本発明は、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブを製造するためのキャスティング装置に関する。
特に、アルカロイドを含有する材料は均質化したたばこ材料であり、例えば紙巻たばこ、または「加熱非燃焼式」タイプのたばこ含有製品などのエアロゾル発生物品で使用されることが好ましい。
今日では、たばこ製品の製造において、たばこ葉以外に、均質化したたばこ材料も使用されている。この均質化したたばこ材料は典型的に、カットフィラーの製造にあまり適していないたばこ植物の部分(例えば、たばこ茎またはたばこダスト)から製造される。典型的に、たばこダストは製造中に、たばこ葉の取り扱い中に副産物として作り出される。
均質化したたばこ材料の最も一般的に使用される形態は、再構成たばこシートおよびキャストリーフである(TCLは、たばこキャストリーフの頭字語である)。均質化したたばこ材料シートを形成するプロセスは一般的に、たばこダストと結合剤を混合してたばこスラリーを形成する工程を含む。次にスラリーは、例えばいわゆるキャストリーフを製造するために、粘性のあるスラリーを、移動する金属ベルト上にキャストすることによって、たばこウェブを作り出すために使用される。別の方法として、粘度が低くかつ含水量が高いスラリーを使用して、製紙と似たプロセスで再構成たばこを作り出すことができる。均質化したたばこウェブは調製されると、紙巻たばこおよび他の喫煙物品のために適切なたばこカットフィラーを製造するために、カットされていないそのままの葉たばこと類似した様式で切断されてもよい。こうした均質化したたばこを作製するプロセスは、例えば欧州特許第EP0565360号に開示されている。
「加熱非燃焼式」エアロゾル発生物品において、エアロゾル形成基体は、エアロゾルを形成するがたばこ材料の燃焼を防止するために、比較的低い温度に加熱される。さらに、均質化したたばこ材料中に存在するたばこは典型的に唯一のたばこであるか、またはこのような「加熱非燃焼式」エアロゾル発生物品の均質化したたばこ材料中に存在するたばこの大半を含む。これは、このような「加熱非燃焼式」エアロゾル発生物品によって発生されるエアロゾル組成が実質的に、均質化したたばこ材料のみに基づくことを意味する。従って、例えばエアロゾルの味わいの制御のためには、均質化したたばこ材料の組成にわたる良好な制御を有することが重要である。
例えば、スラリーの濃度、粘度、繊維のサイズ、粒度、湿気または経時などのスラリーの物理的特性の変化に起因して、均質化したたばこのウェブのキャスティング中に、標準的なキャスティング方法およびキャスティング装置は、支持体上のスラリーの塗布において意図しない変化をもたらす場合がある。最適ではないキャスティング方法およびキャスティング装置は、均質化したたばこのキャストウェブの不均質性および欠陥につながる可能性がある。
均質化したたばこウェブの不均質性は、エアロゾル発生物品の製造のための均質化したたばこウェブのその後の取り扱いにおける問題につながる場合がある。例えば、不均質性は、ウェブの製造中またはさらなる処理中の、ウェブの引き裂きまたはウェブの破裂にさえもつながる場合がある。結果としてこれは、例えば機械の停止をもたらす可能性がある。加えて、不均質なたばこウェブは、エアロゾル送達において、同一の均質化したたばこウェブから製造されたエアロゾル発生物品間で意図しない差異を作り出す場合がある。
上述の問題を克服するか、または少なくとも大幅に低減させるように適合されている、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置に対するニーズがある。
本発明は、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置に関し、キャスティング装置は、第一および第二の対向する壁を含むキャスティングボックス壁を有する、かつスラリーを含有するように適合されたキャスティングボックスと、移動可能な支持体と、アルカロイドを含有する前記材料のキャストウェブを形成するために、キャスティングボックスに含有されたスラリーを移動可能な支持体上にキャストするように適合されたキャスティングブレードと、スラリーと接触しているキャスティングボックス内部に位置する棒状要素とを備え、棒状要素は、スラリーが棒状要素の周りを流れることができるように、第一および第二の対向する壁からのそれぞれ第一および第二の距離に位置付けられている。
有利なことに、キャスティングボックス内部に位置し、第一および第二の対向する壁からの第一および第二の距離に位置付けられた棒状要素は、スラリー中の凝集の形成を低減し、それ故にキャストウェブの欠陥の数を最小化することを可能にする。スラリーのこうした凝集は、キャスティングボックス内部のスラリーの再循環不良のため、キャスティングボックス中に形成されうる。棒状要素は、キャスティングボックス内のスラリーの循環および再循環を改善しうる。
本明細書で使用される「シート」という用語は、その厚さより実質的に大きい幅および長さを有する薄層状の要素を意味する。シートの幅は、約10ミリメートルより大きいことが好ましく、約20ミリメートルまたは約30ミリメートルより大きいことがより好ましい。シートの幅は、約100ミリメートル~約300ミリメートルから成ることがなおより好ましい。連続的な「シート」は本明細書において、「ウェブ」と呼ばれる。
本明細書で使用される「キャスティングブレード」という用語は、その長軸方向延長部の主要部に沿って本質的に一定の断面を有しうる長軸方向の形状に形作られた要素を意味する。これは少なくとも一つの縁を示し、この縁は、前述の縁による影響を受けることになるペースト状の、粘性のある、または液体様の物質(スラリーなど)と接触することが意図されている。前記縁は、鋭い、かつナイフ様の形状を有してもよい。別の方法として、端は長方形の形状または丸みのある形状を有してもよい。
本明細書で使用される「移動可能な支持体」という用語は、少なくとも一つの方向に移動することができる表面を含む任意の手段を意味する。移動可能な支持体は、一つの方向で途切れることのない搬送能力を提供するように、閉ループを形成してもよい。しかしながら、移動可能な支持体は前後の移動方向でも移動しうる。移動可能な支持体は、コンベヤーベルトを含んでもよい。移動可能な支持体は本質的に平坦であってもよく、また構造化された表面または構造化されていない表面を示してもよい。移動可能な支持体は、その表面に開口を示さない場合があり、またはその上に被着されたスラリーが浸透できないようなサイズのオリフィスのみを示す場合がある。移動可能な支持体は、シート様の移動可能な、かつ曲げることができる帯を含んでもよい。帯は、鋼、銅、鉄合金、および銅合金が挙げられるがこれらに限定されない金属材料、またはゴム材料で作製されてもよい。帯は、加熱されてスラリーの乾燥プロセスを加速することができるように、耐熱性材料で作製されてもよい。
本明細書で使用される「スラリー」という用語は、異なる液体様の、粘性のある、またはペースト状の材料の乳濁液を含みうる、およびある特定の量の固体状態の粒子を含有しうる(ただし、スラリーは依然として液体様の、粘性のある、またはペースト状の挙動を示す)、液体様の、粘性のある、またはペースト状の材料を意味する。
「アルカロイドを含有する材料」は、一つ以上のアルカロイドを含有する材料である。アルカロイドはニコチンを含んでもよい。ニコチンは、例えばたばこの中に見いだされうる。
アルカロイドは、塩基性の窒素原子を主に含有する天然の化合物の群である。この群はまた、中性特性および弱酸性特性を有する一部の関連する化合物さえも含む。類似の構造の一部の合成化合物もアルカロイドと呼ばれる。炭素、水素、窒素に加えて、アルカロイドはまた、酸素、硫黄、より稀には塩素、臭素、リンなどのその他の元素も含有しうる。
アルカロイドは細菌、真菌、植物、動物を含む多種多様な生物体によって生成されている。アルカロイドは酸塩基抽出によって、これらの生物体の粗抽出物から精製することができる。カフェイン、ニコチン、テオブロミン、アトロピン、ツボクラリンはアルカロイドの例である。
本明細書で使用される「均質化したたばこ材料」という用語は、アルカロイドニコチンを含有する、粒子状のたばこを凝集することによって形成された材料を意味する。それ故に、アルカロイドを含有する材料は、均質化したたばこ材料とすることができる。
均質化したたばこ材料の最も一般的に使用される形態は、再構成たばこシートおよびキャストリーフである。均質化したたばこ材料シートを形成するプロセスは一般的に、たばこダストと結合剤を混合してスラリーを形成する工程を含む。次にスラリーは、例えばいわゆるキャストリーフを製造するために、粘性のあるスラリーを、移動する金属ベルト上にキャストすることによって、たばこウェブを作り出すために使用される。別の方法として、粘度が低くかつ含水量が高いスラリーを使用して、製紙と似たプロセスで再構成たばこを作り出すことができる。
たばこのシート材料は、再構成シート材料と呼ばれることができ、たばこ組成物を形成するために、粒子状のたばこ(例えば、再構成たばこ)またはたばこ微粒子のブレンド、湿潤剤、および水性溶剤を使用して形成されることができる。このたばこ組成物はその後、たばこ組成物からシート材料を形成するために、キャストされ、押出成形され、圧延され、またはプレスされてもよい。紙様の材料を作製するためにたばこの微粉が使用される湿式プロセス、またはたばこの微粉が結合剤材料と一緒に混合されて、移動するベルト上にキャストされてシートを形成するキャストリーフプロセスを利用して、たばこのシートを形成することができる。
均質化したたばこシートは概して、たばこに加えて、結合剤およびエアロゾル形成体(グアーおよびグリセリンなど)を含む。
本明細書で使用される「エアロゾル形成材料」という用語は、加熱に伴い揮発性化合物を放出してエアロゾルを発生する能力を有する材料を意味する。たばこは、その他の化合物と一緒に、エアロゾル形成材料として、特にエアロゾル形成体を含む均質化したたばこのシートとして分類されてもよい。エアロゾル形成基体は、エアロゾル形成材料を含んでもよく、またはエアロゾル形成材料から成ってもよい。均質化したたばこシートはエアロゾル形成材料として使用することができる。
スラリーは、多くの異なる構成要素または成分を含んでもよい。これらの構成要素は、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの特性に影響を及ぼす。第一の成分は、例えば粉末形態でアルカロイドを含有する材料である。この材料は、例えばたばこ粉末ブレンドとすることができ、これはスラリー中に存在するたばこの大半を含有することが好ましい。たばこ粉末ブレンドは均質化したたばこ材料中のたばこの大半の供給源であり、それ故に最終製品に風味を与える。アルカロイド材料ウェブの引張強さを増大するために、強化剤として作用する、セルロース繊維を含有するセルロースパルプがスラリーに添加されることが好ましい。結合剤を追加してもよい。エアロゾル形成体を追加してもよい。均質化したシートの引張特性を強化するために、およびエアロゾルの形成を促進するために、結合剤およびエアロゾル形成体が添加されることが好ましい。さらに、アルカロイドを含有する材料のウェブをキャストするために最適なある特定の粘度および水分に達するために、スラリーに水が添加されてもよい。スラリーは、可能な限り均質にするために混合されてもよい。
スラリーは次に、キャスティングボックスに収集されてもよく、このボックスの中で所定の量のスラリーが維持されていることが好ましく、例えばキャスティングボックス内のスラリーの所定のレベルが予め設定されている。スラリーはキャスティングブレードによって移動可能な支持体上にキャストされてアルカロイドを含有する材料の連続ウェブを形成する間、キャスティングボックスに連続的に供給されることが好ましい。移動可能な支持体は、キャストシートの延長の方向を画定する方向に沿って移動し、この方向はまた、キャスティング方向と呼ばれる。
キャスティングボックスは好ましくはボックス形状であり、少なくとも第一および第二の壁を含み、また好ましくは第三および第四の壁を含む。第一から第四の壁は、キャスティングボックスの側壁と見なすことができる。ボックスは、上側で開放することができ、または蓋もしくは上部壁を含んでもよい。加えて、キャスティングボックスは、開口部を有する底部壁を含んでもよく、または底部で開放されてもよい。第一および第二の壁は、一方が他方に面することが好ましい。また、第三および第四の壁も、一方が他方に面することが好ましい。
キャスティングブレードは、キャスティング方向に直角を成して配設されていることが好ましい。材料のウェブは、キャスティングボックス中に存在するスラリーをキャストするキャスティングブレードによって形成されている。スラリーは例えば、キャスティングボックスから重力によって落下し、キャスティングブレードと接触する。キャスティングブレードの縁は、移動可能な支持体の上面とのギャップを実際に形成し、スラリーは前記ギャップによって画定された開口部を通過する。材料のキャストウェブの厚さは、ギャップ寸法によって、例えばスラリーと接触するキャスティングブレードの縁と移動可能な支持体の表面との間の距離によって決定されうる。
本発明によると、キャスティングボックスは、その内部に位置する棒状要素を備える。棒状要素は、キャスティングボックスの二つの対向する壁、この場合は第一および第二の壁と接触していない固体要素と見なされうる。対向する第一および第二の壁とは、少なくとも部分的に相互に面するキャスティングボックスの二つの壁(またはその一部分)を意味する。棒状要素は、スラリー回転速度が極めて低いかまたはゼロであるキャスティングボックスの容積中に位置することが好ましい。棒状要素は第一壁および第二壁に触れない、すなわち第一および第二の壁と棒状要素の間に距離があって、この距離はゼロと異なり、その結果、スラリーは棒状要素の周りを流れることができる。スラリーの流れは、例えば棒状要素の外表面と側壁の間の棒状要素の周りである。
この横断棒状要素の目的は、他の状態では、すなわち棒状要素がなければ、スラリーの速度または流れが非常に低いかまたはほぼゼロであるキャスティングボックスのゾーン、区域または容積に対するスラリーのアクセス性を抑制または制限することでありうる。さらに、これは、スラリーの循環または再循環が非常に低速になる傾向があり、またスラリーが凝集する可能性があるキャスティングボックスのゾーン、区域または容積へのアクセスを制限または拒否するために使用されうる。
製造中、キャスティングボックス中のスラリーは凝集して、「固体」、「塊」または「クラスター」を作り出しうる。スラリーのこのような凝集物は、ウェブのキャスティングにおける問題でありうる。
より小さい凝集物、すなわちキャスティングブレードと移動可能な支持体の間のギャップの寸法よりも小さい寸法のスラリークラスターは、ウェブ中にクラスターを作り出しうる。ウェブ中のクラスターは不均一なウェブを形成し、これは一貫性のない喫煙の体験につながる可能性がある。
より大きい凝集物、すなわちギャップの寸法より大きい寸法のスラリークラスターは、キャスティングブレードの下を通過できないので、ウェブを引き裂きうる「スリットとドラッガー」(例えば、障害)を作り出す可能性がある。
理論に拘束されるものではないが、キャスティングボックス内部のスラリーの循環は、入力装置から入ってくるスラリーの落下によって、およびキャスティングボックスの前方出口にてキャスティングブレードに向かって進む移動ベルトの動きによって駆動される。スラリーの高い粘度およびその全体的に低い速度に起因して、スラリーの全体的な移動は、やや中央のコア軸を中心に回転する薄層の移動として描写されることができ、薄層の回転速度は、軸を中心に回転する多層固体のように、この示されたコア軸に近づくにつれてゼロに減少する。キャスティングボックス内部のスラリーのこのような挙動は、スラリー部が衝突し非常に低い速度で相互に接触し始めて、スラリーを凝集させ、集塊を作り出すキャスティングボックスの中央コアにて特定の容積を発生させる。この区域における棒状要素の位置は、低速またはゼロ速度の領域へのアクセスを「禁止」するため、集塊の形成を制限しうる。
本発明によるキャスティング装置は、単独でまたは組み合わせて考慮される、以下の好ましい特徴のうちの一つ以上を含みうる。
好ましい一実施形態において、棒状要素は長軸方向軸を画定し、棒状要素の総容積は、その長軸方向軸に沿って一定である。一定容積は、アルカロイドを含有する材料のキャスティングウェブの横方向の均一性を達成することを可能にする。
好ましい一実施形態において、棒状要素は軸を中心に回転可能である。軸は棒状要素の長軸方向軸であることが好ましい。棒状要素はシャフトであることがより好ましい。このシャフトは自由に回転可能であることができ、またはその長軸方向軸に関する回転において動力化されうる。有利なことに、キャスティングボックスにおいて循環および再循環するスラリーは、棒状要素を回転させる。このようにして、棒状要素の外表面上のスラリーの凝集のリスクは、大幅に低減される。
好ましい一実施形態において、移動可能な支持体は、キャスティング方向に沿って移動するように適合されている。棒状要素は、キャスティング方向に実質的に直角を成して位置付けられていることが好ましい。有利なことに、棒状要素は、移動可能な支持体の移動の方向(キャスティング方向)に関して横方向に位置付けられている。棒状要素の場所は、スラリーが制限された速度を有するキャスティングボックスの容積内であることが好ましい。
好ましい一実施形態において、棒状要素は外表面を有し、外表面から突出する複数のフィンを含む。棒状要素はまた、別の方法として、または追加的に、その外表面上に溝、アジテーターまたはテクスチャを含みうる。フィン、溝、アジテーターまたはテクスチャは、棒状要素の外表面と接触するスラリーの速度を増加させうる。
棒状要素の外表面上のフィンまたはアジテーターは、動力化されていることが好ましい。アジテーターまたはフィンの形状は、それらのエネルギーがスラリーの移動に変換されるか、またはせん断応力に変換されるように選択されることがより好ましい。スラリーの移動を増大させることは、キャスティングボックス内の低速容積をさらに防止しうる一方、スラリー中にせん断応力を発生させることは、スラリークラスターの可能性を抑制するのに役立ちうる。棒状要素は分散ブレードアジテーターを含むことが好ましい。
好ましい一実施形態において、棒状要素とキャスティングブレードの間の距離は、棒状要素の主寸法に沿って実質的に一定である。主寸法は、棒状要素の軸に沿った長軸方向寸法に対応することが好ましい。アルカロイドを含有する材料のウェブの実質的に一定の厚さは、より簡単な方法で達成されうる。
好ましい一実施形態において、棒状要素の軸、およびキャスティングブレードの主寸法は、実質的に平行である。棒状要素の軸は実質的に水平である、すなわち水平面上にあることが好ましい。有利なことに、棒状要素の中心軸とキャスティングブレード(これも横方向要素である)の間の距離は、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの横方向の均一性を達成するように、ある程度一定である。
棒状要素の長軸方向軸は、キャスティングボックス内部に棒状要素が存在しない場合、回転速度が最も低くなるキャスティングボックスの中央コア容積に位置付けられていることが好ましい。棒状要素の長軸方向軸とキャスティングブレードの間に、どうにか一定の距離を保つために、長軸方向軸の位置は、キャスティングボックスに沿った中央コア区域の平均位置として決定される。中央コア区域または容積の正確な位置は、スラリー特性(粘度を含む)に応じて変化しうる。
好ましい一実施形態において、キャスティング装置は、棒状要素を振動するように適合された、棒状要素に接続された振動装置を含む。振動は、棒状要素の外表面と接触するスラリーの速度を再び増加させることができる。棒状要素の外表面は、実質的に円筒状の表面を備えることが好ましい。加えて、振動は、さもなければ棒状要素の外表面上に張り付きうるスラリーを除去するのに役立つ場合がある。振動を得るためのこうした機構には、例えば回転偏心重みディスク、超音波、またはその他が含まれうる。
好ましい一実施形態において、移動可能な支持体は、キャスティング方向に沿って移動するように適合されている。
キャスティング方向と平行な断面における棒状要素の寸法は、約10ミリメートル~約70ミリメートルから成ることが好ましい。こうした寸法は、約25ミリメートル~約45ミリメートルから成ることがより好ましい。棒状要素のこうした断面は円であり、こうした寸法は前記円の直径であることが好ましい。断面は、キャスティング方向に平行な平面に沿って切り取られている。平面は垂直平面であることが好ましい。
好ましい一実施形態において、キャスティングボックスは所定のキャスティングボックス高さを有し、棒状要素は、キャスティングボックス高さの実質的に半分の高さでキャスティングボックスの中に位置付けられている。キャスティングボックスの高さは、垂直軸に沿った最高座標値として定義される。基準点、または「ゼロ」は、同じ垂直軸に沿ったキャスティングボックスの最低座標値と見なされる。概して、キャスティングボックスの高さは側壁の高さに対応し、これはすべての側壁について一般的に同じである。「ゼロ」は、概して水平であるキャスティングボックスの底部壁に概して対応する。複数の高さがある場合、すべての異なる高さの平均は、キャスティングボックスの高さと見なされる。棒状要素の高さはその軸の最高座標値と見なされ、基準または「ゼロ」は、同じ垂直軸に沿ったキャスティングボックスの最低座標値である。複数の高さがある場合、すべての異なる高さの平均は、棒状要素の高さと見なされる。
好ましい一実施形態において、 スラリーはキャスティングボックスの後側または上流側に(例えば、キャスティングボックスの第一の壁に)供給され、(ここで「上流」は、スラリーの流れの方向を指す)、 キャスティングブレードはキャスティングボックスの前方または下流側に(例えば、キャスティングボックスの第二の壁に)位置していて、棒状要素は、キャスティングブレードにより近い、つまり前側または下流側により近いキャスティングボックスの半分の中に実質的に位置付けられている(ここで「下流」はスラリーの流れの方向を指す)。棒状要素は、キャスティングボックスの第一の壁よりも第二の壁の近くに水平に位置することが好ましい。垂直方向において、棒状要素は有利なことに、キャスティングボックス高さの中央に位置している。
好ましい一実施形態において、棒状要素は被覆を含む。前記被覆は変形可能であることがより好ましい。被覆は、棒状要素の内側本体を覆う外側被覆であることが好ましい。この内側本体は、さもなければ棒状要素の外表面に張り付きうるスラリーを除去するために、これらの振動が外側被覆に機械的に伝達されるように、形状をわずかに変化させる、および/または振動させることを可能にする様々な機構を含んでもよい。こうした機構は、内側本体と外側被覆の間に注入される、例えば脈動圧縮空気を含みうる。
好ましい一実施形態において、棒状要素は、自由に回転可能である。言い換えれば、回転のその長軸方向軸に関して自由に回転可能である。
代替的な好ましい一実施形態において、キャスティング装置は棒状要素を回転するためのモーターを含み、すなわち棒状要素は回転において動力化されている。棒状要素は、回転のその長軸方向軸に関して、動力化された回転移動を有する。この場合、棒状要素は別の方法として、前後移動など、二つの方向に回転しうるか、または棒状要素が存在しない場合、棒状要素の外径の周りの区域または容積でのスラリーの回転速度よりも低い、それと同じ、またはそれよりも大きい可能性がある回転速度で、スラリーの回転方向に(または反対方向に)連続的に回転しうる。
棒状要素は、棒状要素の中央長軸方向軸に対応する回転軸を中心に回転することが好ましい。有利なことに、回転している棒状要素の外表面上のスラリーの凝集は、大幅に低減される。
棒状要素は円筒形状であることが好ましい。
好ましい一実施形態において、特に、棒状要素が自由に回転可能である場合、棒状要素自体は複数のセクターに分割されていて、各セクターは独立して回転可能である。この場合、有利なことに、棒状要素の回転は、その回転軸に沿って、一つのセクターから他方のセクターに縦方向に変動しうる。
好ましい一実施形態において、キャスティングボックスは第三および第四の対向する壁を含み、棒状要素は第一および第二の端を含み、前記第一および第二の端は第三および第四の壁に接続されていて、第三または第四の壁への第一または第二の端の接続部の位置を変えるように適合された位置可変装置をさらに含む。
有利なことに、位置可変装置は、棒状要素の位置を選択することを可能にする。このように、キャスティングボックス中のスラリーのタイプに応じて、スラリー移動に対して最も弱い抵抗を作り出す位置が選択されることが好ましい。従って、棒状要素がキャスティングボックスに接続される方法は、棒状要素の長軸方向軸の位置を調整できるように、キャスティングボックス内部でバー様要素が移動されることを可能にする。
好ましい一実施形態によると、「デッドゾーン」は、棒状要素がスラリー移動に対する最も弱い抵抗を作り出す容積であるため、キャスティングボックスの「デッドゾーン」(「デッドゾーン」はスラリーの最低回転速度を有する容積または区域である)の中の棒状要素の正確な位置が、スラリー移動自体によって自動的に調整されうるように、棒状要素は、キャスティングボックスの第三の壁および第四の壁に、固定された取付部を有し、可撓性シャフトである。棒状要素は、キャスティングボックスの側壁に取り付けられていることが好ましい。棒状要素は、キャスティングボックスの側壁に直接取り付けられていることが好ましい。棒状要素は、キャスティングボックスの第一および第二の端でそれぞれ第三および第四の側壁に直接固定されることがより好ましい。第一の壁および第二の壁は、キャスティングブレードの最も長い主寸法に平行であり、これはキャスティング方向と実質的に直角を成すことが好ましい。第三および第四の壁は、キャスティング方向に平行であることが好ましい。
