DD244503A5

DD244503A5 - System zur oertlichen aufbringung von zusatzfluessigkeiten fuer ein kontinuierliches zylindrisches produkt

Info

Publication number: DD244503A5
Application number: DD86288454A
Authority: DD
Inventors: Ronald O Bryant; William L Millen; Robert E Swander
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1987-04-08
Also published as: ES8705206A1; PT82283A; JPS61224978A; NZ215629A; NO861253L; MW2086A1; FI861351A7; IL78264A0; FI861351A0; DK141486D0; AU5501886A; MA20656A1; IN165025B; EP0196867A3; CA1248837A; ZA862181B; AR246406A1; KR860007030A; TR23015A; ES553470A0

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, ein verbessertes Verfahren zum Aufbringen von fluessigen Zusaetzen auf ein kontinuierliches zylindrisches poroeses Produkt vorzuschlagen, das es erlaubt, mit einem verringerten Bedarf an Energie und Basisstoffen, wie Werg und Plastizierer, Produkte herstellen zu koennen, die existierenden oder hoeheren Anspruechen genuegen. Ein kontinuierlicher Stab eines Produktes wie Zigarettenfiltermaterial wird mit einer Behandlungsfluessigkeit ueberdeckt, indem er axial durch eine zylindrische Applikatorzone mit einer permeablen zylindrischen Wand gefuehrt wird. Diese zylindrische Wand ist konzentrisch in einem Behaelter oder einer Sammelzone angeordnet, die mit einer Fluessigkeitsquelle verbunden ist. Die Speisung an Zusatzfluessigkeit kann unter Druck und/oder unter Waermewirkung vorgenommen werden, so dass die Aufbringung des Zusatzes sowohl in fluessiger als auch in dampffoermiger Form erfolgen kann. Das Verfahren und das Geraet gemaess der Erfindung koennen alleine oder zusammen mit herkoemmlichen homogenen Applikatoren und Verfahren verwendet werden. Fig. 2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überdecken eines porösen zylindrischen Produktes mit einer Behandlungsflüssigkeit. Das poröse zylindrische Produkt kann ein kontinuierlicher Faserstab sein, wie er bei der Herstellung von Zigarettenfiltern verwendet wird. Derartige Faserstäbe werden typischerweise von einem faserigen Wergmaterial gebildet, der z. B. Zelluloseester, wie Zelluloseazetat besitzt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind verschiedene Methoden für das Aufbringen von flüssigen Zusätzen wie von Plastifikatoren oder Piastiziermitteln auf Wergmaterial bekannt, um eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung desZusatzes über das gesamte Werg zu erreichen, wonach das Material zu einem zylindrischen Stab zusammengepreßt wird, mit Papier, das als Stopfenumwickelung bekannt ist, umwickelt und, wenn dies gewünscht wird, durch Beaufschlagung mit Dampf oder heißer Luft behandelt wird, um das „Härten" oder die Wirkung des Plastizierers oder Plastifikators auf das Wergmaterial zu beschleunigen. Maschinen zur Herstellung von Zigarettenfilterstäben werden gewöhnlich mit einem Aufbringer einer zentralen Klebelinie ausgerüstet. Dieser Klebelinienaufbringer ist der Teil des Filterstabbildners, der den Klebstoff auf das Papier aufbringt, das den Filterstab umwickelt, um das Filtermaterial mit dem Umwickler zu verbinden.

Eine bisher erwünschte Wirkung bestand in der relativ gleichförmigen Verbindung zwischen den Fasern in dem Fiiterstab, um eine relativ homogene Struktur gewünschter Dichte und Elastizität zu erhalten. Zum Beispiel machen Caines und andere in dem US-Patent Nr. 3 099 594 ein Kreisformluftstrahlgerät zum Aufbringen und zur Verteilung eines Plastizierers auf ein blumiges oder ausgebreitetes Bündel von Werg offenkundig, in den durch die Wände des Luftstrahls Plastizierer in Aerosolform eingeführt werden kann. Das US-Patent Nr. 3157 536 (Caines) macht einen Aufbringer offenkundig, der eine zylindrische Form besitzt, in der ein flüssiger Plastizierer oder Plastifikator in eine zylindrische Kammer fließt und dann nach außen durch einen Schlitz in der Seite ausfließt, die mit einem Schirm und/oder einem Filzmaterial bedeckt ist. Das System wird verwendet, um einen gefalteten Wergfaden zu überdecken, der den Aufbringer oder Applikator in der Nähe des Schlitzes in seiner Außenwand kompaktiert und daher mit dem Plastizierer überdeckt ist. Ein noch öfter benutzter Applikator, der bei der Herstellung von Zigarettenfiltern verwendet wird, wird in dem US-Patent Nr. 3387 992 beschrieben. Pryor beschreibt in dem US-Patent Nr.4476807 ein Verfahren und ein Gerät zum Aufbringen einer gleichförmigen Menge eines Zusatzstoffes auf kontinuierliches Mehrfaserfilterwerg, während das Filterwerg in einer leicht kompaktierten Form mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt vorliegt. Die Zusätze werden auf das Werg durch geeignet angebrachte Düsenmittel aufgebracht.

