DE2136525A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Filtermaterialbahnen für Tabakwarenfilter, insbesondere Zigarettenfilter - Google Patents

Description

PM-967-PE

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CELFIL COMPANY ESTABLISHMENT Vaduz/Liechtenstein

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Filtermaterialbahnen für Tabakwarenfilter, insbesondere Zigarettenfilter.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren für die rationelle Herstellung von Filtermaterialbahnen, insbesondere längsgerillter Papierbahnen mit gelockerten und abstehenden Fasern, geeignet zur Zusammenraffung in Querrichtung zu einem Filterstrang, der in Filterstäbe und Filterstöpsel für Zigaretten oder andere Tabakwaren unterteilt werden kann. Die Zusammenraffung und Umhüllung der längsgerillten Material- oder Papierbahn kann in unmittelbarem Anschluss an deren Herstellung erfolgen, oder

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die längsgerillten Bahnen können zu Bobinen aufgewickelt, gelagert und anschliessend den üblichen Strangmaschinen zur Erzeugung eines umhüllten FilterStrangs und Unterteilung desselben in Filterstäbe zugeführt werden.

Längsgerillte Material- oder Papierbahnen sind bereits bekannt und in den Patenten "DB? WSqSh₁ VK AUQ?t8_f Äs-ft»*2-4$3 beschrieben. " Bei der Herstellung dieser längsgerillten Bahnen wird das Papier durch den Spalt zwischen ineinandergreifenden, mit Ringrippen versehenen Metallwalzen hindurchgeführt und dafür gesorgt, dass die Längsrillung der Papierbahn mindestens zum Teil auf Kosten der Papierdicke erfolgt. Dabei kann sich die Materialbahn quer zur Laufrichtung nicht bewegen, wird also in Querrichtung gereckt. Zweckmässigerweise wird bei diesem Vorgang das Papier vor der Längsrillung nachgiebig gemacht, damit auch bei stärkerer Querreckung der Querzusammenhang der Papierbahn nicht zerstört wird, obwohl diese Querreckung bis zum Auftreten unzusammenhängender, kurzer Längsrisse im Papier gesteigert werden kann. Nach dem Passieren der ineinandergreifenden Metallwalzen wird die mit Längsrillen versehene Material- oder Papierbahn dann getrocknet.

Gemäss einer ebenfalls bereits bekannten Weiterentwicklung dieses Verfahrens wird die Materialbahn nach dem Austritt aus dem Spalt längs eines bestimmten Umschlingungswirikels - auf wenigstens einer der geheizten Walzen liegen gelassen,

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dabei an parallelen Längsbereichen teilweise getrocknet, versteift und dort die gelockerte Struktur fixiert. Anschliessend kann die Materialbahn, auf der genannten Walze liegen bleibend/ in einen zweiten Spalt zwischen dieser Walze und einer dritten identischen Walze hindurchgeführt und dann von dieser dritten Walze übernommen, also auf dieser längs eines Umschlingungswinkels liegen gelassen werden, gemäss dem Patent Nr. '484.743.

Die genannten Verfahren haben sich bewährt und werden zur Herstellung von Zigarettenfiltern aus Papier in bedeutendem Umfange kommerziell verwendet.

Bei dem obengenannten Verfahren wird meistens vor dem Einlauf der Bahn in den ersten Spalt zwischen den ineinandergreifenden, mit Ringrippen versehenen Walzen, die Materialbahn angefeuchtet und dementsprechend hinterher getrocknet. Wird die Geschwindigkeit der zu behandelnden Bahn vergrössert, um die stündliche Produktion zu steigern, also die betreffenden Maschinen möglichst rationell zu betreiben, so wird einerseits die zur Änfeuchtung zur Verfügung stehende Zeit pro cm Bahnlänge immer kleiner und andererseits der zur Trocknung erforderliche Energieaufwand immer grosser. Diese Schwierigkeiten werden stark vermindert, wenn die Materialbann vor dem Eintritt in den Spalt mit einem leichtflüchtigen Trärikungsmittel befeuchtet und nach dem Austritt aus dem Spalt von demselben wieder befreit wird, wie t In Dos

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beschrieben. Als leichtflüchtige Tränkungsmittel werden dabei solche Flüssigkeiten bezeichnet, deren Siedepunkt beim betreffenden Luftdruck unterhalb des Siedepunktes von Wasser gelegen ist und die eine niedrigere Verdampfungswärme als Wasser besitzen, vorzugsweise von weniger als 250 cal/kg, wie beispielsweise Alkohol und Aceton.

Die Längsrillung und Querreckung von Papierbahnen nach den obengenannten Verfahren bewirkt eine Freilegung von Fasern aus dem Papier bis zur Entstehung einer Vielzahl kurzer unzusammenhängender Längsrisse, aber ohne dass der QuerZusammenhang der Papierbahn zerstört wird« Diese Zerfaserung ergibt dann die für Zigarettenfilter aus solchen Papierbahnen bekannte hohe Retention von unerwünschten flüssigen und festen Partikeln aus dem durchgesaugten Tabakrauch.

