DE1273397B

DE1273397B - Zigarettenfilter

Info

Publication number: DE1273397B
Application number: DES91728A
Authority: DE
Original assignee: JOB ETS BARDOU JOB PAUILHAC
Current assignee: JOB ETS BARDOU JOB PAUILHAC
Priority date: 1963-07-17
Filing date: 1964-06-26
Publication date: 1968-07-18
Also published as: LU46376A1; FR1375782A; ES301695A1; BE650316A; NL6407389A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

A24c

Deutsche Kl.: 79 b - 21/01

Nummer: 1273 397

Aktenzeichen: P 12 73 397.0-23 (S 91728)

Anmeldetag: 26. Juni 1964

Auslegetag: 18. Juli 1968

Die Erfindung betrifft einen Zigarettenfilter aus mehreren Filterstreifen, die um mehrere Achsen nach verschiedenen, für die Filterstreifen aber gleichen Richtungen gewölbt sind.

Es sind Filter dieser Art bekannt, bei denen ein mehrschichtiger Filterstreifen aus einer Trägerschicht und einer oder zwei mit der Trägerschicht fest verbundenen Deckschichten spiralförmig um eine mittlere Achse aufgewickelt ist oder ähnlich wie ein Faltenbalg oder M-förmig, U-förmig oder in sonstiger Form gefaltet ist. Das spiralförmige Aufwickeln eines beschichteten Filterstreifens mit einer Vielzahl von Windungen ist jedoch industriell nur schwierig durchzuführen und erfordert eine umständliche Herstellungsvorrichtung, die Störungen durch Einreißen des Streifens und zu dichtes Aufwickeln desselben ausgesetzt ist. Auch kann das Filtermaterial wegen der unsymmetrischen Anordnung im Filterquerschnitt nicht verzerrungsfrei verformt werden. Schließlich neigt jede dichte spiralförmige Wicklung eines Filterstreifens, insbesondere eines mehrschichtigen Filterstreifens, infolge der Elastizität desselben zum Wiederaufwickeln, nachdem der Streifen durch eine Wikkelvorrichtung hindurchgegangen ist. Die bekannte Faltung eines mehrschichtigen Filterstreifens ergibt an den Faltkanten notwendigerweise Materialverdichtungen und -zerrungen.

Es ist weiterhin bekannt, unbeschichtete bzw. einschichtige Filterstreifen aus Filter- bzw. Kreppapier zur Bildung von Zigarettenfiltern spiralförmig oder in irgendeiner Form zu falten. Auch in dieser Weise gebildete Filter werden an bestimmten Stellen beim Wickeln oder Falten stark zusammengedrückt, wodurch sich an diesen Stellen eine andere Porosität ergibt als im restlichen Filterquerschnitt.

Schließlich sind auch Zigarettenfilter aus mehreren Filterstreifen bekannt, die um eine mittlere Achse gefaltet und anschließend um zwei seitliche Achsen bogenförmig so weit zurückgefaltet sind, daß ihre Enden an einer Umfangsstelle des Filters mit mehr oder weniger großem Abstand gegenüberliegen. Abgesehen davon, daß eine solche Faltung schwierig herstellbar ist, müssen die Filterstreifen verschieden große Länge haben, können aber trotzdem nur so gefaltet werden, daß an der mittleren Faltung und an den Enden der Filterstreifen durchgehende Bereiche verminderter Absorption verbleiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Filter zu schaffen, der eine überall weitgehend gleichmäßige Porosität aufweist und der dabei in einfacher Weise schnell und mit gleichbleibender Beschaffenheit der Filter unter sich herstellbar ist.

Zigarettenfilter

Anmelder:

Societe JOB Anciens Etablissements
BARDOU-JOB et PAUILHAC Perpignan,
Pyrenees Orientales (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Paap,

Dipl.-Ing. H. Mitscherlich

und Dipl.-Ing. K. Gunschmann, Patentanwälte,

8000 München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 17. Juli 1963 (941769)

Dies wird gemäß der Erfindung in erster Linie dadurch erreicht, daß die Filterstreifen in Form eines länglichen Filterstreifenpaketes einzeln, lose übereinandergeschichtet und um zwei in ihrer Lage festgelegte, in Richtung der Mittelachse des Filters verlaufende Krümmungsachsen, die mit der Mittelachse in einer Ebene liegen und von denen mindestens die eine im seitlichen Abstand von der Mittelachse verläuft, nach entgegengesetzten Richtungen gewölbt sind.

Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Filter können die Filterstreifen des aus ihnen gebildeten Paketes alle gleich lang sein, wodurch schon die Bildung des Filterstreifenpaketes durch loses Aufeinanderlegen der Streifen vereinfacht wird. Weiterhin sind die Filterstreifen, die sowohl aus gleichem als auch aus verschiedenem Filtermaterial bestehen können, nicht zufällig oder willkürlich, sondern in ganz bestimmter, durch die beiden Krümmungsachsen festgelegter Weise konzentrisch um diese beiden Achsen herumgewölbt. Hierbei ist infolge der gegenseitigen Verschiebbarkeit der Filterstreifen beim Wölben bzw. Biegen jegliche örtliche Anhäufung von Filtermaterial an einzelnen Stellen und die Bildung von freien

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Durchlaßkanälen an anderen Stellen des Filters vermieden und gewährleistet, daß bei dem zur Fertigstellung des Filters erforderlichen radialen Zusammendrücken je nach der Art des für die übereinanderliegenden Filterstreifen verwendeten Filtermaterials ein Filter mit den gewünschten Eigenschaften gebildet wird.

Das Maß des Zusammendrückens regelt dabei die Dicke der Filterstreifen und ist ohne Auswirkung auf die Lage der Krümmungsachsen und auf die Größe der Krümmungsradien der Filterstreifen. Dabei können die Filterstreifen mit dem Höchstwert zusammengedrückt werden, der mit der notwendigen Porosität und der erstrebten Filterleistung vereinbar ist.

Vorzugsweise bilden die zusammengedrückten Streifen im Querschnitt des Filters eine S-Form. Hierdurch wird eine einwandfreie zylindrische Gestaltung des Filters mit gleichmäßig und ohne irgendwelche Hohlräume aneinanderliegenden Windungen erreicht. Wenn die Länge der Filterstreifen bzw. des aus ihnen gebildeten Filterstreifenpaketes gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung einem Maß entspricht, das zwischen dem halben und dem ganzen Umfang liegt und z. B. etwa drei Viertel der Länge des Umfangs des Filters beträgt, verschieben sich die Filterstreifen derart gegeneinander, daß ihre beiden Stirnränder über den Umfang des Filters gewissermaßen als Mantellinien des zylindrischen Filters verteilt sind.

Insgesamt gesehen weist der Filter insbesondere wegen der gleichmäßigen gegenseitigen Anlage der konzentrisch und vorzugsweise in S-Form gewölbten Schichten und der Umfangsverteilung der Enden der einzelnen Filterstreifen in Gestalt von Mantellinien eine gute und gleichmäßige Zusammendrückbarkeit und Elastizität auf, wobei infolge der gegenseitigen Verschiebbarkeit der Filterstreifen beim Herstellen des Filters und der zur Filterlängsachse symmetrischen Gestaltung der erwünschte Kreisquerschnitt erreicht ist. Bei einem solchen Filter werden unerwünschte Bestandteile des Rauches weitgehend zurückgehalten. Zugleich wird jedoch wegen der gleichmäßig dichten und porösen Beschaffenheit ein leichter Zug der Zigarette gewährleistet. Schließlich ist der Filter wegen der Wölbung der Filterstreifen um in ihrer Lage festgelegte Krümmungsachsen leicht und schnell industriell als Filter mit kontinuierlichen Filterstreifen und Umhüllung herstellbar und erfordert wegen der begrenzten Länge des Filterpaketes bzw. der einzelnen Filterstreifen nur eine geringe Verformung bei der Herstellung.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung lediglich als Beispiele dargestellten Ausführungsformen beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines zur Bildung des Filters verwendeten Filterstreifenpaketes,

F i g. 2 eine Stirnansicht des Filters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 3, 4, 5 und 6 die Bildung eines Filters in verschiedenen Arbeitsstufen,

Fig.7 eine Darstellung, die das Gegeneinanderverschieben der einzelnen Filterstreifen in bezug auf die Symmetrieachse zeigt,

F i g. 8 die Stirnansicht eines Filters, das entsprechend Fig. 3 bis 6 hergestellt ist,

Fig. 9, 10, 11 und 12 eine Darstellung der verschiedenen Arbeitsstufen einer weiteren Ausführungsform des Filters und

F i g. 13 die Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform des Filters nach der Erfindung.

Das in Fig. 1 gezeigte Filterstreifenpaket besteht aus einzelnen lose aufeinandergelegten Filterstreifen e gleicher Dicke, gleicher Breite und gleicher Länge I und weist somit in Seitenansicht eine rechteckige Querschnittsform auf. Die Länge Z der Filterstreifen und damit auch die Länge des aus ihnen gebildeten Paketes von der Dicke E beträgt bei der dargestellten Ausführungsform drei Viertel des Umfanges des Filters nach F i g. 2, das den Durchmesser D aufweist. Die Dicke £ des Filterstreifenpaketes ist von der Größe des Durchmessers des fertigen Filters und dem Maß abhängig, um das die Filterstreifen e bzw. das gesamte Paket bei der Bildung des in F i g. 2 gezeigten Filters in radialer Richtung zusammengedrückt bzw. verdichtet werden sollen, um zu dem Filter mit dem Durchmesser D (Fig. 2) zu führen.

Da das Filterstreifenpaket bei der Bildung des Filters eine gleichmäßige Zusammendrückung bzw. Verdichtung erfährt, wird das einheitliche Dickenmaß E so gewählt, daß die Fläche des Filterstreifenpaketes nach dem Zusammendrücken [-j- π -D -E)

gleich der kreisförmigen Querschnittsfläche des Filters, d. h. -^- π · D · y = -.-π ■ D² ist. Hierbei ist E gleich y.

Die Arbeitsstufen zur Bildung des Filters nach Fig. 2 ergeben sich aus den Fig. 3 bis 6. In diesen ist zur Vereinfachung angenommen, daß das Filterstreifenpaket von der Dicke £ nur aus vier Filterstreifen e besteht. Zur Bildung des Filters wird das Filterpaket gemäß F i g. 3 und 4 zunächst um die Querlinie P₁ herumgebogen, die in der Ebene y-y' liegt und gegenüber der auf der halben Länge des Filterstreifenpaketes liegenden Mittelebene y"-y'" seitlich versetzt ist. Die Querlinie P₁ ist bei der gezeigten Ausführungsform durch die Schneide des schraffiert dargestellten Biegewerkzeuges festgelegt und bildet eine erste Krümmungsachse, die auf der in Fig. 3 linken Seite der Mittelachse y"-y'" im Abstand

— · π liegt. Bei diesem ersten Biegungsvorgang werden die Filterstreifen e aus der in Fig. 4 gestrichelt gezeigten Strecklage um die Krümmungsachse P₁ herumgewölbt, so daß sich die in F i g. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellte Form des Filterstreifenpaketes ergibt. Bei dieser sind, wie aus den Schräglinien an den Enden der nach oben gebogenen Schenkel des Paketes ersichtlich ist, die einzelnen Filterstreifen e, von der Krümmungsachse P₁ bzw. der Ebene y-y' ausgehend, nach beiden Enden hin gegeneinander verschoben. Die Form des Filterstreifenpaketes nach der ersten Biegung um die Krümmungsachse P₁ ist in F i g. 2 aus dem Kreisquerschnitt des Filters nach oben herausgezeichnet mit den einzelnen Enden der Filterstreifen gezeigt.

Anschließend an die Biegung um die Krümmungsachse P₁ wird der in F i g. 4 längere Schenkel des Filterstreifenpaketes gemäß F i g. 5 um die zweite Krümmungsachse P₂ in entgegengesetzter Richtung herumgewölbt. Diese ebenfalls z. B. durch die Schneide eines Biegewerkzeuges festgelegte Krümmungsachse P₂ liegt in einer Ebene x-x', die rechtwinklig zu der Ebene y-y' verläuft und die Mittelachse O des fertigen Filters (F i g. 2 und 6) enthält.

Der Abstand der Krümmungsachse P₂ von der Krümmungsachse P₁ beträgt, wie aus F i g. 5 und 6 ersichtlich ist, ein Drittel des Durchmessers D des Filters.

Sodann genügt es, das gemäß F i g. 5 gebogene Filterstreifenpaket unter Anwendung zunehmender Kompressionskräfte in Richtung der in F i g. 6 eingezeichneten Pfeile in die endgültige Form des Filters zusammenzudrücken. Hierbei werden die Filterstreifen e von den festgelegten Krümmungsachsen P₁ und P₀ ausgehend unter Beibehaltung der Lage der Mittelachse O mit ihren Enden gegenüber der Verschiebung durch die erste und die zweite Biegung entsprechend F i g. 2 noch etwas weiter gegenseitig verschoben. In F i g. 2 sind, wie bereits erwähnt, die Enden der Filterstreifen e mit ihrer gegenseitigen Verschiebung nach der ersten Biegung (F i g. 4) nach oben aus dem Kreisquerschnitt des Filters herausgezeichnet. Sie liegen auf einer Kurve K, die in F i g. 2 mit ihrem idealen geometrischen Verlauf zur Bildung eines Filters mit vollem Kreisquerschnitt gezeigt ist. In der Kurve K liegen die Enden 1, 2, 3, 4 der in F i g. 1 äußeren Filterstreifen e an den ebenfalls mit 1, 2, 3, 4 bezeichneten Stellen, während sie bei dem zur kreisförmigen Querschnittsform zusammengedrückten Filter an den Stellen Γ, 2', 3' und 4' liegen.

Hierbei ergeben sich bleibende Zonen von Überdruck und von Unterdruck. Die Zonen α und c sind Unterdruckzonen, während die Zonen b und d Uberdruckzonen sind, deren Bedeutung ersichtlich ist.

Ein der Erfindung entsprechender Filter kann auch durch gleichzeitige Biegung des Filterstreifenpaketes um die Krümmungsachsen P₁ und P₂ gebildet werden. Ein Filter dieser Art ist in F i g. 8 im Querschnitt dargestellt. Hierbei ergeben sich bei der Biegung des wiederum einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Filterstreifenpaketes von der Dicke .E etwas andere Verschiebungen der Filterstreifen e, die in F i g. 7 und 8 mit e_± bis e₈ bezeichnet sind. In F i g. 7 ist die mittlere Verschiebung der einzelnen Filterstreifen in bezug auf ihre Symmetrieachse durch die mittlere Kurve 11 angedeutet, während die Kurven 12 und 13 das ideale Profil darstellen, das die Enden der Filterstreifen bilden sollen, um einen vollkommenen Kreisquerschnitt für den Filter zu ermöglichen.

Die Arbeitsstufen zur Bildung eines der F i g. 8 entsprechenden Filters sind in den F i g. 9 bis 12 dargestellt, wobei jedoch zur Vereinfachung wieder angenommen ist, daß das Filterstreifenpaket nur aus vier lose aufeinandergelegten Filterstreifen e besteht. Gemäß Fig. 9 liegen die Krümmungsachsen P₁ und P₂ zunächst in der Ebene y-y', die auch durch den geometrischen Mittelpunkt O des Filterpaketes hindurchgeht. Gemäß F i g. 10 wird das Filterstreifenpaket dann um den Mittelpunkt O herum fortschreitend und gleichmäßig um 90° zu der in Fi g. 10 gezeigten Form gebogen, bei der die Krümmungsachsen nunmehr in der Ebene X-X₁ liegen. Hierbei wird ein allgemeines Gegeneinandergleiten der einzelnen Filterstreifen des Paketes herbeigeführt, so daß ihre Enden die aus F i g. 10 ersichtliche gegenseitige Lage einnehmen. Sodann werden unter Beibehaltung der Lage der Krümmungsachsen P₁ und P₂ die beiden Schenkel des Filterstreifenpaketes um die Schneiden der beiden Biegewerkzeuge in entgegengesetzter Richtung um weitere 90° zu der in Fig. 11 gezeigten Form gebogen, worauf schließlich die Schenkel im gleichen Richtungssinn, der bei Fig. 11 dem Uhrzeigersinn entspricht, umgelegt und durch radiales Zusammendrücken zu dem fertigen Filter geformt werden.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen liegen die Krümmungsachsen P₁ und P₂ in jedem Fall symmetrisch zur Mittelachse O des Filters in einer Ebene mit dieser, wobei der Abstand der beiden Krümmungsachsen gleich einem Drittel des Durchmessers des herzustellenden Filters ist. Versuche haben gezeigt, daß der Abstand zwischen den beiden Krümmungsachsen P₁ und P₂ einen zwischen

.- und -j- liegendem Maß entsprechen kann, wobei D der Durchmesser des Filters ist. Ferner kann die Länge des Filterpaketes einem Maß entsprechen, das etwa zwischen dem halben und dem ganzen Umf angsmaß des Filters liegt.

Die Krümmungsachsen P₁ und P₂ können jedoch auch unsymmetrisch zu der Mittelachse O des Filters angeordnet sein. Fig. 13 zeigt eine solche Ausführungsform, bei der der Abstand zwischen den beiden

Krümmungsmittelpunkten gleich -j- ist und die Krümmungsachse P₂ mt der Mittelachse O des Filters zusammenfällt.

Claims

Patentansprüche:

1. Zigarettenfilter aus mehreren Filterstreifen, die um mehrere Achsen nach verschiedenen, für die Filterstreifen aber gleichen Richtungen gewölbt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstreifen in Form eines länglichen Filterstreifenpaketes einzeln, lose übereinandergeschichtet und um zwei in ihrer Lage festgelegte, in Richtung der Mittelachse des Filters verlaufende Krümmungsachsen, die mit der Mittelachse in einer Ebene liegen und von denen mindestens die eine im seitlichen Abstand von der Mittelachse verläuft, nach entgegengesetzten Richtungen gewölbt sind.

2. Filter nach Anspruch 1, bei dem die Krümmungsachsen auf beiden Seiten der Mittelachse liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengedrückten Filterstreifen im Querschnitt eine S-Form bilden.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querränder der übereinanderliegenden Filterstreifen durch die beim Wölben des Filterstreifenpaketes erfolgende gegenseitige Verschiebung der Filterstreifen über den Umfang des Filters verteilte stufenförmige Mantellinien bilden.

4. Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Krümmungsachsen im fertigen Filter symmetrisch zu der Mittelachse desselben angeordnet sind.

5. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des den Filter bildenden Filterstreifenpaketes einem Maß entspricht, das zwischen der Länge des halben und des ganzen Umfanges liegt.

6. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Krümmungsachsen einem Maß entspricht, das zwischen der Hälfte und einem Viertel des Filterdurchmessers beträgt.

7. Filter nach einem der vorhergehenden Anspüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Filterstreifenpaketes, gemessen bei einem dem Zusammenpreßdruck im fertigen Filter entsprechenden Druck, zwischen -y- und — beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Schweizerische Patentschriften Nr. 142 428, -323 602, 324175;

französische Patentschriften Nr. 1 120 856, 1 145 669, 1 309 770.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen