Appareil pour la production de tiges destinées à être découpées
en bouts-filtres de cigarettes
Les bouts-filtres pour cigarettes sont habituellement composés de filaments artificiels continus frisés, combinés en une mèche ou un faisceau composé de plusieurs milliers de ces filaments. Une telle mèche est généralement frisée mécaniquement ce qui fait que les filaments sont plus ou moins liés entre eux pour former une bande ondulée, les crêtes et les creux des ondulations des filaments adjacents étant alors en coïncidence entre eux. La mèche est ensuite conditionnée en une balle.
Pour la fabrication de bouts-filtres pour cigarettes, on tire habituellement la mèche de la balle en la faisant passer dans un dispositif d'étalement à jet où cette mèche est soumise, sur toute sa largeur, à l'action d'un ou de plusieurs jets d'air qui contribuent à étaler la mèche pour en former une bande aplatie. La mèche ainsi aplatie passe ensuite dans un dispositif de décalage des filaments dont les rouleaux entraînés servent à décaler les ondulations des filaments frisés de la mèche ainsi qu'à tirer la mèche pour la faire passer dans l'appareil d'étalement.
La mèche étalée passe ensuite à travers un deuxième dispositif d'étalement à jets pour passer ensuite dans un dispositif applicateur de plastifiant, puis à des rouleaux de sortie entraînés et, de là, à une machine de formation de tiges, qui contient une trompe fixe, en entonnoir, de section circulaire où la bande de filaments reçoit sa section circulaire et un dispositif de garniture où le faisceau circulaire est revêtu d'une enveloppe (par exemple de papier à cigarettes) et où il est coupé à la longueur désirée, par exemple, en tiges d'une longueur de 10 centimètres. Les tiges obtenues sont ensuite découpées transversalement pour former les longueurs de mèches plus petites (par exemple des longueurs de 17 millimètres) qui sont utilisées pour les bouts-filtres pour cigarettes.
En cherchant à faire travailler une telle installation à une vitesse élevée, environ 300 mètres à la minute, ce qui correspond à la production d'environ 3000 tiges à la minute, on a constaté que les tiges ne sont pas aussi uniformes qu'on le voudrait. Ces longueurs varient en poids et en circonférence, par exemple dans une mesure beaucoup plus forte que les tiges produites à une vitesse inférieure. On observera donc une forte baisse de la qualité des bouts-filtres fabriqués à partir des tiges produites à des vitesses élevées.
L'invention a pour objet un appareil pour la production de tiges destinées à être découpées en bouts-filtres de cigarettes à partir d'une mèche formée de filaments ondulés à ondulations coïncidentes, comprenant un dispositif d'étalement à jets, suivi d'un dispositif de décalage des filaments ondulés entraînant la mèche, et d'un dispositif qui rapproche les filaments de la mèche, les entoure d'une enveloppe et la baguette formée en tiges
Afin de pallier l'inconvénient cité, l'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisse de serrage de la mèche intercalé sur sa trajectoire entre le dispositif d'étalement et le dispositif de décalage, ce mécanisme de serrage de la mèche comprenant deux rouleaux à surfaces cylindriques lisses, montés fous et entraînés en rotation par la mèche, un support fixe pour le premier rouleau (32),
un support mobile pour le deuxième rouleau (31), des moyens de sollicitation (33) pour apliquer élastiquement le deuxième rouleau sur le premier, des moyens de guidage qui maintiennent les deux rouleaux parallèles entre eux, lesdits moyens de guidage comprenant un élément de guidage fixe et un élément de guidage fixé au support mobile et contraint par ledit élément de guidage fixe à un déplacement linéaire, des moyens à faible coefficient de frotte- ment (63) étant disposés entre les deux éléments de guidage.
Le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, représente une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique de côté représentant le fonctionnement de l'ensemble de cet appareil.
La fig. 2 est une vue en bout du mécanisme de serrage de la mèche, prise en regardant dans le sens du mouvement de la mèche.
La fig. 3 est une vue de côté du mécanisme de ser
rage de la mèche.
La fig. 4 est une vue de dessus.
La fig. 5 est une vue en coupe d'un manchon à billes utilisé dans le mécanisme de serrage de la mèche.
La fig. 6 est une vue détaillée d'un circuit de billes du manchon à billes de la fig. 5.
Dans l'appareil représenté sur la fig. 1, la mèche 1 ondulée à ondulations coïncidentes est prélevée sur la balle 2, passe sur une barre de guidage fixe 3, puis elle traverse un appareil d'étalement à jets 4, où elle est soumise, sur toute sa largeur, à l'action d'un ou de plusieurs jets d'air qui contribuent à étaler les filaments de la mèche pour former une bande aplatie. Par exemple, la mèche-bande peut avoir une largeur d'environ 75 à
100 millimètres avant son entrée dans l'appareil d'étalement à jets 4, et une largeur de 150 millimètres à la sortie de cet appareil.- La mèche aplatie passe ensuite sur des barres de guidage fixes 6 et 7 et sous une barre de guidage fixe 8, pour aboutir au mécanisme 9 de serrage de la mèche.
De là, elle passe à un mécanisme de décalage 16, dont les rouleaux servent à tirer la mèche à travers le mécanisme de serrage 9 et l'appareil d'étalement 4 et notamment à supprimer la coïncidence des ondulations des filaments de la mèche, ainsi qu'on le décrira plus complètement dans la suite. La mèche étalée résultante traverse ensuite de préférence un deuxième appareil d'étalement à jets 17 (sous l'action duquel elle est étalée, en largeur par exemple, d'une largeur d'environ 150 millimètres, qu'elle possède à sa sortie du dispositif de décalage 16, à une largeur finale d'environ 300 millimètres), pour parvenir à un dispositif 18 d'application de plastifiant, puis à des rouleaux de sortie entraînés 19, 21 et, de là, à une machine 22 de formation de tiges, laquelle peut être de construction classique et comporter un entonnoir 23 et un dispositif de garniture 24.
Le plastifiant n'est pas nécessairement déposé avant que la mèche n'atteigne les rouleaux de sortie; au contraire, on peut déposer une pellicule de plastifiant sur ces rouleaux pour que ces derniers déposent le plastifiant sur la mèche qui passe entre eux.
Le mécanisme 9 de serrage de la mèche comprend deux rouleaux 31 et 32, respectivement supérieur et inférieur, de forme allongée, qui tournent fous et dont chacun possède une surface externe cylindrique lisse et uniforme en contact avec la mèche aplatie 1 qui, en passant entre ces rouleaux, est comprimée entre eux, le rouleau supérieur 31 étant pressé élastiquement de haut en bas par l'action d'un dispositif pneumatique à diaphragme 33, tandis que le rouleau inférieur 32 est monté à axe fixe. Plus particulièrement, les tourillons 34, 36 des rouleaux 31, 32 sont montés respectivement sur des paliers à rouleaux ou à billes 37 et 38. Les deux paliers inférieurs 38 sont fixés (par des vis 39) à une platine verticale fixe 41, tandis que chacun des deux paliers supérieurs 37 est monté à l'extrémité d'une barre de guidage verticale 42.
Ces barres de guidage 42 traversent les extrémités d'une barre transversale rigide 48, auxquelles elles sont fixées de façon réglable, cette barre -étant à son tour attaquée à son centre par une tige 44 qui part du dispositif pneumatique à diaphragme 33 de haut en bas. Les barres de guidage 42 peuvent être fixées à la barre transversale 48 au moyen d'écrous 46 qui sont vissés sur des filets de vis 47 formés sur les extrémités inférieures des barres de guidage; on peut utiliser des moyens analogues à vis et écrous 48 pour fixer la tige 44 en position réglable sur la barre transversale.
La platine 41 présente une fente 51 de grande longueur en face de la ligne de pincement des rouleaux 31, 32 pour donner ainsi passage à la mèche à travers la platine. Cette fente 51 est ouverte à une extrémité 52 pour permettre d'enfiler facilement la mèche-bande, à travers ladite extrémité ouverte 52 pour la placer dans la position voulue entre les rouleaux 31, 32. En fait, on peut dire que le rouleau inférieur 32 est monté sur un bras 53 qui fait saillie depuis la partie inférieure de la platine 41.
Les surfaces circulaires lisses des barres de guidage 42 sont supportées et alignées latéralement (de façon que ces barres, et le rouleau supérieur 31 qu'elles portent, se déplacent dans une trajectoire verticale et précise) au moyen de manchons à billes 56 fixés (par exemple par des vis 57) à la platine 41. Chacun de ces manchons à billes (voir fig. 5 et 6) comprend un manchon 58 de forme générale cylindrique, portant un grand nombre de billes 59 qui roulent sur la paroi interne du manchon et sur la surface externe de la barre de guidage 42 qui traverse le manchon. Une cage de retenue 61 montée à l'intérieur de ce manchon maintient les billes en place et les sépare en trois ou plus de trois séries, en établissant un nombre correspondant de circuits de circulation des billes de forme oblongue. Les fig. 5 et 6 représentent les détails d'un de ces circuits.
Dans la partie chargée 62 de ce circuit, les billes roulent librement suivant une trajectoire rectiligne parallèle à l'axe du manchon (et à l'axe de la barre de guidage). Dans la partie restante 63 de chaque circuit, les billes n'entrent pas en contact avec la barre de guidage mais, au contraire, roulent librement entre la surface interne du manchon et un chemin de roulement 64 formé par la cage 61. On utilise de préférence un manchon à billes réglable; dans une forme de réalisation d'un manchon réglable, le manchon 58 n'est pas un cylindre fermé mais présente une fente 66 qui s'étend sur toute sa longueur parallèlement à l'axe, et il est logé dans un bloc de montage fendu 67 (fig. 2 et 4) muni d'une vis de réglage 68 et que, généralement, on serre juste assez pour que les billes s'appliquent sur la barre de guidage 42, pour donner un ajustement sans jeu ou avec léger serrage.
L'appareil peut comprendre des moyens de rappel du rouleau supérieur 31 vers sa position supérieure, par exemple des ressorts hélicoïdaux 71 qui sont comprimés entre des bagues 72 (prévues aux sommets des barres de guidage 42) et des bagues de retenue des ressorts 73, qui prennent appui sur les manchons à billes 56. Par exemple, lorsqu'on veut enfiler la mèche-bande dans le mécanisme de serrage de la mèche, ou extraire la mèche de ce mécanisme, par exemple pour la mise en marche, l'alimentation en air du dispositif pneumatique à diaphragme 33 est interrompue ou mise à l'échappement (par exemple au moyen d'un robinet 76 qui mène au tube 77 d'alimentation en air du dispositif à diaphragme) de sorte que le rouleau supérieur peut remonter sous l'influence de ses ressorts 71 jusqu'à une position qui permet de faire passer la mèche librement entre les rouleaux 31, 32.
Les rouleaux 31, 32 ont une masse relativement faible et, par conséquent, une faible inertie, de sorte qu'ils répondent rapidement aux variations de la tension de la mèche et qu'ils permettent la mise en marche sans charger la mèche d'une façon propre à provoquer un allongement indésirable ou la rupture de cette mèche. Le rouleau supérieur et le rouleau inférieur ont chacun une longueur de 200 millimètres (plus les tourillons, à chaque extrémité, dont chacun a une longueur d'environ 20 millimètres) et chaque rouleau a un diamètre de moins de 50 millimètres (par exemple 40 millimètres) le rouleau supérieur étant en acier massif tandis que le rouleau inférieur est analogue mais comporte une surface externe caoutchoutée 78 (par exemple d'une dureté
Shore de 80, et d'une épaisseur de 3 millimètres); chaque rouleau pèse moins de 2500 grammes (par exemple 1300 à 1800 grammes).
Le dispositif pneumatique à diaphragme 33 est d'un type connu, et comprend une chambre à air dont une paroi est un diaphragme flexible (non représenté) qui est fixé à la tige 44; la chambre à air est alimentée en air sous une pression commandée et réglable à travers le tube 77. Le dispositif à diaphragme est monté rigide ment sur la platine 41 par une ferrure de montage 79.
On enfile la mèche à travers l'appareil alors que le rouleau supérieur 31 est en position haute, inactive et, lorsque tous les rouleaux entraînés sont en fonctionne- ment, on augmente progressivement la pression régnant dans le dispositif à diaphragme de façon à repousser le rouleau supérieur vers le bas pour l'appliquer sur la mèche, en augmentant ainsi la tension existant dans la longueur de la mèche comprise entre la ligne de pince- ment entre les rouleaux 31, 32 et le dispositif de décalage 16, jusqu'à ce que cette tension soit juste inférieure à celle qui entraînerait la rupture des filaments:
les tensions trop élevées qui peuvent résulter de l'utilisation d'une trop forrte pression sur la ligne de pincement se manifestent par la présence de morceaux de filaments brisés qui font légèrement saillie sur la mèche, comme des petits cheveux, de sorte que la mèche présente un aspect hérissé, effiloché. Lorsque la pression d'air est réglée au niveau le plus avantageux, la mèche qui sort de la ligne de pincement des rouleaux 31, 32 ne présente aucun filament rompu visible et les ondulations de ces divers filaments sont nettement visibles.
L'effet de décalage peut être obtenu par la présence d'au moins une paire de rouleaux dont l'un est à surface lisse tandis que l'autre est rainuré sur toute sa périphérie; il peut éventuellement être prévu plusieurs paires de rouleaux disposées en tandem. Sur chaque rouleau rainuré, les rainures et les côtes qui alternent entre elles peuvent s'étendre obliquement ou en hélice dans les deux sens opposés, du centre vers les extrémités opposées.
Lorsque la mèche passe entre les deux rouleaux d'une paire donnée comprenant un rouleau rainuré et un rouleau à surface lisse, certaines des parties de la mèche sont serrées entre les sommets des côtes du rouleau rainuré et la surface périphérique externe du rouleau à surface lisse qui est opposé au premier, tandis que d'autres parties de la mèche, qui sont à ce moment en coïncidence avec les espaces compris entre les côtes du rouleau rainuré, ne sont pas serrées entre ce dernier rouleau et le rouleau à surface lisse. En général, un seul des rouleaux de chaque paire est entraîné positivement tandis que l'autre est sollicité élastiquement vers l'autre rouleau et tourne sous l'effet du passage de la mèche entre les rouleaux.
Dans le dispositif représenté à la fig. 1 on utilise deux jeux de rouleaux. Chaque jeu de rouleaux comprend un rouleau supérieur 81, 82 à surface rainurée, et un rouleau inférieur 83, 84 entraîné positivement et revêtu de caoutchouc, chaque rouleau supérieur étant monté pour tourner fou et étant entraîné par la rotation du rouleau inférieur entraîné correspondant.
Les rouleaux 81, 82, 83, 84 ont chacun un diamètre d'environ 165 millimètres et les rouleaux supérieurs sont en acier et portent un filetage hélicoïdal ayant un pas d'environ 1,8 millimètre, le filet ayant une profondeur d'environ 1,3 millimètre, le rouleau supérieur de sortie 19 a un diamètre d'environ 75 millimètres, le rouleau de sortie inférieur 21 a un diamètre d'environ 200 millimètres, ces deux rouleaux de sortie étant en acier et le rouleau inférieur étant entraîné positivement, la mèche passant autour des rouleaux 19, 21 suivant une trajectoire en S;
le rouleau 84 est entraîné à une vitesse circonférentielle supérieure à celle du rouleau 83 tandis que le rouleau de sortie 21 est entraîné à peu près à la même vitesse que le rouleau 83 lorsque les rouleaux 83 et 21 sont entraînés à une vitesse circonférentielle d'environ 300 mètres à la minute, la vitesse circonférentielle du rouleau 84 est, par exemple d'environ 480 mètres à la minute. La distance séparant la ligne de pincement des rouleaux 81, 83 de la ligne de pincement des rouleaux 31, 32 est d'environ 300 millimètres dans un exemple type d'installation.
Les rouleaux à surfaces rainurées peuvent aussi présenter des rainures non hélicoïdales, comme dans des dispositifs de décalage déjà connus.
Grâce à l'utilisation du dispositif de guidage antifriction à manchon à billes, le rouleau 31 est maintenu parallèle au rouleau 32 à tous moments, en dépit de vibrations et des contraintes qui résultent du fonctionnement à grande vitesse; son axe peut se déplacer librement (sur une trajectoire fixe dans cette position parallèle) à l'encontre de la pression exercée par le dispositif à diaphragme, en réponse aux forces qui accompagnent ce fonctionnement. Lorsqu'on utilise ce dispositif de guidage antifriction avec des rouleaux de faible inertie qui répondent rapidement à des variations de la tension de la mèche, on obtient des résultats particulièrement bons.
Les appareils 4 et 17 d'étalement à jets peuvent être d'un type bien connu, dans lesquels la mèche passe entre deux plaques parallèles espacées (disposées par exemple à un écartement de 2,5 millimètres), dont l'une ou chacune présente plusieurs fentes qui communiquent avec une chambre de distribution d'air comprimé, de sorte que des jets d'air sont soufflés sur la mèche à travers lesdites fentes. Le degré d'uniformité de la longueur des bouts-filtres peut être mesuré pendant le fonctionnement de la machine, par l'observation du taux de variation de la largeur de la mèche à la sortie du deuxième appareil d'étalement à jets; ce taux de variation est très inférieur lorsqu'on utilise le mécanisme de serrage de la mèche suivant l'invention.
Dans le dispositif 18 d'application de plastifiant, le plastifiant peut être débité par une tête de pulvérisation classique mais, de préférence au moyen de plusieurs disques en rotation rapide qui projettent par effet centrifuge de fines gouttelettes du plastifiant sur les deux faces de la mèche-bande.
Le plastifiant, lorsqu'on en utilise, sera évidemment choisi en fonction de la nature des filaments. Lorsqu'on utilise les filaments préférés qui sont en acétate de cellu lose, le plastifiant peut être le citrate de triéthyle, le phtalate de diméthoxy éthyle, ou le glycolate de méthyl phtalyl éthyle entre autres; toutefois, on emploie avantageusement le triacétate de glycérine (triacétine). Ordinairement, on dépose sur les filaments environ 2 à 30 % en poids de plastifiant et de préférence environ 4 à 15 % de cette matière.
Pour la fabrication des bouts-filtres pour cigarettes qui sont destinés à être utilisés dans des cigarettes de module classique (c'est-à-dire les cigarettes dont la périphérie en section est d'environ 25 à 26 millimètres), le denier par filament sera compris dans la gamme d'environ 1 à 50 et de préférence d'environ 1,5 à 16 et le denier total de la mèche débitée sera dans la gamme d'environ 20000 à 16000 et de préférence dans la gamme d'environ 20000 à 80000. Le nombre d'ondulations par centimètre sera généralement dans la gamme d'environ 1,6 à 4, par exemple d'environ 4,8 à 6,4.
Les filaments de la mèche peuvent être faits d'un dérivé organique de la cellulose comprenant, en particulier des esters de cellulose tel l'acétate secondaire de cellulose qui constitue la matière préférée (contenant environ 2,5 groupes acétyle par motif d'anhydroglucose, ainsi que le triacétate de cellulose, le propionate de cellulose, l'acéto-propionate de cellulose et d'autres esters ou éthers d'acides organiques de cellulose.
D'autres matières filamenteuses que l'on peut utiliser comprennent la rayonne (cellulose régénérée) et les filaments de superpolyamides linéaires tels que le Nylon 6 et le
Nylon 66 (marques déposées), des polyesters linéaires (par exemple le téréphtalate de polyéthylène), les polyoléfines (par exemple le polypropylène ou le polyéthylène), les dérivés acryliques (par exemple le polyacrylonitrile et les fibres acryliques connues, comprenant les copolymères à haute teneur en acrylonitrile), les polymères d'oxyméthylène, le chlorure de polyvinyle (y compris les copolymères de chlorure de vinyle), le chlorure de polyvinylidène (y compris les copolymères de chlorure de vinylidène), les fibres nitriliques (par exemple les copolymères cyanure de vinylidène, d'acétate de vinyle), etc.
Apparatus for the production of rods intended to be cut
in cigarette filter tips
Cigarette filter tips are usually composed of continuous crimped artificial filaments, combined into a wick or bundle made up of several thousand of these filaments. Such a wick is generally mechanically crimped, which means that the filaments are more or less linked to one another to form a corrugated strip, the ridges and the hollows of the corrugations of the adjacent filaments then being in coincidence with each other. The wick is then conditioned into a bale.
In the manufacture of filter tips for cigarettes, the wick is usually pulled from the bullet by passing it through a jet spreader where the wick is subjected, over its entire width, to the action of one or more. several air jets which help to spread the wick to form a flattened band. The sliver thus flattened then passes through a device for shifting the filaments, the driven rollers of which serve to shift the undulations of the crimped filaments of the wick as well as to pull the wick to pass it through the spreading apparatus.
The spread wick then passes through a second jet spreader and then passes through a plasticizer applicator device, then to driven output rolls and, from there, to a rod forming machine, which contains a fixed nozzle. , funnel-shaped, of circular section where the strip of filaments receives its circular section and a packing device where the circular bundle is coated with an envelope (for example of cigarette paper) and where it is cut to the desired length, by example, in stems 10 centimeters long. The resulting stems are then cut transversely to form the shorter wick lengths (eg 17 millimeter lengths) which are used for cigarette filter tips.
In seeking to operate such an installation at a high speed, about 300 meters per minute, which corresponds to the production of about 3000 rods per minute, it has been found that the rods are not as uniform as is expected. would like. These lengths vary in weight and circumference, for example to a much greater extent than rods produced at a lower speed. There will therefore be a sharp drop in the quality of filter tips made from rods produced at high speeds.
The invention relates to an apparatus for the production of rods intended to be cut into filter tips of cigarettes from a wick formed of corrugated filaments with coincident corrugations, comprising a jet spreader, followed by a device for shifting the wavy filaments driving the wick, and a device which brings the filaments closer to the wick, surrounds them with an envelope and the rod formed into rods
In order to overcome the aforementioned drawback, the apparatus according to the invention is characterized in that it comprises a mechanism for tightening the drill bit interposed on its path between the spreading device and the shifting device, this tightening mechanism of the wick comprising two rollers with smooth cylindrical surfaces, mounted idly and driven in rotation by the wick, a fixed support for the first roller (32),
a movable support for the second roller (31), biasing means (33) for resiliently applying the second roller to the first, guide means which keep the two rollers parallel to each other, said guide means comprising a guide element stationary and a guide member fixed to the movable support and constrained by said fixed guide member to linear displacement, low coefficient of friction means (63) being disposed between the two guide members.
The appended drawing, given solely by way of example, represents an embodiment of the apparatus according to the invention.
Fig. 1 is a schematic side view showing the operation of the whole of this apparatus.
Fig. 2 is an end view of the bit clamping mechanism, taken looking in the direction of the bit movement.
Fig. 3 is a side view of the mechanism of ser
rage of the wick.
Fig. 4 is a top view.
Fig. 5 is a sectional view of a ball sleeve used in the bit tightening mechanism.
Fig. 6 is a detailed view of a ball circuit of the ball sleeve of FIG. 5.
In the apparatus shown in FIG. 1, the corrugated wick 1 with coincident corrugations is taken from the bale 2, passes over a fixed guide bar 3, then it passes through a jet spreader 4, where it is subjected, over its entire width, to the action of one or more air jets which help to spread the filaments of the wick to form a flattened band. For example, the wick tape may have a width of about 75 to
100 millimeters before entering the jet spreading apparatus 4, and a width of 150 millimeters at the outlet of this apparatus - The flattened bit then passes over fixed guide bars 6 and 7 and under a guide bar fixed 8, to end in the mechanism 9 for tightening the bit.
From there, it passes to a shift mechanism 16, the rollers of which serve to pull the wick through the clamping mechanism 9 and the spreading apparatus 4 and in particular to remove the coincidence of the undulations of the filaments of the wick, thus which will be described more fully below. The resulting spread wick then preferably passes through a second jet spreader 17 (under the action of which it is spread, in width for example, with a width of about 150 millimeters, which it has at its exit from the shifting device 16, to a final width of about 300 millimeters), to reach a plasticizer application device 18, then to driven output rollers 19, 21 and, from there, to a forming machine 22. rods, which may be of conventional construction and include a funnel 23 and a packing device 24.
The plasticizer is not necessarily deposited before the wick reaches the exit rollers; on the contrary, one can deposit a film of plasticizer on these rollers so that the latter deposit the plasticizer on the wick which passes between them.
The wick tightening mechanism 9 comprises two rollers 31 and 32, upper and lower respectively, of elongated shape, which turn idle and each of which has a smooth and uniform cylindrical outer surface in contact with the flattened bit 1 which, passing between these rollers is compressed together, the upper roller 31 being elastically pressed from top to bottom by the action of a pneumatic diaphragm device 33, while the lower roller 32 is mounted with a fixed axis. More particularly, the journals 34, 36 of the rollers 31, 32 are mounted respectively on roller or ball bearings 37 and 38. The two lower bearings 38 are fixed (by screws 39) to a fixed vertical plate 41, while each of the two upper bearings 37 is mounted at the end of a vertical guide bar 42.
These guide bars 42 pass through the ends of a rigid transverse bar 48, to which they are fixed in an adjustable manner, this bar being in turn attacked at its center by a rod 44 which starts from the pneumatic diaphragm device 33 upwards. low. The guide bars 42 can be attached to the cross bar 48 by means of nuts 46 which are screwed onto screw threads 47 formed on the lower ends of the guide bars; one can use similar screw and nut means 48 to fix the rod 44 in an adjustable position on the cross bar.
The plate 41 has a slot 51 of great length opposite the pinch line of the rollers 31, 32 to thus give passage to the wick through the plate. This slot 51 is open at one end 52 to allow easy threading of the strip wick, through said open end 52 to place it in the desired position between the rollers 31, 32. In fact, we can say that the lower roll 32 is mounted on an arm 53 which projects from the lower part of the plate 41.
The smooth circular surfaces of the guide bars 42 are supported and laterally aligned (so that these bars, and the upper roller 31 that they carry, move in a vertical and precise path) by means of ball sleeves 56 attached (by example by screws 57) to the plate 41. Each of these ball sleeves (see Figs. 5 and 6) comprises a sleeve 58 of generally cylindrical shape, carrying a large number of balls 59 which roll on the internal wall of the sleeve and on the outer surface of the guide bar 42 which passes through the sleeve. A retaining cage 61 mounted within this sleeve holds the balls in place and separates them into three or more sets, establishing a corresponding number of circuits for circulating the oblong balls. Figs. 5 and 6 show the details of one of these circuits.
In the loaded part 62 of this circuit, the balls roll freely along a rectilinear path parallel to the axis of the sleeve (and to the axis of the guide bar). In the remaining part 63 of each circuit, the balls do not come into contact with the guide bar but, on the contrary, roll freely between the internal surface of the sleeve and a raceway 64 formed by the cage 61. Use is made of preferably an adjustable ball sleeve; in one embodiment of an adjustable sleeve, sleeve 58 is not a closed cylinder but has a slot 66 which runs its entire length parallel to the axis, and is housed in a slotted mounting block 67 (fig. 2 and 4) provided with an adjustment screw 68 and that, generally, one tightens just enough so that the balls rest on the guide bar 42, to give an adjustment without play or with slight tightening.
The apparatus may comprise means for returning the upper roller 31 to its upper position, for example helical springs 71 which are compressed between rings 72 (provided at the tops of the guide bars 42) and the spring retaining rings 73, which are supported on the ball sleeves 56. For example, when one wants to thread the band wick into the tightening mechanism of the wick, or extract the wick from this mechanism, for example for starting, feeding air from the pneumatic diaphragm device 33 is interrupted or exhausted (for example by means of a valve 76 which leads to the air supply tube 77 of the diaphragm device) so that the upper roller can rise under the influence of its springs 71 to a position which allows the wick to pass freely between the rollers 31, 32.
The rollers 31, 32 have a relatively low mass and, therefore, a low inertia, so that they respond quickly to variations in the tension of the wick and they allow starting without loading the wick with a such a way as to cause undesirable elongation or breakage of this bit. The upper roll and lower roll are each 200 millimeters in length (plus the journals, at each end, each of which is approximately 20 millimeters in length) and each roll has a diameter of less than 50 millimeters (e.g. 40 millimeters ) the upper roller being of solid steel while the lower roller is similar but has a rubberized outer surface 78 (for example of a hardness
Shore of 80, and a thickness of 3 millimeters); each roll weighs less than 2500 grams (eg 1300 to 1800 grams).
The pneumatic diaphragm device 33 is of a known type, and comprises an air chamber, one wall of which is a flexible diaphragm (not shown) which is fixed to the rod 44; the air chamber is supplied with air under a controlled and adjustable pressure through the tube 77. The diaphragm device is rigidly mounted on the plate 41 by a mounting bracket 79.
The wick is threaded through the apparatus while the upper roller 31 is in the high, inactive position and, when all the driven rollers are in operation, the pressure prevailing in the diaphragm device is gradually increased so as to push the upper roller down to apply it to the bit, thus increasing the tension existing in the length of the bit between the nip line between the rollers 31, 32 and the offset device 16, until that this tension is just lower than that which would cause the filaments to break:
the too high tensions which can result from using too much pressure on the pinch line are manifested by the presence of pieces of broken filaments which protrude slightly on the wick, like small hairs, so that the wick has a spiky, frayed appearance. When the air pressure is set to the most advantageous level, the wick which exits the pinch line of the rollers 31, 32 has no visible broken filament and the corrugations of these various filaments are clearly visible.
The shifting effect can be obtained by the presence of at least one pair of rollers, one of which has a smooth surface while the other is grooved over its entire periphery; it may optionally be provided several pairs of rollers arranged in tandem. On each grooved roller, the grooves and ribs that alternate between them may run obliquely or helically in two opposite directions, from the center to the opposite ends.
As the bit passes between the two rollers of a given pair comprising a grooved roller and a smooth-surfaced roller, some of the parts of the bit are clamped between the peaks of the ribs of the grooved roller and the outer peripheral surface of the smooth-surfaced roller which is opposed to the first, while other parts of the bit, which are at this moment in coincidence with the spaces between the ribs of the grooved roller, are not clamped between the latter roller and the smooth-surface roller. In general, only one of the rolls of each pair is positively driven while the other is resiliently biased towards the other roll and rotates under the effect of the passage of the wick between the rollers.
In the device shown in FIG. 1 two sets of rollers are used. Each roller set includes an upper roller 81, 82 with a grooved surface, and a positively driven, rubber coated lower roller 83, 84, each upper roller being mounted to idle and being driven by the rotation of the corresponding driven lower roller.
The rollers 81, 82, 83, 84 each have a diameter of about 165 millimeters and the upper rollers are made of steel and carry a helical thread having a pitch of about 1.8 millimeters, the thread having a depth of about 1 , 3 millimeters, the upper output roller 19 has a diameter of about 75 millimeters, the lower output roller 21 has a diameter of about 200 millimeters, these two output rollers being made of steel and the lower roller being positively driven, the wick passing around the rollers 19, 21 following an S-shaped path;
the roller 84 is driven at a higher circumferential speed than the roller 83 while the output roller 21 is driven at about the same speed as the roller 83 when the rollers 83 and 21 are driven at a circumferential speed of about 300 meters per minute, the circumferential speed of roller 84 is, for example, about 480 meters per minute. The distance separating the nip line of rollers 81, 83 from the nip line of rollers 31, 32 is about 300 millimeters in a typical example of an installation.
Rollers with grooved surfaces can also have non-helical grooves, as in already known shift devices.
Through the use of the ball sleeve antifriction guide, the roller 31 is kept parallel to the roller 32 at all times, despite vibrations and stresses which result from high speed operation; its axis can move freely (on a fixed path in this parallel position) against the pressure exerted by the diaphragm device, in response to the forces which accompany this operation. When this anti-friction guide device is used with rollers of low inertia which respond quickly to variations in the tension of the wick, particularly good results are obtained.
The jet spreading apparatuses 4 and 17 may be of a well-known type, in which the wick passes between two spaced apart parallel plates (arranged for example at a distance of 2.5 millimeters), one or each of which has several slots which communicate with a compressed air distribution chamber, so that jets of air are blown onto the wick through said slots. The degree of uniformity of the length of the filter tips can be measured during machine operation by observing the rate of change in the width of the wick as it exits the second jet spreader; this rate of variation is much lower when the wick tightening mechanism according to the invention is used.
In the plasticizer application device 18, the plasticizer can be delivered by a conventional spray head but, preferably by means of several rapidly rotating discs which project by centrifugal effect fine droplets of the plasticizer on both sides of the wick. -bandaged.
The plasticizer, when it is used, will obviously be chosen according to the nature of the filaments. When using the preferred filaments which are cellulose acetate, the plasticizer can be triethyl citrate, dimethoxy ethyl phthalate, or methyl phthalyl ethyl glycolate among others; however, glycerin triacetate (triacetin) is advantageously employed. Usually, about 2 to 30% by weight of plasticizer and preferably about 4 to 15% of this material is deposited on the filaments.
For the manufacture of cigarette filter tips which are intended for use in conventional modulus cigarettes (i.e. cigarettes with a sectional periphery of about 25 to 26 millimeters), the denier per filament will be in the range of about 1 to 50 and preferably about 1.5 to 16 and the total denier of the bit cut will be in the range of about 20,000 to 16,000 and preferably in the range of about 20,000 to 80,000. The number of corrugations per centimeter will generally be in the range of about 1.6 to 4, for example about 4.8 to 6.4.
The strand filaments may be made of an organic derivative of cellulose comprising, in particular cellulose esters such as secondary cellulose acetate which is the preferred material (containing about 2.5 acetyl groups per anhydroglucose unit, as well as cellulose triacetate, cellulose propionate, cellulose acetopropionate and other esters or ethers of organic cellulose acids.
Other filamentary materials that can be used include rayon (regenerated cellulose) and linear superpolyamide filaments such as Nylon 6 and
Nylon 66 (registered trademarks), linear polyesters (eg polyethylene terephthalate), polyolefins (eg polypropylene or polyethylene), acrylic derivatives (eg polyacrylonitrile and known acrylic fibers, including high-grade copolymers acrylonitrile content), oxymethylene polymers, polyvinyl chloride (including vinyl chloride copolymers), polyvinylidene chloride (including vinylidene chloride copolymers), nitrile fibers (eg cyanide copolymers) vinylidene, vinyl acetate), etc.