DE2432251C2

DE2432251C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Tabakrauch-Filterteilen

Info

Publication number: DE2432251C2
Application number: DE2432251A
Authority: DE
Inventors: Raymond John Southampton Hampshire Harrison; John Anthony Luke
Original assignee: British American Tobacco Co Ltd
Current assignee: British American Tobacco Investments Ltd
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE2432251A1; JPS5036700A; US3943835A; CA1004945A; GB1457510A; BR7405441D0

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.

Besondere, wenn auch nicht ausschließliche Bedeutung hat die Erfindung für die Herstellung von Filtern der in den deutschen Patentanmeldungen P 22 49 503.0 und P 23 28 457.3 beschriebenen Art. Solche Filter enthalten einen oder mehrere Filtertteile und eine Umhüllung aus unter Hitzeeinwirkung schrumpfendem thermoplastischen Film-Material. Wenn eine Zigarette durch solch einen Filter hindurch geraucht wird und die Brennzone sich dem Filter nähert, dann bewirkt der heiße Rauch, daß das umhüllende Material schrumpft, wodurch eine Zusammenschnürung oder eine Verschiebung eines Bestandteiles des Filters erfolgt.

Vorrichtungen zum Einhüllen einer kontinuierlichen Filterstange oder eines mehrteilig aufgebauten Filters mit herkömmlichem Umhüllungsmaterial, wie etwa Papier, sind zwar bekannt; es entstehen aber Schwierigkeiten bei deren Verwendung für ein Umhüllungsmaterial aus thermoplastischem Film, nämlich aufgrund der besonderen Eigenschaften dieses Materials, das im allgemeinen eine hohe Flexibilität und Elastizität bei geringer Oberflächenreibung und bei Neigung zu statischer

ίο elektrischer Aufladung aufweist.

Aus der DE-OS 20 17 077 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines herkömmlichen Filterstangen-Herstellungsverfahrens unter Verwendung herkömmlicher Materialien bekannt Dabei ist eine Heizeinrichtung zum Aufheizen eines PVA-Klebers für die Umhüllung vorgesehen. Die Verwendung einer derartigen Heizeinrichtung würde bei de- Verwendung thermoplastischer Umhüllungen zu Beschädigungen führen, so daß der eigentliche Zweck nicht mehr erreicht würde, ja sogar durch die hervorgerufene Wärme bedingte Schrumpfung das Produkt unbrauchbar werden würde.

Die DE-OS 22 10 929 bezieht sich auf die Herstellung von Röhrchen für Zigarettenfilter. Dabei wird der zur Herstellung des Röhrchens verwendete Papierstreifen auf Temperaturen zwischen 100° und 200⁰C aufgeheizt und der Papierstreifen dabei über seine volle Breite mit dieser Temperatur beaufschlagt. Das fertig hergestellte Röhrchen wird durch eine Kühlsektion geführt, wobei dies eine Gegenmaßnahme zum vorher bewußt herbeigeführten Aufheizen darstellt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem beziehungsweise mit der auch unter Hizteeinwirkung schrumpfendes thermoplastisches Material bei der Filterhersteliung störungsfrei verarbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen geben die Unteransprüche an.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigt

Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispieles für eine Vorrichtung zum Herstellen einer Filterstange nach der Erfindung in Seitenansicht,

Fig. 2 in vergrößertem Maßslab einen Schnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 1. und

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Beleimvorrichtung nach Fig. 1, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, werden ein Werg 1 aus filtrierendem Material, z. B. aus Cellulose-Acetat-Fasern, geliefert von einer wergbildenden Vorrichtung 2, sowie ein Streifen 3 aus unter Hitzeeinwirkung schrumpfendem thermoplastischem Filmmaterial, gespendet von einer Haspel 4, an eine Formvorrichtung 5 einer Filterherstellungsvorrichtung geführt. Die wergbildende Vorrichtung 2 kann Öffnungsmittel bekannter Art aufweisen, und das daraus hervorgehende Werg 1 wird durch einen Zufuhrtrichter 6 zur Formvorrichtung 5 geleitet. Da das Filmmalerial wesentlich flexibler als normales Einhüllmaterial aus Papier ist, muß der Streifen 3 auf seinem Weg von der Haspel 4 zur Formvorrichtung 5 besonders gut geführt sein. Die jeweiligen Führungsmaßnahmen hierfür hängen natürlich von der

