DE10010176A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines mit Additiv behandelten Filterkabels - Google Patents
Vorrichtung zur Herstellung eines mit Additiv behandelten FilterkabelsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines mit Additiv behandelten Filterkanals (1) aus Celluloseacetat, mit einem Einlauffinger (16), in dessen größere Einlauföffnung ein Einlauftrichter (15) hineinragt, während durch die kleinere Austrittsöffnung des Einlauffingers (16) das Filterkabel (1) austritt, und mit einer Einlaufdüse (14), die das Filterkabel (1) in die größere Öffnung des Einlauftrichters (15) einleitet. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß eine Additivdüse (20) in Laufrichtung des Filterkabels (1) durch die Einlaufdüse (14) und durch den Einlauftrichter (15) bis in den Einlauffinger (16) geführt ist und dort für das diskontinuierliche Zusetzen von Additiven in Form von Portionen (28) zum Filterkabel (1) mündet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines
Filterkabels gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der Europäischen
Patentschrift EP 0 128 031 B1 bekannt. Dort wird das Cellulose
acetatkabel über Ausbreiterdüsen, Streckwalzen und Umlenkwalzen
zu der Einlaufdüse eines Einlauffingers geführt, der das Cellu
loseacetatkabel in eine Kabelformhülse einleitet. Zur leichteren
Führung des Celluloseacetatkabels ist zwischen die Einlaufdüse
und den Einlauffinger noch ein Einlauftrichter geschaltet. In
einer Ausführungsform mündet eine Additivdüse für das Hinzufügen
eines Additivs zum Celluloseacetatkabel in der Einlaufdüse
(Fig. 1 und 4), in einer anderen Ausführungsform mündet die
Additivdüse im Einlauftrichter (Fig. 6).
Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß keine
Einrichtung zur Herstellung eines diskontinuierlichen Mehrkom
ponentenstranges vorgesehen ist.
Die US 3,847,064 beschreibt eine Vorrichtung, bei der diskon
tinuierlich ein Feststoff zu einem Filtertow zugeführt wird,
wobei ein beweglicher Dorn als Additivdüse fungiert. Nachteil
dieses Verfahrens ist, daß es bei hohen Geschwindigkeiten "ver
sagt".
Aus der DE-C-21 49 434 ist ein Verfahren zum Herstellen von
Mehrfachfiltern für Tabakrauch bekannt, bei dem ein thermopla
stisches Material in geschäumtem Zustand extrudiert und mittels
eines Extruderkopfs und eines Extruders in an sich bekannter
Weise in Filterstabform gebracht wird. In das Extrudat wird ein
Additiv in gepulster Weise eingebracht, das am Einbringungsort
das geschäumte Extrudat verdrängt und damit im Filterstab ab
wechselnde Bereiche von Additiv und Schaumstoff bildet.
Aufgabe der Erfindung ist es, auch die Zufuhr von festen Additi
ven problemlos zu gewährleisten, insbesondere auch bei hohen
Transportgeschwindigkeiten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vor
richtung zu schaffen, die es ermöglicht, eine diskontinuierliche
Feststoffzufuhr zu gewährleisten, wobei das Additiv in dem
mittleren oder Kern-Bereich des Filters sozusagen "injiziert"
wird und dabei die Grenzschicht zwischen Kern- und Mantel-
Material möglichst gering ist.
Zur Lösung dieser Aufgaben dienen die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff.
Erfindungsgemäß wird also eine Additivdüse in Laufrichtung des
Filterkabels durch die Einlaufdüse und durch den Einlauftrichter
bis in den Einlauffinger geführt, wo sie mündet und damit ein
Additiv direkt in das Filterkabel einspeisen kann.
Vorteilhafterweise wird die Transportgeschwindigkeit des Filter
kabels etwa 1, 2 bis 2 mal, vorzugsweise 1,5 mal so groß wie die
Transportgeschwindigkeit der Additiv-Portionen gewählt. Dies
führt zu einer äußerst gleichmäßigen Additivverteilung bei
heutigen hohen Produktionsgeschwindigkeiten.
Als Feststoffadditive kommen sowohl granulatförmige, faserförmi
ge oder fächerförmige als auch kapselförmige Substanzen in
Frage. Beispielsweise werden selektive Sorbentien wie Aktivkoh
le, organische Säuren, verkapselte Aromen oder verrottbare
Materialien wie Celluloseester oder Cellulose in Faserform
eingesetzt. Weiterhin sind aus reinen oder mit Additiven verse
hene flächenförmige Materialien wie Cellulose ("Papierschnip
sel") einsetzbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläu
tert; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nach Fig. 1;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung für das
Zusetzen eines festen Additivstoffs zu dem Filterkabel;
Fig. 4a und 4b zeigen Abwandlungen der Vorrichtung nach
Fig. 3;
Fig. 5 zeigt eine Ausführung ähnlich wie Fig. 3, jedoch mit
einem Schwingförderer;
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 7 einen Ausschnitt A-A aus Fig. 6.
Fig. 1 zeigt ein Filterkabel 1, zweckmäßigerweise aus Cellulo
seacetat, das durch verschiedene Stationen bis zu einem Format
kammer 21 geführt wird, aus dem es als Filterstrang 22 austritt.
Es wird von zwei Streckwalzenpaaren 6, 7 und 8, 9 aus einem
Ballen 24 abgezogen, wozu die beiden Streckwalzenpaare 6, 7 und
8, 9 angetrieben werden. Das Filterkabel 1 wird durch eine erste
Ausbreiterdrüse 2 und eine zweite Ausbreiterdüse 3 gezogen, die
von bekannter Bauart sind und die das komprimierte Filterkabel 1
aufweiten. Zwischen der ersten Ausbreiterdüse 2 und der zweiten
Ausbreiterdüse 3 erfolgt eine Umlenkung der Zugbahn des Filter
kabels 1 um etwa 135°, wozu das Celluloseacetatkabel über ein
Knie 23 gezogen wird.
In Transportrichtung des Filterkabels 1 ist hinter der zweiten
Ausbreiterdüse 3 und vor dem ersten Streckwalzenpaar 6, 7 ein
Bremswalzenpaar 4, 5 angeordnet, das dazu dient, die Transport
geschwindigkeit des Filterkabels 1 zu vergleichmäßigen.
In Transportrichtung hinter dem zweiten Streckwalzenpaar 8, 9
sind folgende Elemente in der nachfolgenden Reihenfolge angeord
net: Zunächst eine dritte Ausbreiterdüse 10, danach ein Sprühka
sten 11, ein Umlenkwalzenpaar 12, 13 und schließlich eine Ein
laufdüse 14. Die Austrittsöffnung der Einlaufdüse 14 mündet in
einen Einlauftrichter 15, dessen Austrittsöffnung wiederum in
einem Einlauffinger 16 endet. Der Einlauffinger 16 ist Teil
einer Formatkammer 21, das letztendlich den Filterstab 22 her
stellt. Unter der Formatkammer 21 ist ein Formatband 17 angeord
net, das dazu dient, den Filterstrang 22 mit der gewünschten
Geschwindigkeit zu transportieren.
In die Einlaufdüse 14 ist eine Additivdüse 20 eingesetzt, die in
Fig. 2 besser erkennbar ist. Der Additivdüse 20 wird das Addi
tiv von einem Additivbehälter 18 über eine Additivpumpe 19 und
eine Additivleitung 25 zugeführt.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten schematischen Schnitt durch die
Einlaufdüse 14, den Einlauftrichter 15 und den Einlauffinger 16.
Dabei ist deutlich erkennbar, wie das Filterkabel 1 durch die
Einlaufdüse 14 geführt und mit Luft oder Gas beaufschlagt wird,
die ein Expandieren des Celluloseacetats zur Folge hat. Das
Expandieren des Celluloseacetats erfolgt im wesentlichen im
Einlauftrichter 15 und setzt sich im Einlauffinger 16 fort.
Gemäß Erfindung ist nun die Additivdüse 20 durch die Einlaufdüse
14 und durch den Einlauftrichter 15 bis in den Einlauffinger 16
geführt, in dem sie mündet und damit mit einer Geschwindigkeit v2
unmittelbar in das expandierte Celluloseacetatkabel eintreten
läßt. Die Transportgeschwindigkeit des Filterkabels 1 ist mit v1
angegeben und zweckmäßigerweise herrscht zwischen den beiden
Geschwindigkeiten v1 und v2 die Beziehung: v1/v2 < 1,5. Damit ist
die Transportgeschwindigkeit des Filterkabels 1 stets größer als
die des Additivs, was eine sehr gleichmäßige Verteilung des
Additivs in Celluloseacetatkabel zur Folge hat.
Die Vorrichtung nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der in
Fig. 1 dargestellten und in Verbindung mit dieser Figur be
schriebenen Vorrichtung, wobei allerdings der feste Additivstoff
nicht über eine Pumpe beispielsweise von unten, sondern durch
die Schwerkraft von oben zugeführt wird. Soweit die Teile über
einstimmen, sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Man erkennt in Fig. 3 wiederum das Filterkabel 1, das über das
Umlenkwalzenpaar 12, 13 durch die Einlaufdüse 14 in den Einlauf
trichter 15 und von diesem in den Einlauffinger 16 geführt wird.
An den Einlauffinger 16 schließt die Formatkammer 21 an, unter
der das Formatband 17 angeordnet ist, um den Filterstrang 22
weiterzutransportieren. Bei dieser Ausführungsform für die
Zugabe von festem Additivstoff zum Filterkabel 1 ist im Einlauf
finger 16 eine Anzahl von Bohrungen 29 vorgesehen, die dazu
dienen, das Transportgas für den festen Additivstoff nach außen
abzuleiten.
Wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 erstreckt sich die Additiv
düse 20 durch die Einlaufdüse 14, den Einlauftrichter 15 und den
Einlauffinger 16. Ihr Zuführ-Ende ist jedoch nicht an eine Pumpe
angeschlossen, sondern führt über die Additivleitung 25 nach
oben zu einem Trichter 30, der das Feststoffadditiv 33 enthält
und dieses durch Schwerkraft, unterstützt von Transportgas,
zuführt. Zu diesem Zweck führt eine Gasleitung 31 bei der darge
stellten Ausführungsform von oben in den Trichter 30 und endet
bei der Mündung der Additivleitung 25 mit einem verengten Ab
schnitt 32, der eine Kapillare bildet.
Im Betrieb gelangt das Feststoffadditiv mit Hilfe des Trans
portgases als Gas-Additiv-Mischung durch die Additivleitung 25
und die Additivdüse 20 in das Zentrum des Filterkabels 1, dessen
Einzelfasern den festen Additivstoff aus dem Gas-Additiv-Strom
in Transportrichtung mitnehmen, während die Transportgas durch
die Bohrungen 29 aus dem Einlauffinger 16 austreten kann.
Das Feststoffadditiv kann eine Korngröße zwischen etwa 10 und
400 mesh (ASTM E11-61 USA Standard) d. h. einen Korndurchmesser
von etwa 40 µm bis 2 mm besitzen oder faserförmig sein.
Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 soll die Geschwindig
keit v1 des Filterkabels 1 im Einlauffinger 16 etwa 1,2 bis 2
mal, vorzugsweise 1,5 mal so groß wie die Geschwindigkeit v2 der
aus der engen Rohrleitung austretenden Gas-Additiv-Mischung
gewählt werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4a ist die Gasleitung 31
nicht von oben in den Trichter 30 geführt, sondern mündet mit
ihrem verengten Abschnitt 32 in einem Knie der Additivleitung
25, das die Additivleitung 25 mit der Additivdüse 20 verbindet.
Auf diese Weise wird eine kürzere Gasleitung als bei der Ausfüh
rung nach Fig. 3 benötigt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4b ist eine zusätzliche
Leitung am Trichter 30 angebracht, die das Feststoffadditiv 33
aus einem Vorratsgefäß ansaugt und der Additivleitung 25 und
damit der Additivdüse 20 zuführt.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im Bereich des
Trichters 30 abgewandelt ist. Dabei wird wie bei der Ausführung
nach Fig. 3 die Gasleitung 31 von oben in den Trichter 30
geführt. Allerdings ist der verengte Abschnitt 32 abgewinkelt,
um die Zufuhr des Feststoffadditivs mittig oder zentral zum
Trichter 30 zu gestatten.
Das Feststoffadditiv wird bei dieser Ausführungsform über einen
Schwingförderer 34 aus einem Trichter 35 über eine horizontale
Rüttelleitung 36 zugeführt. Dabei bewirkt der Schwingförderer
34, daß ein zum Zusammenkleben neigende Feststoffadditiv fort
während gerüttelt wird und damit auf dem Transportweg zur Addi
tivdüse 20 nicht zusammenklebt.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei
der wiederum wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und
3 das Filterkabel 1 über ein Umlenkwalzenpaar 12, 13 durch eine
Einlaufdüse 14 und einen einen Einlauftrichter 15 in einen
Einlauffinger 16 geleitet wird, von dem es in die Formatkammer
21 gelangt, die es als Filterstrang 22 mit diskontinuierlich
eingebetteten Portionen 28 eines Feststoffadditivs 33 verläßt.
Auch bei dieser Ausführungsform sind wieder gleiche Teile mit
gleichen Bezugszeichen versehen. Man erkennt also, daß die
Portionen 28 des Feststoffadditivs 33 diskontinuierlich über die
Additivleitung 25 durch die Einlaufdüse 14 zugeführt wird. Die
hierzu mitgeführte Transportgas tritt wiederum durch die Bohrun
gen 29 im Einlauffinger 16 aus.
Zur Portionierung des Feststoffadditivs 33 wird beispielsweise
so vorgegangen, daß das Feststoffadditiv 33 aus einem Trichter
30 auf einen Doppelzahnriemen 26 abgegeben wird. Der Doppelzahn
riemen 26 läuft um eine erste Zahnscheibe 38 und um eine zweite
Zahnscheibe 39, wobei sich an seiner Unterseite die üblichen
erste Zähne befinden. Eine der beiden Zahnscheiben 38 oder 39
ist mit einem nicht dargestellten Antrieb versehen. An der
Oberseite des Doppelzahnriemens 26 sind ebenfalls Zähne vorgese
hen, die dort Zahnlücken 40 bilden, in die das Feststoffadditiv
33 fällt und beim Drehen der Zahnscheiben 38 und 39 aus dem
Bereich des Trichters 30 zur Addivleitung 25 abtransportiert
wird. Damit dienen die Lücken 40 des Doppelzahnriemens 26 zur
Portionierung des Feststoffadditivs 33 in der Weise, daß ent
sprechend der Breite des Doppelzahnriemens 26 Portionen 28
gebildet werden, die durch Gasimpulse aus den Zahnlücken 40 in
die Additivleitung 25 abtransportiert werden, wie dies in Fig.
7 dargestellt ist. Um dies zu erreichen, ist der Doppelzahnrie
men 26 im Bereich des Trichters 30 und über seine gesamte Breite
mit einer Umhüllung 27 versehen, die eine seitlich geschlossene
Kammer oder einen Kanal bildet.
An der ersten Zahnscheibe 38 ist ferner eine Lochscheibe 37
angebracht, deren Löcher 41 im Abstand der Zahnlücken 40 ange
ordnet sind und die jeweils die Zufuhr von Druckgas zur Gaslei
tung 31 absperren oder freigeben, so daß Druckgas stets synchron
mit der Bewegung des Doppelzahnriemens 26 an die Zahnlücken 40
gelegt wird und dadurch die in den Zahnlücken 40 an der Additi
vleitung 25 anstehenden Portionen 28 des Feststoffadditivs aus
der jeweiligen Zahnlücke 40 in die Additivleitung 25 injizieren
kann.
Die so oder auf andere, dem Fachmann geläufige Weise erzeugten
Additiv-Portionen 28, deren Durchmesser kleiner als der Durch
messer des Filterstranges 22 sind, so daß die Portionen 28 in
das Material des Filterstranges 22 eingebettet und von diesem
vollständig umschlossen werden können, werden durch Gas oder
durch ein anderes, zum Transport der Portionen 28 geeignetes Gas
durch die Additivleitung 25 in den Einlauftrichter 15 geleitet.
Als Gas kommt beispielsweise Stickstoff in Frage. Beim Austreten
aus dem Einlauftrichter werden die Portionen 28 derart in den
Filterstrang 22 injiziert, daß sie in dem Filterstrang 22 zen
tral plaziert werden. Durch die Wahl der Transportgeschwindig
keit für die Additiv-Portionen 28 kann auf einfache Weise der
Abstand der Portionen 28 im Filterstrang 22 eingestellt werden,
wobei die Obergrenze für die Transportgeschwindigkeit dann
gegeben ist, wenn die einzelnen Portionen 28 im Filterstrang 22
in axialer Richtung aneinanderstoßen.
Claims (14)
1. Verfahren zum Herstellen eines mit Additiv behandelten
Filterkabels (1) aus Celluloseacetat, in das das Additiv in
Form von Portionen (28) diskontinuierlich eingebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die zuvor gebildeten Additiv-
Portionen (28) mit Hilfe eines Transportgases durch eine
Additivleitung (25) in das Filterkabel (1) injiziert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Transportgas Luft verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Transportgas Stickstoff verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Transportgeschwindigkeit v1 des Filterkabels (1) 1,2 bis 2
mal, vorzugsweise 1,5 mal größer als die Transportgeschwin
digkeit v2 der Additiv-Portionen gewählt wird.
5. Vorrichtung zur Herstellung eines mit Additiv behandelten
Filterkabels (1) aus Celluloseacetat, mit einem Einlauffin
ger (16), in dessen größere Einlauföffnung ein Einlauf
trichter (15) hineinragt, während durch die kleinere Aus
trittsöffnung des Einlauffingers (16) das Filterkabel (1)
austritt, und mit einer Einlaufdüse (14), die das Filterka
bel (1) in die größere Öffnung des Einlauftrichters (15)
einleitet und dabei gleichzeitig Gas zuführt, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Additivdüse (20) in Laufrichtung des
Filterkabels (1) durch die Einlaufdüse (14) und durch den
Einlauftrichter (15) bis in den Einlauffinger (16) geführt
ist und dort für das Zusetzen von Additiven zum Filterkabel
(1) mündet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Transportgeschwindigkeit v1 des Filterkabels (1) 1,2 bis 2
mal, vorzugsweise 1,5 mal größer als die Transportgeschwin
digkeit v2 der Additiv-Portionen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Additiv als Feststoffadditiv (33) über eine Additivleitung
(25) von einem Trichter (30) zugeführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum
Transport des Feststoffadditivs (33) in die Additivdüse (20)
Transportgas dient, die über eine Gasleitung (31) zugeführt
wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gasleitung (31) an ihrem Ende einen verengten Abschnitt (32)
aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gasleitung (31) im Trichter (30) mündet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gasleitung (31) direkt in die Additivleitung (25) oder in
die Additivdüse (20) mündet.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Schwingförderer (34) benachbart zu
dem Trichter (30) vorgesehen ist, um klebriges Feststoff
additiv (33) über eine Rüttelleitung (36) zum Trichter (30)
zuzuführen.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Additivleitung (25) an eine Portio
nierungvorrichtung anschließt, aus der das Feststoffadditiv
(33) in Portionen (28) zugeführt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Portionierungsvorrichtung einen Doppelzahnriemen (26)
mit zur Portionierung dienenden Zahnlücken (40) aufweist,
die zum Transport des Feststoffadditivs (33) vom Trichter
(30) zu der Additivleitung (25) dienen.
Priority Applications (10)
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