CH658573A5 - Element de filtre pour fumee de tabac. - Google Patents

Description

L'invention se rapporte à un élément de filtre pour fumée de tabac et permet d'obtenir un filtre ventilé pour fumée de tabac, caractérisé en ce qu'il comprend une tige de stabilité dimensionnelle se maintenant d'elle-même, constituant une multiplicité de capillaires s'étendant longitudinalement à cette tige et formés par un faisceau lié de filaments grossiers s'étendant longitudinalement à la tige, ou par une feuille ou une pellicule ondulée longitudinalement et/ou au moins partiellement fibrillée, en un matériau de perméabilité à la fumée faible ou nulle, resserré latéralement et lié en forme de tige.

L'invention concerne également un filtre et une cigarette-filtre munis de cet élément.

La tige capillaire autour de laquelle l'enveloppe de ventilation est engagée est de préférence un corps à écoulement laminaire, c'est-à-dire est tel qu'en conditions normales d'utilisation (par exemple lorsqu'il est incorporé à une cigarette-filtre, et fumé sur une machine à fumer normalisée, à des vitesses d'écoulement atteignant 17,5 cc par seconde), l'écoulement d'air et de fumée parcourant ce corps est sensiblement laminaire plutôt que turbulent.

Les fibres grossières, de préférence de 20 deniers par filament (dpf) ou plus (par exemple, environ 100), sont avantageusement de surface lisse, avec une absorbance faible ou nulle; des filaments grossiers d'acétate de cellulose ou de polyoléfine (par exemple, de poly-propylène) sont appropriés. Des feuilles ou films appropriés pour l'utilisation dans l'invention pourront être en matière plastique (par exemple en polyoléfine telle que le polyéthylène), en métal (par exemple aluminium) ou en cellulose (par exemple cellophane) et présenter de préférence une perméabilité à l'air maximale de 0,1 K unités Filtrona.

Une perméabilité à l'air de nK unités Filtrona désigne ici une perméabilité à l'air de:

n x 1000 ml/minute/10 cm2/100 mm de pression d'eau, déterminée en mesurant la pression «p» en mm d'eau (au manomètre à eau), produite par un débit de 1050 ml d'air par minute à travers une surface de 10 cm2 de la feuille ou de la pellicule et calculée par la formule:

100

perméabilité à l'air = 1050 x

P

Les filtres selon l'invention permettent d'obtenir de hauts degrés de dilution par l'air (par exemple 50% ou plus), afin de fournir une bonne réduction de la matière en particule, tout en maintenant une perte de charge perçue admissible. Ils peuvent ainsi réduire la production de goudron, principalement par dilution par l'air plutôt que par filtration mécanique, tout en conservant une perte de charge (PD) relativement élevée du filtre, comparativement à celle d'un filtre conventionnel ayant la même rétention de goudron et la même dilution par l'air. Un filtre selon l'invention peut réduire le CO pré-férentiellement par rapport au goudron. Ce résultat est atteint en utilisant un filtre ayant un rendement mécanique relativement faible, conjointement avec une dilution par l'air relativement élevée (par exemple 50% ou plus).

Des filtres conventionnels, réalisés par exemple en acétate de cellulose de 12 dpf (deniers par filament), présentent l'inconvénient de présenter des pertes de charge de filtres et de cigarettes à filtre de valeurs faibles inacceptables, lorsqu'ils sont utilisés à de hauts degrés de dilution par l'air.

Les filtres selon l'invention fournissent de faibles rétentions mécaniques, tout en maintenant une perte de charge relativement élevée comparativement à celle de filtres conventionnels.

Dans une cigarette à filtre utilisant un filtre ventilé selon l'invention, le pourcentage de dilution par l'air, par l'intermédiaire du filtre, est de préférence supérieur au pourcentage de rétention de goudron du filtre, en fumage «non ventilé» ou «fermé», c'est-à-dire mesuré pour un filtre équivalent et une cigarette, avec empêchement d'une dilution par l'air au moyen du filtre.

