CH656782A5 - Element de filtre a fumee de tabac. - Google Patents

Description

L'invention se rapporte à des éléments de filtres à fumée. Elle concerne plus particulièrement la fabrication de moyens utilisés comme filtres à cigarettes, bien que les produits de l'invention soient, de façon générale, utilisés comme filtres convenant notamment pour des articles à fumer le tabac, qu'il s'agisse de cigarettes, de cigares, pipes ou analogues. Etant donné que les filtres à cigarettes ont, commercialement, une importance particulière, la description de base de l'invention sera faite en se référant à la fabrication de cigarettes à filtres.

Dans la fabrication de filtres destinés à être utilisés avec des cigarettes et analogues, il y a lieu de considérer un certain nombre de différentes propriétés du filtre obtenu. Si l'efficacité de la filtration (c'est-à-dire l'aptitude que possède le filtre à éliminer les constituants indésirables de la fumée de tabac) est, à vrai dire, la propriété la plus importante des filtres à cigarettes, elle doit fréquemment faire l'objet d'un compromis, afin que le filtre présente une combinaison commercialement acceptables d'autres propriétés, y compris la perte de charge, le goût, la dureté, l'aspect et le prix. Par exemple, le filtre en acétate de cellulose le plus couramment utilisé présente une efficacité

de filtration relativement faible, du fait qu'une efficacité accrue ne peut être obtenue qu'en augmentant la densité du matériau du filtre ou qu'en augmentant la longueur du filtre, ces deux possibilités entraînant une perte de charge à travers le filtre, laquelle est excessive 5 et inacceptable au point de vue commercial.

Ces dernières années, la dilution par l'air est devenue une technique couramment répandue pour compenser l'efficacité de filtration relativement faible des filtres à cigarettes présentant une perte de charge suffisamment faible pour être commercialement acceptable, io La technique de dilution par l'air utilise de l'air de ventilation pour diluer le courant de fumée provenant de la cigarette, réduisant ainsi la quantité de goudrons et autres constituants indésirables de la fumée de tabac aspirés dans la bouche du fumeur à chaque bouffée ou tirage. L'air de ventilation est généralement fourni par une plura-15 lité de perforations ménagées dans le papier d'embout employé pour réunir le filtre à la colonne de tabac de la cigarette: si le filtre est gainé par un papier formant l'enveioppe du tampon, on utilise un papier, pour cette enveloppe, perméable à l'air.

La technique de dilution par l'air présente de nombreux avanta-20 ges en ce sens qu'elle est la méthode la plus économique de réduction des goudrons, qu'elle permet d'obtenir la quantité exacte désirée de goudrons formés et qu'elle contribue en outre à l'élimination des constituants indésirables de la phase gazeuse, par exemple de l'oxyde de carbone et du bioxyde d'azote. Un inconvénient important de la 25 technique de dilution par l'air réside dans le manque de goût. En fait, depuis que les cigarettes diluées par l'air ont été introduites, les fabricants ont développé leurs recherches en vue d'accroître le goût et ou de contrôler la formation des goudrons dans les cigarettes. Toutefois, aucun n'est parvenu, jusqu'à la présente invention, à so obtenir des cigarettes ayant un goût satisfaisant avec de faibles rapports CO goudrons.

L'élément de filtre à fumée selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une tige filtrante, perméable à la fumée, un manchon imperméable à la fumée entourant la tige filtrante, au moins une ?5 cannelure formée dans le manchon et la tige et s'étendant d'une extrémité à l'autre du manchon.

Un filtre à cigarette conventionnel est muni de cannelures s'étendant en continu d'une extrémité à l'autre du filtre. Les cannelures sont formées dans l'enveloppe du tampon imperméable à la fumée et to sont encloses par un papier d'embout imperméable à la fumée. Des trous d'aération sont ménagés dans le papier d'embout, en communication avec les cannelures, afin de permettre à l'air de dilution de pénétrer dans ces cannelures. Dans la forme d'exécution préférée de l'invention, les extrémités aval des cannelures sont réduites, le degré 45 de rétrécissement déterminant le type d'écoulement dans les cannelures. Si la réduction de l'écoulement dans les cannelures est plus grande que la réduction fournie par le tampon filtrant, l'air pénétrant dans les trous d'aération s'écoule à travers le rétrécissement et reflue, par les cannelures, vers l'extrémité, côté tabac, du tampon fil-50 trant où il est aspiré à travers le filtre en même temps que la fumée filtrée. Si le rétrécissement des cannelures est plus faible que la réduction de l'écoulement présentée par le tampon filtrant proprement dit. la fumée provenant du tabac s'écoule à travers les cannelures et est diluée, lorsque sa vitesse d'écoulement est ralentie par le rétréeis-55 sement des cannelures, par l'air pénétrant par les trous d'aération pour se mélanger avec la fumée. Dans la forme d'exécution préférée, la réduction d'écoulement par les cannelures est formée par une section aval de la cannelure, laquelle présente une section transversale plus étroite que la section amont de ladite cannelure. Les trous 60 d'aération prévus dans le papier d'embout sont de préférence disposés en alignement avec la section amont plus grande en un emplacement se trouvant juste en amont de la jonction entre les deux sections cannelées. La réduction d'écoulement peut être due au changement de section de la cannelure et ou de surface le long de la canne-65 Iure.

En réduisant la vitesse de la fumée lorsqu'elle passe sous les trous de dilution par l'air, le rapport CO goudrons peut être réduit. En outre, le parcours d'écoulement réduit dans les cannelures agit, dans

3

656 782

certaines conditions, de manière à contraindre le gaz oxyde de carbone à s'échapper vers l'atmosphère, à travers les trous de dilution par l'air.

On décrit différentes formes d'exécution dans lesquelles la section transversale des cannelures varie sur la longueur de ces cannelures. On décrit également un procédé et un appareillage pour la fabrication du filtre selon l'invention.

Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.

La figure 1 est une vue en perspective, à échelle agrandie, d'une forme d'exécution d'une cigarette fabriquée conformément à l'invention, le papier d'embout étant partiellement retiré en vue d'illustrer plus clairement la structure;

la figure 1A est une vue similaire à la figure 1, mais avec le filtre inversé;

la figure 2 est une vue en bout d'un filtre selon l'invention, où trois cannelures longitudinales sont prévues dans le filtre;

la figure 3 est une vue en bout d'un autre filtre selon l'invention, où quatre cannelures sont formées à la périphérie du filtre;

la figure 4 est une vue d'un autre filtre construit selon l'invention, où cinq cannelures sont formées longitudinalement dans le filtre;

la figure 5 est une vue similaire à la figure 1 d'une autre forme d'exécution de l'invention;

la figure 6 est une vue en perspective d'une autre forme d'exécution du filtre selon l'invention;

la figure 7 est une vue en perspective d'une variante d'exécution du filtre selon l'invention;

la figure 8 est une vue en perspective d'une autre variante d'exécution du filtre selon l'invention;

la figure 9 est une vue en perspective d'une autre variante d'exécution du filtre selon l'invention;

la figure 10 est une vue schématique illustrant un procédé et des moyens de fabrication d'éléments de filtres selon l'invention;

la figure 11 est une vue en élévation partielle des moyens de gaufrage utilisés pour le formage des cannelures dans le tampon de filtre selon l'invention;

la figure 12 est une vue partielle, en perspective, illustrant les détails de l'un des éléments de gaufrage de la figure 1 ;

les figures 13 à 15 sont différentes vues schématiques en coupe relative à l'appareil de la figure 11, avec, respectivement, 3, 4 et 5 rouleaux de gaufrage.

En se référant au dessin, et plus particulièrement à la figure 1, une cigarette à bout filtre selon l'invention est désignée de façon générale par 10. La cigarette 10 comprend une tige de tabac 12 et un élément de filtre 14 construit conformément à une forme d'exécution de l'invention. Une enveloppe d'embout 16 maintient la tige de tabac 12 et le filtre 14 en liaison bout à bout, suivant des méthodes bien connues dans la technique. L'enveloppe de papier d'embout 16 présente plusieurs perforations 18 de dilution par l'air, disposées sur le pourtour du filtre 14, de façon à permettre que l'air de ventilation soit aspiré à travers le papier d'embout vers le filtre à chaque aspiration ou bouffée de la cigarette.

Le filtre 14 comprend une tige filtrante 20, de forme générale cylindrique, constituée par un matériau conventionnel filtrant la fumée de tabac et, de façon courante, par une étoupe en filaments continus d'acétate de cellulose, bien que d'autres matériaux filtrants puissent être également employés avec de légères variantes. On peut utiliser par exemple une étoupe filamenteuse formée d'autres matériaux tels que le polyéthylène, le polypropylène et analogues, ou même, constituée de fibres discontinues non tissées. Il est toutefois bien entendu qu'une étoupe en filaments d'acétate de cellulose est le matériau préféré au point de vue commercial. En ce sens, la tige 20 est fabriquée à partir d'un matériau conventionnel, de manière à être utilisée comme tige filtrante perméable à la fumée, afin de retenir les particules solides contenues dans la fumée traversant cette tige.

La tige 20 est entourée sur toute sa longueur par un manchon 22 non poreux ou imperméable à la fumée. Il est reconnu par l'expert en la matière qu'un tel manchon comprend des surfaces externes d'un matériau du type mousse, imperméable à la fumée, formant une seule pièce avec la tige filtrante, ainsi qu'un matériau d'enveloppe, imperméable à la fumée, et qui ne fait pas partie intégrante de la tige. Plusieurs cannelures sont formées dans le manchon 22 et s dans la tige 20; elles ont la forme d'évidements s'étendant, en profondeur, radialement vers l'intérieur de la tige 20 et, dans le sens de la longueur, de façon continue entre les deux extrémités de la tige. Les cannelures périphériques 24 de la tige, représentées à la forme d'exécution de la figure 1, sont réalisées chacune en deux zones Ionio gitudinales, à savoir, une première zone, d'un grand volume, s'étendant longitudinalement vers l'intérieur, à partir de l'extrémité formant l'interface, côté tabac, de la tige 20, et une seconde zone, de plus petit volume, s'étendant longitudinalement vers l'intérieur, à partir de l'extrémité, côté bouche, de la tige filtrante. Les deux zones 15 de volume différent se rejoignent bout-bout en une jonction commune 26. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, la jonction commune 26 est disposée de manière à être un peu plus rapprochée de l'extrémité, côté bouche, du tampon 20, que les trous d'aération 18 formés dans le papier d'embout 16. Il s'ensuit que ces 20 trous d'aération 18 recouvrant des portions des canaux 24 ne recouvrent que les zones de grand volume de ces canaux. Hormis le rôle de support des trous d'aération 18, le papier d'embout 16 sert à enclore les cannelures 24, formant ainsi, dans le sens longitudinal, des passages d'écoulement délimités sur le pourtour de la tige 20. 25 Ces passages s'étendent d'une extrémité à l'autre et assurent ainsi une communication entre la tige de tabac 12 et la bouche du fumeur.

Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, il est prévu quatre cannelures 24 s'étendant longitudinalement, une vue en bout de cette forme d'exécution étant représentée à la figure 3. Une vue en 30 bout d'une autre forme d'exécution présentant trois cannelures est représentée à la figure 2; de même, une vue en bout d'une autre forme d'exécution comportant cinq cannelures est représentée à la figure 4. Il y a lieu de noter qu'un nombre quelconque de telles cannelures 24 peut être utilisé pour obtenir divers aspects d'extrémité 35 des cigarettes.

Les cannelures 24 représentées à la figure 1 ont une profondeur constante sur toute leur longueur. Le changement de volume entre les deux zones longitudinales dans chaque cannelure est obtenu en rétrécissant la zone de la cannelure s'étendant à partir de l'extrémité, 40 côté bouche, de la tige 20. En d'autres termes, la dimension transversale de la cannelure 24 est réduite entre la jonction 26 et l'extrémité, côté bouche, de la cigarette. Ce rétrécissement a pour effet de réduire l'écoulement à travers la cannelure en direction de l'extrémité, côté bouche, de la tige. Le degré de cete réduction détermine les particu-45 larités de fonctionnement du filtre. En particulier, dans le mode préféré de fonctionnement, lorsqu'une aspiration est appliquée à l'extrémité, côté bouche, de la cigarette, la fumée provenant de la tige de tabac est déviée en suivant le parcours sinueux dans la tige 20 et circule dans les cannelures 24 en direction de la jonction 26. En 50 outre, l'aspiration appliquée tend à entraîner l'air dans les zones de plus grand volume des cannelures 24 en amont de la jonction 26, de façon à diluer la fumée en cet endroit. L'étranglement prévu en aval de la jonction 26 a pour effet de ralentir l'écoulement de la fumée, tout en la mélangeant et la diluant avec l'air insufflé par les trous 55 d'aération 18. Il s'ensuit que la fumée, qui circule à travers la zone des cannelures de plus petit volume vers la bouche du fumeur, se trouve très diluée. En outre, on a trouvé que le rapport CO/gou-drons est réduit en utilisant une telle cannelure 24 à double volume où la zone de plus grand volume ralentit l'écoulement de la fumée, 60 tandis que la zone de plus faible volume constitue, après les trous de dilution 18, un étranglement contraignant une partie du gaz oxyde de carbone à s'échapper par les trous de dilution, une fois que la force d'aspiration maximale de la bouffée ou du tirage commence à diminuer.

