WO2025040412A1 - Crimpwalze, crimpwalzenpaar, crimpvorrichtung und maschine der tabak verarbeitenden industrie sowie verfahren zum crimpen einer flachbahn und herstellen eines strangs, stabförmige artikel - Google Patents

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WO2025040412A1
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WO
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crimping
crimping roller
processing industry
roller
flat web
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PCT/EP2024/072035
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English (en)
French (fr)
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Julian Kuschel
Patrick Westeroth
Hartmut Meis
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Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Koerber Technologies GmbH
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    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B3/00—Preparing tobacco in the factory
    • A24B3/14—Forming reconstituted tobacco products, e.g. wrapper materials, sheets, imitation leaves, rods, cakes; Forms of such products
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES OF CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter tips or filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces of cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0204—Preliminary operations before the filter rod forming process, e.g. crimping, blooming

Definitions

  • the invention relates to a crimping roller for a crimping device in the tobacco processing industry, on the outer surface of which grooves and teeth are arranged alternately in the circumferential direction of the crimping roller.
  • the invention further relates to a pair of crimping rollers and a crimping device in the tobacco processing industry.
  • the invention also relates to a machine in the tobacco processing industry, having a crimping device.
  • the invention further relates to a method for crimping a flat strip and a method for producing a strand in the tobacco processing industry.
  • the invention relates to a rod-shaped article in the tobacco processing industry.
  • Flat strips are used for various purposes in the tobacco processing industry and are often processed in a continuous process to form an infinitely long strand. From such a strand rod-shaped segments or articles from the tobacco processing industry can be produced.
  • the flat web can be a paper web, and the segments made from a corresponding strand are paper filters or paper filter segments.
  • Other examples of a strand being used to produce a rod-shaped segment from the tobacco processing industry are the processing of a flat web made from reconstituted tobacco material (RECON) or from PLA film.
  • RECON reconstituted tobacco material
  • the rod-shaped segments cut from a corresponding strand can be used or employed as a tobacco segment or as a cooling segment in so-called HNB articles (for “Heat-Not-Burn”), which are also known as THP articles (for “Tobacco-Heated-Product”).
  • HNB articles for “Heat-Not-Burn”
  • THP articles for “Tobacco-Heated-Product”.
  • Important process steps in processing the flat sheet into a strand from which, for example, one of the rod-shaped articles mentioned above can be cut to length are the transformation of the flat sheet from a flat, spread-out state into a folded or gathered intermediate state and the subsequent compression into a strand with an essentially round cross-section.
  • the material of the flat sheet is deliberately weakened, deformed or even separated in sections along crimp lines.
  • the crimp lines can run in the lengthwise direction of the flat sheet (longitudinal crimping) or in a direction transverse to the lengthwise direction (transverse crimping).
  • the flat web is processed, i.e. crimped, in an effective area between a pair of intermeshing crimping rollers.
  • the crimping rollers bring out longitudinally extending Crimp lines in the endless web.
  • the material of the flat web can be stretched along the crimp lines, for example to achieve a targeted weakening of the material along the crimp lines.
  • the flat web can also be given a three-dimensional structure in a plane perpendicular to its longitudinal direction, i.e. deformed, for example in a wave-like or zigzag shape. The three-dimensional structure makes it easier to gather the flat web transversely to its longitudinal direction and also to subsequently form the strand.
  • a crimping device is known, for example, from EP 3 624 615 B1.
  • crimping device is known from WO 2021/136612 A1.
  • properties of the crimped flat strip are evaluated and, depending on these properties, a crimping depth, which is a measure of how far or deeply the crimping rollers engage with each other, is changed.
  • a crimping roller for a crimping device in the tobacco processing industry on whose jacket surface, preferably formed in one piece, grooves and teeth are arranged alternately in the circumferential direction of the crimping roller, wherein the crimping roller is designed to be rotatable about an axis of rotation, wherein this crimping roller is further developed in that the grooves have a groove base curved parallel to the axis of rotation and the teeth have a tooth head that is flat at least in sections.
  • the grooves and teeth of the crimping roller are arranged alternately in an axial direction of the rotation axis and in particular directly next to one another.
  • the teeth and grooves of the crimping roller are closed in the circumferential direction, i.e. at the same axial position of the rotation axis all the way around, i.e. along the entire circumference.
  • the grooves and teeth are each at a constant distance from the rotation axis at their axial position.
  • the crimping roller is therefore in particular a body that is rotationally symmetrical with respect to its rotation axis.
  • Crimping rollers with different profiles are known in the tobacco processing industry. However, it has been found that there is currently no profile that is suitable for a large number of different flat sheets in the tobacco processing industry in the sense that equally good crimping results can be achieved for different flat sheets.
  • the crimping roller according to aspects of the invention is advantageously suitable for crimping different flat sheets, in particular flat sheets made of different materials from the tobacco processing industry.
  • flat sheets made of paper can be advantageously crimped.
  • the flat sheet can be either a single-layer or a multi-layer flat sheet made of paper.
  • the flat sheet can be a single-layer or multi-layer sheet made of a nonwoven material, in particular a nonwoven material made of paper.
  • the flat sheet can also be a PLA film (polylactide) or a tobacco film.
  • the tobacco film can be produced using the slurry process (also referred to as CLT film (cast leaf tobacco)) or it can be produced using the paper process.
  • the aforementioned flat sheets from the tobacco processing industry are merely examples and not exhaustive.
  • the crimping roller according to aspects of the invention has proven to be suitable for crimping these materials.
  • the profile of the crimping roller can therefore be used universally for a large number of materials from the tobacco processing industry.
  • Rod-shaped articles or segments in the tobacco processing industry that are made from a flat sheet crimped with such a crimping roller exhibit advantageous properties. For example, only small fluctuations in the tensile resistance occur during ongoing production. In other words, the crimping roller can be used to achieve a very consistent manufacturing process in which high-quality products can be manufactured continuously.
  • a tensile resistance that is as constant as possible is desirable for paper filters or paper filter segments. Small fluctuations in the tensile resistance are also advantageous when processing PLA film or tobacco film. Rod-shaped segments made from crimped tobacco film or PLA film are often processed in HNB articles. Small fluctuations in the tensile resistance of these segments can improve the overall quality of the HNB article.
  • the crimping roller is developed in that the tooth heads of the teeth each have a flat section, wherein the flat sections extend in an imaginary cylinder surface constructed around the axis of rotation.
  • the crimping roller is developed in that the groove base, viewed in a plane in which the axis of rotation runs, describes a curve whose slope is continuous.
  • the groove base viewed in the said plane, describes a conic section, in particular a circular arc, preferably with a radius of 0.15 mm to 4.0 mm, particularly preferably of 0.18 mm to 0.35 mm, an elliptical arc or a parabola.
  • the combination of a flattened tooth head and a round, especially circular, groove base has proven to be an advantageous combination.
  • a variety of different flat strips can be processed.
  • the flat sheet is compressed in the area of the groove base.
  • the flat sheet is stretched in the area of the flanks of the teeth.
  • the flat sections or tops of the teeth mean that the flat sheet is only slightly stretched or not stretched at all in this area.
  • kinks or targeted material weakening can be introduced into the flat sheet at the transition between the tooth flanks and the flat sections, up to and including breakthroughs, cracks or the like running in sections along the length of the flat sheet. This targeted treatment of the flat sheet, i.e.
  • section-by-section compression weakening in sections and also section-by-section deformation or tearing in sections viewed in the transverse direction of the flat sheet, leads to a structure of the flat sheet that has a positive effect on the subsequent process steps.
  • the flat sheet can be easily gathered together and processed into a strand. The crimping therefore has a positive effect on the properties of a rod-shaped segment made from such a flat sheet.
  • the material weakenings introduced in sections lead to a reduction in the formation of channels in a segment made from such a flat sheet or to the fact that channel formation in a segment made from such a flat sheet is reduced or can be avoided.
  • the crimping roller is developed in such a way that a flank angle of the teeth lies between 15° and 40°, in particular between 16° and 22° or between 25° and 35°.
  • the said flank angle is measured between the two flanks of a tooth.
  • the two flanks of a tooth enclose an angle that lies in the said interval.
  • the flank angle is an opening angle that is enclosed by the two flanks of the teeth in the said plane.
  • the intervals for the flank angle have proven to be advantageous with regard to the desired properties of the crimped flat strip.
  • the crimping roller is developed in such a way that, viewed in a direction parallel to the axis of rotation, the tooth head has a tooth head width, preferably between 0.05 mm and 0.7 mm, in particular between 0.08 mm and 0.2 mm or between 0.4 mm and 0.6 mm, and the tooth head together with the adjacent groove has a structural width, wherein the tooth head width is between 8% and 50%, in particular between 10% and 30% or between 25% and 38%, of the structural width.
  • the above-mentioned ratios between the tooth head width and the structural width which is the sum of the tooth head width and the width of the adjacent groove, have also proven to be advantageous.
  • the tooth head is sharp-edged or has a chamfer or rounding on its edges, where a surface of the crimping roller transitions from the tooth head into the adjacent groove, or the number of tooth heads is greater than 150 or 200 or 250 or 300.
  • the transition between the number head and the adjacent groove can be designed with more or less sharp edges. While a sharp transition promotes the formation of deformations and even cracks in the flat track, a rounded transition will significantly reduce this effect.
  • a chamfer can be a good interim solution to achieve deformation or cracking on the one hand, but not to allow these to become too severe.
  • the surface roughness of the crimping roller determines, among other things, the intensity of the interaction between the crimping roller and the flat sheet to be processed. A high level of roughness leads to a high frictional resistance between the surface of the crimping roller and the flat sheet. Accordingly, a relative movement of the flat sheet to the surface of the crimping roller is avoided or prevented.
  • a lower surface roughness of the crimping roller leads to a low frictional resistance and thus allows a relative movement between the surface of the crimping roller and the flat sheet. This can be a desirable effect.
  • a relative movement of the flat sheet relative to the surface of the crimping roller for example a sliding of the flat sheet transversely to its longitudinal direction, can be desirable, since the crimping process always leads to the width of the flat sheet increasing.
  • the flat strip has a larger width when crimped than when uncrimped. With other In other words, it is necessary that the outer areas of the flat strip move transversely to the longitudinal direction of the flat strip during the crimping process in order to compensate for the increase in width caused by the crimping process. This evasive movement is facilitated by a low surface roughness of the crimping roller.
  • a crimping roller pair having a first and a second crimping roller according to one or more of the aforementioned embodiments, wherein the first and the second crimping roller of the crimping roller pair are arranged such that the teeth of the first crimping roller engage in the grooves of the second crimping roller and vice versa, wherein in particular the crimping roller pair with the intermeshing teeth of the first crimping roller and the second crimping roller has a crimping depth between 100 pm and 1100 pm, preferably between 150 pm and 400 pm or between 500 pm and 800 pm.
  • Such a pair of crimping rollers is ideal for processing a wide range of different flat sheets in the tobacco processing industry.
  • the pair of crimping rollers has the same or similar advantages as those already mentioned with regard to the crimping roller itself, so there is no need to repeat them.
  • the first and second crimping rollers of the crimping roller pair are arranged in particular such that their rotation axes are aligned parallel to one another. Furthermore, the crimping roller pair has in particular a crimping depth control device with which a crimping depth can be adjusted.
  • the crimping depth is a measure of how far the teeth of the first crimping roller engage in the grooves of the second crimping roller and vice versa.
  • the crimping depth can be measured, for example, based on the distance between the tooth heads of the first crimping roller and the tooth heads of the second crimping roller, in a plane in which the two rotation axes of the crimping rollers extend.
  • the ratio of the structural width of the teeth minus twice the tooth width of the teeth to twice the crimping depth is greater than 1 or greater than 0.5.
  • a measure of the local deformation or the local pulling apart of the web material or the flat web is, for example, in particular the air permeability according to ISO 2965 of greater than 3000 CU (Coresta Unit) or 3500 CU or 4000 CU and/or the web thickness of the flat web of 50 pm to 600 pm, preferably between 400 pm and 600 pm, and/or a grammage between 20 g/m 2 and 100 g/m 2 , preferably between 40 g/m 2 and 80 g/m 2 .
  • the flat web is preferably a paper web or a flat web made of paper, in which the web has a proportion or content of paper or cellulose of more than 70% or 80% or 90%.
  • the flat web contains no tobacco or is designed as a tobacco-free paper web.
  • a crimping device in the tobacco processing industry for processing a flat web in the tobacco processing industry, having a flat web feed device, at least one crimping roller according to one or more of the aforementioned embodiments and a counter bearing that interacts with the crimping roller and a transfer device.
  • the flat web feed device is designed to feed the flat web into an active area between the at least one crimping roller and the counter bearing that interacts with the crimping roller.
  • the transfer device is designed to feed the crimped flat web from the active area to a downstream processing device, in particular a strand forming device.
  • the flat web feed device is especially designed to feed the flat web as an endless flat web.
  • the flat web feed device has, for example, at least one bobbin holder and a bobbin changer, including a flat web connecting device, for example a splicer.
  • the flat web connecting device can connect an end of an outgoing flat web to a beginning of a new flat web so that an endless flat web can be provided for processing.
  • the active area between the two crimping rollers is at least the area in which the two crimping rollers mesh with each other, i.e. the grooves and teeth overlap when viewed in cross-section.
  • This cross-section can be viewed in a plane in which the two axes of rotation of the crimping rollers extend.
  • the flat web feed device has, for example, suitable and generally known web guide rollers or general web guides such as barks or chutes.
  • the transfer device can also have suitable guide rollers or one or more of the flat web guide devices mentioned in order to remove the crimped flat web from the active area and feed it to the processing device arranged downstream.
  • the crimping device is further developed in that the counter bearing is a crimping roller according to one or more of the aforementioned embodiments or in that the crimping device has a pair of crimping rollers according to the invention, as described above. According to such an embodiment, the crimping device has a pair of crimping rollers according to aspects of the invention.
  • a machine of the tobacco processing industry comprising a crimping device with at least one crimping roller according to one or more of the above-mentioned embodiments and with a counter bearing cooperating with the crimping roller or with a pair of crimping rollers described above.
  • the machine of the tobacco processing industry further comprises: a flat web feed device which is designed to feed a flat web of the tobacco processing industry to an active region between the crimping roller and the counter bearing cooperating with the crimping roller, a transfer device and a strand forming device arranged downstream, wherein the transfer device is designed to remove the crimped flat web from the active region and feed it to the strand forming device and the strand forming device is designed to form a strand of the tobacco processing industry from the crimped flat web.
  • the second crimping roller in such a machine in the tobacco processing industry is also designed according to one or more of the embodiments previously mentioned with regard to the crimping roller.
  • the machine of the tobacco processing industry can also have a cutting device with which segments of the tobacco processing industry are cut from the strand produced. These segments can be fed into further processing steps. For example, the segments can be combined with other segments to form rod-shaped articles of the tobacco processing industry and processed. Such articles of the tobacco processing industry are in particular HNB articles.
  • the machine of the tobacco processing industry is advantageous in that developed in that the counter bearing is a crimping roller according to one or more of the aforementioned embodiments and the crimping roller and the counter bearing are arranged such that the teeth of the crimping roller engage in the grooves of the counter bearing with a crimping depth and vice versa, wherein the crimping device has a crimping depth control device which is designed and configured to change the crimping depth, wherein the crimping depth control device is further configured to receive a value of a tensile resistance of a segment of the tobacco processing industry produced from the rod of the tobacco processing industry and to change the crimping depth according to a linear relationship depending on the value for the tensile resistance.
  • the machine in the tobacco processing industry can also have a tensile resistance measuring device with which a tensile resistance is measured either on the strand or on rod-shaped segments that were cut to length from the strand produced with the machine.
  • the measured value of the tensile resistance can also be measured on a finished article in the tobacco processing industry that has a segment that was cut to length from the strand produced with the machine.
  • the profile of the crimping roller advantageously allows the tensile resistance to be adjusted by changing the crimping depth, whereby a linear relationship can advantageously be used as a basis. This simplifies the control of the machine considerably and allows simple and precise feedback quality assurance.
  • a method for crimping a flat web of the tobacco processing industry comprising the following steps: feeding a flat web of the tobacco processing industry into an effective area between a crimping roller, which is designed according to one or more of the aforementioned embodiments, and a counter bearing cooperating with the crimping roller, crimping the flat web in the effective area and removing the crimped flat web from the effective area and transferring the crimped flat web to a downstream processing device, in particular to a strand forming device.
  • the object is achieved by a method for producing a strand of the tobacco processing industry, comprising the following steps: feeding a flat web of the tobacco processing industry into an active area between a crimping roller, in particular according to one or more of the aforementioned embodiments, and a counter bearing interacting with the crimping roller, crimping the flat web in the active area, removing the crimped flat web from the active area and transferring the crimped flat web to a strand forming device arranged downstream, forming a strand of the tobacco processing industry in the strand forming device from the crimped flat web, wherein the flat web has a width B1 before the active area and a width B2 after the active area and wherein the ratio B1/B2 is greater than 1.2 or 1.3.
  • the counter bearing is a crimping roller according to one or more of the previously mentioned embodiments and the crimping roller and the counter bearing are arranged such that the teeth of the crimping roller engage in the grooves of the counter bearing with a crimping depth and vice versa, wherein the crimping depth is variable and/or is changed according to a linear relationship depending on a value for the tensile resistance of a segment of the tobacco processing industry produced from the rod of the tobacco processing industry.
  • the method for crimping the flat sheet as well as the method for producing the rod in the tobacco processing industry have the same or similar advantages as those already mentioned with regard to the crimping device and the machine in the tobacco processing industry, so that repetition will be avoided.
  • the process is further developed by crimping a paper web as a flat web.
  • the flat web can be either a single-layer as well as a multi-layer flat sheet made of paper.
  • the flat sheet can be a single-layer or multi-layer sheet made of a nonwoven material, in particular a nonwoven material made of paper.
  • the flat sheet can also be a PLA film (polylactide) or a tobacco film.
  • the tobacco film can be produced using the slurry process (also referred to as CLT film (cast leaf tobacco)) or it can be produced using the paper process.
  • the rod produced by the tobacco processing industry is in particular a filter rod.
  • a rod-shaped article of the tobacco processing industry comprising at least one rod-shaped segment, which is produced by cutting to length a strand produced according to a method according to one or more of the aforementioned embodiments.
  • Such a rod-shaped article advantageously has improved properties with regard to a constancy of the tensile resistance value. In other words, process-related tensile resistance fluctuations must be accepted, which improves the quality of the rod-shaped article.
  • the rod-shaped segment is in particular a filter segment, furthermore in particular a filter segment which is made of paper, i.e. a paper filter segment.
  • Embodiments according to the invention can fulfill individual features or a combination of several features.
  • Fig. 1 is a schematically simplified representation of a machine of the tobacco processing industry comprising a crimping device with a pair of crimping rollers, which has a crimping roller according to an embodiment,
  • Fig. 2 shows a schematically simplified cross-section of a profile of a crimping roller according to an embodiment
  • FIG. 3 and 4 schematically simplified side views of a sectionally shown pair of crimping rollers, according to two embodiments.
  • Fig. 5 and 6 also show schematically simplified side views of crimping roller pairs shown in sections, with the cross-section showing a course of the crimped flat track in the effective area between the crimping rollers.
  • Fig. 1 shows a simplified schematic representation of a machine 2 of the tobacco processing industry.
  • the machine 2 has a crimping device device 4 with a crimping roller 6 and a counter bearing 8 that interacts with the crimping roller 6.
  • the counter bearing 8 is in particular designed to be identical in construction to the crimping roller 6.
  • the crimping roller 6 and the counter bearing form a crimping roller pair 10.
  • the machine 2 also has a flat web feed device 12 that is designed to feed a flat web 14 from the tobacco processing industry to an active area 16 between the crimping roller 6 and the counter bearing 8 in a transport direction T.
  • the flat web 14 is, for example, a paper web.
  • the crimping roller 6 interacts with the counter bearing 8 in the effective area 16, for example the crimping roller 6 engages in the counter bearing 8.
  • the flat web feed device 12 has, for example, a bobbin 18 on which the flat web 14 is provided.
  • the flat webs or paper webs are provided from a paper bale, wherein the flat webs or paper webs are laid on top of one another in a meandering shape (festoons).
  • the flat web feed device 12 can also have a bobbin changer (not shown), in particular including a flat web connecting device, for example a splicer.
  • the flat web connecting device can be designed to connect a running end of a flat web to a start of another flat web, so that the flat web 14 can be continuously fed into the crimping device 4 and the units further downstream in the transport direction T.
  • the flat web feed device 12 has one or more transport rollers 20 in addition to the bobbin 18, with which the flat web 14 can be fed to the active area 16.
  • the flat strip 14 is crimped in the effective area 16.
  • the crimping device 4 is designed as a longitudinal crimper.
  • the crimping device 4 introduces crimp lines running in the longitudinal direction of the flat strip 14 into the flat strip 14.
  • the material is the flat web 14 is, for example, deliberately weakened, deformed or even separated in sections.
  • the flat web 14 leaves the crimping device as a crimped flat web 22.
  • This is fed by a transfer device 24, exemplified by two transport rollers 20, to a strand forming device 26 arranged downstream.
  • the transfer device 24 can also be designed as a chute or channel to guide the crimped flat web 22, for example, wherein the transfer device 24 can also be set up to gather the crimped flat web 22 transversely to its longitudinal direction.
  • the transfer device 24 removes the crimped flat web 22 from the active area 16 and feeds it to the strand forming device 26.
  • the strand forming device 26 is set up to form a strand 28 for the tobacco processing industry from the crimped flat web 22.
  • the strand forming device 26 has a format unit 30 (not described in detail) which has a format channel and forms the strand 28 from the crimped flat strip 22 in a manner known per se.
  • the machine 2 also has, for example, a knife device 32 which is designed to cut individual segments 34 from the strand 28.
  • the segments 34 can be further processed with other segments to form rod-shaped articles 68 for the tobacco processing industry, for example HNB articles. This further processing is indicated schematically with an arrow.
  • the flat web 14 is a paper web from which a paper filter rod is made.
  • the cut segments 34 are in this case paper filter segments, which can be put together with tobacco sticks, for example, and further processed into conventional rod-shaped articles 68 of the tobacco processing industry.
  • the paper filter segments can also be further processed with other segments to form an HNB article as a rod-shaped article 68 of the tobacco processing industry.
  • the flat web 14 is, for example, a single-layer or multi-layer paper web.
  • the flat web 14 can be a paper web made of a single-layer or multi-layer nonwoven material, in particular of paper.
  • the flat web 14 can also be a Flat web made of reconstituted tobacco material, for example a web made of reconstituted tobacco material produced using the slurry process or the paper process.
  • a tobacco rod 28 is produced from the flat web 14, from which individual tobacco segments or tobacco sticks are cut to length as segments 34. These can also be put together with other segments, for example to form an HNB article, and further processed.
  • the flat web 14 can be a PLA film, from which a strand 28 made of crimped PLA film is produced.
  • the segments 34 cut to length from such a strand 28 can serve as cooling sections in an HNB article and can be put together with other segments and further processed to form an HNB article.
  • the machine 2 is advantageously suitable for processing different flat webs 14.
  • Fig. 2 shows a schematically simplified cross-section of a profile of the crimping roller 6 shown in sections.
  • the crimping roller 6 has on its outer surface 36 alternating closed circumferential grooves 38 and teeth 40 in the circumferential direction of the crimping roller 6.
  • the crimping roller 6 is designed to be rotatable about a rotation axis 42, which is shown in Fig. 2 with a dash-dotted line and whose position is only schematic.
  • the crimping roller 6 and the counter bearing 8 are arranged such that the teeth 40 of the crimping roller 6 engage in the grooves 38 of the counter bearing 8, and vice versa.
  • the grooves 38 have a curved groove base 44.
  • the teeth 40 have a flat chen tooth head 46 with a flat section 48.
  • the flat sections 48 of the tooth heads 46 extend in an imaginary cylinder surface constructed around the axis of rotation 42.
  • the flat sections 48 are therefore each cylinder-shaped.
  • the groove base 44 viewed in a plane in which the axis of rotation 42 runs and which at least approximately corresponds to the drawing plane of Fig. 2, describes a curve whose slope is continuous. In other words, the slope of the groove base 44 does not change suddenly.
  • the curved groove base 44 is not acute-angled or otherwise does not have any abrupt changes in slope in the plane under consideration.
  • the groove base 44 viewed in the plane described, has the shape of a conic section and describes, for example, a circular arc, an elliptical arc or a parabola. In the exemplary embodiment shown, the groove base 44 describes a circular arc.
  • the teeth 40 of the crimping roller 6 have a flank angle a that is between 15° and 40°, in particular between 20° and 35°.
  • the flank angle a is the angle between the lines indicated by a dashed line in Fig. 2, which, also viewed in the described plane, run in the flanks 50 of the teeth.
  • the flank angle a is measured between the opposing flanks 50 of the teeth 40.
  • the crimping roller 6 is further designed such that in a direction parallel to the axis of rotation 42 the tooth head 46 has a tooth head width 52 and the tooth head 46 together with the adjacent groove 38 has a structural width 54.
  • the tooth head width 52 is between 20% and 50%, in particular between 30% and 40%, and in particular between 35% and 40% of the structural width 54.
  • the crimping roller 6 is designed, for example, such that the tooth head 46 is designed with sharp edges at its edges 56, at which a surface 58 of the crimping roller 6 transitions from the tooth head 46 into the adjacent groove 38. Furthermore, a chamfer or a rounding with a small radius can be provided, for example, on this edge 56.
  • the surface 58 of the crimping roller 6 is considered to be in particular the groove base 44, the flanks 50 and the tooth head 46 or the flat section 48 of the tooth head 46.
  • Fig. 3 shows a schematically simplified perspective side view of a pair of crimping rollers 10 shown in sections.
  • a first crimping roller 6a and a second crimping roller 6b are arranged such that the teeth 40 of the first crimping roller 6a engage in the grooves 38 of the second crimping roller 6b and vice versa.
  • the two crimping rollers 6a, 6b are arranged relative to one another such that the two crimping rollers 6a, 6b engage with one another with a crimping depth of 60.
  • Fig. 4 shows another pair of crimping rollers 10, having a first crimping roller 6a and a second crimping roller 6b. These two crimping rollers 6a, 6b are also arranged in such a way that the teeth 40 of the first crimping roller 6a engage in the grooves 38 of the second crimping roller 6b and vice versa.
  • the difference between the pair of crimping rollers 10 shown in Fig. 3 and that shown in Fig. 4 lies in the width of the tooth heads 46. While the teeth 40 of the crimping rollers 6a, 6b according to the embodiment shown in Fig. 3 have a comparatively small tooth head width 52 (see also Fig.
  • the crimping rollers 6a, 6b of the pair of crimping rollers 10 shown in Fig. 4 are designed with a relatively larger tooth head width 52.
  • the tooth head width 52 can have an influence on the deformation and stretching of the flat track 14 that takes place in the effective area 16 between the crimping rollers 6a, 6b, i.e. in particular in an area in which the crimping rollers 6a, 6b engage with one another.
  • Figs. 5 and 6 in which schematically simplified side views of the first and second crimping rollers 6a, 6b shown in sections are shown.
  • the flat track 14 is shown in cross section in an effective area 16 between the crimping rollers 6a, 6b.
  • the first crimping roller 6a and the second crimping roller 6b are designed with a relatively small tooth head width 52.
  • the course of the flat track 14 in the effective area 16 between the crimping rollers 6a, 6b is shown schematically and simplified.
  • the flat track 14 is locally deformed, for example bent, so that it takes on a zigzag shape.
  • an expansion area 62 in which the flat track 14 is expanded In the area between the adjacent tooth heads 46 of the first and second crimping rollers 6a, 6b there is an expansion area 62 in which the flat track 14 is expanded. The extent of this expansion and the deformation introduced into the flat track 14 at the edges 56 of the tooth heads 46 can be varied via the tooth head width 52.
  • Fig. 6 This is shown by the exemplary embodiment shown in Fig. 6, which corresponds approximately to the situation known from Fig. 4.
  • the two crimping rollers 6a, 6b have a larger tooth head width 52 compared to the embodiment in Fig. 5. This means that with the same crimping depth 60, a greater stretching of the flat track 14 takes place in the stretching area 62. A greater deformation of the flat track 14 also takes place in the area of the edges 56 of the tooth heads 46.
  • the machine 2 of the tobacco processing industry can be provided with a crimping depth control device 64, which is designed and configured to change the crimping depth 60.
  • the crimping depth control device 64 can also be configured to receive a value of a tensile resistance of a segment 34 of the tobacco processing industry produced from the strand 28 of the tobacco processing industry.
  • the crimping depth control device 64 changes the crimping depth 60, specifically according to a linear relationship.
  • the crimping depth 60 can be adjusted to change the tensile resistance of the segments 34 produced.
  • the machine 2 has, for example, a tensile resistance measuring device 66 for measuring the tensile resistance.
  • the measured value M of this can be provided to the crimping depth control device 64, so that a feedback control of the Crimping depth is possible depending on the measured tensile resistance of the segments 34.
  • a rod-shaped article 68 can be produced from the segments 34 by further processing steps, which are indicated with an arrow, which has a segment 34 which is obtainable by cutting the produced strand 28 to length.
  • This rod-shaped segment 34 is, for example, a filter segment, furthermore, for example, a paper filter segment.

Landscapes

  • Manufacturing Of Cigar And Cigarette Tobacco (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Crimpwalze (6), ein Crimpwalzenpaar (10), eine Crimpvorrichtung (4) und eine Maschine (2) der Tabak verarbeitenden Industrie sowie ein Verfahren zum Crimpen einer Flachbahn (14) und zum Herstellen eines Strangs (28) sowie einen stabförmigen Artikel (68). Die Crimpwalze (6) für eine Crimpvorrichtung (4) der Tabak verarbeitenden Industrie weist auf der Mantelfläche (36) abwechselnd, in Umfangsrichtung der Crimpwalze (6) geschlossen umlaufende Nuten (38) und Zähne (40) auf. Die Crimpwalze (6) ist um eine Rotationsachse (42) rotierbar ausgestaltet. Die Nuten (38) weisen einen parallel zur Rotationsachse (42) gekrümmten Nutengrund (44) und die Zähne (40) einen zumindest abschnittsweise flachen Zahnkopf (46) auf.

Description

Crimpwalze, Crimpwalzenpaar, Crimpvorrichtung und Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie sowie Verfahren zum Crimpen einer Flachbahn und Herstellen eines Strangs, stabförmige Artikel
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Crimpwalze für eine Crimpvorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie, auf deren Mantelfläche abwechselnd, in Umfangsrichtung der Crimpwalze geschlossen umlaufende Nuten und Zähne angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Crimpwalzenpaar sowie eine Crimpvorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie. Die Erfindung betrifft außerdem eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, aufweisend eine Crimpvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Crimpen einer Flachbahn sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie. Schließlich betrifft die Erfindung einen stabförmigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie.
Flachbahnen werden in der Tabak verarbeitenden Industrie für verschiedene Zwecke eingesetzt und vielfach in einem kontinuierlichen Prozess zu einem unendlich langen Strang verarbeitet. Aus einem solchen Strang können stabförmige Segmente oder Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie hergestellt werden. Beispielsweise kann die Flachbahn eine Papierbahn sein, bei den aus einem entsprechenden Strang hergestellten Segmenten handelt es sich um Papierfilter oder Papierfiltersegmente. Weitere Beispiele, bei denen aus einem Strang ein stabförmiges Segment der Tabak verarbeitenden Industrie hergestellt wird, sind die Verarbeitung einer Flachbahn aus rekonstituiertem Tabakmaterial (RECON) oder aus PLA-Folie. Die aus einem entsprechenden Strang abgelängten stabförmigen Segmente können als Tabaksegment oder als Kühlsegment in sog. HNB-Artikeln (für „Heat-Not-Burn“), die auch als THP-Artikel (für „To- bacco-Heated-Product“) bezeichnet werden, verwendet oder eingesetzt werden. Derartige Produkte der Tabak verarbeitenden Industrie werden erhitzt und nicht verbrannt. In Folge der Erwärmung werden die Inhaltsstoffe des Tabakmaterials freigesetzt und mit einem Luftstrom zum Konsum bereitgestellt.
Wichtige Prozessschritte bei der Verarbeitung der Flachbahn zu einem Strang, aus dem beispielsweise einer der oben genannten stabförmigen Artikel abgelängt werden kann, ist die Umformung der Flachbahn von einem flachen ausgebreiteten Zustand in einen gefalteten oder gerafften Zwischenzustand und die anschließende Kompression zu einem Strang mit im Wesentlichen rundem Querschnitt. Um das Zusammenraffen der Flachbahn von dem flachen ausgebreiteten Zustand in den gerafften Zwischenzustand und auch die weitere Verarbeitung zu einem Strang zu erleichtern, ist es bekannt, die Flachbahn zu crimpen. Beim Crimpen wird das Material der Flachbahn entlang von Crimplinien gezielt geschwächt, verformt oder auch abschnittsweise aufgetrennt. Die Crimplinien können in Längsrichtung der Flachbahn verlaufen (Längscrimpen) oder auch in eine Richtung quer zur Längsrichtung (Quercrimpen).
Die Flachbahn wird in einem Wirkbereich zwischen einem Paar ineinander greifender Crimpwalzen bearbeitet, d.h. gecrimpt. Die Crimpwalzen bringen beispielsweise sich in Längsrichtung der Flachbahn erstreckende Crimplinien in die Endlosbahn ein. Entlang der Crimplinien kann das Material der Flachbahn gedehnt werden, um beispielsweise eine gezielte Materialschwächung entlang der Crimplinien zu erreichen. Die Flachbahn kann ebenso in einer Ebene senkrecht zu ihrer Längserstreckungsrich- tung eine dreidimensionale Struktur erhalten, also verformt werden, beispielsweise wellenartig oder zickzackförmig. Die dreidimensionale Struktur erleichtert das Zusammenraffen der Flachbahn quer zu ihrer Längsrichtung und auch die anschließende Strangformung. Eine Crimpvorrich- tung ist beispielsweise aus der EP 3 624 615 B1 bekannt.
Eine weitere Crimpvorrichtung ist aus der WO 2021/136612 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden Eigenschaften der gecrimpten Flachbahn ausgewertet und in Abhängigkeit dieser Eigenschaften wird eine Crimp- tiefe, die ein Maß dafür ist, wie weit oder tief die Crimpwalzen ineinander greifen, verändert.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Crimpwalze für eine Crimpvorrichtung, ein Crimpwalzenpaar, eine Crimpvorrichtung und eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie sowie ein Verfahren zum Crimpen einer Flachbahn, ein Verfahren zum Herstellen eines Strangs und einen stabförmigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie anzugeben, wobei eine Qualität der Crimpung der Flachbahn im Hinblick auf die Produkteigenschaften eines aus einer Flachbahn hergestellten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie verbessert sein soll.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Crimpwalze für eine Crimpvorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie, auf deren, bevorzugt einstückig ausgebildeten, Mantelfläche abwechselnd, in Umfangsrichtung der Crimpwalze geschlossen umlaufende Nuten und Zähne angeordnet sind, wobei die Crimpwalze um eine Rotationsachse rotierbar ausgestaltet ist, wobei diese Crimpwalze dadurch fortgebildet ist, dass die Nuten einen parallel zur Rotationsachse gekrümmten Nutengrund und die Zähne einen zumindest abschnittsweise flachen Zahnkopf aufweisen. Die Nuten und Zähne der Crimpwalze sind in einer Axialrichtung der Rotationsachse abwechselnd und insbesondere unmittelbar nebeneinander angeordnet. Die Zähne und Nuten der Crimpwalze sind in Umfangsrichtung, also an der stets gleichen Axialposition der Rotationsachse umlaufend, also entlang des vollständigen Umfangs, geschlossen. Die Nuten und Zähne weisen an ihrer Axialposition jeweils einen konstanten Abstand zur Rotationsachse auf. Die Crimpwalze ist also insbesondere ein bezüglich ihrer Rotationsachse rotationssymmetrischer Körper.
In der Tabak verarbeitenden Industrie sind Crimpwalzen mit verschiedenen Profilen bekannt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass aktuell kein Profil existiert, welches für eine Vielzahl unterschiedlicher Flachbahnen der Tabak verarbeitenden Industrie in dem Sinne geeignet ist, dass auch für unterschiedliche Flachbahnen jeweils gleich gute Ergebnisse für die Crimpung erzielt werden können.
Es hat sich herausgestellt, dass die Crimpwalze gemäß Aspekten der Erfindung vorteilhaft geeignet ist, um damit unterschiedliche Flachbahnen, insbesondere Flachbahnen aus unterschiedlichen Materialien der Tabak verarbeitenden Industrie, zu crimpen. Vorteilhaft können beispielsweise Flachbahnen aus Papier gecrimpt werden. Die Flachbahn kann sowohl eine einlagige als auch eine mehrlagige Flachbahn aus Papier sein. Ferner kann die Flachbahn eine einlagige oder mehrlagige Bahn aus einem Vliesmaterial, insbesondere aus einem Vliesmaterial aus Papier, sein. Die Flachbahn kann ferner eine PLA-Folie (Polylactide) oder auch eine Tabakfolie sein. Die Tabakfolie kann nach dem Slurry-Verfahren hergestellt sein (auch bezeichnet als CLT-Folie (Cast Leaf Tobacco)) oder sie kann nach dem Papierverfahren hergestellt sein. Die vorgenannten Flachbahnen der Tabak verarbeitenden Industrie sind lediglich beispielhaft und nicht abschließend. Die Crimpwalze gemäß Aspekten der Erfindung hat sich als für die Crimpung dieser Materialien geeignet erwiesen. Somit ist das Profil der Crimpwalze universell für eine Vielzahl von Materialien der Tabak verarbeitenden Industrie einsetzbar. Stabförmige Artikel oder Segmente der Tabak verarbeitenden Industrie, die aus einer mit einer solchen Crimpwalze gecrimpten Flachbahn hergestellt werden, zeigen vorteilhafte Eigenschaften. Beispielsweise treten in der laufenden Produktion lediglich geringe Schwankungen des Zugwiderstands auf. Mit anderen Worten kann mit der Crimpwalze ein sehr konstanter Herstellungsprozess erreicht werden, in dem kontinuierlich Produkte hoher Qualität herstellbar sind. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn aus einer Papierbahn als beispielhafte Flachbahn der Tabak verarbeitenden Industrie ein Filter oder Filtersegment hergestellt wird. Ein möglichst konstanter Zugwiderstand ist für Papierfilter oder Papierfiltersegmente wünschenswert. Auch bei der Verarbeitung von PLA-Folie oder Tabakfolie sind geringe Zugwiderstandsschwankungen vorteilhaft. Aus gecrimpter Tabakfolie oder PLA-Folie hergestellte stabförmige Segmente werden vielfach in HNB-Artikeln verarbeitet. Geringe Zugwiderstandsschwankungen dieser Segmente können die Qualität des HNB-Artikels insgesamt verbessern.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Crimpwalze dadurch fortgebildet, dass die Zahnköpfe der Zähne jeweils einen flachen Abschnitt aufweisen, wobei sich die flachen Abschnitte in einer gedachten, um die Rotationsachse konstruierten Zylindermantelfläche erstrecken. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Crimpwalze dadurch fortgebildet, dass der Nutengrund, betrachtet in einer Ebene, in der die Rotationsachse verläuft, eine Kurve beschreibt, deren Steigung stetig ist. In diesem Zusammenhang ist insbesondere vorgesehen, dass der Nutengrund, betrachtet in der genannten Ebene, einen Kegelschnitt beschreibt, insbesondere einen Kreisbogen, bevorzugt mit einem Radius von 0,15 mm bis 4,0 mm, besonders bevorzugt von 0,18 mm bis 0,35 mm, einen Ellipsenbogen oder eine Parabel.
Die Kombination aus einem abgeflachten Zahnkopf und einem runden, insbesondere kreisbogenförmigen, Nutengrund hat sich als vorteilhafte Kombination herausgestellt. Mit einem solchen Profil der Crimpwalze können eine Vielzahl unterschiedlicher Flachbahnen verarbeitet werden. Im Bereich des Nutengrunds findet eine Kompression der Flachbahn statt. Im Bereich der Flanken der Zähne wird die Flachbahn gedehnt. Die flachen Abschnitte oder Oberseiten der Zähne bewirken, dass die Flachbahn in diesem Bereich lediglich gering oder nicht gedehnt wird. Außerdem können am Übergang zwischen den Zahnflanken und den flachen Abschnitten Knicke oder gezielte Materialschwächungen in die Flachbahn eingebracht werden, bis hin zu abschnittsweise in Längsrichtung der Flachbahn verlaufenden Durchbrüchen, Rissen oder dergleichen. Diese mit Hilfe der Crimpwalze bewirkte gezielte Behandlung der Flachbahn, also ein in Querrichtung der Flachbahn betrachtetes abschnittsweises Stauchen, bereichsweises Schwächen und außerdem bereichsweises Verformen oder Anreißen, führt zu einer Struktur der Flachbahn, die sich in den nachfolgenden Prozessschritten positiv auswirkt. Beispielsweise lässt sich die Flachbahn gut zusammenraffen und zu einem Strang verarbeiten. Die Crimpung wirkt sich somit positiv auf die Eigenschaften eines aus einer solchen Flachbahn hergestellten stabförmigen Segments aus.
Beispielsweise führen die abschnittsweise gezielt eingebrachten Materialschwächungen, beispielsweise die Risse oder Durchbrüche, dazu, dass eine Kanalbildung in einem aus einer solchen Flachbahn hergestellten Segment geringer ausfällt oder vermieden werden kann. Zwar ist es erwünscht, dass das Segment Längskanäle aufweist, durch die ein Luftstrom in Längsrichtung des Segments hindurchströmenden kann, was jedoch unerwünscht ist, sind Kanäle, die sich entlang der vollständigen Länge des Segments durch dieses hindurch erstrecken. Im Bereich dieser durchgängigen Kanäle findet lediglich eine geringere Wechselwirkung des Luftstroms mit dem Material des Segments statt. Entsprechend gering ist beispielsweise der Übergang von aus der Flachbahn austretendem Aerosol in den Luftstrom. Dies betrifft den Fall, dass als Flachbahn eine Tabakfolie verarbeitet wird. Ähnliches gilt auch für die Filterwirkung, falls als Flachbahn eine Papierbahn verarbeitet wird. Weist ein solcher Papierfilter entlang seiner vollständigen Längsrichtung durchgängige Kanäle auf, wird die Filterwirkung in diesem Bereich gering ausfallen. Durch die zuvor genannten Maßnahmen kann die Kanalbildung verringert werden, wodurch die Qualität eines aus einer solchen gecrimpten Flachbahn hergestellten Segments der Tabak verarbeitenden Industrie verbessert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Crimpwalze dadurch fortgebildet, dass ein Flankenwinkel der Zähne zwischen 15° und 40°, insbesondere zwischen 16° und 22° oder zwischen 25° und 35°, liegt. Der genannte Flankenwinkel wird zwischen den beiden Flanken eines Zahns gemessen. Betrachtet in einer Ebene, in der sich die Rotationsachse der Crimpwalze erstreckt, schließen also die beiden Flanken eines Zahns einen Winkel ein, der in dem genannten Intervall liegt. Es handelt sich bei dem Flankenwinkel um einen Öffnungswinkel, der von den beiden Flanken der Zähne in der genannten Ebene eingeschlossen wird. Die Intervalle für den Flankenwinkel haben sich im Hinblick auf die gewünschten Eigenschaften der gecrimpten Flachbahn als vorteilhaft herausgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Crimpwalze dadurch fortgebildet, dass betrachtet in einer Richtung parallel zur Rotationsachse der Zahnkopf eine Zahnkopfbreite, bevorzugt zwischen 0,05 mm bis 0,7 mm, insbesondere zwischen 0,08 mm und 0,2 mm oder zwischen 0,4 mm und 0,6 mm, aufweist und der Zahnkopf gemeinsam mit der benachbarten Nut eine Strukturbreite aufweist, wobei die Zahnkopfbreite zwischen 8 % und 50 %, insbesondere zwischen 10 % und 30 % oder zwischen 25 % und 38 %, der Strukturbreite beträgt. Die genannten Verhältnisse zwischen der Zahnkopfbreite und der Strukturbreite, bei der es sich um die Summe aus der Zahnkopfbreite und der Breite der benachbarten Nut handelt, haben sich ebenfalls als vorteilhaft herausgestellt.