代替的な好ましい一実施形態によると、「デッドゾーン」は、棒状要素がスラリー移動に対する最も弱い抵抗を作り出す容積であるため、キャスティングボックスの「デッドゾーン」の中の棒状要素の正確な位置が、スラリー移動自体によって自動的に調整されるように、棒状要素は、キャスティングボックスの第三の壁および第四の壁に、自由に動く取付部を有し、剛直なシャフトである。自由に動く取付部は、第三および第四の壁に対して横断方向に、およびキャスティングボックスの全般的に中央に、棒状要素を保つことが好ましい。
有利な一実施形態において、キャスティング装置は、キャスティングボックスに含有されたスラリーの量を調整するように適合された制御可能ポンプを備える。キャスティングボックスから流出するスラリーの量は、とりわけキャスティングブレードと移動可能な支持体の間に存在するギャップによって、および重力によって制御される。キャスティングボックス中のスラリーの量は所定のレベルを有し、このレベルは、スラリーの円柱によってかけられる圧力が実質的に同じままであるように、実質的に一定に保たれることが好ましい。それ故に、実質的に同じ量のスラリーが単位時間毎にキャスティングボックスから流出する。スラリーの量を実質的に同じレベルに保つために、制御可能ポンプは、キャスティングボックスへのスラリーの流れを制御する。このように、スラリーの流れは、キャスティングボックスに含有されたスラリーのレベルに応じて調整可能でありうることが好ましい。こうしたレベルを制御するために、レベルセンサーが、キャスティングボックスの中に、またはキャスティングボックスの近くに存在してもよい。有利なことに、レベルセンサーは、前記キャスティングボックスに含有された前記スラリーの高さに依存するフィードバック信号を前記制御可能ポンプに送信するように適合されている。キャスティングボックス内のスラリーの高さは、キャスティングボックスからのスラリーの流出に適切な圧力を有するために、キャスティングボックスの底部から約50ミリメートル~約400ミリメートルから成るレベルであることが好ましい。レベルセンサーは制御ユニットにレベル信号を送信することができ、この制御ユニットはレベル信号に応じて、ポンプを起動もしくは停止することができ、またはポンプからのスラリーの流量を変化させることができる。
好ましい一実施形態において、前記キャスティングブレードと前記移動可能な支持体の間の平均距離は、約0.1ミリメートル~約2ミリメートルから成り、前記キャスティングブレードと前記移動可能な支持体の間の平均距離は、約0.2ミリメートル~約1.5ミリメートルから成ることがより好ましい。均質化したたばこ材料のキャストウェブの厚さは、完成品の品質および一貫性にとって重要である。厚さが均一であること、すなわちいかなる塊、凝集、繊維、粗い粒子も含まないことが望ましい。
キャスティングでの、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの水分は、約60パーセント~約80パーセントであることが好ましい。アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のための装置は、上述の前記キャスティング装置と、キャストウェブを乾燥するための乾燥機とを備えることが好ましい。装置はまた、乾燥後に前記キャストウェブを巻き取るための巻取機を備えることが好ましい。巻き取り工程での前記キャストウェブの水分は、たばこ材料ウェブの乾燥重量の約7パーセント~約15パーセントであることが好ましい。巻き取り工程での前記キャストウェブの水分は、キャストウェブの乾燥重量の約8パーセント~約12パーセントであることが好ましい。
本発明はまた、キャストウェブの製造のためのキャスティング装置に関する場合があり、前記キャスティング装置は、第一および第二の対向する壁を含むキャスティングボックス壁を有する、かつスラリーを含有するように適合されたキャスティングボックスと、移動可能な支持体と、アルカロイドを含有する前記材料のキャストウェブを形成するために、キャスティングボックスに含有されたスラリーを移動可能な支持体上にキャストするように適合されたキャスティングブレードと、スラリーと接触しているキャスティングボックス内部に位置する棒状要素とを備え、棒状要素は、スラリーが棒状要素の周りを流れることができるように、第一および第二の対向する壁からのそれぞれ第一および第二の距離に位置付けられている。
本発明のさらなる利点は、添付の図面の非制限的な参照とともに、その詳細な説明から明らかになろう。
図1は、比較実施形態による、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置を含む、アルカロイドを含有する材料のウェブの製造のための装置の概略断面図である。
図2は、図1の装置の一部分の拡大概略断面図である。
図3は、本発明による、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置の第一の実施形態の概略断面図である。
図4は、本発明による、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置の第二の実施形態の概略断面図である。
図5は、本発明による、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置のさらなる4つの実施形態の構成要素(棒状要素)の斜視図である。
図6は、本発明による、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置のさらなる4つの実施形態の構成要素(棒状要素)の斜視図である。
図7は、本発明による、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置のさらなる4つの実施形態の構成要素(棒状要素)の斜視図である。
図8は、本発明による、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置のさらなる4つの実施形態の構成要素(棒状要素)の斜視図である。
図1および図2は、比較実施例による、均質化されたタバコ材料の実施例における、アルカロイドを含有する材料のウェブの製造のための装置90を示す。
キャストウェブはキャストシート1である。