McArthur und andere machen in dem US-Patent Nr. 3 560298, Fig. 4, eine Lufttrockeneinheit offenkundig, die einen ringförmigen Sammelraum besitzt, der einen perforierten Stab umgibt, durch den ein kompaktierter Filterstab verläuft. Luft wird in den ringförmigen Sammelraum eingeführt. Roberts und andere beschreiben in dem US-Patent Nr.3852009 einen kontinuierlichen porösen Riemen, der um eine Fasermasse herumgewickelt ist, um die Faser in einer zylindrischen Stabform einzuschließen und zum Zwecke der Behandlung zu überführen, die den Durchlauf durch verschiedene Sammelkammern beinhaltet, in die Medien eingeführt werden, um das Stabprodukt zu erwärmen oder zu kühlen. Die Verteidigungsveröffentlichung T892816 (Hollander) betrifft ein Gerät zum Bedecken der Außenfläche von Rohren oder anderen Behältern mit einer Flüssigkeit, bei dem das Rohr durch ein elastisches poröses Medium, wie einem mit Flüssigkeit gesättigten Schwamm in Gleitberührung mit diesem läuft, wobei das poröse Medium in einem kombinierten Halter und Behälter gehalten wird, der von einer Quelle mit Bedeckungsflüssigkeit gespeist wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren verfügbar zu haben, das es erlaubt. Produkte, die existierenden oder höheren Ansprüchen genügen, herzustellen, vorzugsweise mit einem verringerten Bedarf an Energie und Basisstoffen, wie Werg und Plastizierer.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Aufbringen von flüssigen Zusätzen auf ein kontinuierliches zylindrisches poröses Produkt vorzuschlagen. Eine noch spezifischere Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Verfahren für die periphere Aufbringung eines Behandjungsfluids wie eines Plastizierers auf einen kontinuierlichen Faserstab für die Herstellung von Zigarettenfiltern vorzuschlagen. Eine weitere Aufgabe besteht in einem kombinierten Verfahren für die Kombinierung herkömmlicher homogenen Aufbringung eines Behandlungsfluids mit der peripheren Aufbringung eines Behandlungsfluids auf einen kontinuierlichen Filterstab. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht noch darin, ein Verfahren für das Aufbringen eines Plastizierers auf die Oberfläche eines kontinuierlichen Faserstabs vorzuschlagen, bei dem ein fertiger Zigarettenfilter einer gewünschten Leistungsnorm erhältlich ist, und wobei dabei eine verringerte Menge von Behandlungsfluid pro Einheitsfilterbasis verwendet wird. Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, einen Zigarettenfilterstab vorzuschlagen, der mit einem Stopfenumwickelungspapier umgewickelt ist, das fest an dem Umfang des Filterstabs ohne Aufbringen einer zentralen Klebstoff linie anhaftet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Überdecken eines kontinuierlichen zylindrischen Stabes eines porösen Produktes mit einer Behandlungsflüssigkeit vorgeschlagen, bei dem der Stab axial durch eine zylindrische Applikatorzone mit einer durchlässigen oder permeablen zylindrischen Wand geführt wird und die Behandlungsflüssigkeit in einen Behälter und eine Sammelzone, die die zylindrische Wand konzentrisch umschließt, eingespeist wird, wobei die Flüssigkeit durch die permeable zylindrische Wand gelangt, um mit der Oberfläche des Stabes in Berührung zu kommen. Der Stab kann dann mit einem Pfropfenumwickelungspapier umwickelt werden, das fest an dem Umfang des Filterstabs ohne vorheriges Aufbringen einer zentralen Klebstofflinie auf das Pfropfenumwickelungspapier anhaftet. Vorteilhafterweise werden mehrere Aufbringungs- oder Applikatorzonen verwendet, wobei die ursprüngliche Applikatorzone eine herkömmliche homogene Applikatorzone ist.

Vorteilhaft wird die Behandlungsflüssigkeit dem Behälter der Sammelzone unter Druck zugeführt, so daß die Flüssigkeit zum Durchtritt durch die zylindrische Wand gezwungen wird.

Die Behandlungsflüssigkeit kann dem Behälter der Sammelzone auch im Dampfzustand zugeführt werden.

Die Behandlungsflüssigkeit füllt wenigstens teilweise den Behälter und die Sammelzone.

Die durchlässige zylindrische Wand der zylindrischen Applikatorzone besteht aus Metall, synthetischem Polymer, Glas oder Keramik. Die genannte Wand kann auch aus Fadenmaschen aus Metall oder synthetischem Polymer bestehen. Die zylindrische Applikatorzone besitzt wenigstens eine Filtrationszone. Die Filtrationszone besteht vorteilhaft aus einem nicht gewobenen Tuch.

Der kontinuierliche Stab des porösen zylindrischen Produktes ist ein kompaktiertes Bündel kontinuierlicher Fasern.

Die kontinuierlichen Fasern enthalten Metalle, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Zelluloseester und Ester, lineare Polyester, Polyolefin und Polyamid enthält.

Der genannte Stab wird zur Verwendung in Tabakrauchfiltern zubereitet. Die auf den Stab aufgebrachte Behandlungsflüssigkeit enthält einen Plastifikatorfür die genannten Fasern. Der Plastifikator wird in der Gruppe ausgewählt, die aus Polyalkylenglykolen und Estern davon sowie Mischungen von diesen besteht.

Die genannten kontinuierlichen Fasern besitzen kontinuierliche Fasern aus Zelluloseazetat.

Die Behandlungsflüssigkeit besitzt ferner wenigstens einen Zusatz, der in der Gruppe ausgewählt wird, die aus Geschmacksstoffen, Filterhilfen, Farbwirkstoffen und Haftstoffen besteht.

Der wenigstens eine Zusatz ist in der genannten Flüssigkeit gelöst.

Der Plastifikator wird in der Gruppe gewählt, die aus Methylphthalyläthylglykolat, Glyceryltriazetat, Diäthylenglykoldiazentat, Triäthylenglykoldiazetat, Tetraäthylenglykoldiazetat, Triäthylzitrat und Mischungen davon besteht.

Die genannten kontinuierlichen Fasern werden gleichmäßig mit dem Plastifikator überdeckt, bevor sie für die Bildung des genannten Stabes kompaktiert werden.

Der Stab hat einen gleitenden Kontakt mit der zylindrischen Wand beim Durchgang durch die Abblikatorzone.

Der Stab kann auch die Applikatorzone durchlaufen, ohne direkt mit der Oberfläche der zylindrischen Wand in Berührung zu kommen.

Der Innendurchmesser der zylindrischen Wand ist im wesentlichen gleichförmig; er kann aber auch an wenigstens einer Stelle zwischen den Punkten des Eingangs und des Ausgangs des Stabes abnehmen.

