CH651184A5 - Filtre pour fumee de tabac. - Google Patents

Description

L'invention se rapporte à un filtre pour fumée de tabac. Elle permet d'obtenir une tige de filtre non homogène, pour fumée de tabac, et un filtre ventilé pour fumée de tabac, incorporant une tige du même type général et réduisant la production de goudrons, en majeure partie par dilution par l'air, plutôt que par filtration mécanique, tout en maintenant une perte de charge (PD) du filtre relativement élevée, comparativement à celle d'un filtre traditionnel ayant la même rétention de goudrons et dilution par l'air; un tel filtre traditionnel peut, par exemple, être réalisé de façon homogène, en filaments d'acétate de cellulose à 12 ou 15 dpf (deniers par filament), ce qui fournit un faible pouvoir filtrant; lorsque de tels filtres sont utilisés avec des valeurs élevée de dilution par l'air, des pertes de charge de faibles valeurs inacceptables sont toutefois obtenue pour des filtres et des cigarettes-filtres.

Afin de remédier à ces inconvénients des filtres et filtres pour cigarettes usuels, le filtre pour fumée de tabac, du type ventilé, réduisant la production de goudrons, davantage par dilution par l'air que par filtration mécanique, et dont le pourcentage de dilution d'air est plus grand que le pourcentage de rétention de goudron non ventilé mécaniquement lorsque les valeurs sont toutes deux mesurées conjointement avec des tiges de tabac équivalentes, est caractérisé en ce que le matériau filtrant la fumée forme une couche autour d'une âme fibreuse ou filamenteuse plus dense empêchant l'écoulement, cette couche étant elle-même entourée d'une enveloppe perméable à l'air.

L'invention utilise une tige de filtre dans laquelle le matériau filtrant forme une couche disposée autour d'une âme fibreuse ou filamenteuse plus dense, empêchant l'écoulement; cette dernière peut être imperméable ou de très faible perméabilité à la fumée.

Selon un aspect, l'invention fournit une tige de filtre pour fumée de tabac, comprenant une couche en un matériau filtrant la fumée de tabac, disposée autour d'une âme étirée plus dense de filaments agglomérés empêchant l'écoulement.

Selon un autre aspect, l'invention fournit un filtre ventilé pour fumée de tabac réduisant la production de goudrons, davantage par dilution par l'air que par filtration mécanique, filtre dans lequel le matériau filtrant la fumée forme une couche disposée autour d'une âme fibreuse ou filamenteuse plus dense empêchant l'écoulement et qui est elle-même entourée d'une enveloppe perméable à l'air; dans une cigarette-filtre utilisant un tel filtre ventilé, le pourcentage de la dilution par l'air, par l'intermédiaire du filtre, est de préférence supérieur au pourcentage de rétention de goudrons du filtre, obtenu sans ventilation, c'est-à-dire à celui mesuré pour un filtre et une cigarette équivalents, la dilution par l'air par l'intermédiaire du filtre étant empêchée.

Le filtre selon l'invention présente, bien entendu, une enveloppe perméable à l'air, par exemple, constituée par du papier sensiblement imperméable muni de perforations; durant l'emploi, la dilution par l'air de la fumée est de préférence d'au moins 50%. Les cigarettes munie de filtres selon l'invention permettent d'obtenir un rapport CO/goudrons inférieur à celui de cigarettes munies de filtres traditionnels hautement ventilés (pour lesquels ledit rapport est généralement de l'ordre de l'unité), mais avec une résistance au tirage similaire à celle de cigarettes munies de filtres traditionnels non ventilés ou faiblement ventilés.

La perte de charge (PD) de l'ensemble du filtre est maintenue à une valeur raisonnablement élevée, en raison de l'aire de la section transversale réduite du matériau filtrant. L'efficacité mécanique du filtre est faible, en raison de cette aire de section transversale réduite, ainsi que de la faible efficacité dudit matériau filtrant lui-même.

Le pourcentage de dilution par l'air auquel on se réfère ici est le pourcentage en volume de l'air de ventilation venant s'ajouter, par l'intermédiaire du filtre, au mélange total fourni par le filtre; dans ces conditions, 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 par rapport à la fumée initiale, une dilution par l'air de 40% indique un rapport de 40/60, et ainsi de suite.

De préférence, le filtre formé (c'est-à-dire dont on a empêché la dilution par l'air) aura un PD d'au moins 90 mm de hauteur d'eau et une rétention mécanique de goudrons d'au plus 45%.

Le matériau filtrant peut être un matériau traditionnel à faible pouvoir filtrant, par exemple en acétate de' cellulose ou autre fibre de 8 dpf ou plus (telle qu'une mèche filamenteuse ou fibres discontinues), ou un matériau en feuilles ondulées agglomérées.

L'âme fibreuse ou filamenteuse, de plus grande densité, empêchant l'écoulement, peut être en un matériau imperméable ou de faible perméabilité, par exemple, en un matériau fibreux ou filamenteux de faible perméabilité, tel que celui connu sous le nom de Transorb (marque déposée), formant une tige dense étirée en filaments agglomérés d'acétate de cellulose. Les caractéristiques des tiges Transorb ainsi que leurs procédés de fabrication (qui peuvent éliminer le crêpage initial du filament) sont décrits dans le brevet du Royaume-Uni N° 970817, sur lequel on attire l'attention pour de plus amples détails.

Dans le cas d'une âme de faible perméabilité, un écoulement radial de la fumée ou de l'air entre l'âme empêchant l'écoulement et le matériau filtrant peut être empêché au moyen d'une enveloppe ou d'un manchon (par exemple un papier non poreux ou un film imperméable), ou d'une pellicule entourant l'âme et faisant corps avec cel-le-ci.

L'âme empêchant l'écoulement, entourée par le matériau filtrant, peut s'étendre en totalité ou en partie sur la longueur du filtre. Dans le cas où l'âme empêchant l'écoulement ne s'étend pas d'une extré2

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mité à l'autre du filtre, elle peut s'étendre à partir d'une extrémité exposée, ou être disposée à distance des deux extrémités. L'âme d'obturation sera normalement parallèle à l'axe du filtre et sera de préférence coaxiale au filtre, bien que cela ne soit pas absolument essentiel. Le filtre selon l'invention peut bien entendu présenter deux 5 ou plusieurs âmes d'obturation, comme précédemment décrit. Des filtres selon l'invention sont facilement fabriqués en faisant progresser en continu, longitudinalement, une feuille ou une bande de matériau filtrant la fumée, en envoyant en continu sur cette feuille une âme d'obturation continue ou en déposant sur ladite feuille, à des io intervalles espacés longitudinalement, des longueurs de l'âme d'obturation, en condensant en continu l'ensemble en forme de tige avec le matériau filtrant entourant l'âme d'obturation, en enroulant en continu ladite forme de tige dans l'enveloppe perméable à l'air, et en découpant en continu, en longueurs individuelles, le produit résul- 15 tant formé en continu.

Lorsqu'il est prévu une manchette d'embout perforée et une âme de longueur partielle, cette dernière peut être avantageusement disposée en aval ou en amont des perforations de la manchette, c'est-à-dire, respectivement, à l'extrémité buccale du filtre ou à distance de 20 celle-ci.

Les filtres selon l'invention peuvent être utilisés individuellement ou sous forme de composants d'un filtre multiple, présentant au moins un tampon supplémentaire de faible perte de charge et de faible rétention de goudrons. 25

Les valeurs de perte de charge, de rétention et de dilution par'

l'air indiquées présentement sont mesurées suivant les méthodes agréées, recommandées par le CORESTA (Centre de coopération pour les recherches scientifiques relatives au tabac).

Lorsque l'ensemble formé par l'âme d'obturation et le matériau 30 filtrant qui l'entoure est réalisé de manière à se maintenir de lui-même, l'enveloppe perméable à l'air peut être appliquée après que l'ensemble fabriqué en continu a été découpé en longueurs individuelles, cette enveloppe pouvant être, par exemple, l'enveloppe-manchette reliant le filtre à une tige de tabac enveloppée, dans une 35 cigarette à filtre.