65 Un autre mode de fonctionneemnt du filtre de la figure 1 est obtenu lorsque l'étranglement prévu dans la zone de cannelure de faible volume est important par rapport à la réduction globale prévue dans le parcours d'écoulement à travers la tige 20. Plus parti

656 782

4

culièrement, dans un tel cas, l'application d'une force d'aspiration à l'extrémité, côté bouche, du filtre produit une aspiration de l'air dans les cannelures, à travers les trous d'aération 18 de la manière précédemment décrite. Toutefois, si la zone de faible volume des cannelures présente une impédance ou une réduction de l'écoulement très élevée, l'air tend à circuler dans deux directions dans la cannelure 24; en d'autres termes, l'air pénétrant dans la cannelure par les trous d'aération 18 s'écoulera à travers la zone de cannelure de faible volume vers la bouche du fumeur et, à travers la zone de plus grand volume, vers l'extrémité côté tabac, où il est immédiatement ramené à travers la tige en même temps que la fumée de tabac, parvenant ensuite dans la bouche du fumeur. Dans ce mode de fonctionnement, la fumée est diluée à la fois dans la tige 20 et dans la bouche du fumeur.

Les deux modes de fonctionnement précédemment décrits se distinguent uniquement par les réductions relatives d'écoulement fournies par la tige elle-même et par la zone rétrécie ou de plus faible volume de la cannelure 24. Dans un cas comme dans l'autre, l'air de ventilation agit de manière à diluer la fumée et à réduire ainsi la quantité de goudrons et d'autres constituants indésirables de la fumée, tout en éliminant les constituants indésirables en phase gazeuse, tels que CO et NO. Il est toutefois important de constater que ce résultat peut être atteint dans la présente invention sans sacrifier pour autant au goût.

On a également trouvé que des rapports CO/goudrons, améliorés comparativement aux filtres répandus dans le commerce, pouvaient être obtenus si le filtre 14 de la forme d'exécution de la figure 1 est inversé comme représenté à la figure 1 A, de telle sorte que les zones de faible volume des cannelures 24 soient juxtaposées à l'interface, côté tabac, mais de préférence avec au moins la majorité des perforations de dilution par l'air recouvrant les zones de plus grand volume des cannelures.

La forme d'exécution représentée à la figure 5 est similaire à celle représentée à la figure 1. les mêmes références numériques étant utilisées sur les deux figures pour désigner les mêmes éléments. La seule différence dans la forme d'exécution de la figure 5 réside dans le fait qu'un certain nombre de trous d'aération 18 recouvre la zone de plus faible volume des cannelures 24. Cette variante convient mieux pour le second mode de fonctionnement précédemment décrit, où l'air circule dans les deux directions dans les cannelures 24. La disposition d'un certain nombre de trous d'aération 18, recouvrant la zone de plus faible volume des cannelures 24, facilite la circulation de l'air à travers cette zone qui, par définition, présente, dans ce mode de fonctionnement, un parcours d'écoulement très réduit.

Une autre variante d'exécution du filtre selon l'invention est représentée à la figure 6. Ici encore, les mêmes références numériques sont employées pour désigner les mêmes composants aux formes d'exécution des figures 1 et 6. L'unique différence dans le filtre de la figure 6 réside dans le fait que les cannelures 24, dans la variante de la figure 6, ont une section transversale constante sur toute leur longueur. En d'autres termes, il n'existe aucune zone de plus grand volume ou de plus faible volume. La particularité importante réside toutefois dans le fait que les cannelures sont continues, d'une extrémité à l'autre de la tige filtrante 20, de manière à avoir un parcours d'écoulement direct, de l'extrémité côté tabac jusqu'à l'extrémité côté bouche de la tige. Par aspiration à l'extrémité, côté bouche de la tige, la fumée s'écoule par les cannelures 24 vers cette extrémité, l'air ambiant se trouvant en même temps aspiré dans lesdites cannelures 24 par les trous d'aération 18. L'air aspiré dilue la fumée circulant dans les cannelures 24, procurant ainsi les effets avantageux précédemment décrits. La dilution de la fumée est très efficace lorsqu'on utilise la variante d'exécution de la figure 6; toutefois, on a trouvé que la dilution est plus efficace lorsqu'un étranglement est prévu dans les cannelures 24, tel qu'il est décrit en relation avec les figures 1 et 5. Du fait qu'il n'existe aucun étranglement dans la forme d'exécution de la figure 6, il peut être avantageux, dans certaines applications. d'utiliser un plus grand nombre de trous d'aération afin d'accroître la dilution. Même avec une dilution élevée, atteignant, dans certains cas, le double de la dilution des cigarettes conventionnelles, on a trouvé qu'un goût satisfaisant subsistait pour une teneur en s goudrons de 1 mg.