Es war deshalb naheliegend zu versuchen, die Zerfaserung ) solcher längsgerillter Papierbahnen weiter zu verstärken um die Retention noch zu steigern. Hierzu wurde beispielsweise, wie in den obengenannten Patenten erwähnt, die längsgerillte Papierbahn noch durch ein Paar sogenannter Rändelwalzen hindurchgeleitet, oder auch vor bzw. nach der Längsrillung mit. Perforationen oder Prägungen versehen. Auch eine mehrfache aufeinanderfolgende Rillung und gleichzeitige Querreckung mit zunehmender Eingriffstiefe der Ringrippen

CpQs Ätözm)

ist bereits vorgeschlagen und erprobt worden (.-

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Alle diese Massnahmen ergaben auch eine gewisse Steigerung der Retention von Filterstöpseln die aus derartigen Papierbahnen hergestellt wurden.

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Steigerung der Zerfaserung derartiger Material-, insbesondere Papierbahnen, um Filterstöpsel mit besserer Abscheidungswirkung, oder Filterstöpsel bestimmter Retentionswirkung mit geringerem Materialaufwand als bisher erzeugen zu können. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn zunächst in einer ersten Richtung in einer Vielzahl aufeinanderfolgender paralleler Zonen gereckt und dabei die Faserstruktur gelockert wird, worauf die Materialbahn mindestens einem weiteren Reckprozess in einer anderen Richtung in einer Vielzahl aufeinanderfolgender paralleler Zonen unterzogen wird, wobei zur Erleichterung des Zusammenraffens der Materialbahn mindestens eine der gereckten Zonen angenähert in Längsrichtung der Materialbahn ausgerichtet wird und trotz der gereckten Zonen der Zusammenhalt der Materialbahn beibehalten wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bestehend aus einer Abrollvorrichtung für eine Materialbahn von einer Vorratsrolle und aus Führungsmitteln für die Materialbahn durch hintereinander angeordnete Bearbeitungsstationen. Gekennzeichnet ist die Einrichtung durch mindestens zwei zur Reckung der durchlaufenden Materialbahn ausge-

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bildete Bearbeitungsstationen, deren jede angetriebene Walzen mit ineinandergreifenden, einander aber nicht berührender Rippen auf der Oberfläche besitzt, wobei die Richtung der Rippen relativ zur Drehachse der Walzen bei den aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen verschieden ist.

Die Erfindung ist nachstehend in einigen Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen Fig. 1 bis 12 näher erläu-P tert: Hiervon zeigen:

Fig.l: Eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;

Fig.2: Einen Querschnitt der ineinandergreifenden Reckwalzen 6 und 7 der Einrichtung nach Fig.l, in Richtung senkrecht zu deren Drehachsen gesehen; in vergrössertem Masstab;

Fig.3i Einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der Reckwalze 6 entsprechend der Fig 2;

Fig.4 & 5: Einen Längsschnitt bzw. eine Seitenansicht

eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Reckwalze 6 bzw. 7 der Einrichtung nach Fig I;

Fig 6: Eine Photographie der Reckringe für eine Reckwalze gemäss Fig 4 und 5;

Fig 7: Eine photographische Wiedergabe dreier Proben von verschiedenen, mit einer Einrichtung entsprechend Fig I hergestellten

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Papierbahnen 40;

Fig.8 u. 9: Je eine Vergrösserung im Masstab 1:10 einer Photographie von Papierbahnen.

Fig. 10 bis 12: Je eine Ansicht von oben auf Papierbahnen mit schräg verlaufenden gereckten Zonen in schematischer Wiedergabe.

Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens für die Behandlung einer flachen und glatten faserhaltigen Papierbahn wird diese zuerst nachgiebig gemacht. Eine solche Papierbahn, die beispielsweise aus nur wenig gemahlenen Fasern besteht aber ausreichende Nassreissfestigkeit

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und 30-40 gr/m Gewicht besitzt, kann durch Befeuchtung mit Wasser oder anderen geeigneten, vorzugsweise leichtflüchtigen Flüssigkeiten wie Alkohol, Aceton und dergleichen nachgiebig gemacht werden.

In dem in Fig.l schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiel einer geeigneten Einrichtung hierfür läuft die Papier-

bahn 1 von der Vorratsrolle durch die aus den Walzen 3 und 5 bestehende Befeuchtungsstation und wird mit der Flüssigkeit 4. angefeuchtet. Es können natürlich auch andere, in der papierverarbeitenden Industrie bekannte Methoden benützt werden, also das Besprühen mit Flüssigkeit, oder die Verwendung von Nass- oder Heissdampf.

