CH628783A5

CH628783A5 - Maschine zur herstellung von zigarettenfilterstaeben.

Info

Publication number: CH628783A5
Application number: CH166278A
Authority: CH
Inventors: Floyd Vanmeda Hall
Original assignee: Liggett Group Inc
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1978-02-15
Publication date: 1982-03-31
Also published as: FR2394990B1; IT1092761B; US4063494A; BR7800934A; DE2806675A1; FR2394990A1; GB1600827A; JPS569108B2; IT7820364A0; JPS53104798A

Description

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Maschine zur Herstellung von Zigarettenfilterstäben, die die Nachteile bekannter Ausführungen nicht aufweist und die sich insbesondere für derart perforierte Filterzigaretten eignet, dass deren Perforationen beim Rauchen nicht versehentlich zugedeckt werden können, ferner auch für solche mit einem zusammengesetzten Filter, dessen Stopfen verschieden lang sind, so dass die Holzkohle dichter an eines der beiden Filterenden zu liegen kommt, und alles das möglichst auf einfachste Weise, mit hoher Qualitätskonstanz, mit geringen Fertigungstoleranzen und sehr hohen Arbeitsgeschwindig5

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keiten. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definierten Massnahmen erreicht.

Die Maschine ist wegen ihrer konstruktiven Einfachheit sehr billig, robust und zuverlässig. Es lassen sich sehr enge Fertigungstoleranzen der Filter selbst bei den höchsten Arbeitsgeschwindigkeiten einhalten.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Maschine sind in den Patentansprüchen 2 bis 14 umschrieben.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform laufen bei der Herstellung des fertigen Filterstabs folgende Vorgänge ab:

Der vorbewegte Filtermaterialstab, z.B. aus Cellulose-acetat-Material, gelangt zuerst in das erste Führungsrohr des Kammteils und von da weiter in dessen erste Aussparung und in das zweite Führungsrohr. In diesem Zustand tritt die erste Trennscheibe durch die erste Aussparung, durchtrennt dort den Stab und erzeugt so einen ersten Stopfen von z. B. 24 mm Länge. Darauf wandern der Stopfen und hinter ihm der Stab in das dritte Führungsrohr, wonach die zweite Trennscheibe auf ähnliche Weise wie die erste Trennscheibe jedoch in der zweiten Aussparung einen zweiten Stopfen von z.B. 14 mm Länge abtrennt. Diese Vorgänge wiederholen sich, bis der gesamte Filtermaterialstab in Stopfen von 24, 14, 24,14,24,14... mm Länge aufgeteilt ist. Letztere werden dann so gefördert, dass die Zwischenräume die eingangs erwähnten Kammern zur Aufnahme des adsorbierenden, zweiten Filtermaterials bilden. Die Vorbewegungsgeschwindigkeit des Ausgangsstabs, die Drehgeschwindigkeit der Trommel und die Stellungen der an letzterer befestigten Trennscheiben sind so aufeinander abzustimmen, dass die fertigen Zigarettenfilter genau die gewünschten Abmessungen aufweisen. Zur Erzielung anderer Abmessungen können ein oder mehrere Betriebsparameter neu eingestellt werden. Zur Erzielung glatter Schnitte und zur Verhinderung von Zusammenballungen und sonstiger Verformungen des Stabs während des Schneidens können die Trennscheiben unter einem kleinen Winkel angeordnet und der Kammteil während des Schneidens vorbewegt werden. Nach Beendigung des Trennvorgangs kann dann der Kammteil wieder in seine Ausgangsstellung bewegt werden, worauf er für den folgenden Trenn Vorgang bereit ist. Für alle vorstehend nicht näher erläuterten Vorgänge wie das Einfüllen der Aktivkohle, die Weiterverarbeitung bis zur Filterzigarette usw. lassen sich Vorrichtungen bekannter Bauweise heranziehen. Auch Mehrkammerfilter lassen sich auf diese Weise herstellen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsge-mässen Maschine ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:

Fig. 1 eine Maschine zur Herstellung von Zigarettenfil-terstäben schematisch,

Fig. 2 eine Trennvorrichtung für die Maschine der Fig. 1 schaubildlich,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt durch den Kammteil der Vorrichtung der Fig. 2,

Fig. 5 und 6 eine Folge von Filterstopfen vor bzw. nach der Füllung der Zwischenräume,

Fig. 7 einen fertigen Filterstab im Schnitt,

Fig. 8 einen fertigen Zigarettenfilter im Schnitt,

Fig. 9 eine Filterzigarette schaubildlich und Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 der Fig. 9. Die Maschine 10 der Fig. 1 weist eine Vorrichtung 11 auf, um einen ununterbrochenen Filterstab 12 auf einer bestimmten Bahn zuzuführen. Das Filtermaterial dieses Ausgangsstabs ist von der Art. dass z. B. Rauch hindurchgesaugt werden kann, und beispielsweise ein Celluloseacetat-Mate-rial. Ferner weist die Maschine 10 eine Trennvorrichtung 13 auf. die in der Bahn des Ausgangsfilterstabs 12 liegt und dazu dient, um einzelne Filterstopfen 14,15 vom Filterstab 12 abzutrennen, wobei zu betonen ist, dass die beiden Filterstopfen 14, 15 verschieden lang sind. Ferner ist eine Vorrichtung 16 vorhanden, um die Filterstopfen 14, 15 im gleichen Abstand voneinander anzuordnen, eine Vorrichtung 17, um nacheinander ein feinteiliges Filtermaterial vom Adsorptionstyp zwischen den Stopfen 14,15 abzuscheiden, eine Vorrichtung 19, um einen Papierstreifen 20 um die Stopfen 14,15 und das feinteilige Filtermaterial 18 zu wickeln und auf diese Weise einen kontinuierlichen Fertig-Filterstab 21 zu bilden. Letzterer wird mittels eines Messers 22 in fertige Zigarettenfilter bestimmter Länge unterteilt.

Die Vorrichtung 11 ist von bekannter Bauweise und weist im allgemeinen einen Bandförderer auf, um den Filterstab 12 mitzuführen und vorzubewegen.

Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, weist die Trenn Vorrichtung 13 einen Kammteil 23 sowie zwei Trennscheiben 24 auf, die jedoch auch in Form von Klingen oder Messern ausgeführt werden können. Der Kammteil 23 ist blockförmig und weist zwei Aussparungen 25 auf, durch welche drei Wände 26 gebildet werden, die parallel zueinander angeordnet sind. Jede Wand 26 weist ein Führungsrohr 27 auf, wobei alle Führungsrohre 27 gleichachsig miteinander ausgerichtet sind. Der Kammteil dient zur Führung des Ausgangsfilterstabs 12 in seiner Bahn, welcher dabei durch die Führungsrohre 27 und die zugeordneten Aussparungen 25 hindurchläuft. Ferner ist der Kammteil ortsfest an einer Welle 28 befestigt, welche Bestandteil einer Vorrichtung zur Hin- und Herbewegung des Kammteils 23 in Richtung der Bahn des Ausgangsfilterstabs 12 ist.

Wie Fig. 2 zeigt, sind beide Trennscheiben 24 drehbeweglich auf je einer Welle 29 befestigt, die eine Orbitalbahn mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung zurücklegt. Beispielsweise sind die beiden Wellen 29 drehbeweglich an einer drehbeweglichen Trommel 30 befestigt, die auf bekannte Weise durch die Transmission der Maschine 10 angetrieben wird. Wie Fig. 4 zeigt, ist jede Trennscheibe 24 unter einem kleinen Winkel auf der Welle 29 befestigt, was im einzelnen noch näher erläutert wird.

Wie Fig. 2 weiter zeigt, sind die Trennscheiben an der Trommel so angeordnet, dass sie durch je einen der beiden Aussparungen des Kammteils 23 nacheinander hindurchgehen können. Zu diesem Zweck sind die Trennscheiben mit einem seitlichen Abstand voneinander in bezug auf die Trommel 30 angeordnet, beispielsweise mit einem Mittenabstand A von 5 mm. Auf ähnliche Weise haben die Aussparungen des Kammteils 23 einen entsprechenden Mittenabstand wie die Trennscheiben 24.

Die Hin- und Herbewegung des Kammteils 23 und die Drehbewegung der Trommel 30 sind so miteinander synchronisiert, dass jede Trennscheibe 24 durch eine zugeordnete Aussparung 25 hindurchgeht, wenn die Trennscheibe 24 die unterste Stellung an der Trommel 30 erreicht, die die Fig. 2 zeigt, und wenn sich der Kammteil 23 in seiner vordersten Stellung in Bahnrichtung betrachtet befindet. Der Kammteil 23 bewegt sich nach jedem Schneidvorgang wieder nach hinten in seine Ausgangsstellung, nachdem eine Trennscheibe 24 durch ihre zugeordnete Aussparung 25 des Kammteils 23 hindurchgegangen ist.

Wie Fig. 3 zeigt, geht der Ausgangsfilterstab 12 durch die Führungsrohre 27 des Kammteils 23 hindurch. Die Trennscheiben 24 gehen ihrerseits nacheinander in bestimmten Zeitabständen durch die zugeordneten Aussparungen 25 hindurch. Jedesmal wenn das erfolgt, trennt die betreffende Trennscheibe 24 den Ausgangsfilterstab 12 so, dass einer der beiden Filterstopfen 14, 15 gebildet wird. Wegen des Mittenabstands A zwischen den Trennscheiben 24 erzeugt jedoch die in Fig. 3 dargestellte vordere Trennscheibe 24 einen

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längeren Filterstopfen 15, wogegen die in Fig. 3 hintere Trennscheibe einen kürzeren Filterstopfen 14 erzeugt.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung 16 von bekannter Bauweise. Beispielsweise kann sie als Rad 31 ausgebildet werden, das an seinem Umfang eine Vielzahl von Kammern 32 hat, welche sich nach aussen öffnen. Die Vorrichtung 16 kann aber auch die Form einer drehbaren Trommel mit Spiralgängen haben, beispielsweise gemäss US-PS 3 357 321. Die Stopfen 14, 15 laufen vom letzten Führungsrohr 27 des Kammteils unmittelbar auf das Stopfenhüllpapier 20, welches auf einem Förderband 33 eines Bandförderers 34 bekannter Bauweise vorbewegt wird. Zusätzlich werden die Stopfen 14, 15 am Förderband 33 mittels einer geeigneten Niederhaltevorrichtung 35 gehalten. Letztere weist zwei Rollen 36 und zwei endlose Förderbänder 37 auf. Letztere dienen zum Andrük-ken der Stopfen 14, 15 an das Förderband 33, während das mit Kammern versehene Rad 31 zwischen den endlosen Förderbändern 37 angeordnet ist. Auf diese Weise wird der erwähnte gleichmässige Abstand zwischen den Filterstopfen 14,15 am Förderband 33 erzielt. Die Geschwindigkeit des mit Kammern versehenen Rades 31 wird mit der Geschwindigkeit des Bandförderers 33 und des Ausgangsfilterstabs 12 so abgestimmt, dass der Abstand zwischen dem Filterstab 14, 15 der gleiche bleibt.

