DE19909031A1 - Förderband zum Fördern von Schüttgütern geringer spezifischer Dichte unter Vakuum - Google Patents

Abstract

Bei einem luftdurchlässigen, umlaufenden Förderband (Saugband 1) zum Fördern von Schüttgütern mit geringer spezifischer Dichte, insbesondere zur Förderung von Tabakfasern in Zigarettenherstellungsmaschinen, mit parallel zueinander angeordneten Kettfäden (21) und parallelen, sich von Rand zu Rand des Bandes erstreckenden Abschnitten von Schußfäden (22), sind die Schußfäden bindungsmäßig so angeordnet, daß eine Seite des Bandes glatt und die andere Seite des Bandes zum besseren Fördern des Schüttgutes eine durch die erhabenen Schußfäden (24) bedingte, extreme Rauhigkeit aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein gewebtes, poröses Förderband zum Fördern von Schüttgütern geringer spezifischer Dichte, insbesondere auch zur Förderung von Tabakfasern in einer entsprechenden Zigarettenherstellungsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In Maschinen zur Herstellung von Zigaretten werden die vereinzelten Tabakfasern über einen luftdurchströmten Schacht oder eine Rampe nach oben auf das umlaufende Förder­ band aufgeschauert. Hierbei wird eine Schüttgutbelegung von 5-30 mm erreicht. Durch Veränderung der Saugkanalbreite, bzw. der Breite des porösen Transportbandes, können der Querschnitt und das Gewicht des Tabaks pro Längeneinheit variiert, werden. Um ein gleichmäßiges Gewicht der Zigaretten zu erhalten, wird der überschüssige Tabak über zwei umlaufende Messerscheiben, sogenannte Trimmer, abgeschnitten und der überschüssige Tabak wird in das Tabakfördersystem zurückgeführt. Durch hochsensible Elektronik wird das Gewicht der Zigaretten, bzw. die Tabakbelegung unter dem Förderband (Saugband), ständig überprüft und durch entsprechende vertikale Bewegung der Trimmerscheiben bzw. des Bandes gesteuert. Zusätzlich wird heute bei fast allen modernen Zigarettenherstel­ lungsmaschinen die Tabakmenge im Schnittbereich, also an Kopf und Ende der Zigarette, erhöht. Dadurch werden ein Herausfallen der Tabakfasern am Kopf der Zigarette und ein besseres Ankleben des Filters am Ende der Zigarette erreicht. Nach dem Trimmprozeß wird der exakt portionierte Tabak von dem Vakuumsaugband weitergeführt und in einer Zone, in der der Unterdruck bis auf Null reduziert wird, auf das Zigarettenpapier in das sog. Format übertragen. Um die Ablösung des Tabaks vollständig zu erreichen, ist zusätz­ lich am Übergabebereich ein sog. Schaber angebracht, der das vollständige Ablösen der Tabakfasern vom Saugband sicherstellt.

Ähnliche Saugbänder werden beschrieben in DE-A 38 39 549, DE -A 35 38 928, FR-A 1238895 und in der DE-OS 19 32 616. In diesen Patenten werden bereits entsprechend ge­ webte, poröse Zigarettenmaschinenbänder beschrieben, wobei zur damaligen Zeit die An­ forderungen an das Saugband und vor allem Geschwindigkeit, Qualität und Konsistenz des Tabaks anders waren. Durch moderne Tabakaufbereitungsprozesse werden die Tabakfasern und v. a. die Rippen der Tabakblätter expandiert und das Volumen um bis zu 300% vergrö­ ßert. Im Gegensatz zu dem in der DE-OS 19 32 616 beschriebenen, gewollten Durchtreten des Abfalls durch das Saugband wird heute versucht, kurze Tabakfasern zum Füllen der Zigaretten mitzuverwenden. Um dies zu erreichen, müssen die Porosität sehr nieder, bzw. die individuellen Luftdurchtrittsöffnungen möglichst klein ausgeführt sein. Konträr hierzu ist jedoch die Forderung, eine möglichst hohe Luftdurchlässigkeit des Saugbandes zu er­ halten, damit der Unterdruck des Vakuums nicht zu hoch wird und dadurch eine Verdich­ tung des Tabaks unter dem Saugband auftritt. Aufgrund der hohen Produktionsgeschwin­ digkeit und v. a. das dadurch bedingte, erforderliche schnelle Ablösen des Tabaks am Über­ gabepunkt, kann es bei glatten Bandausführungen leicht zu Tabakverschiebungen kommen, welche dann zu Tabakanhäufungen im Saugkanalbereich und zu Maschinenstörungen füh­ ren.