Il y a lieu de noter que si l'on prévoit un étranglement dans les cannelures 24, il n'est pas nécessaire que celui-ci soit sous la forme d'un changement discontinu de la section transversale de la cannelure, comme c'est le cas aux figures 1 et 5. La largeur ou la profondeur des cannelures 24 peuvent, tout au contraire, varier progressivement sur la longueur de la tige 20, comme représenté à la figure 7, de sorte que la réduction est plus progressive. Cette réduction progressive tend à ralentir l'écoulement de la fumée dans les cannelures, de sorte que l'air pénétrant par les trous d'aération 18 peut diluer efficacement la fumée avant qu'elle atteigne la bouche du fumeur. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 7, la largeur des cannelures décroît progressivement du côté tabac vers le côté bouche du tampon filtrant. La profondeur peut varier de la même façon, en plus ou comme alternative à la variation de largeur. Les éléments de

20

la variante d'exécution de la figure 7 portent les mêmes références numériques que les éléments analogues de la figure 1.

Dans la variante d'exécution représentée à la figure 8, des références numériques identiques sont, ici encore, utilisées pour désigner 25 les éléments correspondants de la figure 1. La différence entre les variantes des figures 1 et 8 réside dans le fait que la différence de volume entre les deux zones de cannelures 24 est obtenue en modifiant la profondeur de la cannelure plutôt que la largeur. Pour le reste, le filtre représenté à la figure 8 est identique au filtre de la 30 figure 1 et peut être utilisé suivant l'un ou l'autre des deux modes de fonctionnement précédemment décrits.

En se référant notamment à la figure 9, on a représenté une autre variante 14 du filtre selon l'invention. Ici encore, les mêmes réiëren-3J ces numériques sont utilisées à la figure 9 pour désigner les éléments correspondants de la figure 1. Cette variante de la figure 9 diffère de la forme d'exécution de la figure I par le fait que les cannelures 24 s'étendant longitudinalement de la figure 2 sont remplacées par une rainure hélicoïdale 2?. une gorge annulaire 30 et des cannelures lon-40 gitudinales 32. En particulier, la rainure hélicoïdale 28 s'étend à partir de l'extrémité, côté tabac, du filtre 14 suivant un tracé hélicoïdal à la périphérie du filtre jusqu'à un emplacement prédéterminé où ladite rainure hélicoïdale 28 se termine de manière à permettre une communication avec la gorge annulaire 30. Des cannelures longitu-45 dinales 32 s'étendent de manière à permettre une communication avec la gorge annulaire 30, à partir de l'extrémité, côté bouche, du filtre 14. Dans la version préférée de la variante de la figure 9, la rainure hélicoïdale 28 présente une section perpendiculaire à la direction de l'écoulement plus grande que la section transversale de la J0 gorge annulaire 30 et des cannelures longitudinales individuelles 32. En outre, comme représenté, les trous d'aération 18 à la figure 9 sont tous disposés après la gorge annulaire et vers l'extrémité côté tabac, de manière à être alignés avec la rainure hélicoïdale 28 plutôt qu'avec les cannelures longitudinales 32 ou la gorge annulaire 30. 55 De cette façon, la fumée s'écoulant de l'extrémité, côté tabac, du filtre vers l'extrémité côté bouche passe par un étranglement à la gorge annulaire 30, de sorte que l'air aspiré dans la rainure hélicoïdale 28 à travers les trous d'aération 18 peut être intimement mélangé avec la fumée et diluer ladite fumée dont la circulation est 60 ralentie dans le passage hélicoïdal 28.

Il est évident que d'autres configurations des cannelures peuvent être prévues dans le cadre de la présente invention, de manière à obtenir les résultats précédemment décrits.

65 Les données ci-après représentent des résultats d'essais et permettent de comparer certaines particularités des produits fabriqués conformément à l'invention avec des produits de la technique connue.

5

656 782

Tableau I

(Quatre cannelures continues de 0,508 mm)

Etoupe

CO

Goudrons

Rapport CO!goudrons

8/48

3,29 mg

6,21 mg

0,53

5/45

2,54 mg

3,85 mg

0,66

3,9/48

2,16 mg

2,98 mg

0,72

10

Tableau II

(Quatre cannelures continues de 0,762 mm)

Etoupe

CO

Goudrons

Rapport COigoudrons

8/48

1,87 mg

3,73 mg

0,50

5/45

1,19 mg

1,90 mg

0,63

3,9/48

1,36 mg

1,82 mg

0,75

20

Tableau III

(Quatre cannelures à double volume: une zone à grand volume de 1,016 mm et une zone à faible volume de 0,508 mm)