Sowohl im Hinblick auf den zuvor genannten Flankenwinkel der Zähne als auch im Hinblick auf das genannte Verhältnis zwischen Zahnkopfbreite und Strukturbreite konnten für unterschiedliche Materialien der zu crimp- enden Flachbahn die bereits zuvor erwähnten Vorteile erreicht werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass der Zahnkopf an seinen Kanten, an denen eine Oberfläche der Crimpwalze vom Zahnkopf in die benachbarte Nut übergeht, scharfkantig ist oder eine Fase oder Rundung aufweist oder die Anzahl der Zahnköpfe größer als 150 oder 200 oder 250 oder 300 ist. Der Übergang zwischen dem Zahlenkopf und der benachbarten Nut kann mehr oder weniger scharfkantig ausgestaltet sein. Während ein scharfer Übergang die Bildung von Verformungen bis hin zu Rissen in der Flachbahn begünstigt, wird ein abgerundeter Übergang diesen Effekt deutlich verringern. Eine Fase kann in diesem Zusammenhang eine gute Zwischenlösung darstellen, um einerseits sowohl eine Verformung oder Rissbildung zu erreichen, diese jedoch nicht zu stark werden zu lassen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Crimpwalze dadurch fortgebildet, dass eine Oberfläche der Crimpwalze eine gemittelte Rautiefe (Rz) von besser als Rz=10, inbesondere von besser als Rz=8 und ferner insbesondere von besser als Rz=6 aufweist. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberfläche der Crimpwalze eine Rautiefe von Rz=4 aufweist. Die Oberflächenrauigkeit der Crimpwalze bestimmt unter anderem die Intensität der Wechselwirkung zwischen der Crimpwalze und der zu verarbeitenden Flachbahn. Eine große Rauigkeit führt zu einem hohen Reibungswiderstand zwischen der Oberfläche der Crimpwalze und der Flachbahn. Entsprechend wird eine Relativbewegung der Flachbahn zur Oberfläche der Crimpwalze eher vermieden oder verhindert. Eine geringere Oberflächenrauigkeit der Crimpwalze führt hingegen zu einem geringen Reibungswiderstand und erlaubt somit eher eine Relativbewegung zwischen der Oberfläche der Crimpwalze und der Flachbahn. Dies kann ein wünschenswerter Effekt sein. Eine Relativbewegung der Flachbahn gegenüber der Oberfläche der Crimpwalze, also beispielsweise ein Abgleiten der Flachbahn quer zur ihrer Längsrichtung, kann wünschenswert sein, da der Crimpvorgang stets dazu führt, dass die Breite der Flachbahn zunimmt. Die Flachbahn weist im gecrimpten Zustand eine größere Breite auf als im ungecrimpten Zustand. Mit anderen Worten ist es also erforderlich, dass während des Crimpvorgangs die äußeren Bereiche der Flachbahn sich quer zur Längsrichtung der Flachbahn bewegen, um den durch den Crimpvorgang bedingten Breitenzuwachs auszugleichen. Diese Ausweichbewegung wird durch eine geringe Oberflächenrauigkeit der Crimpwalze begünstigt.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Crimpwalzenpaar, aufweisend eine erste und eine zweite Crimpwalze nach einer oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen, wobei die erste und die zweite Crimpwalze des Crimpwalzenpaars derart angeordnet sind, dass die Zähne der ersten Crimpwalze in die Nuten der zweiten Crimpwalze eingreifen und umgekehrt, wobei insbesondere das Crimpwalzenpaar mit den ineinander greifenden Zähnen der ersten Crimpwalze und der zweiten Crimpwalze eine Crimptiefe zwischen 100 pm und 1100 pm, bevorzugt zwischen 150 pm und 400 pm oder zwischen 500 pm und 800 pm, aufweist.
Ein solches Crimpwalzenpaar eignet sich vorteilhaft für die Verarbeitung einer Vielzahl unterschiedlicher Flachbahnen der Tabak verarbeitenden Industrie. Diesbezüglich treffen auf das Crimpwalzenpaar gleiche oder ähnliche Vorteile zu wie sie bereits im Hinblick auf die Crimpwalze selbst erwähnt wurden, so dass auf Wiederholungen verzichtet werden soll.
Die erste und zweite Crimpwalze des Crimpwalzenpaars sind insbesondere derart angeordnet, dass ihre Rotationsachsen parallel zueinander ausgerichtet sind. Ferner weist das Crimpwalzenpaar insbesondere eine Crimptiefensteuervorrichtung auf, mit der eine Crimptiefe einstellbar ist. Die Crimptiefe ist ein Maß dafür, wie weit die Zähne der ersten Crimpwalze in die Nuten der zweiten Crimpwalze eingreifen und umgekehrt. Die Crimptiefe kann beispielsweise anhand des Abstands zwischen den Zahnköpfen der ersten Crimpwalze und den Zahnköpfen der zweiten Crimpwalze gemessen werden, in einer Ebene, in der sich die beiden Rotationsachsen der Crimpwalzen erstrecken. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von der Strukturbreite der Zähne minus der doppelten Zahnbreite der Zähne zu dem Doppelten der Crimptiefe größer als 1 oder größer als 0,5.
Ein Maß für die lokale Verformung oder das lokale Auseinanderziehen des Bahnmaterials bzw. der Flachbahn sind zum Beispiel insbesondere die Luftdurchlässigkeit nach ISO 2965 von größer als 3000 CU (Coresta Unit) oder 3500 CU oder 4000 CU und/oder die Bahndicke der Flachbahn von 50 pm bis 600 pm, bevorzugt zwischen 400 pm und 600 pm, und/oder eine Grammatur zwischen 20 g/m2 und 100 g/m2, vorzugsweise zwischen 40 g/m2 und 80 g/m2.
Bei der Flachbahn handelt es sich vorzugsweise um eine Papierbahn o- der eine Flachbahn aus Papier, bei der die Bahn einen Anteil oder ein Gehalt von Papier oder Cellulose von mehr als 70 % oder 80 % oder 90 % aufweist. Insbesondere enthält die Flachbahn keinen Tabak oder ist als tabakfreie Papierbahn ausgebildet.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Crimpvorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zur Verarbeitung einer Flachbahn der Tabak verarbeitenden Industrie, aufweisend eine Flachbahnzufuhrvorrichtung, zumindest eine Crimpwalze nach einem oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen und ein mit der Crimpwalze zusammenwirkendes Gegenlager und eine Übergabevorrichtung. Die Flachbahnzufuhrvorrichtung ist dazu eingerichtet die Flachbahn in einen Wirkbereich zwischen der zumindest einen Crimpwalze und dem mit der Crimpwalze zusammenwirkenden Gegenlager zuzuführen. Die Übergabevorrichtung ist dazu eingerichtet die gecrimpte Flachbahn aus dem Wirkbereich einer stromabwärts angeordneten Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere einer Strangbildungsvorrichtung, zuzuführen.
Die Flachbahnzufuhrvorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, die Flachbahn als endlose Flachbahn zuzuführen. Hierzu weist die Flachbahnzufuhrvorrichtung beispielsweise zumindest eine Bobinenhalterung und einen Bobinenwechsler, einschließlich einer Flachbahnverbindungsvorrichtung, beispielsweise einen Splicer, auf. Mit der Flachbahnverbindungsvorrichtung kann ein Ende einer auslaufenden Flachbahn mit einem Anfang einer neuen Flachbahn verbunden werden, so dass eine endlose Flachbahn für die Verarbeitung bereitgestellt werden kann.
Der Wirkbereich zwischen den beiden Crimpwalzen ist zumindest derjenige Bereich, in dem die beiden Crimpwalzen ineinander greifen, sich im Querschnitt betrachtet also die Nuten und Zähne überlappen. Dieser Querschnitt kann in einer Ebene betrachtet werden, in welcher sich die beiden Rotationsachsen der Crimpwalzen erstrecken. Zur Zufuhr der Flachbahn in den Wirkbereich weist die Flachbahnzufuhrvorrichtung beispielsweise geeignete und allgemein bekannte Bahnführungsrollen oder allgemein Bahnführungen wie beispielsweise Rinden oder Rutschen auf. Die Übergabevorrichtung kann ebenfalls geeignete Führungsrollen oder eine oder mehrere der genannten Flachbahnführungsvorrichtungen aufweisen, um die gecrimpte Flachbahn dem Wirkbereich zu entnehmen und der stromabwärts angeordneten Verarbeitungsvorrichtung zuzuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Crimpvorrichtung dadurch fortgebildet, dass das Gegenlager eine Crimpwalze nach einer oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen ist oder dass die Crimpvorrichtung ein erfindungsgemäßes Crimpwalzenpaar, wie voranstehend beschrieben, aufweist. Gemäß einer solchen Ausführungsform weist die Crimpvorrichtung ein Crimpwalzenpaar gemäß Aspekten der Erfindung auf.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, aufweisend eine Crimpvorrichtung mit zumindest einer Crimpwalze nach einer oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen und mit einem mit der Crimpwalze zusammenwirkenden Gegenlager oder mit einem voranstehend beschriebenen Crimpwalzenpaar. Die Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie weist ferner auf: eine Flach- bahnzufuhrvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Flachbahn der Tabak verarbeitenden Industrie einem Wirkbereich zwischen der Crimpwalze und dem mit der Crimpwalze zusammenwirkenden Gegenlager zuzuführen, eine Übergabevorrichtung und eine stromabwärts angeordnete Strangbildungsvorrichtung, wobei die Übergabevorrichtung dazu eingerichtet ist, die gecrimpte Flachbahn aus dem Wirkbereich zu entnehmen und der Strangbildungsvorrichtung zuzuführen und die Strangbildungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, aus der gecrimpten Flachbahn einen Strang der Tabak verarbeitenden Industrie zu formen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Crimpwalze in einer solchen Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie ebenfalls gemäß einer oder mehreren der zuvor im Hinblick auf die Crimpwalze erwähnten Ausführungsformen ausgestaltet.
Die Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie kann ferner eine Schneidvorrichtung aufweisen, mit der aus dem hergestellten Strang Segmente der Tabak verarbeitenden Industrie abgelängt werden. Diese Segmente können weiteren Verarbeitungsschritten zugeführt werden. Beispielsweise können die Segmente mit weiteren Segmenten zu stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie zusammengestellt und verarbeitet werden. Solche Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie sind insbesondere HNB-Artikel.
Vorteilhaft ist es möglich, mit der Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie Artikel verbesserter Qualität herzustellen, beispielsweise im Hinblick auf deren Zugwiderstand. Der Zugwiderstand der mit einer solchen Maschine hergestellten stabförmigen Artikel ist im laufenden Produktionsprozess sehr konstant. Der Ursprung dieser Qualitätsverbesserung liegt in der verbesserten Qualität der Crimpung der als Ausgangsmaterial dienenden Flachbahn der Tabak verarbeitenden Industrie.
