérieur de l'organe creux est obturé à un endroit longitudinalement espacé de l'endroit mentionné précédemment. Ainsi la fumée passant de la baguette de tabac soit entre d'abord à l'intérieur de l'organe creux, puis s'écoule dans une direction généralement radiale au travers de la paroi de l'organe creux et sort du filtre par l'espace entre l'organe creux et l'enveloppe, soit, si le filtre est inversé, s'écoule dans le sens opposé au travers de la paroi de l'organe creux. Dans les deux cas, la fumée en passant au travers de la paroi de l'organe creux est soumise à une action de filtration pour enlever les constituants en état particulaire de la fumée.

Des filtres de ce dernier type, que l'on peut appeler des filtres tabulaires à écoulement transversal, sont utiles car, pour une chute de pression donnée que subit la fumée de tabac passant au travers du filtre, le rendement de filtration du filtre est supérieur à celui que l'on peut obtenir avec le premier type mentionné pour filtrer à l'état particulaire. Des filtres tubulaires à écoulement transversal sont décrits, par exemple, dans les demandes de brevet du Royaume-Uni Nos 1319862 et 1360612 et dans les demandes de brevet des Etats-Unis N°s 35334I6 et 4022222.

Des filtres tubulaires à écoulement transversal proposés antérieurement présentent plusieurs problèmes qui rendent leur fabrication difficile et/ou coûteuse. L'objet de la présente invention est de fournir un filtre tubulaire à écoulement transversal qui soit simple et économique à fabriquer.

La présente invention prévoit un filtre de fumée de tabac comprenant un tube de filtration de la fumée entouré d'une gaine perméable à la fumée en matériau fibreux, une section transversale de la gaine perméable étant imperméable au passage de la fumée de tabac, le tube étant fermé, à un endroit espacé longitudinalement de la section transversale.

La présente invention comprend aussi un procédé de production de filtres qui est défini par la revendication 7.

Le tube est formé de préférence avec un matériau fibreux de type thermoplastique, auquel cas sa fermeture peut s'effectuer par chaleur et par pression, de préférence après que le tube a été engainé, mais éventuellement avant.

Le tube peut être formé entièrement ou sensiblement entièrement d'un matériau synthétique tel que l'acétate de cellulose ou le polypropylène, ou la cellulose dégénérée.

Le matériau engainant est aussi avantageusement un matériau fibreux de caractre thermoplastique et il est rendu imperméable au passage de la fumée de tabac au niveau de sa section transversale par l'application de chaleur qui peut être, de manière appropriée, accompagnée par l'application d'une pression. Le matériau engainant peut, à cet effet, être soumis à un procédé de moulage à chaud de manière à produire une rainure annulaire, laquelle rainure est suffisamment profonde pour s'étendre au moins sur la surface externe du tube sous-jacent. Les surfaces de la rainure peuvent, si nécessaire, être scellées en y appliquant un matériau faisant barrière ou tampon.

De manière que l'invention puisse être clairement comprise et mise en œuvre facilement, l'on fait référence, à titre d'exemple, aux dessins schématiques d'accompagnement, où:

la fig. 1 illustre une section axiale d'une partie d'une baguette-filtre;

la fig. 2 illustre en coupe transversale un diaphragme tubulaire utilisé dans une baguette-filtre illustrée dans la fig. 1 ;

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la fig. 3 illustre une machine utilisée pour la fabrication de la ba-guette-filtre;

la fig. 4 illustre une autre machine utilisée en association avec la machine illustrée dans la fig. 3, et la fig. 5 illustre les parties d'une baguette-filtre d'après la fig. 1 et des parties de la machine de la fig. 4.

La baguette-filtre illustrée dans la fig. 1 comprend un diaphragme tubulaire de filtration de la fumée 1 formé d'acétate de cellulose et de fibres de polypropylène. A des endroits espacés (dont seul l'un est illustré), le tube 1 est fermé à l'aide de parois ayant été soudées ensemble. La région de fusion est marquée par le numéro de référence 2. Le procédé pour provoquer la fusion du tube 1 est décrit ci-dessous. Le tube 1 est engainé dans une couche 3 d'une mèche d'acétate de cellulose qui, à son tour, est enveloppée dans un papier pour filtre sensiblement imperméable à la fumée 4 d'un caractère thermoplastique. Le papier pour filtre peut, par exemple, se composer d'un mélange de fibres d'acétate de cellulose et de polypropylène. Le bâtonnet de filtre est pourvu de plusieurs rainures annulaires, dont l'une seulement, portant le numéro 5, est illustrée, lesquelles rainures sont disposées entre les régions 2 où le tube 1 a été fermé. Chacune des rainures 5 est formée par une technique de formage par rotation, décrite ci-après, et la couche 3 de mèche de cellulose est scellée, comme cela est décrit ci-après, au niveau des sections transversales 6, formant des surfaces latérles de la rainure 5, de telle sorte que, au niveau de ces sections latérales, la mèche d'acétate de cellulose est rendue imperméable au passage de fumée de tabac.

La baguette de filtre de la fig. 1 est, après fabrication, coupée en éléments-filtres. Ainsi, la baguette peut être coupée suivant des plans, tels que les plans A et B, disposée centralement par rapport aux régions fusionnées et aux rainures 5 respectivement. Chaque élément-filtre ainsi obtenu peut être attaché à une baguette de tabac de cigarette en utilisant du papier de bout de recouvrement de manière traditionnelle. Si l'élément-filtre est attaché à la baguette de tabac de sorte que l'extrémité fermée du tube 1 est la plus éloignée de la baguette de tabac, alors la fumée aspirée de la baguette de tabac entrera d'abord à l'intérieur du tube 1, le passage direct dans la couche engainante 3 étant obturée par son scellement au niveau de la section transversale constituant l'extrémité amont de la couche 3. La fermeture de l'extrémité aval du tube 1 empêche toute ou sensiblement toute fumée de sortir axialement du tube 1, et ainsi la fumée est forcée de s'écouler généralemeent radialement au travers de la paroi du tube 1 dans la couche 3, d'où la fumée sort finalement de l'élément-filtre au niveau de la surface extrême annulaire aval non scellée, désignée en 7, de la couche 3.

Le tube 1 peut être formé avec des sections transversales diverses. Une alternative possible pour une section transversale circulaire simple est illustrée dans la fig. 2. Le tube 8 qui y est illustré est d'une forme plissée, et possède l'avantage de présenter à la fumée une surface de paroi du tube plus grande.

Les fig. 3 et 4 illustrent une machine à l'aide de laquelle une baguette de filtre telle que celle décrite ci-dessus peut être produite. Une bande continue d'un matériau thermoplastique de la filtration de la fumée 10, de fibres d'acétate de cellulose et de polypropylène, par exemple, qui peut avoir une épaisseur de 0,5 à 1 mm par exemple, est déroulée d'une bobine 11 montée autour d'une poulie 12 dans un appareil de préchauffage 13 qui sert à chauffer au préalable la bande continue 10 avant que cette bande 10 n'entre dans des moyens de formage 14. Dans son passage au travers des moyens de formage 14, lesquels comprennent une série de rouleaux pourvus de rainures périphériques, la bande 10 est amenée en une forme tublaire enjoignant les bords opposés de la bande 10. La bande tubiforme 10 passe ensuite au travers d'une matrice chauffée 15 d'où elle émerge sous la forme d'un matériau en tube autoportant 16. Les bords du tube 16, qui avaient été mis ensemble, sont alors ouverts par contact avec un embout 17 d'un applicateur d'adhésif 18. L'adhésif, qui peut être un adhésif à fusion à chaud, sortant de l'embout 17, est appliqué sur les bords opposés du matériau en tube 16. Après déplacement sur une petite distance en avant à partir de l'embout 17, les bords opposés sont mis ensemble en vertu de l'élasticité de la paroi du matériau en tube 16. Le numéro de référence 19 désigne un dispositif de refroidissement qui sert, lorsque l'adhésif de fusion à chaud est utilisé, à favoriser la prise rapide de l'adhésif. Un liquide de refroidissement, de l'eau froide par exemple, circule au travers du refroidisseur 19, grâce à des moyens de circulation (non illustrés). Ce procédé de formation de tube est généralement semblable à celui décrit dans la demande de brevet du Royaume-Uni N° 1311437.