Forme d'exécution de la figure 1

Etoupe

CO

Goudrons

Rapport CO:goudrons

8,48 3,3/39

1,26 mg 0,80 mg

2,90 mg 1,57 mg

0,43 0,51

Tableau IV

35

(Quatre cannelures à double volume: une zone à grand volume de 1,016 mm et une zone à faible volume de 0,762 mm)

Forme d'exécution de la figure 1A

Etoupe

CO

Goudrons

Rapport CO goudrons

8/48

1,85 mg

4,1 mg

0,45

Tableau V

(Tiges témoins, marque commerciale)

CO

Goudrons

Rapport CO/goudrons

Témoin = 1

2,81 mg

2,57 mg

1,09

Témoin = 2

4,54 mg

4,68 mg

0,97

Témoin = 3

1,50 mg

1,70 mg

0,88

Témoin = 4

0,68 mg

0,75 mg

0,91

Au tableau I, les résultats des essais sont mentionnés pour trois 55 essais différents effectués en utilisant la forme d'exécution de la figure 6, où les cannelures 24 présentent une section transversale constante sur toute leur longueur. On a indiqué trois essais, chacun utilisant un matériau différent pour l'étoupe, l'oxyde de carbone, les goudrons et le rapport CO/goudrons étant précisé sur le tableau so pour chaque essai. Le diamètre constant des cannelures 24 utilisées pour l'essai spécifié au tableau I est de 0,508 mm; comme cela ressort du tableau I, le rapport CO/goudrons est très faible pour l'ensemble des différents matériaux d'étoupe soumis aux essais.

Le tableau II illustre des essais identiques, effectués en utilisant 65 également la forme d'exécution de la figure 6, mais en portant le diamètre des cannelures à 0,762 mm. Comme l'indiquent les résultats, la teneur en oxyde de carbone et en goudrons est réduite par rapport aux résultats du tableau I, cependant que le rapport CO/goudrons, relativement faible, demeure sensiblement le même.

Une illustration encore plus frappante de la valeur de l'invention est fournie par le tableau III, où les résultats sont indiqués pour les essais effectués en utilisant la forme d'exécution de la figure 1. Dans ces essais, le rapport entre la zone de grand volume et la zone de faible volume des cannelures 24 a été choisi égal à 2:1. En particulier, le diamètre, dans la zone de grand volume, était de 1,016 mm, et le diamètre, dans la zone de faible volume, de 0,508 mm. Les teneurs en oxyde de carbone et en goudrons sont considérablement réduites, même par rapport aux tableaux I et II, et le rapport CO/goudrons est remarquablement réduit.

Une amélioration identique du rapport CO/goudrons est observée au tableau IV, où le filtre a été inversé comme représenté à la figure 1A.

Le tableau V illustre les résultats obtenus avec quatre cigarettes de type commercial utilisées comme témoins pour les essais indiqués aux tableaux I, II, III et IV. Les quatre cigarettes témoins de type commercial ont été prélevées dans différents paquets d'une marque utilisant un filtre identique à celui décrit et représenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4.256.122.

On peut tirer un certain nombre de conclusions à partir des résultats indiqués dans ces tableaux. En premier lieu, on fait que les filtres mécaniques normaux ne filtrent pas l'oxyde de carbone, les fibres à denier/filament élevé, qui présentent une faible efficacité filtrante, améliorent le rapport CO/goudrons. Les résultats précisés aux tableaux I, II, III et IV illustrent cette considération. Par ailleurs, en réduisant la vitesse de la fumée lorsqu'elle passe sous les trous à air de dilution, on diminue de façon notable le rapport CO'-goudrons. Cela est démontré en comparant entre eux les tableaux 1 et II, où les cannelures de plus grand volume réduisent dans une certaine mesure le rapport CO./goudrons; cela est par ailleurs prouvé en comparant les résultats des tableaux III et IV avec ceux des tableaux I et II, où la variation de volume des cannelures 24 modifie la vitesse de la fumée et permet une dilution plus efficace. Dans tous les cas, tous les filtres essayés de l'invention présentent une amélioration notable du rapport CO/goudrons vis-à-vis des cigarettes témoins pour lesquelles les résultats des essais sont indiqués au tableau V. Il s'ensuit que les cannelures continues d'une extrémité à l'autre permettent d'obtenir un contrôle plus efficace du rapport CO/goudrons, rapport qui peut être ajusté en modifiant les dimensions des cannelures par rapport aux trous d'aération 18. Il convient de noter que, durant les essais dont les résultats sont représentés aux tableaux I à IV, les filtres de l'invention présentent un goût satisfaisant en dépit d'une production de goudrons relativement faible.

Les figures 10 à 15 illustrent l'ensemble du procédé et des moyens utilisés pour la fabrication des éléments de filtre, conformément à l'invention. De façon générale, cette technique est similaire, dans son ensemble, à bien des égards aux techniques décrites et illustrées en détail dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 3.637.447, 4.046.063 et 4.075.936 qui sont incorporés ici à titre de référence. Conformément aux formes d'exécution préférée de l'invention, le matériau filtrant utilisé dans la fabrication des éléments de filtre est constitué par une étoupe de filaments continus, désignée de façon générale par 40, comprenant une multiplicité d'éléments fibreux pouvant être liés entre eux, activés par contact au moyen d'un fluide chaud tel que la chaleur. Le matériau filtrant 40 est amené en continu à travers une zone de liaison 50 comprenant une tuyère d'étoupage conventionnelle 41 et une tête de vaporisage 42, de nature identique à celles décrites dans les brevets précités de la technique connue. Après le traitement à la vapeur, la tige obtenue est refroidie dans une tête de refroidissement 43 avant d'être entourée, dans des moyens de garnissage 51, d'un matériau conventionnel 45 constituant le manchon de la tige filtrante. Ce matériau 45, imperméable à la fumée, est traité par une colle ou adhésif en 44 assurant la liaison du gainage. Le poste de garnissage 51 forme un mécanisme de traction en continu assurant l'avancement de la tige aux différents stades de traitement préliminaire.

656782

6

Après avoir quitté le poste de garnissage 51, la tige gainée est soumise à un traitement par l'eau et par la vapeur au niveau d'une tête de pulvérisation d'eau 46 avant la formation des cannelures 24 dans ladite tige. Ces cannelures sont formées au moyen de rouleaux cannelés chauffés appartenant à un mécanisme de gaufrage 47 dont les éléments sont décrits aux figures 11 à 15. Une fois les cannelures formées à la périphérie de la tige, cette dernière passe à travers une tête de refroidissement 48, où elle est tirée en continu par de seconds moyens de garnissage 52 amenant la tige cannelée à une tète de découpage 49. Dans cette dernière, la tige est découpée transversalement en des endroits déterminés, de manière à obtenir les tiges filtrantes individuelles.

Tous les éléments décrits en liaison avec la figure 10 sont conventionnels, à l'exception des rouleaux cannelés chauffés du mécanisme de gaufrage 47. Ces rouleaux sont représentés en détail aux figures 11, 12 et 13 auxquelles on se réfère maintenant. Si trois cannelures continues longitudinales doivent être prévues sur la tige filtrante, on devra disposer de trois rouleaux 61, 62 et 63 positionnés l'un par rapport à l'autre, comme représenté à la figure 13, où les surfaces cannelées des rouleaux sont conformées en arc de cercle afin de permettre le passage de la tige du filtre entre eux en vue du gaufrage. Des saillies 71, 72 de formage des cannelures s'étendent à la périphérie de chaque rouleau dans l'espace prévu pour le passage de la tige. Les saillies représentées aux figures 11 à 13 sont conçues pour réaliser la forme d'exécution de l'invention représentée à la figure 1. Il s'ensuit que les saillies 71 et 72 s'étendent sur la même distance radiale à partir de la périphérie de chacun des rouleaux 61, 62 et 63 (comme on le voit notamment aux figures 11 et 12), mais que les sections 71 et 72 sont de largeurs différentes. Ces différentes largeurs correspondent aux différentes largeurs des cannelures 24 à la figure 1. Les saillies 71 et 72 s'étendent en continu sur la périphérie des rouleaux 61, 62 et 63, de sorte qu'un canal s'étendant longitudinalement et de façon continue, formé de sections de largeur variant alternativement, est défini par chaque rouleau dans la tige se déplaçant à travers les moyens de gaufrage 47.

La figure 14 illustre de quelle manière quatre canaux continus longitudinaux peuvent être formés dans la tige du filtre, la figure 15 illustrant le formage dans le cas de cinq canaux. On peut utiliser un nombre quelconque de tels canaux, le nombre des rouleaux cannelés étant choisi en conséquence. Il y a également lieu de noter que les saillies 71, 72 peuvent être formées de manière à obtenir la configuration désirée des canaux continus. En particulier, lorsqu'on désire obtenir les sections de différentes profondeurs de la variante d'exécution de la figure 8, les saillies de formage 71 et 72 présenteront des hauteurs différentes, mais auront la même largeur. De même, pour avoir la configuration conique de la variante d'exécution de la figure 7, des saillies successivement coniques en largeur ou en profondeur (ou les deux) seront déposées à la périphérie des divers rouleaux de formage.

En se référant encore à la figure 10, lorsque la tige du filtre, présentant des cannelures continues d'une extrémité à l'a utre passe s devant le mécanisme de découpage 49, les découpes transversales sont prévues en des emplacements longitudinaux afin de ne pas couper des transistions entre des zones de cannelures plus longues et des zones de cannelures plus réduites. Ces découpes peuvent être pratiquées de manière à obtenir des tiges filtrantes individuelles au io moment du sectionnement ou, selon une variante, les découpes peuvent correspondre à des sections multiples de tiges filtrantes qui sont ensuite découpées de façon à avoir des tiges individuelles, conjointement au processus d'application de l'embout.

Bien que l'invention ait été décrite en fonction de l'utilisation 15 d'un matériau d'embout imperméable perforé, elle englobe également. en général et dans l'une quelconque des formes d'exécution spécifiées, l'utilisation d'un matériau d'embout qui, de par sa nature, est perméable à l'air et qui peut, en outre, présenter des perforations ou être non perforé.

20 Dans les formes d'exécution décrites de l'invention, la tige filtrante perméable à la fumée, autour de laquelle est disposé le manchon cannelé imperméable à la fumée, s'étend sur toute la longueur de ce manchon. Cela n'est toutefois pas essentiel et l'invention englobe des cas où ladite tige ne s'étend que sur une partie de la lon-25 gueur du manchon. En conséquence, de façon générale et dans l'une quelconque des formes d'exécution décrites, la tige du filtre peut se terminer à proximité de l'une ou des deux extrémités de l'enveloppe cannelée, de manière à obtenir un filtre ayant une ou plusieurs cavités terminales à l'intérieur de l'enveloppe; la tige du filtre peut en 30 outre ou à la place de cela comporter une pluralité de tiges élémentaires espacées entre elles longitudinalement. afin d'avoir une ou plusieurs cavités internes a l'intérieur de l'enveloppe cannelée.

L'invention englobe également les éléments de filtre (tige cannelée et enveloppe) proprement dits, destinés à être utilisés avec le ma-35 tériau d'embout, c'est-a-dire des filtres tels que définis et décrits précédemment, niais dépourvus de matériau d'embout. Comme indiqué ci-desus, de tels éléments et, dans certains cas, les filtres obtenus en les enveloppant dans le matériau d'embout peuvent tout d'abord être produits en longueurs multiples, à partir desquelles des ion-40 gueurs unitaires individuelles sont ultérieurement découpées: alors que les longueurs individuelles peuvent être asymétriques (par exemple comme dans la plupart des formes d'exécution décrites) dans le cas où les dimensions de rainures différent d'une extrémité à l'autre, les longueurs en multiples pairs (par exemple de deux ou de 45 six) initialement produites à partir desquelles elles sont découpées, seront symétriques; l'invention englobe de tels filtres et éléments de filtre de longueurs multiples, ainsi que les produits finis de longueur unitaire.

R

4 feuilles dessins

Claims (11)

656 782 REVENDICATIONS

1. Elément de filtre à fumée, caractérisé en ce qu'il comprend une tige filtrante, perméable à la fumée, un manchon imperméable à la fumée entourant la tige filtrante, au moins une cannelure formée dans le manchon et la tige et s'étendant d'une extrémité à l'autre du manchon.

2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon présente sur son pourtour plusieurs cannelures espacées les unes des autres.

3. Elément selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cannelure suit un tracé hélicoïdal sur au moins une partie de sa longueur.

4. Elément selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la forme de la section transversale ou la surface de la cannelure varie sur sa longueur.

5. Elément selon la revendication 4, caractérisé en ce que la forme de la section transversale ou de la surface de la cannelure varie progressivement sur au moins une partie de la longueur de ladite cannelure.

6. Elément selon la revendication 4, caractérisé en ce que la forme de la section transversale ou la surface de la cannelure varie brusquement en passant en une zone de jonction située sur la longueur de la cannelure.

7. Filtre à fumée comprenant un élément de filtre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une enveloppe d'aération entourant le manchon, cette enveloppe assurant, en cours d'emploi, une admission d'air extérieur dans ladite cannelure.

8. Filtre selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe d'aération présente des perforations débouchant directement dans la cannelure.

9. Filtre selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'enveloppe d'aération présente des perforations adjacentes à une zone de jonction et débouchant directement au moins dans une zone de plus grande section transversale de la cannelure.

10. Ensemble comprenant plusieurs éléments de filtre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ces éléments sont constitués par une seule tige entourée d'un manchon, cet ensemble étant destiné à être coupé en plusieurs tronçons pour former des éléments de filtre individuels.

11. Cigarette munie d'un filtre selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que l'enveloppe d'aération du filtre constitue un embout de maintien du filtre sur le corps de la cigarette.