図1において、装置90は、スラリー2を含有するキャスティングボックス10と、移動可能な支持体20とを備える。キャスティングボックス10に関連付けられたキャスティングブレード70は、均一化したたばこ材料のキャストシート1を形成するために、キャスティングボックス10の中に含有されたスラリー2を移動可能な支持体20上にキャストする。
移動可能な支持体20は、この実施例において、一対の対向するドラム21、22の周りに巻かれた鋼ベルトを備える。スラリーは、キャスティングブレード70を通してドラム21にて鋼ベルト20上にキャストされ、これは均質化したたばこ材料の連続的なシート1を作り出す。
キャストされたスラリー形成シート1は、矢印24によって画定されたキャスティング方向に沿って鋼ベルト20によって搬送される。装置90は加熱ユニット40をさらに備えてもよく、そこでシート1は徐々に加熱され、均一に乾燥される。キャストされたシート1が乾燥した時、ある程度固体の均質化したたばこ材料シート1を形成し、これはドラム22で鋼ベルト20から分離される。鋼ベルト20はドラム22の周りを回り、矢印26で描写の通り、キャスティングボックス10に戻る。
製造中、キャスティングボックス10中のスラリー2は凝集して、「固体」、「塊」または「クラスター」を作り出しうる。
実際に、図2を参照すると、キャスティングボックス10内部のスラリー2の循環または移動が、キャスティングボックス10の後部にて、入力装置60(通常は、スラリー2が製造される混合タンク(図示せず)に接続された蛇口様の装置)から入ってくるスラリー2の落下によって駆動されることを出願人は見いだした。例えば、キャスティングボックス10は対向する壁12、14を含み、スラリー2は、入力装置60から壁12に対して落下する(キャスティングボックス10の第一の壁12の矢印11を参照)。落下は、この入ってくるスラリー2を、キャスティングボックス10の底部で、どうにかして押す(矢印13を参照)。キャスティングボックス10の前方出口にて(キャスティングボックス10の第二の壁14にて、ここでキャスティングブレード70は第二の壁14の近くに位置付けられている)キャスティングブレード70に向かって進む移動鋼ベルト20の動きによって、スラリーはキャスティングボックス10の中で移動する。
キャストされていないスラリー2の大半については、入力区域に向かって戻る円形の動き(矢印15を参照)がある、すなわちキャスティングボックス10内部のスラリー2の再循環がある。
スラリー2の高い粘度およびその全体的に低い速度に起因して、スラリー2の全体的な移動が、やや中央のコア軸を中心に回転する薄層の移動として描写されうることを出願人は見いだした。この描写は、各回転でスラリー2の小さい部分がキャストされて(すなわち、キャスティングブレード70の下を通過するスラリーのみがキャストされる)、新しく入ってくるスラリー2がキャスティングボックス10内部に落下する場合でも、かなり正確である。
キャスティングボックス10内部のスラリー2のこうした挙動は、キャスティングボックス10の中央コアに特定の容積(言い換えると、いわゆる中央「デッドゾーン」16)を発生させ、ここでは回転速度は、ほぼゼロである。このデッドゾーンにおいて、スラリー層が衝突して、非常に低速で相互に接触し始め、スラリー2が凝集して境界を形成することにつながる。
図3を参照すると、本発明による、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置の第一の実施形態が提示されていて、参照番号101で示されている。
特に、キャスティング装置101は、アルカロイドを含有する材料(均質化したたばこ材料1など)のキャストウェブの製造のために適合されている。
キャスティング装置101は、スラリー2を含有するキャスティングボックス100と、移動可能な支持体20とを備え、キャスティングブレード70は、均質化したたばこ材料のキャストシート1を形成するために、キャスティングボックス100の中に含有されたスラリー2を移動可能な支持体20上にキャストする。
キャスティングボックス100は、四つの側壁と、第一および第二の対向する壁12、14と、第一および第二の対向する壁12、14を接続する第三および第四の対向する壁(図3に図示せず)とを備える。キャスティングブレード70は、第二の壁14にてキャスティングボックス100に関連付けられている。
移動可能な支持体20は、例えばドラム組立体を含む連続的なステンレス鋼ベルトを備える。ドラム組立体は、移動可能な支持体20を移動させるキャスティングボックス100の下に位置する主ドラム21を含む。キャスティングボックス100は、主ドラム21の上部に据え付けられていることが好ましい。
ステンレス鋼ベルトは、一対の対向するドラム(図3において、主ドラム21が示されている)の周りに巻かれ、キャスティング方向24に沿って移動する。スラリーは、キャスティングブレード70を通してドラム21にて鋼ベルト20上にキャストされ、これは均質化したたばこ材料の連続的なシート1を作り出す。キャスティングボックス100は、その底部に一致する開口部17を有し、開口部17はキャスティングボックス100の幅に沿って延びる。開口部17は、ドラム21の上に、かつドラムの近くに位置付けられている。
入ってくるスラリー2は、キャスティングボックス100の後部にて、入力装置60(具体的には蛇口)からキャスティングボックス100に導入され(第一の壁12の矢印11を参照)、これは入ってくるスラリー2を、キャスティング100の底部にて「押して」(矢印13を参照)、そこで鋼ベルト20と接触する。
バッファタンク(図示せず)からのスラリー2は、通常はポンプ(図3および図4において61で概略的に描写されている)によって、キャスティングボックス100の中に移送される。ポンプは、キャスティングボックス100に導入されたスラリー2の量を制御するために、流量制御(図示せず)を備えることが好ましい。ポンプ61は有利なことに、スラリーの移送時間が必要最小限に短く保たれることを確実にするように設計されている。ポンプは、キャスティングボックス10にスラリー2を供給するために、例えばチューブ(図示せず)によって入力装置60に流体接続されている。
キャスティングボックス100中のスラリー2の量は所定のレベルを有し、このレベルは、スラリー2の円柱によってかけられる圧力が実質的に同じままであるように、実質的に一定に保たれることが好ましい。スラリー2の量を実質的に同じレベルに保つために、ポンプ61は、キャスティングボックス100へのスラリー2の流れを制御する。
