CN102481017A - 施加器 - Google Patents

Abstract

一种能够将添加剂施加至吸烟物品包装材料的施加器，所述施加器包括用于沿一定路径运送包装材料的运送机构以及接收用于携带添加剂的气流的入口，所述施加器被构造成使得在使用时，气流中携带的添加剂朝向包装材料转移。

Description

施加器

技术领域

本发明涉及一种用于将添加剂-例如木炭施加至诸如香烟过滤棒盘纸的吸烟物品包装材料的施加器。

背景技术

吸烟物品-例如香烟经常设置有过滤器，所述过滤器用于过滤由吸烟者从香烟吸入的烟雾。这种过滤器通常包括用过滤棒盘纸包装的醋酸纤维素丝束的过滤棒。

已为人们所知的是设置一种具有包括木炭添加剂的过滤器的香烟。当吸该香烟时，某些成分通过木炭从烟雾去除。

已经提出，通过在过滤棒盘纸的带上用胶水划线并且随后使木炭在重力作用下掉落到用胶水划线的纸上来施加木炭至过滤棒盘纸。

这种“重力供给”布置的缺陷是每秒可施加的木炭的量是有限的，尤其是在过滤棒盘纸被以高速度运送时。

这种方法的进一步的缺陷是，由于纸的弹性木炭将在纸带上弹跳-甚至当胶水施加至其上时，由此导致木炭颗粒在带上变得错乱和不均匀分布。因此，每个最终过滤器的过滤性能可能各不相同。

发明内容

本发明提供一种用于施加添加剂-例如木炭至吸烟物品包装材料的备选方法。

如在此使用的，术语“吸烟物品”包括可抽吸产品-例如香烟、雪茄和小雪茄（无论是否基于烟草）、烟草派生物、广义的烟草、再生烟草或烟草代用品以及受热但不燃烧的产品。

吸烟物品优选地包括至少部分环绕吸烟物品或环绕吸烟物品的一部分包装的一个或多个内和／或外层包装材料。

吸烟物品优选地包括用香烟纸形式的包装材料包装的烟草棒。吸烟物品还具有过滤器，并且所述过滤器可用另一包装材料-例如过滤棒盘纸包装。称为接装纸的进一步的包装材料将纸包装的过滤器以及纸包装的可抽吸材料的棒包装起来，以将它们结合到一起。

在此使用的术语“吸烟物品包装材料”包括所有用于包装吸烟物品或包装吸烟物品的部件-例如吸烟物品过滤器的材料。由此，该术语包括例如多孔和无孔过滤棒盘纸材料、香烟纸和接装纸。

本发明提供一种能够施加添加剂至吸烟物品包装材料的施加器，所述施加器包括用于沿一定路径运送包装材料的运送机构以及接收用于携带添加剂的气流的入口，所述施加器被构造成使得在使用时，气流中携带的添加剂朝向包装材料转移。

以此方式，添加剂可以取决于携带在气流中的添加剂的速度的速率被施加至包装材料。由此，甚至在包装材料以一定速度运送时，包装纸上的添加剂的高装载量可通过生成适当的快速气流来实现。

气流可被导向成使得气流或气流的很大一部分不冲击包装纸。以此方式，可在不导致气流将相当多的添加剂从包装材料吹走并且不导致湍流的情况下施加添加剂至包装材料，否则所述湍流将在气流与包装纸之间的冲击点处发生。由此，添加剂可以受控方式施加并且均匀分布。

优选地，包装材料沿着大体上直线的路径穿过施加区域，在所述施加区域中添加剂施加至包装材料。进一步优选地，施加器可具有气流导向构件，所述气流导向构件构造成将气流沿大体上平行于包装材料穿过施加区域的路径导入施加区域。

如在此使用的，术语“大体上平行”绝不限于术语“平行”的严格几何意义，而是相反地应当理解为还涉及沿类似方向延伸的方向-例如它们之间具有几度或者甚至十度或十五度角度的方向。

可从包装纸下面施加添加剂。以此方式，将不会导致添加剂在重力作用下从包装纸上弹起，由此容许包装纸上添加剂的改善的分布。

包装材料上的添加剂的均匀分布容许最终过滤器方便地制造成具有一致的过滤性能，以便给吸烟者提供不同香烟的一致的吸烟体验。优选地，添加剂是颗粒添加剂，例如颗粒活性木炭。

施加器还可包括充电单元，所述充电单元用于为包装材料充静电从而提供作用于携带在气流中的添加剂上的静电力，所述静电力导致添加剂朝向包装材料转移。

附图说明

为了更充分地理解本发明，现将通过说明性示例并参照附图来描述其实施方式，附图中：

图1示出了木炭施加器。

图2是移除了运送机构和纸带的木炭施加器的立体图。

图3示出了木炭施加器的喷嘴的立体图和剖视图。

图4示出了施加器的立体分解图。

图5示出了施加器的剖视图、侧视图和俯视图。

图6示出了穿过施加器的中间室的颗粒的路径。

图7示出了施加器的施加室中的包装材料、气流以及木炭添加剂的路径。

具体实施方式

图1-5示出了用于将木炭形式的粒状添加剂施加至过滤棒盘纸的带2形式的香烟包装材料的木炭施加器1。如图所示，施加器1包括具有用于运送带2穿过施加室4的多个滚子3的运送机构，在该施加室处木炭颗粒被施加至所述带2。装载了木炭的纸2a从施加器1被过滤棒成型机(未示出)接收，在该成型机处所述纸2a环绕包装醋酸纤维素丝束的长形棒，所述长形棒随后被切断以形成过滤棒分段。

参阅图1-5，施加器1包括具有文氏管部分6的喷嘴5，所述文氏管部分6构造成通过空气入口7接收压缩空气并且通过木炭入口管8从木炭供应器(未示出)吸取木炭颗粒并使其进入所述空气流。如图所示，其中携带有木炭的空气从喷嘴5通过中间室9并且进入施加室4，木炭在所述施加室4处被施加到纸2。

中间室9和施加室4设置成使得在进入施加室4时，空气和木炭流大体上平行于带的运动方向被导向。以此方式，空气流不会直接冲击到带上，否则所述空气流将会从纸上吹走木炭并且导致冲击点周围产生湍流。

由于木炭与纸之间的静电力，在施加室4中木炭流与空气流被分隔开。施加器1具有用于当纸2穿过施加室4时为所述纸2充电的静电充电单元10。以此方式，携带在空气流中的木炭在进入施加室4时被朝向带2的下侧静电吸引，在该位置所述木炭粘附至施加至所述带2的下表面11的粘合剂。

由此，木炭从纸带2下面被施加并且粘附至所述纸带2的下表面11。以此方式，木炭将不会在重力作用下在纸带上弹跳并且可沿带的长度获得均质分布的木炭。由此，包括在每个最终香烟的过滤器中的装载木炭的纸段都将具有非常类似的木炭的量和分布。由此，可为最终消费者提供不同香烟的一致的吸烟体验。

图4示出了施加器1的立体分解图，并且此外还示出了喷嘴5的部件。如图所示，喷嘴5包括文氏管部分6、喷嘴顶部12、喷嘴底部13和木炭入口管8。入口管8优选地具有大约4mm的内径。文氏管部分6包括空气入口7、柱状本体14以及保持在喷嘴顶部12与底部13之间的适当位置的轴环15。钻孔16纵向延伸穿过文氏管部分6并且在轴环15内是锥形的。文氏管的喉部优选地具有大约6mm的直径。木炭入口管8与文氏管部分在设置于轴环周边的孔(未示出)处交会，所述孔穿过轴环15通向锥形钻孔的一侧。在使用时，入口7连接至生成空气流的压缩空气源，所述空气流穿过孔16并且在轴环15中的锥形区域中变得收缩，导致空气压力由于文氏管效应而在锥形区域中下降。锥形部分中降低的压力导致穿过木炭入口管8吸取木炭进入文氏管部分6，在所述文氏管6处木炭被吹扫入穿过钻孔16的空气流。以此方式，木炭被携带进入从文氏管部分6排出的空气流中。

参阅图3和4，喷嘴顶部12与底部13使用螺栓17固定到一起并且其中具有槽12a、13a，当装配时所述槽12a、13a限定接收端口，文氏管部分6的轴环15在所述接收端口中保持在适当位置。喷嘴顶部12和底部13还具有同端界的长形槽18、19，所述同端界的长形槽18、19延伸穿过所述喷嘴顶部12和底部13并共同限定用于空气和木炭流的通道20，所述通道20从文氏管部分6的出口至喷嘴5的出口横向变宽。如图5所示，喷嘴5和其中的通道20设置成与水平面成一定角度，优选地大约为5°。

参阅图4和5，中间室9包括具有槽22的第一和第二横向部分21a、21b，当装配时所述槽22限定用于喷嘴5的接收端口23。部分21a、21b每个还都具有共同限定用于从喷嘴至施加室4的空气和木炭流的通道25的长形槽24a、24b。

图6更详细地示出了通道25。在通道25的入口区域25a和中心区域25b中，该通道设置成平行于喷嘴的通道20，即：与水平面成大约5°的角度。然而，在出口区域25c中，通道25弯曲并且变为水平的以便空气和木炭流被水平导向进入施加室4。

随着颗粒被空气流携带移动穿过喷嘴5并且穿过中间室9的入口区域25a和中心区域25b，更细小的颗粒将倾向于移入空气流的中心，同时更重的颗粒将倾向于更接近于空气流的底部移动。图6中示出了颗粒的这种分布，图中粗线26示出了重／粗糙的颗粒的路径，同时较细的线27示出了轻／细小的颗粒的路径。如图所示，在中间部分9的入口区域25a和中心区域25b中，重／粗糙的颗粒的路径26在轻／细小的颗粒的路径27的下面。

如图所示，在出口区域25c中，该通道弯曲并且变为水平的。如图6所示，轻／细小的颗粒移动穿过部分25c且大约保持在空气流的中心，同时更重／更粗糙的颗粒，由于它们的惯性，在偏转之前长时间保持它们的运动的初始线路。由此，出口区域25c中的通道25的角度的改变导致进入施加室4中的更重／更粗糙的颗粒的流与更轻／更细小的颗粒的流之间的改进的轴向对准。由此，在施加室4的入口处提供重的和轻的颗粒的更好的混合，这就帮助获得纸2上的木炭的均匀分布。

中间室9的通道25在区域25c中横向变宽，从而导致空气流的速度在离开室9之前降低。这帮助防止进入施加室4时的湍流。

再参阅图4的分解图，施加室4包括本体28和盖板29，所述盖板29用作纸带2的导向器。如图所示，本体28具有通道30，所述通道30具有延伸穿过其本身的矩形横截面。盖板29用螺栓31螺栓固定至本体28并且固定至中间室9。

如图1所示，在使用时，带2在板29下面并且在本体28上面穿过并且在两者中间传送。带2沿穿过施加室4且平行于板29的下表面的路径移动。在被运送穿过施加室4之前，带2在其下表面上设置有粘合剂。优选地，粘合剂被施加遍及带2的宽度的大约50%。

参阅图5，空气和木炭流沿平行于带2的路径的方向被导向穿过中间室9的出口进入施加室4。中间室9的出口正好设置在包含带的路径的平面的下方。空气流沿在带2的路径的下面并且与其平行的路径穿过通道30。由此，空气流不会直接冲击到包装纸上，将不会导致在空气流的点处产生空气流中的湍流。携带木炭颗粒的空气流中的湍流使得更难在带2上实现木炭的均匀分布，并且因此是不希望的。

空气流与纸2的下表面之间的间隙可以足够小，从而在空气流的周边流动的空气可随着空气流穿过通道而开始与纸的下侧接触。因此，尽管空气流没有朝向包装纸引导，但是随着空气流穿过施加室，小百分比-例如1-5%的空气流可实际上接触纸2，而空气流的剩余部分在没有接触纸2的情况下穿过所述室6。

然而，空气流被导向成使得进入通道的空气流中相当大百分比的空气不会冲击带2，并且作为替代，在不与包装纸接触的情况下穿过室4。如在此使用的，术语“相当大百分比”包括例如99%、95%、90%、80%和75%的百分比。备选地，所有进入施加室的空气流都可在不冲击纸的情况下穿过通道。

如图5所示，静电充电单元10安装在施加室4的上面并且构造成提供静电电荷至带2。用于为纸和其他材料充电的静电单元本身是众所周知的并且将不会在此详细描述。为纸充电的各种方式对所属领域技术人员将是明显的。例如，静电电荷可通过盖部件29传送到纸，随着纸的运送，纸可与盖部件29产生擦略接触（glancing contact）。备选地，纸可在进入施加室4之前预充电。为方便起见，将假定随着纸与盖部件29产生擦略接触而静电充电单元提供正电荷至带2，虽然可备选地提供负电荷。

充了正电荷的带2在穿过施加室4的附近空气流中携带的木炭颗粒中引发电极化效应。也就是说，充电的带导致颗粒中的负电荷变得定位在稍微更接近于纸处并且颗粒中的正电荷变得定位在稍微更远离纸纸处。由此，虽然颗粒的总电荷保持中性，但是由于带2充了正电荷，负电荷上的库伦引力大于正电荷上的库伦排斥力，使得净吸引力朝向带2被施加在颗粒上。

由此，静电力作用于空气流中携带的木炭颗粒上，所述静电力朝向带2吸引颗粒。穿过施加室4的带的路径32、空气流的轨迹线33以及木炭的路径34在图7中示出。如图所示，空气流33的方向平行于带的路径32。木炭的路径最初与空气流轨迹线重合，并且在施加室4的入口处平行于带的路径32。然而，随着木炭穿过施加室4，木炭沿弯曲的路径静电偏转并且由此朝向带2的下侧转移，在该下侧木炭粘附至施加于所述带2上的粘合剂。

如图1-5所示，施加器1具有排出部分35以接收穿过施加室4但没有与纸2接触或粘附到纸2上的过量木炭。排出部分35构造成使得空气通道的横截面在其中增大，由此导致在穿过出口36离开排出部分之前空气和木炭的速度降低。如图3的分解立体图中所示，排出部分35包括附接至彼此并且附接至施加室4的第一和第二部件35a、35b。

施加器1的布置-例如喷嘴6的空气通道、中间部分9和施加室4的尺寸以及进入喷嘴6的空气流的速度被选定以确保穿过施加室4的空气的平滑层流，从而帮助实现带2上木炭的均匀分布。下面的表格1列举了在图5中所示的施加器的参考点A、B、C和D处的通道的横截面面积以及空气速度。

表格1

参考点	横截面面积(mm2)	空气速度(m／sec)
			A	28.27	36.5
B	86	12
			C	110	9.38
D	121	8.5

一旦木炭已通过施加器1施加至带2，那么装载了木炭的带2a被过滤棒成型机(未示出)从施加器1接收，所述过滤棒成型机构造成将所述带绕醋酸纤维素丝束的长形棒包装，所述长形棒随后被切断以形成过滤棒分段。过滤棒成型机本身是众所周知的并且在此将不再详细描述。纸2被运送穿过施加器1的速度与棒的制造速度同步，所述棒的制造速度可例如，诸如在每分钟50至500棒米的范围内和／或在每分钟125至4000个过滤棒的范围内。然而，优选地，棒在每分钟400至500个棒米的范围内和／或在每分钟1000至4000个过滤棒的范围内制造。纸可在每秒钟0.83与8.33米之间的速度运送并且优选地可在每秒钟大约2.5与大约8.3米之间的速度运送。

优选地，木炭以每秒钟大约150至大约160克的速率进入施加室4，然而也可设想更低或更高的流动速率。施加器1可具有测量器件(未示出)，所述测量器件定位在入口管8之前以控制进入喷嘴5的木炭的流动速率并且由此控制进入施加室4的木炭的流动速率。例如，可通过使用更大的入口管和更大的文氏管直径来实现更高的流动速率。

表格2列举了不同的机器速度下的理论上的(计算的)的装载值。术语“装载值”意指每单位长度包装材料所施加的木炭的质量。

表格2

机器速度(米／分钟)	木炭装载值(克／米)
		50	94.80
100	47.40
		150	31.60
200	23.70
		250	18.96
300	15.80
		350	13.54
400	11.85
		450	10.53
500	9.48

在这些计算中，假定木炭以158克每秒的速率流入入口管8。还假定胶水被施加遍及带宽度的50%，并且因此进入施加室4的木炭的50%被沉积到纸上。这些假定当然并非用以限制。在实践中，装载值可与计算值不同并且此外将取决于使用的粘合剂的量和类型。然而，该表格示出了带2的更快的速度导致的在更高的机器速度时木炭装载值减少的总体趋势。在使用时，可设定机器速度以便实现纸上期望的木炭装载值。

在低速时，由于饱和效应，装载值还可小于表格2中示出的装载值，此时纸上形成的木炭层变得足够厚从而开始阻止木炭粘附至胶水。据估计，当木炭层大约为2.5mm厚时，将不会有更多木炭粘附到纸上。由于这些原因，对于机器速度小于大约200米／分钟的情况，实际木炭装载值可保持大致恒定。

通过上文应当理解的是，施加器1可以高速并且以高密度施加木炭至带2，同时保持木炭沿着带的均匀分布。由此，用装载了木炭的过滤棒盘纸包装的香烟过滤棒可在高速下并且以彼此一致的性能被制造。

优选地，施加器1中使用的木炭颗粒的网目尺寸在30至70美国网目之间。然而，颗粒的网目尺寸可在12至80美国网目之间。

例如，颗粒大小可在从大约0.18mm至大约1.68mm的范围内并且优选地其尺寸在从0.21mm至0.60mm的范围内。

木炭可以是基于蔬菜的，例如基于椰壳的。下面在表3中提供了用于基于椰子的木炭材料的示例性参数值和范围：

表格3

参数	数值
		灰分含量	2-4%
松装密度	0.46-0.60gms／cc
		颗粒尺寸分布	30-70美国网目
灰尘	＜5mg／25cc
		活性四氧化碳	59%-69%
活性正丁烷	23.0%-27.0%
		球盘硬度	＞97%

对所属领域技术人员来说，许多改型和变型将是明显的。例如，添加剂可备选地或另外包括另一含碳材料或-例如催化材料，以代替木炭。然而，优选地，添加剂包括碳。然而，添加剂可备选地(或另外)包括例如食用香料添加剂、烟末颗粒或再生烟草或晶体，例如薄荷脑。

此外，添加剂可施加至另一吸烟物品包装材料-例如香烟纸，以替代过滤棒盘纸材料的带。在一个示例中，具有施加于其上的添加剂的香烟纸可被香烟成型机(而非过滤棒成型机)从施加器接收，香烟成型机被构造成通过将香烟纸环绕烟草棒包装来制造香烟。

再进一步，虽然前面已将气流描述成空气流，但是可以使用任何适当的气体，例如氧气或氮气。

进一步，虽然已经将静电充电单元描述成给所述带充电从而在添加剂与带之间提供静电力，但是，备选地或另外，添加剂可被充电以提供静电力。备选地，或另外，施加器1的另一元件可以被充电以便提供或有助于获得使添加剂朝向包装材料转移的静电力。

进一步，气流可被以一定角度朝向或备选地离开包装材料导向，以替代平行于包装材料穿过施加区域的路径导向气流。

如上所述，施加器构造成使得在使用时，力作用于携带在气流中的添加剂以导致所述添加剂朝向包装材料转移。然而，术语“朝向……转移”不应被解释为暗示在转移之前添加剂没有朝向包装材料移动。实际上，选择性地，在通过所述力转移之前，通过气流朝向包装材料运送添加剂，以便与它不被转移的情形相比，添加剂会采取更短的路径到达包装材料。

对所属领域的技术人员来说，许多其他的改型和变型将是明显的，这些改型和变型落入所附权利要求书的范围内。

Claims (30)

1.一种能够将添加剂施加至吸烟物品包装材料的施加器，所述施加器包括：

用于沿一定路径运送包装材料的运送机构；以及

接收气流的入口，所述气流用于携带将施加至包装材料的添加剂；

所述施加器被构造成使得在使用时，携带在气流中的添加剂朝向包装材料转移。

2.如前述任一项权利要求所述的施加器，其中所述气流被导向成使得气流或气流的很大一部分不冲击包装纸。

3.如权利要求2所述的施加器，还包括添加剂在其中被施加至包装材料的施加区域，其中所述包装材料沿着大体上直线的路径穿过施加区域。

4.如权利要求3所述的施加器，还包括气流导向构件，所述气流导向构件构造成沿大体上平行于包装材料穿过施加区域的路径将气流导入施加区域。

5.如权利要求3或4所述的施加器，其中所述包装材料沿总体上水平的路径被运送穿过施加区域。

6.如前述任一项权利要求所述的施加器，其中所述添加剂从包装材料的下面施加。

7.如前述任一项权利要求所述的施加器，其中在使用时，静电力作用于携带在气流中的添加剂上，从而导致添加剂朝向包装材料转移。

8.如权利要求7所述的施加器，还包括用于为包装材料充静电的充电单元。

9.如前述任一项权利要求所述的施加器，其中所述包装材料是过滤棒盘纸。

10.如权利要求9所述的装置，该装置与过滤棒成型机组合使用，其中过滤棒成型机从施加器接收具有施加至其上的添加剂的过滤棒盘纸并且制作用于吸烟物品的制造的过滤棒，每个过滤棒都包括用过滤棒盘纸包装的过滤塞，所述过滤棒盘纸具有附加于其上的添加剂。

11.如权利要求1至8中任一项所述的施加器，其中所述包装材料是香烟纸。

12.如权利要求11所述的施加器，该施加器与吸烟物品成型机组合使用，其中所述吸烟物品成型机从施加器接收具有施加至其上的添加剂的香烟纸并且制作吸烟物品，每个吸烟物品都包括用香烟纸包装的烟草棒，所述香烟纸具有附加于其上的添加剂。

13.如前述任一项权利要求所述的施加器，其中所述添加剂是颗粒添加剂。

14.如权利要求13所述的施加器，其中所述颗粒添加剂包括木炭。

15.如前述任一项权利要求所述的施加器，其中所述添加剂包括更重的和更轻的添加剂颗粒并且还包括：

用于具有携带于其中的颗粒的气流的通道，该通道配置成使得在添加剂施加至包装材料之前更重的和更轻的颗粒流朝向彼此移动。

16.如前述任一项权利要求所述的施加器，其中所述通道包括：

与水平面成第一角度的大体上直线的第一通道部分；

与水平面成第二角度的大体上直线的第二通道部分，所述第二角度小于所述第一角度；

其中离开第一通道部分的添加剂至少部分穿过第二通道部分，在添加剂离开所述第一通道部分之后，更重的和更轻的颗粒流朝向彼此移动。

17.如权利要求16所述的施加器，还包括在所述第一通道与所述第二通道之间的弯曲通道部分，其中所述更重的和更轻的颗粒流在弯曲通道部分中朝向彼此移动。

18.如权利要求16或17所述的施加器，其中所述更重的和更轻的颗粒流在第二通道部分中朝向彼此移动。

19.如权利要求15至18中任一项所述的施加器，其中在添加剂施加至包装材料之前，更重的和更轻的颗粒流朝向彼此移动从而变得在通道中大体上轴向对准。

20.如前述任一项权利要求所述的施加器，包括用于具有携带于其中的添加剂的气流的通道，所述通道在添加剂施加到纸上之前变宽从而在施加至包装材料之前降低添加剂的速度。

21.如前述任一项权利要求所述的施加器，其中所述添加剂包括尺寸在大约0.18mm与大约1.68mm之间的木炭颗粒。

22.如前述任一项权利要求所述的施加器，其中所述纸以每秒0.8米至8.3米之间的速度被运送。

23.如权利要求22所述的施加器，其中所述纸以每秒2.5米至8.3米之间的速度被运送。

24.如前述任一项权利要求所述的施加器，其中所述气流的速度在8.5m／s与36.5m／s之间。

25.一种施加添加剂至吸烟物品包装材料的方法，所述方法包括：

沿一定路径运送包装材料；

接收用于携带添加剂的气流；

朝向包装材料转移携带在气流中的添加剂。

26.如权利要求25所述的方法，其中所述气流被导向成使得气流或气流的很大一部分不冲击包装纸。

27.如权利要求26所述的方法，其中所述包装材料沿着大体上直线的路径穿过施加区域，在所述施加区域中添加剂被施加至包装材料。

28.如权利要求27所述的方法，其中所述气流沿大体上平行于包装材料穿过施加区域的路径的方向被导入施加区域。

29.如权利要求25至28中任一项所述的方法，其中所述添加剂从包装材料的下面施加。

30.如权利要求25至29中任一项所述的方法，其中静电力作用于携带在气流中的添加剂上，从而导致添加剂朝向包装材料转移。

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