Die Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie ist vorteilhaft dadurch fortgebildet, dass das Gegenlager eine Crimpwalze nach einer oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen ist und die Crimpwalze und das Gegenlager derart angeordnet sind, dass die Zähne der Crimpwalze in die Nuten des Gegenlagers mit einer Crimptiefe eingreifen und umgekehrt, wobei die Crimpvorrichtung eine Crimptiefensteuervorrichtung aufweist, die ausgebildet und eingerichtet ist, die Crimptiefe zu verändern, wobei die Crimptiefensteuervorrichtung ferner dazu eingerichtet ist, einen Wert eines Zugwiderstands eines aus dem Strang der Tabak verarbeitenden Industrie hergestellten Segments der Tabak verarbeitenden Industrie zu empfangen und die Crimptiefe gemäß einem linearen Zusammenhang in Abhängigkeit des Werts für den Zugwiderstand zu verändern.
Die Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie kann ferner insbesondere eine Zugwiderstandsmessvorrichtung aufweisen, mit der ein Zugwiderstand wahlweise am Strang oder an stabförmigen Segmenten, die aus dem mit der Maschine hergestellten Strang abgelängt wurden, gemessen wird. Ebenso kann der Messwert des Zugwiderstands an einem fertigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie gemessen sein, welcher ein Segment aufweist, welches aus dem mit der Maschine hergestellten Strang abgelängt wurde. Das Profil der Crimpwalze erlaubt vorteilhaft eine Anpassung des Zugwiderstands durch eine Veränderung der Crimptiefe, wobei vorteilhaft ein linearer Zusammenhang zugrunde gelegt werden kann. Dies vereinfacht die Steuerung der Maschine ganz erheblich und erlaubt eine einfache und präzise rückgekoppelte Qualitätssicherung.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Crimpen einer Flachbahn der Tabak verarbeitenden Industrie, die folgenden Schritte aufweisend: Zuführen einer Flachbahn der Tabak verarbeitenden Industrie in einen Wirkbereich zwischen einer Crimpwalze, die nach einer oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen ausgestaltet ist und einem mit der Crimpwalze zusammenwirkenden Gegenlager, Crimpen der Flachbahn in dem Wirkbereich und Entnehmen der gecrimpten Flachbahn aus dem Wirkbereich und Übergeben der gecrimpten Flachbahn an eine stromabwärts angeordnete Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere an eine Strangbildungsvorrichtung.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie, die folgenden Schritte aufweisend: Zuführen einer Flachbahn der Tabak verarbeitenden Industrie in einen Wirkbereich zwischen einer Crimpwalze, insbesondere nach einer oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen, und einem mit der Crimpwalze zusammenwirkenden Gegenlager, Crimpen der Flachbahn in dem Wirkbereich, Entnehmen der gecrimpten Flachbahn aus dem Wirkbereich und Übergeben der gecrimpten Flachbahn an eine stromabwärts angeordnete Strangbildungsvorrichtung, Formen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie in der Strangbildungsvorrichtung aus der gecrimpten Flachbahn, wobei die Flachbahn vor dem Wirkbereich eine Breite B1 und nach dem Wirkbereich eine Breite B2 aufweist und wobei das Verhältnis B1/B2 größer 1 ,2 oder 1 ,3 beträgt.
Dieses Verfahren ist insbesondere dadurch fortgebildet, dass das Gegenlager eine Crimpwalze nach einer oder mehrerer der zuvor genannten Ausführungsformen ist und die Crimpwalze und das Gegenlager derart angeordnet sind, dass die Zähne der Crimpwalze in die Nuten des Gegenlagers mit einer Crimptiefe eingreifen und umgekehrt, wobei die Crimptiefe veränderbar ist, und/oder gemäß einem linearen Zusammenhang in Abhängigkeit eines Werts für den Zugwiderstand eines aus dem Strang der Tabak verarbeitenden Industrie hergestellten Segments der Tabak verarbeitenden Industrie verändert wird.
Auf das Verfahren zum Crimpen der Flachbahn sowie auch das Verfahren zum Herstellen des Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie treffen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits im Hinblick auf die Crimpvorrichtung und die Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie erwähnt wurden, so dass auf Wiederholungen verzichtet werden soll.
Insbesondere ist das Verfahren dadurch fortgebildet, dass als Flachbahn eine Papierbahn gecrimpt wird. Die Flachbahn kann sowohl eine einlagige als auch eine mehrlagige Flachbahn aus Papier sein. Ferner kann die Flachbahn eine einlagige oder mehrlagige Bahn aus einem Vliesmaterial, insbesondere aus einem Vliesmaterial aus Papier, sein. Die Flachbahn kann ferner eine PLA-Folie (Polylactide) oder auch eine Tabakfolie sein. Die Tabakfolie kann nach dem Slurry-Verfahren hergestellt sein (auch bezeichnet als CLT-Folie (Cast Leaf Tobacco)) oder sie kann nach dem Papierverfahren hergestellt sein.
Der hergestellte Strang der Tabak verarbeitenden Industrie ist insbesondere ein Filterstrang.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen stabförmigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie, aufweisend zumindest ein stabförmiges Segment, welchen durch Ablängen eines gemäß einem Verfahren nach einer oder mehrerer der zuvor genannten Ausführungsformen hergestellten Strangs hergestellt ist.
Vorteilhaft weist ein solcher stabförmiger Artikel verbesserte Eigenschaften im Hinblick auf eine Konstanz des Zugwiderstandswerts auf. Mit anderen Worten müssen prozessbedingte Zugwiderstandsschwankungen akzeptiert werden, was die Qualität des stabförmigen Artikels verbessert. Das stabförmige Segment ist insbesondere ein Filtersegment, ferner insbesondere ein Filtersegment, welches aus Papier hergestellt ist, also ein Papierfiltersegment.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie aufweisend eine Crimpvorrichtung mit einem Crimpwalzenpaar, welches eine Crimpwalze gemäß einem Ausführungsbeispiel aufweist,
Fig. 2 ein in einem schematisch vereinfachten Querschnitt abschnittsweise dargestelltes Profil einer Crimpwalze gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 und 4 schematisch vereinfachte Seitenansichten auf ein abschnittsweise dargestelltes Crimpwalzenpaar, gemäß zweier Ausführungsbeispiele, und
Fig. 5 und 6 ebenfalls schematisch vereinfachte Seitenansichten auf abschnittsweise dargestellte Crimpwalzenpaare, wobei im Querschnitt dargestellt ein Verlauf der gecrimpten Flachbahn im Wirkbereich zwischen den Crimpwalzen dargestellt ist.
Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
Fig. 1 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine Maschine 2 der Tabak verarbeitenden Industrie. Die Maschine 2 weist eine Crimpvorrich- tung 4 mit einer Crimpwalze 6 und einem mit der Crimpwalze 6 zusammenwirkenden Gegenlager 8 auf. Das Gegenlager 8 ist insbesondere baugleich zu der Crimpwalze 6 ausgeführt. In diesem Fall bilden die Crimpwalze 6 und das Gegenlager ein Crimpwalzenpaar 10 aus. Die Maschine 2 weist ferner eine Flachbahnzufuhrvorrichtung 12 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Flachbahn 14 der Tabak verarbeitenden Industrie einem Wirkbereich 16 zwischen der Crimpwalze 6 und dem Gegenlager 8 in einer Transportrichtung T zuzuführen. Die Flachbahn 14 ist beispielsweise eine Papierbahn.
Die Crimpwalze 6 wirkt in dem Wirkbereich 16 mit dem Gegenlager 8 zusammen, beispielsweise greift die Crimpwalze 6 in das Gegenlager 8 ein. Die Flachbahnzufuhrvorrichtung 12 weist beispielhaft eine Bobine 18 auf, auf der die Flachbahn 14 bereitgestellt wird. In einer alternativen Ausgestaltung werden die Flachbahnen bzw. Papierbahnen von einem Papierballen bereitgestellt, wobei die Flachbahnen oder Papierbahnen mäanderförmig aufeinander abgelegt sind (Festoonen).
Um einen kontinuierlichen Produktionsprozess zu ermöglichen, kann die Flachbahnzufuhrvorrichtung 12 ferner einen nicht dargestellten Bobinenwechsler aufweisen, insbesondere einschließlich einer Flachbahnverbindungsvorrichtung, beispielsweise einem Spleißer. Die Flachbahnverbindungsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein auslaufendes Ende einer Flachbahn mit einem Anfang einer weiteren Flachbahn zu verbinden, so dass die Flachbahn 14 in der Crimpvorrichtung 4 und den weiter in Transportrichtung T stromabwärts vorhandenen Einheiten kontinuierlich zugeführt werden kann. Beispielhaft weist die Flachbahnzufuhrvorrichtung 12 neben der Bobine 18 eine oder mehrere Transportrollen 20 auf, mit denen die Flachbahn 14 dem Wirkbereich 16 zugeführt werden kann.
Im Wirkbereich 16 wird die Flachbahn 14 gecrimpt. Die Crimpvorrichtung 4 ist beispielhaft als Längscrimper ausgeführt. Von der Crimpvorrichtung 4 werden in Längsrichtung der Flachbahn 14 verlaufende Crimplinien in die Flachbahn 14 eingebracht. Entlang der Crimplinien wird das Material der Flachbahn 14 beispielsweise gezielt geschwächt, verformt oder auch abschnittsweise aufgetrennt. Die Flachbahn 14 verlässt die Crimpvorrich- tung als gecrimpte Flachbahn 22. Diese wird von einer Übergabevorrichtung 24, beispielhaft dargestellt durch zwei Transportrollen 20, einer stromabwärts angeordneten Strangbildungsvorrichtung 26 zugeführt. Die Übergabevorrichtung 24 kann zur Führung der gecrimpten Flachbahn 22 beispielsweise auch als Rutsche oder Rinne ausgestaltet sein, wobei die Übergabevorrichtung 24 ferner dazu eingerichtet sein kann, die gecrimpte Flachbahn 22 quer zu ihrer Längsrichtung zusammenzuraffen. Die Übergabevorrichtung 24 entnimmt die gecrimpte Flachbahn 22 aus dem Wirkbereich 16 und führt sie der Strangbildungsvorrichtung 26 zu. Die Strangbildungsvorrichtung 26 ist dazu eingerichtet, aus der gecrimpten Flachbahn 22 einen Strang 28 der Tabak verarbeitenden Industrie zu formen. Beispielsweise weist die Strangbildungsvorrichtung 26 hierzu eine nicht näher beschriebene Formateinheit 30 auf, die einen Formatkanal aufweist und in an sich bekannter Weise aus der gecrimpten Flachbahn 22 den Strang 28 formt. Die Maschine 2 weist ferner beispielsweise einen Messerapparat 32 auf, der dazu eingerichtet ist, aus dem Strang 28 einzelne Segmente 34 abzulängen. Die Segmente 34 können mit weiteren Segmenten zu stabförmigen Artikeln 68 der Tabak verarbeitenden Industrie weiterverarbeitet werden, beispielsweise zu HNB-Artikeln. Diese Weiterverarbeitung ist schematisch mit einem Pfeil angedeutet.
Beispielsweise handelt es sich bei der Flachbahn 14 um eine Papierbahn, aus der ein Papierfilterstrang hergestellt wird. Die abgelängten Segmente 34 sind in diesem Fall Papierfiltersegmente, welche beispielsweise mit Tabakstöcken zusammengestellt werden können und zu konventionellen stabförmigen Artikeln 68 der Tabak verarbeitenden Industrie weiterverarbeitet werden. Die Papierfiltersegmente können ebenso mit weiteren Segmenten zu einem HNB-Artikel als stabförmiger Artikel 68 der Tabak verarbeitenden Industrie weiterverarbeitet werden. Die Flachbahn 14 ist beispielsweise eine einlagige oder mehrlagige Papierbahn. Die Flachbahn 14 kann eine Papierbahn aus einem einlagigen oder mehrlagige Vliesmaterial, insbesondere aus Papier, sein. Die Flachbahn 14 kann ebenso eine Flachbahn aus rekonstituierten Tabakmaterial, beispielsweise eine Bahn aus nach dem Slurry-Verfahren hergestelltem oder nach dem Papierverfahren hergestelltem rekonstituierten Tabakmaterial sein. In einem solchen Fall wird aus der Flachbahn 14 ein Tabakstrang 28 hergestellt, aus dem als Segmente 34 einzelne Tabaksegmente oder Tabakstöcke abgelängt würden. Auch diese können mit weiteren Segmenten, beispielsweise zu einem HNB-Artikel, zusammengestellt und weiterverarbeitet werden. Bei der Flachbahn 14 kann es sich um eine PLA-Folie handeln, aus der entsprechend ein Strang 28 aus gecrimpter PLA-Folie hergestellt wird. Die aus einem solchen Strang 28 abgelängten Segmente 34 können als Kühlstrecken in einem HNB-Artikel dienen und können mit weiteren Segmenten zusammengestellt und zu einem HNB-Artikel weiterverarbeitet werden. Die Maschine 2 ist vorteilhaft zur Verarbeitung unterschiedlicher Flachbahnen 14 geeignet.
Im Folgenden wird beispielhaft davon ausgegangen, dass das Gegenlager 8 baugleich zu der Crimpwalze 6 ausgestaltet ist.
Fig. 2 zeigt in einem schematisch vereinfachten Querschnitt ein abschnittsweise dargestelltes Profil der Crimpwalze 6. Die Crimpwalze 6 weist an ihrer Mantelfläche 36 abwechselnd in Umfangsrichtung der Crimpwalze 6 geschlossen umlaufende Nuten 38 und Zähne 40 auf. Die Crimpwalze 6 ist um eine Rotationsachse 42, die in Fig. 2 mit strichpunktierter Linie dargestellt und deren Lage lediglich schematisch ist, rotierbar ausgestaltet.
In der Crimpvorrichtung 4, die die in Fig. 1 gezeigte Maschine 2 aufweist, sind die Crimpwalze 6 und das Gegenlager 8 derart angeordnet, dass die Zähne 40 der Crimpwalze 6 in die Nuten 38 des Gegenlagers 8 eingreifen, und umgekehrt.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Profil der Crimpwalze 6 weisen die Nuten 38 einen gekrümmten Nutengrund 44 auf. Die Zähne 40 weisen einen fla- chen Zahnkopf 46 mit einem flachen Abschnitt 48 auf. Die flachen Abschnitte 48 der Zahnköpfe 46 erstrecken sich in einer um die Rotationsachse 42 konstruierten gedachten Zylindermantelfläche. Die flachen Abschnitte 48 sind also jeweils zylindermantelförmig. Der Nutengrund 44 beschreibt, betrachtet in einer Ebene, in der die Rotationsachse 42 verläuft, und welche zumindest näherungsweise der Zeichnungsebene von Fig. 2 entspricht, eine Kurve, deren Steigung stetig ist. Mit anderen Worten ändert sich die Steigung des Nutengrunds 44 nicht schlagartig. Der gekrümmte Nutengrund 44 ist insbesondere nicht spitzwinklig oder weist in anderer Weise, in der betrachteten Ebene, keine abrupten Steigungsänderungen auf. Der Nutengrund 44 hat, betrachtet in der beschriebenen Ebene, die Form eines Kegelschnitts und beschreibt beispielsweise einen Kreisbogen, einen Ellipsenbogen oder eine Parabel. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beschreibt der Nutengrund 44 einen Kreisbogen.
Die Zähne 40 der Crimpwalze 6 weisen einen Flankenwinkel a auf, der zwischen 15° und 40°, insbesondere zwischen 20° und 35° liegt. Der Flankenwinkel a ist der Winkel zwischen den mit gestrichelter Linie in Fig. 2 angedeuteten Linien die, ebenfalls betrachtet in der beschriebenen Ebene in den Flanken 50 der Zähne verlaufen. Der Flankenwinkel a wird zwischen den einander gegenüberliegenden Flanken 50 der Zähne 40 gemessen. Die Crimpwalze 6 ist ferner derart ausgestaltet, dass in einer Richtung parallel zur Rotationsachse 42 der Zahnkopf 46 eine Zahnkopfbreite 52 aufweist und der Zahnkopf 46 gemeinsam mit der benachbarten Nut 38 eine Strukturbreite 54 aufweist. Die Zahnkopfbreite 52 beträgt zwischen 20 % und 50 %, insbesondere zwischen 30 % und 40 %, ferner insbesondere zwischen 35 % und 40 % der Strukturbreite 54.
Ferner ist die Crimpwalze 6 beispielsweise derart ausgestaltet, dass der Zahnkopf 46 an seinen Kanten 56, an denen eine Oberfläche 58 der Crimpwalze 6 von dem Zahnkopf 46 in die benachbarte Nut 38 übergeht, scharfkantig ausgeführt ist. Ferner kann beispielsweise an dieser Kante 56 eine Fase oder eine Rundung mit geringem Radius vorgesehen sein. Eine Oberfläche 58 der Crimpwalze 6 weist beispielsweise eine gemittelte Rautiefe von Rz=10 oder besser auf. Ferner weist die Oberfläche 58 eine gemittelte Rautiefe von besser als Rz=8 oder besser als Rz=6 auf. Als Oberfläche 58 der Crimpwalze 6 werden insbesondere der Nutengrund 44, die Flanken 50 und der Zahnkopf 46 bzw. der flache Abschnitt 48 des Zahnkopfs 46 angesehen.
Fig. 3 zeigt eine schematisch vereinfachte perspektivische Seitenansicht auf ein abschnittsweise dargestelltes Crimpwalzenpaar 10. Eine erste Crimpwalze 6a und eine zweite Crimpwalze 6b sind derart angeordnet, dass die Zähne 40 der ersten Crimpwalze 6a in die Nuten 38 der zweiten Crimpwalze 6b eingreifen und umgekehrt. Die beiden Crimpwalzen 6a, 6b sind dabei derart zueinander angeordnet, dass die beiden Crimpwalzen 6a, 6b mit einer Crimptiefe 60 ineinander greifen.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Crimpwalzenpaar 10, aufweisend eine erste Crimpwalze 6a und eine zweite Crimpwalze 6b. Auch diese beiden Crimpwalzen 6a, 6b sind wiederum derart angeordnet, dass die Zähne 40 der ersten Crimpwalze 6a in die Nuten 38 der zweiten Crimpwalze 6b eingreifen und umgekehrt. Der Unterschied zwischen dem in Fig. 3 und dem in Fig. 4 dargestellten Crimpwalzenpaar 10 liegt in der Breite der Zahnköpfe 46. Während die Zähne 40 der Crimpwalzen 6a, 6b gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine vergleichsweise geringe Zahnkopfbreite 52 (vgl. auch Fig. 2) aufweisen, sind die Crimpwalzen 6a, 6b des in Fig. 4 dargestellten Crimpwalzenpaars 10 mit einer relativ größeren Zahnkopfbreite 52 ausgestaltet. Die Zahnkopfbreite 52 kann einen Einfluss auf die im Wirkbereich 16 zwischen den Crimpwalzen 6a, 6b, also insbesondere in einem Bereich, in dem die Crimpwalzen 6a, 6b ineinander eingreifen, stattfindende Verformung und Dehnung der Flachbahn 14 haben. Dies zeigen die Fig. 5 und 6, in denen schematisch vereinfachte Seitenansichten auf die abschnittsweise dargestellte erste und zweite Crimpwalze 6a, 6b dargestellt sind. In einem Wirkbereich 16 zwischen den Crimpwalzen 6a, 6b ist im Querschnitt die Flachbahn 14 dargestellt. Fig. 5 entspricht in etwa der aus Fig. 3 bekannten Situation. Die erste Crimpwalze 6a und die zweite Crimpwalze 6b sind mit relativ geringer Zahnkopfbreite 52 ausgestaltet. Schematisch und vereinfacht ist der Verlauf der Flachbahn 14 im Wirkbereich 16 zwischen den Crimpwalzen 6a, 6b dargestellt. Im Bereich der Zahnköpfe 46 wird die Flachbahn 14 lokal verformt, beispielsweise geknickt, so dass diese eine Zick-Zack-Form erhält. Im Bereich zwischen den benachbarten Zahnköpfen 46 der ersten und zweiten Crimpwalze 6a, 6b befindet sich ein Dehnungsbereich 62, in dem die Flachbahn 14 gedehnt wird. Das Maß dieser Dehnung und der an den Kanten 56 der Zahnköpfe 46 in die Flachbahn 14 eingebrachten Verformung lässt sich über die Zahnkopfbreite 52 variieren. Dies zeigt das beispielhaft in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel, welches in etwa der aus Fig. 4 bekannten Situation entspricht. Die beiden Crimpwalzen 6a, 6b weisen eine im Vergleich zum Ausführungsbeispiel in Fig. 5 größere Zahnkopfbreite 52 auf. Dies führt dazu, dass bei gleicher Crimptiefe 60 im Dehnungsbereich 62 eine stärke Dehnung der Flachbahn 14 stattfindet. Auch im Bereich der Kanten 56 der Zahnköpfe 46 findet eine stärkere Verformung der Flachbahn 14 statt.
Die Maschine 2 der Tabak verarbeitenden Industrie, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, kann mit einer Crimptiefensteuervorrichtung 64 versehen sein, die ausgebildet und eingerichtet ist, die Crimptiefe 60 zu verändern. Die Crimptiefensteuervorrichtung 64 ist kann ferner dazu eingerichtet sein, einen Wert eines Zugwiderstands eines aus dem Strang 28 der Tabak verarbeitenden Industrie hergestellten Segments 34 der Tabak verarbeitenden Industrie zu empfangen. Auf der Grundlage des Werts für den Zugwiderstand ändert die Crimptiefensteuervorrichtung 64 die Crimptiefe 60, und zwar gemäß einem linearen Zusammenhang. Mit anderen Worten kann zur Veränderung des Zugwiderstands der hergestellten Segmente 34 die Crimptiefe 60 angepasst werden. Die Maschine 2 weist zur Messung des Zugwiderstands beispielsweise eine Zugwiderstandsmessvorrichtung 66 auf. Deren Messwert M kann der Crimptiefensteuervorrichtung 64 bereitgestellt werden, so dass eine rückgekoppelte Steuerung der Crimptiefe in Abhängigkeit des gemessenen Zugwiderstands der Segmente 34 möglich ist.
Aus den Segmenten 34 kann durch weitere Verarbeitungsschritte, die mit einem Pfeil angedeutet sind, ein stabförmiger Artikel 68 hergestellt werden, der ein Segment 34 aufweist, welches durch Ablängen des hergestellten Strangs 28 erhältlich ist. Bei diesem stabförmigen Segment 34 handelt es sich beispielsweise um ein Filtersegment, ferner beispielsweise um ein Papierfiltersegment.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen kön- nen durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
Bezugszeichenliste
2 Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie
4 Crimpvorrichtung
6 Crimpwalze
6a erste Crimpwalze
6b zweite Crimpwalze
8 Gegenlager
10 Crimpwalzenpaar
12 Flachbahnzufuhrvorrichtung
14 Flachbahn
16 Wirkbereich
18 Bobine
20 Transportrolle
22 gecrimpte Flachbahn
24 Übergabevorrichtung
26 Strangbildungsvorrichtung
28 Strang
30 Formateinheit
32 Messerapparat
34 Segmente
36 Mantelfläche
38 Nut
40 Zahn
42 Rotationsachse
44 Nutengrund
46 Zahnkopf
48 flacher Abschnitt
50 Flanke
52 Zahnkopfbreite
54 Strukturbreite
56 Kante
58 Oberfläche
60 Crimptiefe 2 Dehnungsbereich 4 Crimptiefensteuervorrichtung6 Zugwiderstandsmessvorrichtung8 stabförmiger Artikel
T Transportrichtung
M Messwert a Flankenwinkel

Claims

Patentansprüche
1. Crimpwalze (6) für eine Crimpvorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie, auf deren, bevorzugt einstückig ausgebildeten, Mantelfläche (36) abwechselnd, in Umfangsrichtung der Crimpwalze (6) geschlossen umlaufende Nuten (38) und Zähne (40) angeordnet sind, wobei die Crimpwalze (6) um eine Rotationsachse (42) rotierbar ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (38) einen parallel zur Rotationsachse (42) gekrümmten Nutengrund (44) und die Zähne (40) einen zumindest abschnittsweise flachen Zahnkopf (46) aufweisen.
2. Crimpwalze (6) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnköpfe (46) der Zähne (40) jeweils einen flachen Abschnitt (48) aufweisen, wobei sich die flachen Abschnitte (48) in einer gedachten, um die Rotationsachse (42) konstruierten Zylindermantelfläche erstrecken.
3. Crimpwalze (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutengrund (44), betrachtet in einer Ebene, in der die Rotationsachse (42) verläuft, eine Kurve beschreibt, deren Steigung stetig ist.
4. Crimpwalze (6) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutengrund (44), betrachtet in der Ebene, einen Kegelschnitt beschreibt, insbesondere einen Kreisbogen, bevorzugt mit einem Radius von 0,15 mm bis 0,4 mm, besonders bevorzugt von 0,18 mm bis 0,35 mm, einen Ellipsenbogen oder eine Parabel.
5. Crimpwalze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flankenwinkel (a) der Zähne (40) zwischen 15° und 40°, insbesondere zwischen 16° und 22° oder zwischen 25° und 35°, liegt.
6. Crimpwalze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass betrachtet in einer Richtung parallel zur Rotationsachse (42) der Zahnkopf (46) eine Zahnkopfbreite (52), bevorzugt zwischen 0,05 mm bis 0,7 mm, insbesondere zwischen 0,08 mm und 0,2 mm oder zwischen 0,4 mm und 0,6 mm, aufweist und der Zahnkopf (46) gemeinsam mit der benachbarten Nut (38) eine Strukturbreite (54) aufweist, wobei die Zahnkopfbreite (52) zwischen 8 % und 50 %, insbesondere zwischen 10 % und 30 % oder zwischen
25 % und 38 %, ferner insbesondere der Strukturbreite (54) beträgt.
7. Crimpwalze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkopf (46) an seinen Kanten (56), an denen eine Oberfläche der Crimpwalze (6) vom Zahnkopf (46) in die benachbarte Nut (38) übergeht, scharfkantig ist oder eine Fase oder Rundung aufweist oder die Anzahl der Zahnköpfe größer als 150 o- der 200 oder 250 oder 300 ist.
8. Crimpwalze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (58) der Crimpwalze (6) eine gemittelte Rautiefe (Rz) von besser als Rz=10, insbesondere von besser als Rz=8 und ferner insbesondere von besser als Rz=6 aufweist.
9. Crimpwalzenpaar (10), aufweisend eine erste und eine zweite Crimpwalze (6a, 6b), jeweils nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste und die zweite Crimpwalze (6a, 6b) des Crimpwalzen- paars (10) derart angeordnet sind, dass die Zähne (40) der ersten Crimpwalze (6a) in die Nuten (38) der zweiten Crimpwalze (6b) eingreifen und umgekehrt, wobei insbesondere das Crimpwalzenpaar (10) mit den ineinander greifenden Zähnen der ersten Crimpwalze (6a) und der zweiten Crimpwalze (6b) eine Crimptiefe zwischen 100 pm und 1100 pm, bevorzugt zwischen 150 pm und 400 pm oder zwischen 500 pm und 800 pm, aufweist.
10. Crimpwalzenpaar (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von der Strukturbreite der Zähne minus der doppelten Zahnbreite der Zähne zu dem Doppelten der Crimptiefe größer als 1 oder größer als 0,5 beträgt.
11. Crimpvorrichtung (4) der Tabak verarbeitenden Industrie zur Verarbeitung einer Flachbahn (14) der Tabak verarbeitenden Industrie, aufweisend eine Flachbahnzufuhrvorrichtung (12), zumindest eine Crimpwalze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ein mit der Crimpwalze (6) zusammenwirkendes Gegenlager (8) und eine Übergabevorrichtung (24), wobei die Flachbahnzufuhrvorrichtung (12) dazu eingerichtet ist, die Flachbahn (14) in einen Wirkbereich (16) zwischen der zumindest einen Crimpwalze (6) und dem mit der Crimpwalze (6) zusammenwirkenden Gegenlager (8) zuzuführen und die Übergabevorrichtung (24) dazu eingerichtet ist, die gecrimpte Flachbahn (22) aus dem Wirkbereich (16) einer stromabwärts angeordneten Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere einer Strangbildungsvorrichtung (26), zuzuführen.
12. Crimpvorrichtung (4) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (8) eine Crimpwalze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist oder dass die Crimpvorrichtung (4) ein Crimpwal- zenpaar nach Anspruch 9 oder 10 aufweist.
13. Maschine (2) der Tabak verarbeitenden Industrie, aufweisend: eine Crimpvorrichtung (4) mit zumindest einer Crimpwalze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und mit einem mit der Crimpwalze (6) zusammenwirkenden Gegenlager (8) oder mit einem Crimpwalzen- paar nach Anspruch 9 oder 10, eine Flachbahnzufuhrvorrichtung (12), die dazu eingerichtet ist, eine Flachbahn (14) der Tabak verarbeitenden Industrie einem Wirkbereich (16) zwischen der Crimpwalze (6) und dem mit der Crimpwalze (6) zusammenwirkenden Gegenlager (8) zuzuführen, eine Übergabevorrichtung (24) und eine stromabwärts angeordnete Strangbildungsvorrichtung (26), wobei die Übergabevorrichtung (24) dazu eingerichtet ist, die gecrimpte Flachbahn (22) aus dem Wirkbereich (16) zu entnehmen und der Strangbildungsvorrichtung (26) zuzuführen und die Strangbildungsvorrichtung (26) dazu eingerichtet ist aus der gecrimpten Flachbahn (22) einen Strang (28) der Tabak verarbeitenden Industrie zu formen.
14. Maschine (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (8) eine Crimpwalze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist und die Crimpwalze (6) und das Gegenlager (8) derart angeordnet sind, dass die Zähne (40) der Crimpwalze (6) in die Nuten (38) des Gegenlagers (8) mit einer Crimptiefe (60) eingreifen und umgekehrt, wobei die Crimpvorrichtung (4) eine Crimptiefensteuervorrich- tung (64) aufweist, die ausgebildet und eingerichtet ist, die Crimptiefe (60) zu verändern, wobei die Crimptiefensteuervorrichtung (64) ferner dazu eingerichtet ist, einen Wert eines Zugwiderstands eines aus dem Strang (28) der Tabak verarbeitenden Industrie hergestell- ten Segments (34) der Tabak verarbeitenden Industrie zu empfangen und die Crimptiefe (60) gemäß einem linearen Zusammenhang in Abhängigkeit des Werts für den Zugwiderstand zu verändern.
15. Verfahren zum Crimpen einer Flachbahn (14) der Tabak verarbeitenden Industrie, die folgenden Schritte aufweisend:
Zuführen einer Flachbahn (14) der Tabak verarbeitenden Industrie in einen Wirkbereich (16) zwischen einer Crimpwalze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem mit der Crimpwalze (6) zusammenwirkenden Gegenlager (8), Crimpen der Flachbahn (14) in dem Wirkbereich (16) und Entnehmen der gecrimpten Flachbahn (22) aus dem Wirkbereich (16) und Übergeben der gecrimpten Flachbahn (22) an eine stromabwärts angeordnete Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere an eine Strangbildungsvorrichtung (26).
16. Verfahren zum Herstellen eines Strangs (28) der Tabak verarbeitenden Industrie, die folgenden Schritte aufweisend:
Zuführen einer Flachbahn (14) der Tabak verarbeitenden Industrie in einen Wirkbereich (16) zwischen einer Crimpwalze (6), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und einem mit der Crimpwalze (6) zusammenwirkenden Gegenlager (8), Crimpen der Flachbahn (14) in dem Wirkbereich (16), Entnehmen der gecrimpten Flachbahn (22) aus dem Wirkbereich (16) und Übergeben der gecrimpten Flachbahn (22) an eine stromabwärts angeordnete Strangbildungsvorrichtung (26), Formen eines Strangs (28) der Tabak verarbeitenden Industrie in der Strangbildungsvorrichtung (26) aus der gecrimpten Flachbahn (22), wobei die Flachbahn vor dem Wirkbereich eine Breite B1 und nach dem Wirkbereich eine Breite B2 aufweist und wobei das Verhältnis B1/B2 größer 1 ,2 oder 1 ,3 beträgt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (8) eine Crimpwalze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist und die Crimpwalze (6) und das Gegenlager (8) derart angeordnet sind, dass die Zähne (40) der Crimpwalze (6) in die Nuten (38) des Gegenlagers (8) mit einer Crimptiefe (60) eingreifen und umge- kehrt, wobei die Crimptiefe (60) veränderbar ist, und/oder gemäß einem linearen Zusammenhang in Abhängigkeit eines Werts für den Zugwiderstand eines aus dem Strang (28) der Tabak verarbeitenden Industrie hergestellten Segments (34) der Tabak verarbeitenden Industrie verändert wird.
18. Stabförmiger Artikel (68) der Tabak verarbeitenden Industrie aufweisend zumindest ein stabförmiges Segment (34), welches durch Ablängen eines gemäß einem Verfahren nach Anspruch 16 oder 17 hergestellten Strangs (28) hergestellt ist.
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