Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren bzw. eine
Vorrichtung zum Herstellen von Zigarettenfiltern anzugeben, die
die Streckung und Aufbauschung eines Filtertowstreifens bei gleichbleibend
guter Qualität
der hergestellten Zigarettenfilter ermöglichen. Dabei soll insbesondere
der anfallende Faserstaub minimiert werden.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das
Verfahren nach Anspruch 1 bzw. die Vorrichtung nach Anspruch 10
gelöst.
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird das Filtertow zunächst
von einem Ballen abgezogen, verstreckt und relaxiert und nachfolgend
in üblicher Weise
zu einem Faserstrang verarbeitet, wobei der Wassergehalt der Luft
in zumindest einem Teil der Vorrichtung, in der das Filtertow vom
Ballen abgezogen, gestreckt und relaxiert wird, auf mindestens 10 g/kg
Trockenluft eingestellt wird.
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist eine Aufbereitungseinrichtung mit einer Verstreckeinrichtung
sowie mindestens einer Ausbreiterdüse und mindestens eine Einrichtung
zum Zuführen
von Feuchtigkeit an die Luft auf.
Wie
sich herausgestellt hat, wird durch Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts
der Luft eine Verminderung der Staubbildung erreicht, was zu einer
erhöhten
Qualität
der fertigen Filterstäbe
bzw. Zigarettenfilter führt. Überraschenderweise
muß zur
Staubverminderung nicht der abgezogene Filtertowstreifen selbst
benetzt werden. Wie sich aus Versuchen ergeben hat, die nachstehend
noch detaillierter erläutert werden,
wird schon bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 10 g Wasser pro kg
Trockenluft eine signifikante Staubreduzierung erreicht. Dabei kann
der gewünschte
Feuchtigkeitsgehalt der Luft mittels einer Regelung eingestellt
werden, wobei von einem Meßfühler fortwährend der
aktuelle Feuchtigkeitsgehalt ermittelt wird und die Einrichtung
zum Zuführen
von Feuchtigkeit an die Luft in Abhängigkeit vom ermittelten aktuellen
Meßwert
aktiviert wird. Als besonders vorteilhaft hat sich in diesem Zusammenhang
ein Wassergehalt von mindesten 12 g/kg Trockenluft erwiesen. Wie
es sich herausgestellt hat, läßt sich
mit dieser Maßnahme
der Staubgehalt des hergestellten Zigarettenfilters nochmals um
nahezu 50 % verringern.
Grundsätzlich bestehen
verschiedene Möglichkeiten,
das erforderliche Wasser in den Bereich der Vorrichtung zur Herstellung
von staubreduzierten Zigarettenfiltern einzubringen. Vorzugsweise
ist die Einrichtung zum Zuführen
von Feuchtigkeit an die Luft innerhalb der Aufbereitungseinrichtung
angeordnet. Die Aufbereitungseinrichtung umfaßt für gewöhnlich eine Verstreckeinrichtung,
eine oder mehrere Ausbreiterdüsen
sowie gegebenenfalls eine Bremseinrichtung, um das vom Ballen abgezogene
Filtertow auf die erforderliche Geschwindigkeit abzubremesen. Die
genannten Elemente der Aufbereitungseinrichtung sind für gewöhnlich aus
Gründen
der Arbeitssicherheit von einem Gehäuse umgeben. Eine derartige
Aufbereitungseinrichtung wird beispielsweise von der Firma Hauni
Maschienenbau AG, Hamburg, als Modell AF3 hergestellt. Da das die
genannten Elemente umschließende
Gehäuse
nur einen Bruchteil der Größe der Gesamtvorrichtung
einnimmt, ist es besonders einfach, an dieser Stelle den Feuchtigkeitsgehalt
zu regeln.
Als
besonders günstige
Anbringungspunkte für
die Einrichtung zum Zuführen
von Feuchtigkeit an die Luft haben sich der Bereich der Verstreckeinrichtung
und/oder der Bereich der Ausbreiterdüsen erwiesen. Die Ausbreiterdüsen dienen
dazu, das abgezogene Filtertow vor und/oder nach der Verstreckung durch
Luftzufuhr aufzulockern. Die Einrichtung zum Zuführen von Feuchtigkeit an die
Luft kann beispielsweise im Ansaugstutzen des Luftversorungssystems, welches
die Aufbreiterdüse(n)
versorgt, angeordnet sein. Das erforderliche Wasser wird somit über die Ansaugluft
des Preßluftversorungssystems
zugeführt.
Durch die Ausbreiterdüsen
wird eine gleichmäßige Verteilung
der Feuchtigkeit in der Aufbereitungseinrichtung gewährleistet.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
die Einrichtung zum Zuführen
von Feuchtigkeit an die Luft als Wasserdampfinjektor ausgebildet.
Dies bedeutet, dass der Luft die Feuchtigkeit als Dampf und somit
bereits im gasförmigen
Zustand zugeführt wird.
Hierdurch wird eine gleichmäßige Aufnahme der
entsprechenden Feuchtigkeitsmenge gewährleistet.
Vorzugsweise
sollte der Höchstwassergehalt auf
maximal 25 g/kg Trockenluft eingestellt werden. Es hat sich nämlich herausgestellt,
dass ab diesem Wert mit zunehmendem Wassergehalt nur noch eine unwesentliche
Verringerung des Staubgehaltes erreicht wird, wes wegen sich das
Verhältnis
aus zusätzlichem
Aufwand und erzielten Ergebnis kaum noch rechtfertigt.
Ergänzend zur
Anhebung des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft hat es sich als günstig erwiesen, auch
die Arbeitstemperatur bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
anzuheben. In dem mindestens einen Teil der Vorrichtung, in der
das Filtertow vom Ballen abgezogen, gestreckt und relaxiert wird,
sollte die Temperatur auf mehr als 25°C und insbesondere auf etwa
30 bis 40°C
eingestellt werden. Hierfür
ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine
Einrichtung zur Einstellung der Temperatur vorhanden. Die Temperatureinstellung
kann ebenfalls über
ein Regelsystem mit einem Temperaturfühler erfolgen. Die Anhebung
der Temperatur hat den Vorteil, dass sich bei Zuführung von
Feuchtigkeit an die Luft die Erhöhung
der relativen Luftfeuchtigkeit im Rahmen hält, so dass nicht die Gefahr
der Kondensatbildung besteht. Es empfiehlt sich, wie bereits angedeutet,
sowohl die Einrichtung zum Zuführen
von Feuchtigkeit an die Luft als auch die Einrichtung zu Einstellung
der Temperatur in einem Teil der Vorrichtung zur Herstellung von
Zigarettenfiltern anzubringen, der von einem geschlossenen Gehäuse umgeben
ist, da die Regelung dann nicht den gesamten Raum umfaßt und somit
leicher auszuführen
ist. Beide Einrichtungen können
auch beispielsweise gleich zu Beginn der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angeordnet sein, nämlich
bei Ausbreiterdüsen,
welche sich noch vor der Vertstreckeinrichtung befinden.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird vorzugsweise so gesteuert, dass in dem mindestens einen Teil
der Vorrichtung, in der das Filtertow vom Ballen abgezogen, gestreckt
und relaxiert wird, weniger als 6 g Staub/Tonne verarbeiteten Filtertows
vorliegt. Diese Steuerung kann auch im Rahmen einer Regelung erfolgen,
d.h., dass eine Meßeinrichtung
eingesetzt wird, durch die der Staubgehalt in dem verarbeiteten
Filtertow ermittelt wird und der gemessene Wert als Grundlage einer
Regelung eingesetzt wird, mittels der der Feuchtigkeitsgehalt der
Luft so lange erhöht
wird, bis der gewünschte
Staubgehalt pro Tonne verarbeiteten Filtertows erreicht wird. Der
Aufbau solcher Regeleinrichtungen ist dem Fachmann auf dem Gebiet
der Regeltechnik bekannt und soll hier deshalb nicht näher erläutert werden.
Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung hervor, die anhand der beigefügten Zeichnung gegeben werden. In
der Zeichnung zeigen:
1 einen Teil einer Vorrichtung
zur Herstellung von Zigarettenfiltern;
2 ein Diagramm, in dem der
Staubgehalt pro Tonne verarbeiteten Filtertows in Abhängigkeit vom
Wassergehalt der Luft im Streckwerk angegeben wird.
In 1 ist ein Teil einer herkömmlichen
Vorrichtung zur Herstellung von Zigarettenfiltern gezeigt. Die Vorrichtung
umfaßt
eine Aufbereitungseinrichtung 1, in der das Filtertow verstreckt
und aufgebauscht bzw. relaxiert wird. Die Aufbereitungseinrichtung 1 umfaßt hier
eine Bremseinrichtung 4, die hier aus zwei Walzen besteht,
sowie zwei Streckwalzenpaare 11, 12, die zusammen
eine Verstreckeinrichtung bilden. Der Verstreckeinrichtung nachangeordnet
ist eine Ausbreiterdüse,
die hier mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet ist. Die
genannten Elemente befinden sich innerhalb eines Gehäuses 16, welches
insbesondere der Arbeitssicherheit dient. Das Gehäuse 16 kann
im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch dazu dienen, eine Einrichtung
zum Zuführen
von Feuchtigkeit an die Luft aufzunehmen. Da das Gehäuse 16 nur
einen begrenzten Teil der Gesamtvorrichtung umfaßt, kann innerhalb desselben
eine Regelung der Luftfeuchtigkeit und gegebenenfalls der Temperatur
schnell und einfach erfolgen.
Das
Filtertow, das mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnet ist,
wird von einem Ballen 7 abgezogen und über eine Umlenkeinrichtung 8 der
Aufbereitungseinrichtung 1 zugeführt. Wie in der Figur dargestellt,
können
bereits im Bereich vor der Aufbereitungseinrichtung 1 Ausbreiterdüsen 9 und 10 vorhanden
sein. Eine Zufuhr von Feuchtigkeit an die Luft kann auch an diesen
Ausbreitersdüsen 9, 10,
gegebenenfalls zusätzlich
zu einer im Bereich der Verstreckeinrichtung vorhandenen Einrichtung
zum Zuführen
von Feuchtigkeit an die Luft, erfolgen.
Im
Anschluß an
die Aufbereitungseinrichtung 16 ist noch ein weiterer Bereich
dargestellt, der einen Sprühkasten 14 sowie
ein Umgelenkwalzenpaar 15 umfaßt. Über das Umlenkwalzenpaar 15 wird
das aufbereitete Filtertow weiter einer Formateinrichtung zum Bilden
eines Filterstranges durch Zusammenfassen und Umhüllen des
aufbereiteten Filtertowstreifens mit einem Hüllmaterial zugeführt. Die
so erzeugten Filterstränge
werden schließlich
einer Schneideinrichtung zugeführt,
in der sie in Filterstäbe gewünschter
Menge unterteilt werden.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird im folgenden anhand zweier Beispiele dargestellt, wobei das
Beispiel 1 ein Verfahren gemäß dem Stand
der Technik betrifft und im Beispiel 2 das erfindungsgemäße Verfahren
angegeben ist.
Beispiel 1
Ein
Filtertow 3 Y 35 (Filamenttiter: 3,33 dtex; Gesamttiter: 38.900;
Querschnittsform der Filamente: Y) wurde auf eine Filterstabmaschiene
des Typs KDF 3/AF 3 der Firma Hauni zu Filterstäben einer Länge von 126 mm und eines Durchmessers
von 7,8 mm verarbeitet. Die Stranggeschwindigkeit der Filterstabmaschiene
betrug dabei 600 m/min. Das Aufbereitungsteil wurde wie folgt eingestellt:
Bremswalzendruck: 1,7 bar; Geschwindigkeit des ersten Streckwalzenpaares
12: 822 m/min; Geschwindigkeit des zweiten Streckwalzenpaares 11:
1054 m/min; Geschwindigkeit des Umlenkwalzenpaares 15: 804 m/min.
Über ein
Niederdruckgebläse
wurden die Ausbreiterdüsen 9, 10 und 13 versorgt.
Dabei betrug die Feuchtigkeit der angesaugten Raumluft 40 % relative
Luftfeuchte, die Temperatur der Raumluft 22°C. Im Streckwerk ergaben sich
dadurch folgende Arbeitsbedingungen: relative Luftfeuchtigkeit:
25 %; Temperatur: 30°C.
Diese Werte entsprechen ca. 6,5 g Wasser pro kg Trockenluft. Unter
diesen Bedingungen wurden insgesamt 60 kg Filtertow verarbeitet, wobei
sich im Streckwerk ein Staubwert von ca. 10 g/T verarbeitetem Filtertow
und im Sprühkasten
von ca. 10 g/T verarbeitetem Filtertow ergaben.
Beispiel 2
Ein
Filtertow 3 Y 35 (Filamenttiter: 3,33 dtex; Gesamttiter: 38.900;
Querschnittsform der Filamente: Y) wurde auf eine Filterstabmaschiene
des Typs KDF 3/AF 3 der Firma Hauni zu Filterstäben einer Länge von 126 mm und eines Durchmessers
von 7,8 mm verarbeitet. Die Stranggeschwindigkeit der Filterstabmaschiene
betrug dabei 600 m/min. Das Aufbereitungsteil wurde wie folgt eingestellt:
Bremswalzendruck: 1,7 bar; Geschwindigkeit des er sten Streckwalzenpaares
12: 822 m/min; Geschwindigkeit des zweiten Streckwalzenpaares 11:
1055 m/min; Geschwindigkeit des Umlenkwalzenpaares 15: 803 m/min.
Über ein
Niederdruckgebläse
wurden die Ausbreiterdüsen 9, 10 und 13 versorgt.
Dabei betrug die Feuchtigkeit der angesaugten Raumluft 40 % relative
Luftfeuchte, die Temperatur der Raumluft 22°C. In den Ansaugstutzen des
Niederdruckgebläses
wurde Wasserdampf injiziert, so dass sich im Streckwerk folgende
Arbeitsbedingungen ergaben: relative Luftfeuchtigkeit: 65 %; Temperatur:
36°C. Diese
Werte entsprechen ca. 24 g Wasser pro kg Trockenluft. Unter diesen
Bedingungen wurden insgesamt 60 kg Filtertow verarbeitet, wobei
sich im Streckwerk ein Staubwert von 2 g/T verarbeiteten Filtertows
und im Sprühkasten
von 0,7 g/T verarbeiteten Filtertows ergaben.
Dieses
Beispiel zeigt, dass sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Staubwert
im Streckwerk auf 1/5 und der Staubwert im Sprühkasten auf weniger als 1/10
der Werte des Standes der Technik verringern ließ.
Es
wurden weitere Messungen mit unterschiedlichem Wassergehalt pro
kg Trockenluft im Streckwerk ausgeführt. Der dabei jeweils ermittelte Staubgehalt
in g/T verarbeiteten Filtertows ist in 2 dargestellt. Es zeigte sich, dass die
durch die Meßwerte
gelegte Kurve einen näherungsweise
exponentiellen Verlauf hat. Eine besonders signifikante Verringerung
des Staubgehaltes läßt sich
bereits bei einem Wassergehalt von etwa 10 bis 15 g/kg Trockenluft
erreichen, wobei ab diesem Wert eine zusätzliche Erhöhung des Wassergehalts nunmehr
zu einer relativ geringen Absenkung des Staubgehaltes führt.