Es muss aber ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur Befeuchtung der Papierbahn verwendet werden, da die Papier-

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bahn mit hohen Geschwindigkeiten bis zu 400 m/min, die Einrichtung nach Fig.l durchlaufen soll.

Die befeuchtete Papierbahn wird bei diesem Ausführungsbeispiel zunächst in Längsrichtung gereckt, wobei jeweils zwei parallele schmale Zonen die einen Abstand von z.B. 4 mm voneinander besitzen festgehalten und die dazwischen befindliche Zone der Papierbahn senkrecht zu der Papieroberfläche nach abwärts oder aufwärts gedrückt wird, z.B. um 1,5 mm. Dies bewirkt eine Reckung der Papierbahn in Längsrichtung derselben und zwar erhält die vorher etwa 4 mm breite Querzone eine Breite von etwa 5,5 mm, was einer Längsreckung um ca. 35% entspricht. Erfolgt diese Längsreckung in aufeinanderfolgenden Querzonen so ist eine Verlängerung der ganzen Papierbahn um über 20-30% feststellbar, die auf Kosten der Papierdicke der längsgereckten Querzonen erfolgt.

) Die Längsreckung erfolgt bei der Einrichtung nach Fig.1 durch die zwei zusammenwirkenden Walzen 6 und 7, die in Fig.2 in vergrössertem Masstabe wiedergegeben sind. Diese Walzen 6 und 7 sind mit parallel zu den Drehachsen verlaufenden Querrippen versehen, greifen mit diesen ineinander ähnlich wie zwei Zahnräder eines Getriebes, aber ohne einander zu berühren. Beide Walzen 6 und 7 sind in Pfeilrichtung angetrieben, aber in ihrer Drehzahl gegenüber dem die Geschwindigkeit der Papierbahn 1 bestimmenden Antrieb einstellbar. Wie in Fig.2 angedeutet, wird die in Pfeilrichtung durch die zwei

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Walzen 6 und 7 hindurchlaufende Papierbahn 1 seitens der ineinandergreifenden Querrippen beider Walzen in Laufrichtung gereckt, da diese Querrippen jeweils parallele, eng benachbarte Querzonen der Papierbahn 1 festhalten. Die Gestalt der Querrippen ist im Querschnitt der Fig.2 abgerundet angegeben, was bei Walzen mit genügend grossem Durchmesser möglich ist, da dann mehrere der aufeinanderfolgenden Querrippen beider Walzen die durchlaufende Papierbahn 1 festhalten und verhindern, dass das Papier in Laufrichtung über die Querrippen gleitet und nicht gereckt wird.

Bei kleinerem Durchmesser der Walzen 6 und 7 kann es zweck mässig sein, Querrippen mit eckiger QuerSchnittsform zu verwenden, wie in Fig.3 angedeutet. Beispielsweise wurde bei einem Walzendurchmesser von 80 mm eine Längsreckung der Papierbahnen von 30-50% mit Querrippen erzielt, die angenähert die Querschnittsform gemäss Fig.3 besassen mit einer tangentialen Breite der äusseren Rippenstirnfläche von 1,5 mm, einem Rippenabstand von Mitte zu Mitte von 6 mm und einer Rinnen-

tiefe von etwa 2,5 mm.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die konstruktive Gestaltung einer derartigen Längsreckwalze zeigen die Fig.4 und 5. Jede Walze besteht dabei aus einer hohlen Kernwalze 14 die gleichmässig um den Umfang verteilt eine Anzahl von Nuten 15 aufweist, in denen elektrische mit einer Isolierhülle versehene Heizstäbe 16 angeordnet sind. Diese Heizstäbe sind "

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/fO

elektrisch mit entsprechenden Schleifringen auf der Achse der Kernwalze verbunden (nicht gezeichnet) und über entsprechende Bürsten an einer äusseren, vorzugsweise regelbaren Stromquelle angeschlossen. Auf die Kernwalze 14 sind hintereinander Ringe 17 aufgeschoben, deren Aussenfläche mit Querrippen der in Fig. 2 bzw. 3 angegebenen Form versehen ist und die mit Passungsstiften und Bohrungen gegenseitig derart justiert sind, dass die Querrippen der einzelnen Ringe 17 genau aufeinander passen, also die mit solchen Ringen 17 bestückte Kernwalze 14 eine Reckwalze mit durchgehenden Querrippen bildet. Die Ringe 17 werden mit einer elastischen Druckfeder gegeneinander und gegen den Anschlagring 18 gepresst, um eventuelle axiale Dehnungen bei der Erhitzung auszugleichen. Die Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel solcher Ringe 17 mit einem Innendurchmesser von ca. 16O mm, einer axialen Breite von 60 mm und Querrippen der in Fig. 3 angedeuteten Gestalt mit einer äusseren Rippenstirnfläche von ca. 1 mm tangentialer Breite.

Die aus der Befeuchtungsstation 3, 4, 5 der Fig.l kommende nachgiebige Papierbahn 1 wird also beim Passieren der Längsreckwalzen 6, 7 in Laufrichtung gereckt und verlängert. Eine solche Papierbahn weist zwar aufeinanderfolgende Querzonen mit gelockertem Fasergefüge und einer Vielzahl abstehender Papierfasern auf, wäre aber nach einer Trocknung zur Verarbeitung zu einem umhüllten Filterstrang für die Herstellung

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von Filterstäben und Filterstöpseln nicht ohne weiteres geeignet, da sie hierfür in Querrichtung zusammengerafft werden müsste, was wegen der nach dem Trocknen wieder versteiften nicht gelockerten Querzonen kaum möglich ist. Vielmehr muss die längsgereckte Papierbahn vorzugsweise in noch feuchtem nicht vollständig trockenem Zustand, in bekannter Weise mit eng benachbarten Längsrillen versehen werden, wie dies in den obengenannten Patenten beschrieben ist. ■ Hierzu wird die Papierbahn einer Rillungsstation mit den heizbaren, mit eng benachbarten und ineinandergreifenden, einander aber nicht berührenden Ringrippen versehenen Rill.ungs· walzen 8, 9, 10 zugeführt. Gleichzeitig mit der Längsrillung erfolgt dabei eine Reckung in Querrichtung und die so in zwei voneinander verschiedenen Richtungen gereckte, gelockerte und zerfaserte Papierbahn verlässt die Rillungsstation über die Umlenkrollen 11 und 12. Da die Papierbahn in der Rilllungsstation auf den Walzen 9 und 10 jeweils längs eines Umschlingungswinkels von ca. 180 liegenbleibt, erfolgt eine wenigstens teilweise Trocknung, insbesondere wenn die Befeuchtung mit einem leichtflüchtigen Tränkungsmittel 4 erfolgt ist, das eventuell mittels einer Haube 14 über das Rohr 15 abgeführt und zurückgewonnen werden kann.

Die Walzen 8, 9, 10 der Rillungsstation erhalten vorzugsweise die gleiche konstruktive Gestaltung wie die anhand der Fig» 4 nnü 5 oben beschriebenen Längsreckwalzen, natürlich

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aber mit dem Unterschied, dass die aufzuschiebenden Ringe keine Querrippen gemäss den Fig. 2 bzw» 3 aufweisen, sondern Ringrippen wie sie beispielsweise im oben erwähnten Patent Nr. 494.584 näher beschrieben sind. Durch die gleichartige konstruktive Ausbildung der Längsreckwalzen 6, 7 und der Rillungs;-walzen 8, 9, 10 besteht die Möglichkeit, durch Regelung der Heizenergie den Trocknungsgrad der Papierbahn in der Längsreckstation und in der Rillungsstation den jeweiligen Bedingungen anzupassen. Ausserdem kann die beim vorliegenden Verfahren wegen der Verlängerung der Papierbahn in der Längsreckstation 6, 7 notwendige höhere Drehzahl der Walzen 8, 9, 10 der Rillungsstation über eine regelbare Uebersetzung einfach eingestellt und falls erwünscht durch einen auf die Papierbahn drückenden und diese Uebersetzung beeinflussenden Fühler in bekannter Weise automatisch gesteuert werden. Auch zwischen dem Antrieb der Befeuchtungsstation und der Längsreckstation 6, 7 kann es vorteilhaft sein, eine von Hand oder automatisch arbeitende Geschwindigkeitsregelung vorzusehen.

Die von der Rillungsstation kommende und über die Umlenkrollen 11 ,und 12 laufende, bereits weitgehend vom Tränkungsmittel befreite längsgerillte Papierbahn 40 wird unmittelbar dem Einlauftrichter 41 einer Strangmaschine bekannter Bauart zugeführt,.zusammen mit dem Umhüllungsband 48, das von der

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Vorratstrommel 47 abläuft. Aus dem Trichter 41 läuft die in Querrichtung zusammengeraffte längsgerillte Bahn als umhüllter zylindrischer Strang von beispielsweise 8,0 mm Durchmesser heraus, die abstehende Kante 42 der Umhüllung wird durch die Apparatur 43 mit einem Leimstrich versehen, umgeklappt und beim Durchlauf durch das geheizte Formwerkzeug 44 festgeklebt, so dass der umhüllte fertige Filterstrang 49 entsteht. Zur Ueberwindung der Reibung läuft das endlose Förderband 46 über die Umlenkrollen 45 und durch den Trichter 41, sowie das Formwerkzeug 44. Der fertige endlose Filterstrang 49 wird dann üblicherweise in Filterstäbe unterteilt, die eine Länge von 66 bis 120 mm aufweisen, entsprechend der sechsfachen Länge der jeweiligen Filterstöpsel.

Es besteht natürlich auch die in den obengenannten Patenten beschriebene Möglichkeit, die über die Umlenkrollen 11, 12 laufende Papierbahn 40 nicht direkt einer Strangmaschine zuzuführen, sondern zunächst zu einer Bobine aufzuwickeln und erst zu einem späteren Zeitpunkt an einer Strangmaschine von der Bobine abzuwickeln und zu einem umhüllten Filterstrang, bzw. zu Filterstäben und Filterstöpseln zu verarbeiten. Falls erwünscht, kann die Papierbahn 40 nach der Umlenkrolle 40 auch beim Durchlaufen einer Trocknungsapparatur bekannter Bauart vom eventuell im Papier noch vorhandenen Tränkungsmittel vollständig befreit und erst dahinter dem Einlauftrich-

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ter 41 einer Strangmaschine zugeführt oder zu einer Bobine aufgewickelt werden.

Die mit einer Einrichtung nach Fig.l herstellbaren Papierbahnen sind in Proben aus Fig.7 ersichtlich, wobei Längsreckwalzen der anhand von Fig.3 beschriebenen Bauart mit 80 mm Durchmesser verwendet wurden und RiIlungswalzen mit Ringrippen von rechteckigem Querschnitt mit 0,3 mm breiten Stirnflächen, einem Abstand von 1 mm von Mitte zu Mitte gemessen und ca. 1,5 mm Rinnentiefe. Es wurde eine Rohpapier-

bahn von 210 mm Breite und 0,35 gr/m verwendet und Wasser als Befeuchtungsmxttel benützt. Die Geschwindigkeit wurde auf ca. 60 m/min, eingestellt, die Längsreckwalzen waren nicht geheizt und die Heizung der Rillungswalzen so eingeregelt, dass die aus der Rillungsstation kommende Papierbahn praktisch trocken war. Die Papierbahn war, um die Verlängerung der Papierbahn gemäss dem vorliegenden Verfahren sichtbar zu machen, mit parallelen schwarzen Querstreifen bedruckt. Die Proben der Fig.7 wurden hinter der Umlenkrolle 12 abgenommen und zwar bei den drei verschiedenen nachstehend beschriebenen Betriebsarten.

Probe A: Hierbei wurden die Längsreckwalzen 6,7 ausser Eingriff gebracht und die Papierbahn nur in der Rillungsstation mit Längsrillen versehen und dabei in Querrichtung bis zum Auftreten der in Fig. 7A deutlich erkennbaren kurzen, unzusammen-

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hängenden Längsrisse gereckt. Diese so hergestellte Papierbahn entspricht dem in den obengenannten Patenten beschriebenen, in grossem Umfang für Zigarettenfilter kommerziell verwendeten Papier.

Probe B: Diese Probe soll nur die Wirkung der Längsreck rollen 6, 7 alleine zeigen, weshalb die Rillungswalzen 8, 9 und 10 ausser Eingriff gebracht und nur zur Trocknung der herumlaufenden Papierbahn dienten. Dementsprechend zeigt die Probe 7 B nur parallele Querbereiche mit gelockerter Faserstruktur, hervorgerufen durch die Längsreckung durch die ineinandergreifenden Querrippen der Walzen 6, 7. Die Verlängerung der Papierbahn durch die Längsreckung in den Walzen 6, 7 ist offensichtlich.

Probe C: Diese Papierbahn wurde gemäss dem vorliegenden Verfahren hergestellt, also zuerst mittels der Längsreckwalzen 6, 7 in Längsrichtung gereckt und dann in der Rillungsstation durch die Walzen 8, 9, 10 mit Längsrillen versehen und dabei in Querrichtung gereckt. Die Papierbahn gemäss der Probe C wurde unmittelbar im Anschluss an diejenige gemäss Probe A hergestellt, dabei alle Einstellungen an der Maschine unverändert gelassen und nur zusätzlich die Reckwalzen 6, 7 in Eingriff gebracht. Dementsprechend können die Proben A und C direkt miteinander verglichen werden und zeigen die durch Kombination einer Längsreckung mit einer Längsrillung und Querreckung zu erzielende Verlängerung der Papierbahn im Verhältnis von 160:110 also um etwa 45%. Aus der Fig.7C ist auch im Vergleich mit der Fig. 7A die wesentlich stärkere Auflockerung des Fasergefüges erkennbar,

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die natürlich eine stärkere Zerfaserung zur Folge hat.

Aus Papierbahnen von 280 mm Breite und 0,33 gr/m Gewicht wurden bei etwa 150 m/min. Bahngeschwindigkeit normale Filterstäbe von 8,0 mm Durchmesser und 66 mm Länge hergestellt und zwar zunächst (Type D) nur mit Längsrillung und Querreckung, anschliessend dann mit zusätzlicher Längsreckung (Type E). Auf die übliche bekannte Weise wurde der Zugwiderstand in mm Wassersäule bei einem Luftstrom von der Filterstäbe

ermittelt. Der Mittelwert aus je 40 Filterstäben war

Papierbahn

Type D Type E

Demnach ist hierbei zwar nur eine Gewichtseinsparung infolge Verlängerung der Papierbahn von 1,60 gr bei 10 Stäben oder ca. 21% erzielt worden, gleichzeitig aber der Zugwiderstand der D-Filterstäbe um etwa 16% gestiegen. Würden aus der Papierbahn Type E also ebenfalls Filterstäbe mit 120 mm Zugwiderstand hergestellt, so wäre hierfür eine um ca. 16% geringere Papiermenge erforderlich. Die gesamte Ersparnis an Papier durch die Kombination von Längsreckung und Längsrillung mit Querreckung dürfte somit ca. 37% betragen..

Natürlich hängt die zu erzielende Verlängerung der

Zuqwiderstand	Gewicht von
	10 Stäben
120 mm 140 mm	7,40 gr 5,80 gr.

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Papierbahn und die Steigerung der Zerfaserung des Papiers stark von der jeweiligen Einstellung der Längsreckstation und der Rillungsstation ab. Es sind aber durch die Kombination der aufeinanderfolgenden Reckung der Papierbahn in voneinander verschiedenen Richtungen, bei zweckmässiger Einstellung der Längsreckwalzen und der Rillungswalzen ohne Schwierigkeiten merkliche Einsparungen in Bezug auf den Papierbedarf von vergleichbaren Filterstäben zu erreichen. Da die Papierkosten bei der kommerziellen Produktion von Papierfiltern, insbesondere für Zigaretten, normalerweise mehr als die Hälfte der gesamten Herstellungskosten betragen, sind Einsparungen an Papier von Bedeutung, wenn sie beispielsweise 20% übersteigen.

Die mittels einer Kombination von Längsreckung und Längsrillung mit Querreckung erzielbare verbesserte Zerfaserung der Papierbahnen ist aus der Photographie der Fig.8, die einer in bekannter Weise nur durch Längsrillung mit Querreckung behandelten Papierbahn entspricht, im Vergleich mit einer in Fig.9 wiedergegebenen Papierbahn ersichtlich, die nach dem vorliegenden Verfahren zuerst einer Längsreckung und anschliessend einer Längsrillung mit Querreckung unterzogen wurde. Der Vergrosserungsmasstab ist bei beiden Photographien gleich gross und die beiden Papierbahnen wurden unmittelbar nacheinander mit der gleichen Einrichtung hergestellt. Die Rillungswalzen waren mit rechteckförmigen Ring-

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rippen von 0,3 mm Stirnflächenbreite und 0,7 mm Rinnenbreite versehen, die bei der Papierbahn nach Fig.9 zusätzlich in Eingriff gebrachten Längsreckwalzen hatten Querrippen der in Fig.3 angedeuteten Form mit 1 mm Stirnflächenbreite und 2 mm Rinnenbreite. Beide Papierbahnen zeigen deutlich die in Laufrichtung (Pfeil auf Fig.8) sich erstreckenden Längsrillen und aus Fig.9 sind die quer hierzu in etwa 20 mm Abstand verlaufenden verdünnten Bereiche erkennbar, die von der zusätzlichen Längsreckung verursacht wurden.

Es sei darauf hingewiesen, dass trotz der starken Längsreckung der in Fig. 7C und 9 dargestellten Papierbahnen der Zusammenhang der Papierbahn in Längsrichtung keineswegs vollständig zerstört wurde und für den Durchlauf der Papierbahn durch die aufeinanderfolgenden Stationen der Einrichtung gemäss Fig.l keine Schwierigkeiten auftreten.

Das oben anhand der Fig. 1 beschriebene Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens ist mit einer, drei heizbare Walzen 8, 9, 10 aufweisenden Rillungsstation versehen. Falls erwünscht, kann auch eine Rillungsstation mit nur zwei Walzen 8 und 9 verwendet und die aus dem Spalt zwischen ihnen austretende längsgerillte Papierbahn horizontal weiterlaufen, also nicht auf der Oberfläche der Walze 9 liegengelassen werden. Dann empfiehlt es sich allerdings, die Papierbahn zunächst eine Trocknungsein-

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richtung passieren zu lassen bevor sie dem Einlauftrichter 41 einer Strangmaschine zugeführt oder zu einer Bobine aufgewickelt wird. Es sei auch erwähnt, dass manche Sorten von Rohpapier ohne vorherige Befeuchtung genügend nachgiebig sind, also direkt der Längsreckstation und dann der Rillungsstation zugeführt werden können, was jede Heizung der Walzen dieser Stationen unnötig macht.

Das vorliegende Verfahren ist oben für eine Längsreckung in Laufrichtung und für eine Längsrillung mit gleichzeitiger Querreckung beschrieben. Es ist aber nicht auf diese bevorzugte Ausführungsform beschränkt und erstreckt sich auf jede Kombi- . nation von zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Reckprozessen der Papierbahn in unterschiedlichen Richtungen. Beispielsweise kann anstelle einer Längsreckung mit Walzen der anhand von Fig.2 und 3 beschriebenen Bauart auch eine Reckung in schräger Richtung erfolgen, indem Walzen 6 und 7 mit Rippen ähnlich sogenannten schräg verzahnten Getrieberädern verwendet werden, sodass eine Papierbahn hinter den Walzen 6, 7, mit den in Fig.10 angedeuteten, schräg zur Laufrichtung sich erstreckenden gereckten und gelockerten Zonen entsteht. Je nach Gestalt der Rippen auf den Oberflächen der ineinandergreifenden Reckwalzen 6, 7 können auch einander kreuzende gereckte Zonen, wie in Fig.11 oder 12 angedeutet, hergestellt werden. Anstelle der beschriebenen Längsrillung mit gleichzeitiger Querreckung kann auch auf die Längsrillung verzichtet werden, wenn beim letzten Reckprozess die gereckten Zonen so ausgerichtet werden, dass sie wenig-

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stens angenähert in Bahnlängsrichtung verlaufen und damit das Zusammenraffen der Material- bzw. Papierbahn zum Filterstrang genügend erleichtern, wofür es genügt, wenn beispielsweise die in Fig.10 angedeuteten schrägen Zonen mit einem Winkel von 20-40 Winkelgrad zur Bahnlängsachse verlaufen.

Beim vorliegenden Verfahren ist kennzeichnend, dass in aufeinanderfolgenden, parallelen Zonen eine Reckung und der Material-bzw. Papierbahn erzeugt wird, mit einer entsprechenden Lockerung der Faserstruktur und Freilegung einer Vielzahl abstehender Fasern. Wird wie oben in Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zuerst eine Reckung in Längsrichtung und dann eine Längsrillung mit Querreckung vorgenommen so resultiert, bei entsprechender Einstellung der Drehzahlen an der Längsreckstation bzw. der Rillungsstation, eine Verlängerung der Bahn, etwa entsprechend dem Muster der Fig.7 C. Es sei darauf hingewiesen, dass auch die Möglichkeit besteht, die Drehzahlen der Längsreck- und der Rillungsstation derart einzustellen, dass die aus der Längsreckstation austretende Materialbahn quer verlaufende, mehr oder weniger tiefe Falten aufweist, wie sie beim Durchgang durch die Walzen 6 und 7 mit Querrippen nach Art von Fig.2 oder 3 entstehen. Eine solche Papierbahn liefert dann, nach dem Durchgang durch Rillungswalzen 8, 9, 10 eine in zwei voneinander verschiedenen Richtungen zonenweise gereckte Bahn, die im Vergleich mit nicht zusätzlich längsgereckten Bahnen pro Längeneinheit das gleiche Gewicht aufweisen können, aber natürlich mehr zerfasert sind und ent-

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sprechend höhere Filterwxrksamkeit besitzen. Aus einer derart behandelten Papierbahn hergestellte Filterstäbe zeigten, im Vergleich zu solchen aus nicht längsgereckten aber sonst identischen Papierbahnen erzeugten Filterstäben, einen um ca. 60% höheren Zugwiderstand.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   KLl Verfahren zur Herstellung von Piltermaterialbahnen, insbe-. sondere Papierbahnen mit gelockerten und abstehenden Fasern, geeignet zur Zusammenraffung in Querrichtung zu einem Filterstrang, der in Filterstäbe und Filterstöpsel für Tabakwaren, insbesondere für Zigaretten unterteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn zunächst in einer ersten Richtung in einer Vielzahl aufeinanderfolgender paralleler Zonen gereckt und dabei die Faserstruktur gelockert wird, worauf die Materialbahn mindestens einem weiteren Reckprozess in einer anderen Richtung in einer Vielzahl aufeinanderfolgender paralleler Zonen unterzogen wird, wobei zur Erleichterung des Zusammenraff ens der Materialbahn mindestens eine der gereckten Zonen angenähert in Längsrichtung der Materialbahn ausgerichtet wird und trotz der gereckten Zonen der Zusammenhalt der Materialbahn beibehalten wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Materialbahn zuerst in Längsrichtung gereckt und mit gelockerten Zonen senkrecht zur Laufrichtung versehen wird, worauf sie in Querrichtung gereckt wird und dabei gelockerte Zonen parallel zur Laufrichtung erzeugt werden.

   3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Materialbahn beim zweiten Reckprozess mit Längsrillen parallel zur Laufrichtung versehen wird, die bei

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   der Weiterverarbeitung der Materialbahn beibehalten werden.

   4. Verfahren nach Patentanspruch 1 für eine Papierbahn, die

   kontinuierlich durch rotierende Rillungswalzen hindurch geleitet wird, die mit engen ineinandergreifenden, einander aber nicht berührenden Ringrippen senkrecht zur.Drehachse versehen sind, wodurch die Materialbahn längsgerillt und in Querrichtung gereckt wird bis zur Lockerung und Freilegung von Fasern ohne vollständige Zerstörung des QuerZusammenhangs der Bahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn vor dem Einlaufen in die Rillungswalzen durch mindestens ein Rollenpaar mit ineinandergreifenden, einander nicht berührenden und in einem Winkel zur Drehachse verlaufenden Rippen hindurchgeführt und in Zonen gereckt wird, die parallel zueinander in einem Winkel zur Bewegungsrichtung der Bahn verlaufen.

   5. Verfahren nach Patentanspruch 1 für eine Papierbahn, die

   kontinuierlich durch rotierende Rillungswalzen hindurch geleitet wird, die mit engen ineinandergreifenden, einander aber nicht berührenden Ringrippen senkrecht zur Drehachse versehen sind, wodurch die Materialbahn längsgerillt und in Querrichtung gereckt wird bis zur Lockerung und Freilegung von Fasern ohne vollständige Zerstörung des Querzusammenhangs der Bahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn vor dem Einlaufen in die Rillungswalzen

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   durch mindestens ein Rollenpaar mit ineinandergreifenden, einander nicht berührenden und parallel zur Drehachse ver laufenden Rippen hindurchgeführt und in Zonen gereckt wird, die parallel zueinander angenähert senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bahn verlaufen.

   6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Materialbahn wenigstens bei einem der Reckprozesse mit schräg zur Bewegungsrichtung verlaufenden gelockerten Zonen versehen wird (Fig.10).

   7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Materialbahn wenigstens bei einem der Reckprozesse mit sich kreuzenden gelockerten Zonen versehen wird (Fig.11)

   8. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Materialbahn wenigstens bei einem der Reckprozesse mit gelockerten Zonen versehen wird, deren jede in unterschiedlichen Richtungen auf der Bahn verläuft (Fig.12).

   9. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Materialbahn vor dem ersten Reckprozess angefeuchtet und erst nach dem letzten Reckprozess vom Befeuchtungsmittel weitgehend befreit wird.

   10. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn vor dem ersten Reckprozess befeuch-

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   tet und bei mindestens einem der Reckprozesse erwärmt und wenigstens teilweise vom Befeuchtungsmittel befreit wird.

   11. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Materialbahn durch mindestens einen der Reckprozesse verlängert wird.

   12. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, bestehend aus einer Abrollvorrichtung für eine Materialbahn von einer Vorratsrolle und aus Führungsmitteln für die Materialbahn durch hintereinander angeordnete Bearbeitungsstationen, gekennzeichnet durch mindestens zwei . zur Reckung der durchlaufenden Materialbahn ausgebildete Bearbeitungsstationen, deren jede angetriebene Walzen mit ineinandergreifenden, einander aber nicht berührenden Rippen auf der Oberfläche besitzt, wobei die Richtung der Rippen relativ zur Drehachse der Walzen bei den aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen verschieden ist.

   L3. Einrichtung nach Patentanspruch 12, gekennzeichnet durch eine erste Bearbeitungsstation mit Walzen die Rippen parallel zur Drehachse besitzen (Fig.2, 3).

   14. Einrichtung nach Patentanspruch 12, gekennzeichnet durch

   mindestens eine Bearbeitungsstation mit Walzen die schräg zur Drehachse verlaufende Rippen besitzen.

   15. Einrichtung nach Patentanspruch 12, gekennzeichnet durch

   209849/058?

   mindestens eine Bearbeitungsstation mit Walzen die sich kreuzende Rippen besitzen.

   .16. Einrichtung nach Patentanspruch 12, gekennzeichnet durch mindestens eine Bearbeitungsstation mit Walzen die schräg zur Drehachse verlaufende parallele Rippen besitzen, wobei aber jede Rippe unterschiedliche Richtungen in ihrem Verlauf aufweist.

   17. Einrichtung nach Patentanspruch 12, gekennzeichnet durch

   mindestens eine Bearbeitungsstation mit Walzen die senkrecht zur Drehachse verlaufende Ringrippen besitzen.

   18. Einrichtung nach Patentanspruch 12, gekennzeichnet durch

   Walzen die aus einer hohlen Kernwalze mit aufgeschobenen Ringen bestehen die ihrerseits an ihrer Oberfläche mit Rippen versehen und gegenseitig so fixiert sind, dass alle Ringe zusammen ein vorgeschriebenes Muster von Rippen bilden.

   19. Einrichtung nach Patentanspruch 18, gekennzeichnet durch

   parallel zur Drehachse verlaufende Nuten in der Oberfläche der Kernwalzen und darin angeordnete elektrische Heizstäbe.

   20. Einrichtung nach Patentanspruch 12, gekennzeichnet durch

   ein Abtastorgan an der Materialbahn zwischen der ersten und der zweiten Bearbeitungsstation zur Beeifnlussung der Drehzahlen dieser beiden Stationen.-

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