Verfahren zum Herstellen eines formbeständigen stabförmigen Körpers, Apparat zum Ausführen des Verfahrens, nach dem Verfahren hergestellter stabförmiger Körper und Verwendung desselben Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines formbeständigen stabförmigen Körpers, der aus Fasermaterial besteht, einen Apparat zum Ausführen des Verfahrens, einen nach dem Verfahren hergestellten stab- förmigen Körper und eine Verwendung desselben.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen eines formhaltigen stabförmigen Körpers, der aus Faser material besteht, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zusammenhängender Strang aus Fasermaterial mit einem als Bindemittel dienenden Weichmacher imprägniert wird, dass der imprägnierte Faserstrang in Stabform ge bracht wird, indem er durch einen als Führung dienen den Kanal geleitet und dabei verdichtet wird, und dass der verdichtete Strang einer Erhitzung unter Durchleiten von heissem Gas oder Dampf unterworfen wird.
Der Faserstrang ist hier ein Gebilde, wie es beispiels weise entsteht, wenn von einer Anzahl Spinndüsen ge sponnene Fäden zu einem zusammenhängenden Strang verarbeitet werden, in welchem die Fäden zwar allseitig, vorzugsweise jedoch in der Längsrichtung des Stranges, orientiert sind. Das soll heissen, dass in dem Strang die Fasern im grossen und ganzen in Längsrichtung ausge richtet sind, dass aber Teile der Fasern in mehr oder we niger zufällig verteilten, nichtparallelen Richtungen di vergierend oder konvergierend verlaufen.
Kontinuierliche Faserstränge aus Zelluloseaz.,tatfasern sind bisher zu Zigarettenfiltern verarbeitet worden. Im allgemeinen werden die Fasern des Stranges mittels Sp nn- düsen hergestellt und die aus diesen hervorgehenden Stränge werden zu einem (rohen Faserstrang zusam- mengefasst, der zwecks nachfolgender Verarbeitung zu einem Ballen gewickelt wird.
In den nachfolgenden Ver arbeitungsschritten wird der rohe Faserstrang abgewik- kelt, worauf dessen Fasern zu einer relativ dünnen Lage auseinandergebreitet und zwecks Beseitigung der Kräuse lung einem gewissen Zug unterworfen werden; darauf wird die Faserlage mit einem Weichmacher imprägniert, um die Fasern miteinander zu verkleben, und die abge bundene Lage durch einen Trichter oder eine entspre chende andere Vorrichtung zwecks Bildung eines zylin drischen Faserstranges zusammengeführt. Dieser wird mit Papier umhüllt, so dass ein Stab oder eine Stange entsteht.
Dieser papierumhüllte Stab wird dann in einer gewöhnlichen Zigarettenschneidmaschine entweder in kleine Abschnitte aufgeschnitten und gehärtet oder in grösseren Längen aufbewahrt und gehärtet.
Üblicherweise wird der Ausdruck (Härten auf die sem Gebiet für das endgültige Verbinden von Fasern durch den Weichmacher benützt. Dieses Härten wurde bisher dadurch bewerkstelligt, dass man die fertigen, mit Papier bedeckten Abschnitte oder Längen.des behandel ten Faserstranges für längere Zeit im nichterwärmten Zu stand altern liess oder z.B. in einem Ofen einer Wärme einwirkung während einer Stunde oder länger unterwarf, um den Weichmacher zu erweichen und dadurch die Fasern dauernd miteinander zu verkleben.
Nach diesem an sich bekannten Verfahren wurden gute Zigarettenfilter hergestellt, doch ist auch dieses Ver fahren mit gewissen, im folgenden aufgeführten Nach teilen behaftet.
1. Eine ungleichmässige Bindung der Fasern kann erst festgestellt werden, nachdem der Faserstrang zu einem Stab umgeformt und gehärtet worden ist. Überdies besteht kein Ausgleich für ungleichmässige Verteilung des Weichmachers. Daher kann angenommen werden, dass nach dem bekannten Verfahren hergestellte Faserstränge tatsächlich keine gleichmässig abgebundenen Fasergebilde enthalten.
2. Werden die Faserstäbe in noch etwas weichem Zustand geschnitten, so können als Fehler ein Verschie ben einzelner Fasern und ungleichmässige Schnitte und in einigen Fällen mechanische Schwierigkeiten auftreten.
3. Zum Härten eines imprägnierten Faserstranges ge- mäss früheren Praktiken war eine längere Zeit erforder lich, da a) die Weichmacher nach dem ersten Verfestigen nicht gut binden und ohne Wärmezufuhr nur nach län gerer Zeit eine gewisse Bindung herbeiführen und b) die Ofenheizung eines imprägnierten Faserstranges verlän gert werden muss, um die mittleren Teile zu beeinflus sen, besonders, wenn der Faserstrang in grösseren Län genabschnitten und/oder in eine Papierumhüllung ein geschlagen gehärtet wird. 4.
Die behandelten kontinuierlichen Faserstränge ver langen eine Papierhülle zum Aufrechterhalten der Form beständigkeit, da der so behandelte Faserstrang vor dem Härten und in den meisten Fällen auch nach dem Härten biegsam und dehnbar ist und die Fasern nicht so fest miteinander verbunden sind, dass sie eine bestimmte Form behalten. Unter Formbeständigkeit soll hierbei ein gewisser Widerstand gegen Deformation verstanden wer den.
5. Abschnitte von kontinuierlichen Fasersträngen, wie sie bisher hergestellt wurden, konnten nur als Zigaretten filter benützt werden, da sie a) eine Papierhülle benöti gen, und die einzige, in grossem Umfang benützte und daher auch wirtschaftlich verfügbare Umhüllvorrichtun- gen die Zigarettenmaschinen waren und b) weil Papier oder anderes festes Hüllmaterial die Verwendung der Faserstränge für bestimmte Anwendungen verhindert.
Während die oben beschriebenen Verfahrensschritte als repräsentativ für die gegenwärtig in weitestem Ge brauch stehenden Verfahren angesehen werden können, soll doch bemerkt werden, dass schon Versuche unter nommen worden sind, um formhaltige Produkte aus Fa sersträngen einschliesslich Zigarettenfilter herzustellen, die keine Umhüllung brauchen.
Die in diesem speziellen Sinn gemachten Vorschläge scheinen folgende Schritte zu be nötigen: a) Auftragen eines Zellulosederivates in ver dünnter wässriger Lösung auf den Faserstrang mit dem sich daraus ergebenden, relativ kostspieligen Abscheiden einer beträchtlichen Wassermenge aus dem Faserstrang oder b) die Verwendung einer Fasermischung mit ad- häsiven und nichtadhäsiven Fasern mit der sich daraus ergebenden Beschränkung der Fasergrösse und Faser bestandteile. Es hat sich gezeigt, dass durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens alle genannten Nach teile beseitigt und viele Vorteile erzielt werden können.
Eine bevorzugte Ausführungsart des erfindungsge- mässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserstrang verwendet wird, dessen Fasern überwiegend in Längsrichtung orientiert sind, dass der Strang vor der Imprägnierung mit dem Weichmacher zu einem zusam menhängenden Vlies ausgebreitet wird und dass das ausgebreitete und anschliessend imprägnierte Vlies unter Verdichtung in Stabform gebracht und heiss behandelt wird.
Gemäss einer weiteren Ausführungsart des erfin- dungsgemässen Verfahrens kann die Erhitzung des im prägnierten Faserstranges während des Vorganges der Verdichtung desselben durch Durchleiten von Dampf durch den Strang erfolgen. Weiter kann das Verfahren so ausgeführt werden, dass Dampf auf die Umfangs fläche des durch die Führung laufenden Faserstranges in einer der Bewegungsrichtung desselben entgegengesetz ten Richtung geleitet wird.
Das Einleiten von Dampf in den Faserstrang bei des sen Zusammenführung scheint ein Erweichen der Fasern und des von diesen getragenen Weichmachers zu bewir ken und hat bestimmt die Wirkung, dass die Fasern bei der Zusammenführung gleichmässig miteinander verbun den werden, indem alle Fäden und der ganze Weich macher im wesentlichen gleichmässig erwärmt werden.
Bewegt sich der Faserstrang aus einer Dampfbehand- lungsstation wie sie oben skizziert ist, heraus, so kommt er mit der umgebenden Luft in Berührung und die Fa sern sowie der Weichmacher erhärten, wodurch der Fa serstrang eine gewisse Formbeständigkeit und eine ver steifte Umfangsschicht erhält. DerFaserstrangwird jedoch gewöhnlich durch Ziehen bewegt, und obwohl der mit Dampf behandelte Strang gut gebunden ist und eine im Vergleich mit einem nicht mit Dampf behandelten Strang wesentliche Erhöhung des Widerstandes gegen Deforma tion aufweist, nimmt er nicht sofort seine maximale Formbeständigkeit an und wird durch das Ziehen in ge wissen Umfang deformiert.
Dabei kann überdies ohne weitere Behandlung eine unerwünschte Verschmelzung benachbarter Fasern erfolgen, so dass die Gesamtober fläche der Fasern des Stranges verringert und/oder der Strang übermässig steif wird.
Es hat sich gezeigt, dass ein maximaler Widerstand gegen Deformation leicht dadurch erzielt werden kann, dass der hitzebehandelte Faserstrang durch einen zweiten Kanal geführt wird, in welchem Luft durch den Strang geleitet wird, und zwar vorzugsweise in einer Richtung, die entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Stranges ist.
Die Lufttrocknung des mit Weichmacher imprägnier ten, mit Dampf behandelten zusammengeführten Faser stranges ergibt eine schnelle Verfestigung des Weich machers sowie ein Abkühlen der erweichten Fasern in ihrem gebundenen Zustand und bewirkt ein Hartwerden der Aussenfläche des Stranges, wodurch ein maximaler Widerstand gegen Deformation erreicht und der Strang ohne äussere Umhüllung als einheitliches Gebilde ge handhabt werden kann. Überdies kann durch diese Luft behandlung des Stranges eine Reduktion der Gesamt faseroberfläche der Fasern durch Verschmelzung benach barter Fasern praktisch verhindert werden, und der Strang kann nicht mehr übermässig steif werden.
Der Apparat zur Ausführung des erfindungsgemäs- sen Verfahrens ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch folgende Teile: ein an den beiden Enden offenes Gehäuse mit einer zwischen diesen beiden Enden ange ordneten Kammer, ein in dieser Kammer angeordnetes, an einem der beiden offenen Gehäuseenden anliegendes Kernglied mit einem diesen durchsetzenden Längskanal, der sich von dem einen offenen Gehäuseende zum an deren erstreckt und der koaxial zum Gehäuse verläuft, wobei das Kernglied auch zur Achse des Längskanals geneigte Kanäle für das heisse Gas bzw.
den heissen Dampf aufweist, ein abnehmbares Verschlussglied für das andere der beiden offenen Gehäuseenden, das ebenfalls einen Kanal für den Durchgang des Faserstranges auf weist, der zum Längskanal des Kerngliedes koaxial ist, und Mittel zum Zuleiten von heissem Gas bzw. Dampf von der Gehäuseaussenseite zu den geneigten Kanälen im Kernglied.
Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren her gestellter stabförmiger Körper ist erfindungsgemäss da durch gekennzeichnet, dass er aus zusammenhängenden Fäden besteht, die allseitig, jedoch überwiegend in Längsrichtung orientiert sind und auf ihrer Oberfläche einen als Bindemittel zwischen den Fäden wirkenden Weichmacher tragen, wobei der Körper eine versteifte periphere Aussenschicht aus Weichmacher tragenden Fä den und einem weicheren Innenteil aufweist, der eben falls aus Weichmacher tragenden Fasern besteht, und wobei das Gewichtsverhältnis zwischen Weichmacher und Fadenmaterial in der peripheren Aussenschicht prak tisch gleich gross ist wie im weicheren Innenteil.
Eine erfindungsgemässe Verwendung des stabförmi- gen Körpers erfolgt als Auftragstift zum Auftragen einer von ihm aufgesaugten Flüssigkeit auf eine Oberfläche, wobei der Körper eine für die Flüssigkeit undurchlässige Hülle aufweist, welche die periphere Aussenschicht des Körpers umgibt und die nicht bis zum einen Ende des selben reicht, so dass dieses eine Ende des Körpers frei liegt. Die genannten Auftragstifte können als Markier- oder Schreibstifte verwendet werden.
Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren herge stellter stabförmiger Körper, der formbeständig ist bzw. einen Widerstand gegen Deformation aufweist, kann fer ner auch als Filter oder Absorber verwendet werden.
Zelluloseazetat kann den Hauptbestandteil des nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Körpers bilden. In Mischung mit diesem können auch andere Ma terialien verwendet werden, z.B. nach dem Viskosever- fahren hergestellte regenerierte Zellulose, Baumwolle, As best, Metallfasern, Holzfasern und/oder Sägemehl je nach den erforderlichen Eigenschaften der Körper.
In den Fällen, in denen die mit den Zelluloseazetat- fasern zu mischenden Materialien selbst in Gestalt ge kräuselter, zusammenhängender Faserstränge vorliegen, können diese einer Behandlung unterworfen werden, durch welche die Fasern voneinander getrennt werden, worauf sie zusammen mit dem Zelluloseazetatstrang, der mit Weichmacher imprägniert ist, durch die Apparatur geschickt werden, in der die Erhitzung erfolgt. In einer anderen Ausführungsart des Verfahrens können Garne oder Rovings aus dem beizumischenden Material zusam men mit den imprägnierten Fasern aus Zelluloseazetat durch die Apparatur, in der die Zusammenführung und Hitzebehandlung erfolgt, geführt werden.
Falls die beizu mischenden Materialien in Form von Pulver oder kurzen Fasern vorliegen, kann das beizumischende Material auf den imprägnierten Azetatstrang aufgeblasen oder herab garieselt werden. Die Azetat fasern können dabei elektro statisch aufgeladen werden, um dadurch das Aufbringen des pulverförmigen oder kurzfaserigen Materials zu un terstützen.
Der in Abschnitte geschnittene Faserstrang kann für die Herstellung von verschiedenen Arten von Filtern, wie Rauchfilter, Filterapplikatoren, Ventilfilter, Filterzapfen zum Verschliessen von Arzneiflaschen, oder in Segment form als Mittel zum Speichern und Abgeben von Pig ment und Farbstoff, als Auftragvorrichtung für medizi nische und/oder antibiotische Zwecke für Schmieröl und Rostschutzmittel, wie z.B. Gewehrlaufreiniger, für ein stellbare Auftragvorrichtungen für Klebstoff, Leim und Farbanstriche verwendet werden.
Obschon nach dem Verfahren der Erfindung ver schiedene Arten von Produkten hergestellt werden kön nen, liegt einer der wichtigeren Vorteile der Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens und eines Apparates, die bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten die Herstellung von Fasersträngen mit verschiedenen Durchmessern und Querschnittsformen einschliesslich Hohlprofilen ermög lichen.
Im folgenden wird das Verfahren nach der Erfin dung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert, in denen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Ap parates zur Durchführung des Verfahrens, ferner des nach dem Verfahren hergestellten erfindungsgemässen Körpers und verschiedene Verwendungen desselben dar gestellt sind.
Es zeigt Fig. 1 schematisch eine Fertigungsanlage, durch die ein kontinuierlicher Faserstrang zwecks Behandlung nach dem erfindungsgemässen Verfahren geführt wird; Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Ausführung eines Teiles des erfindungsgemässen Ver fahrens, welche Vorrichtung einen Teil der in Fig, 1 dar gestellten Anlage bildet; Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 2; Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Behandeln des Faserstranges mit Luft;
Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 5; Fig. 7 im Längsschnitt eine Vorrichtung, die mit der jenigen nach Fig. 2 weitgehend übereinstimmt, aber mit einem zentralen Teil zum Herstellen von hohlen Faser strängen versehen ist; Fig. 7a-7c je einen schematischen Querschnitt durch verschiedene Formen von Führungskanälen für den Durchgang des Faserstranges;
Fig. 8 im Längsschnitt einen Auftragstift mit einem nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten stabförmigen Körper, der als Absorptions- und Auftrag körper dient; Fig. 9 in Seitenansicht und im Längsschnitt eine mit einem nach dem erfindungsgemässen Verfahren berge stellen stabförmigen, als Filter dienenden Körper ver sehene Zigarette; Fig. 10 im Längsschnitt eine mit einem solchen Fil terkörper vorgesehene Zigarre;
Fig. 11-19 erläutern die Herstellung eines zugespitz ten, mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Hülle versehe- nen Saug- und Auftragkörpers für sogenannte Filz schreiber; Fig. 11 zeigt in Seitenansicht, teilweise weggebrochen, einen nicht umwickelten stabförmigen Faserkörper; Fig. 12 in Seitenansicht den mit der Hülle versehenen Faserkörper der Fig. 11; Fig. 13 in Seitenansicht den Faserkörper in seiner endgültigen Lage in bezug auf seine Hülle;
Fig. 14 in Seitenansicht, den fertigen, zugespitzten Faserkörper mit Hülle und eine Matrize zum Ausführen des letzten Formgebungsschrittes; Fig. 15 das Vorderende des in Fig. 14 dargestellten Körpers und eine andere Ausführungsform der Matrize; Fig. 16 einen Schnitt durch die Hülle des Faserkör pers; Fig. 17 in Seitenansicht ein weiteres Beispiel eines mit einer Hülle versehenen Faserkörpers;
Fig. 18 in Seitenansicht den in Fig. 17 dargestellten umhüllten Faserkörper nach Zuspitzen des vorderen En des und eine Formgebungsmatrize, und Fig. 19 im Schnitt ein weiteres Beispiel einer solchen Matrize.
Aus Gründen einer besseren Übersicht und eines bes seren Verständnisses der Gesamterfindung sind anschlies- send das Verfahren, die Vorrichtung und das Erzeugnis voneinander getrennt beschrieben.
In nachfolgender Beschreibung ist angenommen, dass aus Spinndüsen nach einem der bekannten, heute in der Industrie benützten Verfahren zur Herstellung von Ziga- rettenfiltersträngen ein kontinuierlicher, faserartiger Strang gebildet und zu einem für die Lagerung bestimm ten Ballen aufgewickelt worden ist, von dem er nach Bedarf zur weiteren Verarbeitung abgezogen werden kann. Ein solcher Strang ist nachstehend als roher oder un behandelter Strang bezeichnet, bei dem die Fasern nor malerweise gekräuselt und nicht miteinander verklebt sind.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird der rohe Faserstrang 10 in gekräuselter Form von einem Ballen 11 über eine erhöhte Bandformungsvorrichtung 12 abgenommen, die eine Anzahl von Düsen aufweist, durch die Luft auf den rohen Faserstrang geblasen wird, um dessen Fasern von einander zu trennen. Der bandförmige Strang läuft dann über eine Umlenkrolle 13 und zwischen zwei Paaren von Rollen 14, 15 durch, zwischen welchen ein Vibrator 16 angeordnet ist, um den Strang abwechselnd zu span nen und zu entspannen, so dass der Strang völlig geöff net wird, wobei die Fasern im allgemeinen getrennt und wenigstens annähernd entkräuselt werden.
Von den Rol len 15 läuft der Faserstrang durch eine weitere Bandfor- mungsvorrichtung 17, die der Vorrichtung 12 entspricht und dazu dient, den Faserstrang in eine dünne Faser lage auszubreiten. Die Faserlage gelangt dann durch eine Auftragvorrichtung 18, in der ein Weichmacher durch Düsen auf die Fasern gespritzt wird.
Obschon der Faserstrang vorzugsweise anfänglich mit den an sich bekannten, oben angeführten Mitteln be handelt wird, können auch andere Vorrichtungen und Mittel benützt werden, um eine ausgebreitete Lage von wenigstens annähernd ungekräuselten, mit einem Weich macher imprägnierten Fasern zu bilden, denn die durch das Verfahren nach der Erfindung geschaffene Verbes serung liegt im Verarbeiten und Härten dieser ausge breiteten Lage von imprägnierten Fasern.
Beim vorliegenden Verfahren wird die aus der Auf tragvorrichtung 18 kommende ausgebreitete Lage im prägnierter Fasern in eine erste Härtstation 19 geführt, in der die Fasern gleichzeitig durch Dampf erhitzt und zusammengeführt werden. An dieser ersten Härtstation 19 befindet sich ein Heiz- und Formgebungsapparat, der - wie in Fig. 1 gezeigt - ein Rohr oder eine Düse 19' mit einer trichterförmigen Eintrittsöffnung 19a aufweist, die in den Formgebungskanal 19b des Rohres führt. Die ser Kanal 19b hat einen Durchmesser der demjenigen der herzustellenden Faserkörper entspricht; er dient dazu, dem Strang die Form eines Stabes zu geben.
In das Rohr kann durch einen Einlass 20 heisses Gas oder heisser Dampf geleitet werden, wodurch beim Durchgang des Faserstranges durch das Rohr ein beschleunigtes, gleich- mässiges und ausreichendes Erhitzen der Fasern und des Weichmachers erfolgt.
Dabei kann dem erhitzten Gas bzw. Dampf auch Weichmacher zugesetzt werden. Das erhitzte Gas bzw. der erhitzte Dampf wird den mit Weichmacher imprä gnierten Fasern des Stranges zugeführt, während sie sich in Stabform im Innenraum des Rohres 19' befinden. Vor zugsweise wird für die erste Härtungsbehandlung Dampf verwendet, der unter Druck in das Rohr eingeblasen wird, und zwar unter einem Winkel gegenüber der Längsachse des Rohrs, so dass der Dampf entgegen der Bewegungs richtung des Stranges einströmt.
Zwar kann eine wesent lich stärkere Verklebung der Fasern des Stranges da durch erreicht werden, dass man den Strang unmittelbar nach dem Zusammenführen der Faserschicht in die Form eines Stabes mit Dampf behandelt; eine noch stärkere Verklebung und damit einen höheren Widerstand gegen Deformation kann man aber erreichen, wenn der Dampf gegen die Bewegungsrichtung, z.B. unter einem Winkel von 45 gegen die Längsachse des Stranges, eingeführt wird, wobei der Dampf den Faserstrang durchströmt und an der Eintrittsöffnung des Stranges in der ersten Härt- station austritt,
so dass die einlaufende imprägnierte Lage von Fasern schon beim Zusammenfassen zu einem stab- artigen Gebilde erhitzt wird.
Fig. 1 zeigt die Ausbildung der ersten Härtstation nur schematisch. Vorzugsweise wird in dieser Station eine Bündelung- und Dampfbehandlungsvorrichtung be nützt, wie sie im folgenden in Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wird. Der Druck des auf den Faserstrang geleiteten Damp fes und die Geschwindigkeit, mit der der Faserstrang in die erste Härtstation geführt wird, variiert in einem ge wissen Ausmass mit der benützten Vorrichtung.
Bei den bevorzugten Ausführungsarten des erfindungsgemässen Verfahrens hat es sich jedoch erwiesen, dass eine aus reichende Verklebung der Fasern bei Stranggeschwindig- keiten von 50-100 m pro Minute erreicht werden kann, wenn pro Stunde etwa 2j2 - 4V2 kg Dampf bei Faser strängen eingeführt werden, die für Zigarettenfilter be stimmt sind. Der eingeleitete Dampf ist vorzugsweise ge sättigt bei einem Anfangsdruck von 1,4 kg/cm=.
Der Faserstrang, der bei seinem Austritt aus der er sten Härtstation ein stabähnliches Gebilde ist, behält im allgemeinen seine Form und seinen gehärteten Zustand von selbst. Der Ausdruck gehärtet bezieht sich dabei auf einen Faserstrang, bei dem Fasern nach Bündelung zu einem stabähnlichen Gebilde mit benachbarten Fasern verklebt worden sind. Beim Verfahren nach der Erfin dung kann ein gehärteter Faserstrang leichter und mit besseren Eigenschaften erhalten werden als bisher.
Der Faserstrang, der die erste Härtstation verlassen hat, kann direkt in eine Schneidvorrichtung einer Zigarettenma schine abgegeben und in Abschnitte geschnitten werden, ohne dass er mit einer Umhüllung versehen zu werden braucht. Wenn jedoch das Herstellungsverfahren so ge führt wird, dass der Faserstrang die erste Härtstation als kohärenter Strang mit versteifer Hüllschicht verlässt, kann durch sofortiges Festlegen der Dimensionen ein verbes sertes und masshaltiges Produkt erhalten werden, da es nicht nötig ist, nachträglich noch eine Trocknung durch zuführen, durch welche die Dimensionen reduziert wür den.
Der Faserstrang kann jedoch auch je nach den Ar beitsbedingungen und den verwendeten Komponenten des Stranges in eine zweite, unmittelbar an die erste ange schlossene Härtstation 50 geführt werden, wenn der aus der ersten Härtstation 19 kommende Faserstrang vor dem Schneiden weiter gehärtet werden soll.
In diesem Falle wird der aus der ersten Härtstation 19 kommende Faserstrang direkt in die zweite Härtsta- tion 50 geleitet, in der trockene Luft auf ihn einwirkt, um seine Fasern und den Weichmacher so weit auszu härten, dass der Faserstrang seine volle Formbeständig keit ohne übermässige Steifheit oder Verschmelzung der Faser erhält. Die auf den Faserstrang in dieser Härtsta- tion 50 einwirkende trockene Luft weist vorzugsweise eine Temperatur von 32 C oder weniger auf und wird unter einem Druck von 3,5 - 7 kg/cm\-' gehalten.
Ferner sollte zum Erzielen optimaler Ergebnisse diese trockene Luft im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung des Faser stranges und unter einem Winkel von ca. 45 zu seiner Längsachse zugeleitet werden. Eine zur Behandlung des Faserstranges in der zweiten Härtstation 50 der der Fig. 1 geeignete Trocknungsvorrichtung ist in Fig. 5 gezeigt und wird unten eingehend beschrieben.
Im Dampfinjektionsapparat (Fig. 2) sowie im Luft injektionsapparat (Fig. 5) werden mehrere Dampf- bzw. Luftströme an über den Umfang des Faserstranges ver teilten Punkten auf diesen geleitet, so dass eine gleich- mässige Trocknung bzw. Härtung erzielt wird.
Beim Verlassen der ersten Härtstation 19 kann der Faserstrang schon eine gewisse Gestaltfestigkeit aufwei sen, ohne dass er völlig ausgehärtet ist. Er kann dann beim Ziehen immer noch eine gewisse Deformation er leiden, besonders wenn er einen beträchtlichen Durch messer hat. Zudem können dabei die Fasern unter Ver- kleinerung der Oberfläche und Entstehung übermässiger Steifheit des Stranges miteinander verkleben. Aus diesem Grund wird die zweite Härtstation zweckmässig so ange ordnet, dass in ihr der Faserstrang sehr schnell, z.B. in nerhalb 0,02 - 0,05 Sekunden, nach Verlassen der ersten Härtstation auf etwa Raumtemperatur abgekühlt wird.
Durch möglichste Verkürzung der Zeit von der ersten zur zweiten Härtstation wird die Tendenz des Faserstran ges, sich zu deformieren, weitgehend verringert, und seine Faser- und Weichmacherkomponenten werden ohne über- mässige Verschmelzung der Fasern erhärtet, woraus sich ein zellenförmiger Aufbau des Faserstranges ergibt. Durch die Luftbehandlung wird nicht nur eine uner wünschte übermässige Steifheit verhindert, sondern der Faserstrang auch so weit gekühlt und verfestigt, dass er mit einer Hülle versehen werden kann, ohne dass in die ser Falten entstehen.
Ein auf diese Weise hergestellter Faserstrang weist beim Verlassen der zweiten Härtstation gleichmässig zu sammengekittete Fasern und eine hohe Formbeständig keit auf. Weiter folgt, dass a) am Faserstrang keine wei teren Operationen, ausser dem Schneiden in Abschnitte, vorgenommen werden müssen, b) der gleichmässig ver kittete, formbeständige Faserstrang so rasch erzeugt wer den kann, wie das Zusammenführen, Spannen, Imprä gnieren und Verdichten ausgeführt werden kann, und c) die lineare Geschwindigkeit des Faserstranges minde stens so hoch sein kann wie bei älteren bekannten Her stellungsverfahren. Überdies ist ersichtlich, dass das Schneiden des fertigen Faserstranges in Abschnitte ohne Papierumhüllung erfolgen kann.
In einigen Fällen und für spezielle Zwecke kann ein spezieller Aussenüberzug des Faserstranges wünschenswert sein, und dieser kann, z.B. mittels einer Ringbürste 21 oder ringförmigen Dü senanordnung, aufgebracht werden. Der geformte Faser strang wird dann einer Schneidvorrichtung 24 zugeführt, die ihn in Abschnitte S schneidet, die von einem Behäl ter 25 aufgenommen werden.
Es können verschiedene Materialien verwendet wer den. um einen Körper nach dem Verfahren nach der Er findung herzustellen, sofern diese Materialien sich zu einem kontinuierlichen Strang von Fasern formen las sen, die vornehmlich in Längsrichtung orientiert sind. Es ist jedoch zweckmässig, den kontinuierlichen Faserstrang aus wenigstens 50 % Zelluloseazetatfasern aufzubauen.
Für bestimmte Verwendungszwecke und zum Erzielen bestimmter Filter- und Absorptionwirkungen oder einer Aufnahmefähigkeit für Flüssigkeiten können die Zellu- loseazetatfasern mit anderen Materialien gemischt wer den, z.B. Zellulose, regenerierter Zellulose, Zellulose- azetatbutyrat, Zellulosepropionat, aktiver Kohle, Asbest fasern, Metallfasern, Holzfasern, Sägemehl und/oder Mischungen dieser Materialien.
Der auf Station 18 auf die ausgebreiteten Faserlagen als Bindemittel aufgesprühte Weichmacher kann ein Weichmacher sein, der für eine Verklebung der Fasern untereinander, geeignet ist, zum Beispiel Di-äthoxyäthyl- phthalat, Di-methoxyäthyl-phthalat, Triäthyl-zitrat Tri- butylzitrat, Trikresylphosphat, Glycerintriazetat, Glyze- rintripropionat, Triphenylphosphat, Äthylphthalyl-äthyl- glykolat,
Azetyl-triisohexyl-zitrat, Azetyl-triäthyl-zitrat, Dimethylphthalat, Diäthylphthalat, Triäthylphosphat und Tribeta-chloräthyl-phosphat.
Der Denier der Einzelfasern und der Totaldenier des Faserstranges können zwecks Erreichens eines Fertig stranges mit bestimmten speziellen Eigenschaften variiert werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass beste Ergebnisse bei einem Denier der Einzelfasern von 1,6-16 und einem Totaldenier des Stranges von 37 000 - 500 000 erhalten werden. Dieser schliesst natürlich den gesamten Denier- bereich von 37 000 - 100 000 mit ein, wie er normaler weise bei der Erzeugung von Zigarettenfiltern benützt wird.
Die Vorrichtungen zum Behandeln des Stranges in der ersten bzw. zweiten Härtstation sind in Fig. 2-6 dar gestellt.
Der in Fig. 2 gezeigte Dampfinjektionsapparat weist ein Gehäuse 100 auf, das zwischen seinen Endöffnungen 104 und 106 eine Kammer 102 bildet. In dieser ist ein Kernglied 108 im Anschlag gegen das Kammerende 110 eingesetzt. Dieses Kernglied weist einen dem Durchgang des Faserstranges dienenden Axialkanal 112 sowie schräge Kanäle 114 auf, die unter einem Winkel in den Axialkanal 112 münden. Ein Verschlussglied 116 dient zum Abschluss des vorderen Kammerendes. Im Ver- schlussglied 116 ist ein axialer Einlasskanal 118 vorge sehen.
Am Gehäuse 100 ist das Verschlussglied 116 lös bar befestigt, und zwar vorzugsweise mittels eines Ge windes 120, so dass das Verschlussglied koaxial mit dem Axialkanal 112 im Kernglied 108 ist. Eine Zuleitung 122 führt durch eine Seitenwand des Gehäuses 100 in einen Ringraum 124. Die Zuleitung 122 und der Ringraum 124, in welchen die schrägen Kanäle 114 des Kerngliedes 108 einmünden, dienen zum Zuführen des durch die Lei tung 122 eingeführten Dampfes zum Faserstrang im Axialkanal 112. Das Verschlussglied 116 ist ein längli ches, trichterförmiges Glied mit dem Einlasskanal 118, der einen ersten konisch zulaufenden Teil 118a aufweist, der in einen zweiten Teil 118b von gleichförmigem Quer schnitt führt.
Der Axialkanal 112 im Kernglied 108 weist ebenso wie der Teil 118b über seine ganze Länge einen gleichförmigen Querschnitt auf.
Beim Durchziehen durch den Apparat nach Fig. 2 wird die aus der Sprühstation 18 kommende imprägnierte Faserlage 10 im Einlasskanal 118 zu einem stabähnlichen Gebilde zusammengefasst.
Nach diesem Zusammenfassen durchläuft dieses Ge bilde das Kernglied 108, das vorzugsweise, wie in Fig. 2 gezeigt, ein konisches Mundstück 111 aufweist, welches in den Axialkanal 112 führt. Das Kernglied kann einen passenden Umriss aufweisen, entsprechend dem Quer schnitt der Kammer 102; sowohl die Kammer als auch das Kernglied sind vorzugsweise von zylindrischer Form. Das Kernglied weist Endflanschen 132 auf, die zum Hal ten des Kerngliedes im Abstand von den Kammerseiten wänden dienen, wodurch der Ringraum 124 zwischen dem Kernglied und den Kammerseitenwänden entsteht. Die schrägen Kanäle 114 schliessen einen Winkel von vor zugsweise 45 mit dem Axialkanal 112 im Kernglied ein.
Zufolge des in der Kammer herrschenden Druckes strömt der auf den Faserstrang geleitete Dampf durch diesen in einer Richtung entgegengesetzt der Bewegungs richtung des Faserstranges. Somit strömt durch die Zu leitung 122 eintretender Dampf durch den Faserstrang hinter den schrägen Kanälen 114 und in den Einlasskanal 118 des Verschlussgliedes 116. Die Wirkung des Dampfes erfolgt vorzugsweise dort, wo die Fasern ihre endgültige Lage einnehmen bzw. vom konischen Teil 118a in den Teil 118b von gleichmässigem Querschnitt laufen.
Damit sich der Luftdruck im Faserstrang ausgleichen kann, wenn dieser seine endgültige Dimension annimmt, ist das Verschlussglied 116 mit einer Anzahl von Aus trittskanälen 140 versehen, die aus dem Einlasskanal 118 zu der Aussenseite des Verschlussgliedes führen und vorzugsweise unter einem Winkel zur Achse des Einlass- kanals 118 verlaufen und im Gebiet der Verbindungs stelle der beiden Teile 118 a und 118 b in diesen ein münden.
Durch Einschrauben des Verschlussgliedes 116 wird das vordere Ende der Kammer 102 und durch Anschlag der Schulter 109 des Kerngliedes gegen die Rückwand <B>110</B> des Gehäuses das hintere Ende der Kammer 102 ab gedichtet. Das Kernglied 108 ist mit einem nach hinten ragenden Mundstück 150 versehen, das als Verlängerung des Axialkanals 112 dient. Das Mundstück 150 durch setzt satt die Öffnung 104 des Gehäuses 100. Es hat sich gezeigt, dass mit dieser Konstruktion eine ausreichend wirksame Abdichtung geschaffen wird: aber es können zu diesem Zweck natürlich noch zusätzliche Dichtungs scheiben und/oder Packungen vorgesehen sein.
Obschon ein zylindrisches Kernglied und eine zylin drische Kammer gezeigt sind, können die Kammer und das Kernglied im Querschnitt auch quadratisch oder rechteckig oder in irgendeiner anderen Querschnittsform ausgebildet sein. Ebenso ist die Zuleitung 122 als an einer geflanschten Bohrung in der Gehäuseseitenwand befestigt gezeigt; sie kann aber auch in irgendeiner an deren passenden Form ausgeführt sein, die sich als Dampfleitung eignet.
Der beschriebene Dampfinjektionsapparat, welcher für zahlreiche Anwendungen geeignet ist, kann mit Ab änderungen auch zum Erzeugen eines Faserstranges der selbst einen axialen Durchgang aufweist, verwendet wer den, siehe die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform. Der Apparat nach Fig. 7 weist die gleichen Hauptbe standteile wie der Apparat nach Fig. 2 auf, nämlich ein Gehäuse 100, ein Kernglied 108 und ein Verschlussglied 116. Eine detaillierte Beschreibung des Apparates erüb rigt sich somit.
Der Hauptunterschied zwischen den beiden Appara ten nach Fig. 7 und Fig. 2 ist, dass der erstere ein Glied in Form eines Rohrstückes 400 zum Bilden eines Durch ganges im Faserstrang selbst aufweist. Das Rohrstück 400 erstreckt sich durch das Mundstück<B>150</B> des Kern gliedes, den Axialkanal 112 im Mundstück und im Kern glied 108, bis in den Einlasskanal des Verschlussgliedes 116 hinein. Das vordere Ende 401 des Rohrstückes 400 ist vorzugsweise aufwärts gebogen und das Rohrstück mit Öffnungen versehen. In das Einlassende 401 des Rohrstücks 400 wird Dampf eingeleitet, ebenso wie Dampf in die Zuleitung 122 des Gehäuses 100 geleitet wird.
Die Menge des eingeleiteten Dampfes, bestimmt in kg pro Stunde pro Quadratzentimeter Faserstrang-Quer- schnitt, kann ebenso gross sein wie die durch die Zu leitung 122 eingeführte Dampfmenge.
Das Rohrstück 400 ist im Axialkanal 112 des Kern gliedes 108 innerhalb des durch den Apparat laufenden Faserstranges zentral abgestützt. Das Rohrstück 400 ist mit rundem Querschnitt gezeigt, kann abzr auch, falls gewünscht, von quadratischem, ovalem oder irgendeinem andern Querschnitt sein. Gewöhnlich entspricht die Rohr form der Form des Durchgangs 112 im Kernglied 108; der Rohrquerschnitt kann jedoch von demjenigen des Axialkanals 112 verschieden sein.
Der in Fig. 7 gezeigte Apparat weist ein Rohrstück 400 von kreisrundem Querschnitt auf. Die Fig. 7c zeigt einen Querschnitt durch den Axialkanal 112 und durch das Rohrstück 400 bei Verwendung eines runden Roh res und eines runden Axialkanals. Fig. 7a und 7b zeigen andere Querschnittsformen. Zur Bezeichnung entspre- chender Bestandteile in den beiden letzteren Figuren die nen gleiche Grundzahlen wie in Fig. <B>7e.</B>
Der Luftinjektionsapparat ist ähnlich konstruiert wie der Dampfinjektionsapparat, wie aus Fig. 5 und 6 her vorgeht. Anstatt aber am vorderen Ende des Gehäuses 100' ein trichterförmiges Verschlussglied anzubringen, ist ein länglicher Einsatz 160 vorgesehen, und der lange ko nische Teil 118a des Einlasskanals 118 der Fig. 2 ist er setzt durch einen kurzen konischen Teil 162 am äusseren Ende des Einsatzes 160, die zu einem Teil 164 von gleich- mässigem Querschnitt für den Faserstrang führt. Der Einsatz 160 braucht nicht länglich zu sein, aber die läng liche Ausführung wird vorgezogen, da sie leichter zu handhaben ist.
Das Kernglied 108a dieses Apparates ist im wesent lichen gleich dem Kernglied 108 des Dampfinjektions- apparates. Im Luftinjektionsapparat sind aber vorzugs weise zwei Sätze von schrägen Einlasskanälen für Luft vorgesehen, d.h. zusätzlich zu den Einlasskanälen 114a ist eine zweite Gruppe von Einlasskanälen 115 angeord net. Die Kanäle beider Gruppen schliessen mit der Kern glied-Längsachse in Laufrichtung des Faserstranges einen Winkel von vorzugsweise 45 ein. Die beiden Ka nalgruppen sind vorzugsweise gegeneinander versetzt.
In Fig. 5 und 6 sind gleiche Grundzahlen zur Bezeichnung von Komponenten des Luftinjektionsapparates verwen det, die denjenigen des Dampfinjektionsapparates in Fig. 2 und 4 entsprechen.
Die Axialkanäle für den Faserstrang in den Kern gliedern und die gleichförmigen Querschnittsteile der Kanäle in den Verschlussgliedern entsprechen genau dem äusseren Umriss des herzustellenden stabähnlichen Kör pers. Dies ist ein wichtiges Merkmal, da - wie oben er klärt - der Faserstrang während der Dampf- und Luft behandlung eingeschlossen ist, wodurch letzterer den er forderlichen Widerstand gegen Deformation und eine gleichförmige Bindung erhält. Beim Behandeln eines Faserstranges von grösserem oder kleinerem Durchmes ser als derjenige in Fig. 2-6 muss die Grösse und/oder Form der den Faserstrang aufnehmenden Kanäle geän dert werden. Mit den vorbeschriebenen Apparaten kann dies leicht geschehen.
Sowohl die Verschlussglieder als auch die Kernglieder können mit Kanälen verschiedener Grösse hergestellt werden. Wird daher gewünscht, die Apparate zum Verarbeiten eines Faserstranges von an derer Grösse zu benützen, so brauchen nur die Ver- schlussglieder und Kerne ausgewechselt zu werden; die Dampf- und Luftzuleitungen und die Gehäuse brauchen nicht abgenommen zu werden.
Ein Faserstrang, der gemäss dem Verfahren nach der Erfindung und unter Benützung der beschriebenen Ap parate verarbeitet worden ist, kann für spätere Verwen dung in Längen geschnitten werden. Letztere können für Rauchfilter, Ventilfilter, Verschlusszapfen, Absorber und/oder Applikatoren, sowie die anderen oben ange gebenen Zwecke verwendet werden.
Gemäss den bevorzugten Ausführungsbeispielen be steht der stabförmige Körper, der das Endprodukt bildet aus kontinuierlichen Fasern, vornehmlich in Längsrich tung orientiert sind, und einem Weichmacher, mit wel chem die Fasern imprägniert sind. Die versteifte Um fangslage besteht aus den gleichen Materialien, und das Gewichtsverhältnis zwischen Weichmacher und Fasern dieser Umfangslage ist praktisch gleich gross wie das Gewichtsverhältnis zwischen Weichmacher und Fasern im Körperinneren. Der in Fig. 8 dargestellte Auftragstift weist eine als Hülle dienende Patrone 200 auf, die vorzugsweise mit einem Mundstück 202 und einer Verschlusskappe 204 versehen ist.
In der Patrone befindet sich ein Absorp tionskörper 206 aus kontinuierlichen Zelluloseazetat- fasern, welcher mit einem Applikator oder Auftrager 208 verbunden ist, welcher ebenfalls aus kontinuierlichen Zelluloseazetatfasern besteht. Der Totaldenier des Ap- plikators 208 und der Denier seiner Fasern sind von denjenigen des Körpers 206 verschieden.
Die Hauptauf gabe des letzteren besteht in der Speicherung von mög lichst viel Flüssigkeit, und diejenige des Applikators 208 im gleichmässigen Abgeben und Auftragen dieser Flüs sigkeit. Der Denier des Applikators wird daher gemäss dieser Aufgabe gewählt, während der Denier des Kör pers 206 im Hinblick auf gewünschte Saug- und Speicher fähigkeit gewählt wird. Der Applikator 208 und der Kör per 206 werden durch Eintauchen oder Einspritzen des zu verausgabenden Materials, wie z.B. Streichfarbe, Par fum oder Antiseptikum, gefüllt.
Ein Beispiel eines als Zigarettenfilter dienenden stab- förmigen Körpers ist in Fig. 9 dargestellt. Hier bezeich net 300 eine Zigarette mit einem Papierumschlag 302, einer Füllung 304 aus Tabak und einem Filterkörper 306, welcher direkt mit dem Zigarettenpapier 302 verbunden ist, so dass zwischen dem Umfang des Filters 306 und der Papierhülse 302 der fertigen Zigarette keine Papier zwischenlage vorhanden ist.
Ein Beispiel eines als Zigarrenfilter dienenden stab- förmigen Körpers ist in Fig. 10 gezeigt. Eine Zigarre 500 weist eine Tabakfüllung 502 und ein Tabakdeckblatt 504 auf. Im Deckblatt 504, am einen Ende der Zigarre, ist ein Filterkörper 506 vorgesehen.
In Fig. 14 ist ein Auftragstift mit einer Hülle 604 dargestellt, die den Umfang eines länglichen Saugkörpers 606 umschliesst. Das Vorderende 606a des letzteren weist die Form eines Kegelstumpfes auf, ebenso wie der vordere Endteil 604a der Hülle.
Der Körper 606 besteht aus einem einzigen Faser stab oder aus zwei Abschnitten. Geeignete Fasermateria lien und Weichmacher dafür sind die bereits genannten. Die daraus gebildeten Körper haben eine ausreichende Steifheit und wirken einer Faltenbildung der Hülle ent gegen.
Die Hülle 604 kann aus einer mit einem thermopla stischen Material überzogenen Metallfolie bestehen. Ge- mäss Fig. 16 besteht sie aus einer ersten Lage 608 in Form einer Aluminiumfolie, die auf einer Seite mit einer Schicht 610' eines Kunststoffes, z.B. Polyäthylen, über zogen ist. Die Hülle 604 umschliesst den Faserstrang voll ständig.
Die sich überlappenden Ränder 612, 612' der Hülle überdecken einander um einen geringen Betrag, wie in Fig. 12 gezeigt ist, und sind vorzugsweise längs eines Längssaumes 614 versiegelt, Ein solches Versiegeln kann durch Zufuhr von Wärme längs des Saumes aus geführt werden und zwar kann man dafür eine konven tionelle Zigarettenherstellungsmaschine verwenden, die in ihrem Umschlagabschnitt mit einem Wärmeabdichtele- ment versehen ist.
Die Hülle kann längenweise auf den Faserkörper auf gebracht werden, und der eingeschlagene Faserkörper kann dann in Abschnitte aufgeteilt werden, wie sie in Fig. 11 und 12 dargestellt sind.
Der Körper 606, Fig. 12, kann durch Druck in Rich tung des Pfeiles A (Fig. 13) aus der Hülle geschoben und dadurch sein vorderer Endteil 606a freigelegt werden. Darauf wird das Vorderende des Faserkörpers und des- sen Umschlags in eine Formgebungsmatrize 620, Fig. 15 geschoben, welche einen Körper 622 mit einer Heizvor- richtung 624 und einen den Körper durchsetzenden Trich ter 626 aufweist, welcher mit einem Hohlfutter 628 von Kegelstumpfform ausgekleidet ist, das vorzugsweise aus (@Teflon (Polytetrafluoräthylen) besteht.
Die Heizvor- richtung 624 wird durch einen in der Matrize 620 ange ordneten Dampfkanal gebildet. Das Erwärmen der Ma trize während des letzten Formgebungsschrittes dient zur stärkeren Verkittung der Fasern wenigstens der Umfangs schicht im freien Ende des Faserkörpers durch den Weichmacher. Überdies behält die Hülle dank ihres thermoplastischen Überzuges ihre am vorderen Ende kegelstumpfförmige Form auch nach Ausfahren aus der Matrize 620 bei. Der thermoplastische Überzug der Hülle bewirkt dabei ein Abdichten der Hülle gegenüber der Umfangslage des Faserkörpers.
Temperaturen von 220 C haben sich für die gewünschte Formgebung, das Verkit ten der Fasern und Abdichten als geeignet erwiesen. Die genaue Temperatur hängt jedoch vom Weichmacher und dem Feuchtigkeitsgehalt des absorbierenden Körpers ab, wie dies jedem Fachmann bekannt ist.
Vorzugsweise wird eine Formgebungsmatrize gemäss Fig. 15 verwendet, es kann aber auch die Variante nach Fig. 14 benützt werden. Diese Matrize 620' entspricht im allgemeinen derjenigen nach Fig. 15, aber anstelle eines Futters 628 aus Teflon sind Hilfskanäle 630-632 vor gesehen, die vom Heizkanal 634, 636 ausgehen. Wird Dampf in letzteren geleitet, so durchströmt er die Hilfs kanäle 630-632 und fliesst in den Trichter 628'. Erhält der Auftragstift seine letzte Form mittels einer Matrize nach Fig. 14, so werden die gleichen Ergebnisse wie mit der Matrize nach Fig. 15 erhalten.
In gewissen Fällen wird jedoch die Verwendung von Dampf anstelle des Te- flonfutters vorgezogen, weil durch den Dampf die Poro- sität des freigelegten Endteils des Faserkörpers erhalten wird.
Das Produkt 45 nach Fig. 17 entspricht im allge meinen dem in Fig. 12 dargestellten. Es enthält einen absorbierenden Faserkörper 6 und eine Hülle 4. Ein Endteil 46 der Hülle 4 ist weggeschnitten, um so einen vorderen Endteil 6a des Körpers 6 freizulegen. Das Pro dukt nach Fig. 17 entspricht daher dem Produkt nach Fig. 13 mit dem Unterschied, dass es keine Einlasstülle 640 aufweist.
Nach Herstellung des Produktes nach Fig. 17 wird dieses in Richtung des Pfeiles B (Fig. 18) in die Form gebungsmatrize 50 geschoben. Letztere entspricht der Matrize 620 in Fig. 15, mit dem Unterschied, dass die Trichterwand mit Nuten 60 versehen ist, die in durch die Trichterachse gehenden Enden verlaufen. Die Matrize 50 weist ein entsprechendes kegelmantelförmiges Futter 58 auf, das vorzugsweise aus Teflon besteht.
Der Auftragstift 65 in Fig. 18 entspricht dem Auf tragstift 602 in Fig. 14, weist aber keine Einlasstülle auf. Die Einkerbungen 62 im vorderen Ende 64, die durch Nuten 60 der Matrize 50 erzeugt werden, erstrecken sich sowohl über das freiliegende Ende 6a des Faserkörp.-rs 6 als auch über das Vorderende 4a der Hülle 4. Der Auf tragstift 65 ist zwischen dem konischen Endteil des ab sorbierenden Faserkörpers 6 und dem konischen Ende der undurchlässigen Hülle 4 abgedichtet gegen Tinten und Druckfarben.
Fig. 19 zeigt eine andere Form der Formgebungsma- trize die der Matrize 620' der Fig. 14 ähnlich ist, aber Rillen 60' entsprechend den Rillen 60 der Matrize 50 in Fig. 18 aufweist. Die Funktion der Matrize 70 erhellt aus derjenigen der Matrize 50 und 620', wie sie oben darge legt ist.
Der bei den beschriebenen Auftragstiften vorhandene kegelstumpfförmige Endteil mit kreisrunder Endfläche erleichtert das Auftragen einer Schreibflüssigkeit, z.B. Tinte, auf eine Fläche und ermöglicht überdies durch Ändern der Neigung des Stiftes eine Änderung der Strichbreite. Diese Konstruktion eignet sich für den Auf trag von gekrümmten Linien besser als z.B. ein Stift mit quadratischer oder rechteckiger Endfläche.
Gemäss Fig. 13 ist am hintern Ende des Faserkör pers eine Einlasstülle 640 vorgesehen. Diese Tülle erlaubt ein leichtes Füllen des absorbierenden Faserkörpers mit der Schreibtinte. Die Hülle am hinteren Ende kann nach dem Einfüllen von Tinte von Hand zusammengedrückt und das hintere Ende des Stiftes dadurch wirksam abge dichtet werden.
Ungeachtet der Art des Faserstranges soll bei Be nützung einer Matrize gemäss Fig. 15 oder Fig. 14 das rechte (kleinere) Ende des Trichters 626 bzw. 628' offen sein, und die Spitze des Faserkörpers soll bei der Form gebung wenigstens bis an den rechten Rand der Matrize herangeschoben werden, um so das unerwünschte Zusam menkitten der Fasern an der Spitze zu verhindern.
Die verschiedenen Aspekte der oben eingehend be schriebenen Erfindung werden ferner durch die folgen den Beispiele erläutert. <I>Beispiel 1</I> Ein kontinuierlicher Faserstrang von nichtplastifizier- tem, mattem Zelluloseazetat mit 8 Kräuseln auf 25 mm Länge, erzeugt durch eine Kräuselmaschine, mit 12 De nier pro Faser und 80 000 Totaldenier wurde durch eine erste Bandformungsvorrichtung 12 und weiter über eine Spannrolle 13, wie in Fig. 1 gezeigt, geleitet und dadurch einer gewissen Spannung unterworfen.
Der gespannte Faserstrang wurde dann durch zwei Paare von Steckzy lindern 14 bzw. 15 geführt, wie in Fig. 1 gezeigt, um den Faserstrang zu öffnen und darin auftretende Bündel auf zubrechen.
Der offene Faserstrang wurde dann durch eine mit Luftdüsen arbeitende Bandformungsvorrichtung 17 zum Aufbrechen der Bündel geführt, wie sie oben beschrieben worden ist. Luftstrahlen von ca. 0,1 atm. Überdruck ge langten von unten auf den Faserstrang, um noch vor handene Bündel weiter aufzubrechen und den Faser strang zu öffnen und zwecks Bildung eines Vlieses von ca. 30 cm Breite.
Das geöffnete Faserband gelangte dann durch eine Sprühstation 18, wo es fortlaufend mit 8 Ge wichtsprozent Glyzerin-triazetat als Weichmacher, bezo gen auf das Gewicht desFaserbandesbesprühtwurde.Das besprühte Faserband wurde dann durch eine Härtstation 19, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, mit einer Geschwindigkeit von ca. 50 m pro Minute geleitet, wobei pro Stunde ca. 2,7 kg Dampf zugeführt wurden, welcher unter einem Anfangsdruck von 1,4 kg/cm2 gesättigt war.
Der Faser strang gelangte dann mit der gleichen Geschwindigkeit aus dem Dampfbehandlungsapparat durch eine weitere Härtstation 50, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist; in dieser wurde innerhalb 0,03 Sekunden nach Verlassen der Härtstation 19 der Faserstrang auf ungefähr Raumtemperatur abge kühlt. In der Härtstation 50 nach Fig. 5 wurde Luft von ca. 32 C durch die Zuleitung des Gehäuses eingeführt, und zwar etwa 140 Liter pro Minute unter einem An fangsdruck von 5,6 kg/ cm=.
Nach Verlassen der Härt- station 50 wurde der Faserkörper für späteren Gebrauch in Abschnitte passender Länge geschnitten. <I>Beispiel 2</I> Gemäss Beispiel 1 hergestellte Abschnitte wurden als. Zigarettenfilter gemäss Fig. 9 verwendet.
<I>Beispiel 3</I> Gemäss Beispiel 1 hergestellte, ca. 5 cm lange Ab schnitte wurden zur Herstellung von Auftragstiften ver wendet.
<I>Beispiel 4</I> Ein Faserkörper wurde gemäss Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch das Glyzerintriazetat durch Azetyl-triiso- hexylzitrat ersetzt wurde und 7 Gewichtsprozent Weich macher, bezogen auf das Gewicht des Stranges, verwen det werden.
<I>Beispiel 5</I> Ein Faserkörper wurde gemäss Beispiel 1 hergestellt, wobei der eingesetzte Faserstrang aus 60 a/o Zellulose azetatfasern und 40 % Baumwollfasern bestand.
<I>Beispiel 6</I> Ein Faserstrang wurde gemäss Beispiel 1 behandelt, aber mit einer Geschwindigkeit von<B>100</B> m pro Minute durch den Dampf- und den Luftbehandlungsapparat un ter Zufuhr von 4,5 kg Dampf pro Stunde geführt.
<I>Beispiel 7</I> Ein Faserstrang wurde gemäss Beispiel 1 behandelt, aber mit einer Geschwindigkeit von 75 m pro Minute durch den Dampf- und den Luftbehandlungsapparat ge führt, unter Zufuhr von 4 kg Dampf pro Stunde.
<I>Beispiel 8</I> Ein Faserstrang wurde gemäss Beispiel 1 behandelt, wobei der Denier pro Faser, der Totaldenier des Faser stranges gemäss Tabelle I variierten. Nach Behandlung des Faserstranges gemäss Beispiel 1 wurden Abschnitte gewogen und in Tinte getaucht und der Tintenüberschuss durch Abtropfenlassen beseitigt, worauf das Volumen der aufgesaugten Tinte bestimmt wurde.
EMI0008.0048
TABELLE <SEP> I
<tb> <I>Muster <SEP> Denier <SEP> Gewicht <SEP> Aufgesaugte <SEP> Verhältnis</I>
<tb> <I>Nr. <SEP> Faser/Total <SEP> Gramm <SEP> Tinte <SEP> ccm <SEP> ccm/gr</I>
<tb> 1 <SEP> 8 <SEP> <B>/80000</B> <SEP> 0,65 <SEP> 4,0 <SEP> 6,2
<tb> 2 <SEP> 12 <SEP> <B>/80000</B> <SEP> 0,66 <SEP> 3,5 <SEP> 5,3
<tb> 3 <SEP> 8 <SEP> <B>/80000</B> <SEP> 0,68 <SEP> 4,5 <SEP> 6,6
<tb> 4 <SEP> 12 <SEP> <B>/80000</B> <SEP> 0,67 <SEP> 4,5 <SEP> 6,7 <I>Vergleichsbeispiel</I> Es wurde gemäss Beispielen 1 und 8 gearbeitet, aber, keine Dampf- und Luftbehandlung vorgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1I zusammengestellt.
EMI0008.0050
TABELLE <SEP> II
<tb> <I>Muster <SEP> Denier <SEP> Gewicht <SEP> Aufgesaugte <SEP> Verhältnis</I>
<tb> <I><U>Nr. <SEP> Faser/Total <SEP> Gramm <SEP> Tinte <SEP> ccm <SEP> cem/gr</U></I>
<tb> 1 <SEP> 1,6 <SEP> <B>/37000</B> <SEP> 0,67 <SEP> 3,5 <SEP> 5,2
<tb> 2 <SEP> 3,9 <SEP> <B>/87000</B> <SEP> 1,07 <SEP> 3,0 <SEP> 2,9
<tb> 3 <SEP> 8 <SEP> <B>/80000</B> <SEP> 1,00 <SEP> 3,0 <SEP> 3,0
<tb> 4 <SEP> 12 <SEP> <B>/80000</B> <SEP> 0,98 <SEP> 4,0 <SEP> 4,0
<tb> 5 <SEP> 8 <SEP> <B>/80000</B> <SEP> 0,99 <SEP> 3,0 <SEP> 3,0
<tb> 6 <SEP> 12 <SEP> <B>/80000</B> <SEP> 0,98 <SEP> 3,0 <SEP> 3,0
<tb> 7 <SEP> 3,9 <SEP> <B>/87000</B> <SEP> 0,98 <SEP> 3,5 <SEP> 3,8
<tb> 8 <SEP> 5 <SEP> <B>/80000</B> <SEP> 0,90 <SEP> 3,5 <SEP> 3,9 Die gemäss diesen Beispielen hergestellten Faserkör per ausgenommen beim Vergleichsbeispiel,
wiesen eine versteifte Umfangsschicht, und einen sehr hohen Wider stand gegen Deformation auf. Überdies hatten die ge- mäss der Erfindung hergestellten Faserkörper, wie aus dem Vergleich der Tabellen I und 1I hervorgeht, fast die doppelte Tintenspeicherfähigkeit wie die gemäss dem Vergleichsbeispiel hergestellten Abschnitte. Die relativ hohe Tintenspeicherfähigkeit des Musters 1 der Tabelle 1I ergibt sich durch die Verwendung einer Faser mit sehr kleinem Denier.
Somit liefert das Verfahren nach der Erfindung nicht nur Faserkörper mit hohem Widerstand gegen Defor mation, sondern auch erhöhte Saug- und Speicherfähig keit.
Obschon in den angeführten Beispielen ganz be stimmte Werte angegeben sind, hat sich gezeigt, dass a) die Art und Menge des Weichmachers nicht ausschlagge bend sind, solange der Weichmacher sich mit den Strang fasern verträgt, und b) das Verfahren nach der Erfin dung innerhalb folgender Grenzen ausgeführt werden kann:
EMI0009.0008
1. <SEP> Faserstranggeschwindigkeit: <SEP> 2-100 <SEP> m <SEP> pro <SEP> Minute
<tb> 2. <SEP> Eingeführter <SEP> Dampf: <SEP> 0,36-36 <SEP> kg/h <SEP> pro <SEP> Qua dratzentimeter
<tb> Faserstrangquerschnitt
<tb> 3. <SEP> Dampfsättigung: <SEP> 100 <SEP> % <SEP> bei <SEP> einem <SEP> An fangsdruck <SEP> von <SEP> 0-5atü
<tb> 4. <SEP> Abkühlzeit <SEP> nach <SEP> Verlassen <SEP> des <SEP> Dampfbehandlungs apparates: <SEP> vorzugsweise
<tb> 0,02-0,05 <SEP> Sekunden
<tb> 5. <SEP> Temperatur <SEP> der <SEP> Kühlluft: <SEP> vorzugsweise <SEP> nicht <SEP> mehr
<tb> als <SEP> 32 <SEP> C
<tb> 6. <SEP> Menge <SEP> der <SEP> Kühlluft: <SEP> vorzugsweise
<tb> 0,045 <SEP> - <SEP> 4,5 <SEP> m3 <SEP> pro <SEP> Mi nute <SEP> und <SEP> cm2 <SEP> Strang querschnitt