Vorteilhaft wird ein ausreichender Druck durch den Behälter und die Sammelzone aufgebracht, um die Behandlungsflüssigkeit dazu zu bringen, durch die zylindrische Wand zu treten und den Stab zu überdecken, wenn sie die Applikatorzone durchströmt.

Die Behandlungsflüssigkeit kann auch durch Aufbringen von Wärme verdampft werden. In diesem Falle wird sie in dem Behälter und der Sammelzone auf eine hohe Temperatur gebracht.

Ferner wird erfindungsgemäß ein kontinuierliches zylindrisches Produkt mit einer Behandlungsflüssigkeit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht worden ist, vorgeschlagen. Bei einer typischen Ausführungsform der Erfindung wird ein kontinuierlicher Faserfilterstab zur Herstellung von Zigarettenfiltern hergestellt, der eine verhältnismäßig dichte Außenschicht mit einer verhältnismäßig hohen Konzentration von wenigstens einem flüssigen Zusatz und eine Zusatzkonzentration besitzt, die radial von der Außenschicht nach innen abnimmt.

Die Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Fig. 1: ist eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Gerätes, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

die Fig. 2: ist eine seitliche Schnittansicht des Gerätes der Fig. 1 mit einem Produktstab, der durch dieses hindurch verläuft; die Fig. 3: ist eine Schnittseitenansicht einer Ausführungsform des inneren Zylinders des Gerätes der Fig. 1; die Fig. 4: ist eine graphische Darstellung der Stabdepression beim Laden gegenüber einem Plastiziereraufbringungssystem.

Die Fig. 1 und 2 stellen ein Gerät dar, das verwendet werden kann, um die vorliegende Erfindung auszuführen, wobei ein flüssiger Zusatz auf ein kontinuierliches zylindrisches Produkt wie einen Faserstab zur Herstellung von Zigarettenfiltern aufgebracht wird. Die Düse oder der Transporttrichter 1 wird verwendet, um ein faseriges Werg zu einem kompakten Bündel zu verdichten, das annäherungsweise den Durchmesser des inneren Zylinders 2 des Gerätes hat, das die Applikatorzone definiert. Dieses Gerät kann direkt stromabwärts von einer Transportdüse, wie sie in einer Wergöffnungseinheit, wie dem System KDF-2/AF-2, verwendet wird. In einem derartigen System wird das Werg typischerweise zu einem breiten Band geöffnet, das durch einen Plastizieraufbringer zur gleichförmigen oder homogenen Aufbringung eines Plastiziererswiein den US-Patenten Nr. 3800676 und 3387992 geführt wird.

Das zu beschreibende Gerät kann ebenfalls im Rahmen der Erfindung für das Aufbringen von Behandlungsflüssigkeiten oder flüssigen Zusätzen verschiedener Arten verwendet werden, um ein kontinuierliches zylindrisches Produkt beliebiger Art zu bedecken. Die Diskussion von Zigarettenfiltermaterialien ist infolgedessen nur als Beispiel zu betrachten. In ähnlicher Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich zu oder unter besonderen Bedingungen anstelle der gleichförmigen Aufbringung eines Piastiziermittels auf den faserigen Werkstoff vor dessen Kompaktierung in ein zylindrisches Produkt angewandt werden. Der innere Zylinder 2, der im folgenden beschrieben wird, besitzt einen durchlässigen oder permeablen Aufbau, der einen geeigneten Fluß von Zusatzflüssigkeit von seiner Außenfläche, die einer zylindrischen Sammelkammer 3 benachbart ist, zu ihrer Innenfläche erlaubt. Die Sammelkammer oder Luftansaugkammer oder Kompaktierungskammer 3 wird durch den Raum gebildet, der zwischen der Außenfläche des permeablen Innenzylinders und der Innenfläche des Außenzylinders 4 gebildet wird. An jedem Ende des Gerätes sind Verschlüsse 8 vorgesehen, so daß dann, wenn die Behandlungsflüssigkeit einmal durch wenigstens ein Speiserohr 5 eingetreten ist, sie nur durch Durchlauf durch den porösen oder permeablen Innenzylinder entweichen kann. Die Kammer 3 dient infolgedessen als Kombination eines Behälters und eines Sammelrohres, das die Flüssigkeit gleichmäßig um den gesamten Umfang des Innenzylinders verteilt, wenn die Kammer gefüllt ist. Die Kammer kann durch Verwendung von wenigstens einer Meßpumpe (nicht dargestellt) in den Speiserohren und/oder einem Behälter (nicht dargestellt), dereinen verhältnismäßig konstanten oder veränderlichen hydrostatischen Kopf für jedes dieser Speiserohre bildet, unter Druck gesetzt werden.