入力装置60は、分配器として機能し、キャスティングボックス10内にスラリーを分配することが好ましい。
鋼ベルト20の移動は、キャスティングボックス10の前方出口18にて(第二の壁14にて)キャスティングブレード70に向かってスラリー2を進ませる。キャスティングブレード70は鋼ベルト20上にスラリー2の一部をキャストする一方、スラリー2の残りの大半はキャストされず、キャスティングボックス100内部で再循環する。
キャスティングブレード70は、スラリーをキャストするために、キャスティングボックス100と関連付けられている。キャスティングブレード70は、その長軸方向幅である主寸法を有する。キャスティングブレード70は、例えば実質的に長方形である。
キャスティングブレード70は、キャスティングブレード70の位置を正確に制御することを可能にする調整可能な盤(図示せず)によってキャスティングボックス100に取り付けられていることが好ましい。
キャスティングブレード70と鋼ベルト20の間にはギャップが存在し、その寸法は、とりわけ、均質化したたばこ材料のキャストウェブの厚さを決定する。
キャスティング装置101はまた、棒状要素80を備える。
棒状要素80は、スラリー2と接触してキャスティングボックス100内部に位置する。
棒状要素80は、第一および第二の対向する壁12および14からのそれぞれ第一および第二の距離に位置付けられていて、これによってスラリー2はそれを通って流れることができる。
棒状要素80は、比較実施形態によるキャスティングボックス100中のスラリー回転速度が非常に低いかまたはゼロである、すなわち棒状要素がない中央コア容積に位置する(図2参照)。中央コア容積は、図2の中央「デッドゾーン」16での、およびその周りの容積に対応する。言い換えれば、棒状要素は、図2のキャスティングボックス10のデッドゾーン16を占有する固体要素である。
図3の非限定的な実施例において、棒状要素80は、長軸方向の回転軸を画定する、かつ長軸方向軸に沿って一定の容積を有する実質的に円筒状のシャフトである。シャフトは滑らかな外表面を有することが好ましい。
キャスティング方向24と平行な、かつ好ましくはまた垂直な平面に沿った断面における棒状要素80の寸法は、約10ミリメートル~約70ミリメートルから成ることが好ましい。こうした寸法は、約25ミリメートル~約45ミリメートルから成ることがより好ましい。
棒状要素80の長軸方向軸、およびキャスティングブレード70の主寸法は、実質的に平行であることが好ましい。結果として、棒状要素80は、キャスティング方向24に実質的に直角を成して位置付けられている。
スラリー2の最低回転速度を有する、キャスティングボックスの区域における棒状要素80の正確な位置が、スラリー移動自体によって自動的に調整されうるように、棒状要素80は、キャスティングボックス100の第三の壁および第四の壁に、固定された取付部(図示せず)を有することができ、この場合、好ましくは棒状要素80は可撓性である。
代わりに、棒状要素80が剛直である場合、棒状要素80は、キャスティングボックス100の第三の壁および第四の壁に対して自由に動く取付部を有する。スラリー2の最低回転速度を有するキャスティングボックスの区域における棒状要素80の正確な位置が、スラリー移動自体によって自動的に調整されるように、これらの自由に動く取付部(図示せず)は、棒状の要素80を横断方向に、およびキャスティングボックス100の全般的に中央に保つ。
上述の固定された取付部および自由に動く取付部は、棒状要素80の対向する端に提供されている。
位置可変装置(これも図示せず)は、棒状要素80の対向する端とキャスティングボックス100のそれぞれの第三および第四の壁との間に提供されることができ、キャスティングボックス100中のスラリーの種類に応じて、スラリー移動に対して最も弱い抵抗を作り出す棒状要素80の位置を選択するために、第三または第四の壁への棒状要素の端の接続位置を変えるように適合されることができる。
棒状要素80は、棒状要素80の中央長軸方向軸と一致する、回転のその長軸方向軸に関して、静止している、自由に回転可能である、または回転において動力化されることができる。
特に、棒状要素80が回転の長軸方向軸に関して自由に回転可能である場合、棒状要素80はセクターに分割されることができ(図示せず)、各セクターは独立して回転可能である。
棒状要素80が回転の長軸方向軸に関する回転において動力化されている場合、キャスティング装置101は、棒状要素80を回転させるモーター(図示せず)を含む。
図3に示す通り、キャスティングボックス100は所定のキャスティングボックス高さを有し、棒状要素80は、キャスティングボックス高さの実質的に半分の高さでキャスティングボックス100の中に位置付けられている。
スラリー2は、キャスティングボックス100の後側または上流側(キャスティングボックス100の第一の壁12の近く)に位置付けられている入力装置60にて供給され、キャスティングブレード70は、キャスティングボックス100の前側または下流側(キャスティングボックス100の第二の壁14の近く)に位置する。キャスティング方向24に沿って、棒状要素80は、第一の壁12と第二の壁14の間のキャスティングボックス100の中央に実質的に位置付けられている。
図4を参照すると、本発明による、アルカロイドを含有する材料のキャストウェブの製造のためのキャスティング装置の第二の実施形態が提示されていて、参照番号102で示されている。
図4のキャスティング装置102は、棒状要素80がキャスティングボックス100内部の異なる位置を有するという点で、図3のキャスティング装置101と区別される。図4のキャスティング装置102の残りの構成要素および部品はすべて、図3のキャスティング装置101のものと同じである。図3および図4の発明の対応する構成要素および部品については同一の参照番号が使用されていて、簡潔にするために相対的な記述は繰り返されていない。
図3の棒状様要素80である図4の棒状要素80は、キャスティングボックス高さの実質的に半分の高さでキャスティングボックス100の中に位置付けられている。
キャスティング方向24に沿って、図4の棒状要素80は、キャスティングブレード70の近くのキャスティングボックス100の半分に実質的に位置付けられている。棒状要素は、キャスティングボックス100の第一の壁12よりも第二の壁14の近くに水平に位置することが好ましい。