Des cigarettes munies de filtres selon l'invention peuvent fournir un rapport CO/goudron inférieur à celui de cigarettes produisant la même quantité de goudron et utilisant des filtres ventilés conventionnels (pour lesquels ce rapport est généralement de l'ordre de l'unité), en augmentant la contribution de la ventilation et en diminuant la contribution de la rétention mécanique par rapport à la réduction de goudron, mais tout en conservant une résistance au tirage similaire de la cigarette.

Le pourcentage de dilution par l'air, auquel on se réfère présentement, est le pourcentage en volume d'air de ventilation ajouté, par l'intermédiaire du filtre, au mélange total fourni par le filtre; ainsi, une ventilation ou dilution par l'air de 50% signifie qu'on a, dans chaque bouffée, un rapport en volume de 50/50 d'air ajouté à la fumée initiale, et une dilution par l'air de 40% indique un rapport de 40/60, et ainsi de suite.

De préférence, le filtre fermé (c'est-à-dire en empêchant la dilution par l'air) aura une perte de charge d'au moins 80 ou 90 mm et une rétention mécanique de goudron de 45% au plus.

Des filtres à cigarette de longueurs normalisées (environ 25 mm) selon l'invention peuvent par exemple présenter une perte de charge, en fumage fermé, de 80 à 100 mm d'eau et une rétention totale de matières particulaires, en fumage fermé, de 12 à 40%.

Les filtres selon l'invention peuvent être conçus en choisissant la longueur, le matériau de l'âme, la structure, la densité de l'étoupage, etc., ainsi que le pourcentage de dilution par l'air, afin d'obtenir, pour toute tige de tabac donnée, une perte de charge prédéterminée admissible pour une cigarette à filtre entièrement ventilé, par exemple de 80 à 120 mm d'eau, habituellement et de préférence,

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d'environ 80, ou d'environ 90, ou d'environ 100 mm d'eau. Toutefois, des pertes de charge bien plus élevées ou bien plus basses, pour cigarettes à filtre ventilé (par exemple 70, 60, 50, 40, 30 ou même 25 mm d'eau) peuvent être obtenues dans chaque cas, selon ce qui est imposé par les exigences courantes, de façon plus satisfaisante que cela est possible avec des structures de filtres conventionnels.

L'enveloppe de ventilation peut être en un matériau de par lui-même perméable à l'air et/ou perforé. Elle peut constituer l'envelop-pe-manchette au moyen de laquelle le filtre est incorporé à une cigarette-filtre, auquel cas elle sera habituellement en un matériau imperméable à l'air et comportant des perforations de ventilation. Par ailleurs, l'enveloppe de ventilation pourrait être une enveloppe appliquée au cours de la production initiale du filtre, et s'étendre en conséquence seulement sur la longueur du filtre; le filtre résultant pourrait être alors incorporé à une cigarette-filtre, soit au moyen d'un embout annulaire, soit au moyen d'une manchette de ventilation plus conventionnelle.

