Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zigarettenfiltereinheit, innerhalb welcher Abschnitte aus faserigem und solche aus rieselfähigem Filtermaterial hintereinander angeordnet sind, wobei man eine Folge von gleichmässig voneinander distanzierten Filterelementen auf einem kontinuierlich zugeführten Mundstück-Hüllstreifen befestigt, dann die Filterelemente über einen Teil ihres Umfanges mit dem Hüllstreifen umhüllt und mit diesem verbindet, und anschliessend die dadurch gebildeten Kammern mit rieselfähigem Material füllt und verschliesst, eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, eine gemäss diesem Verfahren hergestellte Zigarettenfiltereinheit sowie eine Verwendung der gemäss diesem Verfahren hergestellten Zigarettenfiltereinheit.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einer Zigarettenfiltereinheit bekannt, bei dem der Hüllstreifen zur Bildung der mit rieselfähigem Filtermaterial zu füllenden Kammern U-förmig um die Filterelemente herum gelegt wird und der Füllteil zwischen den Schenkeln des U-förmig geformten Hüllstreifens auf den Oberseiten der sich mit dem Hüllstreifen vorwärtsbewegenden Filterelementen und den einander gegenüberliegenden, nach innen gerichteten Seitenflächen des U-förmig geformten Hüllstreifens dichtend anliegt.
Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, dass fast die gesamte Hälfte der eine rauhe Oberfläche aufweisenden Filterelemente von dem in der Regel aus Aktivkohle bestehenden granulatförmigen Filtermaterial geschwärzt wird, was sehr schwierig zu entfernen ist, und dass Granulatkörner in die beiden zwischen der Innenseite des U-förmig geformten Hüllstreifens und den Filterelementen sich bildenden, verengenden Spalten gelangen und dort nach der vollständigen Schliessung der Kammern festgeklebt werden.
Dies hat zur Folge, dass bei der Unterteilung des mit aus Filterelementen und rieselfähigem Filtermaterial bestehenden Abschnitten gefüllten Rohres in einzelne Zigarettenfiltereinheiten an den Schnittflächen der letzteren längs des Aussenumfanges und manchmal infolge Schwärzung des Trennmessers sogar auf der Schnittfläche selber schwarze Spuren von staubförmigem Filtermaterial sichtbar und zwischen der Aussenseite der Filterelemente und dem Hüllstreifen fixierte Granulatkörner freigelegt werden, wobei diese Granulatkörner nachher beim Rauchen der Zigarette herausfallen und in den Mund des Rauchers gelangen können, was sehr unangenehm ist.
Ferner ist es mit diesem Verfahren nicht möglich, sehr kurze Kammerfilter herzustellen, da bei solchen Filtern die Länge der einzelnen Filterelemente so kurz wird, dass sie infolge der Reibung mit dem mit der Füllstation verbundenen, auf der gesamten oberen Hälfte der Filterelemente aufliegenden Gleitteil weggerissen würden.
Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Zigarettenfiltereinheit bekannt, bei welchem zwei Hüllstreifen benötigt werden, wobei der innere, perforierte Hüllstreifen sich nicht über den gesamten Umfang der aus Zellulose oder Azetat bestehenden Filterelemente erstreckt, während der äussere Hüllstreifen, der gleichzeitig mit dem inneren Hüllstreifen zwischen dem Transportband und den zu umhüllenden Filterelementen eingeführt werden muss und dessen Breite grösser als der Umfang der zu umhüllenden Filterelemente ist, nach erfolgter Füllung der Kammern zur Bildung einer zweiten, den vorangehend gebildeten Strang zusätzlich vollständig umhüllenden Umhüllung und den gesamten Umfang dieses Stranges gelegt und verklebt wird, so dass die Füll- und Perforationsöffnungen verschlossen werden.
Bei diesem Verfahren wird durch den perforierten inneren Hüllstreifen hindurch Luft aus den mit rieselfähigem Filtermaterial zu füllenden Kammern gesogen, da jedoch diese Kammern an ihrer Oberseite gänzlich offen sind, ist es nicht möglich, durch die Perforation hindurch einen bemerkenswerten Unterdruck in den zu füllenden Kammern zu erzeugen. Ferner kann bei diesem Verfahren im Saugbereich kein den Filterstrang abstützendes und gleichzeitig transportierendes Transportband verwendet werden, da sonst nicht von unten her gesaugt werden könnte, wodurch kein grosser Unterdruck durch den von unten her wirkenden Saugteil ausgeübt werden kann, da sonst das innere, vorwärtsbewegte Umhüllungsband zu stark auf den stationären Abstützteil gedrückt und dadurch abgebremst würde. Dieses Verfahren ist relativ kompliziert und erfordert zwei Hüllstreifen.
Bei einem anderen bereits bekannten Verfahren wird ein mit relativ kleinen Einfüllöffnungen versehener Hüllstreifen verwendet, dessen Breite dem Umfang der einzuhüllenden Filterelemente entspricht, wobei im intermittierenden Betrieb das Granulat durch die im Hüllstreifen vorhandenen Einfüll öffnungen in die zu füllenden Kammern eingefüllt wird. Ein solches Verfahren ist jedoch in der Massenproduktion von Zigarettenfiltereinheiten viel zu langsam, und die Synchronisation zwischen der Herstellung der Einfüllöffnungen im Hüllstreifen und der Lage der zu füllenden Kammern sowie die Synchronisation zwischen den Granulatzuführkanälen und den Einfüllöffnungen im Hüllstreifen ausserordentlich schwierig und in der Praxis undurchführbar.
