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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie aus wenigstens zwei bahnförmigen Materialien, wobei eine erste Materialbahn und eine zweite Materialbahn jeweils längsaxial zu einer Formatvorrichtung gefördert werden und in der Formatvorrichtung zu einem längsaxial geförderten Filterstrang zusammengefasst werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Filterstrangherstellmaschine mit einer ersten Vorrichtung zum längsaxialen Zuführen einer ersten Materialbahn und einer zweiten Zuführvorrichtung zum längsaxialen Zuführen einer zweiten Materialbahn, wobei eine Formatvorrichtung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, die zugeführten Materialbahnen in einen Filterstrang zu formen, wobei die Formatvorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, einen Umhüllungsmaterialstreifen um die zu einem Filterstrang ausgebildeten Materialbahnen zu wickeln und zu verschließen, wobei eine Kombinationsvorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, die Materialbahnen zusammenzudrücken und diese in die Formatvorrichtung abzugeben.
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Im umkämpften Filtermarkt existiert derzeit das Bestreben, einen nachhaltigen Filter der Tabak verarbeitenden Industrie herzustellen. Der Fokus bei der Nachhaltigkeit bezieht sich hierbei auf eine beschleunigte Zersetzung der Filtermaterialien in der Natur. Eine bekannte Alternative zum Zelluloseacetatfilter ist ein Crê̂pefilter aus Papier. Dieser Filter hat sich allerdings in der Tabak verarbeitenden Industrie nicht durchgesetzt, da die Filtrationseffizienz gegenüber einem Zelluloseacetatfilter deutlich höher ist. Durch die höhere Filtrationseffizienz wird dem Aerosol beim Rauchen mehr Feuchtigkeit entzogen, weshalb der Effekt des trockenen Rauchens entsteht. Hierbei wird der Geschmack einer Zigarette negativ beeinflusst. Ein Filter sollte somit möglichst luftdurchlässiger als ein Crêpefilter sein. Allerdings benötigt ein Filter auch eine gewisse Filterhärte, damit dieser auch beim Benutzen seine Form im Wesentlichen behalten kann, d.h. nicht so einfach eingedrückt werden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und nachhaltigen Filter bzw. Filterstrang mit einem Verfahren und einer Filterstrangmaschine herzustellen, die ähnliche Filtrationseigenschaften und Stabilitätseigenschaften aufweisen wie Zelluloseacetatfilter bzw. Zelluloseacetatfilterstränge.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie aus wenigstens zwei bahnförmigen Materialien, wobei eine erste Materialbahn und eine zweite Materialbahn jeweils längsaxial zu einer Formatvorrichtung gefördert werden und in der Formatvorrichtung zu einem längsaxial geförderten Filterstrang zusammengefasst werden, das dadurch weitergebildet ist, dass die erste Materialbahn und/oder die zweite Materialbahn stromaufwärts der Formatvorrichtung gecrimpt werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ermöglicht, andere als die bisher bekannten Materialien oder auch bekannte Materialien zu verwenden, wobei insbesondere durch die Verwendung verschiedener Materialbahnen zum einen die Filtereigenschaften eingestellt werden können und zum anderen durch das Crimpen der Materialbahnen insbesondere die Härte der Filter und die Filtration eingestellt werden können.
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Vorzugsweise ist eine erste Materialbahn eine Materialbahn aus einem stabileren Material oder Stützmaterial wie beispielsweise Rezesspapier oder Papier mit einer vergleichsweise hohen Dicke bzw. einem vergleichsweise hohen Gewicht von beispielsweise 120 g/m2. Das Gewicht kann vorzugsweise mehr als 100 g/m2, insbesondere mehr als 120 g/m2, insbesondere mehr als 140 g/m2, insbesondere mehr als 160 g/m2 bis vorzugsweise 260 g/m2 sein. Die andere Materialbahn, d.h. die zweite Materialbahn kann aus einem weicheren Material sein, beispielsweise einem Vliesmaterial, wie beispielsweise einem Airlaid-Vlies, wie beispielsweise Mc Airlaid oder Hydro von der Firma Wattens.
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Durch diese Kombination kann zum einen eine gewünschte oder vorgebbare Härte bei gleichzeitiger guter Filtration erzielt werden.