La partie de la tige des filtres selon l'invention peut être formée en continu, en faisant progresser longitudinalement en continu un faisceau de fibres grossières, ou une feuille ou pellicule préondulée longitudinalement et/ou fibrillée, à travers un formeur qui la condense en lui conférant une forme de tige, et en découpant en longueurs finies la tige ainsi produite en continu. La formation de la tige peut comprendre une liaison localisée des zones de contact du matériau de cette tige (par exemple par application de chaleur lorsque le matériau de la tige est thermoplastique ou prétraité par un adhésif thermo-activable), de sorte que la tige produite est de bonne stabilité dimensionnelle sans enveloppe, l'enveloppe de ventilation pouvant alors être appliquée après formation de la tige; les longueurs ainsi découpées de la tige liée, non enveloppée, peuvent être incorporées aux cigarettes à filtre au moyen d'une enveloppe-manchette de ventilation; ou bien la tige liée peut être enveloppée, avant ou après découpage à la longueur voulue, dans une enveloppe-tampon perméable à l'air, et les filtres résultants incorporés à des cigarettes à filtre au moyen d'embout annulaire ou de manchette de ventilation. De même, si une enveloppe-tampon perméable à l'air est appliquée autour du matériau de la tige lorsque la tige (qu'elle soit liée ou non) est formée, la tige enveloppée, initialement formée en continu, peut être découpée en longueurs, et les filtres résultants incorporés à des cigarettes à filtre au moyen d'embout annulaire ou d'enveloppe-manchette de ventilation. La tige, enveloppée ou non, est envoyée habituellement à la fabrication de cigarettes à filtre, en des longueurs formant un multiple pair (par exemple sextuple) de celle du filtre individuel définitif; des filtres de longueurs doubles peuvent alors être mis en contact bout à bout, entre des tiges de tabac enveloppées et reliés à celles-ci au moyen d'embout annulaire ou d'enveloppe-manchette entièrement ventilée (selon ce qui convient), et l'ensemble résultant est découpé au travers desdites longueurs doubles, afin de fournir des cigarettes à filtres individuelles.

Les filtres selon l'invention peuvent être utilisés seuls ou en tant que composants d'un filtre multiple avec lequel est aligné longitudinalement au moins un tampon supplémentaire (par exemple de faible perte de charge et de faible rétention de goudron). Les composants alignés de l'âme peuvent être disposés bout à bout ou à distance entre eux, et seront habituellement reliés par une enveloppe de ventilation commune.

Sauf mention contraire, les vitesses d'écoulement, les pertes de charge et les valeurs de rétention, de débit et de dilution d'air indiquées dans la présente description sont mesurées suivant des méthodes homologuées, recommandées par le CORESTA (Centre de Coopération pour les Recherches scientifiques relatives au Tabac).

L'invention sera maintenant décrite, uniquement à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé, sur lequel:

la figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un filtre et d'une cigarette-filtre selon l'invention;

la figure 2 est une vue schématique, en coupe transversale, d'un second filtre selon l'invention.

Le filtre représenté à la figure 1 comprend un faisceau 2 de filaments de polypropylène, à surface lisse, de 100 dpf, disposés dans 5 une enveloppe-tampon 4 en papier perméable à l'air. Une enveloppe-manchette 6, en papier imperméable, présentant une zone annulaire de perforations de ventilation 8, relie le filtre à une tige de tabac enveloppée 9, de manière à former une cigarette-filtre. Durant l'utilisation, à des débits totaux allant jusqu'à 17,5 cc/s, le faisceau enve-io loppé de filaments assure un écoulement laminaire d'air et de fumée à travers le filtre.

Le filtre représenté à la figure 2 présente un corps 12 formé d'un film de polyéthylène ondulé longitudinalement, maintenu sous la forme d'une tige au moyen d'une enveloppe-tampon 4 en papier péris méable à l'air, de propriétés d'écoulement laminaire similaires à celles du faisceau 2 de la figure 1. Ce filtre peut être incorporé à une cigarette-filtre de la manière représentée à la figure 1. Dans ces deux formes d'exécution, si les filaments condensés ou le film sont liés de manière à former une tige de stabilité dimensionnelle et se tenant 20 d'elle-même, l'enveloppe-tampon 4 peut être omise, une enveloppe-manchette telle que 6 servant en même temps d'enveloppe pour le filtre.

Bien que les tiges 2 et 12 aient été représentées comme utilisées seules, l'invention englobe également l'emploi de l'une et l'autre de 25 ces tiges en contact bout à bout, ou en combinaison à distance avec une autre âme de tige ou de tampon, l'ensemble étant réparti et maintenu au moyen d'une enveloppe de ventilation commune telle que 4 ou 6.