図4において、2本の交差する破線7、8が示されている。2本の破線7、8はそれぞれ水平および垂直であり、点9で交差する。水平破線7は、キャスティングボックス高さの実質的に半分の高さで、キャスティングボックス100の中に位置付けられている。垂直破線8は、キャスティングボックス100の中央に実質的に位置付けられている、すなわち線8と第一の壁12の間の距離は、線8と壁14の間の距離と同じである。点9は、図3の実施形態における棒状要素80の軸の位置に対応する。それとは異なり、図4の実施形態における棒状要素80の軸は、水平破線7上に、かつ垂直破線8と第二の壁14の間に位置付けられている。
図5~8を参照すると、本発明によるキャスティング装置101および102の中に位置付けられる棒状要素のさらなる四つの実施形態が、参照番号180、280、380、480で提示され、示されている。
図3および図4の実施形態において、棒状要素80は、実質的に円筒状のシャフトである。シャフトは滑らかな外表面を有することが好ましい。
図5~8の実施形態によると、棒状要素180、280、380、480は、それぞれの外表面182、282、382、482を有し、これらの外表面182、282、382、482はそれぞれ、フィンおよび/または溝および/またはテクスチャを含む。外表面182、282、382、482は、実質的に円筒状の形状を有する。
図5の棒状要素180は、外表面182から突出する連続的ならせん状フィン184を含む。連続的ならせん状フィン184は、棒状要素180の長軸方向軸181と一致する軸を有する。
図6の棒状要素280は、外表面282に形成された複数の溝284を含む。溝284は、棒状要素280の長軸方向軸281に平行に実質的に整列している。
図7の棒状要素380は、外表面382から突出する複数のフィン384を含む。フィン384は交互にずらされていて、棒状要素380の長軸方向軸381に対して実質的に同じ傾斜を有する。
図8の棒状要素480は、外表面482から突出する複数のフィン484、486を含む。フィン484、486は交互にずらされていて、棒状要素480の長軸方向軸481に対して実質的に二つのそれぞれ異なる傾斜を有する。
他の実施形態(図示せず)によると、図3および図4の棒状要素80は、その実質的に円筒状の外表面上に動力化フィンおよび/またはアジテーターを有しうる。こうした実施形態によると、フィンまたはアジテーターの形状は、それらのエネルギーがスラリー2の移動に、またはせん断応力に変換されるように選択されている。スラリー2の移動を増大させることは、低速区域をさらに防止する一方で、(例えば、分散ブレードアジテーターを使用することによって)スラリー2中にせん断応力を発生させることは、スラリー2のクラスターの可能性を抑制するのに役立つ。
キャスティング装置101または102の機能は以下の通りである。好ましくはたばこ粉末と他の成分を混合し組み合わせて形成されたスラリー2は、バッファタンク(図示せず)からキャスティングボックス100内部のキャスティング装置101に移送される。
キャスティングボックス100内部には、棒状要素80 - 180 - 280 - 380 - 480のいずれかの存在に起因して、スラリーの速度が非常に遅い「デッドゾーン」が存在しない。スラリーによって占有されたキャスティングボックスの実質的に任意の容積において、スラリーはゼロとは異なる速度で移動している。均質かつ均一な膜の厚さのウェブ1の中にスラリー2をキャストする工程は、例えばステンレス鋼ベルトなどの移動可能な支持体20上で実施される。キャストする工程は、スラリー2を混合タンクからキャスティングボックス100に移送することを含む。さらに、キャストする工程は、キャスティングボックス100中のスラリーのレベルと、キャスティングボックス100内部のスラリーの水分と、スラリー2の密度とを、適切なセンサーによって監視することを含むことが好ましい。
キャストする工程の直後に核子ゲージによって制御された、均質化したたばこ材料のウェブ1の厚さおよび坪量は、スラリー測定装置を使用して監視される、かつフィードバック制御されることが好ましい。キャストする工程は、移動可能な支持体20とのギャップ(フィードバック制御されることができるギャップ)を形成するキャスティングブレード70によって実施される。
さらに、キャスティング装置101、102は、キャストシートの製造のためのより大きい装置の一部であってもよい。この装置(図示せず)において、キャストウェブ1は、乾燥装置による乾燥工程を経る。乾燥装置は複数の個別の乾燥ゾーンを含む。それぞれの乾燥ゾーンは、支持体の下側の蒸気加熱と、移動可能な支持体20の上方の加熱空気と、好ましくはまた調節可能な排気制御とを含むことが好ましい。乾燥装置内で、均質化したたばこウェブ1は、支持体20上で所望の最終的な水分まで乾燥される。
乾燥工程は好ましくは、個別に制御可能なゾーンを有するエンドレスステンレス鋼ベルト乾燥機の中でのキャストウェブ1の均一かつ穏やかな乾燥を含む。乾燥中に、各乾燥ゾーンでの穏やかな乾燥プロファイルを確実にするために、各乾燥ゾーンでのキャストウェブ1の温度をモニターする工程が実行されることが好ましい。このキャストウェブ1は、底部からのスチームパン加熱および上部の空気乾燥を用いて、鋼ベルト20上で所望の最終的な水分まで乾燥される。すべての乾燥ゾーンは蒸気流量および圧力の制御を装備し、空気温度と空気流量は、所望の乾燥プロファイルを提供するように完全に調整可能であり、製品滞留時間を確実にすることが尊重される。
キャストする工程の終了時および乾燥工程の終了時に、均質化したたばこウェブは支持体20から取り外されることが好ましい。乾燥ステーションの後で適正な水分含有量にてキャストウェブ1のドクタリングを実行することが好ましい。目標の水分または水分仕様に達するようにキャストウェブ1のさらなる水分含有量を除去するために、キャストウェブは二次乾燥プロセスを経ることが好ましい。この第二の乾燥工程において、キャストウェブ1は、水分をウェブ1の両面から容易に除去できるように、ワイヤ上に置かれることが好ましい。乾燥工程の後、キャストウェブ1は、例えば単一のマスターボビンを形成するために、巻き取り工程で一つ以上のボビンに巻き取られることが好ましい。その後、このマスターボビンを使用して、切り込みを入れて小さいボビンを形成するプロセスによって、より小さいボビンの製造を実施してもよい。その後、エアロゾル発生物品(図示せず)の製造のために、より小さいボビンを使用してもよい。