Wahlweise kann die Vorrichtung 16 auch von bekannter sonstiger Bauweise sein. Beispielsweise kann eine Rolle 36 der Niederhaltevorrichtung 35 und eine Führungsrolle 38, über welche das Hüllpapier 20 geführt wird, an einem Ausgangspunkt des Kammteils 23 angeordnet und wirksam angetrieben werden. Auf diese Weise wird jeder aus dem dritten Führungsrohr 27 austretende Filterstopfen am Anfang ergriffen und mit grösserer Geschwindigkeit bewegt, als die Geschwindigkeit des restlichen Ausgangsfilterstabs 12 beträgt. Da sich der Kammteil 23 vor- und zurückbewegt, befindet sich der folgende vom Filterstab abgetrennte Filterstopfen in einem bestimmten Abstand von seinem Vorgänger.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Vorrichtung 17 im allgemeinen von bekannter Bauweise z.B. gemäss US-PS 3 259 029. Die Vorrichtung 17 hat z.B. die Form eines drehbeweglichen Rads 14 mit einer Vielzahl von am Umfang im Abstand voneinander angeordneten Kammern 41, welche das feinteilige zweite Filtermaterial 18 aufnehmen und in den Zwischenräumen zwischen den Filterstopfen 14,15 entladen. Die Abstände der Kammern 41 sind verschieden gross und betragen beispielsweise 6 und 9° in ständiger Wiederholung. Jede Kammer 41 wirkt mit einem Kolben 42 auf bekannte Weise zusammen. Ein Ausstosser 43 stösst die Kolben 42 in das innere der Kammer 41, und zwar an einer Entladestation am unteren Ende des Rades 40. Zu diesem Zweck wird die Kolbenstange 43 mittels einer Nocke bekannter Bauweise betätigt.

Die Vorrichtung 19 ist von irgendeiner bekannter Bauweise z.B. in Form eines handelsüblichen Maschinensatzes. In ähnlicher Weise ist die Schneide 22 zum Ablängen des fertigen Filterstabs 21 von bekannter Bauweise und braucht deshalb hier nicht näher erläutert zu werden.

Wie Fig. 5 zeigt, gehen die Stopfen 14,15 aus der Trennvorrichtung 13 heraus und werden auf dem Förderer 34 im Abstand voneinander gebracht. Der Abstand B kann beispielsweise 6 mm betragen. Fig. 6 zeigt dieselbe Folge von Filterstopfen, nachdem das adsorbierende Filtermaterial 18 in die Zwischenräume entladen worden ist, und zwar auf bekannte Weise.

Wie Fig. 7 zeigt, enthält der fertige Filterstab 21 nacheinander einen kurzen und einen langen Filterstopfen in ununterbrochener Reihenfolge, wobei sich das feinteilige Filtermaterial 18 in den Zwischenräumen befindet. Im allgemeinen ist die Länge F (Fig. 1) ausreichend, um aus einer Länge des fertigen Filterstabs 21 sechs Zigarettenfilter zu bilden. Im vorliegenden Falle haben die beiden Stopfen 14,15 Längen von bzw. 24 mm, und die Länge der Kammer für die Aktivkohle beträgt 6 mm, wobei die abgetrennten Längen des fertigen Filterstabs 150 mm betragen. Wie Fig. 8 zeigt, weisen die einzelnen Zigarettenfilter 45, welche vom fertigen Filterstab abgetrennt worden sind, einen Filterstopfenabschnitt 46 mit 12 mm Länge, eine Aktivkohle 47 von 6 mm und einen zweiten Filterstopfenabschnitt 48 von 7 mm Länge auf. Ein solcher Zigarettenfilter 45 kann auf bekannte Weise mit einer Tabaksäule 49 verbunden werden, beispielsweise mittels eines Streifen Mundstückpapiers 50. Die Anordnung der Zigarettenfilter 45 an der Tabaksäule 49 ist so, dass der längere Filterstopfenabschnitt 46 am freien Ende jeder Zigarette angeordnet ist. Zusätzlich können im Mundstückpapier 50 Perforationen 51 angeordnet werden, und das gleiche gilt auch für das Papier, welches den Filter-stopfenabschnitt 46 umgibt. Diese Perforationen können auf bekannte Weise erzeugt werden. Die Anordnung der Perforationen 51 in bezug auf das Zigarettenende ist so, dass der Raucher das Ende der Zigarette im Mund halten kann, ohne jedoch die Perforationen 51 zuzudecken.