La mèche continue filamenteuse 20 formée d'acétate de cellulose, de polypropylène ou autre matériau de mèche, passe, à partir d'une balle 21, au travers d'un dispositif de jet d'air de ceinturage 22, autour de rouleaux de guidage 23, 24, vers un dispositif de dégrossissage comprenant deux paires de rouleaux 25 et 26. Comme cela est bien connu dans le métier, dans ces dispositifs de dégrossissage, les premiers rouleaux 25 sont entraînés à une vitesse de rotation qui est inférieure à celle des seconds rouleaux 26. Après avoir été dégrossie, la mèche 20 passe au travers d'une petite chambre 27 dans laquelle un plastifiant est pulvérisé sur la mèche 20. De la petite chambre 27, la mèche est entraînée autour de rouleaux de guidage 28, 29, puis elle passe dans un guide conique 30 faisant partie de moyens de guidage 31.

Les moyens de guidage 31 comprennent aussi un tube de guidage

32 disposé axialement par rapport au guide conique 30; au travers du tube de guidage 32 s'effectue l'alimentation du matériau en tube 16 émergeant du dispositif de refroidissement 19.

Ainsi, lorsque le matériau en tube 16 sort de l'extrémité aval du tube de guidage 31, il est enveloppé dans la mèche 20 sortant de l'extrémité aval du guide conique 30. Le matériau en tube 16 et la mèche 20 sont alors amenés ensemble au travers d'un applicateur 33 au travers duquel passe une bande d'application sans fin 34 qui, à l'extérieur du gabarit 33, est entraînée par des poulies 35, 36 et 38. La poulie 35 est entraînée en rotation par des moyens d'entraînement (non illustrés). Provenant d'une bobine 40 et entraînée autour d'une poulie 37, une bande de papier pour filtre 39 est amenée sur la bande d'application 34. Le gabarit 33 est pourvu d'un applicateur d'adhésif pour lisière 41 qui applique l'adhésif sur un bord de la bande de papier pour filtre 39. Le gabarit 33 et la bande d'application 34 fonctionnent de la manière habituelle, de sorte que la baguette de filtre enveloppée 42 sort de l'applicateur.

Comme alternative au papier-filtre parvenant à l'applicateur 33 pour la production d'une baguette enveloppée, l'applicateur 33 peut être pourvu d'un tube de vapeur 43 communiquant avec une source de vapeur 44, le dispositif étant tel que la vapeur envoyée au gabarit

33 par le tube 43 passe au travers de la bande d'application 34 (qui évidemment doit être en un matériau capable de supporter les effets de la vapeur) dans la mèche 20. En utilisant un tel applicateur modifié et une combinaison appropriée mèche/plastifiant, la mèche 20 peut être rendue autoportante.

La baguette de filtre 32, enveloppée ou autoportante, est coupée en longueurs discrètes 45, chacune d'elles étant un multiple de la longueur d'un élément-filtre, à l'aide d'un dispositif de coupage 46. Un tambour de départ rainuré 47 sert à recevoir les baguettes 45 et à les déposer sur une bande sans fin 48 entraînée autour des rouleaux 49-52 (voir fig. 4).

