CN107846967B - 用于吸烟制品的改进式管状元件 - Google Patents
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Abstract
提供一种供用于制造吸烟制品的过滤嘴的管状元件，所述管状元件包括由基本上连续的基于纤维素纤维的幅板材料条卷绕而成的第一层与第二层。所述条具有预定厚度(T)和宽度(W)。所述幅板材料在第一表面上涂布有可活化聚合物，且所述第一层中的所述幅板材料的所述第一表面面向所述第二层中的所述幅板材料的所述第一表面。所述管状元件的外径在给定长度内基本上均一。
Description
技术领域
本发明涉及供用于制造例如过滤嘴香烟等吸烟制品的管状元件以及形成一个此类管状元件的方法。
背景技术
过滤嘴香烟通常包括由包装纸包围的烟草切丝填料条和以首尾相连关系与所包装的烟丝条对准且通过接装纸与之附接的圆柱形过滤嘴。过滤嘴通常包含轴向对准附接的两个或更多个圆柱形组件。
已知若干过滤嘴包括用于形成过滤嘴的中空区段的管状元件，所述管状元件可例如限定过滤嘴的用于收纳吸附剂或调味剂材料的内腔。举例来说，一个此类中空区段可包括在过滤材料的两个过滤嘴区段之间。另外，已知包含限定过滤嘴的口端腔的管状元件的过滤嘴。
WO 2014/023557公开了一种从多个卷绕纸层形成一个此类管状元件的方法。所述方法包括围绕圆柱形心轴以重叠方式包装多个基本上连续的纸条。以平行方式或螺旋方式包装所述条以便在心轴上形成基本上连续的管。所形成的管可例如使用橡胶带围绕心轴转动，使得纸层连续抽出并围绕心轴包装。随后可将所形成的管切成心轴下游所需的长度。在所述管状元件中，邻近纸层优选地通过胶粘剂的中间层粘附在一起，此为水分在层之间的传递提供屏障。
尽管容易控制一个此类管状元件的内径，但因为其将通常基本上匹配纸层绕其卷绕的圆柱形心轴的外径，因此控制管状元件的外径可能困难得多。一般来说，纸层重叠的部分可能会具有稍微较大的直径。此为不合需要的，因为管状元件的外径的波动可能会导致包含管状元件的过滤嘴的外表面的不规则表面光洁度。这可能会被消费者感知为质量不良的指示。
另外，在管状元件与一个或多个其它过滤嘴组件组合以形成吸烟制品的过滤嘴时，管状元件的外径的波动可能会引起问题。这是因为组合器机器经设计以处置并处理具有预定直径的元件，且尽管考虑到容差，但管状元件的外径的显著变化可能会使得管状元件被卡住或不正确地从组合器机器的一个区部传递到另一区部。这又可能影响形成过滤嘴的各个组件的对准和相互布置，其性能可能因此稍微更改。另外，可能不时地有必要停止组合器机器，且因此机器停工时间不当地增大。
从其它领域已知用于通过卷绕柔性材料条来制造管状元件的方法。举例来说，已知用于形成厕纸的卡纸板芯管和铝箔卷或用于制造抛弃式容器的若干方法。然而，制造供用于吸烟制品用过滤嘴的管状元件不可避免地由于以下情况而变复杂：所处置的幅板材料条的较小宽度和减小的厚度、管状元件的显著较小的直径，以及需要更为精细地控制管状元件的外径。相比之下，在制造包含一个管状元件的其它消费品时，管状元件的外径的波动并不那么重要。这是因为此类管状元件通常意欲用作必须围绕管状元件卷绕以形成卷筒或筒管的幅板材料的卷芯支撑物，且因此管状卷芯的外径的任何不规则性并不实质上影响卷筒或筒管的总直径或其视觉效果。
因此，需要提供供用于制造吸烟制品的过滤嘴的改进式管状元件以及形成一个此类管状元件的方法。确切地说，需要提供一个此类方法：其使得能够更好地且更精细地控制通过所述方法获得的管状元件的外径，且与由通常与吸烟制品和相关组件的制造相关联的材料和大小设置的限制完全兼容。
发明内容
根据本发明的方面，提供一种供用于制造吸烟制品的过滤嘴的管状元件。所述管状元件包括由基本上连续的基于纤维素纤维的幅板材料条卷绕而成的第一层与第二层，所述条具有预定厚度(T)和宽度(W)。所述幅板材料在第一表面上涂布有可活化聚合物，且所述第一层中的所述幅板材料的所述第一表面面向所述第二层中的所述幅板材料的所述第一表面。所述管状元件的外径在给定长度内基本上均一。
根据本发明的另一方面，提供一种形成供用于制造吸烟制品的过滤嘴的管状元件的方法。所述方法包括提供具有预定厚度(T)和宽度(W)的第一与第二基本上连续的基于纤维素纤维的幅板材料条，所述幅板材料在第一表面上涂布有可活化聚合物。另外，所述方法包括围绕圆柱形心轴元件以重叠方式卷绕所述第一条和所述第二条以在心轴上形成基本上连续的管，使得所述第一条的所述经涂布表面面向所述第二条的所述经涂布表面。围绕所述心轴元件卷绕所述条包括：将所述重叠条引入到所述心轴元件与同轴于且包围所述心轴元件的套筒元件之间的间隙中，所述套筒元件具有基本上对应于所述管状元件的外径的内径(D1)；及使所述重叠条在压力下沿着所述心轴元件移动，使得所述重叠条被迫抵靠所述套筒元件。另外，所述方法包括活化所述可活化聚合物以在幅板材料的所述第一条与所述第二条之间形成密封。
应了解，参考本发明的一个方面描述的任何特征同等地适用于本发明的任何其它方面。
根据本发明，管状元件至少由具有预定厚度且切割成具有预定宽度的条的第一和第二基于纤维素纤维的幅板材料层形成。与供用于制造吸烟制品的已知管状元件相比，所述幅板材料在一侧上涂布有可活化聚合物。所述第一层和所述第二层由所述经涂布幅板材料的卷绕条形成，其中所述第一层和所述第二层中的所述条的经涂布表面面向彼此，使得所述可活化聚合物实质上包括在所述基于纤维素纤维的幅板材料的两个层之间。所述管状元件的外径在给定长度内基本上均一。
在实践中，在根据本发明的方法中，经涂布侧面向彼此的幅板材料的重叠条引入到在心轴元件与同轴于且包围所述心轴元件的套筒元件之间限定的间隙中。所述套筒元件的内径对应于待形成的所述管状元件的目标外径。使所述幅板材料的重叠条在压力下沿着所述心轴元件前移，以使得其同时被迫抵靠所述套筒元件。另外，活化所述可活化胶粘剂聚合物涂层以将所述幅板材料的所述重叠条彼此密封。
因此，有利地，容易控制根据本发明的管状元件的外径，因为其外径基本上对应于套筒元件的内径。不希望受理论束缚，应理解，因为与现有方法相比，在形成管状元件的同时不将湿粘合剂涂覆到幅板材料，因此较容易防止幅板材料的重叠条的变形，所述变形可能会导致管状元件在粘合剂干燥或固化期间收缩。
同时，心轴元件与套筒元件之间的间隙不大可能例如归因于湿粘合剂的聚积而被阻塞。这是因为，通过使用涂布有可活化聚合物层的幅板材料，较容易控制涂覆在幅板材料的表面上的可活化聚合物涂层的量，例如通过在涂覆操作期间控制涂层的厚度、涂布材料的密度等。因此，供应适合于密封重叠条且为管状元件提供适当刚性同时简化卷绕操作的可活化聚合物的量要容易得多。
因此，在管状元件用于制造吸烟制品(例如，作为多区段过滤嘴的组件)时潜在地由管状元件的外径的波动造成的质量问题可有利地得以防止或至少显著减小。
术语“条”在本文中用以指长度通常远大于宽度的幅板材料的通常细长而窄的部分。术语“宽度”用以指在基本上垂直于条的纵向轴线的方向上的条范围的测量值。
术语“厚度”在本说明书中用以指在切割出用于形成管状元件的条的幅板材料的两个对置表面之间测量的最小距离。在实践中，给定位置处的距离是沿着局部垂直于幅板材料的对置表面的方向测量的。管状元件的厚度将基本上对应于重叠条的厚度与重叠条之间的已活化胶粘剂的厚度的总和。因此，管状元件的厚度例如沿着管状元件的纵向轴线可能并不绝对恒定。
在本说明书中，术语“可活化”用以描述经涂覆以在例如幅板材料等基材的表面上形成涂层且经固化而使得其不能够粘着到另一非粘性组件的聚合物材料。可活化聚合物需要能量供应来进入粘性状态以粘附到另一组件。
表达“基本上均一”用以描述参数的最大值和最小值从参数均值偏离到什么程度。借助于实例，表达“基本上均一”可用以描述如在管状元件的长度上所测量的参数的最大值和最小值从在管状元件的相同长度上的参数均值偏离到什么程度。在本说明书中，表达“基本上均一”用以意指在根据本发明的管状元件的给定长度内，管状元件的“最小外径”和“最大外径”与在管状元件的相同长度内计算的外径的算术均值偏离小于约10％、优选地小于约5％、甚至更优选地小于约1％，且最优选地小于约0.5％。
如图1中所示，在管状元件的给定长度内在四个均匀散开的测量点A到D处测量外径。邻近测量点沿着管状元件的纵向轴线相隔15毫米。在测量点A到D中的每一个处，在围绕管状元件的外圆周大致相等地间隔开的四个角位置处测量管状元件的外径，如图2中的数字1到4所描述。管状元件的“算术均值”外径是基于所得16个测量值而计算出的。所取得的16个测量值当中所测量的最大外径被视为“最大外径”。所取得的16个测量值当中所测量的最小外径被视为“最小外径”。在卷绕之后两周且在于20℃和60％相对湿度下调节管状元件24小时之后进行测量。
举例来说，根据本发明的管状元件可具有6.64毫米的均值外径，其中最大外径为6.66毫米且最小外径为6.62毫米。
一般来说，根据本发明的管状元件至少包括由基本上连续的基于纤维素纤维的幅板材料条卷绕而成的第一层与第二层。所述条具有预定厚度(T)和宽度(W)，且所述幅板材料在第一表面上涂布有可活化聚合物。所述条卷绕成使得第一层中的幅板材料的第一表面面向第二层中的幅板材料的第一表面。所述管状元件的外径在给定长度内基本上均一。
所述基于纤维素纤维的幅板材料优选地为纸材料。在一些实施例中，基本上连续条的所述第一层与所述第二层成螺旋状卷绕。在替代实施例中，基本上连续条的所述第一层与所述第二层平行卷绕。
幅板材料的厚度(T)优选地为至少约50微米。更优选地，幅板材料的厚度(T)为至少约70微米。此外或作为替代方案，幅板材料的厚度(T)优选地小于约300微米。更优选地，幅板材料的厚度(T)小于约150微米。第一条与第二条两者可具有相同厚度或不同厚度。
在一些优选实施例中，幅板材料的厚度(T)可从约50微米到约300微米。在一些特别优选的实施例中，幅板材料的厚度(T)为约100微米。
幅板材料条的宽度(W)优选地为至少约2.5毫米。更优选地，条的宽度(W)为至少5毫米。甚至更优选地，条的宽度(W)为至少7毫米。此外或作为替代方案，幅板材料条的宽度(W)优选地小于约20毫米。更优选地，条的宽度(W)小于约15毫米。甚至更优选地，条的宽度(W)小于约10毫米。第一条与第二条两者可具有相同宽度或不同宽度。
在一些优选实施例中，条的宽度可从约2.5毫米到约20毫米。在一些特别优选的实施例中，条的宽度可为约8毫米。
图4图示卷绕成圆柱形布置的幅板材料条。所属领域的技术人员将注意到，根据本发明的管状元件的条的宽度(W)、外径(D)、间距(P)和螺线角度(α)是相关的。图5中更详细地示出此几何相关的实例。一般来说，条的宽度(W)、间距(P)和螺线角度(α)是依据管状元件的目标外径(D)加以选择。不希望受理论束缚，应理解，较大螺线角度(α)将提供更一致且较不敏感的处理。
优选地，在根据本发明的管状元件中，螺线角度(α)为至少约40度。更优选地，螺线角度(α)为至少约44度。甚至更优选地，螺线角度(α)为至少约48度。此外或作为替代方案，在根据本发明的管状元件中，螺线角度(α)优选地小于约60度。更优选地，螺线角度(α)小于约56度。甚至更优选地，螺线角度(α)小于约52度。
在一些优选实施例中，螺线角度(α)从约40度到约60度。在一些特别优选的实施例中，螺线角度(α)为约50度。
所述可活化聚合物优选地为热可活化聚合物。更优选地，所述可活化聚合物为选自由以下组成的组的热塑性聚合物：聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
所述可活化聚合物的活化温度优选地至少约50℃、更优选地至少约80℃、甚至更优选地至少约100℃。此外或作为替代方案，所述可活化聚合物的活化温度优选地小于约200℃、更优选地小于约150℃、甚至更优选地小于约120℃。在一些优选实施例中，所述可活化聚合物的活化温度从约50℃到约200℃。在一些特别优选的实施例中，所述可活化聚合物的活化温度从约100℃到约120℃。
根据本发明的管状元件可通过以下操作而形成：围绕圆柱形心轴元件卷绕具有预定厚度(T)和宽度(W)的基于纤维素纤维的幅板材料的第一与第二基本上连续条以在心轴上形成基本上连续管，使得所述第一条的经涂布表面面向所述第二条的经涂布表面，所述幅板材料在第一表面上涂布有可活化聚合物。
在根据本发明的方法中，围绕所述心轴元件卷绕所述条包括：将重叠条引入到所述心轴元件与同轴于且包围所述心轴元件的套筒元件之间的间隙中，所述套筒元件具有基本上对应于所述管状元件的外径的内径(D)；及使所述重叠条在压力下沿着所述心轴元件移动，使得所述重叠条被迫抵靠所述套筒元件。
另外，在根据本发明的方法中，活化所述可活化聚合物以在幅板材料的所述第一条与所述第二条之间形成密封。
优选地，所述可活化聚合物为热可活化聚合物，且活化所述可活化聚合物包括在使所述重叠条沿着所述心轴元件前移时将热供应到所述重叠条。作为替代方案，所述方法可进一步包括将超声振动模具提供为套筒元件，且活化所述可活化聚合物包括为所述超声振动模具供电。
在一些实施例中，所述方法包括围绕所述圆柱形心轴元件以及所述第一条和所述第二条卷绕在第一表面上涂布有可活化聚合物的至少一个另外的基于纤维素纤维的幅板材料条，以在心轴上形成基本上连续的管。更详细地，所述至少一个另外的条围绕所述第一条和所述第二条而卷绕，其中经涂布第一表面面向所述第二条的未经涂布的第二表面。这是有利的，有利之处在于幅板材料层与胶粘剂聚合物层因此有利地在管状元件中沿着其径向方向交替。同时，幅板材料条的未经涂布的表面面向心轴元件。因此，所形成的基本上连续管在活化可活化聚合物时可能粘着到心轴元件的可能性有利地得以最小化。
优选地，所述方法进一步包括围绕心轴转动所形成的基本上连续管，以使得涂布前的幅板材料条连续抽出并围绕所述心轴包装。
另外，所述方法优选地包括通过在心轴元件下游的位置处切穿基本上连续的管状元件而将所述基本上连续的管状元件切割成具有预定长度(L)的管状区段。
附图说明
将参考附图的图式仅借助于实例进一步描述本发明，其中：
图1图示根据本发明的管状元件的示意性侧视图；
图2示出图1的管状元件的示意性横向横截面；
图3示意性地示出根据本发明的形成供用于制造吸烟制品的过滤嘴的管状元件的方法；
图4为用于形成根据本发明的管状元件的卷绕成圆柱形布置的幅板材料条的长度的示意性透视图；
图5为根据本发明的管状元件的另一侧视图；及
图6为图示根据本发明的形成供用于制造吸烟制品的过滤嘴的管状元件的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
图3中示出基于纤维素纤维的幅板材料(例如，纸)的第一与第二基本上连续条100、102，其具有约200微米的厚度(T)和约5毫米的宽度(W)。条100、102在第一表面上涂布有聚乙烯薄层。涂布条100、102的聚乙烯固化，使得其不粘着到非粘性基材且热可活化。
如图3中所示，条100、102围绕圆柱形心轴元件104以重叠方式卷绕以在心轴上形成基本上连续的管106。第一条100的经LDPE涂布表面面向第二条102的经LDPE涂布表面。在其围绕心轴元件104卷绕时，将重叠条100、102引入到在心轴元件104与同轴于且包围心轴元件104的套筒元件110之间限定的间隙108中。套筒元件110具有为约8毫米的内径D。使重叠条100、102在压力下沿着心轴元件104移动，使得条100、102被迫抵靠套筒元件110。此可通过以下操作实现：将加压空气流从心轴元件104的表面供应到所形成的管状元件中，以便加宽心轴元件104与幅板材料的重叠条100、102之间的间隙。此在图3中借助于基本上径向方向的箭头加以图示。
同时，通过在套筒元件110处供应热来活化涂布条100、102的LDPE，以便在幅板材料的第一条100与第二条102之间形成密封。基本上连续的管106可在套筒元件110下游的位置处切割成管状区段。
在典型工艺中，如图6的流程图所图示，所述方法可进一步包含使所述条从相应卷筒展开的步骤200和使所述条对准以为上文所描述的卷绕/包装处理204做好准备的步骤202。在将热供应(步骤208)到可活化胶粘剂的同时进行卷绕/包装处理204和使所形成的管状元件沿着心轴元件前移的步骤206。此后为冷却步骤210和将所形成的连续管状元件切割为具有预定长度的管状区段的步骤212。
下表1列出用于本发明的管状元件的条的宽度(W)、外径(D)、间距(P)和螺线角度(α)的一些优选组合。
| 管状元件的平均外径[mm] | 7.45 | 7.00 | 5.16 |
| 第二条的宽度[mm] | 15.0 | 15.0 | 10.0 |
| 第一条的宽度[mm] | 14.75 | 14.69 | 9.76 |
| 螺线角度[度] | 46.1 | 42.1 | 46.2 |
比较实例
如上文所描述从涂布有聚乙烯作为可活化聚合物的基于纤维素纤维的辐板条制造管状元件(实例A)。
根据上文陈述的程序利用由基恩士(Keyence)供应的激光测微计LS-7030M测量管状元件的外径。所述测微计具有0.3到30毫米的测量范围，准确度为+/-2微米。
还测试来自两个独立来源的市售管状元件(实例B1和B2)。实例B1和B2是使用基于纤维素纤维的辐板且以聚(乙酸乙烯酯)作为湿胶而制造。
管状元件的外径的测量结果可见于以下表2中。
Claims (11)
1.一种供用于制造吸烟制品的过滤嘴的管状元件，所述管状元件包括由基本上连续的基于纤维素纤维的幅板材料条卷绕而成的第一层与第二层，所述条具有预定厚度(T)和宽度(W)，其中所述条的宽度为2.5毫米至20毫米，其中所述基于纤维素纤维的幅板材料条在第一层中具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中所述基于纤维素纤维的幅板材料条在第二层中具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中所述基于纤维素纤维的幅板材料条在第一层和第二层的所述第一表面上涂布有可活化聚合物，且所述第一层中的所述基于纤维素纤维的幅板材料条的所述第一表面面向所述第二层中的所述基于纤维素纤维的幅板材料条的所述第一表面，其中所述可活化聚合物的活化温度从50℃到150℃，
其中在所述管状元件中所述幅板材料条的螺线角度(α)从40度到60度，且
其中在管状元件的给定长度内管状元件的最小外径和管状元件的最大外径与在管状元件的给定长度内计算的外径的算术均值偏离小于10％。
2.根据权利要求1所述的管状元件，其中所述幅板材料条的所述厚度(T)为至少50微米。
3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的管状元件，其中所述幅板材料条的所述厚度(T)小于300微米。
4.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的管状元件，其中所述管状元件的所述外径小于8毫米。
5.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的管状元件，其中所述可活化聚合物为选自由以下组成的组的热塑性聚合物：聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
6.一种形成供用于制造吸烟制品的过滤嘴的管状元件的方法，所述方法包括：
提供具有预定厚度(T)和宽度(W)的第一与第二基本上连续的基于纤维素纤维的幅板材料条，其中所述第一幅板材料条和第二幅板材料条的宽度为2.5毫米至20毫米，其中所述第一幅板材料条和第二幅板材料条都具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述第一幅板材料条和第二幅板材料条在所述第一表面上涂布有可活化聚合物，所述可活化聚合物的活化温度从50℃到150℃；
围绕圆柱形心轴元件以重叠方式卷绕所述第一幅板材料条和所述第二幅板材料条以在心轴上形成具有从40度到60度的螺线角度(α)的基本上连续的管，使得所述第一幅板材料条的经涂布第一表面面向所述第二幅板材料条的所述第一表面；其中围绕所述心轴元件卷绕所述第一幅板材料条和第二幅板材料条包括：将所述第一幅板材料条和第二幅板材料条以重叠方式引入到所述心轴元件与同轴于且包围所述心轴元件的套筒元件之间的间隙中，所述套筒元件具有基本上对应于所述管状元件的外径的内径(D)；及使重叠的第一幅板材料条和第二幅板材料条在压力下沿着所述心轴元件移动，使得所述重叠的第一幅板材料条和第二幅板材料条被迫抵靠所述套筒元件；以及
活化所述可活化聚合物以在所述第一幅板材料条与所述第二幅板材料条之间形成密封。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述可活化聚合物为热可活化聚合物，且活化所述可活化聚合物包括在使重叠的幅板材料条沿着所述心轴元件前移时将热供应到所述重叠的第一幅板材料条和第二幅板材料条。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述可活化聚合物为热可活化聚合物，所述方法进一步包括将超声振动模具提供为所述套筒元件，且活化所述可活化聚合物包括为所述超声振动模具供电。
9.根据权利要求6-8中任一权利要求所述的方法，其中所述套筒元件的所述内径(D)小于8mm。
10.根据权利要求6-8中任一权利要求所述的方法，其中所述套筒元件的所述内径(D)为至少4mm。
11.根据权利要求6-8中任一权利要求所述的方法，其包括围绕所述圆柱形心轴元件以及所述第一幅板材料条和所述第二幅板材料条卷绕且在第一表面上涂布有可活化聚合物的至少一个另外的基于纤维素纤维的幅板材料条，以在心轴上形成基本上连续的管，其中所述至少一个另外的条的所述第一表面面向所述第二幅板材料条的第二表面。
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