Zur Ausführung der Erfindung werden konventionelle Mittel zum Ziehen des kontinuierlichen Faserbündels 7 durch das Gerät vorgesehen. Die Armaturzunge 6, die in der Figur dargestellt ist, ist eine Armatur, wie sie typischerweise in dem KDF-System verwendet wird, die gleichzeitig das zylind/ische Produkt gleichmäßig zusammendrückt und es durch das Gerät hindurchzieht und dabei gleichzeitig eine Papierumwicklung anbringt. Wenn das Faserbündel durch den inneren Zylinder 2 hindurchgezogen wird, kommt es vorzugsweise mit der Innenfläche des Zylinders 2 in gleitende Berührung, wodurch es gleichmäßig mit der Zusatzflüssigkeit überdeckt wird, was eine glatte Außenfläche zur Folge hat. Der Innenzylinder 2 besitzt typischerweise einen im wesentlichen gleichmäßigen Innendurchmesser, kann jedoch vorteilhafterweise so ausgebildet sein, daß dieser Durchmesser wenigstens an einer Stelle zwischen dem Punkt, an dem das Faserbündel in das Gerät eintritt und seinem Ausgang, wie dies in der Fig. 3 gezeigt ist, leicht abnimmt. Die daraus folgende Verengung bewirkt eine Formgebungs- oder Kompaktierungsfunktion, bringt Flüssigkeit mit dem Faserbündel in Berührung und bringt die neu aufgebrachte Bedeckung mit Zusatzflüssigkeit dazu, in die Fasern einzudringen. Zum Beispiel kann der Durchmesser des verengten Bereiches oder der verengten Bereiche um 5 bis 20%, vorzugsweise um 5 bis 10% kleiner sein als der Innendurchmesser des weitesten Bereiches des inneren Rohres. Wenn dies gewünscht wird, können Heizgeräte (nicht dargestellt) in die Speiserohre des Gerätes eingebaut sein, um die Zusatzflüssigkeit zu erhitzen oder zu verdampfen. Wenn die Sammelkammer mit einem Dampf des flüssigen Zusatzes, der unter Druck steht, gefüllt ist, überdeckt der Zusatz das Faserbündel durch die Kondensation auf ihm, wenn dieses Faserbündel durch das Gerät hindurchläuft. In einer anderen Ausführungsform kann der flüssige Zusatz, wenn ein Innenrohr geeigneter Porosität vorgesehen ist und ein geeigneter Druck in der Sammelkammer aufgebracht wird, dazu gebracht werden, durch den Innenzylinder durchzudringen und daraus in Dampfform auszutreten, bevor er von dem Faserbündel absorbiert wird. Das Gerät kann Mittel für eine Temperaturkontrolle der Sammelkammer besitzen, wie Heizmittel, die es ermöglichen, daß der flüssige Zusatz durch den Innenzylinder mit der geeigneten Geschwindigkeit gelangt, um die Oberfläche des Faserbündels 7 bei dessen Durchlauf zu überdecken und in geeignetem Ausmaß darin einzudringen und mit dem Filterstoff in gewünschter Masse zusammenzuwirken.

Die Wirkung der Aufbringung eines flüssigen Plastizierers auf ein Faserbündel ausfaserigem Wergstoff besteht in der Bildung eines zylindrischen Produktes, das eine radial veränderliche Konzentration an Plastizierer und infolgedessen eine veränderliche Dichte des gehärteten Filtermaterials besitzt. Die Dichte und die Konzentration an Zusatz nehmen gemäß einem Gradienten von der Außenfläche zur Mitte des Zylinders ab. In Abhängigkeit von dem Härteverfahren, das angewendet wird, können die Fasern leicht miteinander verbunden sein, so daß eine bauliche Gesamtheit mit einer leichten Interferenz für den Durchlauf von Gasen durch das Filter entsteht, oder kann die Außenfläche stärker gehärtet sein und/oder mit harzförmigen Zusätzen überdeckt sein, um eine glatte Außenhaut von eng miteinander verbundenen Fasern zu erhalten, die dem Durchstrom von Gas widerstehen. Der Innenzylinder 2 kann aus jedem geeigneten Stoff bestehen, der die gewünschte Porosität oder Permeabilität und den baulichen Widerstand besitzt. Zum Beispiel können metallische oder synthetische Polymere in Strukturen, verwendet werden, die perforiert, geschlitzt, gewoben, wie dies der Fall ist bei feinen Fadenmaschinen, oder gesintert sind, um die gewünschte Porosität zu erhalten. Keramikstoffe oder Glas kann ebenfalls verwendet werden, um eine glatte Fläche zu erhalten, die perforiert oder geschlitzt ist. Es kann auch poröses Material wie frittiertes Glas verwendet werden. Die Porengröße oder Maschengröße und die Gesamtpermeabilität des Stoffes kann gemäß der Viskosität der Behandlungsflüssigkeit, dem aufgebrachten Druck und der gewünschten Durchflußgeschwindigkeit, dem Vorhandensein von partikeiartigem Stoff und dgl. gewählt werden. Zum

Bedecken eines typischen Zigarettenfilterstabs mit einem Zelluloseesterplastizierer bei einem Aufbringdruck im Bereich von ungefähr 34,5 bis345kPa, kann z.B. die Permeabilität im Bereich von ungefähr 10% bis ungefähr 50% offener Fläche betragen, was ein Anwachsen im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 20% des Filtergewichts ermöglicht. Durch Veränderung des aufgebrachten Druckes der Viskosität der Behandlungsflüssigkeit und der Permeabilität des die Innenzylinderwand bildenden Stoffs kann die Flüssigkeit dazu gebracht werden, an der Innenwand in einer Weise auszutreten, die als Schwitzen, Einfiltrieren, Fließen oder Zerstäuben bezeichnet werden kann und von den Anforderungen hinsichtlich des Aufbringens der Behandlungsflüssigkeit auf den Stab abhängt.

Filtrierungsmittel können verwendet werden, wenn sie zum Speisen des Gerätes und/oder im Innern der Sammelkammer geeignet sind. Zum Beispiel kann eine Filterschicht eines nicht gewobenen Stoffes um die Außenfläche des Innenzylinders herumgewickelt werden, um ungewünschten körnigen oder partikelartigen Stoff daran zu hindern, in die Innenkammer und den porösen, darin befindlichen Zylinder zu gelangen.