Die beschriebene Trennvorrichtung kann auf bekannten und vorhandenen Maschinen auf verhältnismässig einfache Weise befestigt werden. Ferner liefert die Maschine zusammengesetzte Filterstäbe auf einfache und zuverlässige Weise, die zum Beispiel in Filterzigaretten mit Perforationen verwendet werden können.

Ferner wird auf die beschriebene Weise die Wirksamkeit der Aktivkohle innerhalb eines zusammengesetzten Zigarettenfilters ganz wesentlich erhöht. Die Aktivkohle wird nämlich auf der dem Raucher abgewandten Seite des Zigarettenfilters angeordnet und befindet sich daher dichter an den heissen Gasen, welche von der Tabaksäule der Zigarette am Filter eintreffen. Auf diese Weise ist auch die Gefahr auf ein Mindestmass reduziert, dass die Aktivkohle an das freie Zigarettenende, d. h. also auf den Raucher zu gelangen kann und auf diese Weise der Zigarette ein unästhetisches Aussehen verleihen kann.

Die obenerwähnte Trommel 30 kann selbstverständlich auch durch einen zweiarmigen Hebel ersetzt werden, an dessen äusseren Enden die Wellen 29 für die Trennscheiben angeordnet sind. Schliesslich ist es auch möglich, dass die Trennscheiben 24 bzw. die sie ersetzenden Schneiden von der Seite her in die Aussparungen 25 des Kammteils 23 eingeführt werden.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Maschine zur Herstellung von Zigarettenülter Stäben, gekennzeichnet durch

- eine Vorrichtung (11) zum Zuführen eines kontinuierlichen Stabs (12) aus Filtermaterial auf einer bestimmten Bahn;

- eine Trenneinrichtung (13) in der Bahn, die betätigbar ist, um eine Aufeinanderfolge einzelner Filterstopfen (14,15) vom Stab (12) abzutrennen, wobei abwechselnd Stopfen (14,15) in der Aufeinanderfolge verschiedene Längen haben, und die gesonderte Trenn Vorrichtungen aufweist, die den verschiedenen Stopfenlängen zugeordnet sind;

- eine Vorrichtung (16), um aufeinanderfolgende Filterstopfen (14, 15) in gleichen Abständen voneinander anzuordnen;

- eine Vorrichtung (17), um nacheinander ein zweites Filtermaterial (18) vom adsorptiven Typ in den Zwischenräumen zwischen den Stopfen (14, 15) abzulegen;

- eine Vorrichtung (19), um einen Papierstreifen (20) um die Aufeinanderfolge von Stopfen (14, 15) und das zweite Filtermaterial (18) zu wickeln und so einen kontinuierlichen Filterstab (21) zu bilden; und

- eine Schneide (22), um letzteren in bestimmte Längen zu unterteilen.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (13) einen Kammteil (23) mit mindestens zwei Aussparungen (25) und Führungsrohre (27) aufweist, um den kontinuierlichen Filtermaterialstab (12) durch die Aussparungen (25) hindurchzuführen, ferner eine Schneidvorrichtung mit einer quer zur Bahn angeordneten drehbeweglichen Trommel (30) und zwei Trennscheiben (24), die an letzterer befestigt sind und von letzterer in einer zur Bahn parallelen Richtung vorstehen, um jede der beiden Trennscheiben (24) durch eine zugeordnete Aussparung (25) des Kammteils (23) durchtreten zu lassen.
3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (13) einen Kammteil (23) mit zwei Aussparungen (25) und Führungsrohre (27) aufweist, um den kontinuierlichen Filtermaterialstab (12) durch die Aussparung (25) hindurchzuführen, und dass die Trenneinrich-tung zwei Trennscheiben (24) aufweist, die so positioniert sind, um sie durch je eine zugeordnete Aussparung (25) des Kammteils (23) durchtreten zu lassen.
4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennscheiben inbezug auf die Trommel einen seitlichen Abstand von etwa 5 mm voneinander haben.
5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammteil für die Hin- und Herbewegung in der Bahn befestigt ist.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung eine drehbewegliche Trommel aufweist, an der die Trennscheiben befestigt sind.
7. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablegevorrichtung (17) ein drehbewegliches Rad mit einer Vielzahl von an seinem Umfang in zwei verschiedenen Abständen voneinander angeordnete Kammern hat, um das zweite Filtermaterial aufzunehmen und zu entladen, wobei die beiden Kammerabstände in Umfangsrichtung gesehen abwechselnd aufeinanderfolgen (Fig. 1).
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Kammerabstände etwa sechs Winkelgrade beträgt, wogegen der andere etwa neun Winkelgrade beträgt.
9. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (13) den kontinuierlichen Filterstab in Filterstopfen von abwechselnd etwa 14 mm bzw.

etwa 24 mm Länge unterteilt.
10. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung einen Kammteil (23) mit zwei mit seitlichem Abstand voneinander angeordneten Aussparungen (25) und gleichachsig mit Abstand voneinander ausgerichteten Führungsrohre (27) aufweist, um den vorbewegten Filtermaterialstab durch die Aussparungen des Kammteils zu führen, und zwei mit seitlichem Abstand voneinander angeordnete Trennscheiben (24) besitzt, die in je eine zugeordnete Aussparung (25) des Kammteils (23) einführbar sind.
11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennscheiben (24) an einer drehbeweglichen Trommel (30) diametral einander gegenüberliegend befestigt sind.
12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennscheiben (24) mit einer Oberfläche einen Winkel bilden, die senkrecht zur Drehachse der Trommel (30) angeordnet ist (Fig. 4).
13. Maschine nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Betätigungsmittel zum Bewirken einer Hin- und Herbewegung des Kammteils (23) in bezug auf den vorbewegten Filtermaterialstab und die Trommel (30).
14. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennscheiben (24) in bezug auf die Trommel (30) einen seitlichen Abstand von etwa 5 mm voneinander haben.

Im Zuge der Entwicklung hochwirksamer Zigarettenfilter besteht ein dringender Bedarf für eine Trennvorrichtung, die einen vorbewegten Filtermaterialstab in einzelne Abschnitte bestimmter Länge unterteilt, die danach zum Aufbau eines Zigarettenfilterstabs verwendet werden. Zigarettenfilter werden nämlich nicht nur aus einem einzigen Material hergestellt, sondern oft auch aus mehreren Materialien zusammengesetzt. Ein bekannter zusammengesetzter Zigarettenfilter hat z.B. zwei Stopfen aus Celluloseacetat-Mate-rial, die zusammen eine Kammer zur Aufnahme von Holzkohle oder anderem feinteiligem Filtermaterial begrenzen, wobei die Stopfen vorzugsweise symmetrisch zur Kammer angeordnet sind. Einige dieser Zigarettenfilter weisen ausserdem am Umfang Perforationen auf, durch die beim Rauchen Nebenluft eingesogen wird und durch den Zigarettenfilter strömt. Bei einigen Zigarettenfiltern jedoch, insbesondere bei Zigarettenfiltern vom zusammengesetzten Typ, sind die Perforationen zu dicht an das Zigarettenende gesetzt worden, so dass die Gefahr besteht, dass der Raucher beim Rauchen die Perforationen versehentlich zudeckt. Als Folge davon wird entweder keine oder zu wenig Nebenluft beim Rauchen eingesogen, so dass die Wirkung der Perforationen ganz oder teilweise verlorengeht. In anderen Fällen ist die Holzkohle in zu grosser Entfernung von der Tabaksäule angeordnet worden, so dass die Holzkohle ihre Wirkung auf den Tabakrauch nicht voll entfalten konnte oder sogar nach aussen treten konnte, was zu einem unästhetischen Anblick der Zigarette geführt hat.