CH648732A5

CH648732A5 - Article a fumer.

Info

Publication number: CH648732A5
Application number: CH1366/82A
Authority: CH
Inventors: Richard Roland Baker; Frederick Joseph Dashley
Original assignee: British American Tobacco Co
Priority date: 1981-03-06
Filing date: 1982-03-05
Publication date: 1985-04-15
Also published as: FI70366C; DK154029B; FR2501015A1; DK96982A; FI820663L; FR2501015B1; DE3208016A1; LU83986A1; ZA821311B; JPH031947B2; NO820678L; DK154029C; NO154034B; CA1141250A; IT1150220B; AU546074B2; ATA88182A; BR8201223A; BE892346A; IT8219919A0

Description

Cette invention se rapporte à des articles à fumer, notamment mais non exclusivement des cigarettes.

On a de plus en plus prêté attention à réduire la fumée en courant latéral, qui est émise par des cigarettes couvant entre des bouffées. Un point déterminant pour la création de courant latéral d'une cigarette est l'intensité de combustion de la cigarette durant les périodes de feu couvant entre les bouffées. Ainsi en employant des papiers qui donnent une faible combustion de cigarette, la création de courant latéral peut être diminuée. Comme cela est connu par les hommes du métier, l'intensité de combustion du papier à cigarette est liée à sa perméabilité inhérente. A une faible perméabilité correspond en général une faible intensité de combustion. Donc pour obtenir une émission de courant latéral de faible débit, on a recours aux papiers de faible perméabilité.

Le papier dont la perméabilité est la plus faible et qui est utilisé dans la production ordinaire de cigarettes présente une perméabilité de 5 unités Coresta, parce que l'emploi de perméabilités plus faibles a conduit à des cigarettes qui ne restaient pas allumées lorsqu'on les laissait couver, même peu de temps. La présente invention est fondée sur la découverte que des enveloppes de papier avec des valeurs de perméabilité nettement plus faibles peuvent être utilisées, tout en maintenant des caractères de maintien de combustion acceptables pour les articles à fumer, pourvu que le papier soit choisi de façon que le rapport du coefficient (Do) de diffusion de l'oxygène par rapport à l'azote à travers le papier et l'épaisseur (t) du papier correspondent à des spécifications exigées. Le coefficient de diffusion d'un gaz dans un mélange de gaz est défini comme la quantité de gaz passant par unité de temps à travers une unité de surface plan lorsque le gradient de concentration est égal à 1. Les gaz se diffusent plus lentement lorsque la diffusion se fait par des solides poreux, comme le papier, plutôt qu'à travers un milieu gazeux non limité. Le coefficient de diffusion des gaz à travers du papier est mesuré par une méthode décrite par Drake et Co. et publiée dans «International Journal of Heat and Mass Transfer», 1980, vol. 23, pp. 127-134. Lorsque le coefficient de diffusion est donné en centimètres carrés par seconde à la puissance moins 1 et l'épaisseur du papier en centimètres, le rapport Do/t est exprimé en centimètres par seconde à la puissance moins 1. Dans notre cas, le coefficient de diffusion est exprimé par rapport à l'oxygène, mais il pourrait l'être, si cela convient mieux aux mesures, par rapport à un autre gaz.

La perméabilité d'un papier est exprimée en unités Coresta, sous forme de quantité d'air en centimètres cubes qui passent par un centimètre carré de papier en une minute pour une différence de pres: sion constante de 1,0 kPa.

De façon inhérente, du papier à cigarette poreux consiste en une trame de fibres emmêlées, habituellement complètement ou principalement des fibres de cellulose, mélangées avec des particules de remplissage, de la chaux par exemple. Des ouvertures dans ce mélange de fibres et de particules de remplissage ont une largeur de l'ordre de 1 jim. Cela est faible comparé à l'épaisseur du papier (habituellement 20 à 40 |im) et l'écoulement d'air par ces ouvertures du papier est déterminé par des forces visqueuses. Pourtant lorsque du papier à cigarette est perforé après la fabrication du papier, par exemple avec un procédé électrostatique ou mécanique, les trous de perforation sont relativement grands, habituellement avec des diamètres moyens du même ordre de grandeur que l'épaisseur du papier. L'écoulement d'air par ces trous perforés est déterminé par des forces d'inertie.

L'écoulement total à travers du papier à cigarette perforé comprend donc deux composants, c'est-à-dire l'écoulement visqueux à travers la structure poreuse du papier, inhérente au procédé de fabrication du papier, et un écoulement inertiel à travers les trous de perforation. L'écoulement total par le papier perforé peut être formulé par:

Q = ZAP + Z'A(P)°

où

Q est le courant d'air (cm3/min_1),

A est la surface de papier (cm2) exposée à l'écoulement d'air, P est la pression différentielle au papier (kPa),

Z est la perméabilité du papier pour l'écoulement visqueux à travers les ouvertures inhérentes au procédé de fabrication des papiers en unités Coresta (cm/min-1/kPa-i),

Z' est la perméabilité du papier due à l'écoulement inertiel par les trous perforés (cm/min- VkPa-1 "), et n est une constante pour un jeu donné de trous de perforation, où 0,5 <n < 1,0. La valeur exacte de n dépend de la taille des trous perforés dans le papier.

De l'équation ci-dessus, la perméabilité totale du papier à cigarette perforé est égale à (Z + Z'). Les valeurs relatives de Z et Z' pour un papier perforé donné peuvent être obtenues en mesurant l'écoulement à travers le papier à différentes pressions différentielles au papier et en extrapolant numériquement les valeurs Q/P de l'équation ci-dessus en utilisant une valeur de n adaptée à la taille moyenne des trous perforés dans le papier.

La présente invention décrit un article à fumer, une cigarette par exemple, comprenant un bâtonnet de matière à fumer enveloppé dans une enveloppe dont la perméabilité à l'air due à l'écoulement visqueux est essentiellement uniforme et n'excède pas 3 unités Coresta et dont la valeur Do/t est essentiellement entre 0,08 et 0,65 cm/s"1, Do étant donné en centimètres carrés par seconde à la puissance moins 1 et t en centimètres.

De préférence l'enveloppe, ayant une perméabilité à l'air et des

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

valeurs Do/t satisfaisant aux limites physiques exprimées ci-dessus consiste en une seule couche de papier. De préférence la valeur Do/t n'excède pas 0,25 cm/s-1 et est supérieure à 0,15 cm/s-1.

Egalement, selon l'invention, l'enveloppe d'un article à fumer, de préférence sous la forme d'une seule couche de papier, présente une perméabilité à l'air due à l'écoulement visqueux qui n'excède pas, essentiellement, 3 unités Coresta et possède une valeur Do/t, qui est pour l'essentiel entre 0,08 et 0,65 cm/s-1.

Si l'enveloppe comporte de grands trous et que la résistance à l'écoulement de l'air par l'enveloppe est ainsi due tant aux forces inertielles qu'aux forces visqueuses, il se peut que la perméabilité totale dépasse 3 unités Coresta, mais la perméabilité pour l'écoulement liquide ne devrait pas excéder 3 unités Coresta. La perméabilité à l'air de l'enveloppe quant à l'écoulement visqueux n'excède pas de préférence 2 unités Coresta et il conviendra qu'elle soit de l'ordre de 1 unité Coresta. La perméabilité de l'enveloppe quant à l'écoulement visqueux devrait être uniforme dans le sens que la perméabilité du papier employé pour faire l'enveloppe présente la même perméabilité dans n'importe quelle zone. Il convient que la perméabilité désirée de l'enveloppe papier, quant à l'écoulement visqueux, soit obtenue comme propriété inhérente du papier grâce au procédé de fabrication.

Une valeur minimale Do/t acceptable entre 0,08 et environ 0,65 cm/s -1 dépend dans une certaine mesure de plusieurs facteurs selon la construction de l'article à fumer, le type et la forme du tabac ou d'autre matière à fumer semblable ou du diamètre de la matière à fumer par exemple.

Le débit d'émission de matière en particules (TPM) du courant latéral, c'est-à-dire la matière TPM rejetée par courant latéral par cigarette divisée par la durée pendant laquelle on a fumé la cigarette, est en corrélation avec la quantité de fumée par courant latéral visible, que l'on observe comme émis par la cigarette. Pour des cigarettes industrielles avec des papiers à cigarette ordinaires, le débit d'émission TPM en courant latéral est supérieur à 3,0 mg/min"l. Dans le cas de cigarettes faites selon la présente invention, il est possible d'obtenir des valeurs de 2,0 mg/min-1 ou moins.

Des cigarettes peuvent être faites selon la présente invention, qui présentent une diminution de 40 ou même 60%, ou même plus, en rejet total TPM par courant latéral, par comparaison avec des cigarettes comparables, ayant des papiers à cigarette ordinaires et sur la base d'un nombre équivalent de bouffées. Les rejets d'autres composants de fumée en courant latéral, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone par exemple, sont également réduits par l'emploi de l'invention.

