CH677063A5 - - Google Patents
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Description
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CH677 063 A5
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Description
L'invention faisant l'objet de la présente demande concerne la fabrication d'éléments filtrants notamment pour la fumée du tabac.
La méthode de fabrication la plus répandue des éléments filtrants des cigarettes consiste à amener en continu vers l'unité d'alimentation d'une machine à fabriquer des tiges des filaments d'acétate de cellulose traités par un plastifiant et une bande de papier à envelopper» Une bande sans fin traverse l'unité d'alimentation et sert à transporter les filaments et le papier à envelopper vers la machine à fabriquer les tiges filtrantes, où le papier vient s'enrouler autour dés filaments pour subir ensuite une soudure par recouvrement, permettant ainsi de constituer une tige continue d'une section transversale circulaire. En aval de cette machine, les tiges filtrantes sont coupées en segments dont la longueur est un multiple de la longueur des éléments filtrants individuels, habituellement 6. Ces segments sont ensuite coupés pour constituer des éléments individuels utilisés pour fabriquer des cigarettes à bout-filtre, Une méthode similaire, quoique moins courante, est utilisée pour la fabrication de filtres en papier; ici, du papier crêpé est utilisé à la place des filaments d'acétate de cellulose.
On a également proposé des méthodes pour fabriquer des tiges filtrantes par l'extrusion de matériaux thermoplastiques expansés. De tels articles ont été décrits dans le brevet UK No 451 683 (Sharman) et les brevets UK 1 271 274, 1 341 400, 1 442 631, 1 456 908 et 1 482216 (Monsanto Chemicals Limited ou Monsanto Limited) et dans le brevet US No 4 180 536 (Celanese Corporation).
Le brevet UK No 694 436 (Mayer-Neviile) mentionne en outre un élément filtrant pour cigarette formé par l'enroulement en cylindre d'une bande de mousse de latex. Des éléments filtrants similaires sont décrits dans le brevet UK No 799 781 (Cogepa).
Les brevets UK No 1 122661 et 1 279 803 (Monsanto Chemicals Limited) décrivent des éléments filtrants pour cigarettes faits en un matériau thermo-plastique extrudé et expansé, ayant subi un étirage pour conférer une orientation unidirectionnelle au matériau suivi d'un traitement visant à détruire la structure expansée et produire une structure tridimensionnelle d'éléments de fibres interconnectés.
Le brevet UK No 993 602 (Du Pont) enseigne une méthode de fabrication de tiges filtrantes pour cigarettes où du polyoxyméthylène est extrudé en forme de ruban expansé, le ruban étant déchiqueté par l'effet d'un' brosse métallique et les fragments obtenus enveloppés dans une enveloppe de papier. Le brevet UK No 1 183 498 déposé par les auteurs de la présente découverte enseigne la pulvérisation de matériaux synthétiques expansés, par exemple au moyen d'un broyeur à marteaux et l'emballage du matériau partîcuiaire obtenu dans du papier pour constituer une tige filtrante. La classe de matériaux expansés décrits dans le brevet UK No 1 205 766 (National Patent Development Corporation) constituerait un bon milieu filtrant pour la fumée de tabac, surtout lorsque ces matériaux sont sous forme par-
ticulaire. Dans le brevet UK No 1 194 492 (Strickman Foundation), la granulation de polyuré-thane expansé rigide fournit un matériau filtrant pour la fumée du tabac.
Le brevet US No 3 800 808 (Brown & Williamson Tobacco Corporation) propose de fabriquer un matériau filtrant à cigarettes en enrobant un amidon avec un ester cellulosique, comme par exemple de l'acétate de cellulose, en faisant gonfler l'amtdon et enfin en enlevant l'amidon par hydrolyse enzymati-que et/ou chimique, ou en solubilisant l'amidon. Le produit obtenu est coupé en fragments, et ces fragments sont utilisés pour constituer le matériau filtrant des tiges filtrantes.
Bien que de nombreuses propositions faisant l'objet de brevets aient été faites pour utiliser les matériaux expansés comme filtres ou dans des filtres de cigarettes, ces propositions n'ont pas trouvé d'utilisation pratique dans l'industrie du tabac.
Un objet de la présente invention est de fournir une méthode permettant la fabrication de tiges filtrantes dans des conditions commerciales acceptables, ladite méthode est pratique et simple. Un autre objet de la présente invention est de fournir une méthode faisant appel à des matériaux facilement disponibles et bon marché pour faire des tiges filtrantes commercialement acceptables.