Au lieu de cela, une enveloppe perméable à l'air peut être appliquée lorsque l'ensemble est fabriqué en continu; le filtre peut ensuite être incorporé à une cigarette au moyen d'une manchette, ou bien la dilution par l'air en cours d'utilisation peut se faire à la fois au moyen de cette enveloppe et d'une enveloppe-manchette.

Comme indiqué précédemment, l'âme empêchant l'écoulement peut être entièrement et de façon inhérente imperméable à la fumée, ou peut présenter une structure et une composition telles qu'elle soit de par elle-même, d'une perméabilité à la fumée mesurable ou appréciable, tout en contribuant légèrement ou en ne contribuant pas s la perméabilité à la fumée du filtre dans son ensemble.

L'âme ou chacune des âmes d'empêchement de l'écoulement peut être formée, par exemple, par un corps filamenteux ou fibreux aggloméré ayant une certaine perméabilité qui soit néanmoins accentuée, moins durant l'emploi du filtre que celle dudit matériau filtrant la fumée qui l'entoure. Lorsque l'âme ou chacune des âmes d'empêchement de l'écoulement présente une certaine perméabilité inhérente à la fumée, elle peut avoir une enveloppe ou pellicule imperméable à la fumée la séparant du matériau filtrant la fumée qui l'entoure.

Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, l'âme ou chacune des âmes empêchant l'écoulement est une tige Transorb d'acétate de cellulose filamenteuse agglomérée, et est entourée d'un matériau traditionnel filtrant la fumée et, éventuellement, d'une enveloppe imperméable entre les deux.

Dans une série de ces formes d'exécution, la tige formant l'âme empêchant l'écoulement est une tige Transorb non enveloppée, en filaments agglomérés d'acétate de cellulose sensiblement décrêpés; fabriqué comme décrit dans le brevet du Royaume-Uni N° 970817, le matériau filtrant qui l'entoure est formé de filaments d'acétate de cellulose agglomérés crêpés. L'âme et la tige filtrante qui l'entoure s'étendent chacune sur toute la longueur du filtre, lequel présente une enveloppe hautement perméable (150 K) pour le tampon. Dans les essais de caractéristiques fonctionnelles des cigarettes-filtres spécifiés ci-après, de tels embouts enveloppés de filtre sont réunis à des tiges de tabac enveloppées traditionnelles (d'une perte de charge de 45 mm de hauteur d'eau), au moyen d'une manchette traditionnelle, en un matériau imperméable, mais munie de perforations, afin d'avoir un degré requis de dilution par l'air dans le bout-filtre par fumage normal.

Les détails relatifs à trois exemples spécifiques sont indiqués au tableau 1.

Tableau 1

Matériau du filtre

Matériau de l'âme

Diamètre de l'âme (mm)

Longueur du bout-filtre (mm)

Circonférence du bout-filtre (mm)

Bout-filtre fermé PD (mm d'eau)

Rétention de goudrons sans ventilation (%)

Exemple 1

mèche 8/54

mèche 1,6/70

4,5

25

24,61

101

42

Exemple 2

mèche 8/54

mèche 1,6/70

4,6

25

24,61

118

45

Exemple 3

mèche 8/54

mèche 1,6/70

4,5

25

24,61

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—

Au tableau 1, mèche 8/54 désigne une mèche de 8 deniers par filament et de 54 x 103 deniers au total, mèche 1,6/70 a une signification correspondante, cependant que PD, bout-filtre fermé, indique la perte de charge du bout-filtre seul, mesurée en millimètre d'eau, en empêchant l'admission latérale d'air. Rétention de goudrons sans ventilation indique que la cigarette-filtre est fumée comme décrit ci-dessus, dans des conditions normalisées, sur une machine à fumer Filtrona 300, les perforations de la manchette étant fermées.

Le tableau 2 compare les caractéristiques de perte de charge du filtre seul et de la cigarette à filtre ventilé de l'exemple 1 avec celles de filtres et de cigarettes-filtres, où le filtre est formé d'un tampon uniforme de filaments d'acétate de cellulose agglomérés crêpés de type grossier ou traditionnel. Les valeurs comparatives se réfèrent, comme pour l'exemple 2, à une longueur du bout-filtre de 25 mm, une rétention de goudrons, sans ventilation, de 42%, et à une perte de charge de la tige de tabac de 45 mm d'eau.