Les cigarettes selon l'invention ont une intensité de combustion stationnaire plus faible que celle de cigarettes ordinaires. Pourtant en choisissant les paramètres déterminants de construction, des cigarettes peuvent être facilement obtenues qui restent allumées lorsqu'elles sont fumées au rythme d'une bouffée par minute. Ainsi les cigarettes selon l'invention présentent non seulement l'avantage d'une faible émission de fumée en courant latéral, mais elles peuvent être auto-extinguibles lorsqu'on laisse leur combustion couver pendant une période prolongée.

La matière d'enveloppe peut contenir des additifs chimiques ou de remplissage. Des additifs chimiques peuvent être inclus, avec une charge de 0,5 à 4% pour obtenir des caractères de cendres et/ ou de combustion en couveuse désirés. Des additifs adéquats sont des phosphates, du phosphate monoamonique ou disodique, des citrates, par exemple du citrate de sodium ou de potassium, des tartrates, des formates, des lactates et des acétates.

Des produits de remplissage convenables sont le dioxyde de titane, l'oxyde de magnésium et le carbonate de calcium.

L'invention va maintenant encore être expliquée, à titre d'exemple, en se référant à quatre types de cigarettes A, B, C et D, correspondant à l'invention et, à titre de comparaison, en se référant à trois types de cigarettes de modèle ordinaire E, F et G.

Les détails des papiers à cigarette des cigarettes A à G sont donnés dans le tableau 1.

648 732

Tableau 1

Cigarette

Perméabilité (unités Coresta)

Do (cm2/s_1)

t (cm)

Do/t (cm/s-1)

A

0,7

0,00032

0,0030

0,11

B

1,0

0,0010

0,0040

0,25

C

1,5

0,0021

0,0035

0,60

D

3,0

0,00070

0,0030

0,23

E et G

25

0,0070

0,0040

1,75

F

50

0,0125

0,0039

3,21

Chacune des cigarettes B, C, E et F comprend un bâtonnet de tabac de 59 mm de long et de 24,75 mm de circonférence attaché à un filtre de 25 mm de long en acétate de cellulose. Le mélange de tabac et la spécification de filtre étaient les mêmes pour chacune de ces cigarettes. Les cigarettes A, D et G étaient des cigarettes longues avec un bâtonnet de tabac de 70 mm et une circonférence de 25 mm. Les cigarettes à filtre ont été fumées jusqu'à une longueur restante de tabac de 8 mm et les cigarettes longues jusqu'à une longueur restante de 23 mm selon des conditions standard de fumeur avec une bouffée de 35 cm3 en volume et de 2 s de durée chaque minute pour déterminer les rejets TPM en nicotine dans le courant principal et le courant latéral. Les résultats sont donnés au tableau 2.

Tableau 2

Cigarette

Courant principal

Courant latéral

Nombre de bouffées

TPM

(mg/cig)

Nicotine (mg/cig)

TPM

(mg/cig)

Nicotine (mg/cig)

A

40,8

2,30

17,6

2,04

15,0

B

26,4

1,56

20,6

2,73

19,1

C

22,2

1,49

21,7

2,60

16,1

D

37,7

2,00

21,2

2,11

12,3

E

16,0

1,31

34,0

4,58

11,7

F

15,3

1,21

31,9

4,30

11,3

G

26,7

1,70

27,6

3,60

9

Comme on le voit dans le tableau 2, les cigarettes B et C présentent en courant latéral des rejets de TPM et de nicotine qui sont beaucoup plus faibles que les rejets correspondants des cigarettes E et F de modèle ordinaire. De plus, les cigarettes B et C ont été fumées avec un nombre de bouffées bien supérieur à celui des cigarettes E et F, tout en ayant des conditions acceptables pour maintenir la combustion. De même les cigarettes A et D permettaient plus de bouffées que les cigarettes longues de comparaison G.

Le tableau 3 indique la diminution des rejets en composants de fumée par courant latéral en pourcentage, comparativement aux cigarettes de référence avec des papiers à cigarette ordinaires, le nombre de bouffées étant égal pour les cigarettes d'essai et de référence.

Tableau 3

Cigarette

TPM

Nicotine

MPSEN

CO

n o

A

62

66

61

57

40

D

44

57

41

32

MPSEN est l'abréviation de matière en particules sans eau ni nicotine.