La présente invention fournit une méthode de fabrication de matériau filtrant, où un extrudat expansé est produit en alimentant une extrudeuse avec un matériau plastique partîcuiaire, un agent d'expansion polysaccharidique et de l'eau, les conditions de température et de pression dans ladite extrudeuse étant telles que l'extrudat sortant de la filière d'ex-trusion ait une section transversale supérieure à celle de l'orifice de sortie de ladite filière d'extru-sion.
Le matériau plastique peut avantageusement être le polypropylène, l'acétate de cellulose ou le poiy-éthylène. Le matériau plastique peut également être un polyester, de la viscose ou du nylon. Lorsqu'on utilise l'acétate de cellulose, celui-ci peut provenir de déchets de la fabrication de filtres de cigarettes. L'extrudeuse peut être alimentée avec deux matériaux plastiques ou davantage.
Le Polysaccharide utilisé comme agent d'expansion peut être un amidon naturel tel que, par exemple l'amidon de maïs ou un amidon modifié. Comme autre Polysaccharide, on peut utiliser la cellulose, ce terme englobant les celluloses de qualité alimentaires ou les celluloses modifiées, comme par exemple la méthylcellulose.
D'autres matériaux, tels que par exemple de la craie, peuvent être introduits dans l'extrudeuse avec le matériau plastique et l'amidon.
Parmi les autres matériaux introduits dans l'extrudeuse, on peut citer les liants, dont la proportion ne dépasse pas normalement 5%, Les liants cellulosiques, tels que par exemple l'hydroxypropylcellulose, la carboxymethylcellulose ou la sodium carboxymé-thylcellulose sont particulièrement utiles. Outre les liants ci-dessus ou à leur place, on peut utiliser des liants naturels ou modifiés tels que par exemple la pectine, les sels de pectine ou la gomme de guar.
Les matériaux alimentant l'extrudeuse peuvent
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comporter un un plusieurs agents de nucléation, tels que par exemple le carbonate de calcium ou l'acétate de calcium, un humectant tel que par exempie le glycérol, le propylène glycol ou le sorbito! et un lubrifiant tel que par exemple une huile minérale de qualité pharmaceutique.
La raison de l'introduction de l'eau dans l'extrudeuse est de donner une structure expansée à l'extrudat. Dans l'extrudeuse, tes matériaux traités sont soumis à des conditions de température (par exemple de 100°C à 250°C) et de pression telles qu'à la sortie immédiate de la filière de l'extrudeuse l'eau -ou au moins une partie de celle-ci - se transforme immédiatement en vapeur, ce qui provoque la formation de cellules dans l'extrudat et, par conséquent, un gonflement de l'extrudat. L'eau peut être injectée dans l'extrudeuse par des ouvertures aménagées dans le cylindre de l'extrudeuse et/ou amenée par sa trémie d'alimentation.
Il est avantageux que le matériau plastique, le Polysaccharide ainsi que, le cas échéant les autres matériaux, soient mélangés ensemble avant d'être introduits dans l'extrudeuse.
Pour ce qui est des proportions des matériaux mis en œuvre, le matériau plastique peut être utilisé dans une proportion calculée par rapport au poids total sec allant de 5 à 95% et le Polysaccharide de 95 à 5%. L'eau peut constituer de 1 à 20% en poids de la composition totale alimentant l'extrudeuse, c'est-à-dire les matériaux plus l'eau.
Le poids spécifique de l'extrudat peut se situer dans la gamme allant de 20 mg/cc à 500 mg/cc.
L'extrudeuse utilisée pour mettre en œuvre le procédé de l'invention peut avantageusement être une extrudeuse chauffée à deux vis.
H est avantageux que la filière de l'extrudeuse comprenne un orifice de sortie en forme de fente, ce qui permet d'avoir l'extrudat sous la forme d'une bande ou d'un ruban plat. L'orifice de sortie de la filière peut également être conçu pour que l'extrudat en sortant se présente vu en coupe comme un tube ou presque comme un tube, ce dernier étant ensuite ouvert pour constituer une bande ou un ruban plat. Dans d'autres formes d'exécution, la filière peut être conçue pour l'extrusion d'un fil ou pour l'extrusion simultanée d'un ensemble de fils.
Il est avantageux que l'extrudat, lorsqu'il se présente par exemple sous la forme d'une bande ou d'un ruban, soit étiré en aval de l'extrudeuse, ce qui augmente sa dimension dans la direction de l'extrusion et diminue son épaisseur.