Durch die hohe Maschinengeschwindigkeit, die heute bis zu 900 m/min betragen kann, unterliegt das Tabaktransportband einem erheblichen Verschleiß. Da das Auswechseln des Förderbandes zu erheblichen Verlusten des Gesamtwirkungsgrades der Maschinenkombi­ nation führt, fordert die Industrie Saugbänder, die mindestens 8 Stunden ohne Qualitätsver­ änderung eingesetzt werden können. Es wird v. a. nicht toleriert, daß sich die Eigenschaften des Förderbandes während einer Schicht durch Verschleiß verändern und dadurch die Qualität der Zigaretten beeinflußt wird. Weiter ist es nicht akzeptabel, daß durch Ver­ schleiß einzelne Fasern des Gewebebandes in den Tabak gelangen und dadurch zumindest den Geschmack der Zigaretten negativ beeinflussen.

Aufgrund der oben beschriebenen Begebenheiten ergeben sich mit herkömmlichen Saug­ bändern folgende Probleme:

• 1. Hoher Verschleiß durch extreme Reibung im Saugkanal, verursacht durch erhöhtes Vakuum und hohe Stranggeschwindigkeit.
• 2. Große Banddehnung und dadurch entsprechende Schlupfreibung auf der Antriebsschei­ be.
• 3. Inakzeptabel kurze Standzeiten.
• 4. Extrem hoher Tabakverlust bei Tabakmischungen mit hohem Kurztabakanteil.
• 5. Ungleichmäßiger Transport des Tabaks und dadurch weiche und harte Stellen in der Zigarette.
• 6. Verschiebung der Endenverstärkung.
• 7. Schlechter Transport des Tabaks im Saugkanal und dadurch häufige Tabakstopper.
• 8. Gewichtsschwankungen durch ungleichmäßige Tabakbelegung und dadurch hohe Standardabweichung der Tabakgewichte.
• 9. Durch Verschleiß ausfallende Bandteilchen, die in den Tabak kommen und aufgrund der Abspaltungsprodukte dieser polymeren Werkstoffe nicht akzeptiert werden können.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Förderband zu schaffen, daß diesen gegenläufigen Anforderungen gerecht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Förderband mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die o. g. Forderungen nur durch eine ent­ sprechende Gewebestruktur bzw. Gewebebindung ggf. zusammen mit einem extrem tem­ peratur- und hochverschleißfesten Material erreicht werden können. Aus, diesem Grund wird eine asymmetrische Gewebebindung verwendet, die zusammen mit dem Einsatz von hochverschleißfesten polymeren Kunststoffen wie z. B. Polyethylenterephtalat die, gefor­ derten Eigenschaften erfüllt. Das Saugband weist eine asymmetrische Webstruktur (Lauf­ seite glatt, Tabakseite sehr rauh) mit einer sehr dicht angeordneten Kette und, um die ent­ sprechende Porosität zu erreichen, eine relativ geringe Schußdichte auf. Für ein 9,2 mm breites Förderband wird typisch ein Monofilfaden mit Durchmesser 0,25 mm eingesetzt, die Anzahl der Kettfäden beträgt zwischen 22 und 30. Die Schußdichte wird zwischen 10 und 20 Schuß/cm eingestellt.

Als Material wurde bisher für Saugbänder hauptsächlich Polyamid 6, bzw. Polyamid 6.6 verwendet. Aufgrund der relativ guten Verschleißeigenschaften, v. a. von Polyamid 6.6, waren die Gebrauchseigenschaften dieser Bänder für Maschinen mittlerer Geschwindig­ keiten ausreichend. Durch die Geschwindigkeitserhöhung auf bis zu 15 m/sec hat sich je­ doch die Reibung innerhalb des Saugkanals exponentiell erhöht und die Standzeiten der Saugbänder sind drastisch zurückgegangen. Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Einsatz von hochpolymeren Werkstoffen mit einer sehr hohen Temperaturfestigkeit gelöst. Durch intensive Tests mit polymeren Werkstoffen, die zu Monofildrähten verarbei­ tet wurden, wurde festgestellt, daß sich ein sog. Polyethylenterephtalat (PET) als Grund­ stoff für die Lösung dieser Aufgabe bestens eignet. Durch einen entsprechenden Herstel­ lungsprozeß kann dieser Werkstoff zu Monofildrähten mit Durchmesser 0,1-0,4 mm verar­ beitet werden, und durch entsprechende Behandlung während des Spinnprozesses werden die Dehnungseigenschaften des Materials so verändert, daß das Material relativ geringe Dehnung aufweist. Durch die hohe Dauergebrauchstemperatur von über 200°C wird mit Saugstrangförderbändern aus monofilen Fäden aus Polyester eine extrem hohe mechani­ sche Abriebfestigkeit erreicht und dadurch wird eine stabile Lebensdauer bei Hochge­ schwindigkeits-Zigarettenherstellungsmaschinen in einem Geschwindigkeitsbereich <600 m/min erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Saugkanals einer Zigarettenherstellungsmaschi­ ne,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch den Saugkanal,

Fig. 3 ein Diagramm zum Vergleich des Kräfte-Dehnungsverhaltens von Polyethylentere­ phtalat/PET (1) und Polyamid/PA (2)

Fig. 4 Darstellung des asymmetrischen Gewebes des Förderbandes,

Fig. 5 heterophile Faser mit einem PET-Kern und einer Hülle aus niederschmelzenden Materialien.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Saugkanals 11 (Fig. 2). Schematisch ist der Förderschacht 2 für den sich unter Vakuum nach oben zur Vakuumkammer 5 bewegenden Tabak dargestellt, durch den das umlaufende Saugband 1 läuft. Das Saugband 2 läuft auf Spann- und Umlenkrollen um und ist zudem durch Unterstützungsrollen 9 gestützt. Der Tabak wird auf das Förder- oder Saugband aufgeschauert und über die Trimmerscheibe 3 getrimmt, bevor er durch das Preßrad 4 verdichtet wird. Von dort gelangt der Tabakstrang 12 zum Schaber 7 an der Übergabe zum Format, in dem die Zigaretten hergestellt werden. Überschußtabak 6 wird an der Trimmerscheibe 3 abgeführt. Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch den Saugkanal 11, in dem das Saugband 1, unterstützt durch die Unter­ stützungsrollen 9 und geführt durch die Führungsleisten 13 läuft. Der Saugkanal 11 ist durch die Seitenwangen 14 begrenzt. Die Maschine ruht auf dem Maschinenbett 10.

Das Saugband 1 gemäß Fig. 4 besitzt eine asymmetrische Webstruktur (Laufseite glatt, Ta­ bakseite sehr rauh) mit einer sehr dicht angeordneten Kette mit parallel zueinander ange­ ordneten Kettfäden 21 und, um die entsprechende Porosität zu erreichen, einer relativ ge­ ringen Schußdichte an Schußfäden 22 zur Erzielung der Luftdurchtrittsöffnungen 23. Auch die Schußfäden 22 besitzen parallel zueinander liegende Abschnitte, die sich von Rand zu Rand des Saugbandes 1 erstrecken. Für ein 9,2 mm breites Förderband wird typisch ein Monofilfaden mit Durchmesser 0,25 mm eingesetzt, die Anzahl der Kettfäden beträgt zwi­ schen 22 und 30. Die Schußdichte wird zwischen 10 und 20 Schuß/cm eingestellt. Bevor­ zugterweise steht der Durchmesser von Kette und Schußfaden in einem Verhältnis von 1 : 1-0,5 : 1 zueinander. Kette und Schuß sind bindungsmäßig so angeordnet, daß eine Seite des Bandes glatt und die andere Seite des Bandes zum besseren Fördern des Schüttgutes. eine durch die erhabenen Schußfäden 24 bedingte, extreme Rauhigkeit aufweist. Die rauhe Struktur des Bandes ist vorzugsweise symmetrisch auf beiden Bandflächen vorhanden. Mindestens 2 Fäden von Kette und/oder Schuß können an den Bandkanten miteinander verklebt sein.

Ein Förderband, vorzugsweise ein typisches Saugstrangförderband für den Einsatz in einer Hochleistungszigarettenmaschine hat die typische Abmessung 4630 mm lang, 9,2 mm breit. Die Dicke des Förderbandes liegt zwischen 0,5 und 1 mm. Aufgrund der Tatsache, daß das Saugband in einem engen Führungskanal läuft, muß eine Breitentoleranz von +0/-0,5 mm strikt eingehalten werden. Das Förderband kann endlos hergestellt oder auf einer kontinuierlichen Bandwebmaschine gewebt und anschließend thermisch zusammenge­ schweißt werden. Durch das Breiten-Längenverhältnis ergibt sich zwangsläufig, daß sich das Band aufgrund der Materialeigenschaften unter der Vorspannung stark ausdehnt und hierfür maschinenkonstruktiv relativ große Nachspannwege erforderlich sind. Um die Banddehnung in verträglichem Maß zu halten, wird das Band nach dem Webprozeß thermofixiert.

Die Kett- 21 und Schußfäden 22 können aus einem Monofildraht und z. B. aus Polyesterfä­ den der Gruppe Polyethylenterephtalat (PET, PETP) bestehen. Teile der Schußfäden 21 und/oder Kettfäden 22 können aber auch aus multifilen Fäden bestehen. Z. B. kann gemäß Fig. 5 Kett- 21 und/oder Schußfaden 22 ein 2-Komponentenfaden sein, dessen als Träger­ faser ausgebildeter Kern 18 aus Polyethylenterephtalat und dessen Hülle 19 aus Materialien mit niedrigerem Schmelzpunkt bestehen. Vorzugsweise sollte das Hüllmaterial einen nie­ deren Reibungskoeffizienten zu Stahl oder Keramik aufweisen.

Teile von Kette und/oder Schuß können aus PET und aus Polyamid bestehen oder aus einer PBO-Faser oder Aramidfaser bestehen, bzw. damit verstärkt sein. Diese Teile können zur Erhöhung der Laufeigenschaften auch aus einem metallischen Draht bestehen. Bevorzugt ist ebenso die Verwendung von Polyetheretherketon.

Teile von Kette und/oder Schuß können aus PET und/oder Polyamidmonofil bestehen, das mit einer feinen metallischen Schicht an der Oberfläche versehen ist, um die statische Aufladung abzuleiten.

Fig. 3 zeigt im Vergleich das Kräfte-Dehnungsverhaltens von Polyethylenterephtalat/PET und Polyamid/PA.

Claims (14)

1. Luftdurchlässiges, umlaufendes Förderband (Saugband 1) zum Fördern von Schüttgü­ tern mit geringer spezifischer Dichte, insbesondere zur Förderung von Tabakfasern in Zigarettenherstellungsmaschinen, mit parallel zueinander angeordneten Kettfäden (21) und parallelen, sich von Rand zu Rand des Bandes erstreckende Abschnitten von Schußfäden (22), dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden bindungsmäßig so an­ geordnet sind, daß eine Seite des Bandes glatt und die andere Seite des Bandes zum besseren Fördern des Schüttgutes eine durch die erhabenen Schußfäden (24) bedingte, extreme Rauhigkeit aufweist.

2. Förderband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kett- (21) und Schuß­ fäden (22) aus einem Monofildraht bestehen.

3. Förderband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilfäden für Kette und Schuß aus Polyesterfäden der Gruppe Polyethylenterephtalat (PET; PETP) bestehen.

4. Förderband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rauhe Struktur des Ban­ des auf beiden Bandflächen vorhanden ist.

5. Förderband nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Schußfäden (21) und/oder Kettfäden (22) aus multifilen Fäden bestehen.

6. Förderband nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kett- (21) und/oder Schußfaden (22) ein 2-Komponentenfaden ist, dessen als Trägerfaser ausge­ bildeter Kern (18) aus Polyethylenterephtalat und dessen Hülle (19) aus Materialien mit niedrigerem Schmelzpunkt bestehen.

7. Förderband nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllmaterial einen nie­ deren Reibungskoeffizienten zu Stahl oder Keramik aufweist.

8. Förderband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Teile von Kette und/oder Schuß aus PET und aus Polyamid bestehen.

9. Förderband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Teile aus Kette und/oder Schuß aus einer PBO-Faser oder Aramidfaser bestehen, bzw. damit verstärkt sind.

10. Förderband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Teile von Kette und/oder Schuß aus einem metallischen Draht bestehen.

11. Förderband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Teile von Kette und/oder Schuß aus Polyetheretherketton bestehen.

12. Förderband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Teile von Kette und/oder Schuß aus PET und/oder Polyamidmonofil bestehen, das mit einer feinen metallischen Schicht an der Oberfläche versehen ist, um die statische Auf­ ladung abzuleiten.

13. Förderband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser von Kette und/oder Schußfaden in einem Verhältnis von 1 : 1:-0,5 : 1 unterschiedlich ist.

14. Förderband nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens 2 Fäden von Kette und/oder Schuß an den Kanten miteinander verklebt sind.