DE102020107421A1

DE102020107421A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie

Info

Publication number: DE102020107421A1
Application number: DE102020107421.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan Wolff
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2021-09-23
Also published as: EP4099851A1; WO2021185646A1; CN115209747A; EP4099851B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) und ein Verfahren zum Herstellen eines Strangs (4) der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend eine Bereitstellungsvorrichtung (10), eine Trennvorrichtung (12) und eine Strangformungsvorrichtung (20), wobei die Bereitstellungsvorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, eine Flachbahn (6) bereitzustellen und der stromabwärts der Bereitstellungsvorrichtung (10) angeordneten Trennvorrichtung (12) zuzuführen, die Trennvorrichtung (12) dazu eingerichtet ist, die Flachbahn (6) in eine Vielzahl von Streifen (14) aufzutrennen und die stromabwärts der Trennvorrichtung (12) angeordnete Strangformungsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, aus der Vielzahl von Streifen (14) einen Strang (4) zu formen. Die Vorrichtung (2) ist fortgebildet durch eine Prägevorrichtung (30), welche zwischen der Bereitstellungsvorrichtung (10) und der Strangformungsvorrichtung (20) angeordnet und dazu eingerichtet ist, in die Flachbahn (6) oder eine Mehrzahl der Streifen (14) eine Prägung einzubringen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend eine Bereitstellungsvorrichtung, eine Trennvorrichtung, eine Strangformungsvorrichtung und eine Prägevorrichtung, wobei die Bereitstellungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Flachbahn bereitzustellen und der stromabwärts der Bereitstellungsvorrichtung angeordneten Trennvorrichtung zuzuführen, die Trennvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Flachbahn in eine Vielzahl von Streifen aufzutrennen, die stromabwärts der Trennvorrichtung angeordnete Strangformungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, aus der Vielzahl von Streifen einen Strang zu formen und die Prägevorrichtung zwischen der Bereitstellungsvorrichtung und der Strangformungsvorrichtung angeordnet und dazu eingerichtet ist, in die Flachbahn oder eine Mehrzahl der Streifen eine Prägung einzubringen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie, die folgenden Schritte umfassend: Bereitstellen einer Flachbahn mit einer Bereitstellungsvorrichtung und Zuführen der Flachbahn zu einer stromabwärts der Bereitstellungsvorrichtung angeordneten Trennvorrichtung, Auftrennen der Flachbahn in eine Vielzahl von Streifen mit der Trennvorrichtung, Formen eines Strangs aus der Vielzahl von Streifen mit einer Strangformungsvorrichtung, Prägen der Flachbahn oder einer Mehrzahl der Streifen.
Eine Vorrichtung zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie, welche eine Trennvorrichtung umfasst, mit der eine Flachbahn in eine Vielzahl einzelner Streifen aufgetrennt wird, geht beispielsweise aus DE 1 954 036 A1 hervor. Die Flachbahn wird mithilfe einer Scheibenmesserschneidvorrichtung in parallele Streifen zerschnitten. Die Streifen werden anschließend in einem Strang zusammengefasst und mit einer Umhüllung umgeben. In dieser bekannten Vorrichtung wird eine Flachbahn aus rekonstituiertem Tabakmaterial verarbeitet. Der hergestellte und umhüllte Strang wird anschließend in Segmente vorbestimmter Länge geschnitten, so dass stabförmige Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie hergestellt werden können. Eine weitere Vorrichtung zum Herstellen eines Strangs aus rekonstituiertem Tabakmaterial ist aus DE 10 2018 106 826 bekannt. Diese Vorrichtung umfasst eine Trennvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Flachbahn aus rekonstituiertem Tabakmaterial in eine Vielzahl von Streifen aufzutrennen, indem mit einer Trennvorrichtung unmittelbar benachbarte Streifen entlang einer vorbestimmten Trennlinie im Wirkbereich voneinander getrennt werden, indem die Flachbahn quer zu der Trennlinie so stark gedehnt wird, dass sie entlang der Trennlinie auseinanderreißt.
Bei der Herstellung von Tabakstöcken aus Streifen, die aus rekonstituiertem Tabakmaterial geschnitten oder aufgetrennt werden, werden die Streifen in einem Format zu Tabakstöcken geformt und anschließend mittels Kombiniermaschinen aneinandergelegt und umwickelt. Die Qualität des Ausgangsmaterials, also der Folie aus rekonstituiertem Tabakmaterial (auch als „Recon-Folie“ bekannt), schwankt jedoch. Hieraus ergeben sich Schwankungen der mechanischen Härte und des Zugwiderstands der hergestellten Tabakstöcke. Da es sich bei diesen beiden Parametern um wichtige Qualitätsparameter handelt, ist es wünschenswert, diese während der Produktion zu beeinflussen, im Idealfall zu kontrollieren. So kann unnötiger Ausschuss oder gar ein Produktionsstopp vermieden werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie anzugeben, wobei eine Qualität des mit dieser Vorrichtung oder diesem Verfahren hergestellten Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie besser kontrollierbar sein soll.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend eine Bereitstellungsvorrichtung, eine Trennvorrichtung, eine Strangformungsvorrichtung und eine Prägevorrichtung, wobei

• die Bereitstellungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Flachbahn bereitzustellen und der stromabwärts der Bereitstellungsvorrichtung angeordneten Trennvorrichtung zuzuführen,
• die Trennvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Flachbahn in eine Vielzahl von Streifen aufzutrennen,
• die stromabwärts der Trennvorrichtung angeordnete Strangformungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, aus der Vielzahl von Streifen einen Strang zu formen und
• die Prägevorrichtung zwischen der Bereitstellungsvorrichtung und der Strangformungsvorrichtung angeordnet und dazu eingerichtet ist, in die Flachbahn oder eine Mehrzahl der Streifen eine Prägung einzubringen,

Die in die Flachbahn oder in die Mehrzahl der Streifen eingebrachte Prägung ist eine Texturierung des Materials. Es werden Erhebungen und/ oder Vertiefungen in das Material eingebracht, welche ihrer Form nach beliebig sind. Es können als Form der Prägung beispielsweise Punkte, Kreise, Ellipsen, Rändel, Kreuze, Polygone sowie Kombinationen dieser Formen oder auch ungleichmäßige Formen eingebracht werden. Indem in die Folie oder die Streifen eine dreidimensionale Form eingeprägt wird, erhalten die in dem Strang vorliegenden Streifen eine höhere Füllkraft. Die Füllkraft der geprägten Streifen ist also im Vergleich zu nicht geprägten Streifen höher. Wird die Flachbahn geprägt, bleibt diese Texturierung der Flachbahn beim Auftrennen derselben in der Trennvorrichtung erhalten, d.h. auch die hergestellten Streifen sind geprägt bzw. texturiert.
Es hat sich außerdem herausgestellt, dass ungeprägte Streifen innerhalb des Strangs teilweise dazu tendieren, stapelförmige Anordnungen (im Folgenden kurz als „Stapel“ bezeichnet) zu bilden. Die Streifen liegen also, betrachtet in einem Querschnitt des Strangs, in einem Stapel übereinander, ihre Flachseiten berühren sich zumindest abschnittsweise nahezu vollflächig. Solche Stapel innerhalb des Strangs führen dazu, dass im hergestellten stabförmigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie, nicht die volle Oberfläche der Streifen nutzbar ist. Die inneren Oberflächen der Streifen, welche in den Stapeln direkt aufeinanderliegen, sind beispielsweise einem Luftstrom nicht zugänglich. Diese Oberflächen können daher Aroma- und Wirkstoffe nur in sehr geringem Umfang an den Luftstrom abgeben. Außerdem haben die Stapel einen unerwünschten Einfluss auf den Zugwiderstand. Bei gleichbleibender Masse innerhalb des stabförmigen Artikels ist der Zugwiderstand in einem Artikel mit einer großen Anzahl von Stapeln geringer als in einem Artikel ohne Stapel.
Die Prägung der Flachbahn verhindert vorteilhaft, dass die Streifen im Strang Stapel bilden, also zumindest abschnittsweise vollflächig aneinander liegen. Die oben skizzierten technischen Nachteile können verringert oder vollständig vermieden werden.
Die Prägung der Streifen hat ferner den Vorteil, dass die Streifen sich untereinander, bedingt durch die einzelnen Erhebungen und Vertiefungen der Prägung, ineinander verhaken. So wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass einzelne Streifen am Kopfende aus dem stabförmigen Artikel herausfallen oder bei Gebrauch des stabförmigen Artikels herausgezogen werden. Die einzelnen Streifen sind also positionsstabiler und es findet eine geringere Faserverschiebung statt. Dies hat nicht nur Vorteile im Hinblick auf das Endprodukt, sondern auch auf die Handhabung der stabförmigen Artikel. Da die stabförmigen Artikel im Produktionsprozess vielfach mit Druckluft gefördert werden, ist eine verbesserte Positionsstabilität der einzelnen Streifen im Hinblick auf die erreichbare Qualität der einzelnen stabförmigen Artikel vorteilhaft. Mit anderen Worten wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass einzelne Streifen bedingt durch die Behandlung im Produktionsprozess am Kopfbereich des stabförmigen Artikels aus dessen Stirnseite hervorstehen.
Es konnte herausgefunden werden, dass die Positionsstabilität der geprägten Streifen um bis zu 40 % verbessert ist. In einem Versuch, bei dem mit einem Stößel die Streifen aus dem stabförmigen Artikel herausgedrückt werden, konnte ein um bis zu 40 % verbesserter Maximalwert zur Überwindung der Haftreibung bei geprägten Streifen im Vergleich zu Streifen ohne Prägung gefunden werden. Bei gleichem Gewicht konnten durch die Prägung außerdem die mechanische Härte und der Zugwiderstand erhöht werden.
Bei der Flachbahn kann es sich um rekonstituiertes Tabakmaterial (Recon-Folie) handeln. Diese kann nach dem Slurry-Verfahren oder nach dem Papierverfahren hergestellt sein. Bei der Flachbahn kann es sich ebenso um eine Folie handeln, beispielsweise eine PLA-Folie. Ebenso kann die Flachbahn aus Papier oder Pappe sein. Während aus Recon-Folie beispielsweise stabförmige HNB-Artikel (HNB steht für heat not burn) hergestellt werden, können aus Folie, Papier oder Pappe Kühlelemente, Abstandselemente oder Filterelemente für oder als stabförmige Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie hergestellt werden.
Die Prägevorrichtung umfasst eine Verstellvorrichtung, mit der eine Höhe der Prägung veränderbar ist. Eine Höhe der Prägung ist ein maximaler Abstand einer Erhebung oder einer Vertiefung von einer Ebene, in der sich das umgebende Material der Flachbahn oder des Streifens erstreckt. Es wird lediglich der Betrag dieses Abstands betrachtet, also in Bezug auf ihre Höhe nicht zwischen Erhebung und Vertiefung unterschieden. Eine Veränderung der Höhe erlaubt vorteilhaft eine Variation der dreidimensionalen Form der Streifen. Die dreidimensionale Form ist also stärker (große Höhe) oder schwächer (geringe Höhe) ausgeprägt. Eine Prägung mit großer Höhe, bei der die einzelnen Erhebungen und Vertiefungen um eine vergleichsweise große Distanz aus der Ebene der Flachbahn bzw. aus der Ebene der Streifen hervorstehen, bewirkt eine Erhöhung der Füllkraft der Streifen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch fortgebildet, dass die Verstellvorrichtung dazu eingerichtet ist, einen von der Prägevorrichtung, insbesondere von zumindest einer Prägewalze, auf die Flachbahn oder die Mehrzahl der Streifen aufgebrachten Druck zu verändern. Die Veränderung des von der oder den Prägewalze(n) auf die Flachbahn oder die Mehrzahl der Streifen aufgebrachten Drucks, bietet eine einfache Regelgröße, mit der die Höhe der Prägung und somit beispielsweise die Füllkraft der Streifen verändert werden kann.
Die Vorrichtung umfasst zumindest eine Sensoreinheit und eine mit dieser gekoppelten Steuereinheit. Die zumindest eine Sensoreinheit ist dazu eingerichtet, zumindest einen physikalischen Parameter der Flachbahn und/oder des Strangs und/oder der aus dem Strang hergestellten stabförmigen Artikel zu messen. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Höhe der Prägung mit der Verstellvorrichtung in Abhängigkeit des gemessenen physikalischen Parameters zu steuern und/oder zu regeln.
Die Vorrichtung umfasst zumindest eine Sensoreinheit, welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen physikalischen Parameter der Flachbahn des Strangs oder der hergestellten stabförmigen Artikel zu messen. Selbstverständlich können auch mehrere Sensoreinheiten vorgesehen sein, so dass jeweils zumindest ein physikalischer Parameter an einem Punkt, beispielsweise an der Flachbahn, oder derselbe Parameter, beispielsweise der Zugwiderstand, an mehreren Punkten des Produktionsprozesses, also beispielsweise am Strang und zusätzlich an den stabförmigen Artikeln, gemessen werden kann. Selbstverständlich sind auch beliebige Kombinationen dieser Messungen möglich.
Die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform erlaubt eine umfassende Prozesskontrolle.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch fortgebildet, dass die Sensoreinheit eine Dickenmessvorrichtung ist, die dazu eingerichtet ist, eine Materialstärke der Flachbahn als physikalischen Parameter der Flachbahn zu messen. Alternativ ist die Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform dadurch fortgebildet, dass die Sensoreinheit dazu eingerichtet ist, eine mechanische Härte und/oder einen Zugwiderstand des Strangs und/oder der stabförmigen Artikel als physikalischen Parameter zu messen.
Die Dickenmessvorrichtung ist insbesondere eine berührungslos arbeitende Dickenmessvorrichtung. Beispielsweise erfolgt die Messung der Materialstärke mit einem Lichtsystem oder einem Ultraschallsystem.
Soll der Zugwiderstand an einem einzelnen stabförmigen Artikel gemessen werden, so ist gemäß einer weiteren Ausführungsform die Strangformungsvorrichtung ferner dazu eingerichtet, den hergestellten Strang in einzelne stabförmige Artikel abzulängen, und die Sensoreinheit ist dazu eingerichtet, eine Einzelprüfung an den abgelängten stabförmigen Artikeln vorzunehmen.
Bei der Messung einer Materialstärke der Flachbahn kann festgestellt werden, ob deren Qualität schwankt. Dies ist in vielen Fällen der Fall. Durch entsprechende Beeinflussung der Prägung können diese Schwankungen der Materialstärke der Flachbahn ausgeglichen werden. Je dünner die Flachbahn, also je geringer die Materialstärke, desto stärker wird die Prägung ausfallen, also umso höher ist die Höhe der einzelnen Erhebungen und/oder Vertiefungen.
Die Stärke der Prägung kann als ein Steuer- und/oder Regelparameter in der Vorrichtung vorliegen, so dass ein sehr konstanter Prozess gefahren werden kann. Die Steuerung der Intensität der Prägung, gemäß einem Ausführungsbeispiel, der mittels der Prägewalzen auf die Flachbahn oder die Mehrzahl der Streifen aufgebrachte Druck, kann so gesteuert und/ oder geregelt werden, wie es beispielsweise in der EP 0 242 824 B1 beschrieben ist. Dort wird die Höhe einer Trimmerscheibe mithilfe eines Stellmotors verändert, um die mechanischen Eigenschaften der hergestellten Zigaretten konstant zu halten. Anstatt der durch den Stellmotor eingestellten Höhe der Trimmerscheibe kann beispielsweise der Druck der Prägewalzen in einer erfindungsgemäß realisierten Steuerung oder Regelung eingesetzt werden. Sensoreinheiten zur Bestimmung der mechanischen Härte und/oder des Zugwiderstands des Strangs sind beispielsweise aus der EP 0 284 640 B1 bekannt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Prägung intermittierend durchgeführt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Prägevorrichtung dazu eingerichtet ist, in die Flachbahn oder die Mehrzahl der Streifen eine intermittierende Prägung einzubringen. Dies bedeutet, dass die Flachbahn oder die Mehrzahl der Streifen abschnittsweise mit einer Prägung versehen wird. Die Flachbahn liegt bereichsweise im einem nicht geprägten Zustand vor, in einem sich anschließenden Abschnitt liegt sie wiederum in geprägtem Zustand vor. Diese geprägten und nicht geprägten Bereiche wechseln sich ab, bevorzugt wechseln sie sich regelmäßig ab.
Es ist ferner insbesondere vorgesehen, dass die Positionen der geprägten und nicht geprägten Bereiche auf die Position der Streifen im hergestellten stabförmigen Artikel abgestimmt sind. Auch hier kann eine entsprechende Lageregelung vorgenommen werden oder vorgesehen sein. So ist es vorteilhaft möglich, stabförmige Artikel bereitzustellen, welche in bestimmten Bereichen geprägte Streifen umfassen und in anderen Bereichen nicht geprägte Streifen umfassen. Beispielsweise können im Bereich eines Kopfendes die Streifen nicht geprägt vorliegen, so dass in diesem Bereich ein Heizdorn, ein Heizschild oder dergleichen leicht eingeschoben werden kann. Bei einem solchen stabförmigen Artikel handelt es sich beispielsweise um einen HNB-Artikel.
Die Prägung kann ferner entlang einer Längsrichtung der Flachbahn variieren. Dies bedeutet, dass die Prägung in einigen Bereichen schwächer sein kann als in anderen. Auch hier können sich schwach geprägte und stärker geprägte Bereiche abwechseln, insbesondere regelmäßig abwechseln, so wie zuvor im Hinblick auf die nicht geprägten und geprägten Bereiche beschrieben. Es ergeben sich ähnliche Vorteile.
Die Prägung kann ebenfalls kontinuierlich veränderlich sein und beispielsweise einer periodischen Funktion folgen. Mit anderen Worten variiert also eine Höhe der Prägung periodisch entlang der Längserstreckungsrichtung der Streifen. So können stabförmige Artikel bereitgestellt werden, welche Streifen umfassen, deren Prägung beispielsweise vom Kopfende in Richtung eines Mundstückes zunimmt. Selbstverständlich kann auch ein umgekehrter Verlauf der Stärke der Prägung vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch fortgebildet, dass die Prägevorrichtung zwischen der Bereitstellungsvorrichtung und der Trennvorrichtung angeordnet und dazu eingerichtet ist, die Prägung in die Flachbahn einzubringen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Bereitstellungsvorrichtung ein Zugwalzenpaar umfasst, welches dazu eingerichtet ist, die Flachbahn von einer Bobine der Bereitstellungsvorrichtung abzuziehen, und die Prägevorrichtung zwischen dem Zugwalzenpaar und der Trennvorrichtung angeordnet ist.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie, die folgenden Schritte umfassend:

• Bereitstellen einer Flachbahn mit einer Bereitstellungsvorrichtung und Zuführen der Flachbahn zu einer stromabwärts der Bereitstellungsvorrichtung angeordneten Trennvorrichtung,
• Auftrennen der Flachbahn in eine Vielzahl von Streifen mit der Trennvorrichtung,
• Formen eines Strangs aus der Vielzahl von Streifen mit einer Strangformungsvorrichtung,
• Prägen der Flachbahn oder einer Mehrzahl der Streifen,

Auf das Verfahren zum Herstellen des Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie treffen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits im Hinblick auf die Vorrichtung erwähnt wurden. Das Verfahren bietet gegenüber herkömmlichen Verfahren einen zusätzlichen Steuer- und/oder Regelparameter, nämlich die Intensität der Prägung. Dies erlaubt es vorteilhaft, einen konstanten Prozess zu fahren bzw. Variationen des Ausgangsmaterials durch aktive Nachregelung des Parameters auszugleichen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Verfahren dadurch fortgebildet, dass mit der Verstellvorrichtung ein von der Prägevorrichtung, insbesondere von zumindest einer Prägewalze, auf die Flachbahn oder die Mehrzahl der Streifen aufgebrachter Druck verändert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass mit der Sensoreinheit eine Materialstärke der Flachbahn als physikalischer Parameter gemessen wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mit der Sensoreinheit eine mechanische Härte und/oder ein Zugwiderstand des Strangs und/oder der stabförmigen Artikel als physikalischer Parameter gemessen wird.
Soll der physikalische Parameter an dem stabförmigen Artikel gemessen werden, so werden mit der Strangformungsvorrichtung aus dem hergestellten Strang einzelne stabförmige Artikel abgelängt. Mit der Sensoreinheit werden einzelne stabförmige Artikel, beispielsweise im Hinblick auf mechanische Härte und/oder Zugwiderstand gemessen.
Das Verfahren ist ferner gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform dadurch fortgebildet, dass mit der Prägevorrichtung die Flachbahn geprägt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

1 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie in schematisch vereinfachter Seitenansicht,
2 eine Draufsicht auf eine geprägte Flachbahn und
3 eine Querschnittsansicht eines stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie, welcher aus einer Vielzahl von nicht geprägten Streifen hergestellt ist.

Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
1 zeigt in schematischer und vereinfachter Darstellung eine Vorrichtung 2 zum Herstellen eines Strangs 4 aus einer Flachbahn 6. Die Flachbahn 6 wird von einer Bereitstellungsvorrichtung 10 bereitgestellt und beispielhaft von einer Bobine 8 abgerollt. Das Material der Flachbahn 6 ist beispielsweise rekonstituiertes Tabakmaterial (Recon), eine Folie, beispielsweise PLA-Folie, Papier oder Pappe. Die Flachbahn 6 wird einer von der Vorrichtung 2 umfassten Trennvorrichtung 12 zugeführt. Die Trennvorrichtung 12 ist dazu eingerichtet, die Flachbahn 6 in eine Vielzahl von Streifen 14 aufzutrennen. Die Streifen 14 erstrecken sich in einer Streifenebene, die in der Darstellung von 1 senkrecht zur Papierebene liegt. In 1 ist als Detailansicht eine schematische Draufsicht auf die Vielzahl hergestellter Streifen 14 gezeigt, wobei zur Verdeutlichung diese Ansicht um 90° aus der Papierebene herausgedreht ist.
Die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Streifen 14 werden beispielsweise über Transportwalzen 16 in Richtung eines Einlauftrichters 18 einer Strangformungsvorrichtung 20 gefördert. Anstatt der Transportwalzen 16 kann auch eine glatte, flächige Führung, beispielsweise ein Blech oder dergleichen, vorgesehen sein, über welches die Streifen 14 gezogen und/oder geschoben werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, wenn die aufgetrennten Streifen 14 bis zum Erreichen des Einlauftrichters 18 der Strangformungsvorrichtung 20 nicht mehr umgelenkt werden. Die Strangformungsvorrichtung 20 ist ein Teil der Vorrichtung 2 zum Herstellen des Strangs 4. In ihr wird aus der Vielzahl der Streifen 14 der Strang 4 geformt. Die Strangbildung erfolgt beispielsweise in einem Formatkanal 22, der lediglich schematisch angedeutet ist. Nach der Strangbildung kann der Strang 4 in einzelne stabförmige Artikel 24 einer gewünschten Länge abgelängt werden.
Die Trennvorrichtung 12 zum Auftrennen der Flachbahn 6 umfasst eine erste Walze 26 und eine mit dieser zusammenwirkenden zweite Walze 28. Die beiden Walzen 26, 28 stehen nicht in mechanischem Kontakt miteinander. Die erste Walze 26 rotiert um eine erste Rotationsache 27, die zweite Walze 28 rotiert um eine zweite Rotationsachse 29. Die Trennvorrichtung 12 ist beispielsweise so ausgestaltet, wie in der DE 10 2018 106 826 A1 der Anmelderin Hauni Maschinenbau GmbH beschrieben.
Die Vorrichtung 2 umfasst ferner eine Prägevorrichtung 30, welche zwischen der Bereitstellungsvorrichtung 10 und der Strangformungsvorrichtung 20 angeordnet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Prägevorrichtung 30 zwischen der Bereitstellungsvorrichtung 10 und der Trennvorrichtung 12 angeordnet und dazu eingerichtet, eine Prägung in die Flachbahn 6 einzubringen. Es ist ferner gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Bereitstellungsvorrichtung 10 ein Zugwalzenpaar 32 umfasst, welches dazu eingerichtet ist, die Flachbahn 6 von der Bobine 8 der Bereitstellungsvorrichtung 10 abzuziehen. Die Prägevorrichtung ist zwischen diesem Zugwalzenpaar 32 und der Trennvorrichtung 12 angeordnet. So muss die Prägevorrichtung 30 keine Zugkräfte auf die Flachbahn 6 ausüben.
Die Prägevorrichtung 30 besteht beispielhaft aus einem Prägewalzenpaar. Die Prägevorrichtung 30 ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel stromabwärts der Trennvorrichtung 12 angeordnet und prägt bei einer solchen Anordnung nicht die Flachbahn 6, sondern die mittels der Trennvorrichtung 12 aus der Flachbahn 6 hergestellten Streifen 14. Diese alternative Position der Prägevorrichtung 30 ist in 1 mit gestrichelter Linie dargestellt. Die im Folgenden im Hinblick auf die Flachbahn 6 und deren Prägung gemachten Aussagen treffen also in gleicher Weise auch auf die Streifen 14 und deren Prägung zu.
Mit der Prägevorrichtung 30 wird eine Texturierung in die Flachbahn 6 eingebracht. Es werden Erhebungen und/oder Vertiefungen in das Material der Flachbahn 6 eingeprägt, welche ihrer Form nach beliebig sind.
Beispielhaft ist in 2 eine Draufsicht auf eine Flachbahn 6 gezeigt, welche kreisrunde und in einem regelmäßigen Raster angeordnete Vertiefungen 34, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich einige mit Bezugszeichen versehen sind, als Prägung umfasst.
Die Prägevorrichtung 30 umfasst beispielsweise eine in 1 nicht dargestellte Verstellvorrichtung, mit der eine Höhe der Prägung veränderbar ist. Eine solche Verstellvorrichtung ist beispielsweise dazu eingerichtet, einen von der Prägevorrichtung 30, beispielsweise von den schematisch dargestellten Prägewalzen, auf die Flachbahn 6 aufgebrachten Druck zu verändern. Bei einem höheren Druck ergeben sich Vertiefungen mit größerer Tiefe, als dies bei geringerem Druck der Fall ist. Vertiefungen treten auf der Rückseite der Flachbahn als Erhöhungen auf, denen eine Höhe, also ein Abstand zum umgebenden Material, betrachtet in einer Richtung senkrecht zur Ebene, in der sich das umgebende Material erstreckt, zugeordnet werden kann. Mit anderen Worten lässt sich also auch eine Vertiefung anhand einer Höhe der Prägung charakterisieren.
Die Vorrichtung 2 umfasst ferner beispielsweise eine Dickenmessvorrichtung 36 als Sensoreinheit. Die Dickenmessvorrichtung 36 ist dazu eingerichtet, eine Materialstärke der Flachbahn 6 als einen physikalischen Parameter der Flachbahn 6 zu messen. Die Vorrichtung 2 umfasst ferner beispielsweise eine weitere Sensoreinheit 35, die dazu eingerichtet ist, eine mechanische Härte und/oder einen Zugwiderstand des Strangs 4 zu messen. Alternativ oder zusätzlich ist eine weitere Sensoreinheit 35 vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, die mechanische Härte und/oder den Zugwiderstand der einzelnen stabförmigen Artikel 24 zu messen. Alle diese Sensoreinheiten 35 sind über geeignete und aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Datenverbindungen mit einer Steuereinheit 38 gekoppelt. Auch die Prägevorrichtung 30 ist über eine aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Datenverbindung mit der Steuereinheit 38 gekoppelt. Die Steuereinheit 38 empfängt Messwerte, beispielsweise betreffend eine Materialstärke der Flachbahn 6, einer Härte oder eines Zugwiderstands des Strangs 4 oder der einzelnen Artikel 24 und steuert und/oder regelt in Abhängigkeit dieser Messwerte eine Höhe der von der Prägevorrichtung 30 in die Flachbahn 6 eingebrachten Prägung. Die Regelung erfolgt beispielsweise über den von dem Prägewalzenpaar auf die Flachbahn 6 ausgeübten Druck. Auf diese Weise können Schwankungen der Dicke der Flachbahn 6 ausgeglichen werden. Bei geringerer Materialstärke der Flachbahn 6 wird eine intensivere Prägung vorgenommen, was dem ansonsten durch die geringere Materialstärke eintretenden Verlust an Zugwiderstand und/oder mechanischer Härte des Strangs oder der einzelnen stabförmigen Artikel 24 entgegenwirkt.
Die in die Flachbahn 6 eingebrachte Prägung hat außerdem noch den Vorteil, dass sich in den stabförmigen Artikeln 24 keine Stapel 40 aus einzelnen Streifen bilden. Dies soll beispielhaft an der in 3 gezeigten vereinfachten Querschnittsansicht erläutert werden, welche einen Querschnitt durch einen stabförmigen Artikel 24 zeigt, welcher einzelne Streifen umfasst, welche nicht geprägt sind.
Die in der gezeigten Querschnittsansicht markierten Gebiete weisen Stapel 40 aus einzelnen Streifen auf, in denen die Flachseiten dieser Streifen nahezu planparallel aufeinanderliegen. Im Bereich solcher Stapel 40 steht eine verringerte Oberfläche der einzelnen Streifen 14 zur Verfügung.
Durch die Prägung der Flachbahn 6 und somit auch der einzelnen Streifen 14, wie sie in 2 beispielhaft gezeigt ist, kann vermieden werden, dass die Streifen 14 vollflächig aufeinanderliegen. Es bilden sich keine Stapel.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
Bezugszeichenliste

2: Vorrichtung
4: Strang
6: Flachbahn
8: Bobine
10: Bereitstellungsvorrichtung
12: Trennvorrichtung
14: Streifen
16: Transportwalzen
18: Einlauftrichter
20: Strangformungsvorrichtung
22: Formatkanal
24: Artikel
26: erste Walze
27: erste Rotationsachse
28: zweite Walze
29: zweite Rotationsachse
30: Prägevorrichtung
32: Zugwalzenpaar
34: Vertiefung
35: Sensoreinheit
36: Dickenmessvorrichtung
38: Steuereinheit
40: Stapel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1954036 A1 [0002]
DE 102018106826 [0002]
EP 0242824 B1 [0021]
EP 0284640 B1 [0021]
DE 102018106826 A1 [0041]

Claims

Vorrichtung (2) zum Herstellen eines Strangs (4) der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend eine Bereitstellungsvorrichtung (10), eine Trennvorrichtung (12), eine Strangformungsvorrichtung (20) und eine Prägevorrichtung (30), wobei • die Bereitstellungsvorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, eine Flachbahn (6) bereitzustellen und der stromabwärts der Bereitstellungsvorrichtung (10) angeordneten Trennvorrichtung (12) zuzuführen, • die Trennvorrichtung (12) dazu eingerichtet ist, die Flachbahn (6) in eine Vielzahl von Streifen (14) aufzutrennen, • die stromabwärts der Trennvorrichtung (12) angeordnete Strangformungsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, aus der Vielzahl von Streifen (14) einen Strang (4) zu formen und • die Prägevorrichtung (30) zwischen der Bereitstellungsvorrichtung (10) und der Strangformungsvorrichtung (20) angeordnet und dazu eingerichtet ist, in die Flachbahn (6) oder eine Mehrzahl der Streifen (14) eine Prägung einzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägevorrichtung (30) eine Verstellvorrichtung umfasst, mit der eine Höhe der Prägung veränderbar ist und zumindest eine Sensoreinheit (35) und eine mit dieser gekoppelte Steuereinheit (38) umfasst sind, wobei die zumindest eine Sensoreinheit (35) dazu eingerichtet ist, zumindest einen physikalischen Parameter der Flachbahn (6) und/oder des Strangs (4) und/oder der aus dem Strang (4) hergestellten stabförmigen Artikel (24) zu messen und die Steuereinheit (38) dazu eingerichtet ist, eine Höhe der Prägung mit der Verstellvorrichtung in Abhängigkeit des gemessenen physikalischen Parameters zu steuern und/oder zu regeln.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung dazu eingerichtet ist, einen von der Prägevorrichtung (30), insbesondere von zumindest einer Prägewalze, auf die Flachbahn (6) oder die Mehrzahl der Streifen (14) aufgebrachten Druck zu verändern.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (35) eine Dickenmessvorrichtung (36) ist, die dazu eingerichtet ist, eine Materialstärke der Flachbahn (6) als physikalischen Parameter der Flachbahn (6) zu messen.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (35) dazu eingerichtet ist, eine mechanische Härte und/oder einen Zugwiderstand des Strangs (4) und/oder der stabförmigen Artikel (24) als physikalischen Parameter zu messen.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägevorrichtung (30) zwischen der Bereitstellungsvorrichtung (10) und der Trennvorrichtung (12) angeordnet und dazu eingerichtet ist, die Prägung in die Flachbahn (6) einzubringen.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellungsvorrichtung (10) ein Zugwalzenpaar (32) umfasst, welches dazu eingerichtet ist, die Flachbahn (6) von einer Bobine (8) der Bereitstellungsvorrichtung (10) abzuziehen, und die Prägevorrichtung (30) zwischen dem Zugwalzenpaar (32) und der Trennvorrichtung (12) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Strangs (4) der Tabak verarbeitenden Industrie, die folgenden Schritte umfassend: • Bereitstellen einer Flachbahn (6) mit einer Bereitstellungsvorrichtung (10) und Zuführen der Flachbahn (6) zu einer stromabwärts der Bereitstellungsvorrichtung (10) angeordneten Trennvorrichtung (12), • Auftrennen der Flachbahn (6) in eine Vielzahl von Streifen (14) mit der Trennvorrichtung (12), • Formen eines Strangs (4) aus der Vielzahl von Streifen (14) mit einer Strangformungsvorrichtung (20), • Prägen der Flachbahn (6) oder einer Mehrzahl der Streifen (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Prägevorrichtung (30) mit einer Verstellvorrichtung in der Weise verstellt wird, dass sich eine Höhe der Prägungen verändert, wobei mit einer Sensoreinheit (35) und mit einer mit dieser gekoppelten Steuereinheit (38) ein physikalischer Parameter der Flachbahn (6) und/oder des Strangs (4) und/oder der aus dem Strang (4) hergestellten stabförmigen Artikel (24) gemessen wird und mit der Verstellvorrichtung in Abhängigkeit des gemessenen physikalischen Parameters eine Höhe der Prägung gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Verstellvorrichtung ein von der Prägevorrichtung (30), insbesondere von zumindest einer Prägewalze, auf die Flachbahn (6) oder die Mehrzahl der Streifen (14) aufgebrachter Druck verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Sensoreinheit (35) eine Materialstärke der Flachbahn (6) als physikalischer Parameter gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Sensoreinheit (35) eine mechanische Härte und/oder ein Zugwiderstand des Strangs (4) und/oder der stabförmigen Artikel (24) als physikalischer Parameter gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Prägevorrichtung (30) die Flachbahn (6) geprägt wird.