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Vorzugsweise ist das Crimpen ein Prägen mehrerer im Wesentlichen längsaxial in der ersten Materialbahn und/oder zweiten Materialbahn angeordneter Falten. Unter Falten werden im Rahmen der Erfindung auch Kanten oder Knicke verstanden.
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Vorzugsweise sind die Falten unterbrechungsfrei.
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Zum Crimpen von Material wird insbesondere verwiesen auf die
US 3 230 958 A , bei der das Crimpen von Tabakmaterial offenbart ist. Die dort vorgesehene Vorrichtung als auch das dort vorgesehene Verfahren kann auf die Materialbahnen gemäß der Erfindung angewandt werden, um zu dem gewünschten gecrimpten Filtermaterial bzw. zu den gewünschten gecrimpten Materialbahnen zu gelangen. Der Offenbarungsgehalt der
US 3 230 958 A soll hiermit in dieser Patentanmeldung enthalten sein.
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Vorzugsweise ist quer zur Längsachse der ersten Materialbahn und/oder der zweiten Materialbahn das Crimpen unterschiedlich stark ausgeprägt.
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Zum Rand der Materialbahnen kann beispielsweise das Crimpen schwächer ausgeprägt sein. Das heißt die Tiefe der Falten kann zum Rand der Materialbahnen geringer sein als in der Mitte. Es kann auch vorgesehen sein, dass zum Rand hin das Crimpen stärker ausgeprägt ist als in der Mitte der jeweiligen Materialbahn.
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Vorzugsweise sind die erste Materialbahn und die zweite Materialbahn aus unterschiedlichen Materialien, um die besonders gute Filtereigenschaften bzw. Filterstrangeigenschaften zu erzielen.
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Vorzugsweise sind die Dichte, die Dicke, die Breite, die Härte, die Crimptiefe, die Crimpbreite und/oder die Feuchtigkeit der ersten Materialbahn und der zweiten Materialbahn unterschiedlich zueinander.
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Vorzugsweise werden die erste Materialbahn und die zweite Materialbahn unterschiedlich zueinander gecrimpt.
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Vorzugsweise ist wenigstens eine weitere Materialbahn vorgesehen, die zusammen mit der ersten Materialbahn und der zweiten Materialbahn in der Formatvorrichtung zu einem Filterstrang geformt wird. Die weitere Materialbahn kann auch gecrimpt werden, um die Filtereigenschaften einzustellen. Das Crimpen der weiteren Materialbahn kann unterschiedlich zum Crimpen der ersten und der zweiten Materialbahn sein.
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Vorzugsweise wird um die Materialbahnen ein Umhüllungsmaterialstreifen gewickelt, wobei der Umhüllungsmaterialstreifen mit einem Klebstoff verschlossen wird. Der Umhüllungsmaterialstreifen kann beispielsweise ein Papier sein, das in der Tabak verarbeitenden Industrie und auch bei der Filterherstellung in der Tabak verarbeitenden Industrie bekannt ist. Beispielsweise kann ein Papier mit einem Gewicht von 50 g/m2 bis 80 g/m2 verwendet werden.
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Vorzugsweise wird wenigstens eine Materialbahn stromaufwärts der Formatvorrichtung oder in der Formatvorrichtung mit einer Flüssigkeit besprüht. Bei der Flüssigkeit kann es sich um ein Flavor handeln oder auch um Triacetin.
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Der Querschnitt des hergestellten Filterstrangs bzw. der hergestellten Filterstäbe ist vorzugsweise rund oder elliptisch.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Strangherstellmaschine, insbesondere Filterstrangherstellmaschine, mit einer ersten Zuführvorrichtung zum längsaxialen Zuführen einer ersten Materialbahn und einer zweiten Zuführvorrichtung zum längsaxialen Zuführen einer zweiten Materialbahn, wobei eine Formatvorrichtung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, die zugeführten Materialbahnen in einen Filterstrang zu formen, wobei die Formatvorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, einen Umhüllungsmaterialstreifen um die zu einem Filterstrang ausgebildeten Materialbahnen zu wickeln und zu verschließen, wobei eine Kombinationsvorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, die Materialbahnen zusammenzudrücken und diese in die Formatvorrichtung abzugeben, die dadurch weitergebildet ist, dass für jede Materialbahn stromaufwärts der Kombinationsvorrichtung eine Crimpvorrichtung vorgesehen ist.
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In der Kombinationsvorrichtung werden die Materialbahnen miteinander kombiniert, also insbesondere zusammengeführt.
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Die Kombinationsvorrichtung weist vorzugsweise einen Einlauftrichter auf. Einlauftrichter sind grundsätzlich in der Tabak verarbeitenden Industrie bekannt. Diese dienen beispielsweise dazu, Fasern eines Zelluloseacetattows zusammenzuführen, um diese in eine Formatvorrichtung zu fördern.
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Vorzugsweise ist wenigstens eine erste Crimpvorrichtung und wenigstens eine zweite Crimpvorrichtung vorgesehen, wobei die Crimptiefe und/oder die Crimpbreite der wenigstens einen ersten Crimpvorrichtung unterschiedlich zu der wenigstens einen zweiten Crimpvorrichtung ist. Hierdurch können die Filtereigenschaften sehr genau eingestellt werden.
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Vorzugsweise sind die Crimpvorrichtungen so ausgebildet, dass in die längsaxial durch die Crimpvorrichtung geförderten Materialbahnen längsaxiale Falten eingebracht werden.
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Durch eine Kombination von verschiedenen bahnförmigen Materialien in einem Zigarettenfilter bzw. in einem Filterstrang, wobei die verschiedenen bahnförmigen Materialien einen unterschiedlichen Crimp aufweisen können und/oder eine unterschiedliche Bahnbreite aufweisen können und/oder unterschiedliche Dicken aufweisen können und/oder unterschiedliche Dichten aufweisen können, können verschiedene Materialeigenschaften in dem Filterstrang kombiniert werden, wie beispielsweise eine vorgebbare Härte und eine vorgebbare Filtration.
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Auf diese Art und Weise können auch andere Segmente eines Heat-Not-Burn Artikels (HNB) hergestellt werden, wobei es hierbei nicht notwendigerweise auf eine Filterfunktion ankommt. Stattdessen kann so ein Kühlsegment oder Abstandssegment eines HNB Artikels erzeugt werden. Zur Herstellung eines Heat-Not-Burn Artikels dient die Formatvorrichtung in der Strangmaschine dazu, die Materialbahnen in einen Strang zu formen, um den dann ein Umhüllungsmaterial gewickelt wird.
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Zusätzlich können die verschiedenen bahnförmigen Materialien auch mit verschiedenen Flüssigkeiten besprüht werden, wie beispielsweise Flavor oder Triacetin für einen Geschmack oder für eine gezielte Filtration. Es können als bahnförmige Materialien und damit als neue Filtrationsmaterialien Vliesstoffe, wie ein Airlaid-Vlies oder voluminöse Papiere verwendet werden. Aufgrund der geringeren Dichte und der luftdurchlässigeren Materialstruktur haben Vliesstoffe oder voluminöse Papiere geringere Filtrationseffizienten als die bekannte Crêpefilter. Hierdurch kommen die Filtrationswerte den Werten eines Zelluloseacetatfilters näher. Um eine gewisse Filterhärte zu erzielen, ist es bevorzugt, wenn ein bahnförmiges Material ein etwas härteres Material, wie beispielsweise ein Papier, das beispielsweise eine ausreichende Festigkeit aufweist, verwendet wird. Durch die durch das Crimpen erzeugten Falten in dem festeren Papier wird eine ausreichende Festigkeit des Filters erzielt. Durch die in die Falten des Papiers eingebrachten oder eingedrückten weicheren und luftdurchlässigeren Materialien, wie beispielsweise Airlaid-Vliese, Vliesstoffe oder Crêpepapier, werden die guten Filtrationseigenschaften erzielt.
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Die Crimptiefe kann vorzugsweise 200µm bis 700 µm sein. Die Crimpbreite kann vorzugsweise zwischen 0,2 mm bis 2 mm sein, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, bevorzugt 1 mm. Die Materialbahndicke kann vorzugsweise zwischen 30 µm und 400 µm, inklusive der Grenzwerte, liegen. Das Flächengewicht der Materialien ist vorzugsweise 27 g/m2 bis 150 g/m2, insbesondere 30 g/m2 bis 110 g/m2. Die Luftdurchlässigkeit liegt insbesondere bei 3000 CU bis 40000 CU oder mehr als 40000 CU (Coresta Units). Zugwiderstände liegen vorzugsweise zwischen 100 mmWS/100mm und 600mmWS/100mm. Bei den oben genannten Werten gehören die Grenzwerte zu dem jeweiligen Wertebereich.
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Das Umhüllungsmaterial kann vorzugsweise ein Flächengewicht von 60 g/m2 bis 120 g/m2 haben.
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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.
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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:
- 1a einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Filterstrang,
- 1b einen schematischen Schnitt durch die für den Filterstrang in 1a verwendeten Filtermaterialien,
- 2a einen schematischen Schnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Filterstrang,
- 2b ein Schnitt durch die Filtermaterialien der 2a,
- 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Filterstrangmaschine und
- 4 eine Teilansicht einer Crimpvorrichtung.
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Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
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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.
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1a zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Filterstrang 10. In dem Filterstrang 10 sind verschiedene Materialbahnen, die entsprechend gecrimpt sind, eingebracht. Es ist eine erste Materialbahn 11 dargestellt, die als Stützmaterialbahn dient und beispielsweise aus einem relativ festen, dicken Papier sein kann. Um diese Materialbahn ist auf der rechten Seite der Materialbahn 11 eine zweite Materialbahn 12 hineingedrückt, die einen kleineren und häufigeren Crimp bzw. eine kleinere Periodizität des Crimps aufweist. Hierbei kann es sich um eine Airlaid-Vlies handeln. Zudem ist eine dritte Materialbahn von der linken Seite der ersten Materialbahn 11 eingebacht und mit 13 gekennzeichnet. Diese Materialbahn hat einen noch kleineren Crimp von der Breite als auch von der Tiefe her als die zweite Materialbahn 12.
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Die Materialbahnen sind in 1b noch einmal gesondert gezeigt. Es sind dort auch die Falten 16, 16' und 16" jeweils dargestellt. Um die Materialbahnen der 1a ist ein Umhüllungsmaterialstreifen 17, beispielsweise aus Papier, gewickelt, der wie üblich mit einem Klebestreifen versehen wurde und an diesem Klebestreifen ein Überlapp aufweist, so dass der Umhüllungsmaterialstreifen 17 um die Filtermaterialbahnen 11, 12, 13 geschlossen ist. Bei der dritten Materialbahn 13 kann es sich um ein voluminöses, leichtes Papier handeln.
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2a zeigt eine andere Ausführungsform eines Filterstrangs 10 in einem schematischen Schnitt. Hier sind auf beiden Seiten der stützenden ersten Materialbahn 11 eine zweite Materialbahn 12 und eine dritte Materialbahn 13 eingebracht. Die beiden Materialbahnen 12 und 13 umschließen somit in dem Filterstrang 10 die erste Materialbahn 11 im Wesentlichen vollständig. Dies wird dadurch erzielt, dass beim Einführen der Materialbahnen in die Formatvorrichtung die beiden Materialbahnen 12 und 13 die Materialbahn 11 schon fast vollständig umschließen. Hierdurch können sehr homogene Filtereigenschaften über den Querschnitt des Filters erzielt werden.
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3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Filterstrangherstellmaschine 20. In diesem Ausführungsbeispiel werden drei Materialbahnen 11, 12, 13 über jeweils eine Zuführvorrichtung 21, 22, 23, nämlich die erste Zuführvorrichtung 21, die zweite Zuführvorrichtung 22 und die dritte Zuführvorrichtung 23, zur Verfügung gestellt. Die Zuführvorrichtungen 21, 22, 23 können einen Materialbahnvorrat aufweisen, beispielsweise eine Bobine, auf die die Materialbahn aufgewickelt ist, oder ein Ballen, in dem die Materialbahn abgelegt ist. Es können auch weitere Merkmale in den Zuführvorrichtungen vorhanden sein, wie eine Abziehvorrichtung, eine Fördervorrichtung, eine Spreizvorrichtung, weitere Bearbeitungsvorrichtungen oder eine Besprühvorrichtung usw.
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Die erste Materialbahn 11 wird in Förderrichtung 14 einer ersten Crimpvorrichtung 31 zugeführt. Die erste Crimpvorrichtung 31 weist zwei Crimpwalzen 50, 51 auf, durch die die erste Materialbahn 11 geführt wird, wodurch sich Falten bilden. Die gecrimpte erste Materialbahn 11 wird dann einer Kombinationsvorrichtung 24 zugeführt. Die Kombinationsvorrichtung 24 ist in diesem Fall als Einlauftrichter ausgeführt.
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Entsprechend wird auch die zweite Materialbahn 12 von der zweiten Zuführvorrichtung 22 in diesem Fall über eine Umlenkrolle 42 zu einer zweiten Crimpvorrichtung 32 gefördert. Die zweite Crimpvorrichtung 32 umfasst Crimpwalzen 52 und 53. Von dort wird die gecrimpte zweite Materialbahn 12 der Kombinationsvorrichtung 24 zugeführt.
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Genauso wird eine dritte Materialbahn 13 von der dritten Zuführvorrichtung 23 in Förderrichtung 14 einer dritten Crimpvorrichtung 33 zugeführt. Dort wird mit den Crimpwalzen 54 und 55 die dritte Materialbahn 13 gecrimpt und dann zu der Kombinationsvorrichtung 24 zugeführt.
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Dort in der Kombinationsvorrichtung 24 werden die Materialbahnen 11, 12, 13 zusammengeführt und zusammengepresst in eine Formatvorrichtung 15 überführt. In der Formatvorrichtung 15 ist ein Formatband 43 umlaufend vorgesehen, das einen Umhüllungsmaterialstreifen 17, der in der Klebstoffauftragung 18 mit Klebstoff versehen wird, mitfördert und die Materialbahnen 11, 12, 13 auch mitfördert. In der Formatvorrichtung 15 wird der Strang 10 geformt, beispielsweise im Querschnitt rund, und der Umhüllungsmaterialstreifen 17 um den gebildeten Strang gewickelt und am Ende verschlossen. Damit der Klebstoff auch sicher abbinden kann, ist eine Nahtplätte 44 vorgesehen, die auf den Filterstrang 10 drückt. Es kann hier auch eine Kühlvorrichtung oder eine Heizvorrichtung vorgesehen sein, je nachdem, welche Sorte Klebstoff zum Verschließen des Umhüllungsmaterials 17 verwendet wurde. Anschließend wird der Filterstrang 10 mittels eines Messers 45 in Filterstäbe 46 abgelängt.
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4 zeigt schematisch eine Ansicht im Querschnitt eines Ausschnitts einer ersten Crimpvorrichtung 31. Die Crimpvorrichtung 31 weist zwei Crimpwalzen 51, 51 auf, die ineinandergreifende Zähne aufweisen. Durch die vorgesehenen Zähne ergibt sich eine Crimptiefe 40 und eine Crimpbreite 41 in der durch die Crimpvorrichtung 31 durchgeführte Materialbahn.
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Für die möglichen Ausgestaltungen einer Crimpwalze wird Bezug genommen auf die
US 3 320 958 A .
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Filterstrang
- 11
- erste Materialbahn
- 12
- zweite Materialbahn
- 13
- dritte Materialbahn
- 14
- Förderrichtung
- 15
- Formatvorrichtung
- 16, 16', 16''
- Falte
- 17
- Umhüllungsmaterialstreifen
- 18
- Klebstoffauftragung
- 20
- Filterstrangherstellmaschine
- 21
- erste Zuführvorrichtung
- 22
- zweite Zuführvorrichtung
- 23
- dritte Zuführvorrichtung
- 24
- Kombinationsvorrichtung
- 31
- erste Crimpvorrichtung
- 32
- zweite Crimpvorrichtung
- 33
- dritte Crimpvorrichtung
- 40
- Crimptiefe
- 41
- Crimpbreite
- 42
- Umlenkrolle
- 43
- Formatband
- 44
- Nahtplatte
- 45
- Schneidmesser
- 46
- Filterstab
- 50 - 55
- Crimpwalze
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3230958 A [0010]
- US 3320958 A [0043]