Tableau 2

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Mesure de PD (mm d'eau)

Exemple 1

Acétate de cellulose, type grossier (12 dpf)

Acétate de cellulose, type traditionnel (2,5-5 dpf)

Bout-filtre fermé

101

67

35-60

60

Cigarette-filtre Perforations ouvertes à 50% de ventilation

102

84,5

50-70

Le tableau 3 donne les valeurs des caractéristiques fonctionnelles 65 pour les exemples 1 à 3 ; les essais de fumage ont été effectués dans des conditions normalisées sur une machine à fumer Filtrona 300, les perforations de l'enveloppe-manchette étant ouvertes. L'exemple 1 du tableau 3 diffère de celui indiqué au tableau 2 uniquement

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par le fait que, dans le dernier essai, la dilution par-l'air (ventilation) a été limitée à 50% ; dans chaque exemple, la cigarette non filtrée présente un PD de 45 mm d'eau, une production de goudrons de 29 mg (sans nicotine, ni eau) et une production de CO de 15,7 mg. La cigarette à filtre ventilé de l'exemple 1 présente un PD de 95 mm d'eau.

Tableau 3

Exemple

1

2

3

PD, bout-filtre fermé (mm d'eau)

101

118

92

Production de TPM (WNF) (mg)

5,5

6,2

9,7

Production de CO (mg)

4,1

4,8

5,85

Rapport CO/TPM (WNF)

0,75

0,77

0,6

Ventilation du bout-filtre (%)

62

58

50

TPM (WNF) indique la matière totale en particules (eau, nicotine libre).

Au tableau 4, une cigarette-filtre du commerce et son filtre ventilé traditionnel (mèche d'acétate de cellulose agglomérée homogène) sont comparés à un filtre (de mêmes dimensions) et à une cigarette-filtre (exemple 4) selon l'invention; les tiges de tabac de l'exemple 4 et la tige de comparaison commerciale traditionnelle sont bien entendu identiques.

Tableau 4

Cigarette à filtre ventillé

Exemple 4

Tige de comparaison, type traditionnel du commerce

PD (mm Wg)

80

89

Ventilation du bout-filtre (%)

65,3

56,4

Production de TPM (WNF) (mg)

5,7

5,0

Production de CO (mg)

2,94

4,09

Rapport CO/TPM (WNF)

0,52

0,82

Bout-filtre non ventillé PD (mm d'eau)

126

98

Rétention de goudrons sans ventilation (%)

42

53

Dans le cas présent, une perméabilité à l'air de nK signifie une perméabilité à l'air de n x 1000 ml/min/10 cm2/pression de 100 mm d'eau, déterminée en mesurant la pression p en millimètres d'eau (manomètre à eau) résultant d'un débit de 1050 ml d'air par minute, à travers une aire de 10 cm2 de papier, et calculée d'après la formule:

Perméabilité à l'air = 1050 x

P

L'invention permet également d'obtenir une tige de filtre à fumée de tabac, comprenant une couche en un matériau filtrant la fumée de tabac disposée autour d'une âme étirée plus dense, empêchant l'écoulement, de filaments agglomérés, cela étant la forme d'exécution préférée de la tige de filtre en elle-même pour l'utilisation selon l'invention, avec une enveloppe-manchette de ventilation dans une cigarette à filtre. Les filaments de l'âme, par exemple en acétate de cellulose, sont de préférence sensiblement non ondulés, du fait qu'ils ont été décrêpés par exemple par étirage du matériau de Pâme durant le formage de celle-ci. Le matériau du filtre est avantageusement formé par des filaments ondulés agglomérés, par exemple d'acétate de cellulose. La tige composite peut comporter sur son pourtour une enveloppe-tampon de perméabilité à l'air élevée (par exemple, 150 K). Si la tige en elle-même n'est pas enveloppée, elle sera incorporée à une cigarette-filtre au moyen d'une enveloppe-manchette à ventilation; si la tige en elle-même comprend une enve-loppe-tampon de perméabilité élevée, elle peut être alors incorporée à une cigarette-filtre au moyen d'un embout annulaire ou d'une enveloppe-manchette à ventilation, cette dernière solution étant la plus courante.

Les filtres selon l'invention peuvent être conçus en choisissant la longueur, l'âme et les matériaux filtrants qui l'entourent, la structure, la densité du garnissage et les aires relatives des sections transversales, etc., ainsi que le pourcentage de dilution par l'air, afin de fournir, avec toute tige donnée de tabac, une cigarette à filtre ventilé, d'une perte de charge prédéterminée acceptable, par exemple de 80 à 120 mm d'eau, couramment et de préférence 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 faibles (par exemple 70, 60, 50, 40, 30 ou même 25 mm d'eau) peuvent être obtenues pour des cigarettes-filtres ventilées, selon les exigences courantes imposées, dans chaque cas, de façon plus satisfaisante qu'avec des filtres de structure traditionnelle.

La présente invention permet d'obtenir un filtre à cigarettes de construction nouvelle, non homogène, qui permet de diminuer davantage la teneur en CO que celle en goudrons. Cela est obtenu par un filtre qui a une efficacité mécanique relativement faible, en combinaison avec une forte dilution de l'air.

Les filtres traditionnels de construction homogène, utilisant des filaments d'acétate de cellulose de 12 ou 15 deniers pour obtenir une efficacité mécanique relativement basse, présentent l'inconvénient que, lorsqu'ils sont utilisés en combinaison avec un haut niveau de dilution d'air, on obtient une perte de charge trop basse pour le filtre et pour la cigarette munie du filtre.

Les filtres selon la présente invention donnent une retenue mécanique faible, tout en maintenant une perte de charge relativement haute par rapport aux filtres traditionnels de construction homo-gèrie.

Suivant cet aspect, l'invention permet d'obtenir un filtre à cigarettes qui diminue davantage le CO plutôt que la teneur en goudrons et dans lequel la matière filtrante forme une couche disposée autour d'un noyau dense, formé de fibres ou de filaments, offrant une forte résistance à l'écoulement du fluide.

Les cigarettes munies d'un filtre selon l'invention offrent un rapport CO/goudron plus faible que celui des cigarettes présentant le même effet pour le goudron et utilisant des filtres ventilés traditionnels (dans lesquels ledit rapport est sensiblement égal à l'unité), cela par une augmentation de l'effet dû à la ventilation et une diminution de l'effet de retenue mécanique au goudron, tout en maintenant une perte de charge du même ordre de grandeur.

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Claims (9)

651184 REVENDICATIONS

1. Filtre pour fumée de tabac, du type ventilé, réduisant la production de goudrons, davantage par dilution par l'air que par filtra-tion mécanique, et dont le pourcentage de dilution d'air est plus grand que le pourcentage de rétention de goudron non ventilé mécaniquement lorsque les valeurs sont toutes deux mesurées conjointement avec des tiges de tabac équivalentes, caractérisé en ce que le matériau filtrant la fumée forme une couche autour d'une âme fibreuse ou filamenteuse plus dense empêchant l'écoulement, cette couche étant elle-même entourée d'une enveloppe perméable à l'air.

2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une perte de charge, sans ventilation, d'au moins 90 mm de hauteur d'eau, et une rétention de goudrons, par des moyens mécaniques, sans ventilation, d'au plus 45%.

3. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'âme est une tige étirée en filaments d'acétate de cellulose agglomérés, sensiblement décrêpés, et en ce que le matériau filtrant est composé de filaments d'acétate de cellulose ondulés agglomérés.

4. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe comprend une manchette d'embout destinée à l'incorporation du filtre dans une cigarette à filtre.

5. Filtre pour fumée de tabac selon la revendication 1, caractérisé en ce que son âme est une tige de fibre étirée de filaments agglomérés, empêchant l'écoulement, entourée d'un matériau filtrant la fumée de tabac.

6. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les filaments de l'âme sont sensiblement décrêpés, le matériau étant de préférence en filaments ondulés agglomérés.

7. Filtre selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les filaments sont en acétate de cellulose.

8. Filtre selon l'une des revendications 1 à 5, destiné à être incorporé à une cigarette à filtre au moyen d'une manchette d'embout à ventilation.

9. Filtre du type ventilé, selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il réduit davantage la teneur en CO que la teneur en goudron.