Lorsque l'extrudat est constitué par exemple par une bande, un ruban ou un ensemble de fils, il peut être amené directement à l'unité d'alimentation de la machine à fabriquer les filtres où il devient une tige entourée d'une enveloppe, ce processus étant similaire à celui utilisé dans la fabrication normale des filtres en papier pour cigarettes. Au lieu d'être utilisé sous la forme d'une tige, la bande, ruban ou fil(s) peut également être déchiqueté en fragments de façon à avoir un matériau partîcuiaire ayant à peu près les mêmes caractéristiques dimensionnelles que celles du tabac. Ceux-ci sont ensuite amenés vers une machine à faire des cigarettes pour y être enveloppés avec le matériau pour bouts-filtres et former ainsi des tiges filtrantes au lieu de tiges de cigarettes. Il est avantageux de refroidir l'extrudat par des moyens de refroidissement avant de l'utiliser selon l'un ou l'autre des procédés ci-dessus.
Le matériau arrivant à la machine à fabriquer les filtres ou les cigarettes peut être traité avec un agent liant. Ainsi par exemple, lorsque le matériau plastique arrivant à l'extrudeuse est constitué d'acétate de cellulose, on peut utiliser le triacétate de glycérol comme agent liant. Par contre, lorsque le matériau plastique contient du polypropylène, l'agent liant peut être un copolymère de Péthylène et de l'acétate de vinyle.
Lorsque l'extrudat possède une structure cellulaire interne ouverte, il peut prendre la forme d'une tige continue ayant la même circonférence que le bout-filtre. Dans ce cas, l'extrudat peut passer dans un moyen de calibrage, par exemple dans un moyen de calibrage tubulaire, pour assurer à la tige une circonférence constante et régulière. La tige formée est ensuite coupée à des longueurs correspondant par exemple à six fois la longueur des bouts-filtres.
Des exemples de la présente invention sont donnés ci-après.
EXEMPLE 1
Un mélange sec contenant 50% de granules de polypropylène et 50% de fibres alimentaires Pfizer a servi à l'alimentation d'une extrudeuse chauffée à deux vis Baker Perkins à la vitesse de 9,5 kg/ heure. L'extrudeuse fonctionnait avec une vitesse de rotation de 110 tours/min et la température de la filière était de 126°C. L'eau était amenée au cylindre de l'extrudeuse avec un débit de 1 litre par heure.
L'extrudat obtenu était une tige blanche, duveteuse, molle mais conservant sa forme dont la densité était 0,032 g/cc.
EXEMPLE II
Un mélange sec contenant 50% de granules de polypropoylène et 50% de granules de méthylcellu-lose produites par la Celanese Corporation sous la référence M450 a servi à l'alimentation de l'extrudeuse utilisée dans l'Exemple I à la vitesse de 16,0 kg/heure. Les conditions opératoires étaient: vitesse de rotation 130 tours/minute, température de l'ouverture de sortie de la filière 140°C, alimentation en eau deux litres par heure.
L'extrudat obtenu était une tige blanche, poreuse, ferme, conservant sa forme dont la densité était 0,053 g/cc.
Les tiges extrudées dans les Exemples 1 et 2 pouvaient être déchiquetées pour fournir des fragments ayant la taille du tabac alimentant une machine à fabriquer les cigarettes pour l'obtention d'une tige filtrante enveloppée.
Claims (12)
1. Procédé de fabrication d'un matériau filtrant expansé, caractérisé en ce qu'une extrudeuse est alimentée avec un matériau plastique particulaire, un
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Polysaccharide et de l'eau, l'extrudeuse fonctionnant dans des conditions de température et de pression telles que l'extrudat sortant de la filière de l'extrudeuse ait une section transversale supérieure à celle de l'orifice de sortie de ladite filière.
2» Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau plastique comprend un ou plusieurs composés appartenant au groupe formé par le polypropylène, l'acétate de cellulose et le poly-éthylène.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau plastique comprend un ou plusieurs composés appartenant au groupe formé par le polyester, la viscose et le nylon.
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le Polysaccharide comprend un amidon ou un amidon modifié.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications qui précédent, caractérisé en ce que ledit Polysaccharide comprend une cellulose ou une cellulose modifiée.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications qui précédent, caractérisé en ce que l'extrudeuse est alimentée en plus avec un liant.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications qui précédent, caractérisé en ce que l'extrudeuse est alimentée en plus avec un ou plusieurs agents de nucléation, un humectant et un lubrifiant.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications qui précédent, caractérisé en ce que ledit extrudat est soumis à un étirage en aval pour en augmenter la dimension dans la direction de l'extrudeuse et diminuer son épaisseur.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications qui précédent, caractérisé en ce que ledit extrudat est acheminé directement à l'alimentation d'une machine à fabriquer des filtres.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit extrudat est déchiqueté et que le matériau particulaire ainsi produit sert à alimenter une machine à fabriquer des cigarettes.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit matériau partîcuiaire est traité par un liant
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit extrudat prend la forme d'une tige continue à structure cellulaire ouverte, ladite tige étant coupée en segments dont la longueur est un multiple de la longueur d'un élément filtrant individuel.
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