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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
Mehrfachfiltern für Zigaretten
Verfahren zum Herstellen von Mehrfachfiltern für Zigaretten, bei dem in einer Reihe mit gegenseitigen axialen Abständen angeordnete Filterstopfen, vorzugsweise aus verschiedenen Filtersorten, auf einer ihren Umfang teilweise umgebenden, nach oben offenen, endlosen Umhüllung in
Längsrichtung kontinuierlich vorwärts bewegt werden, wobei in die axialen Zwischenräume zwischen den Filterstopfen körniges Absorptionsmaterial eingebracht wird und anschliessend die Umhüllung der
Filterstopfen vervollständigt und der so erhaltene Mehrfachfilterstab in einzelne Mehrfachfilter abgelängt wird.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird granuliertes Absorptionsmaterial von einer umlaufenden Portioniereinrichtung in abgemessenen Einzelfüllmengen in jeweils einen der
Zwischenräume zwischen den in Längsrichtung vorgeschobenen Filterstopfen eingebracht. Diese
Verfahrensweise hat jedoch den Nachteil, dass sich infolge der genau abgemessenen Menge für jede einzelne Füllung bei einer geringfügigen Änderung der Längsabstände der einzelnen Stopfenteile ein mehr oder weniger fest gefüllter Filterabschnitt ergeben kann. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Verfahrensweise besteht darin, dass die Vorschubgeschwindigkeit der die Filterstopfen enthaltenden endlosen Umhüllung so beschränkt werden muss, dass für jeden einzelnen Füllvorgang hinreichend viel Zeit zur Verfügung steht, so dass nur eine begrenzte Produktionsgeschwindigkeit erzielbar ist.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile bei einem Verfahren der einleitend angegebenen Art dadurch, dass die Filterstopfen beim Einbringen des Absorptionsmaterials an der endlosen Umhüllung festgehalten werden und dass das Absorptionsmaterial kontinuierlich unter Schwerkraftwirkung längs einer eine grössere Anzahl von Filterstopfen erfassenden axialen Füllstrecke im öffnungsbereich der endlosen Umhüllung zugeführt wird, so dass es jeweils mehrere Zwischenräume zwischen den Filterstopfen während ihrer Vorschubbewegung allmählich füllt, wobei überschüssiges Absorptionsmaterial am Ende der Füllstrecke abgestreift wird.
Diese neue Verfahrensweise ermöglicht eine gleichmässige und vollständige Füllung der Zwischenräume zwischen den Filterstopfen, wodurch die Filtereigenschaften verbessert werden und die Wirksamkeit des Filters erhöht wird, wobei auch hohe Herstellungsgeschwindigkeiten zulässig sind, weil sich der Füllvorgang über eine längere Strecke verteilt. überschüssiges Absorptionsmaterial wird abgeführt und kann vorteilhaft wiederverwendet werden. Darüber hinaus kann dieses Verfahren mit einer relativ einfachen Vorrichtung ausgeübt werden, an deren Arbeitsgenauigkeit keine hohen Ansprüche gestellt werden müssen.
Vorzugsweise werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Filterstopfen vor dem Einbringen des Absorptionsmaterials in deren axiale Zwischenräume mit der endlosen Umhüllung, z. B. durch Verklebung, verbunden. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Filterstopfen während der Vorschubbewegung und dem Einbringen des Absorptionsmaterials ihre gegenseitige Lage nicht ändern, so dass der gefertigte Mehrfachfilterstab in Mehrfachfilter genau gleicher Länge unterteilt werden kann.
Vorteilhaft wird ferner die Packdichte des körnigen Absorptionsmaterials in den Zwischenräumen
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zwischen den Filterstopfen durch den füllhöhenabhängigen Druck des kontinuierlich eingebrachten
Absorptionsmaterials geregelt.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Ausüben des beschriebenen erfindungsgemässen
Verfahrens. Diese Vorrichtung ist in bekannter Weise mit einer Fördereinrichtung zum Längsvorschub eines endlosen Umhüllungsmaterials, einer Einrichtung zum Aufbringen von Filterstopfen in vorgegebenen axialen Abständen auf dieses Umhüllungsmaterial, einer Einrichtung zum teilweisen
Einschlagen der Filterstopfen in das endlose Umhüllungsmaterial und zur Führung der die Filterstopfen enthaltenden, nach oben offenen endlosen Umhüllung im Bereich einer Einrichtung zum Einbringen von körnigem Absorptionsmaterial in die axialen Zwischenräume zwischen den Filterstopfen,
einer
Falzeinrichtung zum Fertigstellen der Umhüllung zwecks Bildung eines kontinuierlichen Mehrfachfilterstabes sowie einer Schneideinrichtung zum Ablängen des Mehrfachfilterstabes in einzelne Mehrfachfilter ausgestattet, wobei die neuen Erfindungsmerkmale darin bestehen, dass die Einrichtung zum Einbringen des körnigen Absorptionsmaterials einen langgestreckten Füllbehälter mit einer spaltförmigen, sich längs der Bahn der nach oben offenen, die Filterstopfen enthaltenden Umhüllung erstreckenden Abgabeöffnung aufweist, wobei an dem Ende der Abgabeöffnung, an dem die endlose Umhüllung mit den Filterstopfen und dem in deren Zwischenräumen eingebrachten Absorptionsmaterial den Füllbereich verlässt, eine Einrichtung zum Abstreifen und Ableiten von überschüssigem Absorptionsmaterial vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung eine Klebstoffauftragseinrichtung vorgesehen, die zum Auftragen von Klebstoff auf die endlose Umhüllung zwecks Festkleben der auf der Umhüllung angeordneten Filterstopfen vor dem Einbringen des Absorptionsmaterials in die Zwischenräume zwischen den Filterstopfen dient. Ein Festhalten der Filterstopfen an der Umhüllung ist empfehlenswert, weil die Filterstopfen an der Unterseite des im Füllbehälter bzw. im Füllspalt befindlichen Absorptionsmaterials vorbeistreifen müssen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Behälter zum Einbringen des Absorptionsmaterials mit einer Einrichtung zum Steuern der Füllstandshöhe des Absorptionsmaterials versehen, die gleichzeitig zum Regeln der Packdichte des in die Zwischenräume zwischen den Filterstopfen eingebrachten Absorptionsmaterials dient.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann beispielsweise im Anschluss an eine in der USA-Patentschrift Nr. 2, 957, 285 beschriebene Anlage zum Herstellen von Doppelfiltern angewendet werden ; diese bekannte Anlage erzeugt üblicherweise Filter, die aus zwei Filterstopfen verschiedener Filtersorten bestehen. Durch den Anschluss der erfindungsgemässen Vorrichtung an die bekannte Anlage ergeben sich nur geringe zusätzliche Maschinenkosten bei der Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 ist eine teilweise Seitenansicht der Einrichtung zum Einbringen von körnigem Absorptionsmaterial in vergrösserter Darstellung, Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 3 und Fig. 5 zeigt die Einrichtung nach Fig. 3 im Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 3.
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Doppelfiltern angeschlossen, welche aus zwei Filterstopfen--A und B--, vorzugsweise verschiedener Filtersorten, wie z. B. Papier, Zellulose, Baumwolle od. dgl. zusammengesetzt sind.
Die in der bekannten Anlage erzeugten Filterstopfen werden im Rahmen der Erfindung aber nicht unmittelbar zu einem Filter verbunden, sondern mit gegenseitigen axialen Abständen in einer Reihe angeordnet der erfindungsgemässen Vorrichtung zugeführt, in der sodann körniges Absorptionsmaterial in die Zwischenräume zwischen den einzelnen abwechselnd hintereinander angeordneten Filterstopfen --A und B--eingebracht wird, wodurch ein Zigarettenfilter gebildet wird, das einen Abschnitt aus einem Stoff--A--, einen Abschnitt aus körnigem Absorptionsmaterial, beispielsweise Holzkohle, und einen Abschnitt aus einem Stoff--B--enthält.
Zur Erzielung der gewünschten gegenseitigen axialen Abstände der Filterstopfen--A und B-arbeitet ein Saugförderer --14-- mit einem Stopfensteuerband--16-zusammen, das die Ausgangs-Einrichtung der bekannten Anlage--12--bzw. die Eingangs-Einrichtung der erfindungsgemässen Vorrichtung bildet, die auf einer Verlängerung des Gestells der bekannten Anlage angeordnet ist.
Die mit gegenseitigem axialen Abstand hintereinander angeordneten Filterstopfen werden auf
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einer endlosen Umhüllung angeordnet, die vorzugsweise durch eine Papierbahn --18-- gebildet ist, welche über kleine Führungsrollen --20-- läuft. Die Papierbahn --18-- wird von einem Transportbahnd-22-getragen, das über eine Rolle --24-- und eine Reihe weiterer Rollen - läuft, die mit einem nicht gezeigten Bandantrieb zusammenwirken. Das Transportband
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erfindungsgemässen Vorrichtung --10-- erstreckt.
An der Übergabestelle der Filterstopfen vom Stopfensteuerband --16-- auf die Papierbahn --18- ist eine kurze Zunge --30-- vorgesehen, deren relative Höhe einstellbar ist und durch welche die Papierbahn teilweise um die Filterstopfen herum geschlagen wird, wie dies im wesentlichen im Schnitt gemäss Fig. 5 dargestellt ist. Die Filterstopfen sollen jedoch auf der Papierbahn--18-auch in einer gewünschten Lage fixiert werden ; dies kann durch eine Anzahl verschiedener Massnahmen verwirklicht werden. Gemäss der Erfindung ist beispielsweise eine Klebstoffauftragseinrichtung--32-vorgesehen, die Klebstoff in Form eines dünnen Streifens auf die Papierbahn aufträgt, so dass die Filterstopfen auf der Umhüllung festgeklebt werden.
Wenn ein thermoplastisches Umhüllungsmaterial verwendet wird, kann die Klebstoffauftragseinrichtung durch eine Heizeinrichtung ersetzt werden, die einen Streifen des Einschlagmaterials klebrig macht.
Die Einrichtung --34-- zum Einbringen des körnigen Absorptionsmaterials ist in Vorschubrichtung hinter der Zunge --30-- angeordnet und auf zwei mit Abstand voneinander
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zwischen die Filterstopfen einzubringende Füllmengen in ihrer Höhenlage verstellbar sind. Die Einrichtung --34-- weist einen Füllbehälter-42-auf, in en körniges Absorptionsmaterial, vorzugsweise Holzkohle mit bestimmten Eigenschaften, in einem vorbestimmten Mengenverhältnis bis zu einer genau festgelegten Füllstandshöhe eingefüllt wird. Zum Steuern der Füllstandshöhe des Absorptionsmaterials ist der Füllbehälter --42-- vorzugsweise mit einer üblichen Photozelle--44-
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wieder erreicht ist, worauf die Zuführung unterbrochen wird.
Durch die Speicherung einer bestimmten Menge an Absorptionsmaterial im Füllbehälter --42-- wird am Boden dieses Behälters, durch den das Absorptionsmaterial in die Zwischenräume zwischen den Filterstopfen austritt, ein bestimmter Druck aufrecht erhalten, so dass durch eine Regelung des Druckes die Menge und gleichzeitig auch die Packdichte des in die Zwischenräume zwischen den Filterstopfen abgegebenen Materials geregelt werden kann. Das Absorptionsmaterial gelangt durch eine sich in Vorschubrichtung der Papierbahn --18-- erstreckende spaltförmige Abgabeöffnung--48--, die in einem am Boden des Behälters--42--angeordneten Teil--50--ausgebildet ist, zwischen die Filterstopfen.
Die Abgabeöffnung-48-weist, wie Fig. 5 zeigt, in regelmässigen Abständen trichterförmige Erweiterungen nach oben auf, damit das Absorptionsmaterial leichter durch den Spalt hindurchtreten kann. Die unteren Kanten --52-- des Teiles --50-- sind so abgerundet, dass sie sich der Krümmung der darunter verlaufenden Filterstopfen anpassen. Natürlich sollen die Kanten-52-- von den Filterstopfen einen gewissen Abstand haben, damit die Filterstopfen frei darunter vorbeigleiten können. Die unteren Enden des Teiles --50-- werden von den Seitenrändern der Papierbahn - umfasst, so dass der Raum, durch den das körnige Absorptionsmaterial zwischen die mit gegenseitigen axialen Abständen angeordneten Filterstopfen gelangt, nach aussen sicher abgegrenzt ist.
Die Einrichtung --34-- ist auch mit einer Einrichtung zum Abstreifen und Ableiten von überschüssigem Absorptionsmaterial versehen, die durch eine in Vorschubrichtung hinter dem Füllbehälter --42-- angeordnete, in ihrer Höhenlage einstellbare Bürste--54--und eine Saugeinrichtung--56--gebildet ist, die das überschüssige Absorptionsmaterial von den Bosten der Bürste-54-entfernt.
Das stabförmige, aus Filterstopfen des Stoffes--A--, des Stoffes--B-und aus dem zwischen diesen Stopfen liegenden Abschnitten aus körnigem Absorptionsmaterial gebildete Mehrfachfilter gelangt sodann in eine länglich ausgebildete Falzeinrichtung--58--., in welcher die Seitenränder der Papierbahn --18-- vollständig um die Filterabschnitte herumgeschlagen werden.
Mittels einer Klebstoffautragseinrichtung--60-, die in üblicher Weise mit einer drehbaren Scheibe ausgerüstet ist, wird zunächst auf die Innenseite des oberen Seitenrandes der Papierbahn --18-- ein Klebstoffstreifen aufgetragen, worauf die Seitenränder unter gegenseitiger Überlappung
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um die Filterabschnitte herumgeschlagen und miteinander verklebt werden. Der umhüllte Mehrfachfilterstab wird dann durch eine Heizeinrichtung --62-- hindurchgeführt, in welcher der Klebstoff zum Aushärten gebracht wird. Wenn thermoplastisches Einschlagmaterial verwendet wird, ist an Stelle der Klebstoffauftragseinrichtung--60--eine Heizeinrichtung vorgesehen, in welcher die Seitenränder unter Überlappung miteinander verbunden werden.
Bei der Verwendung von thermoplastischem Umhüllungsmaterial ist natürlich die Heizeinrichtung --62-- nicht erforderlich.
Der Mehrfachfilterstab wird dann durch eine übliche Schneideinrichtung --64-- geführt, in der er in einzelne Mehrfachfilter abgelängt wird, die sodann in einer üblichen Vorrichtung mit den Zigaretten verbunden werden.
Die erfindungsgemässen Filter weisen gegenüber bekannten Filtern mit einem Abschnitt aus körnigem Absorptionsmaterial in diesem Abschnitt einen höheren Füllgrad auf, wodurch die Filterwirkung erhöht wird.
Gemäss der Erfindung lässt sich natürlich auch ein Mehrfachfilter herstellen, das aus zwei gleichen Filterstopfen, beispielsweise aus einem Stoff--A-, und einem zwischen diesen beiden liegenden Abschnitt aus körnigem Absorptionsmaterial besteht.
Die Erfindung schafft somit ein relativ einfaches Verfahren zum Herstellen von Mehrfachfiltern mit einem Abschnitt auf körnigem Absorptionsmaterial, vorzugsweise Holzkohle, wobei durch die Möglichkeit, bekannte, auf dem Markt befindliche Mehrfachfiltermaschinen mit der erfindungsgemässen Vorrichtung zu versehen, die Maschinenkosten für das erfindungsgemässe Verfahren ausserordentlich gering sind. An Stelle von Holzkohle kann als körniges Absorptionsmaterial auch Aluminiumoxyd, Siliziumoxyd od. dgl. verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Mehrfachfiltern für Zigaretten, bei dem in einer Reihe mit gegenseitigen axialen Abständen angeordnete Filterstopfen, vorzugsweise aus verschiedenen Filtersorten, auf einer ihren Umfang teilweise umgebenden, nach oben offenen, endlosen Umhüllung in Längsrichtung kontinuierlich vorwärtsbewegt werden,
wobei in die axialen Zwischenräume zwischen den Filterstopfen körniges Absorptionsmaterial eingebracht wird und anschliessend die Umhüllung der Filterstopfen vervollständigt und der so erhaltene Mehrfachfilterstab in einzelne Mehrfachfilter
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Absorptionsmaterials an der endlosen Umhüllung festgehalten werden und dass das Absorptionsmaterial kontinuierlich unter Schwerkraftwirkung längs einer eine grössere Anzahl von Filterstopfen erfassenden axialen Füllstrecke im Öffnungsbereich der endlosen Umhüllung zugeführt wird, so dass es jeweils mehrere Zwischenräume zwischen den Filterstopfen während ihrer Vorschubbewegung allmählich füllt, wobei überschüssiges Absorptionsmaterial am Ende der Füllstrecke abgestreift wird.
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