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relativen Anordnung der Haspel 14 ab. Eine geeignete Vorrichtung für den rechts dargestellten Teil des Weges, einschließlich Führungsrollen und einer Führungsund Stützfläche 3a, ist in F i g. 1 gezeigt

Die Formvorrichtung 5 enthält eine untere Grundplatte 7 mit einer halbrunden länglichen Ausnehmung 8, vergl. F i g. 2. Der Durchmesser diener Ausnehmung 8 ist gleich dem Durchmesser der herzustellenden Filterstange, zuzüglich einem Spielraum von z. B. 1 mm (für ein herkömmliches Formband 10); außeidem is.c ein länglicher Kormstab 9 vorgesehen. Die Grundplatte 7 weist einen aufgeweiteten Eingang auf, mittels dessen das zunächst flache Formband 10 an seinen Rändern nach oben gebogen wird. Das Formband 10 verläuft am Ausgang der Formvorrichtung 5 um eine dehnbare Trommel 11 herum und dann zum Eingang zurück. Die Formvorrichtung 5 weist schließlich noch eine Zunge 12 und kurze Formeinrichtungen 13 bekannter Art auf. Um den auf die Filterstange ausgeübten Druck zu verringern und ein Dehnen des Filmrr.aterials in den kurzen Falteinrichtungen 13 zu vermeiden, sind letztere vorzugsweise geringfügig durch Unterlagscheiben oder dergl. angehoben, die zwischen jenen und der Grundplatte 7 eingefügt sind.

Der lange Formstab 9 besteht aus einem Block mit einer halbrunden Rille 14, deren Durchmesser gleich demjenigen der Ausnehmung 8 ist (vergl. F i g. 2). Der Block wird entweder durch kaltes Wasser oder durch kalte Druckluft gekühlt Im in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Kühlung durch Wasser, das im Kreislauf durch eine Kühleinheit IS und Wasserrohre 16 strömt. Das Wasser tritt durch einen länglichen Hohlraum 17 (siehe F i g. 2) hinter einer Einsatzplatte 18 in den Block ein, in dem eine Ausnehmung ausgebildet ist, die eine Wasserdichtung 18a aufnimmt. Der lange Formstab 9 schließt sich unmittelbar an die kurzen Formeinrichtungen 13 an. Die Höhenlage des Blockes für den langen Formslab 9 kann einstellbar sein, vorzugsweise, ^;ndem er schwenkbar oder klappbar befestigt ist. Die kurzen Formeinrichtungen 13 sind bevorzugt luftgekühlt; die Luft wird bei 20 zugeführt und an die Umgebung abgeführt.

Hinter dem langen Formstab 9 ist eine Schneidvorrichtung 21 angeordnet, die mit einem Meßkopf ausgestattet ist, um den Durchmesser der umwickelten Filter-Stange zu überwachen. Die Schneidvorrichtung 21 kann von beliebiger bekannter Art sein; aber der Meßkopf sollte größer, a's üblicherweise angewandt, sein, um ein Festklemmen der Stange aufgrund elektrostatischer Wirkungen, hervorgerufen vom thermoplastischen Filmmaterial des Streifens 3, zu vermeiden.

Auf einen Rand des thermoplastischen Streifens 3 aufzubringender Klebstoff, nämlich für einen länglichen Saum oder eine entsprechende Verbindung, wird von einem Materialspender in Form eines Tanks 22 an eine Düse 23 geliefert, die ein einstellbares Nadelventil zur Durchflußregulierung aufweist, welches gleich unter dem Eingang zur Formvorrichtung 5 angeordnet ist. Der Klebstoff kann auf diese Weise aufgrund der Schwerkraft zugeführt werden, oder es wird eine Druckzufuhr benutzt. Vorzugsweise jedoch wird der Klebstoff über einen gesteuerten Kopf zugeführt, nämlich mittels einer Vorrichtung, wie sie in Fig.3 gezeigt ist, wodurch eine gleichmäßige Zufuhr sichergestellt werden kann. Klebstoff aus einem Vorratsbehälter 24 gelangt dann aufgrund seines Gewichts durch ein Rohr 25 mit abgestuftem Ausgang in eine Kammer 26, in die Luft unter atmosphärischem Druck über einen Einlaß 27

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b5 eintreten kann. Der Klebstoff gelangt von hier durch ein Rohr 28 von der Kammer 26 an die Düse 23 (F ig. 1).