La course supérieure de la bande 48 s'étend sur une plaque de support plate métallique 53. Plusieurs formeurs allongés, chauffa-bles, 54 sont disposés au-dessus de la course supérieure de la bande 48 et s'étendent dans le sens de déplacement de la bande 48. Le tambour 47 et la bande sans fin 48 sont entraînés par des moyens d'entraînement (non illustrés). Le déplacement ou trajectoire de la course supérieure de la bande 48 fait que les longueurs de baguettes déposées sur celle-ci sont roulées en contact avec les formeurs chauffés 54, cela dans la formation de rainures annulaires de scellement dans la mèche, telles que la rainure 5 de la fig. 1, et dans la production de régions fusionnées du matériau en tube 16 telles que la région 2 de la fig. 1. Si le matériau en tube 16 est du type thermoplastique, les rainures de scellement peuvent avoir une profondeur telle qu'elles se

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prolongent dans mais non pas au travers de la paroi du matériau en tube 16. Cela est illustré dans la fig. 1, dans laquelle la rainure 5 s'étend dans le tube 1. Les formeurs chauffés 54 qui servent à déformer le matériau en tube 16 dans la formation de ses régions fusionnées, lesquels formeurs peuvent s'appeler formeurs de fusion, s'étendent plus près du brin supérieur delà bande 48 que ne le font les formeurs chauffés 54 qui servent à former les rainures de scellement, lesquels formeurs peuvent s'appeler formeurs de rainures. De plus, le profil de section transversale des formeurs de fusion 54 a la forme d'un V. Ainsi, la déformation du matériau en tube 16, provoquée lors de la formation de chaque région fusionnée, résulte en une rainure annulaire ayant une section en V dans le matériau en tube 16, les faces latérales de la rainure s'étendant au travers de la mèche engainante 20 et, évidemment, du papier-filtre 39. Une telle rainure est illustrée à l'extrémité de droite de la portion de baguette de la fig. 1.

Dans la demande de brevet du Royaume-Uni N° 1507765, une forme alternative de l'appareil approprié à la formation des rainures annulaires de scellement et des régions de fusion est décrite.

Les longueurs de baguettes rainurées passent de la bande 48 sur un tambour convoyeur 55 d'un applicateur 56. Montés à la périphérie du tambour 55, se trouvent des rouleaux de support entraînés de petit diamètre 57, dont les axes sont parallèles à l'axe du rouleau 55. Des organes de retenue arqués 58, 59 sont prévus pour assurer que chaque baguette 45 est maintenue en contact avec une paire de rouleaux 57, de telle sorte que la baguette est forcée de tourner. L'applicateur 56 comprend en outre un bain 60, plusieurs disques applica-teurs 61, dont seule une extrémité est illustrée dans la fig. 4. Les disques applicateurs 61 sont de deux formes 61' et 61" et sont montés de manière fixe et alternative sur un arbre commun 62 (voir fig. 5).

Le tambour transporteur 55, les rouleaux de support 57 et l'arbre 62 sont entraînés par des moyens d'entraînement (non illustrés).

Comme cela peut être observé sur la fig. 5, la rotation du tambour 55 amène chaque longueur de baguette de filtre 45, supportée 5 en contact avec une paire de rouleaux de support 57 du tambour 55, dans une position dans laquelle une partie supérieure de chacun des disques applicateurs 61' entre dans une des rainures de scellement respectives de la baguette 45 et, même, une partie supérieure de chacun des disques applicateurs 61" entre dans l'une des rainures resto pectives formées dans la baguette 45 par les formeurs de fusion 54. Les disques applicateurs 61', 61" étant en rotation, leurs parties intérieures sont immergées dans un matériau-barrière en fusion dans le bain 60 et ainsi le matériau-barrière ou tampon est déposé dans chacune des rainures des baguettes en rotation 45. Le matériau-barrière 15 se solidifie pour former des joints annulaires, comme cela est indiqué par les zones hachurées 63' et 63". Un applicateur semblable à l'applicateur 56 est décrit dans la demande de brevet du Royaume-Uni No 2033207.

Les baguettes 45 passent du tambour 55 de l'applicateur 56 vers 20 un tambour de transfert rainuré ou cannelé 64 qui sert à transférer les baguettes vers une bande sans fin 65 qui est entraînée autour de poulies 66, 67. Le tambour 64 et la bande 65 sont entraînés par des moyens d'entraînement (non illustrés). Depuis la bande 65, les baguettes peuvent passer vers d'autres machines pour l'incorporation 25 individuelle des éléments-filtres dans les cigarettes.

Bien que, dans le procédé décrit ci-dessus, le matériau-barrière soit déposé pour former des joints annulaires 63' et 63", il peut se révêler dans certaines circonstances que le procédé de moulage centrifuge donne un degré d'étanchéité suffisant pour que l'un ou les 30 deux joints annulaires ne soient pas nécessaires.

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2 feuilles dessins

Claims (14)

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   REVENDICATIONS

   1. Filtre de fumée de tabac comprenant un tube de filtration de la fumée entouré d'une gaine perméable à la fumée en matériau fibreux, caractérisé en ce qu'une section transversale de la gaine perméable est imperméable au passage de la fumée de tabac, et en ce que le tube est fermé à un endroit espacé longitudinalement de la section transversale.
2. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'endroit où le tube est fermé est à une extrémité ou adjacent à une extrémité du filtre, et en ce que la section transversale au niveau de laquelle la gaine est imperméable est située à l'extrémité opposée ou adjacente à l'extrémité opposée du filtre.
3. 3. Filtre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube est formé d'un matériau thermoplastique fibreux.
4. 4. Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube est formé entièrement d'acétate de cellulose, de polypropylène ou de cellulose dégénérée.
5. 5. Filtre selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la gaine de matériau perméable à la fumée est formée d'un matériau thermoplastique.
6. 6. Filtre selon la revendication 5, caractérisé en ce que la gaine est formée d'acétate de cellulose.
7. 7. Procédé de production de filtres de fumée de tabac selon la revendication 1, où un tube continu d'un matériau de filtration de la fumée est amené à des moyens de mise en gaine, de sorte que, à la sortie de ces moyens de mise en gaine, le tube est entouré d'une gaine perméable à la fumée de ce matériau fibreux, le tube engainé est coupé en baguettes, caractérisé par le fait que, dans chacune de ces baguettes, une section du matériau de la gaine est rendue imperméable au passage de la fumée de tabac et la baguette est fermée à un endroit espacé longitudinalement de ladite section.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tube est formé d'un matériau thermoplastique et sa fermeture s'effectue par la chaleur ou par la chaleur et la pression.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la fermeture s'effectue après que le tube a été engainé.
10. 10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la gaine est formée d'un matériau thermoplastique et est rendue imperméable au passage de la fumée de tabac au niveau de sa section par application de chaleur, ou application de chaleur et de pression.
11. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la gaine est soumise à un procédé de formage thermique de sorte qu'une rainure annulaire est formée, laquelle rainure est suffisamment profonde pour s'étendre au moins sur la surface externe du tube.
12. 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rainure est scellée par application d'un matériau faisant barrière.
13. 13. Machine pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 7, comprenant des moyens pour former un tube continu d'un matériau de filtration de fumée, des moyens pour former une gaine, des moyens d'alimentation d'un matériau fibreux vers les moyens pour former la gaine pour entourer le tube d'une gaine de matériau perméable à la fumée, des moyens de coupage pour couper le tube engainé en longueurs discrètes, caractérisée par des organes pour rendre une section de la gaine imperméable au passage de la fumée de tabac, et des organes pour fermer le tube à un endroit espacé longitudinalement de ladite section de gaine.
14. 14. Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce que les moyens pour rendre ladite section de la gaine imperméable comprennent au moins un formeur chauffable, le long duquel les baguettes sont roulées, au moins un formeur étant agencé pour former une rainure annulaire de scellement dans la gaine et au moins un autre formeur étant conçu pour fermer le tube.