Lorsque ladite tige selon l'invention est produite à partir d'un 30 film ou d'une feuille lisse, cette dernière est plissée ou fibrillée avant d'être condensée en forme de tige. Le gaufrage effectué en vue de produire des ondulations peut également entraîner une fibrillation, avant ou après la formation de la tige, une telle fibrillation pouvant, en fait, être plus apparente que les ondulations.

35 Des exemples spécifiques de l'invention sont donnés ci-après.

Exemple 1:

Un filtre pour fumée de tabac selon l'invention est constitué d'une tige formée à partir d'un film de cellulose fibrillé partiellement 40 longitudinalement, condensé latéralement et maintenu en forme de tige au moyen d'une enveloppe-tampon perméable. Le filtre a une longueur de 20 mm, une circonférence d'environ 25 mm et présente une perte de charge, en fumage fermé, de 85 mm d'eau, et une rétention de goudron, en fumage fermé, de 19%; la rétention de goudron 45 est mesurée à la machine à fumer, par fumage d'une cigarette, par l'intermédiaire d'un filtre fermé, qui présente (lorsqu'elle est non filtrée et non ventilée) une perte de charge de 55 mm d'eau et fournit 30 mg de goudron et 16 mg de CO.

Une cigarette-filtre selon l'invention est formée d'un filtre comme 50 ci-dessus, relié à une cigarette, comme précédemment, au moyen d'une enveloppe-manchette perforée donnant une dilution par l'air de 50%. Cette cigarette-filtre présente une perte de charge perçue de 92 mm d'eau et fournit, par fumage, 12 mg de goudron et 6,4 mg de CO. La perte de charge et la réduction et la production de goudron 55 correspondent donc aux exigences, avec un rapport CO/production de goudron de 0,53 qui est bien meilleur que celui (de l'ordre de l'unité) des filtres conventionnels de perte de charge et réduction de goudron similaires.

60 Exemple 2:

On répète l'exemple 1 en utilisant une enveloppe-manchette perforée donnant une dilution par l'air de 70%. Cette cigarette-filtre selon l'invention présente une perte de charge de 74 mm d'eau et fournit 7,2 mg de goudron et 2,24 mg de CO, soit un rapport CO/ 65 production de goudron de 0,3 1.

R

1 feuille dessins

Claims (10)

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1. Elément de filtre pour fumée de tabac, caractérisé en ce qu'il comprend une tige de stabilité dimensionnelle se maintenant d'elle-même, constituant une multiplicité de capillaires s'étendant longitu-dinalement à cette tige et formés par un faisceau lié de filaments grossiers s'étendant longitudinalement à la tige, ou par une feuille ou une pellicule ondulée longitudinalement et/ou au moins partiellement fibrillée, en un matériau de perméabilité à la fumée faible ou nulle, resserré latéralement et lié en forme de tige.

2. Filtre comprenant un élément de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe de ventilation entourant l'élément de filtre.

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REVENDICATIONS

3. Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige est en fibres grossières d'au moins 20 deniers par filament, par exemple d'environ 100 deniers par filament.

4. Filtre selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la tige est en fibres grossières lissées en surface et sensiblement imperméables.

5. Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige est en une feuille ou une pellicule ondulée et/ou au moins partiellement fibrillée, en un matériau cellulosique, en matière plastique ou en métal.

6. Filtre selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la tige est une tige fournissant un écoulement sensiblement laminaire de fumée et d'air, durant l'emploi.

7. Filtre selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ladite tige est alignée longitudinalement avec un tampon supplémentaire dans l'enveloppe de ventilation.

8. Cigarette comprenant un filtre selon l'une des revendications 2 à 7.

9. Cigarette selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'enveloppe de ventilation est une enveloppe-manchette de ventilation incorporant le filtre à cigarette.

10. Cigarette selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que le pourcentage de dilution par l'air, par l'intermédiaire du filtre, est supérieur au pourcentage de rétention de goudron du filtre en fumage fermé.