Les débits des rejets TPM en courant latéral pour les cigarettes A et D ont été déterminés et trouvés égaux respectivement à 1,3 et 1,9 mg/min"1.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

648732

4

Le phénomène du nombre accru de bouffées observé en relation avec le tableau 2 peut être utilisé pour réduire les rejets par cigarette en réduisant la quantité de tabac dans chaque bâtonnet de tabac tout en accordant au fumeur un nombre de bouffées correspondant à celui obtenu avec les cigarettes ordinaires. Ainsi la longueur consumée de la cigarette B est réduite de 51 à 30 mm, ce qui veut dire que la longueur totale du bâtonnet de tabac est réduite de 59 à 38 mm, le nombre de bouffées sera réduit de 19,1 à 11,3, c'est-à-dire au nombre de bouffées d'une cigarette ordinaire F. Cela conduit à diminuer les rejets par courant latéral de 12,1 mg TPM et de 1,61 mg de nicotine. De même, le nombre de bouffées de la cigarette C pourrait être réduit de 16,1 à 11,3 en réduisant la longueur consumée de 51 à 36 mm, ce qui conduit à une réduction des rejets en courant latéral de 15,3 mg TPM et de 1,84 mg de nicotine. Pour les deux cigarettes à longueur consumée réduite B et C, les rejets TPM du courant principal seraient approximativement ceux de la cigarette F. On envisage d'utiliser l'invention avec des longueurs de bâtonnets de tabac de l'ordre de 25 à 55 mm.

5 On appréciera que l'emploi d'une enveloppe selon l'invention donne au constructeur d'articles à fumer, notamment de cigarettes, un moyen efficace pour régler les rejets par courant latéral, soit considérés dans leur ensemble ou relativement et/ou en rapport avec les rejets du courant principal, afin d'obtenir des articles à fumer accep-10 tables présentant des combinaisons de propriétés à fumer qu'on ne pouvait obtenir ou qu'on ne pouvait obtenir facilement jusqu'ici, et cela, de plus, grâce à des moyens relativement simples ne demandant aucune modification fondamentale des procédés courants de fabrication et sans s'exposer à des revers inacceptables, tels que des caracté-15 ristiques insuffisantes quant au maintien de la combustion.

R

Claims

648 732

1. Article à fumer comprenant un bâtonnet de matière à fumer enveloppé dans une enveloppe, caractérisé en ce que la perméabilité de l'enveloppe à l'air en ce qui concerne l'écoulement visqueux est essentiellement uniforme et n'excède pas 3 unités Coresta et que la valeur Do/t de l'enveloppe est entre 0,08 et 0,65 cm/s"1, Do étant le coefficient de diffusion donné en centimètres carrés par seconde à la puissance moins 1 et t l'épaisseur du papier en centimètres.

2. Article à fumer selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perméabilité de l'enveloppe à l'air n'excède pas 2 unités Coresta.

2

REVENDICATIONS

3. Article à fumer selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur Do/t de l'enveloppe n'est pas inférieure à 0,15 cm/s-1.

4. Article à fumer selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur Do/t de l'enveloppe n'excède pas 0,25 cm/s-1.

5. Article à fumer selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la longueur du bâtonnet de matière à fumer est entre 25 et 55 mm.

6. Article à fumer selon les revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ladite perméabilité et la valeur Do/t sont telles que, lorsqu'on fume cet article, le débit de rejets TPM en courant latéral n'excède pas environ 2 mg/min_1, TPM signifiant l'émission de la matière en particules.

7. Article à fumer selon les revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ladite perméabilité et la valeur Do/t sont telles que, lorsqu'on fume cet article, une réduction des rejets TPM en courant latéral d'au moins 40% est obtenue, par comparaison avec un article à fumer portant une enveloppe en papier à cigarette ordinaire pour un nombre égal de bouffées.

8. Article à fumer selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite perméabilité et la valeur Do/t sont telles que la réduction des rejets TPM en courant latéral est au moins de 60%.

9. Enveloppe pour article à fumer selon la revendication 1, caractérisée en ce que sa perméabilité à l'air est essentiellement uniforme et n'excède pas 3 unités Coresta et en ce que la valeur Do/t est comprise entre 0,08 et 0,65 cm/s-1, Do étant le coefficient de diffusion donné en centimètres carrés par seconde à la puissance moins 1 et t l'épaisseur du papier en centimètres.