Ferner ist eine Umstellung der Einrichtung auf die Herstellung einer Zigarettenfiltereinheit von geringfügig unterschiedlicher Länge ebenfalls sehr kompliziert, da verschiedene Teile der Maschine wegen des unterschiedlichen Abstandes der Einfüllöffnungen ausgewechselt und die Synchronisation verschiedener Bewegungsabläufe zueinander anders eingestellt und einreguliert werden müssen.
Eine Evakuierung der zu füllenden Kammern vor oder während des Füllvorgangs ist nur möglich, wenn ein perforierter Hüllstreifen wie bei dem vorangehend angeführten, bereits bekannten Verfahren, mit den gleichen dazu angeführten Nachteilen verwendet wird, wobei jedoch dann ebenfalls ein äusserer zweiter Hüllstreifen mit einer grösseren Breite als der Durchmesser des zu umhüllenden Filterstranges verwendet werden muss.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches diese vorangehend angeführten Nachteile der bisher bekannten Verfahren nicht aufweist, und die Herstellung einwandfreier, mit rieselfähigem Filtermaterial gefüllten Zigarettenfiltereinheiten ermöglicht.
Der Ausdruck rieselfähiges Filtermaterial beinhaltet selbstverständlich sowohl die Verwendung von grobkörnigem als auch von pulverförmigem Filtermaterial.
Das erfindungsgemässe Verfahren der eingangs erwähnten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass man zur Bildung eines von längs des Filterstranges sich erstreckenden kontinuierlichen Saugschlitzes konstanter Breite und von über den gesamten Abstand zwischen den einzelnen Filterelementen sich erstreckenden Einfüllöffnungen konstanter Breite die Filterelemente vor dem Füllen der Kammern mit rieselfähigem Filtermaterial mit dem Hüllstreifen, dessen Breite mindestens 75 %, jedoch höchstens 93 % des Umfanges der Filterelemente beträgt, umhüllt und mit diesem verbindet, wodurch die beiden Seitenkanten des Hüllstreifens den Saugschlitz und die Einfüllöffnungen seitlich begrenzen,
dann mittels auf der Oberseite des Filterstranges auf den Rändern des Hüllstreifens sowie auf den zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenkanten des um die Filterelemente herumgelegten Hüllstreifens freiliegenden Oberseiten der Filterelemente gleitend und abdichtend aufliegenden, sich über den Saugschlitz und die Einfüllöffnung erstreckenden Saug- und Füllteilen zuerst einen Unterdruck in den mit rieselfähigem Filtermaterial zu füllenden, allseitig geschlossenen Kammern erzeugt und anschliessend die evakuierten Kammern durch Freigabe ihrer Einfüll öffnungen unterhalb der Füllöffnung des Füllteiles infolge des in den Kammern herrschenden Unterdruckes schlagartig mit rieselfähigem Filtermaterial füllt, und nach dem Füllen der Kammern mit rieselfähigem Filtermaterial den Saugschlitz mittels eines Verschlussstreifens,
dessen Breite geringfügig grösser ist als die Breite des Saugschlitzes, verschliesst.
Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens werden die mit rieselfähigem Filtermaterial zu füllenden Kammern vor dem Füllen über einen grösstmöglichen Teil ihres Umfanges unter gleichzeitiger Bildung eines für einen von der Oberseite des Filterstranges her wirkenden Saugteil bestimmten, längs des Filterstranges sich erstreckenden, kontinuierlichen Saugschlitzes verschlossen, sowie diesen Saugschlitz seitlich begrenzende Ränder, auf welchen der Saug- und Füllteil gleiten kann, und gleichzeitig grösstmögliche Kammereinfüll öffnungen, gebildet.
Da der Füllteil von der Oberseite des Filterstranges her gleitend auf den beiden eine gute, kontinuierliche Auflage-, Abdicht- und Gleitfläche bildenden Seitenrändern des Hüllstreifens aufliegt, ergibt sich während des Füllvorgangs eine einwandfreie Abdichtung zwischen diesen Teilen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche mit Befestigungsmitteln zur voneinander distanzierten Befestigung der einzelnen Filterelemente auf einem Hüllstreifen, einem im Bereich von Führungs- und Transportmitteln für den mit Filterelementen versehenen Hüllstreifen angeordneten Formungsteil, welcher den Hüllstreifen während seiner Vorwärtsbewegung um die auf ihm befestigten Filterelemente legt, einem Füllteil zur Füllung der zwischen den einzelnen Filterelementen gebildeten Kammern mit rieselfähigem Filtermaterial, einer Verschliessanordnung zur Verschliessung der mit rieselfähigem Filtermaterial gefüllten Kammern, und mit Trennmitteln, um das mit aus Filterelementen und rieselfähigem Filtermaterial bestehenden Abschnitten gefüllte Rohr in bestimmte Längenabschnitte zu unterteilen, versehen,
und dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Bildung eines von durch die Ränder des Hüllstreifens gebildeten seitlichen Gleitflächen für den Saug- und Füllteil begrenzten, längs des gesamten Filterstranges sich erstreckenden Saugschlitzes konstanter Breite und von über den gesamten Abstand zwischen den einzelnen Filterelementen sich erstreckenden Einfüllöffnungen konstanter Breite mit Formungsmitteln versehen ist, welche die Filterelemente mit dem Hüllstreifen, dessen Breite mindestens 75 %, jedoch höchstens 93 % des Umfanges dieser Filterelemente beträgt, bis auf den Saugschlitz umhüllen und mit ihnen verbinden, wodurch die beiden Seitenkanten des Hüllstreifens den Saugschlitz und die Einfüllöffnungen seitlich begrenzen;
dass, in Förderrichtung des Filterstranges gesehen, nach den Formungsmitteln und oberhalb der Führungs- und Transportmittel auf der Oberseite des Filterstranges auf den Rändern des Hüllstreifens sowie auf den zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenkanten des um die Filterelemente herumgelegten Hüllstreifens freiliegenden Oberseiten der Filterelemente gleitend und abdichtend aufliegend zuerst ein Saugteil und dann ein Füllteil angeordnet ist, welche in den Saugschlitz münden, und dass nach dem Füllteil eine den Saugschlitz mittels eines Verschlussstreifens, dessen Breite geringfügig grösser ist als die Breite des Saugschlitzes, verschliessende Verschliessanordnung vorgesehen ist.
Es ist zweckmässig, wenn der Saugteil und der Füllteil über eine gemeinsame, auf den freiliegenden, vom Hüllstreifen nicht überdeckten Oberseiten der sich mit dem Hüllstreifen vorwärtsbewegenden Filterelemente und den beiden den
Saugschlitz begrenzenden Rändern des Hüllstreifens dichtend anliegende Gleitfläche miteinander verbunden sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Gleitfläche durch einen in Bewe gungsrichtung der Filterelemente sich erstreckenden längli chen Gleitteil gebildet wird. Ferner ist es zweckmässig, wenn der Abstand zwischen dem in die Gleitfläche mündenden
Saugbereich und der Füllöffnung grösser als die Länge der zwischen den Filterelementen gebildeten Kammern ist.
Wenn auf dem Hüllstreifen aufeinanderfolgend abwechselnd Filterelemente mit einem in ihrer Längsrichtung unterschiedlichen Saugwiderstand, zum Beispiel Filterelemente aus Zellulose und solche aus Azetat, angeordnet werden, kann es zur gleichmässigen Füllung der Kammern bei bestimmten Granulat- oder Pulversorten vorteilhaft sein, wenn die Länge der in Bewegungsrichtung des Hüllstreifens gesehen vor der Füll öffnung sich befindenden Gleitfläche mindestens 2a + 2b + 3c beträgt, wobei a die Länge des einen Filterelementtyps, b die Länge des anderen Filterelementtyps und c die Länge der zu evakuierenden Kammer bedeuten, und wenn der Saugbereich in der Hälfte der Länge dieses Gleitflächenabschnittes in die Gleitfläche mündet.
Gegenstand der Erfindung ist ausserdem eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Zigarettenfiltereinheit sowie die Verwendung der letzteren zur Herstellung von Filterzigaretten.
Da die Sauganordnung bei der erfindungsgemässen Einrichtung gleitend auf den beiden kontinuierlichen Seitenrändern des Hüllstreifens aufliegt, ergibt sich bei Ausübung des Unterdruckes eine einwandfreie Abdichtung zwischen diesen relativ zueinander bewegten Teilen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand einer beispielsweisen Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf die in Fig. 13 dargestellte Einrichtung;
Fig. 2 bis 12 verschiedene Schnitte längs der Linien II-II bis XII-XII in Fig. 1;
Fig. 13 eine schematische Seitenansicht der Einrichtung;
Fig. 14 einen Längsschnitt durch die Füllstation der in Fig. 13 dargestellten Einrichtung;
Fig. 15 einen Längsschnitt durch eine mit Hilfe der in Fig. 13 dargestellten Einrichtung hergestellten Zigarettenfiltereinheit; und
Fig. 16 einen Schnitt längs der Linie XVI-XVI in Fig. 15.
Wie insbesondere aus Fig. 13 ersichtlich, werden bei der dargestellten Einrichtung die aus Zellulose oder Azetat bestehenden Filterelemente 1 mittels einer Transport- und Distanzvorrichtung 2, welche die Filterelemente 1 alternierend axial aufeinander ausrichtet, in Richtung des Pfeiles 3 vorwärts bewegt und gleichzeitig auf gleichmässigen Abstand voneinander gebracht.
Danach werden die gleichmässig voneinander distanzierten und axial aufeinander ausgerichteten Filterelemente 1 kontinuierlich einem ebenfalls kontinuierlich zugeführten Mundstück-Hüllstreifen 4 zugeführt, auf diesen aufgelegt und dabei, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in seitlicher Richtung durch die Führungsteile 5 und 6 geführt und durch einen oberhalb des Mundstück-Hüllstreifens 4 angeordnetes, synchron zu diesem umlaufendes Anpressband 7 in ihrer Relativlage zueinander gehalten und zusammen mit dem Mundstück-Hüllstreifen 4 vorwärts bewegt.
Der Mundstück-Hüllstreifen 4 ist auf seiner den Filterelementen 1 zugewandten Seite mit einem durch Wärme erweichbaren Klebstoff, wie zum Beispiel mit einem thermoplastischen Kunststoff, beschichtet, so dass es möglich ist, die einzelnen Filterelemente 1 unmittelbar nach ihrer Überführung auf den Hüllstreifen 4 mit Hilfe eines Heizelementes 8 an diesem zu befestigen und somit eine Relatiwerschiebung gegeneinander, das heisst eine Veränderung ihres Abstandes voneinander, zu verunmöglichen. Das Heizelement 8 ist dabei, wie aus Fig. 3 ersichtlich, von unten gegen den Hüllstreifen 4 und somit indirekt gegen die zu befestigenden Filterelemente 1 anpressbar. Die Temperatur des Heizelementes 8 wird vorzugsweise thermostatisch gesteuert.
Das Heizelement 8 ist derart angeordnet, dass es bei Stillstand des Hüllstreifens 4 von diesem abgehoben wird, um eine Verbrennung desselben zu vermeiden.
Nach dem Heizelement 8 wird der Hüllstreifen 4 über einen Kühlteil 9, welcher mit Wasser gekühlt wird, geleitet, wo die durch das Heizelement 8 erweichte Kunststoffbeschichtung des Hüllstreifens 4 erstarrt und die Filterelemente 1 auf letzterem fixiert werden.
Nach der Befestigung der einzelnen Filterelemente 1 auf dem Hüllstreifen 4 wird der letztere auf ein endloses Transportband 10 geleitet und dann gelangen diese Teile zusammen in eine zweiteilige Formungseinheit 11, wo der 21 bis 22 mm breite Hüllstreifen 4 während seiner Vorwärtsbewegung bis auf einen Einfüllschlitz 12 von etwa 3 bis 4 mm um die einen Umfang von 25 mm aufweisenden Filterelemente 1 gelegt wird. Dieses Gebilde wird dann mittels des Transportbandes 10 zur vollständigen Verklebung des Hüllstreifens 4 mit den Filterelementen 1 und zur genauen Fixierung des Filterdurchmessers zuerst unter einem die obere Hälfte des Stranges überdeckenden zweiten Heizelement 13 und unmittelbar danach unter einem ebenfalls die obere Hälfte des Stranges überdekkenden zweiten Kühlelement 14 hindurchgeführt.
Dieser derart geformte Strang wird dann mittels des Transportbandes 10 einem in Fig. 14 näher im Detail dargestellten Füllteil 15 zugeführt, welcher zur Einführung von rieselfähigem Filtermaterial, wie zum Beispiel von Aktivkohle, in die zwischen den einzelnen Filterelementen 1 gebildeten Kammern 16 dient. Zur Erhöhung der Füllung der Kammern 16 mit rieselfähigem Filtermaterial ist der Speicherbehälter 17 des Füllteiles 15, wie auch aus Fig. 8 ersichtlich, an seiner nach unten gerichteten Auslassseite über einen auf den Seitenrändern des Hüllstreifens 4 sowie auf den dazwischen freiliegenden Umfangsbereichen der Filterelemente 1 abdichtend aufliegenden Gleitteil 18 mit einer in Bewegungsrichtung des Hüllstreifens 4 gesehen, vor der Füllöffnung 19 des Füllteiles 15 angebrachten Sauganordnung 20 verbunden.
Der Abstand zwischen der in der Gleitfläche sich befindenden Saugöffnung und der Füllöffnung 19 ist grösser als die Länge c der zwischen den Filterelementen 1 gebildeten Kammern 16, so dass während der Vorwärtsbewegung der letzteren diese zwischen der Saugöffnung und der Füllöffnung 19 vollständig abgeschlossen sind, so dass die Sauganordnung 20 diese Kammern 16 von oben durch den Einfüllschlitz 12 evakuieren und dann mittels anschliessender Saugwirkung durch die Filterelemente 1 hindurch, in deren Längsrichtung, evakuiert halten kann.
In der Praxis bestehen die beiden eine Kammer 16 stirnseitig begrenzenden Filterelemente 1 oft aus zwei unterschiedlichen Filtermaterialien, und zwar das eine aus Zellulose und das andere aus Azetat. Dies hat aber zur Folge, dass zwei aufeinanderfolgende Filterelemente 1 in ihrer Axialrichtung einen stark unterschiedlichen Strömungswiderstand aufweisen.
Um nun zu verhindern, dass infolge des unterschiedlichen Strömungswiderstandes die einzelnen Kammern 16 unterschiedlich stark evakuiert und damit unterschiedlich mit rieselfähigem Filtermaterial gefüllt werden, beträgt die Länge L der, in Bewegungsrichtung des Hüllstreifens 4 gesehen, vor der Füllöffnung 19 sich befindenden Gleitfläche des Gleitteiles 18 mindestens 2a + 2b + 3c, wobei a die Länge des aus Zellulose bestehenden Filterelementes, b die Länge des aus Azetat bestehenden, benachbarten Filterelementes, und c die Länge der zu evakuierenden und anschliessend mit rieselfähigem Filtermaterial zu füllenden Kammern 16 bedeutet.
Der in der Gleitfläche des Gleitteiles 18 vorgesehene Saugbereich ist aus Symmetriegründen bei 1/2 L angeordnet, und die Länge S des Saugbereiches ist, in Bewegungsrichtung des Hüllstreifens 4 gemessen, kleiner als die kleinste Länge a beziehungsweise b der Filterelemente 1, so dass von der unmittelbar unterhalb des Saugbereiches sich befindenden, zu evakuierenden Kammer 16 aus, in axialer Richtung gesehen, auf beide Seiten identische Strömungsverhältnisse herrschen.
Die derart evakuierten Kammern 16 gelangen dann anschliessend unter den die Füllöffnung bildenden Austrittsschlitz 19 des Speicherbehälters 17, worauf das in letzterem sich befindende rieselfähige Filtermaterial schlagartig in die unter der Gleitfläche hervortretenden Kammern 16 hineingesogen wird. Der Speicherbehälter 17 ist, wie aus Fig. 13 ersichtlich, über einen Anschlussstutzen 21 und einen Dosierer 22 mit zwei Vorratsbehältern 23 und 24 verbunden, welche zur Aufnahme von zwei verschiedenen Arten von rieselfähigem Filtermaterial dienen.
Um das Füllen der Kammern 16 und das Nachrutschen des rieselfähigen Filtermaterials im Speicherbehälter 17 und im Austrittsschlitz 19 nach unten zu unterstützen, ist der Füllteil 15 mit einem Vibrator 25 versehen, welcher bewirkt, dass der Füllteil 15 mit 100 Hz in einer Vertikalebene vibriert. Ferner ist es möglich, an den an seiner Oberseite durch den Dosierer 22 abgeschlossenen Anschlussstutzen 21 eine Druckluftzuleitung anzuschliessen, so dass zusätzlich von oben ein nach unten wirkender Druck auf das im Anschlussstutzen 21 und im Speicherbehälter 17 sich befindende Granulat ausgeübt wird.
Am Ende des Austrittsschlitzes 19 ist eine annähernd halbkreisförmige Abstreifkante 26 vorgesehen, welche den Querschnitt der durchlaufenden Filterelemente 1 von oben her begrenzt und überschüssiges rieselfähiges Filtermaterial abstreift. Diese Abstreilkante 26 befindet sich an einem Abstreifteil 27, der an seiner Unterseite zusätzlich mit sichelförmigen Querrillen 28 versehen ist, die noch eventuell auf den Filterelementen 1 und den Seitenrändern des Hüllstreifens 4 sich befindende Körner des rieselfähigen Filtermaterials von diesen abstreifen und aufnehmen.
Die einzelnen Querrillen 28 sind zur Entfernung von allfällig in diesen sich befindendem körnigem oder staubförmigem Filtermaterial über Absaugbohrungen 29 mit einer gemeinsamen Kammer 30 verbunden, die einerseits über eine Saugleitung 31 mit einer Unterdruckquelle und anderseits zur Regulierung der Höhe des Unterdruckes über eine Bohrung 32, deren Durchströmquerschnitt mittels einer Regulierschraube 33 veränderlich ist, mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht. Um in der Kammer 30 einen ständigen minimalen Luftzug zur einwandfreien Entfernung von in diese Kammer 30 gelangtem Filtermaterial zu erzielen, steht diese Kammer 30 ferner über eine an ihrem Ende vorgesehene nicht verschliessbare Bohrung 34 mit der Aussenatmosphäre in Verbindung.
Da bei der Abfüllung von gewissen rieselfähigen Filtermaterialien manchmal ein unerwünschter Staubanteil entsteht, der sich auf den zwischen den Seitenrändern des Hüllstreifens 4 freiliegenden Oberflächenbereichen der Filterelemente sowie den Hüllstreifenseitenrändern niederschlägt und damit eine Schwärzung derselben verursacht, ist, wie aus Fig. 13 ersichtlich, nach dem Füllteil 15 noch eine um eine Horizontalachse drehbare Abstreifbürste 35 angeordnet, welche diesen Staubbelag abstreift. Der durch die Abstreifbürste 35 aufgewirbelte Staubbelag wird über die im Abstreifbereich der Bürste einen Luftzug erzeugende Saugleitung 36 abgesogen.
Statt einer Bürste 35 kann auch eine Fräse verwendet werden, welche die geschwärzten Oberflächenbereiche der Filterelemente sowie der Hüllstreifenseitenränder ganz geringfügig abfrässt.
Nach der Abstreifbürste 35 wird von oben ein Verschlussstreifen 37, dessen Breite geringfügig grösser als die Breite des Einfüllschlitzes 12 ist, zugeführt, über den Einfüllschlitz 12 gelegt und mittels eines beheizbaren Elementes 38 auf der freiliegenden Oberfläche der Filterelemente 1 und den Seitenrändern des Hüllstreifens 4 durch Erweichen der thermoplastischen Beschichtung des Verschlussstreifens 37 festgeklebt.
Auch dieses beheizbare Element 38 ist nach oben schwenkbar befestigt, so dass es bei Stillstand der Einrichtung vom stillstehenden Verschlussstreifen 37 abgehoben werden kann.
Um eine genaue Aussenform der Zigarettenfiltereinheiten zu erzielen, wird der mit dem erhitzten Verschlussstreifen 37 versehene Strang unter einem wassergekühlten Kühlteil 39 hindurchgeführt, wo die erweichte thermoplastische Beschichtung des Verschlussstreifens 37 erstarrt.
Nachdem der Filterstrang zugeklebt ist, wird er einer Trennvorrichtung 40 zugeführt, wo er derart unterteilt wird, dass die Länge jedes Filtergebildes das vier- oder sechsfache der Länge einer einzigen, für eine Zigarette bestimmten Filtereinheit beträgt.
Um eine gute und einfache Kontrollmöglichkeit über den Füllungsgrad der Kammern mit rieselfähigem Filtermaterial und somit über die korrekte Einstellung der Filterherstelleinrichtung zu haben, kann ein aus durchsichtigem Material bestehender Verschlussstreifen verwendet werden, welcher am fertigen Filter einen visuellen Einblick in die Kammern gestattet.
The present invention relates to a method for producing a cigarette filter unit, within which sections made of fibrous and those made of free-flowing filter material are arranged one behind the other, a sequence of evenly spaced filter elements being attached to a continuously fed mouthpiece cover strip, then the filter elements over part of their The circumference is wrapped with the wrapping strip and connects to it, and then the chambers formed thereby are filled with free-flowing material and closed, a device for carrying out this method, a cigarette filter unit manufactured according to this method and a use of the cigarette filter unit manufactured according to this method.
A method for producing a cigarette filter unit is already known in which the wrapping strip to form the chambers to be filled with free-flowing filter material is placed in a U-shape around the filter elements and the filling part between the legs of the U-shaped wrapping strip is placed on the upper sides of the filter element with the wrapping strip moving forward filter elements and the opposite, inwardly directed side surfaces of the U-shaped wrapping strip sealingly.
This method has the disadvantage that almost the entire half of the filter elements, which have a rough surface, are blackened by the granular filter material, which is usually made of activated carbon, which is very difficult to remove, and that granular grains get into the two between the inside of the U- shaped envelope strip and the filter elements forming narrowing gaps arrive and are stuck there after the chambers have been completely closed.
As a result, when the pipe filled with sections consisting of filter elements and free-flowing filter material is subdivided into individual cigarette filter units, black traces of dusty filter material are visible on the cut surfaces of the latter along the outer circumference and sometimes even on the cut surface itself due to the blackening of the cutting knife Granules fixed on the outside of the filter elements and the wrapping strip are exposed, these granules subsequently falling out when smoking the cigarette and being able to get into the smoker's mouth, which is very unpleasant.
Furthermore, it is not possible with this method to produce very short chamber filters, since with such filters the length of the individual filter elements is so short that they would be torn away due to the friction with the sliding part connected to the filling station and resting on the entire upper half of the filter elements .
A method for producing a cigarette filter unit is also known in which two wrapping strips are required, the inner, perforated wrapping strip not extending over the entire circumference of the cellulose or acetate filter elements, while the outer wrapping strip, which is simultaneously with the inner wrapping strip has to be inserted between the conveyor belt and the filter elements to be wrapped and the width of which is greater than the circumference of the filter elements to be wrapped, after the chambers have been filled to form a second cover that additionally completely envelops the previously formed strand and the entire circumference of this strand is glued so that the filling and perforation openings are closed.
In this process, air is sucked through the perforated inner wrapping strip from the chambers to be filled with free-flowing filter material, but since these chambers are completely open on their upper side, it is not possible to create a noticeable negative pressure in the chambers to be filled through the perforation produce. Furthermore, in this process, no conveyor belt supporting and simultaneously transporting the filter rod can be used in the suction area, otherwise suction would not be possible from below, which means that no great negative pressure can be exerted by the suction part acting from below, since otherwise the inner, forward-moving wrapping belt would be pressed too hard on the stationary support part and thereby slowed down. This procedure is relatively complicated and requires two wrapping strips.
In another already known method, an envelope strip provided with relatively small filling openings is used, the width of which corresponds to the circumference of the filter elements to be enveloped, with the granules being filled into the chambers to be filled through the filling openings in the envelope strip in intermittent operation. However, such a process is far too slow in the mass production of cigarette filter units, and the synchronization between the production of the filling openings in the wrapping strip and the position of the chambers to be filled, as well as the synchronization between the granulate feed channels and the filling openings in the wrapping strip, is extremely difficult and impracticable in practice.
Furthermore, a changeover of the device to the production of a cigarette filter unit of slightly different length is also very complicated, since different parts of the machine have to be replaced due to the different spacing of the filling openings and the synchronization of different movement sequences to one another must be set and regulated differently.
An evacuation of the chambers to be filled before or during the filling process is only possible if a perforated envelope strip is used as in the previously mentioned, already known method, with the same disadvantages mentioned, but then also an outer, second envelope strip with a larger width must be used as the diameter of the filter rod to be wrapped.
The purpose of the invention is to create a method which does not have the disadvantages of the previously known methods mentioned above and which enables the production of perfect cigarette filter units filled with free-flowing filter material.
The term free-flowing filter material naturally includes both the use of coarse-grained and powdery filter material.
The method according to the invention of the type mentioned at the beginning is characterized in that, in order to form a continuous suction slot of constant width extending along the filter rod and of filling openings of constant width extending over the entire distance between the individual filter elements, the filter elements are filled with free-flowing fluid before the chambers are filled The filter material is wrapped and connected to the wrapping strip, the width of which is at least 75%, but at most 93% of the circumference of the filter elements, whereby the two side edges of the wrapping strip laterally limit the suction slot and the filling openings,
then by means of the suction and filling parts, which extend over the suction slot and the filling opening, first a negative pressure, which slide and seal on the upper side of the filter elements on the upper side of the filter rod on the edges of the wrapping strip and on the upper sides of the filter elements exposed between the opposite side edges of the wrapping strip wrapped around the filter elements generated in the chambers to be filled with free-flowing filter material, closed on all sides and then the evacuated chambers by releasing their filling openings below the filling opening of the filling part due to the negative pressure prevailing in the chambers suddenly filled with free-flowing filter material, and after filling the chambers with free-flowing filter material Suction slot by means of a closure strip,
the width of which is slightly larger than the width of the suction slot, closes.
When using the method according to the invention, the chambers to be filled with free-flowing filter material are closed over as large a part of their circumference as possible, while at the same time forming a continuous suction slit that extends along the filter rod and is intended for a suction part that extends from the top of the filter rod Edges delimiting the suction slot laterally on which the suction and filling part can slide, and at the same time the largest possible chamber filling openings are formed.
Since the filling part slides from the top of the filter rod on the two side edges of the wrapping strip, which form a good, continuous contact, sealing and sliding surface, there is a perfect seal between these parts during the filling process.
The invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention, which has fastening means for securing the individual filter elements at a distance from one another on a wrapping strip, a shaping part arranged in the area of guide and transport means for the wrapping strip provided with filter elements, which the wrapping strip during its forward movement around the filter elements attached to it, a filling part for filling the chambers formed between the individual filter elements with free-flowing filter material, a closing arrangement for closing the chambers filled with free-flowing filter material, and with separating means around the pipe filled with sections consisting of filter elements and free-flowing filter material to be divided into certain length sections, provided,
and characterized in that the device for the formation of a side sliding surfaces for the suction and filling part, defined by the edges of the wrapping strip, extending along the entire filter strand and of constant width and over the entire distance between the individual filter elements extending more constant filling openings Width is provided with shaping means, which cover the filter elements with the wrapping strip, the width of which is at least 75%, but at most 93% of the circumference of these filter elements, except for the suction slot and connect with them, whereby the two side edges of the wrapping strip the suction slot and the filling openings limit laterally;
that, seen in the conveying direction of the filter rod, after the shaping means and above the guide and transport means on the upper side of the filter rod on the edges of the wrapping strip and on the upper sides of the filter elements that are exposed between the opposite side edges of the wrapping strip wrapped around the filter elements, sliding and sealingly resting first a suction part and then a filling part, which open into the suction slot, and that after the filling part a closure arrangement is provided which closes the suction slot by means of a closure strip whose width is slightly greater than the width of the suction slot.
It is expedient if the suction part and the filling part have a common upper side of the filter elements moving forward with the wrapping strip and the two on the exposed upper sides, which are not covered by the wrapping strip
The edges of the wrapping strip delimiting the suction slot are connected to one another in a sealing manner. It is advantageous if the sliding surface is formed by a sliding part extending in the direction of movement of the filter elements. It is also useful if the distance between the one which opens into the sliding surface
Suction area and the filling opening is greater than the length of the chambers formed between the filter elements.
If filter elements with a different suction resistance in their longitudinal direction, for example filter elements made of cellulose and those made of acetate, are arranged consecutively on the wrapping strip, it can be advantageous for even filling of the chambers with certain types of granulate or powder if the length of the of the envelope strip in front of the filling opening is at least 2a + 2b + 3c, where a is the length of one type of filter element, b is the length of the other type of filter element and c is the length of the chamber to be evacuated, and if the suction area is in half of the Length of this sliding surface section opens into the sliding surface.
The invention also relates to a cigarette filter unit produced by the method according to the invention and the use of the latter for producing filter cigarettes.
Since the suction arrangement in the device according to the invention rests slidingly on the two continuous side edges of the wrapping strip, when the negative pressure is applied, a perfect seal between these parts that move relative to one another is obtained.
The invention is explained below with reference to an exemplary embodiment of a device according to the invention. Show it:
1 schematically shows a top view of the device shown in FIG. 13;
Fig. 2 to 12 different sections along the lines II-II to XII-XII in Fig. 1;
13 is a schematic side view of the device;
14 shows a longitudinal section through the filling station of the device shown in FIG. 13;
15 shows a longitudinal section through a cigarette filter unit produced with the aid of the device shown in FIG. 13; and
FIG. 16 shows a section along the line XVI-XVI in FIG. 15.
As can be seen in particular from FIG. 13, in the device shown, the filter elements 1 made of cellulose or acetate are moved forward in the direction of arrow 3 by means of a transport and spacer device 2, which alternately aligns the filter elements 1 axially with one another, and at the same time at an even distance brought apart.
Thereafter, the evenly spaced apart and axially aligned filter elements 1 are continuously fed to a likewise continuously fed mouthpiece cover strip 4, placed on it and, as can be seen from FIG. 2, guided in the lateral direction through the guide parts 5 and 6 and through one above of the mouthpiece enveloping strip 4, held in their relative position to one another and rotating synchronously with this, and moved forward together with the mouthpiece enveloping strip 4.
The mouthpiece cover strip 4 is coated on its side facing the filter elements 1 with an adhesive that can be softened by heat, such as a thermoplastic plastic, so that it is possible to use the individual filter elements 1 immediately after they have been transferred to the cover strip 4 of a heating element 8 to be attached to this and thus a relative shift against one another, that is to say a change in their distance from one another, is impossible. As can be seen from FIG. 3, the heating element 8 can be pressed from below against the wrapping strip 4 and thus indirectly against the filter elements 1 to be fastened. The temperature of the heating element 8 is preferably controlled thermostatically.
The heating element 8 is arranged in such a way that, when the enveloping strip 4 is at a standstill, it is lifted off the latter in order to prevent it from burning.
After the heating element 8, the wrapping strip 4 is passed over a cooling part 9, which is cooled with water, where the plastic coating of the wrapping strip 4 softened by the heating element 8 solidifies and the filter elements 1 are fixed on the latter.
After the individual filter elements 1 have been fastened to the wrapping strip 4, the latter is passed onto an endless conveyor belt 10 and then these parts come together in a two-part forming unit 11, where the 21 to 22 mm wide wrapping strip 4 moves forward to a filling slot 12 from about 3 to 4 mm around the filter element 1 having a circumference of 25 mm. This structure is then by means of the conveyor belt 10 for the complete gluing of the cover strip 4 with the filter elements 1 and for the exact fixation of the filter diameter first under a second heating element 13 covering the upper half of the strand and immediately thereafter under a second cooling element also covering the upper half of the strand 14 passed through.
This strand shaped in this way is then fed by means of the conveyor belt 10 to a filling part 15, shown in more detail in FIG. 14, which is used to introduce free-flowing filter material, such as activated carbon, into the chambers 16 formed between the individual filter elements 1. To increase the filling of the chambers 16 with free-flowing filter material, the storage container 17 of the filling part 15, as can also be seen in FIG. 8, seals on its downwardly directed outlet side via one on the side edges of the envelope strip 4 and on the peripheral areas of the filter elements 1 exposed in between overlying sliding part 18 is connected to a suction arrangement 20 attached in front of the filling opening 19 of the filling part 15, seen in the direction of movement of the wrapping strip 4.
The distance between the suction opening located in the sliding surface and the filling opening 19 is greater than the length c of the chambers 16 formed between the filter elements 1, so that during the forward movement of the latter, these are completely closed between the suction opening and the filling opening 19, so that the suction arrangement 20 can evacuate these chambers 16 from above through the filling slot 12 and then keep them evacuated by means of a subsequent suction effect through the filter elements 1 in their longitudinal direction.
In practice, the two filter elements 1 delimiting a chamber 16 at the end face often consist of two different filter materials, namely one made of cellulose and the other of acetate. However, this has the consequence that two successive filter elements 1 have a very different flow resistance in their axial direction.
In order to prevent the individual chambers 16 from being evacuated to different degrees as a result of the different flow resistance and thus being filled differently with pourable filter material, the length L of the sliding surface of the sliding part 18 in front of the filling opening 19 is at least as viewed in the direction of movement of the casing strip 4 2a + 2b + 3c, where a is the length of the cellulose filter element, b is the length of the adjacent filter element made of acetate, and c is the length of the chambers 16 to be evacuated and then filled with free-flowing filter material.
The suction area provided in the sliding surface of the sliding part 18 is arranged at 1/2 L for reasons of symmetry, and the length S of the suction area, measured in the direction of movement of the wrapping strip 4, is smaller than the smallest length a or b of the filter elements 1, so that of the The chamber 16 to be evacuated and located directly below the suction area, seen in the axial direction, has identical flow conditions on both sides.
The chambers 16 evacuated in this way then pass under the outlet slot 19 of the storage container 17 which forms the filling opening, whereupon the free-flowing filter material located in the latter is suddenly sucked into the chambers 16 protruding under the sliding surface. As can be seen from FIG. 13, the storage container 17 is connected via a connecting piece 21 and a metering device 22 to two storage containers 23 and 24 which are used to hold two different types of free-flowing filter material.
In order to support the filling of the chambers 16 and the sliding of the free-flowing filter material in the storage container 17 and in the outlet slot 19 downwards, the filling part 15 is provided with a vibrator 25, which causes the filling part 15 to vibrate at 100 Hz in a vertical plane. Furthermore, it is possible to connect a compressed air supply line to the connection piece 21, which is closed on its upper side by the metering device 22, so that a downward pressure is exerted on the granulate located in the connection piece 21 and in the storage container 17 from above.
At the end of the outlet slot 19 an approximately semicircular wiping edge 26 is provided, which delimits the cross section of the continuous filter elements 1 from above and wipes off excess free-flowing filter material. This wiping edge 26 is located on a wiping part 27, which is additionally provided with sickle-shaped transverse grooves 28 on its underside, which strip and absorb grains of the free-flowing filter material that may be on the filter elements 1 and the side edges of the casing strip 4.
The individual transverse grooves 28 are connected to a common chamber 30 via suction bores 29 to remove any granular or dusty filter material located in them, which on the one hand via a suction line 31 to a vacuum source and on the other hand to regulate the level of the vacuum via a bore 32 Flow cross-section is variable by means of a regulating screw 33, is in communication with the ambient atmosphere. In order to achieve a constant minimal flow of air in the chamber 30 for the proper removal of filter material that has entered this chamber 30, this chamber 30 is also connected to the outside atmosphere via a non-closable bore 34 provided at its end.
Since when certain free-flowing filter materials are being filled, an undesirable amount of dust is sometimes formed, which is deposited on the surface areas of the filter elements exposed between the side edges of the wrapping strip 4 and on the side edges of the wrapping strip and thus causes them to blacken, as can be seen from FIG Filling part 15 also has a scraper brush 35 which is rotatable about a horizontal axis and which scrapes off this dust coating. The dust coating whirled up by the wiping brush 35 is sucked off via the suction line 36 which generates a draft in the wiping area of the brush.
Instead of a brush 35, a milling cutter can also be used, which mills off the blackened surface areas of the filter elements and the side edges of the enveloping strip very slightly.
After the scraper brush 35, a closure strip 37, the width of which is slightly larger than the width of the filling slot 12, is fed in from above, placed over the filling slot 12 and by means of a heatable element 38 on the exposed surface of the filter elements 1 and the side edges of the enveloping strip 4 Softening of the thermoplastic coating of the closure strip 37 adhered.
This heatable element 38 is also attached so that it can pivot upwards, so that it can be lifted off the stationary closure strip 37 when the device is at a standstill.
In order to achieve an exact outer shape of the cigarette filter units, the strand provided with the heated closure strip 37 is passed under a water-cooled cooling part 39, where the softened thermoplastic coating of the closure strip 37 solidifies.
After the filter rod has been glued shut, it is fed to a separating device 40, where it is subdivided in such a way that the length of each filter structure is four or six times the length of a single filter unit intended for a cigarette.
In order to have a good and easy way of checking the degree of filling of the chambers with free-flowing filter material and thus the correct setting of the filter manufacturing device, a closure strip made of transparent material can be used, which allows a visual insight into the chambers on the finished filter.