CN109068720B - 用于将均质化烟草材料的薄片卷绕成筒管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将均质化烟草材料的薄片(13)卷绕成筒管(12)的方法，所述方法包括：提供具有自由端(11)的均质化烟草材料的薄片；使自由端连接到中心核心；旋转中心核心以围绕其卷绕均质化烟草材料的薄片，形成筒管；以及在卷绕期间将每单位长度的力施加于均质化烟草材料的薄片以牵引所述薄片，所述力具有包含在约42N/m与约93N/m之间的量值。

Description

用于将均质化烟草材料的薄片卷绕成筒管的方法

技术领域

本发明涉及一种用以将均质化烟草材料的薄片卷绕成筒管的方法和设备。

背景技术

当卷曲形成筒管的材料同时是胶粘的，因此需要施加相当大的力来将其展开，并且是易碎的，因此可能容易撕裂时，展开材料的筒管可能是一项困难的任务。这类材料是例如均质化烟草薄片，其可通过例如浇铸均质化烟草材料的薄片获得。均质化烟草薄片当卷曲于筒管中时难以展开，这是由于其密实度、对热的敏感度和低抗张强度造成的，所有这些都阻止例如简单增加施加于薄片以展开筒管的力。

在均质化烟草材料的当前制造工艺中，展开速度有时必须降低到约100米/分钟，以尽可能防止撕裂均质化烟草薄片，撕裂继而会自动降低生产速度和小时生产率。

除了材料的低抗张强度以外，均质化烟草薄片的一些筒管彼此还具有十分多变的形状，因此在用以展开均质化烟草薄片的筒管的设备和方法中必须考虑到这种形状不均质性。

因此需要一种用以卷绕均质化烟草材料的薄片的方法和设备，其允许在不损坏均质化烟草薄片本身的情况下达到更高的展开速度。

这些方法和设备应能够卷绕均质化烟草材料的筒管，以使得当将要展开筒管时，与先前的方法和设备相比展开速度增加，这使得其余的生产线可以增加总体生产速率。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种用于将均质化烟草材料的薄片卷绕成筒管的方法，所述方法包括：提供具有自由端的均质化烟草材料的薄片；使自由端连接到中心核心；旋转中心核心以围绕其卷绕均质化烟草材料的薄片，形成筒管；以及在卷绕期间将每单位长度的力施加于均质化烟草材料的薄片以牵引所述薄片，所述力具有包含在约42N/m与约93N/m之间的量值。

用量值包含约42N/m和约93N/m的牵引力卷绕均质化烟草材料的筒管允许获得比用具有这个范围外的量值的力卷绕时牵引均质化烟草薄片的情况更容易展开的筒管。本发明的方法可以防止或降低形成胶粘的均质化烟草材料筒管的可能性，也就是说，卷绕的均质化烟草材料的层相互胶粘，阻止或阻碍展开。这继而可以帮助增加均质化烟草材料筒管的展开速度。此外，取决于均质化烟草材料的不同组成或其周围的外部环境的其它特征，牵引力可能可调整到不同量值。

如本文中所使用，术语“薄片”表示长度和长度基本上大于其厚度的层压元件。薄片的宽度优选地大于10毫米，更优选地大于20毫米或30毫米。甚至更优选地，薄片的宽度包含在约100毫米与300毫米之间。

在一个优选的实施方案中，薄片是均质化烟草材料的薄片。

均质化烟草材料最常使用的形式是复原烟草薄片和铸叶(cast leaf)。用以形成均质化烟草材料薄片的工艺通常包括将烟末与粘合剂混合以形成浆料的步骤。浆料然后用于形成烟草幅材。举例来说，通过将粘性浆料浇铸到移动金属带上来产生所谓的铸叶。或者，可以使用具有低粘度和高含水量的浆料在类似造纸的工艺中形成复原烟草。

烟草的薄片材料可以被称作复原薄片材料并且使用颗粒烟草(例如，复原烟草)或烟草颗粒掺合物、保湿剂和水性溶剂以形成烟草组合物而形成。然后浇铸、挤压、辊压或按压这种烟草组合物以从烟草组合物形成薄片材料。烟草的薄片可以利用以下工艺形成：湿式工艺，其中使用碎烟来制造纸样材料；或铸叶工艺，其中将碎烟与粘合剂材料混合在一起并且浇铸到移动带上以形成薄片。