Während das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann, um ein beliebiges kontinuierliches zylindrisches Produkt mit einer Flüssigkeit zu bedecken, besitzt das Fasermaterial, das für faseriges Werg geeignet ist, das für die Herstellung von Zigarettenfiltern verwendet werden kann, Zelluloseester und Ester, lineare Polyester, Polyolefine und Polyamid. Beispiele derartiger Zelluloseester besitzen Zelluloseazetat, Zellulosepropionat, Zellulosebutyrat, Zellulosebenzoat, Zelluloseazetatformat, Zelluloseazetatpropionat, Zelluloseazetatbutyrat und dgl. Zelluloseazetat wird gegenwärtig als kommerziell annehmbarstes Faserwerg für die Herstellung von Zigarettenfiltern bevorzugt. Diese Ester können herkömmliche Zelluloseazetate oder im wesentlichen vollständig esterfiziert sein, d. h. weniger als 0,29 freie Hydroxylgruppen pro Anhydroglukoseeinheit, wie Zellulosetriazetat enthalten. Die Ester besitzen Substanzen wie Äthylzellulose. Für die vorliegende Erfindung benutzbare Polyester beinhalten Polyäthylenterephthalat. Es können Polyamid wie verschiedene Nylonarten verwendet werden. Geeignete Polyolefine beinhalten Polyäthylen, Polypropylen und dgl. Wenn dies für verschiedene Zwecke gewünscht ist, können die im Vorangehenden beschriebenen thermoplastischen faserigen Stoffe mit anderen faserigen oder partikelartigen Stoffen wie Baumwollfasern, Ravon, aktiviertem Kohlepulver und dgl. gemischt werden. Als allgemeine Regel gilt, daß die Zusammensetzung des verwendeten faserigen Materials das Piastiziermittel oder andere bevorzugte Zusätze bestimmt. Wenn Zelluloseester verwendet werden, kann der Plastizierer oder Plastifikator im allgemeinen aus der Gruppe ausgewählt werden, die Polyalkylenglykol und deren Ester, organische Lösemittel wie Azetone und Gemische davon enthält. Als Beispiele bevorzugter Plastifikatoren, können Triazetin, Diäthylenglykoldiazetat, Triäthylenglykoldiazetat, Tetraätylenglykolidiazetat, Triäthylzitrat, Methylphthalyläthylglycolat genannt werden.

Zur Durchführung der vorliegenden Erfindung kann der Plastifikator als Träger für weitere in das Faserwerg mate rial einzubringende Zusätze in Form verschiedener Konzentrationen verwendet werden. Solche Zusätze können Flüssigkeiten oder Feststoffe sein. Partikelartige Feststoffe, die in dem Plastifikator unlösbar sind, können zugefügt werden, um eine Suspension oder einen Schlamm zu bilden, sofern die Porosität oder Permeabilität des inneren Zylinders des Gerätes ausreichtTürh den Durchgang der Partikel ohne Verstopfen zu gewährleisten. Solche Zusätze-können dazu dienen, die baulichen oderfunktionellen Eigenschaften des Endproduktes zu verändern. Zum Beispiel können verschiedenartige absorbierende oder rauchverändernde Stoffe zugefügt werden, um die Filtration zu verbessern, die durch das Endprodukt bewirkt wird, und/oder den effektiven pH-Wert des Rauches zu ändern. Beispielhaft für solche Stoffe sind aktivierte Kohle, Kieselgel, Alkalimetallaluminosilikate wie molekulare Siebe, Rohrzucker, aktivierte Tonerde, Vulkanasche, körniges Kalziumkarbonat, körniges Natriumkarbonat,." Fullererde, Magnesiumsilikate, Metalloxide^wie Eisenoxid und Aluminiumoxid, organische Säuren,wie Zitronensäuren und dgl. Geschmacksverändere^wie Menthol, Zitronenöle oder andere ähnliche Stoffe können eingefügt werden. Bei einer Ausführungsform, bei der eine Flüssigkeit oder ein flüchtiger Zusatz wie ein Geschmacksveränderer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zugegeben wird, wird anders als bei dem typischen Verfahren gemäß dem Stande der Technik, bei dem Plastifikator gleichförmig auf alle Fasern des Filterstabes aufgebracht wird, der danach mit heißer Luft behandelt wird, ein Vorteil erzielt, der darin besteht, daß die vorliegende Erfindung kein derartiges Lufttrocknen erfordert und infolgedessen Verluste an Zusatz, die sonst beim Trocknen auftreten wurden, vermeidet. Dank der Abwesenheit eines derartigen Abfalls oder Verlustes wird eine geringere Menge von solchen teueren Zusätzen verwendet, um die gewünschte Wirkung zu erreichen. Ferner können das Gerät und das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden, um flüssige Zusätze, Deckstoffe oder Behandlungsstoffe in erster Linie auf die äußere Oberfläche eines kontinuierlichen zylindrischen Produktes aufzubringen. Wenn der Applikator verwendet wird, um Zigarettenfilterstäbe zu behandeln, können beispielsweise Stoffe, die auf die äußere Oberfläche aufgebracht werden, Farbwirkstoffe, Haftstoffe, Harz und dgl. enthalten. Bei der Verwendung dieses Systems kann der Stab vor dem Umwickeln mit Papier überdeckt werden oder er kann mit einem Harz oder anderem Stoff, der eine Haut auf der Außenfläche bildet, umgeben werden.

Während das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann, um eine Verschiedenheit von Produkten wie Rohr oder Drähte, die nicht absorbierend sein können, zu überdecken, sind die Vorteile am offensichtlichsten, wenn es verwendet wird, u m absorbierende Stoffe wir kontinuierliche Filterstäbe zu bedecken. Das Aufbringen von Flüssigkeiten wie Plastifikatoren auf absorbierende Stoffe bewirkt die Bildung von ringförmigen Zonen, radialveränderlicher Konzentration an Zusatz in dem absorbierenden Stoff, in dem Masse wie die Zusatzflüssigkeit von der Außenseite zum Inneren hin absorbiert wird. Das Applikatorsystem und -verfahren gemäß der Erfindung kann bestimmt und durchgeführt werden, um eine maximale Außenschichtkonzentration an Zusatzflüssigkeit jeden beliebigen geeigneten Wertes, vorzugsweise in der Größenordnung von ungefähr 1 bis 20Gew.-% bezogen auf das Gewicht von trockenem Stabmaterial zu erhalten. Wenn ein Plastifikator auf einen Filterstab, der Fasern von Stoff wie Zelluloseazetat besitzt, mit oder ohne Behandlung mit Hitze oder Dampf aufgebracht wird, entsteht eine äußere Schicht von plastizierten Fasern, die eine gesteigerte Dichte haben. Diese Außenschicht kann die Elastizität des Zigarettenfilters, das so gebildet wird, verändern.

Die folgenden Beispiele werden als spezifische Darstellungen der beanspruchten Erfindung gegeben. Es wird jedoch betont, daß die Erfindung nicht auf die spezifischen dargelegten Einzelheiten beschränkt ist. Alle Anteile und Prozentwerte in den Beispielen wie im Rest der Beschreibung und den Ansprüchen beziehen sich auf das Gewicht, wenn dies nicht anders definiert ist.

Beispiel 1

Ein AF-2 Bürstenapplikatorsystem, das einen Rückhaltetank oder eine Kammer für nicht von dem Werg aufgenommene Flüssigkeit verwendet, wurde zusammen mit einer KDF-2 Maschine zur Herstellung von Zigarettenstäben verwendet, wobei der Bürstenapplikator unmittelbar hinter der abschließenden Wergöffnungsvorrichtung angebracht ist. Das behandelte Zigarettenwerg war Zelluloseazetatwerg mit 3,0 Denier (0,33tex) pro Faser und einen Gesamtdenier von 35000 (3 888,87 tex). Das Gerät wurde mit einer Geschwindigkeit von 400 Metern pro Minute betrieben, um Zigarettenfilterstäbe mit einer Länge von 102 Millimetern, einem Umfang von 24,6 Millimetern und einem Werggewicht von ungefähr 67,38 Gramm pro Hundert Filterstäben herzustellen. Der Plastifikator war Triazinplastifikator, der eingestellt worden ist, um eine Aufnahme von 10% pro Gewicht bezogen auf das Gewicht unplstizierten Filterstabs zu erhalten. Die Stäbe wurden dann einer physikalischen Prüfung unterzogen, wie dies in derfolgenden Tabelle 1 dargelegt ist.

Beispiel 2

Ein Applikatorsystem wurde im wesentlichen gemäß den Fig. 1 und 2 der Abbildungen gebaut, das als porösen Innenzylinder nahtloses, gesintertes nicht-rostendes Stahlrohr (Mott Serien A) mit einer Permeabilität von 0,76 bis 19cm³ von H₂O pro Stunde bei ungefähr 69kPa auf die Außenfläche ausgeübtem Druck benutzt. Das so beschriebene Applikatorsystem wurde zusammen mit einer KDF-2-Zigarettenfilterstabherstellmaschine verwendet. Das behandelte Zig a rette η werg war Zelluloseazetatwerg mit 3,0 Denier (0,33tex) pro Faserund einem Gesamtdenier von 35000 (3888,87 tex). Das Gerät wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 mit einer Plastifikatoraufnahme betrieben, die eingestellt war, um Zigarettenfilterstäbe mit einer Triazetinplastifikatoraufnahme von 10Gew.-% bezogen auf das unplastifizierte Gewicht des Filterstabs herzustellen. Die Stäbe wurden dann physikalisch getestet, wie dies aus der Tabelle 1 hervorgeht.

Beispiel 3

Das Bürstenapplikatorsystem des Beispiels 1 und das Umfangsapplikatorsystem gemäß Beispiel 2 werden zusammen mit einer KDF-2-Zigarettenstabherstellungsmaschine verwendet, wobei der Bürstenapplikator der anfängliche Applikator ist und an dem Punkt zum Einsatz gebracht wird, andern der Wergband aufgelöst und in geeigneter Weise ausgebreitet worden ist für eine gleichförmige und homogene Aufbringung des Plastifikators. Der von den beiden Plastifikatorapplikatoren aufgebrachte Plastifikator war Triazetinplastifikator, wobei die von jedem Plastifikatorapplikator aufgebrachten Mengen eingestellt worden waren, um eine Gesamtaufnahme von 10% bezogen auf das unplastifizierte Gewicht des Filters zu erhalten. Durchläufe wurden mit 80% Bürstenapplikatorabgabe/20% Umfangsapplikatorabgabe, 60% Bürstenapplikatorabgabe/40% Umfangsapplikatorabgabe, 40% Bürstenapplikatoragabe/60% Umfangsapplikatorabgabe, und 20% Bürstenapplikatorabgabe/ 80% Umfangsapplikatorabgabe durchgeführt. Die bei diesen Durchgängen hergestellten Stäbe wurden dann einem physikalischen Test unterworfen, wie dies in der Tabelle 1 dargestellt ist.

Beispiel 4

Das Verfahren gemäß dem Beispiel 3 wurde wiederholt, mit Ausnahme der Tatsache, daß Triätylenglykoldiazetatplastifikator anstelle des Triazetinplastifikators verwendet wurde und die Aufnahme wurde eingestellt, um eine Aufnahme von 6,7; 8,7; 10,6 und 11,1 Gew.-% bezogen auf das unplastifizierte Gewicht des Filterstabes zu erhalten. Die Stäbe wurden einer analytischen Prüfung unterzogen und die Ergebnisse wurden in der folgenden Tabelle 2 eingetragen.

Beispiel 5

Das Verfahren des Beispiels 2 wurde wiederholt, jedoch wurde die Aufnahme von Triazetinplastifikator eingestellt, um eine Aufnahme von 10,6; 13,8 und 17,2 Gew.-% bezogen auf das unplastifizierte Gewicht des Filterstabes zu erhalten. Die Stäbe wurden dann einer analytischen Prüfung unterzogen und die Ergebnisse in derfolgenden Tabelle 2 eingetragen. Gemäß den Beispielen 1,2 und 3 hergestellte Stäbe mit einer Plastifikatoraufnahme von 10% bezogen auf das unplastifizierte Gewicht des Filters wurden wie folgt ausgewertet: die Stäbe wurden auf einem metrischen TM-T Modell vom Tafelmodell Instrom-Typ getestet. Die Instrom-Maschine ist mit einer CC-Kompressionszelle ausgerüstet und die Querkopfgeschwindigkeit betrug 5,08 Zentimeter pro Minute mit einer Graphikgeschwindigkeit von 30,48 Zentimetern pro Minute. Eine Stabprobe wurde in die Kompressionszelle eingebracht und die Last bis zu 2000 Gramm hochgefahren, wobei ein Ablesen in Millimetern Stabzusammendruck unmittelbar bei Erreichen von 2000 Gramm durchgeführt worden ist. Die Ergebnisse der Instrom-Messungen werden in derfolgenden Tabelle 1 wiedergegeben:

Tabelle 1

Applikator

Millimeter Stabzusammendruck

Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3

Beispiel 3 Beispiel 3 Beispiel 3

100% Umfang 100% Bürste 80% Bürste 20% Umfang 60% Bürste 40% Umfang 40% Bürste 60% Umfang 20% Bürste 80% Umfang

0,96 0,33 0,36

0,41 0,53 0,66

Die Ergebnisse der vorangehenden Tabelle sind graphisch in der Fig. 4 der Zeichnung aufgetragen, die das Verhältnis von Kammerapplikator oder Applikator gemäß dem Stand der Technik bezogen auf einen Umfangsplastifikatorapplikator für jede von sechs Proben bezogen auf Millimeter Stabzusammendruck, wie dies bei dem vorerwähnten Instrom-Test bestimmt worden ist, aufführt. Es ist ersichtlich, daß die homogene Plastifikatorauftragung gemäß dem Stand der Technik zu minimalen Stabzusammendrücken führt, während die Umfangsplastifikatoraufbringung gemäß der vorliegenden Erfindung zu maximalen Stabkompressionen führt, wobei eine Kombination der zwei Applikatorsysteme Stabkompressionen hervorbringt, die zwischen den beiden Extremen liegen. Vorzugsweise besitzt das Produkt der vorliegenden Erfindung einen Stabzusammendruck, der 0,5 Millimeter übersteigt Und am vorzugsweisesten im Bereich von 0,5 bis 1 Millimeter liegt. Es ist festzustellen, daß dann, wenn die Umfangsplastifikatoraufbringung 60% oder mehr des aufgebrachten Plastifikators darstellt, Umwickelungspapier im wesentlichen vollständig an den gesamten Umfang des Stabes haftet.

Die Stäbe der Beispiele 4 und 5 werden ebenfalls auf Kern- und Umfangskonzentrationen von Plastifikator analysiert, wobei das folgende Verfahren verwendet wird:

Vier Stäbe werden zufallsweise ausgewählt. Die Filterstäbe werden in Segmente von annäherungsweise 20 Millimetern Länge geschnitten. Für jedes Segment wird dann sorgfältig ein Kern ausgebohrt, wobei ein 2 mm (#2) Korkbohrer verwendet wird. Der Schnitt wird dann um die Längsachse des Segmentes zentriert, so daß für ein Segment mit einem Durchmesser von 8 mm eine „Schale" von näherungsweise 2 mm Dicke von dem inneren Kern getrennt ist. Sowohl die Schale als auch der Kern werden aufbewahrt. Wenn alle Segmente gehärtet worden sind, werden die gewogenen Schalen in eine Flasche eingebracht und die gewogenen kerne werden ineinander eingesetzt. Eine gaschromatographische Analyse wird dann durchgeführt, um die Plastifikatorniveaus auf den Filterstäben zu bestimmen.

Die Analysen der Filterstäbe, die auf diese Weise mit Plastifikator behandelt worden sind, sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2	PZ^Typ	1 Plastifikator	PZ %,	PZ %,	PZ %,
Beispiel		2 Triäthylenglykoldiazetat	Gesamtstab	Umfang	Kern
	TEGDA²		6,7	7,2	6,3
4	TEGDA	8,7	11,2	6,6
4	TEGDA	10,6	13,9	7,0
4	TEGDA	11,1	12,5	8,9
4	Triazetin	10,6	12,0	8,2
5	Triazetin	13,8	16,4	9,7
CJl	Triazetin	17,2	22,9	11,0
5

Diese Daten zeigen, daß das Verfahren und das Gerät gemäß der Erfindung verwendet werden können, um Plastifikator auf herkömmliche Filterstäbe in Konzentrationen aufzutragen, die an der Oberfläche größer sind als im Kern. Obgleich die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, daß Variationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert wird, abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Überdecken eines porösen zylindrischen Produktes mit einer Behandlungsflüssigkeit, gekennzeichnet dadurch, daß ein kontinuierliher Stab des genannten Produktes axial durch eine zylindrische Applikatorzone mit einer durchlässigen zylindrischen Wand geführt wird und die Behandlungsflüssigkeit einem Behälter und einer die zylindrische Wand konzentrisch umgebenden Sammelzone zugeführt wird, und daß die Behandlungsflüssigkeit von dem Behälter und der Sammelzone durch die durchlässige zylindrische Wand geführt wird, um mit der Oberfläche des Stabes in Berührung zu kommen.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlungsflüssigkeit dem Behälter der Sammelzone unter Druck zugeführt wird, so daß die Behandlungsflüssigkeit zum Durchtritt durch die zylindrische Wand gezwungen wird.

3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlungsflüssigkeit dem Behälter der Sammelzone im Dampfzustand zugeführt wird.

4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlungsflüssigkeit wenigstens teilweise den Behälterund die Sammelzone füllen kann.

5. Verfahrennach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die durchlässige zylindrische Wand der zylindrischen Applikatorzone aus Metall, synthetischem Polymer, Glas oder Keramik besteht.

6. Verfahren nach Punkt 1 oder 5, gekennzeichnet dadurch, daß die durchlässige zylindrische Wand aus Fadenmaschen aus Metall oder synthetischem Polymer besteht.

7. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zylindrische Applikatorzone wenigstens eine Filtratinszone besitzt.

8. Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Filtrationszone aus einem nicht gewobenen Tuch besteht.

9. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Stab ein kompaktiertes Bündel kontinuierlicher Fasern ist.

10. Verfahren nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die kontinuierlichen Fasern Metalle enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Zelluloseester und Ester, lineare Polyester, Polyolefin und Polyamid enthält.

11. Verfahren nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Stab zur Verwendung in Tabakrauchfiltem zubereitet wird.

12. Verfahren nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die auf den Stab aufgebrachte Behandlungsflüssigkeit einen Plastifikator für die genannten Fasern enthält.

13. Verfahren nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß der Plastifikator in der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyalkylenglykolen und Estern davon sowie Mischungen von diesen besteht.

14. Verfahren nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die kontinuierlichen Fasern kontinuierliche Fasern von Zelluloseazetat besitzen. ·

15. Verfahren nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlungsflüssigkeit ferner wenigstens einen Zusatz besitzt, der in der Gruppe ausgewählt wird, die aus Geschmacksstoffen, Filterhilfen, Farbwirkstoffen und Haftstoffen besteht.

16. Verfahren nach Punkt 15, gekennzeichnet dadurch, daß der wenigstens eine Zusatz in der Behandlungsflüssigkeit gelöst ist.

17. Verfahren nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß der Plastifikator in der Gruppe gewählt wird, die aus Methylphthalyläthylglykolat, Glyceryltriazetat, Diäthylenglykoldiazetat, Triäthylenglykoldiazetat, Tetraäthylenglykoldiazetat, Triäthylzitrat und Mischungen davon besteht.

18. Verfahren nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die kontinuierlichen Fasern gleichmäßig mit einem Plastifikator überdeckt werden, bevor sie für die Bildung des Stabes kompaktiert werden.

19. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Stab einen gleitenden Kontakt mit der zylindrischen Wand beim Durchgang durch die Applikatorzone hat.

20. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß der Stab die Applikatorzone durchläuft, ohne direkt mit der Oberfläche ' der zylindrischen Wand in Berührung zu kommen.

21. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Innendurchmesser der zylindrischen Wand im wesentlichen gleichförmig ist.

22. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Innendurchmesser der zylindrischen Wand an wenigstens einer Stelle zwischen den Punkten des Eingangs und des Ausgangs des kontinuierlichen Stabes abnimmt.

23. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein ausreichender Druck durch den Behälter und die Sammelzone aufgebracht wird, um die Behandlungsflüssigkeit dazu zu bringen, durch die durchlässige zylindrische Wand zu treten und den Stab zu überdecken, wenn sie die Applikatorzone durchströmt.

24. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlungsflüssigkeit durch Aufbringen von Wärme verdampft wird.

25. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlungsflüssigkeit auf eine hohe Temperatur in dem Behälter und der Sammelzone erwärmt wird.

26. Filterstab mit einer Außenflächenschicht erhöhter Dichte, gekennzeichnet dadurch, daß der Filterstab nach dem Verfahren gemäß dem Punkt 9 hergestellt wird.

27. Filterstab mit einer Außenflächenschicht erhöhter Dichte und Plastifikatorkonzentration, gekennzeichnet dadurch, daß der Filterstab nach dem Verfahren gemäß Punkt 12 hergestellt wird.

28. Filterstab mit einer Außenflächenschicht erhöhter Dichte, gekennzeichnet dadurch, daß der Filterstab nach dem Verfahren gemäß Punkt 14 hergestellt wird.

29. Filterstab mit einer Außenflächenschicht erhöhter Dichte, gekennzeichnet dadurch, daß der Filterstab gemäß dem Verfahren nach Punkt 18 hergestellt wird.

30. Filterstab für Zigarettenfilter mit einem kompakten Bündel von kontinuierlichen Fasern, gekennzeichnet dadurch, daß eine Behandlungsflüssigkeit mit einem Plastifikator in den kontinuierlichen Fasern aufgenommen wird und in einer Konzentration vorhanden ist, die radial von der Außenfläche zum Kern des Stabes abnimmt.

31. Filterstab nach Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die Filterfaser einen Zelluloseester und der Plastifikator einen Polyalkylenglykol oder einen Ester davon besitzen.

32. Filterstab nach Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die maximale Konzentration des Plastifikators in dem Filterstab im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 20Gew.-% liegt.

33. Mit Papier umwickelter Zigarettenfiterstab mit einem kompaktierten Bündel von kontinuierlichen Fasern, gekennzeichnet dadurch, daß eine Behandlungsflüssigkeit mit einem Plastifikator in den Fasern absorbiert wird und in einer Konzentration vorhanden ist, die radial von der Außenfläche zum Kern des Stabes abnimmt, und daß der Plastifikator das Papier dazu bringt, gleichförmig an dem Umfang des kompaktierten Bündels der kontinuierlichen Fasern zu haften.

34. Mit Papier umwickelter Zigarettenfilterstab nach Punkt 33, gekennzeichnet dadurch, daß die kontinuierlichen Fasern Zelluloseazetat sind.

35. MitPapierumwickelterZigarettenfilterstab nach Punkt 33, gekennzeichnet dadurch, daß der Plastifikator ein Plastifikator ist, der in der Gruppe ausgewählt wird, die Triazetin, Diäthylenglykoldiazetat, Triäthylenglykoldiazetat, Tetraäthylenglykoldiazetat, Triäthylenzitrat, Methylphthalylethylglykolatund Mischungen davon enthält.

36. Mit Papier umwickelter Zigarettenfilterstab nach Punkt 34, gekennzeichnet dadurch, daß der Filterstab eine Stabzusammendrückung aufweist, die 0,5 Millimeter übersteigt.

37. Mit Papier umwickelter Zigarettenfilterstab nach Punkt 36, gekennzeichnet dadurch, daß der Filterstab eine Stabzusammendrückung von 0,5 Millimetern bis 1 Millimeter besitzt.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen