DE10146953A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Filtern für Filterzigaretten - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Filtern für Filterzigaretten, bei dem Filtertow mit einer ersten variablen Geschwindigkeit einer Strangformvorrichtung zugeführt wird und diese mit einer zweiten konstanten kleineren Geschwindigkeit verläßt und bei dem der Filterstrang mit einer im vorgegebenen Takt angetriebenen Schneidvorrichtung in Filterstababschnitte geschnitten wird, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: DOLLAR A - In Abhängigkeit von Taktimpulsen wird Filtergranulat vor der Strangformvorrichtung taktweise so aufgetragen, daß im Filterstrang granulatfreie und granulatbehaftete Zonen von vorzugsweise gleicher Länge einander abwechseln, DOLLAR A - in Arbeitsrichtung hinter der Strangformvorrichtung und vor der Schneidvorrichtung wird die Länge und die Lage der Zonen relativ zur Winkellage der Schneidvorrichtung gemessen und DOLLAR A - die Phasenlage der Taktimpulse und ihre Frequenz wird nach Maßgabe des Meßergebnisses so eingestellt, daß nur annähernd in der Mitte der Zonen geschnitten wird.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Filtern für Filterzigaretten nach dem Patentanspruch 1.
• Die Filter von Filterzigaretten werden aus einem Filtertow aus Zelluloseacetat hergestellt, das aus einem speziellen Aufbereiter einer Strangformvorrichtung zugeführt wird, in der ein Filterstrang erzeugt wird, der anschließend in einzelne Filterstäbe geschnitten wird. Zur Formung des Stranges gehört auch die Umwicklung mit einer Papierhülle.
• Das Towmaterial wird in der Strangformvorrichtung "gestopft", um einen vorgegebenen Zugwiderstand zu erhalten. Zu diesem Zwecke ist die Zuführgeschwindigkeit des Towmaterials zur Strangformvorrichtung größer als die Stranggeschwindigkeit. Ist letztere z. B. 400 m/min, so ist die Zuführgeschwindigkeit zur Erzielung eines bestimmten Gewichtes bzw. eines vorgegebenen Zugwiderstandes z. B. um 10% höher, also 440 m/min. Die Stranggeschwindigkeit wird normalerweise konstant gehalten, damit Abschnitte vorgegebener Länge hergestellt werden können. Das Abschneiden des Stranges erfolgt mit Hilfe eines rotierenden Messers, wobei zur Erreichung der vorgegebenen Länge der Filterstäbe Stranggeschwindigkeit und Frequenz des Messers zu berücksichtigen sind.
• Der Zugwiderstand, d. h. der Widerstand, den der Raucher beim Saugen an der Zigarette überwinden muß, ist ein Qualitätsmerkmal des Zigarettenfilters. Er wird während der Produktion ständig kontrolliert und entsprechend eingestellt. Eine Zugwiderstandsänderung läßt sich über eine Veränderung des Durchmessers erreichen. Allerdings führen bereits geringe Durchmesserschwankungen zu erheblichen Problemen bei der Weiterverarbeitung der Filterstäbe. Daher wird der Zugwiderstand üblicherweise durch eine Veränderung des Filtergewichts beeinflußt. Ein höheres Gewicht erzeugt einen höheren Zugwiderstand und umgekehrt ein geringeres Gewicht einen kleineren Zugwiderstand. Ein verändertes Gewicht wird dadurch erhalten, daß das Verhältnis von Zuführgeschwindigkeit des Towmaterials und Stranggeschwindigkeit beeinflußt wird. Bei geringerer Zuführgeschwindigkeit des Towmaterials wird weniger Acetat zur Verfügung gestellt und die Filterstäbe werden leichter.
• Es ist bekannt, derartige Zigarettenfilter mit einem absorbierenden Granulat, beispielsweise aus Kohle, zu versehen. Aus DE 38 23 707 A1 ist bekannt, auf das Towmaterial Kohlegranulat aufzutragen. Nachteilig hierbei ist, daß einzelne Körner am freien Ende des Filters sichtbar sind, wodurch die Anmutung einer Zigarette beeinträchtigt wird. Es ist auch bekannt, das Filter einer Zigarette aus zwei getrennten Abschnitten zu bilden, aus einem granulatfreiem Abschnitt und einem granulatbehafteten Abschnitt, wobei ersterer am Ende der Zigarette angeordnet ist. Das Herstellungsverfahren für ein derartiges Doppelfilter ist jedoch relativ aufwendig.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Filtern mit Filtergranulat für Filterzigaretten anzugeben, das mit relativ einfachen Mitteln durchgeführt werden kann und bei dem das Filtergranulat nach außen nicht sichtbar wird.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Filtergranulat taktweise auf das Towmaterial aufgetragen, so daß im Filterstrang granulatfreie und granulatbehaftete Zonen einander abwechseln. Unter Filtergranulat ist jedes körnige Material zu verstehen bis herunter zu Pulverkörnern. Außerdem kann das Material zusätzlich oder alternativ Geschmacks- und Aromastoffe enthalten. Wie bereits erwähnt, ist erforderlich, die Strangformmaschine mit geringerer Geschwindigkeit laufen zu lassen als den Materialaufbereiter. Hat das fertige Filter z. B. eine Länge von 30 mm, muß die Auftraglänge des Granulats auf das Towmaterial 33 mm sein, wenn die Zuführgeschwindigkeit zur Strangformvorrichtung um 10% größer als die Stranggeschwindigkeit ist. Wird die Zuführgeschwindigkeit zur Strangformmaschine geändert, ändert sich damit auch die Auftraglänge des Granulats. Wird z. B. die Aufbereitermaschine um 3% schneller als die Strangformmaschine laufen gelassen, ergibt sich gegenüber dem obigen Beispiel eine geringere Kompression in der Stopfdüse und die entsprechenden Filterstäbe, die hinter der Strangmaschine geschnitten werden, sind entsprechend länger. Hierbei ist, wie an sich auch bekannt, vorausgesetzt, daß die Stranggeschwindigkeit und auch die Schnittfrequenz konstant sind. Der Stopfgrad und damit die Zuführgeschwindigkeit zur Strangformmaschine ist insbesondere abhängig vom gewünschten Gewicht des Filters bzw. seinem Zugwiderstand.
• Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß beim Auftragen des Filtergranulatmaterials granulatbehaftete Zonen mit granulatfreien Zonen abwechseln, wobei die Zonen annähernd gleiche Längen aufweisen. Das Granulatmaterial wird in Abhängigkeit von Taktimpulsen vorgegebener Länge über eine entsprechende Dosiervorrichtung ausgetragen. Vor der Schneidvorrichtung und hinter der Strangformvorrichtung wird eine Messung vorgenommen, mit welcher die Länge und die Lage des Zonen festgestellt wird. Nach Maßgabe des Meßsignals werden Phasenlage und Taktfrequenz der Taktimpulse so eingestellt, daß annähernd in der Mitte der Zonen geschnitten wird.
• Wird mit Hilfe der Schneidvorrichtung jeweils ein Filterstab mit einer Länge für eine Zigarette geschnitten, versteht sich, daß die Hälfte des Filterstabs granulatbehaftet und die andere Hälfte granulatfrei ist, wobei die granulatfreie Zone das hintere Filterende bildet. Durch das Schneiden in der Mitte der granulatfreien bzw. granulatbehafteten Zone wird dies erreicht. Werden hingegen Filterstäbe von der vierfachen Länge eines Zigarettenfilters geschnitten, ist erforderlich, die Stäbe annähernd mittig in den granulatbehafteten Zonen zu schneiden, so daß nach dem Vierteln die Viertelstäbe jeweils in einer Hälfte granulatbehaftet und in der anderen granulatfrei sind.
• Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahren wird dafür gesorgt, daß die Länge der einzelnen Zonen stets den vorgegebenen Wert aufweist und der Strang an der richtigen Stelle geschnitten wird. Eine Abweichung von Lage und/oder Länge der Zonen im Filterstrang wird zwar erst zu einem Zeitpunkt erfaßt, an dem bereits eine gewisse Stranglänge produziert worden ist, es ist jedoch ohne weiteres möglich, den fehlerhaften Strangabschnitt herauszunehmen und nicht zu verwenden, falls die Abweichung signifikant ist.
• Um die Phasenlage der den Granulatauftrag bestimmenden Taktimpulse richtig einzustellen, muß eine Beziehung zur Drehlage des Messerschneidvorrichtung hergestellt werden. Aus der Produktionsgeschwindigkeit des Strangs und der Frequenz des Messers sowie seiner Winkellage läßt sich ermitteln, wann das Messer den Strang schneidet, wenn an der Meßstelle z. B. ein Übergang von der einen zur anderen Zone gemessen wird.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine Auftragvorrichtung für Granulat vor, die eine Dosiervorrichtung mit einer nach unten geöffneten Dosieröffnung aufweist. Die Dosieröffnung ist mit Hilfe eines Verschlusses wahlweise zu öffnen und zu schließen. Der Verschluß wird mit Hilfe einer geeigneten Betätigungsvorrichtung betätigt. Eine Steuervorrichtung für die Betätigungsvorrichtung wird von einem Taktgeber angesteuert, der die Öffnungs- und Schließzeiten des Verschlusses vorgibt. Die Taktimpulse sind im Hinblick auf Frequenz und Phasenlage veränderbar. Die Einstellung dieser Änderungen erfolgt durch das Meßsignal der Meßvorrichtung, welche die Länge und die Position der einzelnen Zonen ermittelt, beispielsweise dadurch, daß der Übergang von der granulatfreien Zone auf die granulatbehaftete und umgekehrt ermittelt wird. Ist eine Abweichung gegenüber den vorgegebenen Werten, z. B. der vorgegebenen Länge festgestellt, muß die Taktfrequenz geändert werden. Wird die eine Abweichung des Übergangs von einer vorgegebenen zeitlichen Position festgestellt, muß die Phase der Taktimpulse verlagert werden, damit die Schneidvorrichtung die Zonen an der richtigen Stelle schneidet.
• Die Messung des Stranges läßt sich mit Hilfe von bekannten Sensoren durchführen. Beispielsweise kann eine Dichtemessung vorgenommen werden oder auch optisch der Übergang zwischen den Zonen ermittelt werden. Wichtig ist nur, daß eine ausreichend feine Auflösung erhalten wird, so daß relativ genaue Werte beim Schneiden der Filterstäbe erreicht wird. Es ist auch möglich, mit Hilfe von radioaktiven Strahlen oder kurzwelligen Radiowellen im Absorptionsverfahren den Übergang zwischen den Zonen zu ermitteln, damit Ihre Lage und Ihre Länge festgestellt werden kann.
• Ein Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt schematisch die Ausbildung eines Filterstrangs mit granulatfreien und granulatbehafteten Zonen,
• Fig. 2 zeigt die Vorgänge bei unerwünschten Abweichungen gemäß dem Verfahren nach Fig. 1 und
• Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung.
• In Fig. 1 ist links ein Filterstab dargestellt, der aus vier Zonen besteht, nämlich granulatfreien Zonen 10 und granulatbehafteten Zonen 12 von jeweils gleicher Länge. Linien 14 deuten Schnitte an, entlang welchen der Filterstab später in vier einzelne Filter unterteilt wird, wobei jedes Filter wiederum eine granulatbehaftete und granulatfreie Zone aufweist. Die Zonen haben, wie angedeutet, jeweils eine Länge von 30 mm. Entsprechend hat jedes Filter nach dem Schneiden des Filterstabes nach Fig. 1 eine Länge von 30 mm.
• Wie bekannt wird der Filterstrang aus Towmaterial hergestellt, das nach entsprechender Aufbereitung einer Strangformvorrichtung zugeführt wird. In dieser wird dann der Filterstrang geformt, der mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit vorbewegt wird. Hinter der Strangformvorrichtung ist eine Schneidvorrichtung zur Durchführung der Schnitte 14 angeordnet. Das Towmaterial wird in der Strangformmaschine in bekannter Weise "gestopft". Zu diesem Zweck wird das Towmaterial mit einer größeren Geschwindigkeit der Strangformmaschine zugeführt als die Stranggeschwindigkeit. Dies ist in Fig. 1 dadurch angedeutet, daß granulatbehaftete und granulatfreie Zonen jeweils eine Länge von 33 mm haben. Wird die Zuführgeschwindigkeit um 10% höher gewählt als die Stranggeschwindigkeit, ergeben sich dann entsprechende Zonenlängen von 30 mm. Das Auftragen der Granulatzonen 16 nach Fig. 1 wird nachfolgend noch näher anhand von Fig. 3 erläutert.
• Ändert sich die Zuführgeschwindigkeit der Granulatzonen 16 nach Fig. 2 um 7% geringer als die Stranggeschwindigkeit, ergibt sich eine Länge der Granulatzonen 12 bzw. 10 nach Fig. 2. Sie erhalten eine Abmessung von 31 mm. Bei einer Abweichung von 13 mm von 13% ergibt sich eine Stranglänge von 29 mm.
• Da, wie schon erwähnt, die Stranggeschwindigkeit konstant ist und auch die Schnittfrequenz des Messers, kommen die Schnitte 14 nach Fig. 2 in Bereichen der einzelnen Zonen zu liegen, welche eine unerwünschte Aufteilung des Filterstabes zur Folge haben. Wird nämlich anschließend der Stab in vier Filter unterteilt, ist das Ergebnis nicht mehr vier gleich lange Filter mit gleich langen granulatbehafteten und granulatfreien Zonen, sondern eine Buntaufteilung, die nicht mehr für die Produktion verwendet werden kann.
• In Fig. 3 ist eine Aufbereitungsvorrichtung 20 für Filtertowmaterial 22 dargestellt. Sie ist von bekannter Konstruktion und Funktion, so daß Einzelheiten nicht mehr näher beschrieben werden. In einer nicht näher beschriebenen Strangformmaschine 24 wird das Towmaterial zu einem Filterstrang 26 geformt mit Papierumhüllung, der mit Hilfe einer Schneidvorrichtung 28 in einzelne Stäbe 30 unterteilt wird, von denen jeder anschließend in vier Filter aufgeteilt wird. Der Strang 26 besteht aus granulatbehafteten Zonen 26 und granulatfreien Zonen 28 von jeweils gleicher Länge, wie dies etwa anhand von Fig. 1 dargestellt ist. Der Auftrag des Granulats erfolgt mit Hilfe einer Auftragvorrichtung 40, die eine Austragöffnung 42 aufweist, welche von einem Schieber 44 wahlweise geöffnet bzw. geschlossen wird. Der Schieber wird über ein nicht im einzelnen beschriebenes Gestänge von einem Motor 46 betätigt, über eine Steuerung 48, die ihrerseits von einem Taktgeber 50 angesteuert wird.
• Unmittelbar vor der Schneidvorrichtung 28, die eine Messer aufweist, das mit einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, ist eine Meßvorrichtung 52 angeordnet, die einen Übergang von einer granulatbehafteten auf eine granulatfreien Zone feststellt, und dadurch eine Messung der Länge der Granulatzonen ermöglicht sowie auch der Phasenlage der Übergänge relativ zum Messer. Im Block 50 in Fig. 3 ist ein Impulszug dargestellt, wobei die Impulse a die Granulatzonen anzeigen und b die Impulsabstände die granulatfreien Zonen. Mit Hilfe des Taktgebers 50 wird mithin das Öffnen und Schließen der Austragöffnung 42 gesteuert, und zwar sowohl die Länge der Öffnungszeit als auch der Anfangszeitpunkt für das Öffnen. Mit der Öffnungs- und Schließzeit allein ließe sich zwar eine vorgegebene Länge der Zonen 36, 38 einstellen, die Zonen 36, 38 müssen jedoch im Hinblick auf die Schneidvorrichtung 28 im Meßzeitpunkt einem vorgegebenen Abstand haben, damit die Schneidvorrichtung den Schnitt zum richtigen Zeitpunkt durchführt. Mit anderen Worten, die Übergänge der Zonen 36, 38 müssen eine bestimmte zeitliche Beziehung zum Messer der Schneidvorrichtung 28 haben, damit die Schnitte an der richtigen Stelle erfolgen. Dies läßt sich durch die Phasenverschiebung des Impulszuges im Block 50 einstellen, da die relative Winkellage des Messers bestimmbar ist.
• Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung ist es daher möglich, Filter von vorgegebener Länge mit einer Unterteilung in granulatfreien und granulatgehafteten Zonen zu erhalten, wobei sichergestellt ist, daß ein Ende des Filters stets granulatfrei ist. Darüber hinaus ist der Aufbau der Filter stets gleich, d. h. die Länge der Granulatzone ist für alle Filter gleich. Dies wird vorzugsweise dadurch erhalten, daß ein Filter zur Hälfte mit Granulat und zu anderen Hälfte granulatfrei gebildet ist.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Filtern für Filterzigaretten, bei dem Filtertow mit einer ersten variablen Geschwindigkeit einer Strangformvorrichtung zugeführt wird und diese mit einer zweiten konstanten kleineren Geschwindigkeit verläßt und bei dem der Filterstrang mit einer im vorgegebenen Takt angetriebenen Schneidvorrichtung in Filterstababschnitte geschnitten wird, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

- in Abhängigkeit von Taktimpulsen wird Filtergranulat vor der Strangformvorrichtung taktweise so aufgetragen, daß im Filterstrang granulatfreie und granulatbehaftete Zonen von vorzugsweise gleicher Länge einander abwechselnd,

- in Arbeitsrichtung hinter der Strangformvorrichtung und vor der Schneidvorrichtung wird die Länge und die Lage der Zonen relativ zur Winkellage der Schneidvorrichtung gemessen und

- die Phasenlage der Taktimpulse und ihre Frequenz wird nach Maßgabe des Meßergebnisses so eingestellt, daß nur annähernd in der Mitte der Zonen geschnitten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und Länge der Zonen durch Bestimmung ihrer Übergänge ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstäbe mit vier Zonen gleicher Länge geschnitten werden und der Auftrag des Granulats so gesteuert wird, daß in der Mitte der Granulatzonen geschnitten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge zwischen den Zonen optisch oder mittels Strahlungsabsorption oder -reflektion gemessen werden.

5. Vorrichtung zur Herstellung von Filtern für Filterzigaretten, mit einem Aufbereiter von Filtertow von dem das Material mit einer ersten Geschwindigkeit einer Strangformvorrichtung zugeführt wird, in der ein Filterstrang geformt wird, der mit einer kleineren konstanten Geschwindigkeit einer Schneidvorrichtung mit einem rotierend angetriebenen Messer zugeführt wird, das mit einer vorgegebenen Drehzahl angetrieben ist, mit den folgenden Merkmalen:

- eine Auftragvorrichtung (40) für Filtergranulat auf das Filtertow (22) in Arbeitsrichtung vor der Strangformvorrichtung (24)

- eine Dosiervorrichtung in der Auftragvorrichtung (44), deren Dosieröffnung (42) einen durch eine Betätigungsvorrichtung (46) betätigten Verschluß (44) aufweist,

- eine Steuervorrichtung (48) für die Betätigungsvorrichtung (46)

- ein Taktgeber (50) für die Steuervorrichtung (48), der Taktimpulse vorgegebener Frequenz und Phasenlage erzeugt,

- eine Meßvorrichtung (52) zwischen Strangformvorrichtung (24) und Schneidvorrichtung (28), die die Länge der Granulatzonen und granulatfreien Zonen mißt sowie deren Lage relativ zur Winkellage des Messers und ein entsprechendes Signal auf den Taktgeber (50) gibt derart, daß das Messer den Strang (26) annähernd in der Mitte der Zonen (36, 38) schneidet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (44) einen Schieber aufweist, der in der Austragöffnung (42) in einem Behälter für Granulat angeordnet und von einer Antriebsvorrichtung (46) oszillierend antreibbar ist.