Bevorzugt anzuwendende Klebstoffe sind Äthylacetate, Methylisobutyl-Ketone oder Tetrahydrofurfuryl-Alkohofe. Andere geeignete Klebstoffe sind solche des Keton-Types wie etwa Methyl-Äthyl-Ketone, Aceton oder Cyclohexanone, sowie Mischungen daraus, möglicherweise zusammen mit Tetrahydrofurfural, oder ein Alkohol, z. B. Tetrahydrofurfuryl-Alkohol.

Unterhalb der Düse 23 ist eine weitere Düse 29 angeordnet, die auf den Streifen 3 längs seiner Mittellinie eine Gummierung aufbringt, die durch einen Schlauch 30 von einem Vorratsbehälter 31 zugeführt wird, der unter Drucklufteinwirkung steht, die durch die Zufuhr 32 eingespeist wird. Diese Gummierung dient dazu, die Fikfirstange in bekannter Weise mit der Umhüllung zu verbinden. Eine geeignete Gummierung hierfür ist PoIyvinyl-Acetat

Beim Betrieb der vorstehend beschriebenen Vorrichtung treten der Werg 1 von dem Zufuhrtrichter 6 und der Streifen 3, versehen mit dem Klebstoffsaum und der Gummierung, gleichzeitig in die Formvorrichtung 5 ein, nämlich in herkömmlicher Weise auf dem Formband 10. Die aufgrund der Biegefunktion der Zunge 12 und der kurzen Formeinrichtungen 13 gebildete Stange wird in den langen Formstab 9 geführt, in der das Abbinden des Klebstoffer erfolgt. Die Temperatur dieses langen Formstabes 9 liegt vorzugsweise etwa 5° unter der Umgebungstemperatur und beträgt zweckmäßigerweise zwischen 0⁰C und 30⁰C, um eine Beschädigung des Streifens 3 zu vermeiden und eine Verdampfung des Lösungsmittels zu verhindern. Die Temperatur und die Umlaufrate des Kühlmediums müssen also so gewählt sein, daß diese Temperatur aufrechterhalten bleibt. Die Länge des langen Formstabes 9 muß in dieser Hinsicht unter Berücksichtigung der Gegebenheiten der Zufuhr an Filtermaterial und der vorgesehenen Kühlung geeignet gewählt sein. Für einen charakteristischen Fall ergab sich eine Länge von 43 cm und eine Temperatur von 25° C als besonders geeignet. Wie oben schon erwähnt, ist das Profil der Ausnehmung 8 und der Rille 14 so gewählt, daß diese sich eng um den Durchmesser der umwickelten Filterstange herumlegen, so daß der Werg 1 und der Streifen 3 nahezu vollständig vom Formband 10 eingehüllt sind. Dies vermindert Reibungserscheinungen und fördert einen sicheren und guten Sitz des Klebstoffes bei geringer Gefahr seitlichen Ausgleitens des Saumes zwischen den Rändern des Streifens 3 während des Abbindens.

Wenn die lange Formstange 9 zur Grundplatte 7 der Formvorrichtung 5 hin abgeschwenkt ist. soll sie die eingehüllte Filterstange vollständig umschließen. Jedoch soll andererseits die Vorrichtung unter relativ geringem Druck in der Formvorrichtung 5 betrieben werden. Dies ist erforderlich, um solche Probleme zu meistern, die mit dem Vorantreiben eines thermoplastischen Materiales auftreten, das einen geringen Reibungskoeffizienten hat, und um ein Zerquetschen der Filterstange und/oder eine Überdehnung des Streifens 3 und/oder des Werg 1 zu vermeiden. Andererseits wird es, wenn der Druck außergewöhnlich vermindert wird, nicht möglich sein, den Vortrieb ohne wesentlichen Schlupf aufrecht zu erhalten. Hinreichende Materialfüllur,3 des Filterstabes und geeignete Füllung des langen Formslabes 9 für einen erforderlichen Druck kann durch Auswahl der Eigenschaften des Werg 1 erzielt werden.

Hinter dem langen Formstab 9 gelangt der hergesteil-

te, umwickelte Filterstab, ohne den Formsireifen i-Q, in eine Schneidvorrichtung 21. Da diese Filterstange flexibler sein kann, als eine herkömmliche Filterstange, kann es für eine bessere Steuerung der Stange vorteilhaft sein, die Länge der herkömmlichen Stützleisten in der Schneidvorrichtung 21 zu vergrößern. Ferner können Rillenführungen nahe den Stützleisten sowie am Ausgang vorgesehen sein, um sicherzustellen, daß die abgeschnittenen Filterteile, die ja biegsam sind, im vorgeschriebenen Pfad bleiben.

Diese abgeschnittenen Teile werden mittels einer herkömmlichen gerieften Trommel 33 zu einem darunter angeordneten Förderband 34 befördert, wo sie mittels Auswerfern oder Aufnehmern 35 abgegeben werden, die von unten in Umfangskerben 36 in der Trommel 33 eingreifen. Aufgrund elektrostatischer Kräfte neigen die Filterteile dazu, an den Oberflächen der Kerben der Trommel 33 festzuhaften; um die Übergabe zu unterstützen, ist deshalb vorgesehen, die Filterteile von der Trommel 33 mittels Preßluft abzublasen, die in das Innere des Bodenteiles der Trommel 33 eingeleitet wird. Hierfür können auch ionisierte Luftstrahlen benutzt werden, um den Aufbau statischer Elektrizität an der Filterstange zu überwinden oder zu mindern. Solche Strahlen können an geeigneten Stellen zwischen dem Ausgang der Formvorrichtung 5 und der Trommel 33 eingeleitet sein.

Wenn das Filtermaterial ein Werg 1 aus Cellulose-Acetat ist, dann sind die Eigenschaften des Werg 1 von besonderer Bedeutung. Vorzugsweise wird ein Werg 1 hoher Packungsdichte gewählt, um eine Filterslange guter Form, guter Länge und guter Raucheigenschaften zu erzielen, beispielsweise 30.000 bis 80.000 g Gesamttiter, vorzugsweise aber zwischen 37.000 und 50.000 g Gesamttiter. Anstelle des Werg 1 kann das filtrierende Material auch Papier oder ein bekanntes geschäumtes Filtermaterial sein.

Die Erfindung ist also nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/ oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Tabakrauch-Filterteilen, bei dem eine kontinuierliche Filterstange mn einem Urnhüllungsstreifen umhüllt wird, der aus einem unter Hitzeeinwirkung schrumpfenden thermoplastischen Material besteht, umfassend das Aufbringen von Klebstoff bei Raumtemperatur auf die Ränder des Umhüllungsstreifens, Umwickeln des Filtermaterials mit dem Umhüllungss'reifen in einer Formvorrichtung, Führen der Filterstange in der Formvorrichtung bis zum Abbinden des Klebstoffes und Zerteilen der Filterstange in Einzelfilter, dadurch gekennzeichnet, daß der beleimte Urnhüllungsstreifen in einem gekühlten langen Formstab um die Filterstange gelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff ein Lösungsmittel für das thermoplastische Material verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Filtermaterial ein Cellulose-Acetat-Werg dient.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umhüllungsstreifen und das Filtermaterial über kurze Formeinrichtungen dem langen Formstab zugeführt wird, und daß die kurzen Formeinrichtungen ebenfalls gekühlt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kühlen des langen Formstabes kaltes Wasser dient.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kühlen der kurzen Formeinrichtungen ein diese durchströmender Luftstrom verwendet wird.

7. Vorrichtung iur Herstellung von Tabakrauch-Filterteilen, wobei eine kontinuierliche Filterstange mit einem Umhüllungsstreifen umhüllt wird, der aus einem unter Hitzeeinwirkung schrumpfenden thermoplastischen Material besteht, umfassend eine Einrichtung zum Aufbringen von Klebstoff auf die Ränder des Umhüllungsstreifens, mit einer Formvorrichtung, in welcher der Umhüllungsstreifen um das Filtermaterial gelegt wird, und mit einer Schneideinrichtung zum Zerteilen in Einzelfilter, dadurch gekennzeichnet, daß die Formvorrichtung (5) eine Siegelstation mit einem gekühlten, langen Formstab (9) aufweist.