然后将均质化烟草材料的薄片辊压于需要被展开以供进一步处理的筒管中，以成为例如气溶胶形成制品的一部分，也就是包括在气溶胶形成制品的气溶胶形成基质中。在“加热非燃烧”气溶胶生成制品中，将气溶胶形成基质加热到相对低的温度以形成气溶胶，但防止烟草材料燃烧。此外，均质化烟草薄片中所存在的烟草通常仅仅是烟草，或包括这类“加热非燃烧”气溶胶生成制品的均质化烟草材料中所存在的大部分烟草。这意味着由这类“加热非燃烧”气溶胶生成制品产生的气溶胶组合物基本上仅仅是基于均质化烟草材料。

如本文中所使用，术语“气溶胶形成材料”表示在加热时能够释放挥发性化合物以产生气溶胶的材料。烟草可以归类为气溶胶形成材料，具体地说，包含气溶胶形成剂的均质化烟草的薄片。气溶胶形成基质可以包含气溶胶形成材料或由气溶胶形成材料组成。

均质化烟草薄片除烟草以外一般还包括粘合剂和气溶胶形成剂。这种组合物产生薄片，所述薄片是“胶粘的”，也就是说，其胶合到邻近的对象，并且同时所述薄片具有相对低的抗张强度，十分易碎。

筒管形状可以是任意的。筒管可以具有基本上圆柱形形状，然而，椭圆形或无论如何变形的形状，诸如具有使底层圆柱形形状变形的凸出部分的筒管，都不会阻碍本发明的教示的应用。

为了适当地展开筒管，紧记其胶粘性和易碎性并且因此使破损减到最小但同时保持相对高的展开速度，因此优选地根据本发明的方法形成筒管。根据本发明的方法，卷绕的均质化烟草材料在一层位于另一层之上的不同卷绕层之间尽可能少地胶粘。

烟草薄片的自由端，例如自由端的整个宽度，连接到筒管的中心核心。中心核心还可以具有任何形状，例如，其可以是圆柱形，但也可以具有椭圆形横截面。为了形成筒管，薄片的自由端所连接的中心核心开始旋转，以使得薄片可以围绕中心核心卷绕。在旋转同时，因此，薄片层连续卷绕在已卷绕的薄片层之上并且因此形成筒管，累积成一层卷绕在另一层之上的若干层。在下文中，卷绕于筒管中的薄片“层”因此具有形成围绕中心核心卷绕的基本上封闭的环的均质化烟草材料薄片的一部分的含义。每一层一般与下层和上层接触，第一层和最后一层除外。由层形成的几何形状可以例如在垂直于筒管的中心核心的卷绕轴的截面中是圆形或椭圆形。

为了形成筒管，需要牵引薄片以使得其可以围绕中心核心卷绕。因此，“牵引力”牵引薄片同时中心核心围绕轴旋转。优选地，在均质化烟草材料的已卷绕层与自由部分之间的边界处测量牵引力。也就是说，沿着筒管中的已卷绕层与均质化烟草薄片的剩余部分之间的接合线测量牵引力。

然而，将牵引力施加于均质化烟草薄片上以将其卷绕成筒管对薄片本身造成至少两种影响。

第一种影响是卷拢动作本身对已卷绕的均质化烟草材料的内层施加按压外层的力。

第二种影响的发生是由于均质化烟草薄片因其组成而至少部分有弹性的事实。牵引力拉伸薄片。已经被拉伸的弹性薄片的一部分当之后成为筒管上的一层时，倾向于通过本身缩短而降低拉伸张力。当这个层是筒管的一部分时，这仅可以由前述层通过减小由层本身形成的封闭环的周长，例如在圆形层的情况下，通过减小由层制成的“圆”的直径来达成。因为由层形成的封闭环的周长缩短，所以压缩力积累，也就是说，变得更短的层以指向筒管的中心核心的轴的力按压其下面的层。

牵引力的量值越高，均质化烟草材料的层对下面的层施加的按压力越高，以使得均质化烟草材料层相互按压，产生“胶粘”筒管的状况，其中这些层基本上相互胶合。

通过用具有在所指示的特定范围内的量值的力牵引均质化烟草薄片，均质化烟草薄片弹性织物在筒管卷拢期间沿着筒管周长并不过度拉长。以这种方式，筒管的外层可能不会过度压缩内层，抑制或减少胶粘效应的一个原因。

使用所指示的量值范围用于牵引力替代更高的牵引力可能降低烟草筒管制造理论上最大的生产力。然而，根据本发明，通过降低展开筒管所需要的时间以及降低废料的量，可以增加总体工艺的生产力。简化展开使后续工艺加速，补偿了较弱的卷绕步骤。

此外，具有在所要求的范围内的量值的牵引力优选地低于均质化烟草材料的最终抗张强度。因此，用具有在所要求的范围内的量值的力牵引均质化烟草薄片避免撕裂均质化烟草薄片。

优选地，每单位长度的力具有与所述筒管的外表面相切的方向。优选地，筒管按以下方式卷绕：所卷绕的均质化烟草薄片的一部分保持与筒管的外表面相切，也就是说，仍被卷绕的薄片保持与筒管的最外层相切。因此引导牵引筒管的力也与筒管的外层相切。如所提及，在已卷绕的筒管的最外层与尚未接触其余的筒管的薄片的自由部分之间的接合处测量这个力。牵引力基本上是单轴力，优选地基本上垂直于中心核心的旋转轴。

每单位长度的力基本上是每单位“宽度”的力，以使得在约12-14厘米的薄片宽度上施加约6-9牛顿的力。

优选地，本发明的方法包括以下一者或多者：确定均质化烟草材料的薄片的组成；确定均质化烟草材料的薄片的克重；确定均质化烟草材料的薄片所位于的环境的一个或多个参数；确定均质化烟草材料的薄片的湿度；并且所述方法还包括：视均质化烟草材料的所述薄片的组成、克重、环境的一个或多个参数、或湿度之间的一者或多者的值而定，改变在卷绕期间用于牵引均质化烟草材料的薄片的每单位宽度的力的值。通过改变进行中心核心的旋转的方式，相对容易地改变由中心核心的旋转产生的牵引力。取决于均质化烟草薄片的特征中的一者或多者，相对容易地使卷绕适配均质化烟草薄片本身的特殊性，进行最佳的卷绕工艺。因此，取决于例如均质化烟草薄片的湿度、克重或组成，可以适当地设置牵引力的量值。此外，可以使卷绕适配环境条件，确定这些条件中的一者或多者，诸如空气湿度或温度，并且根据它们设置最佳牵引力。

优选地，本发明的方法包括：在介于约42N/m与约93N/m之间的每单位长度的力的量值范围内选择力的量值的子范围；以及在筒管卷绕期间，使在卷绕期间用于牵引均质化烟草材料的所述薄片的每单位长度的力的量值保持在所述子范围内。在筒管卷绕期间，优选地使每单位长度的牵引力量值保持在所要求的量值范围的子范围内，也就是说，保持在介于约42N/m与约93N/m之间的子范围内。这允许更好地控制卷绕工艺，替代始终保持相同的设置量值，而允许其有小的变化。

优选地，所述方法包括在卷绕同时测量筒管的直径。更优选地，所述方法包括：测量筒管的表面与中心核心之间的电阻；在卷绕期间检测电阻变化以计算筒管的直径。将要施加于均质化烟草薄片，以优选地保持基本上恒定或在所要求的量值范围的子范围内的牵引力量值还可以根据筒管的直径而定。优选地，因此，连续地检查在卷绕期间增加的筒管的直径或监测所述直径。筒管的直径还可以确定卷绕工艺何时终止，以使得不会形成过大的筒管。筒管的直径可以按检测中心核心与筒管的外层之间的电阻的相对容易的方式来确定和控制，所述电阻视筒管本身的直径而改变。

优选地，本发明的方法包括通过借助于电动机旋转中心核心而产生所述每单位长度的力。更优选地，所述方法包括改变在筒管卷绕期间随着筒管的直径而变的由电动机吸收的功率。甚至更优选地，所述方法包括在增加筒管直径的同时增加由电动机吸收的功率。电动机可以用于自动旋转中心核心。根据物理定律

P＝F(D/2)ω 等式(1)

其中P：电动机的机械功率；

F：在筒管的外周，也就是在其外层施加的力；

D：筒管的直径；以及

ω：角速度，

考虑角速度基本上恒定，当筒管的直径D因筒管的卷绕而增加时，如果功率，也就是所吸收的电功率并不相应地增加，那么施加于均质化筒管薄片上的力F减小。因此，为了保持力的量值基本上恒定或在指定的子范围内，优选的是在卷绕筒管的同时改变由电动机吸收的功率。

优选地，筒管的直径包含在约200毫米与约800毫米之间。

优选地，本发明的方法包括：在筒管卷绕期间保持所述中心核心的角速度基本上恒定。筒管的规则运动优选地在没有加速或减速的情况下达成，所述加速或减速可能阻碍均质化烟草薄片的各个层一层在另一层之上的正确定位。

根据另一个方面，本发明涉及一种用于将均质化烟草材料的薄片卷绕成筒管的卷绕设备，所述设备包括：可旋转中心核心，均质化烟草的薄片围绕其卷绕；电动机，其用以旋转中心核心以使均质化烟草材料的薄片围绕中心核心卷绕；以及功率控制器，其易于控制由电动机吸收的功率同时旋转所述中心核心以使得所述中心核心产生每单位长度的牵引力来牵引均质化烟草材料的所述薄片，所述牵引力具有包含在约42N/m与约93N/m之间的量值。已经参考本发明的第一个方面论述了这类设备的优点并且在此不作重复。

优选地，卷绕设备包括用以测量筒管的直径的传感器。更优选地，所述传感器是电阻式传感器。甚至更优选地，所述传感器包括易于在所述筒管的外表面上旋转的滚筒和所述滚筒在内部可滑动的轨道，所述轨道垂直于中心核心的轴延伸。用以测量筒管直径的传感器可以包括在筒管的外表面上滚动的滚筒。此外，滚筒可以沿着轨道移动，所述轨道垂直于筒管轴并且从筒管轴的位置(即，从中心核心)径向延伸到外部。在卷绕均质化烟草材料的薄片形成筒管的同时，滚筒与中心核心之间的距离增加，并且滚筒沿着轨道位移。在中心核心处的轨道起点与滚筒的位置之间的距离由此在筒管增加其直径的同时增加。介于滚筒与筒管轴之间的轨道部分可以用作电阻：确定电阻的值也确定了筒管的直径。

优选地，所述传感器是非接触式距离传感器，其易于朝所述筒管的表面发射电磁辐射并且检测从表面反射的电磁辐射。

优选地，卷绕设备包括控制器，其易于在介于约42N/m与约93N/m之间的范围内改变每单位长度的牵引力的量值。控制器可以是自动的或其可以由操作员操作。牵引力可以在筒管的卷绕开始时设置并且可以沿着筒管的整个卷绕过程保持基本上恒定，或其可以在卷绕期间变化。在后一种情况下，牵引力可能由于改变的环境条件而作出变化。此外，牵引力量值可以根据均质化烟草薄片的类型来设置。

附图说明

本发明的其它优点将在不受限地参考附图的情况下从其详细描述变得显而易见：

-图1是用于卷绕筒管的根据本发明的卷绕设备的示意性侧视图；

-图2是在卷绕工艺开始时图1的卷绕设备的另一个示意图；以及

-图3是在没有均质化烟草薄片的情况下图1或2的卷绕设备的侧视图。

具体实施方式

参考图式，呈现了根据本发明的用于卷绕筒管的卷绕设备并且用参考数字10指示。

设备10被适配成卷绕筒管12。举例来说，筒管12可以是均质化烟草材料筒管。图中所示的筒管12具有圆形，例如圆柱形形状。然而，即使当筒管不具有圆形形状时本发明也很好地适用于筒管。

设备10包括放置有筒管12的筒管固持器14或中心核心。

筒管12由均质化烟草薄片13形成。如图1中所示，设备10被适配成卷绕筒管12的均质化烟草薄片13。

设备10还包括电动机20和控制单元30，在图1中都以长方形示意性地描绘。电动机20耦接到筒管固持器并且被适配成沿着筒管固持器的轴21旋转筒管。举例来说，在筒管固持器14是圆筒的情况下，轴21是圆筒的轴。

控制单元30连接到电动机20并且被适配成尤其控制由电动机吸收的功率、电动机的速度以及其它变量。

此外，如图3中所示，设备10包括被适配成测量在卷绕期间筒管12的直径的直径传感器40。直径传感器40包括轨道41，所述轨道从筒管固持器14沿着其横截面的半径并且优选地从其轴21延伸给定的长度，优选地长于由筒管可达到的最大直径。在轨道41中，滚筒42可以滑动，以沿着轨道平移。此外，滚筒42还可以沿着轴43旋转，优选地平行于筒管固持器14的轴21。滚筒42可以沿着轨道向上和向下沿着图3中所描绘的箭头44位移并且沿着如由图3中也示出的箭头45所描绘的其轴旋转。

均质化烟草薄片13卷绕形成筒管12如下进行。首先，使均质化烟草薄片13的自由端11连接到筒管固持器14。连接以薄片13的自由端11与筒管固持器14相切延伸的方式进行。然后借助于电动机20旋转筒管固持器14，同时保持薄片13与筒管相切，这样形成一层卷绕在薄片13的另一层之上。

控制单元30控制电动机20以使得筒管固持器14的角速度保持基本上恒定。此外，控制单元30控制由电动机20吸收的功率以使得在薄片的自由部分与卷绕薄片层的筒管之间的接合处牵引薄片的每单位长度的牵引力50(在图1中以箭头描绘)包含在约42N/m与约93N/m之间。

为了确定将要由电动机吸收的功率，优选地借助于传感器40检查筒管的直径。在筒管的自由表面上(即，在薄片13的最后一个卷绕层上)旋转的滚筒42与轴21之间的距离随着筒管12的渐增的直径大小而变化。在卷绕期间确定滚筒42所处的轨道42中的两点与筒管固持器的中心(即，轴21的位置)之间的电阻，获得筒管直径的值。

从等式(1)确定功率，由控制单元30控制的功率。优选地，控制单元30控制由电动机20吸收的功率以使得牵引力量值在卷绕期间保持基本上恒定或牵引力量值保持在包含于约42N/m与约93N/m之间的范围的子范围内。

基于薄片13的特征，例如其组成、克重和湿度，和/或基于卷绕薄片13的环境的参数，例如基于空气的湿度、其温度和其它参数来确定最佳牵引力50。

在卷绕期间，牵引力量值可以作出改变，例如，如果环境条件改变的话。控制单元30从而改变电动机20的控制参数。

Claims (10)

1.一种用于将均质化烟草材料的薄片卷绕成筒管的方法，所述方法包括：

提供具有自由端的均质化烟草材料的薄片；

使所述自由端连接到中心核心；

旋转所述中心核心以围绕其卷绕均质化烟草材料的所述薄片，形成所述筒管；以及

在卷绕期间将每单位长度的力施加于均质化烟草材料的所述薄片以牵引所述薄片，所述力具有包含在42N/m与93N/m之间的量值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述每单位长度的力具有与所述筒管的外表面相切的方向。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其包括以下一者或多者：

确定均质化烟草材料的所述薄片的组成；

确定均质化烟草材料的所述薄片的克重；

确定均质化烟草材料的所述薄片所位于的环境的一个或多个参数；

确定均质化烟草材料的所述薄片的湿度；

并且其还包括：

根据均质化烟草材料的所述薄片的所述组成、所述克重、所述环境的一个或多个参数、或所述湿度之间的一者或多者的值，改变在卷绕期间用于牵引均质化烟草材料的所述薄片的所述每单位长度的力的值。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其包括：

在介于42N/m与93N/m之间的每单位长度的力的量值范围内选择力的量值的子范围；以及

在所述筒管卷绕期间，使在卷绕期间用于牵引均质化烟草材料的所述薄片的每单位长度的力的所述量值保持在所述子范围内。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其包括：

在卷绕同时测量所述筒管的直径。

6.根据权利要求5所述的方法，其包括：

测量所述筒管的表面与所述中心核心之间的电阻；以及

在卷绕期间检测电阻变化以计算所述筒管的所述直径。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其包括：

通过借助于电动机旋转所述中心核心而产生所述每单位长度的力。

8.根据权利要求7所述的方法，其包括：

改变在所述筒管卷绕期间随着所述筒管的直径而变的由所述电动机吸收的功率。

9.根据权利要求8所述的方法，其包括：

在增加所述筒管的所述直径的同时增加由所述电动机吸收的所述功率。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其包括：

在所述筒管卷绕期间保持所述中心核心的角速度基本上恒定。